本實(shí)用新型涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種螺旋槳、動(dòng)力組件及飛行器。

背景技術(shù)：

多旋翼飛行器一般用于航拍，未來在農(nóng)藥噴灑，消防滅火，載人飛行等方面也會(huì)有較大的市場(chǎng)需求。飛行器上的螺旋槳是飛行器的關(guān)鍵氣動(dòng)部件，為了滿足多旋翼飛行器對(duì)高有效載荷和高航時(shí)的需求，螺旋槳的設(shè)計(jì)尤為重要。多旋翼飛行器大多要滿足占用盡量小的空間的要求，受飛行器尺寸的限制，螺旋槳的尺寸一般也較小，對(duì)螺旋槳設(shè)計(jì)提出了較高要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種螺旋槳、動(dòng)力組件及飛行器，該螺旋槳、動(dòng)力組件及飛行器的氣動(dòng)效率較好。

其技術(shù)方案如下：

一種螺旋槳，包括槳葉，所述螺旋槳的直徑為1600mm±100mm；

所述槳葉在與所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％處，所述槳葉的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)；

所述槳葉在與所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳半徑的25％～100％處，所述槳葉的橫截面翼型最大彎度為6％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述槳葉在與所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心相距為95％～100％的槳尖處，所述槳葉設(shè)有30°±10°下反角。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述槳葉在與所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉的弦長(zhǎng)分別為146mm±5mm、163mm±5mm、169mm±5mm、159mm±5mm、139mm±5mm、120mm±5mm、98mm±5mm、78mm±5mm、57mm±5mm、46mm±5mm和21mm±5mm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述槳葉在與所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉的幾何扭轉(zhuǎn)角分別為21°±2°、20.8°±2°、20°±2°、16°±2°、12.8°±2°、10.3°±2°、8.8°±2°、7.4°±2°、6.6°±2°、5.7°±2°、4°±2°。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述螺旋槳還包括槳轂，所述槳轂設(shè)置在所述槳葉的根部，所述槳轂的中心設(shè)有定位孔，所述槳轂上在所述定位孔的外圍還設(shè)有用于與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的連接孔。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述槳轂為矩形，所述槳轂的四個(gè)角部為倒圓角結(jié)構(gòu)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述槳葉為至少兩片，至少兩片所述槳葉關(guān)于所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心對(duì)稱設(shè)置。

一種動(dòng)力組件，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述的螺旋槳，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述螺旋槳連接，用于驅(qū)動(dòng)所述螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為電機(jī)。

一種飛行器，包括機(jī)身和所述的動(dòng)力組件，所述動(dòng)力組件與所述機(jī)身連接。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

所述螺旋槳，通過將螺旋槳的直徑設(shè)置為1600mm±100mm，并設(shè)置所述槳葉在與所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％處，所述槳葉的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)，所述槳葉在與所述螺旋槳轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳半徑的25％～100％處，所述槳葉的橫截面翼型的最大彎度為6％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)，通過對(duì)螺旋槳的直徑以及槳葉在不同部位的橫截面翼型的最大彎度、最大厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠提高螺旋槳的氣動(dòng)效率，降低螺旋槳的輸入功率。

所述動(dòng)力組件，包括上述所述的螺旋槳，具備所述螺旋槳的技術(shù)效果，氣動(dòng)效率高。

所述飛行器，包括上述所述的動(dòng)力組件，具備所述動(dòng)力組件的技術(shù)效果，氣動(dòng)效率高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的螺旋槳的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的螺旋槳的右視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的螺旋槳的俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的螺旋槳的仰視圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的螺旋槳的左視圖；

圖6為圖5中A處的槳尖的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖3中A-A處的剖視圖；

圖8為圖3中B-B處的剖視圖。

附圖標(biāo)記說明：

100、螺旋槳，110、槳葉，111、槳尖，112、吸力面，113、壓力面，114、前緣，115、后緣，120、槳轂，121、定位孔，122、連接孔。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

另外，本實(shí)施例中出現(xiàn)的上、下等方位用語，是所述螺旋槳安裝在飛行器上后以所述螺旋槳和飛行器的常規(guī)運(yùn)行姿態(tài)為參考，而不應(yīng)該認(rèn)為具有限制性。

