CN209159997U - 一种涵道旋翼结构和飞行设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种涵道旋翼结构和飞行设备，其中，该涵道旋翼结构包括：涵道、以及设置在所述涵道内的旋翼中心轴、旋翼和翼尖小翼；所述旋翼固定在所述旋翼中心轴上；所述旋翼中心轴与所述涵道的中心轴同轴设置；所述翼尖小翼设置在所述旋翼的末端。通过本实用新型实施例提供的涵道旋翼结构和飞行设备，阻挡旋翼旋转时径向气流的流动，增加旋翼旋转过程中翼尖间隙气体的密封性，减少能量流失。

Description

一种涵道旋翼结构和飞行设备

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体而言，涉及一种涵道旋翼结构和飞行设备。

背景技术

目前，无人机在民用领域上的应用越来越广阔，比如在货物运输方面具有非常广阔的应用前景。无人机通常分类为旋翼无人机、无人机直升机、固定翼无人机以及涵道无人机。涵道无人机与其他使用孤立螺旋桨的无人机相比，旋翼设置在涵道内，可以产生更大的推力。

涵道无人机使用的涵道旋翼结构，主要由旋转中心轴、旋翼及涵道构成。旋翼大都采用传统的桨叶设计，与涵道内壁之间存在翼间间隙。

旋翼在涵道内高速旋转过程中，部分气流会从旋翼与涵道之间的翼间间隙流出，气密性较差。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种涵道旋翼结构和飞行设备。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种涵道旋翼结构，包括：涵道、以及设置在所述涵道内的旋翼中心轴、旋翼和翼尖小翼；

所述旋翼固定在所述旋翼中心轴上；所述旋翼中心轴与所述涵道的中心轴同轴设置；所述翼尖小翼设置在所述旋翼的末端。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种飞行设备，包括飞行设备本体和安装在所述飞行设备本体上的上述的涵道旋翼结构。

本实用新型实施例上述第一方面提供的方案中，通过在旋翼的末端设置翼尖小翼，与相关技术中未设置有翼尖小翼的旋翼相比，阻挡旋翼旋转时径向气流的流动，增加旋翼旋转过程中翼尖间隙气体的密封性，减少能量流失，循环利用气流能量；而且翼尖小翼可以阻碍旋翼表面的空气绕流，减少翼尖涡对升力的破坏，增加旋翼结构上下表面的压力差，进而提高旋翼结构整体的工作效率和工作性能。

为使本实用新型的上述目的、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实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种涵道旋翼结构的立体示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的涵道旋翼结构中，安装有翼尖小翼的旋翼的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的涵道旋翼结构中，翼尖小翼的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的涵道旋翼结构中，翼尖小翼第一本体和第二本体的非等腰梯形截面的示意图。

图标：1-涵道；2-旋翼中心轴；3-旋翼；4-翼尖小翼；40-结合处；42-第一本体；44-第二本体；46-旋转方向上的腰线；48-底边；50-旋转方向相反方向上的腰线。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

目前，涵道无人机使用的涵道旋翼结构，主要由旋转中心轴、旋翼及涵道构成。旋翼大都采用传统的桨叶设计，与涵道内壁之间存在翼间间隙。

相关技术中，不带翼尖小翼的涵道旋翼结构在高速旋转时，气流在旋翼表面上形成两个气流分量，一个是周向方向(即旋翼转动的切向方向)的气流分量，一个是径向方向(沿着翼面远离轴心的方向)的气流分量。而径向方向的气流分量在旋翼末端附近的速度又可以分为：一个是沿翼尖间隙向下的方向的气流，另一个是因翼尖涡导致的顺时针或逆时针方向(同一纵向剖面上，左翼尖涡为顺时针，右翼尖涡为逆时针)的气流。而由于翼尖间隙和翼尖涡的存在，翼尖附近的气流复杂，气体密封性差，气动损失较大。基于此，本实施例提供一种涵道旋翼结构和飞行设备，通过在旋翼的末端设置翼尖小翼，阻挡旋翼旋转时径向气流的流动，增加旋翼旋转过程中翼尖间隙气体的密封性，减少能量流失。

实施例

参见图1所示的涵道旋翼结构的立体示意图、图2所示的涵道旋翼结构中安装有翼尖小翼的旋翼的结构示意图，涵道旋翼结构，包括：涵道1、以及设置在所述涵道1内的旋翼中心轴2、旋翼3和翼尖小翼4；

