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为什么直升机要做成大旋翼低转速而不是小旋翼高转速?

作者:Anita 发布时间: 2022-03-10 05:47:07

简介:】淘金客觉得有答主答得相当专业了,想补充些更直观的数据和例子:较低的速度下,大旋翼低转速的效率比较高。举个例子不一定准:100公斤重的直升机,用小旋翼30千瓦的功率悬停,但换成大

淘金客觉得有答主答得相当专业了,想补充些更直观的数据和例子:较低的速度下,大旋翼低转速的效率比较高。举个例子不一定准:100公斤重的直升机,用小旋翼30千瓦的功率悬停,但换成大旋翼就可能只需要10-15千瓦就够了。

旋翼大小的比较

这里较低的速度,指的既是旋翼的转速,也是指飞机的速度。飞机的速度低,进入旋翼的空气速度比较低,可以用较小的螺距来推动空气加速,气流不易分离且效率很高。这里有一个很容易懂的单位,常常被称为“力效”或者“拉效”,单位是“克(升力)/每瓦(功率)”,就是向一套旋翼系统输入一定动力后能产生多大的升力!下面举一点大家常见的例子:

一、某疆的“精灵”无人机如上图,航拍用的小家伙,每个旋翼直径9英吋(229毫米),75%油门时转速9000,力效约为5克/瓦,就是说1瓦功率可以获得5克的升力,由此可倒推出,这款1300克的飞机,在悬停的时候,功率大约是260瓦。因此这款飞机的续航时间约20分钟。

二、比较常见的15公斤级6旋翼长航时无人机如上图这种,每个旋翼直径29吋(737毫米),75%油门时转速2500,力效约为12-13克/瓦,比前一个精灵大了一倍有余,1瓦功率能产生12克以上的升力,续航时间也因此达到“精灵”的2倍有余,一般都有1小时。淘金客做过一些优化,最好的成绩是纯锂电池无负载(13公斤多一点)达到100分钟,2公斤负载90分钟即1个半小时。

极端一些的人力直升机

下面的例子极端一些:直升机螺距可变,情况会更复杂一些,但仍然遵循这个规律——可以看看下图这个人力直升机,超长的旋翼极低的转速,这个力效达到惊人的超过100克/瓦!优秀运动员在激烈运动时可爆发出1千瓦以上的功率,只这么高的力效才可能产生100公斤以上的升力!如果这架飞机维持悬空60秒,就能获得25万美元的奖金。当然,这个钱实在不算多——这架用最好的超轻材料制作的直升机,肯定不止这么点钱!

最后结论

既然旋翼越大力效越高,为什么直升机不把旋翼再做大一些?太大的旋翼带来的问题一大堆:

1、阻力太大飞不快

2、停放、降落很不方便

3、低转速下响应速度非常慢,很小的风就会歪歪倒倒,无法稳定飞行,所以那架人力直升机只能在体育馆里试飞

等等等等

所以,直升机的旋翼大小、片数、转速的选择,是个折衷各方面因素的结果。

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