CN110588878B - 一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨 - Google Patents

一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨 Download PDF

Info

Publication number
CN110588878B
CN110588878B CN201910906455.2A CN201910906455A CN110588878B CN 110588878 B CN110588878 B CN 110588878B CN 201910906455 A CN201910906455 A CN 201910906455A CN 110588878 B CN110588878 B CN 110588878B
Authority
CN
China
Prior art keywords
propeller
target
distribution
distribution scheme
scheme
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910906455.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110588878A (zh
Inventor
樊治平
丛闯闯
魏颖
陈明非
齐维维
孙昕
于海生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning Dazhuang Uav Technology Co Ltd
Original Assignee
Liaoning Zhuanglong UAV Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning Zhuanglong UAV Technology Co Ltd filed Critical Liaoning Zhuanglong UAV Technology Co Ltd
Priority to CN201910906455.2A priority Critical patent/CN110588878B/zh
Publication of CN110588878A publication Critical patent/CN110588878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110588878B publication Critical patent/CN110588878B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • B63H1/26—Blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16—Blades
    • B64C11/20—Constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Abstract

本申请提供了一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨，其中，该方法包括：获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数；所述目标参数包括目标拉力、螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数、以及螺旋桨转速；将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段；多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案；基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案；基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息。本申请采用的螺旋桨制作方法，可以提高螺旋桨的气动性能，使得螺旋桨达到更佳的状态。

Description

一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨
技术领域
本申请涉及航空技术领域，尤其是涉及一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨。
背景技术
螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置。螺旋桨分为很多种，应用也十分广泛，如直升飞机、无人机、轮船的推进器等。其中，无人机的螺旋桨是空气桨，靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力，以带动无人机在空中飞行。
每一台无人机都离不开螺旋桨，除了纯固定翼以外，无论是单旋翼、多旋翼、垂直起降固定翼等都需要螺旋桨。螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气(推进介质)向后推去，在桨叶上产生一向前的力，即推进力，桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。一台好的无人机不仅仅是需要优秀的飞控、强劲的电池动力，更是离不开优质的螺旋桨。
申请人在研究中发现，现有技术中，螺旋桨的制作方法未能使得螺旋桨的气动性能达到更佳的状态，所以需要对螺旋桨的制作方法进行优化与改进。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨，以提高螺旋桨的气动性能，使得螺旋桨达到更佳的状态。
第一方面，本申请实施例提供了一种螺旋桨的制作方法，包括以下步骤：
