CN116461694A - 重叠桨结构以及飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种重叠桨结构以及飞行器；其中，所述重叠桨结构可应用于飞行器，所述重叠桨结构包括有第一螺旋桨和第二螺旋桨；所述第一螺旋桨包括第一桨叶，所述第一桨叶旋转形成第一桨盘；所述第二螺旋桨包括第二桨叶，所述第二桨叶旋转形成第二桨盘；当所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨共同设置在所述飞行器的机身上时，所述第一桨叶与所述第二桨叶为上下叠设，用以使形成的所述第一桨盘与形成的所述第二桨盘之间具有高度差z，且所述第一桨盘与所述第二桨盘在俯视平面上的正投影具有相互重叠的第一区域，所述第一区域的面积S_A与所述第一桨盘的面积S₁或者所述第二桨盘的面积S₂的比值设置为5％～25％。

Description

重叠桨结构以及飞行器

技术领域

本申请实施例涉及螺旋桨技术领域，更具体地，本申请涉及一种重叠桨结构以及飞行器。

背景技术

对于双旋翼飞机或者多旋翼飞机而言，螺旋桨是为飞机提供升力的主要部件。螺旋桨能够提供的最大升力及螺旋桨效率直接受到桨叶形成的桨盘面积影响。对于低速的小型飞机而言，桨叶面积越大(影响桨盘的面积)，整个螺旋桨所能够提供的最大升力就越大。在相同升力的情况下，螺旋桨的动力系统效率也就越高。目前，更小的飞机尺寸与更大的桨叶面积需求互相制约。

在现有的一些技术中，螺旋桨的设计包括常规双旋翼或者多旋翼方案、共轴双桨方案以及VOOPS方案。常规的双旋翼或者多旋翼方案的问题在于：由于相邻的两个螺旋桨的桨叶距离过近时，会产生明显的升力损失，因此现有的多旋翼方案大部分都是将多个螺旋桨彼此分开布置，且要求相邻的两个螺旋桨的桨叶之间距离不得过小，以此避免升力损失，但这也会导致飞机的尺寸需要设计的很大才能够承载这样的螺旋桨结构。共轴双桨方案的问题在于：两个螺旋桨的桨叶面积完全重叠，虽然有助于大幅度的减小飞机尺寸，但螺旋桨的动力系统效率非常低，导致飞机在飞行的过程中功耗较大，续航偏低。VOOPS 方案是将四旋翼飞机的四个螺旋桨最大限度的两两重叠，虽然最大程度压缩了飞机的尺寸，但对于实际的商用飞机的机身结构损失较大，难以产品化。

因此，非常有必要研究新的螺旋桨技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种重叠桨结构以及飞行器的新技术方案，以解决现有飞机尺寸与螺旋桨的桨叶面积需求相互制约的问题。

第一方面，本申请提供了一种重叠桨结构，应用于飞行器，所述重叠桨结构包括有：

第一螺旋桨，所述第一螺旋桨包括第一桨叶，所述第一桨叶旋转形成第一桨盘；以及

第二螺旋桨，所述第二螺旋桨包括第二桨叶，所述第二桨叶旋转形成第二桨盘；

当所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨共同设置在所述飞行器的机身上时，所述第一桨叶与所述第二桨叶为上下叠设，用以使形成的所述第一桨盘与形成的所述第二桨盘之间具有高度差z，且所述第一桨盘与所述第二桨盘在俯视平面上的正投影具有相互重叠的第一区域，所述第一区域的面积 S_A与所述第一桨盘的面积S₁或者所述第二桨盘的面积S₂的比值设置为 5％～25％。

可选地，所述第一区域的面积S_A与所述第一桨盘的面积S₁或者所述第二桨盘的面积S₂的比值设置为10％～20％。

可选地，所述第一区域的面积S_A与所述第一桨盘和所述第二桨盘的面积均值S的比值设置为5％～25％。

可选地，所述第一桨盘和所述第二桨盘之间的所述高度差z与所述第一螺旋桨的直径D₁的比值，或者与所述第二螺旋桨的直径D₂的比值设置为等效高度差，所述等效高度差设置为5％～30％。

