基于CATIA的螺旋桨三维建模浅析

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直接正题。旋翼无人机中旋翼常称为螺旋桨，直升机等领域喜欢称之为桨叶，有时亦可混用。

1.软件准备

Profili ，当前最好的翼型设计分析软件，主要用来设计翼型并导出翼型数据；

Catia ，世界上几乎所有航空专业都离不开的软件，功能强大自不必说，这里主要用来三维建模。

2.数据准备

既然是三维建模，您肯定是事先已经通过理论设计。按照前文《旋翼桨叶气动设计要点浅析 》及《旋翼桨叶翼型设计和简单选择原则》，您应该已经确定整个螺旋桨或桨叶在半径方向（径向）或者说站位的翼型分布和对应的弦长、弯度、厚度、桨距角。确定这些数据后即可通过Profili生成每个站位翼型数据。这里有两点注意：

a、数据导出前务必设置好后缘值，如果非零的后缘值则生成的翼型外形在后缘处会有断点，需手工连补。

b、数据导出前务必通过Profili内置的XFoil 进行Process，最主要的是Smothing，其中有四种配置，推荐用Meduim级别，点数适中也不失翼型的平滑效果。

c.数据导出格式推荐使用*.dat格式，数据简洁，很容易使用写字板等打开。

3.数据处理

Profil导出的是翼型的二维坐标点数据，且范围为[-1,1]。这里利用CATIA自带的Excel宏生成翼型曲线。该宏文件存储于：安装目录\win_b64\code\command下，名字为GSD_PointSplineLoftFromExcel.xls，该xls文件可复制移动到电脑任意位置使用，推荐标配：Excel2007+CATIAV5R18。将dat文件中的二维数据每列都乘以弦长即得实际的翼型数据，画点当然需要三维数据，另一维实际即为翼型的径向站位数据，数据存放于StartCurve与EndCurve之间即可，单位为默认CATIA的mm。如下图所示：

4.运行宏生成翼型曲线

宏是Excel中的一项极其强大的功能，主要是VBA ，如果您对VBA编程感兴趣可参考有关教程。首先确保Excel是能启用宏的，且CATIA的语言设置与Excel的语言设置一致，CATIA提前启动好，新建一个part零件并进入零件设计及模式。然后运行Feuil1.Main，输入“2”，即可将点和翼型曲线生成。

5.将生成的翼型曲线生成曲面

进入CATIA的创成式外形设计 模块，利用“多截面曲面”依次选择生成的翼型曲线即可生辰曲面。注意，这一步即可检验设计的好坏，好的设计则整个翼型曲面值流畅的的。如下图：

6.绘制桨毂桨尖

将各截面练成曲面后，最后就可以绘制桨毂桨尖部分。桨毂的设计可以通过气动估算以校核桨毂截面的强度载荷是否符合设定的安全系数。另外，桨毂旋转中心一般设在1/4弦线位置处。桨尖部分则按照前文介绍的，一般是基于马赫数的设计成抛物线外形。与前面绘制翼面相比，个人觉得桨毂和桨尖更考验建模者基于CATIA的建模技术，麻雀虽小，五脏俱全，看似简单的部分，通过软件绘制出来并非易事。

整个设计推荐采用CATIA的创成式外形设计，绘制完成单个桨叶的曲面模型后直接切换到“零件设计模式”，不出意外的话，利用“封闭曲面”功能即可生成实体。如果需要绘制双桨，则将单片桨的曲面模型绕旋转中心旋转180°复制即可。

7.结语

以上所述，仅为个人的一种基于CATIA的建模方法，可能基于其它三维软件如ProE、Solidworks、Ug等有更先进的建模方法，也许和您专业的建模方法相比显得相形见绌，还请见谅。