大型VTOL工程设计制造直播（翼型数据对比 12月28日更新）

墨子

新人开一个帖子，首先感谢@kris968658大神的帖子：http://bbs.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1249923&extra=page%3D1，很有营养，让我重拾了去年的VTOL项目的信息。

准备陆陆续续用三个月的时间设计制作一架VTOL飞翼，大家一起学习一起进步~

根据之前kris968658的神贴，2018年第一个项目将回归VTOL。

本帖将完整的记录一款新机型的设计与制造,包括：
1、气动计算 2、结构设计 3、模具制造 4、复合材料蒙皮及骨架制造 5、飞控调试及试飞等几个环节。
望大家能够一起学习相互印证

气 动 计 算 过 程

一、机翼雷诺数范围估算（17年12月18日更新）

1、先是翼型的选择

常规布局的飞机，机翼翼型的低头俯仰力矩会由平尾产生的负升力去配平。
然而无尾布局无法通过平尾去配平，俯仰力矩没法配平，所以要不使用对称翼型或者采用后缘反弯度或称为“三次曲线”弯度线的翼型。
http://www.docin.com/p-1257645280.html
参照这篇文章有许多可采用的翼型，经过筛选，这里计算对MH32、S5010、NACA M6三款翼型进行气动运算

2、机翼雷诺数范围

先估算一下雷诺数，5~10kg的机翼弦长范围大概在200~500mm之间。
飞行速度在15~20m/s之间
Re=VL/v(V速度，L长度，v粘性系数)，简化方程为：Re=68459*VL
得到雷诺数范围200000~1000000之间。
气动分析软件分别打开翼型，并输入雷诺数范围：


二、机翼翼型升阻比、俯仰力矩计算及选择标准（17年12月18日更新）

以下为三种翼型的气动数据。
第一张图表为俯仰力矩，第二张图表为升阻比。

MH32翼型：


NACA M6翼型：


S5010翼型：


我们选择翼型的依据为：
准则1、由于飞翼无法通过平尾配平低头力矩，机翼的低头力矩要尽量小，甚至采用自配平的反曲机翼
准则2、大迎角下不发生气流分离而产生的失速。
准则3、低速飞行下，也就是低雷诺数时能更好的保持层流边界层。
准则4、高升阻比的范围较大，最大升阻比后衰减慢
我们先根据准则1和2进行选择，其中MH32具有最大的升阻比但是其低头力矩过大，并且在很低的角度下就发生了失速。所以我们在S5010和NACA M6翼型之间进行选择

三、Naca M6与S5010翼型数据对比（17年12月28日更新）

NACA M6


S5010


上侧翼型为NACA M6，下侧为S5010，四个图标分别代表着：升力系数CL，俯仰力矩Cm，功率因子Cl^1.5/Cd，升阻比Cl/Cd这几个系数与迎角的曲线。

根据图表1和图表2升力系数与俯仰力矩的拐点为失速点对应的角度
NACA M6的失速角度比S5010的失速角度要大一些，NACA M6的失速角度在15度左右，而S5010在12度，这是NACA M6的唯一优势
S5010的最大升力系数CLmax更高，低头力矩更小，大功率因子和大升阻比范围更宽一些。

对于VTOL垂直起降飞机来讲最重要的是飞机倾转过程中的平衡，过大的低头力矩Cm会导致飞翼配平过于困难，所以最重要的参数就是低的低头力矩系数。根据比较我们选择S5010作为VTOL的翼型。

但是S5010的翼型的失速迎角较小，所以下一步我们利用遗传算法对S5010翼型进行进一步的优化。

先前失败案例：
以下是之前鄙人做的VTOL的一些小经历：

碳纤维骨架，重量超标，这次准备用碳纤维芳纶蜂窝板进行制作。


等VTOL的项目结束继续直播共轴八桨折叠旋翼，现在暂时放一放

墨子

气动计算：
1、先是翼型的选择
常规布局的飞机，机翼翼型的低头俯仰力矩会由平尾产生的负升力去配平。
然而无尾布局无法通过平尾去配平，俯仰力矩没法配平，所以要不使用对称翼型或者采用后缘反弯度或称为“三次曲线”弯度线的翼型。
http://www.docin.com/p-1257645280.html
参照这篇文章有许多可采用的翼型，经过筛选，这里计算对MH32、S5010、NACA M6三款翼型进行气动运算