可选地，所述等效高度差设置为10％～30％。

可选地，所述高度差z与所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的直径均值D的比值设置为5％～30％。

可选地，以所述第一螺旋桨1的端部A₁与端部A₂之间连接线的中点 C₁作为第一基准点，以所述第二螺旋桨2的端部B₁与端部B₂之间连接线的中点C₂为第二基准点，所述高度差z设置为所述第一基准点C₁与所述第二基准点C₂之间垂直距离。

可选地，所述第一螺旋桨还包括第一旋转轴，所述第一桨叶与所述第一旋转轴连接，所述第一旋转轴连接有驱动所述第一桨叶旋转形成所述第一桨盘的第一驱动装置；

所述第二螺旋桨还包括第二旋转轴，所述第二桨叶与所述第二旋转轴连接，所述第二旋转轴连接有驱动所述第二桨叶旋转形成所述第二桨盘的第二驱动装置。

可选地，所述的重叠桨结构，其还包括外壳，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨装设于所述外壳内；

所述外壳上设置有可露出所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的镂空区域。

第二方面，本申请提供了一种飞行器。所述飞行器包括：

机身；以及

如上所述的重叠桨结构，所述重叠桨结构设置在所述机身上。

本申请实施例的有益效果在于：

本申请实施例提供了一种新型的螺旋桨结构，其可应用于无人机等尺寸受限的飞行器上，通过将相邻设置的两个螺旋桨上的桨叶设计为上下叠设，使得两个螺旋桨的桨盘之间形成有一定的高度差，且这两个桨盘的投影面积有部分重叠区域，这样可以在尺寸受限的飞行器上设计使用更大尺寸的螺旋桨结构，有助于提升飞行器的最大升力及飞行效率。本申请的方案解决了更小的飞行器尺寸设计与更大的螺旋桨结构需求相互制约的问题。

通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。

图1为本申请实施例提供的重叠桨结构的俯视图之一；

图2为本申请实施例提供的重叠桨结构的俯视图之二；

图3为本申请实施例提供的重叠桨结构的俯视图之三；

图4为本申请实施例提供的重叠桨结构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的重叠桨结构的原理图之一；

图6为本申请实施例提供的重叠桨结构的原理图之二；

图7为本申请实施例提供的重叠桨结构的立体图之一；

图8为本申请实施例提供的重叠桨结构的立体图之二；

图9为本申请实施例提供的重叠桨结构的立体图之三；

图10为第一桨盘与第二桨盘的投影重叠区域与两个旋转轴之间距离的变化情况示意图；

图11a～图11d分别为第一桨盘与第二桨盘在同一高度差下、不同重叠面积对重叠桨结构动力效率的影响；

图12a～图12c分别为第一桨盘与第二桨盘在相同重叠面积下、不同高度差对重叠桨结构动力效率的影响。

附图标记：

1、第一螺旋桨；101、第一桨叶；102、第一桨盘；103、第一旋转轴；

2、第二螺旋桨；201、第二桨叶；202、第二桨盘；203、第二旋转轴；

3、第一区域；4、第一驱动装置；5、第二驱动装置；

6、外壳；601、镂空区域。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

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讨论。

以下结合附图1至图12对本申请实施例提供的重叠桨结构及飞行器进行详细地描述。

本申请实施例提供的重叠桨结构，如图1至图6所示，其可应用于飞行器上，是为飞行器提供升力的主要部件。所述重叠桨结构包括有两个螺旋桨，分别为第一螺旋桨1和第二螺旋桨2；其中，所述第一螺旋桨1包括第一桨叶101，所述第一桨叶101旋转形成第一桨盘102；所述第二螺旋桨 2包括第二桨叶201，所述第二桨叶201旋转形成的第二桨盘202；