获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数；所述目标参数包括目标拉力、螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数、以及螺旋桨转速；
将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段；
多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案；
基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案；
基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息。
一种可选实施方式中，所述基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案，包括：
针对每个所述分配方案，根据该分配方案所对应的对所述目标拉力的分配结果，计算各个分段分别对应的桨距角以及弦长；
基于所述桨距角及弦长，计算该分配方案对应的所述螺旋桨的升阻比；
基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案。
一种可选实施方式中，针对每个所述分配方案，第i个分段的桨距角θi满足下述公式(1)：
(1)θi＝αi+δi；
其中，δi为第i个所述分段的剖面来流角角度，αi为第i个所述分段剖面的最佳迎角角度；
δi满足下述公式(2)：
Figure GDA0003024211020000031
V为垂直于螺旋桨平面的入流速度；Ki为中间变量；Ω为螺旋桨转速、ri为第i个分段的中点与螺旋桨旋转中心的距离；
第i个分段的弦长Bi满足下述公式(3)：
Figure GDA0003024211020000032
C1i为各个所述分段剖面的升力系数，Cdi为各个所述分段剖面的阻力系数。
Ki满足下述公式(4)：
Figure GDA0003024211020000033
其中，Ti为所述目标拉力，ρ为大气密度，n为桨叶片数，R为螺旋桨半径，Ω为螺旋桨转速,K1i及kpi均为中间变量。
一种可选实施方式中，基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案，包括：
基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定升阻比最大的分配方案；将确定的所述升阻比最大的分配方案，确定为所述目标分配方案。
一种可选实施方式中，基于螺旋桨的分配方案，所述形状信息，包括：
所述目标分配方案所对应的各个分段的桨距角角度与弦长。
一种可选实施方式中，关于螺旋桨的分配方案，基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案，包括：
对各个分配方案进行合理性验证；
基于合理性验证通过的分配方案对应的升阻比的大小，从各个通过合理性验证的所述分配方案中确定所述目标分配方案。
一种可选实施方式中，基于螺旋桨的目标分配方案，所述合理性验证，包括：
针对每个所述分配方案，验证该分配方案所对应的各个所述分段的所述桨距角角度与所述弦长是否符合螺旋桨的常规特征；
若符合，则对该分配方案的合理性验证通过；
若不符合，则对该方案的合理性验证不通过。
第二方面，本申请实施例还提供一种螺旋桨，包括桨叶、桨毂以及电机，其中所述桨叶的一端连接在桨毂上，所述电机的动力输出轴连接所述桨毂；
桨叶采用如第一方面所述的方法制作而成。
第三方面，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面、或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面、或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
本申请实施例提供的一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨，通过获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数，并将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段；多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案；基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案；基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息。与现有技术中的螺旋桨制作方法与螺旋桨相比，其能够提高螺旋桨的气动性能，使得螺旋桨达到更佳的状态。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的螺旋桨的制作方法的流程图；
图2示出了本申请实施例所提供的螺旋桨的制作方法中确定目标分配方案的流程图；
图3示出了本申请实施例所提供的一种螺旋桨的结构示意图；
图4示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
经研究发现，现有的螺旋桨制作方法，一般是采用来自都灵理工大学航空航天工程系(Politecnico di Torino，Department of Aeronautical and Space Engineering)的S.D’Angelo等人在其文献《基于气动性能的螺旋桨参数优化设计》(AerodynamicPerformances of Propellers with Parametric Considerations on the OptimalDesign)中所提出的设计方法，该方法最终输出结果为螺旋桨桨叶沿半径方向整个剖面的桨距角及弦长。
