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发布于 2026-05-27 / 0 阅读
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2、3和4叶片eVTOL升力旋翼的性能和振动载荷比较

年初来自美国专注旋翼仿真技术研究的ART公司发表了一篇关于不同叶片数量对整机性能和振动的影响(2026关于2、3和4叶片eVTOL升力旋翼性能和振动载荷的比较https://wvul7.xetlk.com/s/12sFhe),因为最近2年国内的复合倾转和复合翼构型的OEM整机都在不断尝试调整升力螺旋桨的方案,今天我们就一起学习一下来自ART的研究文章到底揭示了些什么。关于文章前面针对建模和独立rotor对比部分就不介绍少了,这里我们一起看一下针对整机的性能和振动水平比较。

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不同叶片数量的整机模型

性能分析

叶片桨距和转速控制的对比,在大多数前飞配平速度下,与推力控制版本相比,升力旋翼的功耗几乎相同。在较高的配平速度下,叶片变桨距控制旋翼模型重新获得了轻微的性能优势,尽管随着叶片数量的增加,这一优势的回报逐渐减少。


推进器的性能对比,RPM控制旋翼具有更高的阻力,在更高的速度下需要推进器提供更多的动力,在80节的速度下大约需要10-15马力。在悬停和较低的空速下,RPM和俯仰控制旋翼之间的推进器性能几乎保持不变。在较高速度下,叶片数量较少和叶片变桨控制导致推进器在80节时需要较少的功率。


振动分析


前飞时的机身振动载荷水平,收集了机身原始结构节点50处主翼机身尾梁结构连接处的机舱振动数据(下图)。



叶片变桨控制与转速控制对比结果表明,具有固定升力旋翼转速的叶片变桨控制旋翼可以更容易地避免高共振条件。3叶片RPM控制比叶片变桨控制达到更高的HP2P幅度。在两种推力控制版本中,4叶片的振动幅度最低。


2叶片变桨距控制在机身节点50处显示出最高的HP2P Z力。


RPM控制具有更严重的HP2P XY力矩,2叶片时Y5倍,4叶片时为2倍。最明显的是,叶片变桨控制飞机的峰值X力矩为500 ft-lbs。而转速控制的双叶片模型达到了22500 ft-lbs以上(下两图)。


关于叶片数量方面的对比,数量研究结果突出了旋翼设计选择的影响。就功耗而言,两个版本的2叶片全模型的振动含量最高,悬停性能最差。


34叶片旋翼降低了整个飞机的振动载荷。在本次评估中,4叶片在所有空速和推力控制版本中的HP2P振动含量最低。


在悬停和较低速度下,4叶片在功耗方面比3叶片略有改善,但增加的剖面阻力导致升力旋翼和推进器功率更高。在所有情况下,推进器的振动贡献都可以忽略不计。更多的旋翼叶片在更高的过渡速度下产生更大的剖面阻力。


就功耗而言,双叶片升力机在两种控制方法中悬停时使用的马力最大。双叶飞机上的推进器在较高空速下使用的马力最小,叶片变桨距控制版本在80节时具有优势。4叶片升力机在悬停时使用的功率最小,3叶升力机的效率仅略低于4叶旋翼机型,速度为80节。相反,随着叶片数量的增加,随着剖面阻力的增加,推进器需要额外的动力。4叶片型号总体上需要更少的动力。




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