当将所述第一螺旋桨1和所述第二螺旋桨2共同设置在所述飞行器的机身上时，所述第一桨叶101与所述第二桨叶201为上下叠设，用以使形成的所述第一桨盘102与形成的所述第二桨盘202之间具有高度差，且所述第一桨盘102与所述第二桨盘202在俯视平面上的正投影具有相互重叠的第一区域3，可参见图1至图3，以及图6，所述第一区域3的面积S_A与所述第一桨盘102的面积S₁或者所述第二桨盘202的面积S₂的比值设置为5％～25％。

在本申请的实施例中，将所述第一螺旋桨1和所述第二螺旋桨2的高度设计为不同，这样，可以防止两个螺旋桨的桨叶之间产生相互干扰。两个螺旋桨的桨叶在各自的旋转中形成了两个桨盘，基于两个螺旋桨的桨叶为上下叠设的设置方式，使得这两个桨盘之间就形成了一定的高度差z，如图4和图5所示。

并且，形成的两个桨盘(例如第一桨盘102和第二桨盘202)在俯视平面上的正投影存在着部分重叠区域，即如图1至图3，及图6中示出的第一区域3。本申请实施例提供的方案，能够在有限的空间内将螺旋桨的桨叶尺寸(面积)设计得比较大，这是因为存在部分的重叠区域而不会导致两个桨叶在同时存在时会占用很大的空间，从而实现了能够在小尺寸的飞行器(或者尺寸受限的飞行器)上连接较大尺寸螺旋桨结构的方案。

需要说明的是，所述第一螺旋桨1与所述第二螺旋桨2可以是相同的，当然也可以不同。基于此，所述第一桨叶101和所述第二桨叶201的形状和面积可以是相同的，也可以是不同的，本领域技术人员可以根据具体需要灵活调整，本申请实施例在此不做具体限制。

在本申请的实施例中，所述第一桨叶101可相对于所述第一螺旋桨1 的旋转中心进行旋转，以形成圆形的所述第一桨盘102。所述第二桨叶201 可相对于所述第二螺旋桨2的旋转中心进行旋转，以形成圆形的所述第二桨盘202。所述第一桨叶101的旋转中心与所述第二桨叶201的旋转中心之间具一定的距离，该距离例如设置为L。

在本申请的实施例中，对于所述第一桨叶101和所述第二桨叶201的旋转方向不作限制。二者在进行旋转时，二者的旋转方向可以相同，也可以相反。

此外，所述第一桨叶101和所述第二桨叶201在进行旋转时，旋转方向可以是顺时针方向旋转，也可以是逆时针方向旋转。本领域技术人员可以根据具体需要灵活设置，本申请实施例在此不做具体限制。

本申请实施例的重叠桨结构在工作中，所述第一螺旋桨1的第一桨叶 101与所述第二螺旋桨2的第二桨叶201可同步进行旋转，特别是可以在所述第一区域3内同步旋转，以为飞行器提供较大的升力及提升飞行效率。

例如，所述第一桨叶101具有固定的旋转半径R₁，所述旋转半径R₁的两倍(2R₁)即为旋转形成的所述第一桨盘102的直径，或者称为所述第一螺旋桨1的直径D₁，如图5和图6所示。所述第二桨叶201具有固定的旋转半径R₂，所述旋转半径R₂的两倍(2R₂)即为旋转形成的所述第二桨盘202(或所述第二螺旋桨2)的直径设为D₂，如图5和图6所示。

需要说明的是，所述第一螺旋桨1的直径D₁与所述第二螺旋桨2的直径D₂的大小可以相同，也可以不同，本申请实施例在此不做具体限制。

在本申请的实施例中，请继续如图6所示，通过计算可以得到所述第一区域3的面积S_A与两个桨叶的旋转中心之间的距离L的关系如下：

则可得到所述第一区域3面积S_A为：

S_A＝θ₁R₁ ²+θ₂R₂ ²-R₁*L*sin(θ₁)。

在本申请的实施例中，使用单个桨盘面积(即所述第一桨盘102的面积S₁和述第二桨盘202的面积S₂中的任一个)对所述第一区域3的面积 S_A进行无量纲化。所述第一区域3的面积S_A就被设置为与所述第一桨盘102 的面积和/或所述第二桨盘202的面积相关。而需要注意的是，所述第一区域3的面积S_A不易过大，当然也不易过小。