该设计方法中所有参数都是针对整个螺旋桨的数值，所以这一算法的最终结果是由公式和针对整个螺旋桨的数值直接确定，在某些条件下，输出结果并非最优方案。
基于上述研究，本申请提供了一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨，其可以获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数；所述目标参数包括目标拉力、螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数、以及螺旋桨转速；将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段；多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案：基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案；基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息，可以使螺旋桨的气动性能达到更佳的状态。
针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。
下面将结合本申请中附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨进行详细介绍，本申请实施例所提供的一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨的执行主体一般为螺旋桨的制作端。特殊地，其执行主体还可以为其他计算机设备。
实施例一
参见图1所示，为本申请实施例一提供的螺旋桨的制作方法的流程图，所述方法包括步骤S101～S105，其中：
S101：获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数；所述目标参数包括目标拉力、螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数、以及螺旋桨转速。
S102：将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段。
S103：多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案。
S104：基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案。
S105：基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息。
下面分别对上述S101～S105加以详细说明。
一：在上述S101中，获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数；所述目标参数包括目标拉力、螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数、以及螺旋桨转速。
其中，目标拉力，也称设计拉力，是规定整个螺旋桨能够产生的拉力之和。
在螺旋桨旋转时，螺旋桨的上表面和下表面会分别受到力的作用，两个面之间就会产生压力差，当下表面的压力大于上表面的压力时，就产生一个向上的拉力。
通常情况下，拉力的大小与桨距角、螺旋桨转速以及发动机输出功率等因素有关。
螺旋桨直径，是螺旋桨旋转时，其叶梢轨迹圆的直径。
一般来说，螺旋桨直径越大，螺旋桨转速越低，则螺旋桨效率越高，但是，当螺旋桨直径过大时，可能导致桨叶盘面处的平均伴流减小，造成总体效率的下降。
螺旋桨桨叶数，通常可以认为螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。
螺旋桨转速，为每分钟螺旋桨的转数。
二：在上述S102中，将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段。
其中，其分段方法具有多种形式：
第一，按照平均分配的方式对螺旋桨沿着半径的方向进行分段处理；
第二，按照随机分配的方式对螺旋桨沿着半径的方向进行分段处理；
第三，基于某种特定规则分配的方式对螺旋桨沿着半径的方向进行分段处理。
三：在上述S103中，多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案。
按照上述S102中螺旋桨沿着半径的方向的分段个数，将获取到的表征螺旋桨物理特性的目标拉力进行随机分解成相应份数。
将目标拉力进行随机分解之后的分段目标拉力，随机分配到螺旋桨沿着半径的方向的各个分段处。
四：在上述S104中，基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案。
基于获取到的表征螺旋桨物理特性的目标参数，包括螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数与螺旋桨转速，以及预设的计算方法，计算得出螺旋桨沿着半径的方向的各个分段所对应的桨距角与弦长。
其中，桨距角θ也称节距角，出自航空的螺旋桨，是桨叶距离上的夹角，主要原因是为了找一个参考平面，而这个平面又很容易被区分，所以找到了桨叶最顶端的截面，风机上的桨距角θ指的是叶片顶端翼型弦线与旋转平面的夹角。风力机采用变桨距控制，通过调整叶片迎风角度，来进行功率调整的方式，桨距角θ是指风机叶片与风轮平面夹角。
将上述过程按照分配方案的个数循环执行，记录每一种分配方案的桨距角与弦长。
示例性的，其预设的计算方法是对螺旋桨沿着半径的方向的各个分段所进行S.D’Angelo等人在其文献中所提出的设计方法。
示例性的，任一分段的桨距角的计算方法如下：
第i个分段的桨距角θi满足下述公式(1)：
(1)θi＝αi+δi；
