CN209892294U - 无人机消噪系统及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机消噪系统及无人机，包括消声筒体、连通于发动机排气道和消声筒体之间的进气管和连通于消声筒体用于排气的排气管，消声筒体的内腔直接为一个缓冲腔，所述进气管与排气管对向插入缓冲腔且插入管段在长度方向上相互交错，进气管插入消声筒体内的管段部分或全部为多孔结构；本实用新型能够有效衰减气流能量并降噪，仅设置一个缓冲腔并利用进气管和排气管交错设置的结构增加排气迂回流程，有效缓冲气流冲击并消噪；总体结构使得排气速率、缓冲流程以及末端缓冲腔之间形成合理匹配，形成良好的消噪效果，去除现有技术中存在的谐振腔以及腔壁上的吸音材料和内筒，整体上减小了消声筒体的体积，从而减轻了重量，达到了节能降耗的目的。

Description

无人机消噪系统及无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机排气降噪静音的环保领域，具体涉及一种利用结构布置以及零部件参数拟合而成的小型、轻便以及低能耗消声器及其无人机。

背景技术

无人驾驶飞机具有体积小、造价低、使用方便、对环境要求低等优点，因此，较为广泛的应用前景。现有的由发动机驱动的无人机具有较大的动力性能，使用环境的适应性较强，但依然要求其具有轻便、能耗低以及体积小和携带重量大的特点。

现有的无人机发动机与普通发动机一样，具有降噪的要求，甚至降噪要求高于地面使用的发动机，而消声器则是发动机降噪的主体部件。现有技术中，无人机发动机降噪水平以达到要求的标准，但消声器内部设有吸音层、多个吸音、共振、阻尼腔，使得消声器整体结构比较庞大，且由于庞大的体积和较多的吸声部件使得消声器重量也较大，这种结构用于地面发动机的消声则不会产生问题，而用于无人机则无法适应对无人机体积小、重量轻、灵活方便以及低能耗的要求，过大的体积增加了无人机的飞行阻力并降低了飞行灵活性，较高的重量减轻了无人机的承载能力并增加了同等承载能力的能耗。

因此，需要对现有技术的无人机消声器进行改进，在保证降噪水平不低于现有技术的前提下，减轻消声器的整体重量以及减小消声器的整体体积，降低飞行阻力并增加飞行的灵活性，同等承载能力的前提下减轻无人机整体重量，有效降低能耗，提高发动机效率，并减少使用成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种无人机消噪系统及无人机，在保证降噪水平不低于现有技术的前提下，减轻消声器的整体重量以及减小消声器的整体体积，降低飞行阻力并增加飞行的灵活性，同等承载能力的前提下减轻无人机整体重量，有效降低能耗，提高发动机效率，并减少使用成本。

本实用新型的无人机消噪系统，包括消声筒体、连通于发动机排气道和消声筒体之间的进气管和连通于消声筒体用于排气的排气管，所述消声筒体的内腔直接为一个缓冲腔，所述进气管与排气管对向插入缓冲腔且插入管段在长度方向上相互交错，所述进气管插入消声筒体内的管段部分或全部为多孔结构，当然，该结构中进气管的深入管段端部需封闭，在此不再赘述；消声器仅设置一个缓冲腔并利用进气管和排气管交错设置的结构增加排气迂回流程，有效缓冲消噪；由于只设置一个缓冲腔，在合理配比进气管与缓冲腔之间的容积关系后，使得排气速率、缓冲流程以及末端缓冲腔之间形成合理匹配，形成良好的消噪效果；通过多孔结构上的孔排气，利于与缓冲腔内的气体之间形成振荡阻尼，利于消除排气冲击力，从而利于消除振动以及噪声，同时，进气管上的多孔可起到谐振作用，出气方向与排气管的进气方向垂直，利于形成缓冲紊流，实现良好的降噪缓冲，消除冲击振动，进气管上开孔孔径可参照现有技术的谐振孔，在工艺上能够实现即可(起到作用并不过多影响进气管强度)；同时，一个缓冲腔的设置去除现有技术中存在的谐振腔以及腔壁上的吸音材料和内筒，整体上减小了消声筒体的体积，从而减轻了重量，达到了节能降耗的目的。