例如，所述第一区域3的面积S_A为所述第一桨盘102面积S₁的5％～25％；或者是，所述第一区域3的面积S_A为所述第二桨盘202面积S₂的5％～25％。

可以理解的是，所述第一区域3的面积S_A与单个桨盘的面积相关。

当所述第一桨盘102与所述第二桨盘202的投影区域重叠范围过大时，即所述第一区域3的面积S_A过大，对于最终形成的重叠桨结构的动力系统效率损失就会增加明显，这就不利于飞行器的飞行，因此，所述第一区域 3的面积S_A不能设计的过大。与此同时，考虑到所述第一桨盘102与所述第二桨盘202的投影区域重叠范围过小，会导致两个螺旋桨之间的距离过大，例如宽度方向的尺寸增大，进而会影响整个重叠桨结构的尺寸，这就不利于重叠桨结构在小型或者尺寸受限的飞行器上应用。

基于上述两方面的考虑，本申请实施例中将所述第一区域3的面积S_A占比设计为单个桨盘面积的5％～25％。采用本申请实施例提供的重叠桨方案，能够在飞行器尺寸受限的基础上，通过增加各螺旋桨的直径进而提升螺旋桨的拉力以及动力系统效率等性能。

进一步地，如图1至图3所示，所述第一区域3的面积S_A设计为单个桨盘面积占比的5％、15％、25％。

需要说明的是，本申请实施例提供的方案包括但不限于上述的三个具体数值，可以根据情况在5％～25％的范围内调整具体数值。

本申请实施例提供了一种新型的螺旋桨结构，其可应用于无人机等尺寸受限的飞行器上，通过将相邻设置的两个螺旋桨上的桨叶设计为上下叠设，使得两个螺旋桨的桨盘之间形成有一定的高度差，且这两个桨盘的投影面积有部分重叠区域，这样可以在尺寸受限的飞行器上设计使用更大尺寸的螺旋桨结构，有助于提升飞行器的最大升力及飞行效率。本申请的方案解决了更小的飞行器尺寸设计与更大的螺旋桨结构需求相互制约的问题。

在本申请的一些例子中，所述第一区域3的面积S_A与所述第一桨盘102 的面积S₁的比值设置为10％～20％；或者，所述第一区域3的面积S_A与所述第二桨盘202的面积S₂的比值设置为10％～20％。

可以理解的是，对于所述第一区域3的大小，更为优选的是设置为与单个桨盘面积的比值为10％～20％。在该范围内，形成的重叠桨结构在工作中动力系统效率损失相对较小，同时能更好的提升飞行器的最大升力及飞行效率。并且，也有利于将各螺旋桨的桨叶尺寸设计的相对大一些，但不会占用过大的空间。

进一步地，可根据具体需要将所述第一区域3与单个桨盘的比值设置为10％、15％、20％。

如图1至图3所示，随着所述第一区域3的面积S_A增大，即相对于单个桨盘面积的占比大一些，相邻设置的所述第一螺旋桨1与所述第二螺旋桨2之间的距离逐渐减小，这使得形成的重叠桨结构在宽度方向的尺寸可以适当的减小，有利于将所述重叠桨结构的尺寸设计得更大。此外，所述第一区域3的大小，还会影响到形成的重叠桨结构在工作中的动力系统效率损失情况。当所述第一区域3的面积S_A设置为与单个桨盘面积的比值为 10％～20％时，形成的重叠桨结构的尺寸可以设计的比较大，同时动力系统损失较小，对于提升飞行器的最大升力及飞行效率都是有利的。

在本申请的一些例子中，所述第一区域3的面积S_A与所述第一桨盘102 和所述第二桨盘202的面积均值S的比值设置为5％～25％。

也就是说，当所述第一桨叶101与所述第二桨叶201的旋转半径不同时，即R₁≠R₂时，旋转形成的第一桨盘102和第二桨盘202的面积也是不同的，即S₁≠S₂，在此基础上，较为优选的是，可使用这两个桨盘面积均值进行计算，以确定所述第一区域3的大小。