如圖1所示，一種螺旋槳100，包括槳葉110，所述螺旋槳100的直徑為1600mm±100mm；所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，所述槳葉110的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)；所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的25％～100％處，所述槳葉110的橫截面翼型最大彎度為6％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)。本實(shí)施例中，所述螺旋槳100在工作時(shí)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，所述槳葉110迎向氣流的邊緣位置為槳葉110的前緣114，氣流離開所述槳葉110的邊緣位置為槳葉110的后緣115，所述弦長(zhǎng)為翼型從前緣114到后緣115連線的弦線的長(zhǎng)度。所述螺旋槳100的直徑為1600mm±100mm，代表螺旋槳100的直徑優(yōu)選值為1600mm，螺旋槳100的直徑可以為在1600mm的基礎(chǔ)上增大或減小100mm范圍內(nèi)的任意值，下文所含符號(hào)均按此規(guī)定。

所述螺旋槳100，通過將螺旋槳100的直徑設(shè)置為1600mm±100mm，并設(shè)置所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，所述槳葉110的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的25％～100％處，所述槳葉110的橫截面翼型的最大彎度為6％弦長(zhǎng)，最大厚度為4％弦長(zhǎng)，通過對(duì)螺旋槳100的直徑以及槳葉110在不同部位的橫截面翼型的最大彎度、最大厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠提高螺旋槳100的氣動(dòng)效率，降低螺旋槳100的輸入功率，此外，還能夠有效增加飛行時(shí)間。

進(jìn)一步的，如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述螺旋槳100還包括槳轂120，所述槳轂120設(shè)置在所述槳葉110的根部，所述槳轂120的中心設(shè)有定位孔121，所述槳轂120上在所述定位孔121的外圍還設(shè)有用于與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的連接孔122。通過設(shè)置定位孔121與連接孔122，便于槳轂120與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的定位安裝與連接。所述槳葉110的根部是指所述槳葉110遠(yuǎn)離其槳尖111的一端。本實(shí)施例中，所述連接孔122為六個(gè)，六個(gè)所述連接孔122沿周向均勻間隔設(shè)置。所述槳轂120為矩形，所述槳轂的四個(gè)角均為倒圓角結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)美觀。進(jìn)一步的，所述槳葉110為至少兩片，至少兩片所述槳葉110關(guān)于所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心對(duì)稱設(shè)置，進(jìn)而滿足軸對(duì)稱的條件。本實(shí)施例中，所述槳葉110與槳轂120為一體成型結(jié)構(gòu)，制造方便，一體化程度高。

本實(shí)施例中，如圖5、圖6所示，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為95％～100％的槳尖111處，所述槳葉110設(shè)有30°±10°下反角。附圖6中示意出了所述槳葉110設(shè)有30°下反角時(shí)的情形。采用上述設(shè)置，位于上述范圍內(nèi)的下反角能夠有效減弱、降低槳尖渦產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力，從而減小螺旋槳100的扭矩。如圖1、圖3、圖4、圖5所示，本實(shí)施例的螺旋槳100安裝在飛行器上時(shí)，槳尖111指向地面，此時(shí)，槳葉110的上表面定義為吸力面112，槳葉110的下表面定義為壓力面113，吸力面112上的壓力低于飛行器周圍的空氣壓力，壓力面113上的壓力高于飛行器周圍的空氣壓力，吸力面112與壓力面113之間的壓力差即產(chǎn)生了飛行器所需的向上的拉力。

本實(shí)施例中，如圖3、圖7、圖8所示，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉110的弦長(zhǎng)分別為146mm±5mm、163mm±5mm、169mm±5mm、159mm±5mm、139mm±5mm、120mm±5mm、98mm±5mm、78mm±5mm、57mm±5mm、46mm±5mm和21mm±5mm。通過對(duì)槳葉110不同部位的弦長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效減小螺旋槳100的輸入功率，提高螺旋槳100的氣動(dòng)效率，進(jìn)而增加飛行時(shí)間。如圖7所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，弦長(zhǎng)為146mm的示意圖。如圖8所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的70％處，弦長(zhǎng)為98mm的示意圖。

