定螺距螺旋槳攻角算法及其3D圖繪制

1、定螺距螺旋槳攻角算法及其3D圖繪制多旋翼無人機一般采用定螺距螺旋槳，而定螺距螺旋槳在其不同 半徑處的截面的攻角都不相同，隨著半徑增大，槳葉的攻角會按一定 規(guī)律逐漸變小，本文將討論其攻角變化的規(guī)律，并介紹其3D圖繪制方法。一. 首先要明確螺距和攻角的概念。 螺距指的是在理想狀態(tài)下， 螺旋槳旋轉(zhuǎn)一周后，在軸向移動的距離。攻角是指將槳葉水平放置，其某個半徑處的截面與水平面的夾角二. 當(dāng)螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時，槳葉上的每一個點的運動軌跡都是一條 螺旋線。槳葉在旋轉(zhuǎn)一周后，槳葉上的每一個點上升的距離都一樣， 越靠近旋轉(zhuǎn)軸的點，運動軌跡線就越陡峭，攻角也就越大。反之，離將一條螺旋線所在的圓柱面展平，則會得到一條斜

2、直線，將此圓柱面 的周長當(dāng)做底邊，螺距當(dāng)做高，即可得到一個直角三角形，/a就是 此處的攻角。r 事 jrZa 二atan(p/(2* n *r) p 為螺距，r 為半徑 jr三. 在PRO中，我們可以利用上面的公式，來確定螺旋槳在任意半徑上的攻角，掃描出一個角度漸變的曲面，并在此曲面的基礎(chǔ)上， 按照選定的翼形，掃描出最終槳葉。下面，我們用一個實例來介紹具 體操作方法。1.首先在TOP平面上拉伸一個圓柱體，當(dāng)做螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸。并沿著x軸的方向繪制一條直線a,直線長度等于槳葉的半徑。2.在TOP平面繪制兩條曲線b和c,即槳葉的俯視輪廓外觀線。3將作為迎風(fēng)面的一側(cè)的曲線b做為截面，在TOP平面上拉伸

3、出一個 曲面。4.在此曲面上投影一條曲線d，即槳葉主視角上輪廓線。截平面控制恒走連向5.以曲線a為主軌跡做可變截面掃描曲面，以曲線 d為輔助軌跡,參數(shù)如圖BIQHT；F1（基準(zhǔn)平面）水平腥直彳洲自動審起點的X方向蚤考 rrm：F3®淮平苗）反向6.截面為一條直線，使曲線d的端點位于直線的中點，標(biāo)注直線與j.MlTOP平面的夾角（sd7）,如下圖，并在關(guān)系中加入關(guān)系式。在PRO啲關(guān)系式中，反正切函數(shù)格式為Za二atan2(a , b) a 為對邊，b為鄰邊在本例中，可得：Za =ata n2(p，(2*pi*r) p 為螺距，r 為半徑設(shè)螺距p為4.5英寸，即為114.3mm螺旋槳半徑

4、為127mm trajpar 為PROE內(nèi)置函數(shù)，其值從0到1勻速變化。在本次掃描過程中，半 徑從0到127勻速變化，并由此計算出其旋轉(zhuǎn)周長的變化，可表示為(2*pi*127*tpar)。將數(shù)值代入關(guān)系式中：sd7=atan2(114.3, (2*pi*127*trajpar)女樣事冊 實舄工貝 r示fifths敲遍- A S2lXn(M裘親+ iJ7"htin2(114. 3b(2*pi * 1.2?* t r ij p tr J1)He點擊確定后，圖中sd7的值即變?yōu)?0?,表示半徑為 0時，攻角為90?掃描得出的曲面，即為槳葉攻角隨半徑變化而變化的曲面。7,最后在此曲面上投影下輪廓線，以上下輪廓