CN109789922B - 螺旋桨、动力组件及飞行器 - Google Patents
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Abstract
一种螺旋桨包括：桨毂(10)和桨叶(20)，桨叶(20)连接在桨毂(10)上，在距离桨毂(10)的中心为螺旋桨的半径的47.37％处，桨叶(20)的攻角为20.49°±2.5°，桨叶的弦长为29.73mm±5mm；在距离桨毂(10)的中心为螺旋桨的半径的63.16％处，桨叶(20)的攻角为16.49°±2.5°，桨叶(20)的弦长为24.61mm±5mm；在距离桨毂(10)的中心为螺旋桨的半径的78.95％处，桨叶(20)的攻角为13.31°±2.5°，桨叶(20)的弦长为20.67mm±5mm。还提供了一种动力组件及飞行器。该螺旋桨优化了结构，提高了飞行器的飞行性能。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器领域，特别涉及螺旋桨、动力组件及飞行器。
背景技术
飞行器上的螺旋桨，作为飞行器的重要关键器件，其用于将电机或发动机中转轴的转动转化为推力或升力。
现有技术中的螺旋桨，其外形形状大多呈矩形，其阻力大、效率低，导致飞行器的飞行速度小、继航距离短，严重影响了飞行器的飞行性能。
发明内容
本发明提供一种螺旋桨、动力组件及飞行器。
一种螺旋桨，包括：桨毂和桨叶，所述桨叶连接在所述桨毂上，在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处，所述桨叶的攻角为20.49°±2.5°，所述桨叶的弦长为29.73mm±5mm；在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处，所述桨叶的攻角为16.49°±2.5°，所述桨叶的弦长为24.61mm±5mm；在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处，所述桨叶的攻角为13.31°±2.5°，所述桨叶的弦长为20.67mm±5mm。
进一步地，在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的31.58％处，所述桨叶的攻角为25.06°±2.5°，所述桨叶的弦长为36.5mm±5mm。
进一步地，在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的94.74％处，所述桨叶的攻角为11.9°±2.5°，所述桨叶的弦长为16.77mm±5mm。
进一步地，所述螺旋桨的直径为380mm±38mm；在距离所述桨毂的中心90mm处，所述桨叶的攻角为20.49°，所述桨叶的弦长为29.73mm；在距离所述桨毂的中心120mm处，所述桨叶的攻角为16.49°，所述桨叶的弦长为24.61mm；在距离所述桨毂的中心150mm处，所述桨叶的攻角为13.31°，所述桨叶的弦长为20.67mm。
进一步地，所述螺旋桨的直径为380mm±38mm；在距离所述桨毂的中心60mm处，所述桨叶的攻角为25.06°，所述桨叶的弦长为36.5mm。
进一步地，所述螺旋桨的直径为380mm±38mm；在距离所述桨毂的中心180mm处，所述桨叶的攻角为11.9°，所述桨叶的弦长为16.77mm。
进一步地，所述桨叶包括朝下的叶面、朝上的叶背、连接于所述叶背和所述叶面一侧的第一侧缘，以及连接于所述叶背和所述叶面另一侧的第二侧缘；所述叶面和所述叶背的横截面均呈曲线，且所述第一侧缘位于所述第二侧缘下方。
进一步地，所述桨叶的第一侧缘外凸形成有凸出部。
进一步地，所述桨叶包括与所述桨毂连接的连接端和背离所述桨毂的末端，所述桨叶的厚度由所述连接端到所述末端逐渐减小。
进一步地，所述凸出部位于所述桨叶靠近所述连接端处。
进一步地，所述桨叶为至少两个，所述至少两个桨叶关于所述桨毂的中心呈中心对称。
进一步地，所述桨叶的螺距为60mm。
一种动力组件，包括驱动件和如上所述的螺旋桨，所述螺旋桨通过所述桨毂与所述驱动件连接。
进一步地，所述驱动件为电机，所述电机的KV值为380转/(分钟·伏特)或420转/(分钟·伏特)。
一种飞行器，包括机身和如上所述的动力组件，所述动力组件与所述机身连接。
进一步地，所述飞行器包括多个动力组件，所述多个动力组件的转动方向不同。
进一步地，所述飞行器为多旋翼飞行器。
