CN108545173A - 桨叶、螺旋桨及飞行器 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种桨叶、螺旋桨及飞行器，所述螺旋桨包括桨座和桨叶，所述桨叶组装在所述桨座上，以绕所述桨座中心旋转。通过限定螺旋桨桨叶在第一位置、第二位置及末端处的翼型弦长和扭转角，以优化桨叶的结构尺寸，降低桨叶在低雷诺数介质中转动的摩擦阻力和压差阻力，从而降低了螺旋桨的功耗。

Description

桨叶、螺旋桨及飞行器

技术领域

本公开涉及螺旋桨技术领域，尤其涉及桨叶、螺旋桨及飞行器。

背景技术

在相关技术中，螺旋桨广泛应用于各类飞行器中，以通过螺旋桨的桨叶在空气等介质中的转动为飞行器提供动力。在雷诺数较低的介质中，桨叶容易形成较大的摩擦阻力和压差阻力，进而增加螺旋桨功率。因此，如何优化螺旋桨结构以降低功耗成为当前领域研究的热点问题。

发明内容

为解决相关技术中存在的问题，本公开提供一种桨叶、螺旋桨及飞行器，以优化螺旋桨的结构尺寸，降低螺旋桨的功耗。

根据本公开的第一方面提出一种桨叶，所述桨叶组装于桨座以绕所述桨座中心旋转，包括：

远离所述桨座的末端，所述末端与桨座中心相距第一数值R，所述末端处翼型的弦长范围包括0.153R-0.155R，所述末端处翼型的扭转角包括10°-12°；

与桨座中心相距第一距离的第一位置，所述第一距离的范围包括0.28R-0.32R，所述第一位置处翼型的弦长范围包括0.189R-0.191R，所述第一位置处翼型的扭转角包括32°-34°；

与桨座中心相距第二距离的第二位置，所述第二距离的范围包括0.58R-0.62R，所述第二位置处翼型的弦长范围包括0.236R-0.238R，所述第一位置处翼型的扭转角包括17.3°-19.3°。

可选的，所述桨叶还包括与桨座中心相距第三距离的第三位置，所述第三距离的范围包括0.38R-0.42R，所述第三位置处翼型的弦长范围包括0.214R-0.216R，所述第三位置处翼型的扭转角包括25.7°-27.7°。

可选的，所述桨叶还包括与桨座中心相距第四距离的第四位置，所述第四距离的范围包括0.48R-0.52R，所述第四位置处翼型的弦长范围包括0.23R-0.232R，所述第四位置处翼型的扭转角包括20.9°-22.9°。

可选的，所述桨叶还包括与桨座中心相距第五距离的第五位置，所述第五距离的范围包括0.68R-0.72R，所述第五位置处翼型的弦长范围包括0.234R-0.236R，所述第五位置处翼型的扭转角包括14.6°-16.6°。

可选的，所述桨叶还包括与桨座中心相距第六距离的第六位置，所述第六距离的范围包括0.78R-0.82R，所述第六位置处翼型的弦长范围包括0.219R-0.221R，所述第六位置处翼型的扭转角包括12.4°-14.4°。

可选的，所述桨叶还包括与桨座中心相距第七距离的第七位置，所述第七距离的范围包括0.88R-0.92R，所述第七位置处翼型的弦长范围包括0.193R-0.195R，所述第七位置处翼型的扭转角包括11°-13°。

可选的，所述第一数值R的范围包括1.4-1.6寸。

根据本公开的第二方面提出一种螺旋桨，所述螺旋桨包括桨座和上述桨叶，所述桨叶有两个，且对称的组装在所述桨座上。

根据本公开的第三方面提出一种飞行器，所述飞行器包括：

上述桨叶；

或，上述螺旋桨；

驱动件，与所述桨叶相连以带动所述桨叶绕所述桨座旋转；

电池，与驱动件相连以为其供电。

可选的，所述驱动件包括电机。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开通过限定螺旋桨桨叶在第一位置、第二位置及末端处的翼型弦长和扭转角，以优化桨叶的结构尺寸，降低桨叶在低雷诺数介质中转动的摩擦阻力和压差阻力，从而降低了螺旋桨的功耗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中一种桨叶翼型的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施例中一种桨叶的结构示意图；

图3是本公开一示例性实施例中桨叶的不同位置处弦长及扭转角变化图；

图4是本公开一示例性实施例中一种飞行器的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在相关技术中，螺旋桨桨叶的结构尺寸可以通过桨叶翼型进行限定。在空气动力学中，翼型通常理解为二维桨叶，即剖面形状不变的无限翼展桨叶。