其中，δi为第i个所述分段的剖面来流角角度，αi为第i个所述分段剖面的最佳迎角角度；
δi满足下述公式(2)：
Figure GDA0003024211020000101
V为垂直于螺旋桨平面的入流速度；Ki为中间变量；Ω为螺旋桨转速、ri为第i个分段的中点与螺旋桨旋转中心的距离；
其中，依据螺旋桨的线速度，即角速度与半径的乘积，可以确定迎角角度，且规定螺旋桨沿半径方向各分段对应各分段升阻比最大时所对应的角为最佳迎角。
示例性的，任一分段的弦长的计算方法如下：
第i个分段的弦长Bi满足下述公式(3)：
Figure GDA0003024211020000102
C1i为各个所述分段剖面的升力系数，Cdi为各个所述分段剖面的阻力系数。
Ki满足下述公式(4)：
Figure GDA0003024211020000111
其中，Ti为所述目标拉力，ρ为大气密度，n为桨叶片数，R为螺旋桨半径，Ω为螺旋桨转速,K1i及kpi均为中间变量。
依据计算得出的螺旋桨沿着半径的方向的各个分段所对应的桨距角与弦长，计算得出螺旋桨的整体升阻比。
示例性的，螺旋桨整体升阻比的计算方法如下：
升阻比为总升力与总阻力矩的比值；
总升力为螺旋桨垂直于旋转平面的合力；
总阻力矩为螺旋桨绕着旋转轴的合力矩。
示例性的，计算得出螺旋桨整体升阻比之后，选择螺旋桨整体升阻比数值最高的分配方案，作为最终的目标分配方案。
五：在上述S105中，基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息。
依照最终目标分配方案所对应的分配方案中的桨距角与弦长，确定螺旋桨的形状信息。
示例性的，还需要对螺旋桨的形状信息进行合理性验证。
基于合理性验证通过的分配方案对应的升阻比的大小，从各个通过合理性验证的分配方案中确定目标分配方案。
针对每个所述分配方案，验证该分配方案所对应的各个所述分段的所述桨距角角度与所述弦长是否符合螺旋桨的常规特征；
若符合，则对该分配方案的合理性验证通过；
若不符合，则对该方案的合理性验证不通过。
示例性的，依照最终目标分配方案所对应的分配方案中的桨距角与弦长，组合出螺旋桨的整体形状；
若其整体形状不符合螺旋桨的常规特征，如流线型等，则对该分配方案进行过滤；
若其整体形状符合螺旋桨的常规特征，如流线型等，则对该分配方案进行保留。
示例性的，将螺旋桨桨叶随机分成十个分段，并将目标拉力也随机分为十个部分，假设将目标拉力随机分配100种情况，则将100种情况中的目标拉力随机分成的十个部分随机分配到螺旋桨桨叶随机分成十个分段上，每一个分段对应一组桨距角与弦长，将100种随机分配情况下每一个分段对应的一组桨距角与弦长组合起来，得到100种螺旋桨的形状信息，并计算相应的升阻比，选取对应升阻比数值最大的分配方案作为目标分配方案，并对100种随机分配情况下每一个分段对应的一组桨距角与弦长组合起来得到的螺旋桨进行合理性验证，若符合螺旋桨的常规特性则予以保留，反之，则过滤掉该种分配方案。
示例性的，在实际实验过程中，采用上述示例中的方案制作的螺旋桨，较比单纯采用S.D’Angelo等人在其文献中所提出的设计方案，在同等限定条件下，其螺旋桨的最大升力可以提高20牛顿(N)。
在另外一个实施例中，还可以首先对螺旋桨的形状信息进行合理性验证。
针对每个所述分配方案，验证该分配方案所对应的各个所述分段的所述桨距角角度与所述弦长是否符合螺旋桨的常规特征；
依照最终目标分配方案所对应的分配方案中的桨距角与弦长，组合出螺旋桨的整体形状；
若其整体形状不符合螺旋桨的常规特征，如流线型等，则对该分配方案进行过滤；
若其整体形状符合螺旋桨的常规特征，如流线型等，则对该分配方案进行保留。
对照合理性验证之后所保留的分配方案对应的升阻比的大小，从各个通过合理性验证的分配方案中确定目标分配方案，选取分配方案对应的升阻比数值最大的分配方案作为最终目标分配方案。
示例性的，将螺旋桨桨叶随机分成十个分段，并将目标拉力也随机分为十个部分，假设将目标拉力随机分配100种情况，则将100种情况中的目标拉力随机分成的十个部分随机分配到螺旋桨桨叶随机分成十个分段上，每一个分段对应一组桨距角与弦长，将100种随机分配情况下每一个分段对应的一组桨距角与弦长组合起来，得到100种螺旋桨的形状信息。首先对100种随机分配情况下每一个分段对应的一组桨距角与弦长组合起来得到的螺旋桨进行合理性验证，若符合螺旋桨的常规特性则予以保留，反之，则过滤掉该种分配方案，再对通过合理性验证的分配方案计算相应的升阻比，选取对应升阻比数值最大的分配方案作为目标分配方案。
示例性的，在实际实验过程中，采用上述示例中的方案制作的螺旋桨，较比单纯采用S.D’Angelo等人在其文献中所提出的设计方案，在同等限定条件下，其螺旋桨的最大升力可以提高20牛顿(N)。
实施例二
参见图2所示，为本申请实施例二提供的螺旋桨的制作方法中确定目标分配方案的流程图，所述方法包括步骤S201～S203，其中：
S201：针对每个所述分配方案，根据该分配方案所对应的对所述目标拉力的分配结果，计算各个分段分别对应的桨距角以及弦长。
S202：基于所述桨距角及弦长，计算该分配方案对应的所述螺旋桨的升阻比。
S203：基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案。
下面分别对上述S201～S203加以详细说明。
一：在上述S201中，针对每个所述分配方案，根据该分配方案所对应的对所述目标拉力的分配结果，计算各个分段分别对应的桨距角以及弦长。
按照螺旋桨沿着半径的方向的分段个数，将获取到的表征螺旋桨物理特性的目标拉力进行随机分解成相应份数。
将目标拉力进行随机分解之后的分段目标拉力，随机分配到螺旋桨沿着半径的方向的各个分段处。
桨叶数与螺旋桨转速，以及预设的计算方法，计算得出螺旋桨沿着半径的方向的各个分段所对应的桨距角与弦长。
将上述过程按照分配方案的个数循环执行，记录每一种分配方案的桨距角与弦长。
示例性的，任一分段的桨距角的计算方法如下：
第i个分段的桨距角θi满足下述公式(1)：