进一步，：所述进气管和排气管交叉长度与消声筒的长度比为1/4-1/2，优选1/3；所述进气管的多孔结构开孔面积与流通面积比为2.5-1.8,优选2.2；所述消声筒体为筒形且缓冲腔与进气管的截面面积比为7-8，优选7.4；所述缓冲腔与排气管的截面面积比为6.5-7.5，优选7.1；合理的容积比配合以交错的管段设计，利于在有限容积的条件下形成有效的缓冲，并达到期望的降噪效果；结合设定的缓冲腔容积，消噪效果明显；进气管和排气管与缓冲腔设定合适的直径比例，可有效匹配排气的流速和缓冲之间的关系，保证在进气管内即达到较好的缓冲，并结合缓冲腔以及交错的排气管设置；实现有效降噪并提高发动机的运行效率，实现降耗效果；合适的缓冲腔长径比使得消声筒体具有合适的体积，同时，保证进气管和排气管的深入管段具有足够的交错长度，达到所需的缓冲效果，从而在较小的体积和重量的消声筒体的条件下达到有效的降噪；。

进一步，所述排气管伸入缓冲腔的长度占消声筒体总长度的比例0.75-0.85，优选0.83；所述进气管伸入缓冲腔的长度占消声筒体总长度的比例0.5-0.58,优选0.53；排气管深入长度大于进气管的深入长度，增长排气的排出流程，为噪声的传出设置阻碍和并起到吸声效果，同时，进气管的伸入比例并结合与排气管的交错设置，使得通过该管段进入缓冲腔的气体具有足够的缓冲空间并有足够的迂回空间。

进一步，所述进气管以平滑的弯曲走向以适应安装结构，该结构可使发动机排气具有足够的缓冲流程并与现有技术相比不增加排气阻力，形成良好的排气噪声吸收；所述进气管伸入缓冲腔的管段的轴线与排气管伸入缓冲腔的管段的轴线相对于缓冲腔的轴线对称且之间的距离占缓冲腔直径的0.38-0.5,0.43，二者间距的设置采用本比例，可使缓冲腔内的气体达到良好的缓冲震荡，吸收其排气冲击力，达到良好的降噪状态。

进一步，所述排气管同轴进入缓冲腔后平滑弯曲至平行于缓冲腔轴线，该弯曲结构利于增加排气流程，并利于形成排气噪声反射，从而达到降噪效果。

进一步，所述进气管伸入缓冲腔的管段上开孔结构的开孔范围仅限于与排气管伸入缓冲腔的管段交错部分，可形成完全的缓冲迂回，利于达到理想的缓冲和谐振降噪。

进一步，所述缓冲腔内设置有支撑件，所述支撑件固定于消声筒体同时支撑所述进气管伸入缓冲腔的管段和排气管伸入缓冲腔的管段，结构简单，降低消声筒体的整体重量；所述支撑件并不同于现有技术的隔板，因此，不对气流进行限制或者密封，但可对气流形成扰动阻碍，利于消除噪声。

本实用新型还公开了一种无人机，所述无人机的发动机安装有所述的无人机消噪系统。

实用新型的有益效果是：本实用新型的无人机消噪系统及无人机，消声器仅设置一个缓冲腔并利用进气管和排气管交错设置的结构增加排气迂回流程，有效缓冲消噪，气流经过进气孔的开孔时，一方面气流被分割消耗能量，另一方面气流速度突变消耗能量，由于只设置一个缓冲腔，需合理配比进气管与缓冲腔之间的容积关系，使得排气速率、缓冲流程以及末端缓冲腔之间形成合理匹配，形成良好的消噪效果；同时，一个缓冲腔的设置去除现有技术中存在的谐振腔以及腔壁上的吸音材料和内筒，整体上减小了消声筒体的体积，从而减轻了重量，达到了节能降耗的目的，同时，与现有技术相比，并不降低降噪标准。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为消噪系统结构示意图；