在本申请实施例的方案中，可采用设定面积S′对所述第一区域3的面积 S_A(即重叠面积)进行无量纲化，可以得到：

可以理解的是，在所述第一桨叶101与所述第二桨叶201面积不同的情况下，所述第一区域3的面积S_A就与两个桨盘的面积均值相关。通过该种方式获取的所述第一区域3的面积S_A在应用中更为常用，获取所述第一区域3 的面积S_A也更为方便。

当所述第一区域3的面积S_A占比为两个桨盘的面积均值的5％～25％时，所形成的重叠桨结构在工作中动力系统效率损失相对较小，同时能提升飞行器的最大升力及飞行效率。还能解决更小的飞行器尺寸设计与更大的螺旋桨结构需求相互制约的问题。

进一步地，当所述第一区域3的面积S_A占两个桨盘的面积均值的 10％～20％时，所形成的重叠桨结构的性能更加优异。

在本申请的一些例子中，如图4和图5所示，将所述第一桨盘102与所述第二桨盘202之间的所述高度差z与所述第一螺旋桨1的直径D₁的比值，或者，与所述第二螺旋桨2的直径D₂的比值定义为等效高度差，所述等效高度差设置为5％～30％。

对于本申请实施例提供的重叠桨结构，所述第一桨叶101与所述第二桨叶201设计为上下叠设，在旋转时就不会相互干扰。基于两个螺旋桨的桨叶为上下叠设的布设方式，则所述第一桨盘102与所述第二桨盘202之间形成了高度差z。本申请的实施例中采用其中任意一个螺旋桨的直径来对高度差z进行无量纲化。具体地，等效高度差＝高度差z/第一螺旋桨1的直径D₁或者第二螺旋桨2的直径D₂。

等效高度差对螺旋桨的动力系统效率具有影响，进而影响整个重叠桨结构的动力系统效率。

具体地，等效高度差的值不能过小，否则形成的重叠桨结构的动力效率损失就越大。

当所述等效高度差的范围值为5％～30％，可以保证所述第一桨盘102 与所述第二桨盘202之间具有合理的高度差z，同时不会影响形成的重叠桨结构尺寸和动力系统效率。

进一步地，所述等效高度差可以设置为5％、10％、15％、30％。

需要说明的是，本申请实施例提供的方案包括但不限于上述的四个具体数值，可以根据情况在5％～30％的范围内调整具体数值。

在本申请的一些例子中，所述等效高度差设置为10％～30％。

也就是说，在本申请的实施例中更为优选的是，所述第一桨盘102与所述第二桨盘202之间的等效高度差设置为10％～30％。这样，能进一步提高形成的重叠桨结构的动力系统效率。

进一步地，所述等效高度差可以设置为14％、16.25％、20％、25％和 30％中的任意一个，本领域技术人员可以根据具体情况灵活设置，本申请实施例在此不做具体限制。

在本申请的一些例子中，所述高度差z与所述第一螺旋桨1和所述第二螺旋桨2的直径均值D的比值设置为5％～30％。

当所述第一螺旋桨1与所述第二螺旋桨2不同时，二者的直径也是不同的，即D₁≠D₂，在此基础上，较为优选的是，可以使用这两个螺旋桨直径的均值进行计算。对所述高度差z进行无量纲化。通过该种方式获取的所述等效高度差在应用中更为常用。形成的重叠桨结构的性能更加优异。

在本申请的一些例子中，如图5所示，以所述第一螺旋桨1的端部A₁与端部A₂之间连接线的中点C₁作为第一基准点，以所述第二螺旋桨2的端部B₁与端部B₂之间连接线的中点C₂为第二基准点，所述高度差z设置为所述第一基准点C₁与所述第二基准点C₂之间垂直距离。

这样取高度差z的原因在于：所述第一螺旋桨1和所述第二螺旋桨2 来说，所述第一桨叶101与所述第二桨叶201本身均是具有厚度的，而且，对于同一个桨叶来说，其上各部分的厚度也不是均匀的，为了使所述高度差z的设定更为合理，所述高度差z的取值点结合图5可按照上述方式进行取值。