(1)θi＝αi+δi；
其中，δi为第i个所述分段的剖面来流角角度，αi为第i个所述分段剖面的最佳迎角角度；
δi满足下述公式(2)：
Figure GDA0003024211020000151
V为垂直于螺旋桨平面的入流速度；Ki为中间变量；Ω为螺旋桨转速、ri为第i个分段的中点与螺旋桨旋转中心的距离；
其中，依据螺旋桨的线速度，即角速度与半径的乘积，可以确定迎角角度，且规定螺旋桨沿半径方向各分段对应各分段升阻比最大时所对应的角为最佳迎角。
示例性的，任一分段的弦长的计算方法如下：
第i个分段的弦长Bi满足下述公式(3)：
Figure GDA0003024211020000152
C1i为各个所述分段剖面的升力系数，Cdi为各个所述分段剖面的阻力系数。
Ki满足下述公式(4)：
Figure GDA0003024211020000153
其中，Ti为所述目标拉力，ρ为大气密度，n为桨叶片数，R为螺旋桨半径，Ω为螺旋桨转速,K1i及kpi均为中间变量。
二：在上述S202中，基于所述桨距角及弦长，计算该分配方案对应的所述螺旋桨的升阻比。
依据计算得出的螺旋桨沿着半径的方向的各个分段所对应的桨距角与弦长，计算得出螺旋桨的整体升阻比。
示例性的，螺旋桨整体升阻比的计算方法如下：
升阻比为总升力与总阻力矩的比值；
总升力为螺旋桨垂直于旋转平面的合力；
总阻力矩为螺旋桨绕着旋转轴的合力矩。
三：在上述S203中，基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案。
计算得出螺旋桨整体升阻比之后，选择螺旋桨整体升阻比数值最高的分配方案，作为最终的目标分配方案。
实施例三
参见图3所示，为本申请实施例三提供的一种螺旋桨300，包括桨叶31、桨毂32以及电机33，其中所述桨叶31的一端连接在桨毂32上，桨叶采用如实施例一以及实施例二所述的方法制作而成。
实施例四
本申请实施例还提供了一种计算机设备400，如图4所示，为本申请实施例提供的计算机设备400结构示意图，包括：
处理器41、存储器42、和总线43；存储器42用于存储执行指令，包括内存421和外部存储器422；这里的内存421也称内存储器，用于暂时存放处理器41中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器422交换的数据，处理器41通过内存421与外部存储器422进行数据交换，当所述计算机设备400运行时，所述处理器41与所述存储器42之间通过总线43通信，使得所述处理器41在用户态执行以下指令：
获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数；所述目标参数包括目标拉力、螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数、以及螺旋桨转速；
将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段；
多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案：
基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案；
基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息。
一种可能的实施方式中，处理器41执行的指令中，所述基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案，包括：
针对每个所述分配方案，根据该分配方案所对应的对所述目标拉力的分配结果，计算各个分段分别对应的桨距角以及弦长；
基于所述桨距角及弦长，计算该分配方案对应的所述螺旋桨的升阻比；
基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案。
一种可能的实施方式中，处理器41执行的指令中，针对每个所述分配方案，第i个分段的桨距角θi满足下述公式(1)：
(1)θi＝αi+δi；
其中，δi为第i个所述分段的剖面来流角角度，αi为第i个所述分段剖面的最佳迎角角度；
δi满足下述公式(2)：
Figure GDA0003024211020000181
V为垂直于螺旋桨平面的入流速度；Ki为中间变量；Ω为螺旋桨转速、ri为第i个分段的中点与螺旋桨旋转中心的距离；
第i个分段的弦长Bi满足下述公式(3)：
Figure GDA0003024211020000182
C1i为各个所述分段剖面的升力系数，Cdi为各个所述分段剖面的阻力系数。
Ki满足下述公式(4)：
Figure GDA0003024211020000183
其中，Ti为所述目标拉力，ρ为大气密度，n为桨叶片数，R为螺旋桨半径，Ω为螺旋桨转速,K1i及kpi均为中间变量。
一种可能的实施方式中，处理器41执行的指令中，还包括：基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案。
基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定升阻比最大的分配方案；将确定的所述升阻比最大的分配方案，确定为所述目标分配方案。
一种可能的实施方式中，处理器41执行的指令中，所述形状信息，包括：
所述目标分配方案所对应的各个分段的桨距角角度与弦长。
一种可能的实施方式中，处理器41执行的指令中，基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案，包括：
对各个分配方案进行合理性验证；
基于合理性验证通过的分配方案对应的升阻比的大小，从各个通过合理性验证的所述分配方案中确定所述目标分配方案。
一种可能的实施方式中，处理器41执行的指令中，所述合理性验证，包括：
针对每个所述分配方案，验证该分配方案所对应的各个所述分段的所述桨距角角度与所述弦长是否符合螺旋桨的常规特征；
