四旋翼旋翼叶片的空气动力学
流体动力学
2016-01-06 v1 经典物理
摘要
在本报告中，我们利用成熟的动量理论和叶素理论给出了四旋翼飞行器空气动力学的理论。从机器人学的角度，推力、水平力以及扭矩（进而功率）模型的理论推导在四旋翼的机体固定坐标系下进行。利用动量理论，我们提出并建立了水平力及其相关功率存在的模型。鉴于动量理论的局限性以及该理论不足以解释所提出的键合图中所表示的不同功率，从而采用了叶素理论。利用该理论，针对不同的四旋翼转子几何形状和空气动力学特性（包括大多数四旋翼上采用的最优悬停转子）建立了模型。尽管该转子被证明是最优转子，我们表明制造叶片时几何变化是必要的。几何变化还由所需的推力与水平力之比决定，该比例基于可用的电机扭矩（即功率）和飞行器的期望飞行包线。利用叶素理论针对不同的几何构型和翼型截面的空气动力学特性得到的详细空气动力学模型，随后被转换为可用于机器人应用的集总参数模型。这些应用包括但不限于机体固定坐标系速度估计和单个旋翼推力调节[1,2]。
引用
@article{arxiv.1601.00733,
title = {Aerodynamics of Rotor Blades for Quadrotors},
author = {Moses Bangura and Marco Melega and Roberto Naldi and Robert Mahony},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.00733},
year = {2016}
}