《無人機(jī)槳發(fā)匹配試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/XBTH0001—2023

無人機(jī)槳發(fā)匹配試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范

UAVTechnicalSpecificationorMatchingofPropellerandEngine

2023-X-X發(fā)布202X-X-X實(shí)施

陜西西北通用航空協(xié)會(huì)發(fā)布

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無人機(jī)槳發(fā)匹配試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了槳發(fā)匹配技術(shù)的試驗(yàn)方法，包括對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、試?yàn)設(shè)備、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)

數(shù)據(jù)處理以及試驗(yàn)報(bào)告編寫的要求，并給出了槳發(fā)匹配技術(shù)說明、注意事項(xiàng)以及案例。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于大、中、小、微型無人機(jī)，起飛質(zhì)量在500kg以下的螺旋槳?jiǎng)恿ο到y(tǒng)（含

螺旋槳、發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)）與無人機(jī)的匹配試驗(yàn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其

隨后所有的修改單（不包括勘誤表的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)。然而，鼓勵(lì)根據(jù)本

標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最

新版本（包括所有的修改單）適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T1.1-2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫

GB/T20000.1-2014標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化和相關(guān)活動(dòng)的通用術(shù)語

GB/T16638.4-2008空氣動(dòng)力學(xué)概念、量和符號(hào)第4部分：飛機(jī)的空氣動(dòng)力、力矩及

其系數(shù)和導(dǎo)數(shù)

GJB4296-2001風(fēng)洞試驗(yàn)術(shù)語和符號(hào)

GJB2232-1994飛機(jī)螺旋槳系統(tǒng)通用規(guī)范

GJB3729-1999航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范

GJB4395-2002航空航天器低速風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn)方法

GJB6753-2009螺旋槳飛機(jī)帶動(dòng)力模型低速風(fēng)洞試驗(yàn)方法

GJB242A-2018航空渦輪螺槳和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范

HB7809-2006飛機(jī)螺旋槳通用技術(shù)要求

HB7290-1996航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范

Q/AVICGR-1標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定

CCAR-35螺旋槳適航標(biāo)準(zhǔn)

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

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GJB4296-2001、GJB4395-2002界定的術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1無人機(jī)槳發(fā)匹配matchingofpropellerandengineofUAV

無人機(jī)螺旋槳工作特性與無人機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的匹配，理想的匹配狀態(tài)是螺旋槳設(shè)計(jì)

工作點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最佳工作點(diǎn)剛好匹配。

3.2燃油消耗率specificfuelconsumption

一小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生單位有效功率所消耗的燃油質(zhì)量，是描述發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的主要參數(shù)之一。

3.3總功率totalpower

無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中總體消耗的功率。

3.3軸功率shaftpower

無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率部分，又稱驅(qū)動(dòng)系

統(tǒng)的輸出功率。

3.4油門throttle

無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出扭矩/功率的裝置，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制燃油調(diào)

節(jié)器，電動(dòng)機(jī)油門控制功率調(diào)節(jié)器。

3.5動(dòng)力系統(tǒng)特性曲線characteristiccurve

表征無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)性能參數(shù)間關(guān)系的曲線，包括：油門-拉力特性曲線、轉(zhuǎn)速-拉力

特性曲線、油門-扭矩特性曲線、油門-總功率特性曲線、油門-軸功率特性曲線等。

4試驗(yàn)?zāi)康?/p>

匹配性試驗(yàn)是測(cè)試螺旋槳與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)匹配情況的試驗(yàn)，包括地面開敞環(huán)境無來流條件下

的試驗(yàn)和/或常規(guī)低速風(fēng)洞中進(jìn)行特性匹配調(diào)整與驗(yàn)證，為從動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和綜合性等方

面進(jìn)行評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

5試驗(yàn)原理

在螺旋槳與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的匹配過程中，首先要考慮的是扭矩的匹配。在給定轉(zhuǎn)速點(diǎn)上螺

旋槳的需用扭矩需和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出扭矩相等，即在給定工作點(diǎn)上螺旋槳的需用功率和驅(qū)

動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率相等。理想的匹配狀態(tài)應(yīng)該是螺旋槳的設(shè)計(jì)工作點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最佳工

作點(diǎn)剛好匹配。

將無人機(jī)模型、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、螺旋槳及控制系統(tǒng)各個(gè)部件集成裝配到測(cè)試臺(tái)上。通過測(cè)

力天平、轉(zhuǎn)速傳感器、燃油流量計(jì)、電流電壓測(cè)試儀等儀器測(cè)量力、力矩、轉(zhuǎn)速、電流、

電壓等數(shù)據(jù)并由動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集。采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，去除