如图11a到图11d，分别示出了在相同等效高度差的情况下，所述第一区域3的面积S_A对形成的重叠桨结构的动力系统效率的影响。以下具体进行说明：

在图11a中示出了四条曲线，这四条曲线对应等效高度差均设置为 16.25％时，所述第一区域3的面积S_A相对于单个桨盘面积或者两个桨盘面积均值占比分别设置为0％、5％、15％和25％的力效曲线。从图11a中可以明确看出：随着所述第一区域3的增大，动力系统效率损失出现了逐渐增加的现象，但是在合理的范围之内。

在图11b中示出了四条曲线，这四条曲线对应等效高度差均设置为20％时，所述第一区域3的面积S_A相对于单个桨盘面积或者两个桨盘面积均值占比分别设置为分别设置为0％、5％、15％和25％的力效曲线。从图11b 中可以明确看出：随着所述第一区域3的增大，动力系统效率损失也呈现增加的现象，但是在合理的范围之内。

在图11c中示出了四条曲线，这四条曲线对应等效高度差均设置为25％时，所述第一区域3的面积S_A相对于单个桨盘面积或者两个桨盘面积均值占比分别设置为分别设置为0％、5％、15％和25％的力效曲线。从图11c 中可以明确看出：随着所述第一区域3的增大，动力系统效率损失依然呈现增加的现象，但是也在合理的范围之内。

在图11d中示出了四条曲线，这四条曲线对应等效高度差均设置为30％时，所述第一区域3的面积S_A相对于单个桨盘面积或者两个桨盘面积均值占比分别设置为分别设置为0％、5％、15％和25％的力效曲线。从图11d 中可以明确看出：随着所述第一区域3的增大，动力系统效率损失有所增加，但还是在合理的范围之内。

在所述第一桨盘102与所述第二桨盘202的等效高度差相同的情况下，所述第一区域3的面积值占比在0～25％时，形成的重叠桨结构的动力效率损失虽然有所增加，但都比较小，这有助于提升飞行器的升力和飞行效率。

需要说明的是，当所述第一区域3的面积值占比为0％时，即两个桨盘没有重叠区域时，可能导致形成的重叠桨结构尺寸较大，不利于应用在较小尺寸或者尺寸受限的飞行器上。而当所述第一区域3的面积值占比在25％以上时，随着所述第一区域3的面积值占比的增大，形成的重叠桨结构的动力系统效率损失会增加的非常明显，这将不利于飞行器的飞行。

在本申请的实施例中，所述第一区域3的面积值占比控制在5％～25％，对形成的重叠桨结构的动力效率损失控制的较为合理，也使得形成的重叠桨结构尺寸不会过大，能够应用在尺寸受限的飞行器上。

如图12a到图12c，分别示出了在所述第一区域3相同的情况下，所述第一桨盘102与所述第二桨盘202在不同等效高度差之下对形成的所述重叠桨结构的动力系统效率的影响。以下具体进行说明：

图12a中示出了六条曲线，这六条曲线对应所述第一区域3的面积S_A相对于单个桨盘面积或者两个桨盘面积均值占比为10％时，两个桨盘的等效高度差分别设置为14％、16.25％、20％、25％、30％的力效曲线。从图 12a可以看出：随所述等效高度差的增大，形成的重叠桨结构的动力系统效率损失会有不同，具体表现为数值逐渐增加，但是在合理的范围之内。

图12b中示出了六条曲线，这六条曲线对应所述第一区域3的面积S_A相对于单个桨盘面积或者两个桨盘面积均值占比为15％时，两个桨盘的等效高度差分别设置为14％、16.25％、20％、25％、30％的力效曲线。从图 12b可以看出：随所述等效高度差的增大，形成的重叠桨结构的动力系统效率损失呈现出逐渐增加的情况，但是在合理的范围之内。

图12c中示出了六条曲线，这六条曲线对应所述第一区域3的面积S_A相对于单个桨盘面积或者两个桨盘面积均值占比25％时，两个桨盘的等效高度差分别设置为14％、16.25％、20％、25％、30％的力效曲线。从图12c 可以看出：随所述等效高度差的增大，形成的重叠桨结构的动力系统效率损失有所增加，但是在合理的范围之内。

