无人机螺旋桨动平衡标准

March 11, 2025 · 1 分钟阅读 · Admin Staff

文章作者：Lauren Nagel

螺旋桨动平衡是确保无人机（UAV）平稳运行、可靠性和使用寿命的关键过程。螺旋桨不平衡会导致振动、噪音，并加速关键部件的磨损，从而对飞行性能产生不利影响。

ISO 21940-11:2016 标准为转子动平衡提供了一个被广泛引用的框架，规定了实现最佳转子性能的允许不平衡水平。

本文探讨了 ISO 21940-11:2016 标准背后的关键概念、确定平衡质量的方法，以及无人机螺旋桨动平衡的后续步骤。

点击这些链接，了解不平衡螺旋桨如何导致无人机出现过度振动和噪音增加。

1. ISO 转子动平衡标准

螺旋桨动平衡最常引用的标准是 ISO 21940-11:2016，即“刚性转子的程序和公差”。它取代了之前的 1940:1-2003 标准，提供了更新的定义和更广泛的应用。

2016 年制定的新标准遵循一个简单的前提：当残余不平衡 U 小于或等于预先定义的允许残余不平衡 Uper 时，转子的不平衡水平（U）被认为是可接受的。Uper 定义为质心平面内的总公差，并与转子的质量成比例：

它的测量单位为 kg·m（千克米）、g·mm（克毫米）、kg·mm（千克毫米）或 mg·mm（毫克毫米）。

U与转子质量的比值称为 eper，定义为允许的残余比不平衡：

它的测量单位为 kg·m/kg（千克米/千克）、m（米）、g·mm/kg（克毫米/千克）或 μm（微米）。由于许多 eper 的值介于 0.1 μm 和 10 μm 之间，因此 μm 通常是首选单位。

对于仅具有合力不平衡（且力矩不平衡可忽略不计）的转子，eper 是转子质心与轴线之间的距离。

据观察，eper 通常与转子的工作转速 n 成反比：

对于无人机转子的动平衡，可以将“工作转速”替换为“巡航转速”，即螺旋桨在巡航飞行期间运行的每分钟转数（RPM）。

这种关系也可以表示为：

其中

Ω = 巡航速度的角速度，单位为 rad/s

c 是一个常数

换句话说，

其中 n = 巡航转速，单位为每分钟转数。

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ISO 21940-11:2016 规定了五种可用于确定允许残余不平衡量的方法：

对于方法 3 和 4，其目标分别是限制轴承力和振动。动平衡质量公差由相应的轴承力和振动限制设定。

方法 2 和 5 最常用于已积累了大量特定转子动平衡数据、足以自行设定动平衡质量公差的机构。

方法 1 采用基于“全球经验和相似性考虑”的通用标准，为典型机械类型设定动平衡质量要求。

根据方法 1 的动平衡质量等级单位为“G”，相当于 eperΩ 的大小，以 mm/s（每秒毫米）表示。例如，如果 eperΩ = 6.3 mm/s，则动平衡质量等级 = G 6.3。

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无人机螺旋桨通常动平衡至 G 6.3 质量等级，确保低振动水平和顺畅运行。这可最大限度地减少对部件的应力，防止过度磨损，并避免干扰传感器性能。

我们希望本文有所帮助。如果您对螺旋桨动平衡标准还有任何疑问，请在评论中告知我们。

要了解更多关于螺旋桨动平衡的最佳实践，请查看我们深入的螺旋桨动平衡技术白皮书。