本发明实施例提供的螺旋桨，由于在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处，所述桨叶的攻角为20.49°±2.5°，所述桨叶的弦长为29.73mm±5mm；在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处，所述桨叶的攻角为16.49°±2.5°，所述桨叶的弦长为24.61mm±5mm；在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处，所述桨叶的攻角为13.31°±2.5°，所述桨叶的弦长为20.67mm±5mm。即通过对桨叶的不同部位的攻角的设计，因此能够降低螺旋桨在转动过程中的阻力，减小飞行器飞行过程中的飞行阻力，提高飞行效率，增加续航距离，提高飞行器的飞行性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种螺旋桨的俯视图。
图2是图1所示实施例的螺旋桨中距离桨毂中心90mm处的D-D剖面的剖视图。
图3是图1所示实施例的螺旋桨中距离桨毂的中心120mm处的C-C剖面的剖视图。
图4是图1所示实施例的螺旋桨中距离桨毂的中心150mm处的B-B剖面的剖视图。
图5是图1所示实施例的螺旋桨中距离桨毂的中心60mm处的E-E剖面的剖视图。
图6是图1所示实施例的螺旋桨中距离桨毂的中心180mm处的A-A剖面的剖视图。
图7是本发明实施例提供的一种螺旋桨的立体图。
图8是本发明实施例提供的一种螺旋桨的侧面视图。
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发明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、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本发明实施例提供一种螺旋桨，可以是正桨或者是反桨。所谓正桨，指从驱动件如电机尾部向电机头部方向看，顺时针旋转以产生升力的螺旋桨；所谓反桨，指从电机尾部向电机头部方向看，逆时针旋转以产生升力的螺旋桨。所述正桨的结构与所述反桨的结构之间镜像对称，故下文仅以正桨为例说明所述螺旋桨的结构。
另外，本实施例中出现的上、下等方位用语是以所述螺旋桨安装于所述飞行器以后所述螺旋桨以及所述飞行器的常规运行姿态为参考，而不应该认为具有限制性。
下面结合附图，对本发明的螺旋桨、动力组件及飞行器进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
参见图1至图4所示，本发明实施例提供一种螺旋桨，包括：
桨毂10和桨叶20，所述桨叶20连接在所述桨毂10上。当然，桨叶20可以与桨毂10一体成型，也可以分别加工再固定安装成一体。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处D4，所述桨叶20的攻角α1为20.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L1为29.73mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处D3，所述桨叶20的攻角α2为16.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L2为24.61mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处D2，所述桨叶20的攻角α3为13.31°±2.5°，所述桨叶20的弦长L3为20.67mm±5mm。
本实施例中，由于在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处D4，所述桨叶20的攻角α1为20.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L1为29.73mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处D3，所述桨叶20的攻角α2为16.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L2为24.61mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处D2，所述桨叶20的攻角α3为13.31°±2.5°，所述桨叶20的弦长L3为20.67mm±5mm。由上述参数限定出具备特定形状的桨叶，采用该桨叶的螺旋桨能够减少空气阻力，提高拉力和效率，增加了飞行器的继航距离并提高了飞行器的飞行性能。
请参见表1，本实施例所提供的螺旋桨与现有的螺旋桨的测试结果的比对，由表中可看出，在转速为3000RPM、4000RPM、5000RPM、6000RPM时，本实施例提供的螺旋桨的拉力均大于现有的螺旋桨的拉力，即本实施例提供的螺旋桨可以在同样转速的情况下提供更大的拉力。由此，本实施例提供的螺旋桨在密度降低的高海拔区域或者低海拔地区起飞重量较大的极端情况下，其可以显著提高拉力，保证足够动力同时延长续航时间，提高飞行性能。