若符合，则对该分配方案的合理性验证通过；
若不符合，则对该方案的合理性验证不通过。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的螺旋桨的制作方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种螺旋桨的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
获取用于表征螺旋桨物理特性的目标参数；所述目标参数包括目标拉力、螺旋桨直径、螺旋桨桨叶数、以及螺旋桨转速；
将螺旋桨沿着半径的方向分为多个分段；
多次执行将所述目标拉力随机分配到各个所述分段上的过程，以得到对所述目标拉力进行分配的多个分配方案；
基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案；
基于所述目标分配方案，确定螺旋桨的形状信息；
所述基于各个分配方案对应的对所述目标拉力的分配结果，以及所述目标参数，从各个所述分配方案中确定目标分配方案，包括：
针对每个所述分配方案，根据该分配方案所对应的对所述目标拉力的分配结果，计算各个分段分别对应的桨距角以及弦长；
基于所述桨距角及弦长，计算该分配方案对应的所述螺旋桨的升阻比；
基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨的制作方法，其特征在于，针对每个所述分配方案，第i个分段的桨距角θi满足下述公式(1)：
(1) θi＝αi+δi；
其中，δi为第i个所述分段的剖面来流角角度，αi为第i个所述分段剖面的最佳迎角角度；
δi满足下述公式(2)：
(2)
Figure FDA0003024211010000021
V为垂直于螺旋桨平面的入流速度；Ki为中间变量；Ω为螺旋桨转速、ri为第i个分段的中点与螺旋桨旋转中心的距离；
第i个分段的弦长Bi满足下述公式(3)：
(3)
Figure FDA0003024211010000022
C1i为各个所述分段剖面的升力系数，Cdi为各个所述分段剖面的阻力系数；
Ki满足下述公式(4)：
(4)
Figure FDA0003024211010000023
其中，Ti为所述目标拉力，ρ为大气密度，n为桨叶片数，R为螺旋桨半径，Ω为螺旋桨转速,K1i及kpi均为中间变量。
3.根据权利要求1所述的螺旋桨的制作方法，其特征在于，基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案，包括：
基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定升阻比最大的分配方案；将确定的所述升阻比最大的分配方案，确定为所述目标分配方案。
4.根据权利要求1或3所述的螺旋桨的制作方法，其特征在于，所述形状信息，包括：
所述目标分配方案所对应的各个分段的桨距角角度与弦长。
5.根据权利要求1或3所述的螺旋桨的制作方法，其特征在于，基于各个所述分配方案对应的升阻比的大小，从各个所述分配方案中确定所述目标分配方案，包括：
对各个分配方案进行合理性验证；
基于合理性验证通过的分配方案对应的升阻比的大小，从各个通过合理性验证的所述分配方案中确定所述目标分配方案。
6.根据权利要求5所述的螺旋桨的制作方法，其特征在于，所述合理性验证，包括：
针对每个所述分配方案，验证该分配方案所对应的各个所述分段的所述桨距角角度与所述弦长是否符合螺旋桨的常规特征；
若符合，则对该分配方案的合理性验证通过；
若不符合，则对该方案的合理性验证不通过。
7.一种螺旋桨，其特征在于，包括桨叶、桨毂以及电机，其中所述桨叶的一端连接在桨毂上，所述电机的动力输出轴连接所述桨毂；
桨叶采用如权利要求1-6所述的方法制作而成。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至6任一所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任一所述方法的步骤。
CN201910906455.2A 2019-09-20 2019-09-20 一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨 Active CN110588878B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910906455.2A CN110588878B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910906455.2A CN110588878B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110588878A CN110588878A (zh) 2019-12-20
CN110588878B true CN110588878B (zh) 2021-06-22

Family

ID=68862896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910906455.2A Active CN110588878B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110588878B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112027017B (zh) * 2020-08-17 2022-09-27 西北工业大学 一种内外双流道被动螺旋桨及设计方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104834774A (zh) * 2015-04-29 2015-08-12 西北工业大学 一种平流层复合材料螺旋桨综合优化设计方法及设计平台