本實(shí)施例中，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉110的幾何扭轉(zhuǎn)角分別為21°±2°、20.8°±2°、20°±2°、16°±2°、12.8°±2°、10.3°±2°、8.8°±2°、7.4°±2°、6.6°±2°、5.7°±2°、4°±2°。通過對(duì)槳葉110不同部位的幾何扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效減小螺旋槳100的輸入功率，提高螺旋槳100的氣動(dòng)效率，進(jìn)而增加飛行時(shí)間。本實(shí)施例中，所述幾何扭轉(zhuǎn)角是指弦線與螺旋槳100旋轉(zhuǎn)平面的夾角。如圖7所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，幾何扭轉(zhuǎn)角為21°的示意圖。如圖8所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉(zhuǎn)軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的70％處，幾何扭轉(zhuǎn)角為8.8°的示意圖。

本實(shí)施例所述的螺旋槳100的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以通過下述步驟得到：第一步，確定設(shè)計(jì)參數(shù)如螺旋槳100直徑、槳葉110數(shù)、螺旋槳100拉力和螺旋槳100效率等；第二步，將螺旋槳100拉力最優(yōu)的在螺旋槳100徑向進(jìn)行分布，并設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)為螺旋槳100的輸入功率最小，采用螺旋槳100弦長(zhǎng)分布、翼型升力系數(shù)分布和翼型阻力系數(shù)分布作為參變量，通過升力線理論、面元法進(jìn)行優(yōu)化，并得到設(shè)計(jì)方案一；第三步，對(duì)設(shè)計(jì)方案一的結(jié)果進(jìn)行數(shù)值仿真，求解得到螺旋槳100在三維流動(dòng)中的拉力、扭矩與效率，同時(shí)求得在三維流動(dòng)中的螺旋槳100環(huán)量分布，將此環(huán)量分布與第二步中的螺旋槳100升力線理論的環(huán)量分布進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整弦長(zhǎng)和攻角，使得兩者環(huán)量分布基本吻合，得到設(shè)計(jì)方案二；重復(fù)迭代第三步，直至數(shù)值仿真的環(huán)量分布與升力線理論的環(huán)量分布更加吻合，進(jìn)而得到本實(shí)施例所述的螺旋槳100的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例所述的螺旋槳100可以作為正槳，也可以作為反槳，本實(shí)施例的附圖中示意出了所述螺旋槳100為正槳時(shí)的情形。把螺旋槳100沿垂直于其槳尖111連線的平面鏡像得到的螺旋槳100即為反槳。正槳和反槳組合安裝于共軸的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，從俯視角度看正槳為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反槳為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其均能均產(chǎn)生向上的拉力。本實(shí)施例所述的螺旋槳100，通過對(duì)高馬赫數(shù)下的槳截面升阻特性進(jìn)行分析、對(duì)螺旋槳100載荷的徑向分布進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)多槳尖111渦進(jìn)行抑制，進(jìn)而從螺旋槳100徑向截面的翼型選取、環(huán)量在螺旋槳100徑向的分布及減弱槳尖111渦產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力三個(gè)方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，氣動(dòng)效率高，能夠有效降低螺旋槳100的輸入功率，增加飛行器的飛行時(shí)間，尤其適用于高槳尖111馬赫數(shù)(最高0.6馬赫)和高槳盤載荷(最高40kg/平方米)的工況。

一種動(dòng)力組件，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述的螺旋槳100，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述螺旋槳100連接，用于驅(qū)動(dòng)所述螺旋槳100轉(zhuǎn)動(dòng)。所述動(dòng)力組件，包括上述所述的螺旋槳100，具備所述螺旋槳100的技術(shù)效果，氣動(dòng)效率高，飛行時(shí)間長(zhǎng)。本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為電機(jī)。

一種飛行器，包括機(jī)身和所述的動(dòng)力組件，所述動(dòng)力組件與所述機(jī)身連接。所述飛行器，包括上述所述的動(dòng)力組件，具備所述動(dòng)力組件的技術(shù)效果，氣動(dòng)效率高，飛行時(shí)間長(zhǎng)。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。