| 普通桨 | 本发明 | ||
| 转速(RPM) | 拉力(g) | 转速(RPM) | 拉力(g) |
| 3000 | 454 | 3000 | 720 |
| 4000 | 809 | 4000 | 1280 |
| 5000 | 1264 | 5000 | 2000 |
| 6000 | 1820 | 6000 | 2800 |
| 7250(Max) | 2840 | 6500(Max) | 3300 |
表1
其中，在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处D4，所述桨叶20的攻角α1可以为17.99°或20.49°或22.99°，或者上述任意二者之间的任一数值，桨叶20的弦长L1可以为24.73mm或29.73mm或34.73mm，或者上述任意二者之间的数值。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处D3，所述桨叶20的攻角α2可以为13.99°或16.49°或18.99°，或者上述任意二者之间的数值，所述桨叶20的弦长L2可以为19.61mm或24.61mm或29.61mm，或者上述任意二者之间的数值。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处D2，所述桨叶20的攻角α3可以为10.81°或13.31°或15.81°，或者上述任意二者之间的数值，所述桨叶20的弦长L3可以为15.67mm或20.67mm或25.67mm，或者上述任意二者之间的数值。
其中，桨毂10可以为圆筒状，桨毂10中心设有连接孔，连接孔用于套设在电机的输出端上。桨叶20可以呈长条状，桨叶20与桨毂10连接，并沿桨毂10的径向延伸。攻角是指桨叶20的翼弦与来流速度之间的夹角，弦长是指桨叶20横截面的长度。
请参见图5所示，本实施例中，可选地，在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的33.33％处D5，所述桨叶20的攻角α4为25.06°±2.5°，所述桨叶20的弦长L4为36.5mm±5mm。以进一步减少螺旋桨的空气阻力，提高拉力和效率。其中，所述桨叶20的攻角α4可以为22.56°或25.06°或27.56°，或者上述任意二者之间的数值，桨叶20的弦长L4可以为31.5mm或36.5mm或41.5mm，或者上述任意二者之间的数值。
请参见图6所示，本实施例中，可选地，在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的94.74％处D1，所述桨叶20的攻角α5为11.9°±2.5°，所述桨叶20的弦长L5为16.77mm±5mm。以进一步减少螺旋桨的空气阻力，提高拉力和效率。其中，桨叶20的攻角α5可以为9.4°或11.9°或14.4°，或者上述任意二者之间的数值，桨叶20的弦长L5可以为11.77mm或16.77mm或21.77mm，或者上述任意二者之间的数值。
再次参见图1至图4所示，本实施例中，可选地，螺旋桨的直径为380mm±38mm。在距离所述桨毂10的中心90mm处D4，所述桨叶20的攻角α1为20.49°，所述桨叶20的弦长L1为29.73mm。在距离所述桨毂10的中心120mm处D3，所述桨叶20的攻角α2为16.49°，所述桨叶20的弦长L2为24.61mm。在距离所述桨毂10的中心150mm处D2，所述桨叶20的攻角α3为13.31°，所述桨叶20的弦长L3为20.67mm。由此，可进一步减少螺旋桨的空气阻力，提高拉力和效率。其中，螺旋桨的直径可以为342mm或380mm或418mm，或者上述任意二者之间的数值。
再次参见图5所示，本实施例中，可选地，螺旋桨的直径为380mm±38mm。在距离所述桨毂10的中心60mm处D5，所述桨叶20的攻角α4为25.06°，所述桨叶20的弦长L4为36.5mm。由此，可进一步减少螺旋桨的空气阻力，提高拉力和效率。其中，螺旋桨的直径可以为342mm或380mm或418mm，或者上述任意二者之间的数值。
再次参见图6所示，本实施例中，可选地，螺旋桨的直径为380mm±38mm。在距离所述桨毂10的中心180mm处D1，所述桨叶20的攻角α5为11.9°，所述桨叶20的弦长L5为16.77mm。由此，可进一步减少螺旋桨的空气阻力，提高拉力和效率。其中，螺旋桨的直径可以为342mm或380mm或418mm，或者上述任意二者之间的数值。