图1是相关技术中一种桨叶翼型的结构示意图。如图1所示，它前端圆滑，后端成尖角形，后尖点称为后缘A，翼型上距后缘A最远的点称为前缘B。连接前后缘的直线称为翼弦M，其长度称为弦长L。上述翼弦M与旋转平面之间的夹角α称为扭转角。

上述桨叶不同截面的翼型对桨叶在旋转过程中所受到的摩擦阻力、压差阻力等具有直接影响，为了降低上述阻力，本申请对螺旋桨桨叶的结构进行优化，并描述如下：

图2是本公开一示例性实施例中一种螺旋桨的结构示意图。如图2所示，该螺旋桨1包括桨座12和桨叶11，桨叶11组装在桨座12上，且能够绕桨座中心o-o旋转。

上述桨叶11包括远离桨座12的末端111、与桨座中心o-o相距第一距离d1的第一位置112、与桨座中心o-o相距第二距离d2的第二位置113。其中，末端111与桨座中心o-o相距第一数值R，末端111处翼型的弦长范围包括0.153R-0.155R，末端111处翼型的扭转角包括10°-12°；第一距离d1的范围包括0.28R-0.32R，第一位置112处翼型的弦长范围包括0.189R-0.191R，第一位置112处翼型的扭转角包括32°-34°；第二距离d2的范围包括0.58R-0.62R，第二位置113处翼型的弦长范围包括0.236R-0.238R，第一位置112处翼型的扭转角包括17.3°-19.3°。

上述结构设置通过限定螺旋桨1桨叶11在第一位置112、第二位置113及末端111处的翼型弦长和扭转角，优化了桨叶11的结构尺寸，降低了桨叶11在低雷诺数介质中转动的摩擦阻力和压差阻力，从而降低了螺旋桨1的功耗。

在上述实施例中，为了进一步限定桨叶11的结构尺寸，可以在桨叶11上选定多个位置，以对该位置处的翼型数据进行优化。例如：

在一实施例中，桨叶11还可以包括与桨座中心o-o相距第三距离d3的第三位置114，第三距离d3的范围包括0.38R-0.42R，第三位置114处翼型的弦长范围包括0.214R-0.216R，第三位置114处翼型的扭转角包括25.7°-27.7°。

在另一实施例中，桨叶11还可以包括与桨座中心o-o相距第四距离d4的第四位置115，第四距离d4的范围包括0.48R-0.52R，第四位置115处翼型的弦长范围包括0.23R-0.232R，第四位置115处翼型的扭转角包括20.9°-22.9°。

在又一实施例中，桨叶11还可以包括与桨座中心o-o相距第五距离d5的第五位置116，第五距离d5的范围包括0.68R-0.72R，第五位置116处翼型的弦长范围包括0.234R-0.236R，第五位置116处翼型的扭转角包括14.6°-16.6°。

在再一实施例中，桨叶11还可以包括与桨座中心o-o相距第六距离d6的第六位置117，第六距离d6的范围包括0.78R-0.82R，第六位置117处翼型的弦长范围包括0.219R-0.221R，第六位置117处翼型的扭转角包括12.4°-14.4°。

在再一实施例中，桨叶11还可以包括与桨座中心o-o相距第七距离d7的第七位置118，第七距离d7的范围包括0.88R-0.92R，第七位置118处翼型的弦长范围包括0.193R-0.195R，第七位置118处翼型的扭转角包括11°-13°。

根据上述实施例，取具体位置处翼型的特定弦长和特定扭转角，对上述数据进行分析。例如：取末端111处翼型的弦长为0.154R，扭转角为11°；第一位置112对应的第一距离d1为0.3R，第一位置112处翼型的弦长为0.19R，扭转角为33°；第二位置113对应的第二距离d2为0.6R，第二位置113处翼型的弦长为0.237R，扭转角为18.3°；第三距离d3对应的第三位置114为0.4R，第三位置114处翼型的弦长为0.215R，扭转角为26.7°；第四距离d4对应的第四位置115为0.5R，第四位置115处翼型的弦长为0.231R，扭转角为21.9°；第五距离d5对应的第五位置116为0.7R，第五位置116处翼型的弦长为0.235R，扭转角为15.6°；第六距离d6对应的第六位置117为0.8R，第六位置117处翼型的弦长为0.22R，扭转角为13.4°；第七距离d7对应的第七位置118为0.9R，第七位置118处翼型的弦长为0.194R，扭转角为12°。

