不同海拔高度下植保无人机旋翼气动性能

• Published in: 农业工程学报 Vol. 39; no. 9; pp. 25 - 33
• Main Authors: 王法安, 李东昊, 余小兰, 冯江, 余齐航, 李安楠, 张兆国
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 云南省高校中药材机械化工程研究中心,昆明650500%昆明理工大学现代农业工程学院,昆明650500 2023; 昆明理工大学现代农业工程学院,昆明650500; 云南省高校中药材机械化工程研究中心,昆明650500; 上海交通大学机械与动力工程学院,上海200241; 贵州省农业机械技术推广总站,贵阳550003%东北农业大学电气与信息学院,哈尔滨150030%昆明理工大学现代农业工程学院,昆明650500
• Subjects: altitude; 海拔高度; 无人机; 气动性能; UAV; 数值模拟; aerodynamic performance; 植保; plant protection; numerical simulation
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202211040

S251%S494; 针对植保无人机受大气环境影响导致的旋翼气动性能降低、无人机荷载量下降等问题,该研究设计了一种旋翼转速可调且具备实时监控发动机转速、旋翼升力及输出扭矩的植保无人机旋翼试验台,主要包括DLE430型双缸直列两冲程航空发动机、翼型NACA 8-H-12的半径 1.51 m旋翼 2片、动力输出装置、控制系统和数据采集系统.运用数值模拟、CFD(computational fluid dynamics)方法与台架试验,在海拔 0、1、2、3、4 km高度下,分别以 800、1 000、1 200 r/min的转速测试旋翼气动性能,通过二次旋转正交组合试验探究桨叶角和旋翼转速对旋翼升力、输出扭矩和功率的影响.结果表明,随着海拔高度的增加,旋翼的升力和功率明显降低,海拔 4km时,旋翼转速 1116 r/min、桨叶角10.44°的升力最大值为 356.28 N,扭矩为 227.35 N·m,功率为 26.54 kW,旋翼试验台效率为 85.92%.与海拔 134 m相比,海拔 1.941 km下的旋翼升力下降 22.38%,与数值模拟结果下降的 20.22%相吻合,旋翼驱动扭矩下降约 24.21%,发动机功率下降约 3.99%,试验结果与数值模拟结果的变化趋势一致,误差在合理范围内,该研究所采用的数值模拟方法有效.研究结果可为研制高海拔地区大载荷植保无人机提供参考.