也就是说，在所述第一桨盘102和所述第二桨盘202的投影重叠面积相同的情况下，所述等效高度差越大，形成的重叠桨结构的动力效率损失会有所增加，因此，需要将等效高度差控制在合理的范围内。

在本申请的实施例中，所述等效高度差为5％～30％。而更为优选的是，结合图12a至图12c，所述等效高度差为10％～30％。对形成的重叠桨结构的动力效率损失控制的较为合理，也使得形成的重叠桨结构尺寸不会过大，能够应用在尺寸受限的飞行器上。

在本申请的一些例子中，如图1至图4所示，所述第一螺旋桨1还包括第一旋转轴103，所述第一桨叶101与所述第一旋转轴103连接，所述第一旋转轴103连接有驱动所述第一桨叶101旋转形成所述第一桨盘102 的第一驱动装置4；所述第二螺旋桨2还包括第二旋转轴203，所述第二桨叶201与所述第二旋转轴203连接，所述第二旋转轴203连接有驱动所述第二桨叶201旋转形成所述第二桨盘202的第二驱动装置5。

其中，所述第一旋转轴103与所述第二旋转轴203的朝向例如设置为相反，如图8所示。当然，所述第一旋转轴103与所述第二旋转轴203的朝向也可以是相同的，本领域技术人员可以根据安装需要灵活调整。图8 示出的仅是一种实施例，本申请实施例中对此不作具体限制。

在本申请的实施例中，如图6所示，所述第一旋转轴103与所述第二旋转轴203之间的距离设定为L。

对各所述螺旋桨来说，将桨叶直接连接在旋转轴上，桨叶以旋转轴为旋转中心发生固定半径的旋转。实际上，L也表示第一桨叶101的旋转中心与第二桨叶201的旋转中心之间的距离。

如图10所示，所述第一旋转轴103与所述第二旋转轴203之间的距离为L增大，则所述第一区域3的面积S_A减小。

在本申请的实施例中，所述第一桨叶101和所述第二桨叶201的设置数量可以根据需要进行调整，本申请实施例中对此不作限制。

此外，本申请实施例中对各螺旋桨的桨叶形状也不作限制。

在本申请的一些例子，所述第一桨叶101一体成型在所述第一旋转轴 103一端部的外周，所述第二桨叶201一体成型在所述第二旋转轴203一端部的外周。

当然，在本申请的另一些例子中，所述第一桨叶101、所述第二桨叶 201也可以通过组装的方式装配到相应的旋转轴上。

其中，所述第一驱动装置4和所述第二驱动装置5可以是相同的，例如均设置为无刷电机或者空心杯电机等。当所述第一桨叶101旋转起来，即可形成所述第一桨盘102。同样地，当所述第二桨叶201旋转，可形成所述第二桨盘202。

当然，所述第一驱动装置4和所述第二驱动装置5也可以根据需要选择其他类型的电机，本申请实施例在此不做具体限制。

在本申请的实施例中，所述的重叠桨结构，如图7至图9所示，其还包括外壳6，所述第一螺旋桨1和所述第二螺旋桨2装设于所述外壳6内；所述外壳6上设置有可露出所述第一螺旋桨1和所述第二螺旋桨2的镂空区域601。

所述外壳6可以保护所述重叠桨结构，其中有足够的空间可供所述重叠桨结构工作。所述镂空区域601可用于散发螺旋桨工作中热量、能量等。

此外，在所述外壳6的上下表面上也可以开设敞开结构，并不限于如图7至图9中示出的镂空结构。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种飞行器。所述飞行器包括：