请参见图7和图8所示，本实施例中，可选地，桨叶20包括朝下的叶面21、朝上的叶背22、连接在所述叶背22和叶面21一侧的第一边缘23，以及连接在所述叶背22和叶面21另一侧的第二边缘24。所述叶面21和叶背22的横截面均呈曲线，且所述第一边缘23位于所述第二边缘24下方。由于叶面21和叶背22的横截面均呈曲线，且所述第一边缘23位于所述第二边缘24下方，因此可减小空气的阻力，提高桨叶20的拉力。
本实施例中，可选地，桨叶20包括与所述桨毂10连接的连接端和背离所述桨毂10的末端，所述桨叶20的厚度由所述连接端到所述末端逐渐减小。由于桨叶20上无急剧扭转之处，因此应力较均匀，避免出现个别位置的应力过大，结构强度较高，不易折断，从而提高了螺旋桨的工作可靠性。另外，桨叶20远离桨毂10的末端为桨叶20最薄的部分，有利于减小空气阻力。
本实施例中，可选地，桨叶20的第一边缘23外凸形成有凸出部231。由此可进一步提高桨叶20的拉力。其中，凸出部231可位于所述桨叶20靠近所述连接端处，以起到进一步提高高桨叶20的拉力的效果。
本实施例中，可选地，桨叶20为至少两个，所述至少两个桨叶20关于所述桨毂10的中心呈中心对称。由此，可提高螺旋桨的平衡性。
本实施例中，可选地，桨叶20的螺距为60mm。由此，可减小空气的阻力，提高桨叶20的拉力。
综上，采用本发明上述实施例的桨叶的螺旋桨在高原地区可以显著提高拉力，保证足够的动力冗余。同时，在一定程度上兼顾性能，增加继航距离，提高飞行器的飞行性能。和目前市面上已有的螺旋桨相比，采用该桨叶的螺旋桨在同样转速情况下其拉力可以提高50％以上。在密度降低的高海拔区域或者低海拔地区起飞重量较大的极端情况下，其可以显著提高拉力，保证足够动力同时延长续航时间，提高飞行性能。
由于所述反桨的结构与所述正桨的结构之间镜像对称，对反桨的结构不再赘述。
本发明实施例提供一种动力组件，包括驱动件和本发明任意实施例所述的螺旋桨，所述螺旋桨通过所述桨毂10与所述驱动件连接。其中，所述螺旋桨的具体结构与前述实施例类似，此处不再赘述。即如上所述的实施例和实施方式中关于所述螺旋桨的描述同样适用于本发明实施例提供的动力组件。
本实施例中，由于在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处D4，所述桨叶20的攻角α1为20.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L1为29.73mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处D3，所述桨叶20的攻角α2为16.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L2为24.61mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处D2，所述桨叶20的攻角α3为13.31°±2.5°，所述桨叶20的弦长L3为20.67mm±5mm，由上述参数限定出具备特定形状的桨叶，采用该桨叶的螺旋桨能够减少空气阻力，提高拉力和效率，增加了飞行器的继航距离并提高了飞行器的飞行性能。
本实施例中，可选地，电机的KV值为380转/(分钟·伏特)或420转/(分钟·伏特)。由此，能够保证动力组件的动力性能。
本发明实施例提供一种飞行器，包括机身和本发明任意实施例所述的动力组件，所述动力组件与所述机身连接。其中所述动力组件的具体结构与前述实施例类似，此处不再赘述。即如上所述的实施例和实施方式中关于所述螺旋桨的描述同样适用于本发明实施例提供的飞行器。
本实施例中，可选地，所述飞行器包括多个动力组件，所述多个动力组件的转动方向不同。
本实施例中，可选地，所述飞行器为多旋翼飞行器。
本实施例中，由于在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处D4，所述桨叶20的攻角α1为20.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L1为29.73mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处D3，所述桨叶20的攻角α2为16.49°±2.5°，所述桨叶20的弦长L2为24.61mm±5mm。在距离所述桨毂10的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处D2，所述桨叶20的攻角α3为13.31°±2.5°，所述桨叶20的弦长L3为20.67mm±5mm，由上述参数限定出具备特定形状的桨叶，采用该桨叶的螺旋桨能够减少空气阻力，提高拉力和效率，增加了飞行器的继航距离并提高了飞行器的飞行性能。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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Claims (16)