EP3043275A1 (en) * 2015-01-02 2016-07-13 The Boeing Company A composite member and a method for suppressing interfacial delamination
CN106742075A (zh) * 2017-01-06 2017-05-31 西北工业大学 一种分布式推进系统
CN108100195A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 成都天府新区光启未来技术研究院 用于螺旋桨设计的方法和装置
US10006833B1 (en) * 2016-08-24 2018-06-26 Northrop Grumman Systems Corporation Method for vortex generator array sizing and placement within offset diffusers
CN208053616U (zh) * 2017-12-28 2018-11-06 辽宁壮龙无人机科技有限公司 无人机及其螺旋桨
CN108910074A (zh) * 2018-06-05 2018-11-30 北京航空航天大学 一种多旋翼飞行器动力系统的效率优化选型方法
CN109018422A (zh) * 2018-07-10 2018-12-18 南京航空航天大学 定转速带周期变距的倾转四旋翼飞行器倾转走廊计算方法
CN109693807A (zh) * 2018-12-28 2019-04-30 西北工业大学 一种自适应气动变距螺旋桨设计方法
CN109774962A (zh) * 2019-01-21 2019-05-21 西北工业大学 一种低噪声螺旋桨的外形设计方法
CN109969425A (zh) * 2019-03-29 2019-07-05 南京航空航天大学 一种针对复合推力构型直升机的两侧推进螺旋桨优化方法
CN109969391A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 辽宁壮龙无人机科技有限公司 无人机及其螺旋桨
CN209080146U (zh) * 2018-11-20 2019-07-09 辽宁壮龙无人机科技有限公司 桨叶、螺旋桨及无人飞行器
CN110001928A (zh) * 2017-11-30 2019-07-12 通用电气公司 用于改进的螺旋桨设计的系统及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9302787B2 (en) * 2012-09-14 2016-04-05 The Boeing Company Vacuum adhering apparatus for automated maintenance of airfoil-shaped bodies
CN104809320B (zh) * 2015-05-27 2017-09-19 厦门大学 旋翼式飞行器用空气推进螺旋桨的设计方法
CN108750074A (zh) * 2018-03-30 2018-11-06 中山市朗宇模型有限公司 螺旋桨
CN108482666A (zh) * 2018-04-20 2018-09-04 李春 一种渐变螺距多段式开缝螺旋桨
CN209366459U (zh) * 2018-12-22 2019-09-10 辽宁壮龙无人机科技有限公司 一种多旋翼无人机的螺旋桨
CN109969426B (zh) * 2019-03-29 2022-07-12 南京航空航天大学 一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法及系统
CN110015417B (zh) * 2019-04-03 2024-02-02 中南大学 一种小型螺旋桨

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3043275A1 (en) * 2015-01-02 2016-07-13 The Boeing Company A composite member and a method for suppressing interfacial delamination
CN104834774A (zh) * 2015-04-29 2015-08-12 西北工业大学 一种平流层复合材料螺旋桨综合优化设计方法及设计平台
US10006833B1 (en) * 2016-08-24 2018-06-26 Northrop Grumman Systems Corporation Method for vortex generator array sizing and placement within offset diffusers
CN108100195A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 成都天府新区光启未来技术研究院 用于螺旋桨设计的方法和装置
CN106742075A (zh) * 2017-01-06 2017-05-31 西北工业大学 一种分布式推进系统
CN110001928A (zh) * 2017-11-30 2019-07-12 通用电气公司 用于改进的螺旋桨设计的系统及方法
CN109969391A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 辽宁壮龙无人机科技有限公司 无人机及其螺旋桨
CN208053616U (zh) * 2017-12-28 2018-11-06 辽宁壮龙无人机科技有限公司 无人机及其螺旋桨
CN108910074A (zh) * 2018-06-05 2018-11-30 北京航空航天大学 一种多旋翼飞行器动力系统的效率优化选型方法
