科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
高空太阳能无人机在起飞爬升阶段飞行速度慢，爬升率低，爬升时间很长，需要螺旋桨提供大拉力以实现快速爬升，但低空空气密度大，螺旋桨处于小转速、大扭矩状态。在20km高空飞行阶段，空气密度只有地面的1/14，要求螺旋桨处于高转速、高效率状态。受动力系统的功率限制，定桨距螺旋桨无法匹配这两种状态，需要采用变桨距技术，实现低空的小桨距、低转速、大拉力构型，高空的大桨距、高转速、高效率构型。提出了一种满足多设计点螺旋桨气动外形优化方法和多工况变桨距角策略。建立了基于片条理论的螺旋桨多设计点气动外形优化模型，实现了螺旋桨各剖面弦长和扭转角分布等外形参数优化；在此模型上加入了考虑桨距角变化的快速气动计算模型，实现了多工况下变桨距角策略。通过对比定桨距和变桨距下的螺旋桨气动性能，结果表明，基于螺旋桨多设计点气动外形优化模型设计的螺旋桨在高空多设计点效率均在80%以上，有利于太阳能无人机的长时间飞行；考虑变桨距优化策略的螺旋桨，在起飞爬升工况拉力最高提升78.42%，可以提供更大的爬升率，有利于太阳能无人机在起飞时快速通过对流层到达高空设计点飞行。
- 单位