机身；以及

如上所述的重叠桨结构，所述重叠桨结构设置在所述机身上。

例如，所述重叠桨结构连接在机身的顶部上，形成直升飞机。所述重叠将结构可以提供给飞机升力。

本申请的实施例中，对于重叠桨结构与机身的具体连接方式和位置不作限定，本领域技术人员可根据需要进行调整。

可选的是，所述重叠桨结构设置为至少一个。

在所述重叠桨结构设置为一个的情况下，所述飞行器为双旋翼飞行器；

在所述重叠桨结构设置为两个或者两个以上的情况下，所述飞行器为多旋翼飞行器。

此外，需要说明的是，在飞行器上可以设置一个重叠桨结构，而其余的螺旋桨不重叠。

如图8和图9所示，所述重叠桨结构设置为两个，两个所述重叠桨结构呈左右对称设置。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种重叠桨结构，其特征在于，应用于飞行器，所述重叠桨结构包括有：

第一螺旋桨(1)，所述第一螺旋桨(1)包括第一桨叶(101)，所述第一桨叶(101)旋转形成第一桨盘(102)；以及

第二螺旋桨(2)，所述第二螺旋桨(2)包括第二桨叶(201)，所述第二桨叶(201)旋转形成第二桨盘(202)；

当所述第一螺旋桨(1)和所述第二螺旋桨(2)共同设置在所述飞行器的机身上时，所述第一桨叶(101)与所述第二桨叶(201)为上下叠设，用以使形成的所述第一桨盘(102)与形成的所述第二桨盘(202)之间具有高度差z，且所述第一桨盘(102)与所述第二桨盘(202)在俯视平面上的正投影具有相互重叠的第一区域(3)，所述第一区域(3)的面积S_A与所述第一桨盘(102)的面积S₁或者所述第二桨盘(202)的面积S₂的比值设置为5％～25％。

2.根据权利要求1所述的重叠桨结构，其特征在于，所述第一区域(3)的面积S_A与所述第一桨盘(102)的面积S₁或者所述第二桨盘(202)的面积S₂的比值设置为10％～20％。

3.根据权利要求1所述的重叠桨结构，其特征在于，所述第一区域(3)的面积S_A与所述第一桨盘(102)和所述第二桨盘(202)的面积均值S的比值设置为5％～25％。

4.根据权利要求1所述的重叠桨结构，其特征在于，所述第一桨盘(102)和所述第二桨盘(202)之间的所述高度差z与所述第一螺旋桨(1)的直径D₁的比值，或者与所述第二螺旋桨(2)的直径D₂的比值设置为等效高度差，所述等效高度差设置为5％～30％。

5.根据权利要求4所述的重叠桨结构，其特征在于，所述等效高度差设置为10％～30％。

6.根据权利要求4所述的重叠桨结构，其特征在于，所述高度差z与所述第一螺旋桨(1)和所述第二螺旋桨(2)的直径均值D的比值设置为5％～30％。

7.根据权利要求1所述的重叠桨结构，其特征在于，以所述第一螺旋桨(1)的端部A₁与端部A₂之间连接线的中点C₁作为第一基准点，以所述第二螺旋桨(2)的端部B₁与端部B₂之间连接线的中点C₂为第二基准点，所述高度差z设置为所述第一基准点C₁与所述第二基准点C₂之间垂直距离。

8.根据权利要求1所述的重叠桨结构，其特征在于，所述第一螺旋桨(1)还包括第一旋转轴(103)，所述第一桨叶(101)与所述第一旋转轴(103)连接，所述第一旋转轴(103)连接有驱动所述第一桨叶(101)旋转形成所述第一桨盘(102)的第一驱动装置(4)；

所述第二螺旋桨(2)还包括第二旋转轴(203)，所述第二桨叶(201)与所述第二旋转轴(203)连接，所述第二旋转轴(203)连接有驱动所述第二桨叶(201)旋转形成所述第二桨盘(202)的第二驱动装置(5)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的重叠桨结构，其特征在于，还包括外壳(6)，所述第一螺旋桨(1)和所述第二螺旋桨(2)装设于所述外壳(6)内；

所述外壳(6)上设置有可露出所述第一螺旋桨(1)和所述第二螺旋桨(2)的镂空区域(601)。

10.一种飞行器，其特征在于，包括：

机身；以及

如权利要求1-9任意一项所述的重叠桨结构，所述重叠桨结构设置在所述机身上。