無效數(shù)據(jù)后，繪制各項(xiàng)性能特性曲線，驗(yàn)證其是否滿足各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)要求。

上述特性曲線繪制示例見附錄A。

若要對(duì)匹配情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以下評(píng)價(jià)指標(biāo)可供參考。

2

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1）在給定轉(zhuǎn)速點(diǎn)上，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率能否達(dá)到螺旋槳的需用功率；

2）在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率滿足螺旋槳工作點(diǎn)要求的情況下，是否具有足夠的推力儲(chǔ)

備；

3）螺旋槳?jiǎng)恿ο到y(tǒng)能否發(fā)揮出發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率；

4）同等推力輸出條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗值或電動(dòng)機(jī)總耗能越小，推進(jìn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型越

好。

6試驗(yàn)件及安裝要求

試驗(yàn)件包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)）、螺旋槳、無人機(jī)模型及控制系統(tǒng)各個(gè)部件。

試驗(yàn)件安裝要求如下：

1）通過專用的工裝安裝在專用的動(dòng)力系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)上，安裝狀態(tài)應(yīng)滿足試驗(yàn)任務(wù)書/委

托書要求；

2）裝配完成后，需要對(duì)測(cè)試臺(tái)各個(gè)傳感器模塊進(jìn)行調(diào)整檢查；

3）連接軟件，設(shè)置動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)參數(shù)及測(cè)試信息；

4）動(dòng)力系統(tǒng)的測(cè)試應(yīng)符合試驗(yàn)任務(wù)書/委托書的要求。

另外，常規(guī)低速風(fēng)洞特性匹配調(diào)整與驗(yàn)證試驗(yàn)中，無人機(jī)模型與風(fēng)洞支架安裝符合風(fēng)洞

實(shí)驗(yàn)室的要求。模型在風(fēng)洞中安裝后，應(yīng)對(duì)模型與風(fēng)洞坐標(biāo)軸系的初始模型姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

若初始模型姿態(tài)偏差值應(yīng)不大于0.3°。

除另有規(guī)定外，所提供的試驗(yàn)件數(shù)量應(yīng)不少于三套。可在試驗(yàn)任務(wù)書/委托書中給出，

需考慮試驗(yàn)過程中連接件等配件的損壞情況，備足必要的易損件。

7試驗(yàn)條件

7.1試驗(yàn)環(huán)境

地面開敞環(huán)境無來流條件下的匹配試驗(yàn)環(huán)境條件：

1）溫度：15~35℃；

2）相對(duì)濕度：20%~80%；

3）氣壓：試驗(yàn)場(chǎng)地的氣壓；

4）空氣來流：無。

常規(guī)低速風(fēng)洞特性匹配調(diào)整與驗(yàn)證試驗(yàn)對(duì)風(fēng)洞的要求應(yīng)符合GJB4395-2002中4.1的規(guī)定。

7.2試驗(yàn)設(shè)備

7.2.1測(cè)力天平應(yīng)符合GJB6753-2009中3.4的規(guī)定。

7.2.2模型通常由飛機(jī)模型和螺旋槳模型組成，應(yīng)符合GJB6753-2009中3.5的規(guī)定。

7.2.3模型支架系統(tǒng)應(yīng)符合GJB6753-2009中3.6的規(guī)定。

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表1主要測(cè)量?jī)x器

序號(hào)名稱用途

1測(cè)力天平測(cè)量力及力矩

2燃油流量計(jì)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量

3轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量螺旋槳轉(zhuǎn)速

4缸頭溫度傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)缸溫度

5排氣溫度傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度

6燃油壓力傳感器測(cè)量燃油壓力

7線圈溫度傳感器測(cè)量電機(jī)線圈溫度

8電調(diào)溫度傳感器測(cè)量電機(jī)調(diào)速器溫度

9電流電壓測(cè)試儀測(cè)量電機(jī)工作電壓和電流

8測(cè)試數(shù)據(jù)

槳發(fā)一體多油門工況自動(dòng)/手動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)包含：轉(zhuǎn)速、拉力、扭矩、電流、電壓、軸功

率、槳力效、電機(jī)線圈溫度、電調(diào)溫度、振動(dòng)等參數(shù)數(shù)據(jù)；發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳測(cè)試的數(shù)據(jù)包含：

轉(zhuǎn)速、拉力、扭矩、軸功率、槳力效、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)缸溫度、排氣溫度、燃油壓力、燃油瞬時(shí)消