CN109018422A (zh) * 2018-07-10 2018-12-18 南京航空航天大学 定转速带周期变距的倾转四旋翼飞行器倾转走廊计算方法
CN209080146U (zh) * 2018-11-20 2019-07-09 辽宁壮龙无人机科技有限公司 桨叶、螺旋桨及无人飞行器
CN109693807A (zh) * 2018-12-28 2019-04-30 西北工业大学 一种自适应气动变距螺旋桨设计方法
CN109774962A (zh) * 2019-01-21 2019-05-21 西北工业大学 一种低噪声螺旋桨的外形设计方法
CN109969425A (zh) * 2019-03-29 2019-07-05 南京航空航天大学 一种针对复合推力构型直升机的两侧推进螺旋桨优化方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
低雷诺数旋翼桨叶设计与数值仿真分析;谢朝辉;《工程科技Ⅱ辑》;20160115;全文 *
平流层飞艇高效螺旋桨设计与试验研究;聂营;《工程科技Ⅱ辑》;20080521;全文 *
某型四轴无人机的旋翼性能实验研究与外形优化设计;严咸浩;《工程科技Ⅱ辑》;20190301;全文 *
直升机旋翼动不平衡诊断及调平优化;孙昕;《工程科技Ⅱ辑》;20160301;全文 *
表面吸气增升对旋翼气动性能的影响分析;董义兵等;《甘肃科技纵横》;20180525;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110588878A (zh) 2019-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9841032B2 (en) Propeller for ventilator, with a variable blade angle
EP2350439B1 (en) Method for optimising the shape of an aerofoil and corresponding aerofoil
US20140056710A1 (en) Propeller For Ventilator, With A Variable Chord Length
US5632658A (en) Tractor podded propulsor for surface ships
KR102003499B1 (ko) 프로펠러
GB2461811A (en) Variable pitch aft propeller vane system
CN110588878B (zh) 一种螺旋桨的制作方法及螺旋桨
CN112199782A (zh) 一种考虑相互干扰的对转螺旋桨快速设计方法
US9664173B2 (en) Tip airfoil of wind turbine blade
WO2019069591A1 (ja) ダクテッドファン、マルチコプタ、垂直離着陸機、ｃｐｕ冷却用ファン及びラジエータ冷却用ファン
Zheng et al. The efficiency analysis of high-altitude propeller based on vortex lattice lifting line theory
CN110015417A (zh) 一种小型螺旋桨
Truong et al. The EFD and CFD study of rudder-bulb-fin system in ship and propeller wake field of KVLCC2 tanker in calm water
Jiménez et al. Exhaustive analysis on aircraft propeller performance through a BEMT tool
CN211107957U (zh) 一种跨介质航行器的桨叶变构型
CN111056036A (zh) 一种高空螺旋桨快速迭代生成方法
CN115959275A (zh) 一种节能导轮和船舶
CN114861338A (zh) 风力发电机组参数的确定方法、装置及电子设备
CN111216920B (zh) 一种无人直升机的旋翼t头轴承选型方法及装置
EP3879092A1 (en) Hybrid airfoil
USRE34109E (en) Propeller blade
Almazo et al. Selection and design of an axial flow fan
CN114076060B (zh) 叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法及设备
CN219524214U (zh) 一种节能导轮和船舶
Pashias et al. Hydrodynamic design of a bi-directional, rim-driven ducted thruster suitable for underwater vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: No. 76-45, Shenbei Road, Shenbei New District, Shenyang City, Liaoning Province 110000

Patentee after: Liaoning Dazhuang UAV Technology Co., Ltd.

Address before: No.76-43, Shenbei Road, Shenbei New District, Shenyang, Liaoning 110000 (gate a)

Patentee before: LIAONING ZHUANGLONG UNMANNED AERIAL VEHICLE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address