所述旋翼3固定在所述旋翼中心轴2上；所述旋翼中心轴2与所述涵道的中心轴同轴设置；所述翼尖小翼4设置在所述旋翼3的末端。

所述翼尖小翼4与所述旋翼3一体成型。

上述翼尖小翼4，用于对径向方向的气流进行阻挡和密封。

为了更好的阻挡旋翼3旋转时径向气流的流动，可选地，所述翼尖小翼4可以垂直设置于所述旋翼3末端。

在本实施例提出的涵道旋翼结构中，旋翼3的数目可以为3至15片，翼尖间隙为0.1％涵道直径至3％涵道直径，旋翼攻角≥7°。

为了有效减小空气阻力，在一个实施方式中，所述翼尖小翼4为流线型形状。所述翼尖小翼4的高度大于所述旋翼3的厚度，所述翼尖小翼4的长度大于所述旋翼3的宽度。使得翼尖小翼4设置在旋翼3上时，会突出于旋翼3，就像在旋翼3两端安装了气流挡板。

上述翼尖小翼4随旋翼高速旋转时，会在翼尖附近形成一个相对密闭的空间屏障，径向方向的气流在翼尖附近会受到翼尖小翼的阻挡，被弹回至旋翼系统的气流场中，进而可以循环利用气流能量，增加了旋翼3的工作效率，提高了升力，改善了性能。

通过以下内容对翼尖小翼4的结构进行进一步具体描述。

参见图3所示的翼尖小翼的结构示意图，所述翼尖小翼4，包括：第一本体41和第二本体42，所述第一本体41位于所述第二本体42的上方。

其中，所述第一本体41位于所述旋翼3的上方，所述第二本体42位于所述旋翼3的下方。

作为一种实施方式，所述第一本体41的体积大于所述第二本体42的体积。

作为另一种实施方式，所述第一本体41和与所述第二本体42形状相同，且所述第二本体在所述涵道垂向上与所述第一本体对称设置。

所述第一本体42和第二本体44在所述涵道1周向上的截面为梭形截面；所述第一本体42的梭形截面的面积在趋近于所述第二本体44的方向上逐渐增大；所述第二本体44的梭形截面的面积在趋近于所述第一本体42的方向上逐渐增大；

所述第一本体42和所述第二本体44在所述翼尖小翼4的旋转方向上的纵向截面为梯形截面。

通过图2可以看出，在一个实施方式中，所述翼尖小翼4通过所述第一本体42和所述第二本体44的结合处40设置在所述旋翼3的末端，使得所述第一本体42位于所述旋翼3上部，所述第二本体44位于所述旋翼3下部。从而对旋翼3上部和下部的径向方向的气流都进行阻挡和密封，进一步提高旋翼的工作效率，提高升力，改善性能。

可选地，为了在不影响旋翼本身的旋转速度和电机负荷的情况下进一步减小空气阻力，在本实施例提出的涵道旋翼结构中，翼尖小翼4的所述第一本体42和所述第二本体44的所述梯形截面为非等腰梯形截面。

参见图4所示的翼尖小翼第一本体和第二本体的非等腰梯形截面的示意图，所述非等腰梯形截面中，朝向所述翼尖小翼3的旋转方向上的腰线46与底边48之间形成第一夹角，朝向所述翼尖小翼3的旋转方向相反方向上的腰线50与底边48之间形成第二夹角；所述第一夹角的角度小于所述第二夹角的角度。

通过以上的描述可以看出，由于翼尖小翼的第一本体和第二本体在翼尖小翼的旋转方向上的截面为梯形截面，使得翼尖小翼的两端呈尖型，进一步减小翼尖小翼随旋翼旋转时的风阻，从而在不影响旋翼本身的旋转速度和电机负荷的情况下进一步减小空气阻力。

在一个实施方式中，所述第一本体42的体积大于所述第二本体44的体积，涵道进风口的气流量大，流速快，同时旋翼上表面的气压高，气流能量大。第一本体体积较大，可以有效阻挡上表面的气流冲击，增强上表面的密封效果。