图2为应用本实用新型的发动机与现有的发动机的参数对比图。

具体实施方式

如图所示，本实施例中的消声器，为了能够清除的看清楚本实用新型的结构，附图1对消器筒体做了透明处理，并且消声筒体为现有的基本结构，在此不再赘述；本实用新型包括消声筒体2、连通于发动机排气道和消声筒体之间的进气管3和连通于消声筒体2用于排气的排气管1，所述消声筒体2的内腔直接为一个缓冲腔，所述进气管3与排气管1对向插入缓冲腔且插入管段在长度方向上相互交错，所述进气管3插入消声筒体2内的管段301部分或全部为多孔结构302，当然，该结构中进气管的深入管段端部需封闭，在此不再赘述；消声器仅设置一个缓冲腔并利用进气管3和排气管1交错设置的结构增加排气迂回流程，有效缓冲消噪；由于只设置一个缓冲腔，在合理配比进气管3与缓冲腔之间的容积关系后，使得排气速率、缓冲流程以及末端缓冲腔之间形成合理匹配，形成良好的消噪效果；通过多孔结构302上的孔排气，利于与缓冲腔内的气体之间形成振荡阻尼，利于消除排气冲击力，从而利于消除振动以及噪声，同时，进气管上的多孔可起到谐振作用，出气方向与排气管的进气方向垂直，利于形成缓冲紊流，实现良好的降噪缓冲，消除冲击振动，进气管上开孔孔径可参照现有技术的谐振孔，在工艺上能够实现即可(起到作用并不过多影响进气管强度)；同时，一个缓冲腔的设置去除现有技术中存在的谐振腔以及腔壁上的吸音材料和内筒，整体上减小了消声筒体的体积，从而减轻了重量，达到了节能降耗的目的。

本实施例中，所述进气管3和排气管2交叉长度(指的是排气管插入消声筒体内的管段101与进气管3插入消声筒体2内的管段301之间交错重叠的长度)与消声筒的长度比为1/4-1/2，优选1/3；所述进气管3的多孔结构开孔面积与流通面积比为2.5-1.8,优选2.2；所述消声筒体为筒形且缓冲腔与进气管的截面面积比为7-8，优选7.4；所述缓冲腔与排气管的截面面积比为6.5-7.5，优选7.1；合理的容积比配合以交错的管段设计，利于在有限容积的条件下形成有效的缓冲，并达到期望的降噪效果；结合设定的缓冲腔容积，消噪效果明显；进气管和排气管与缓冲腔设定合适的直径比例，可有效匹配排气的流速和缓冲之间的关系，保证在进气管内即达到较好的缓冲，并结合缓冲腔以及交错的排气管设置；实现有效降噪并提高发动机的运行效率，实现降耗效果；合适的缓冲腔长径比使得消声筒体具有合适的体积，同时，保证进气管和排气管的深入管段具有足够的交错长度，达到所需的缓冲效果，从而在较小的体积和重量的消声筒体的条件下达到有效的降噪；。

本实施例中，所述排气管1伸入缓冲腔的管段长度占消声筒体总长度的比例0.75-0.85，优选0.83；所述进气管伸入缓冲腔的管段长度占消声筒体总长度的比例0.5-0.58,优选0.53；排气管1深入长度大于进气管的深入长度，增长排气的排出流程，为噪声的传出设置阻碍和并起到吸声效果，同时，进气管的伸入比例并结合与排气管的交错设置，使得通过该管段进入缓冲腔的气体具有足够的缓冲空间并有足够的迂回空间。

本实施例中，所述进气管3以平滑的弯曲走向以适应安装结构，该结构可使发动机排气具有足够的缓冲流程并与现有技术相比不增加排气阻力，形成良好的排气噪声吸收；所述进气管伸入缓冲腔的管段的轴线与排气管伸入缓冲腔的管段的轴线相对于缓冲腔的轴线对称且之间的距离占缓冲腔直径的0.38-0.5,0.43，二者间距的设置采用本比例，可使缓冲腔内的气体达到良好的缓冲震荡，吸收其排气冲击力，达到良好的降噪状态。