耗流量等參數(shù)數(shù)據(jù)。

測(cè)試前確保測(cè)試環(huán)境以及測(cè)試的動(dòng)力系統(tǒng)具備測(cè)試條件的完整性。

推薦的試驗(yàn)順序見表2。

表2推薦的試驗(yàn)項(xiàng)目與順序

序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)分項(xiàng)目試驗(yàn)順序適用類別說明

11

22

33

………………

注：適用類別a表示一般應(yīng)進(jìn)行的項(xiàng)目；b表示在有限范圍內(nèi)一般應(yīng)進(jìn)行的項(xiàng)目；c表

示在有特殊要求才進(jìn)行的項(xiàng)目。

9試驗(yàn)流程

槳發(fā)匹配試驗(yàn)的流程如圖1。

4

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圖1槳發(fā)匹配試驗(yàn)流程

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10試驗(yàn)異常處理

10.1試驗(yàn)中斷

測(cè)試臺(tái)具備應(yīng)急關(guān)斷燃油閥及油門熄火的功能，同時(shí)配備物理關(guān)停按鍵，試驗(yàn)過程中

發(fā)生下列情況并危及試驗(yàn)安全時(shí)，應(yīng)立即中斷試驗(yàn)：

1)供電意外中斷；

2)發(fā)生火警；

3)試驗(yàn)設(shè)備控制系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)故障；

4)其他可能危及試驗(yàn)及人身安全的現(xiàn)象。

10.2試驗(yàn)恢復(fù)

試驗(yàn)中出現(xiàn)重大故障中斷試驗(yàn)后，應(yīng)查明原因，排除故障。根據(jù)故障性質(zhì)、原因等確

定是否對(duì)已試內(nèi)容補(bǔ)試或重試。測(cè)試設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)檢修合格或更換合格測(cè)試

儀器設(shè)備后恢復(fù)試驗(yàn)，并對(duì)受影響的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)試。

11試驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理方法

通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成8中列出的參數(shù)數(shù)據(jù)采集，按照下列公式計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，

并按照5中的參數(shù)指標(biāo)介紹繪制特性曲線，試驗(yàn)結(jié)果記錄見附錄B。數(shù)據(jù)符號(hào)及計(jì)算方法如

下。

符號(hào)意義/處理方法

D螺旋槳直徑，m

H飛行高度，m

V飛行速度，m/s

/Ro空氣密度，kg/m3

ρN每分鐘轉(zhuǎn)速，r.p.m

ns每秒鐘轉(zhuǎn)速，r.p.s

P功率，kW

Q扭矩，N·m

T推力，N

/LMD前進(jìn)比，=

?

CλP功率系數(shù),λV/(??)

35

??

CT推力系數(shù),?=?/(???)

24

??

η/ETA螺旋槳?dú)鈩?dòng)?效率=?/(???)

6

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12試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告是槳發(fā)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試過程的最終輸出。在試驗(yàn)結(jié)束后由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在整理分

析的基礎(chǔ)上，編寫出滿足試驗(yàn)要求的、準(zhǔn)確反映試驗(yàn)完成情況的報(bào)告，并提供給試驗(yàn)委托

方。

試驗(yàn)報(bào)告通常包括以下內(nèi)容：

1）試驗(yàn)概況；

2）試驗(yàn)項(xiàng)目、步驟和方法；

3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

4）試驗(yàn)中出現(xiàn)的主要技術(shù)問題及處理方法；

5）試驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論；

6）主要試驗(yàn)項(xiàng)目的照片及錄像資料。

7

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附錄A

（規(guī)范性附錄）

特性曲線繪制示例

油門-拉力特性曲線：

轉(zhuǎn)速拉力特性曲線：

轉(zhuǎn)速-扭矩特性曲線：

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油門-扭矩特性曲線：

油門-總功率特性曲線：

油門-軸功率特性曲線：

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附錄B

試驗(yàn)結(jié)果記錄單

測(cè)試基本信息

測(cè)試編號(hào)：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類型：

測(cè)試模式：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)：

環(huán)境溫度：相對(duì)濕度：大氣壓：空氣密度：

測(cè)試數(shù)據(jù)

油門轉(zhuǎn)速拉力扭矩軸功槳力電機(jī)線圈溫電調(diào)溫度燃油電流電壓

RPMN·m率W效%度/發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)/排氣溫流量AV

%

kg缸溫度℃度℃kg/h

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附錄C槳發(fā)匹配常用指標(biāo)介紹

拉