可选地，为了对旋翼上表面的径向气流进行阻挡和密封，本实施例提出的涵道旋翼结构中，上述翼尖小翼可以只包括：第一本体42，通过以上的描述可知，该第一本体42是设置在所述旋翼3末端上侧，使得翼尖小翼凸出于旋翼上表面设置。

同理，为了对旋翼下表面的径向气流进行阻挡和密封，本实施例提出的涵道旋翼结构中，上述翼尖小翼还可以只包括：第二本体44，通过以上的描述可知，该第二本体44是设置在所述旋翼3末端下侧，使得翼尖小翼凸出于旋翼下表面设置。

通过以上的描述可以看出，翼尖小翼可以只包括第一本体或者第二本体，从而对旋翼上表面或者下表面的径向气流进行阻挡和密封，而且，只在旋翼末端的一侧加工翼尖小翼，使得翼尖小翼只需凸出于旋翼一端，降低了翼尖小翼的加工难度和加工成本。

当然，翼尖小翼的形状不限于上述形状，还可以是上下对称的圆弧结构等其他能够减小空气阻力的形状，这里不再一一赘述。

通过以上的描述可以看出，翼尖小翼的结构设计，兼顾传统翼尖小翼的功能，即可以阻碍翼尖上下表面的空气绕流，降低旋转过程中翼尖涡产生的诱导阻力，又可以减少空气绕流对升力的破坏，提升旋翼的工作性能和效率。

本实施例还提出一种飞行设备，包括飞行设备本体和安装在所述飞行设备本体上的上述涵道旋翼结构。

综上所述，本实施例提出的一种涵道旋翼结构和飞行设备，通过在旋翼的末端设置翼尖小翼，与相关技术中未设置有翼尖小翼的旋翼相比，阻挡旋翼旋转时径向气流的流动，增加旋翼旋转过程中翼尖间隙气体的密封性，减少能量流失，循环利用气流能量；而且翼尖小翼可以阻碍旋翼表面的空气绕流，减少翼尖涡对升力的破坏，增加旋翼结构上下表面的压力差，进而提高旋翼结构整体的工作效率和工作性能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种涵道旋翼结构，其特征在于，包括：涵道、以及设置在所述涵道内的旋翼中心轴、旋翼和翼尖小翼；

所述旋翼固定在所述旋翼中心轴上；所述旋翼中心轴与所述涵道的中心轴同轴设置；所述翼尖小翼设置在所述旋翼的末端。

2.根据权利要求1所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述翼尖小翼为流线型形状，所述翼尖小翼的高度大于所述旋翼的厚度，所述翼尖小翼的长度大于所述旋翼的宽度。

3.根据权利要求1所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述翼尖小翼包括第一本体和/或第二本体，所述第一本体设置在所述旋翼末端上侧，所述第二本体设置在所述旋翼末端下侧。

4.根据权利要求1所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述翼尖小翼包括第一本体和第二本体，所述第一本体位于所述第二本体的上方，所述第一本体的体积大于所述第二本体的体积。

5.根据权利要求1所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述翼尖小翼包括第一本体和第二本体，所述第一本体和与所述第二本体形状相同，且所述第二本体在所述涵道垂向上与所述第一本体对称设置。

6.根据权利要求4或5所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述第一本体和第二本体在所述涵道周向上的截面为梭形截面；所述第一本体的梭形截面的面积在趋近于所述第二本体的方向上逐渐增大；所述第二本体的梭形截面的面积在趋近于所述第一本体的方向上逐渐增大。

7.根据权利要求4或5所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述第一本体和所述第二本体在所述翼尖小翼的旋转方向上的纵向截面为梯形截面。

8.根据权利要求7所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述梯形截面为非等腰梯形截面；

所述非等腰梯形截面中，朝向所述翼尖小翼的旋转方向上的腰线与底边之间形成第一夹角，朝向所述翼尖小翼的旋转方向相反方向上的腰线与底边之间形成第二夹角；所述第一夹角的角度小于所述第二夹角的角度。

9.根据权利要求1所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述翼尖小翼与所述旋翼一体成型。

10.根据权利要求1所述的涵道旋翼结构，其特征在于，所述翼尖小翼垂直设置于所述旋翼末端。

11.一种飞行设备，其特征在于，包括飞行设备本体和安装在所述飞行设备本体上的上述权利要求1-10任一项所述的涵道旋翼结构。