1.一种螺旋桨，包括：桨毂和桨叶，所述桨叶连接在所述桨毂上，其特征在于：
在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的47.37％处，所述桨叶的攻角为20.49°±2.5°，所述桨叶的弦长为29.73mm±5mm；
在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的63.16％处，所述桨叶的攻角为16.49°±2.5°，所述桨叶的弦长为24.61mm±5mm；
在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的78.95％处，所述桨叶的攻角为13.31°±2.5°，所述桨叶的弦长为20.67mm±5mm；
在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的31.58％处，所述桨叶的攻角为25.06°±2.5°，所述桨叶的弦长为36.5mm±5mm。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，在距离所述桨毂的中心为所述螺旋桨的半径的94.74％处，所述桨叶的攻角为11.9°±2.5°，所述桨叶的弦长为16.77mm±5mm。
3.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于：
所述螺旋桨的直径为380mm±38mm；
在距离所述桨毂的中心90mm处，所述桨叶的攻角为20.49°，所述桨叶的弦长为29.73mm；
在距离所述桨毂的中心120mm处，所述桨叶的攻角为16.49°，所述桨叶的弦长为24.61mm；
在距离所述桨毂的中心150mm处，所述桨叶的攻角为13.31°，所述桨叶的弦长为20.67mm。
4.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于：
所述螺旋桨的直径为380mm±38mm；
在距离所述桨毂的中心60mm处，所述桨叶的攻角为25.06°，所述桨叶的弦长为36.5mm。
5.根据权利要求2所述的螺旋桨，其特征在于：
所述螺旋桨的直径为380mm±38mm；
在距离所述桨毂的中心180mm处，所述桨叶的攻角为11.9°，所述桨叶的弦长为16.77mm。
6.根据权利要求1-5中任一所述的螺旋桨，其特征在于：
所述桨叶包括朝下的叶面、朝上的叶背、连接于所述叶背和所述叶面一侧的第一侧缘，以及连接于所述叶背和所述叶面另一侧的第二侧缘；
所述叶面和所述叶背的横截面均呈曲线，且所述第一侧缘位于所述第二侧缘下方。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶的第一侧缘外凸形成有凸出部。
8.根据权利要求7所述的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶包括与所述桨毂连接的连接端和背离所述桨毂的末端，所述桨叶的厚度由所述连接端到所述末端逐渐减小。
9.根据权利要求8所述的螺旋桨，其特征在于，所述凸出部位于所述桨叶靠近所述连接端处。
10.根据权利要求1-5及7-9中任一所述的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶为至少两个，所述至少两个桨叶关于所述桨毂的中心呈中心对称。
11.根据权利要求1-5及7-9中任一所述的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶的螺距为60mm。
12.一种动力组件，包括驱动件和权利要求1-11中任一所述的螺旋桨，其特征在于，所述螺旋桨通过所述桨毂与所述驱动件连接。
13.根据权利要求12所述的动力组件，其特征在于，所述驱动件为电机，所述电机的KV值为380转/(分钟·伏特)或420转/(分钟·伏特)。
14.一种飞行器，其特征在于，包括机身和权利要求12或13所述的动力组件，所述动力组件与所述机身连接。
15.根据权利要求14所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器包括多个动力组件，所述多个动力组件的转动方向不同。
16.根据权利要求14所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器为多旋翼飞行器。
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