对上述数据进行整理得到图3数据，通过图3所示数据可以得出，从桨叶11第一位置112至末端111处的各个翼型弦长呈现先增加后减小的趋势，并在第二位置113处达到最大，形成中部较宽两端较窄的桨叶11结构。上述弦长的变化趋势使得桨叶11在低雷诺数介质中旋转所受到较小的摩擦阻力，同时也减少了压差阻力。从桨叶11的第一位置112至末端111处的各个翼型扭转角呈现逐渐减小的趋势，从33°平滑的过渡到11°，使得结构线型流畅，且降低了桨叶11在低雷诺数介质中旋转所受到的摩擦阻力和压差阻力。

当桨叶11末端111与桨座中心o-o相距的第一数值R的范围在1.4-1.6寸，特别是第一数值为1.5寸时，螺旋桨1可以被称为3寸桨。以提供25克拉力为例，并针对本公开具备上述翼型数据的3寸桨以及现有技术中的3寸桨进行实验，得到以下两组对比数据：本公开的3寸桨只需要消耗功率4.08瓦特，而现有技术中的3寸桨则需要消耗功率5.58瓦特。即，在提供相同拉力的情况下，本公开提出的螺旋桨1的功耗更低。因此，本公开的螺旋桨1能够降低电量损耗，增加续航距离。

需要说明的是，上述螺旋桨1的桨叶11可以有两个，且对称的组装在所述桨座12上，以降低成本同时提升螺旋桨1的美观性。或者，上述桨叶11也可以有多个，并均匀的沿桨座12的周向分布，以提升螺旋桨1的拉力，本公开并不对此进行限制。

本公开进一步提出一种飞行器2，如图4所示，飞行器2可以包括驱动件22，电池21和上述螺旋桨1，电池21与驱动件22相连以为其供电，驱动件22与螺旋桨1相连以带动所述桨叶11绕所述桨座12旋转。上述螺旋桨1的桨叶11降低了其整体功耗，因此，在同样电池21容量的情况下增加了飞行器2的续航时间，而在续航时间特定的情况下也能减少电池21的容量和体积，提升飞行器2的轻便型。

需要说明的是，上述驱动件22可以是电机，也可以是其他驱动装置，本公开并不对此进行限制。当驱动件22是电机是，可以针对上述螺旋桨1的功耗选用对应规格的电机。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的技术方案后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种桨叶，组装于桨座以绕所述桨座中心旋转，其特征在于，包括：

远离所述桨座的末端，所述末端与桨座中心相距第一数值R，所述末端处翼型的弦长范围包括0.153R-0.155R，所述末端处翼型的扭转角包括10°-12°；

与桨座中心相距第一距离的第一位置，所述第一距离的范围包括0.28R-0.32R，所述第一位置处翼型的弦长范围包括0.189R-0.191R，所述第一位置处翼型的扭转角包括32°-34°；

与桨座中心相距第二距离的第二位置，所述第二距离的范围包括0.58R-0.62R，所述第二位置处翼型的弦长范围包括0.236R-0.238R，所述第一位置处翼型的扭转角包括17.3°-19.3°。

2.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括与桨座中心相距第三距离的第三位置，所述第三距离的范围包括0.38R-0.42R，所述第三位置处翼型的弦长范围包括0.214R-0.216R，所述第三位置处翼型的扭转角包括25.7°-27.7°。

3.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括与桨座中心相距第四距离的第四位置，所述第四距离的范围包括0.48R-0.52R，所述第四位置处翼型的弦长范围包括0.23R-0.232R，所述第四位置处翼型的扭转角包括20.9°-22.9°。

4.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括与桨座中心相距第五距离的第五位置，所述第五距离的范围包括0.68R-0.72R，所述第五位置处翼型的弦长范围包括0.234R-0.236R，所述第五位置处翼型的扭转角包括14.6°-16.6°。

5.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括与桨座中心相距第六距离的第六位置，所述第六距离的范围包括0.78R-0.82R，所述第六位置处翼型的弦长范围包括0.219R-0.221R，所述第六位置处翼型的扭转角包括12.4°-14.4°。

6.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括与桨座中心相距第七距离的第七位置，所述第七距离的范围包括0.88R-0.92R，所述第七位置处翼型的弦长范围包括0.193R-0.195R，所述第七位置处翼型的扭转角包括11°-13°。

7.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述第一数值R的范围包括1.4-1.6寸。

8.一种螺旋桨，其特征在于，包括桨座和如权利要求1-7任一项所述的桨叶，所述桨叶有两个，且对称的组装在所述桨座上。

9.一种飞行器，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的桨叶；

或，如权利要求8所述的螺旋桨；

驱动件，与所述桨叶相连以带动所述桨叶绕所述桨座旋转；

电池，与驱动件相连以为其供电。

10.根据权利要求9所述的飞行器，其特征在于，所述驱动件包括电机。