本实施例中，所述排气管1同轴(与消声筒体2)进入缓冲腔后平滑弯曲至平行于缓冲腔轴线，该弯曲结构利于增加排气流程，并利于形成排气噪声反射，从而达到降噪效果。

本实施例中，所述进气管3伸入缓冲腔的管段301上开孔结构302的开孔范围仅限于与排气管1伸入缓冲腔的管段交错部分，可形成完全的缓冲迂回，利于达到理想的缓冲和谐振降噪。

本实施例中，所述缓冲腔内设置有支撑件4，所述支撑件4固定于消声筒体2同时支撑所述进气管伸入缓冲腔的管段和排气管伸入缓冲腔的管段，结构简单，降低消声筒体的整体重量；所述支撑件并不同于现有技术的隔板，因此，不对气流进行限制或者密封，但可对气流形成扰动阻碍，利于消除噪声；如图所示，支撑件设有两个分别卡住进气管和排气管的卡圈，两个卡圈(卡箍在进气管和排气管上)之间固定连接，且可分别固定在对应的筒体内壁上，也可只是两个卡圈之间固定连接，即可达到稳定的目的，固定方式均可采用焊接等现有的机械手段。

本实用新型所说的管径均指管内径。

本实用新型还公开了一种无人机，所述无人机的发动机安装有所述的无人机消噪系统；无人机发动机采用本实用新型的消噪系统后，噪声能够达到所需标准，与现有技术基本相同，但无人机整体重量变轻，局部体积变小，因而降耗效果明显，如图2所示，深色柱为现有技术的消声器(图中指的原机状态)，浅色柱为本实用新型(优化方案)，本实施例的无人机现有技术中的消声器容积为5.7L，重量为4.97Kg，分别将至3.8L和4.52Kg，如图2所示的，扭矩和功率基本持平，燃油消耗下降但降噪效果基本相同，甚至还有降低的趋势。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种无人机消噪系统，其特征在于：包括消声筒体、连通于发动机排气道和消声筒体之间的进气管和连通于消声筒体用于排气的排气管，所述消声筒体的内腔直接为一个缓冲腔，所述进气管与排气管对向插入缓冲腔且插入管段在长度方向上相互交错，所述进气管插入消声筒体内的管段部分或全部为多孔结构。

2.根据权利要求1所述的无人机消噪系统，其特征在于：所述进气管和排气管交叉长度与消声筒的长度比为1/4-1/2；所述进气管的多孔结构开孔面积与流通面积比为2.5-1.8,2.2；所述消声筒体为筒形且缓冲腔与进气管的截面面积比为7-8，7.4所述缓冲腔与排气管的截面面积比为6.5-7.5，7.1。

3.根据权利要求2所述的无人机消噪系统，其特征在于：所述排气管伸入缓冲腔的长度占消声筒体总长度的比例0.75-0.85，0.83所述进气管伸入缓冲腔的长度占消声筒体总长度的比例0.5-0.58,0.53。

4.根据权利要求3所述的无人机消噪系统，其特征在于：所述进气管以平滑的弯曲走向以适应安装结构，所述进气管伸入缓冲腔的管段的轴线与排气管伸入缓冲腔的管段的轴线相对于缓冲腔的轴线对称且之间的距离占缓冲腔直径的0.38-0.5,0.43。

5.根据权利要求1所述的无人机消噪系统，其特征在于：所述排气管同轴进入缓冲腔后平滑弯曲至平行于缓冲腔轴线。

6.根据权利要求1所述的无人机消噪系统，其特征在于：所述进气管伸入缓冲腔的管段上开孔结构的开孔范围仅限于与排气管伸入缓冲腔的管段交错部分。

7.根据权利要求3所述的无人机消噪系统，其特征在于：所述缓冲腔内设置有支撑件，所述支撑件固定于消声筒体同时支撑所述进气管伸入缓冲腔的管段和排气管伸入缓冲腔的管段。

8.一种无人机，其特征在于：所述无人机的发动机安装有权利要求1-7任一权利要求所述的无人机消噪系统。

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