Charakterisierung von Propellern: Variationen von Pitch, Durchmesser und Blattzahl, und deren Einfluss auf die Leistung

1. Messung der Propellereigenschaften in einem Unterschall-Windkanal

1. Richten Sie den Propellerprüfstand im Unterschall-Windkanal mit einer 4-Achsen-Stechhalterung ein, wie in Abbildung 3 dargestellt. In dieser Demonstration wurde ein Windkanal mit einem Prüfabschnitt von 2,6 ft x 3,7 ft und einer maximalen dynamischen Druckeinstellung von 25 psf verwendet.

Abbildung 3. Propeller-Rig. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

2. Befestigen Sie eine 6-Achsen-Wägezelle an das Rig. Dies wird verwendet, um Schub und Drehmoment zu messen.
3. Befestigen Sie einen bürstenlosen DC-Motor am Rig, und befestigen Sie dann den ersten Propeller.
4. Schließen Sie den Gleichstrommotor an den elektronischen Drehzahlregler und den gepulsten, mit Einer Breiten modulierten Signalgenerator an, der die Drehzahl des Motors steuert.
5. Schließen Sie einen Leistungsanalysator an, der den Strom und die Spannung des Motors misst, und schließen Sie ihn an eine Lithium-Polymer-Batterie an.
6. Verwenden Sie eine Spirit-Level, um sicherzustellen, dass die Stachel-Propeller-Setup in der Richtung des Flusses mit Null-Pitch und Null Gähnen ausgerichtet ist.
7. Sichern Sie die Windkanaltüren und schalten Sie die Hauptleistung ein.
8. Schalten Sie den Windkanal ein, und schalten Sie dann den Signalgenerator und das Datenerfassungssystem der Wägezelle ein.
9. Null die Kräfte auf die Wägezelle mit virtueller Instrumentensoftware.
10. Stellen Sie den Signalgenerator so ein, dass der Motor mit 10 % Drosselklappe betrieben wird.
11. Beginnen Sie mit der Aufzeichnung eines Null-Wertes, wenn der Windkanal ausgeschaltet ist. Zeichnen Sie die Geschwindigkeit nach folgenden Daten auf:
    a. Propellereigenschaften - Anzahl der Schaufeln, Propellerdurchmesser (in) und Propellerabstand (in).
    b. Geschwindigkeit (in Prozent Drosselung) basierend auf der Signalgenerator-Konfiguration.
    c. Dynamischer Druck (psf) vom Windkanalwandler.
    d. Spannung (V) und Strom (A), die dem BLDC-Motor vom Leistungsanalysator geliefert werden.
    e. Schub (lb) und Drehmoment (in-lb) aus der Wägezelle.
    f. Propeller RPM (Drehungen pro Minute). Beachten Sie, dass der RPM-Wert nur am Ende des Experiments extrahiert werden kann.
12. Schalten Sie den Windkanal ein und variieren Sie den dynamischen Druck von 0 psf bis 10 psf in Schritten von 0,5 psf.
13. Lassen Sie bei jeder Einstellung den Windkanal stabilisieren und dann die oben aufgeführten Daten aufzeichnen.
14. Erhöhen Sie die dynamische Druckeinstellung in Schritten von 0,5 psf bis zu einer dynamischen Druckeinstellung, bei der Schub und Drehmoment negativ werden. Zeichnen Sie alle Daten in jedem Inkrement auf.
15. Den dynamischen Tunneldruck wieder auf Null zurücksetzen und den Windkanal ausschalten
16. Stellen Sie die Motordrehzahl auf 50% Drosselklappe und wiederholen Sie die Schritte 1.11 - 1.15.
17. Stellen Sie die Motordrehzahl auf 100% Drosselklappe und wiederholen Sie die Schritte 1.11 - 1.15.
18. Wiederholen Sie das obige Verfahren für alle Propeller, stellen Sie sicher, dass Die Geschwindigkeiten von 10%, 50% und 100% Drosselung bis zu einem dynamischen Druck, bei dem Schub und Drehmoment negativ werden.
19. Wenn alle Tests abgeschlossen sind, stecken Sie den elektronischen Drehzahlregler in das Programmierkit, notieren Sie alle Propeller-RPM-Daten.
20. Fahren Sie alle Systeme herunter.

Tabelle 1. Propeller getestet.

Propellerdurchmesser x Teilung (in)	Anzahl der Klingen	material
18 x 8	2	Apc
16 x 8	2	Apc
15 x 8	2	Apc
15 x 10	2	Apc
15 x 12	2	Apc
18 x 8	2	holz
18 x 8	4	holz

Beachten Sie, dass die in dieser Studie verwendeten Propeller mit fester Steigung durch ihren Durchmesser und ihre Steigung in Zoll definiert sind. Ein Propeller mit 18 x 8 ist beispielsweise ein Propeller mit einem Durchmesser von 18 Mit einem geometrischen Abstand von 8 Zoll.