3dhx

强势围观。。。。

看我牛逼不

外观牛逼，围观

天穹

前拉倾转，桨要避开机翼，不然下洗气流都被机翼挡了

fengzizq

期待楼主更新！

墨子

天穹 发表于 2017-12-18 08:33
前拉倾转，桨要避开机翼，不然下洗气流都被机翼挡了

嗯，是的，在我前两个月第一架原理样机的时候最主要的三个问题：1.螺旋桨下洗气流被机翼前缘遮挡，后将前拉电机位置再前置
2.前拉电机前置，使重心前移，导致飞翼的重心很难和旋翼电机重合。
3.按照飞翼气动中心配平的话，第一次的结构Y3后面的电机离重心非常近，就算换三叶桨拉力也很难满足


所以Y3飞翼最难的在于三个电机位置和旋翼与飞翼两种状态的配平，所以这次先从气动入手

安小沛

强帖留名！！

墨子

先估算一下雷诺数，5~10kg的机翼弦长范围大概在200~500mm之间。
飞行速度在15~20m/s之间
Re=VL/v(V速度，L长度，v粘性系数)，简化方程为：Re=68459*VL
得到雷诺数范围200000~1000000之间。
气动分析软件分别打开翼型，并输入雷诺数范围：

连平人

不明觉利，留名顶贴

墨子

以下为三种翼型的气动数据。
第一张图表为俯仰力矩，第二张图表为升阻比。

MH32翼型：


NACA M6翼型：


S5010翼型：


我们选择翼型的依据为：
准则1、由于飞翼无法通过平尾配平低头力矩，机翼的低头力矩要尽量小，甚至采用自配平的反曲机翼
准则2、大迎角下不发生气流分离而产生的失速。
准则3、低速飞行下，也就是低雷诺数时能更好的保持层流边界层。
准则4、高升阻比的范围较大，最大升阻比后衰减慢
我们先根据准则1和2进行选择，其中MH32具有最大的升阻比但是其低头力矩过大，并且在很低的角度下就发生了失速。所以我们在S5010和NACA M6翼型之间进行选择

瞳孔冰光

墨子 发表于 2017-12-18 12:28
先估算一下雷诺数，5~10kg的机翼弦长范围大概在200~500mm之间。
飞行速度在15~20m/s之间
Re=VL/v(V速度 ...

楼主这是啥软件？

兔子的

天穹

楼主在直播毕业设计？

天穹

其实上来先选翼型不太好，最好先确定平面布局，桨和电机与重心的位置，模态切换的时候飞控的控制方式等等。目前没看懂原理，应该还是y3布局吧？

小林飞

火速留名厉害了

kmn10

纯技术贴啊，必须强力支持

小新

先留个记号看直播，呵呵

墨子

《NACA M6》与《S5010》翼型数据对比
NACA M6


S5010


上侧翼型为NACA M6，下侧为S5010，四个图标分别代表着：升力系数CL，俯仰力矩Cm，功率因子Cl^1.5/Cd，升阻比Cl/Cd这几个系数与迎角的曲线。

根据图表1和图表2升力系数与俯仰力矩的拐点为失速点对应的角度
NACA M6的失速角度比S5010的失速角度要大一些，NACA M6的失速角度在15度左右，而S5010在12度，这是NACA M6的唯一优势
S5010的最大升力系数CLmax更高，低头力矩更小，大功率因子和大升阻比范围更宽一些。

对于VTOL垂直起降飞机来讲最重要的是飞机倾转过程中的平衡，过大的低头力矩Cm会导致飞翼配平过于困难，所以最重要的参数就是低的低头力矩系数。根据比较我们选择S5010作为VTOL的翼型。

但是S5010的翼型的失速迎角较小，所以下一步我们利用遗传算法对S5010翼型进行进一步的优化。

片片红叶转

好贴，分析翼型用什么软件啊？