CN210479019U - 桨叶、螺旋桨以及飞行器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种桨叶、螺旋桨以及飞行器，其中，桨叶包括桨叶叶片以及桨叶叶柄，所述桨叶叶片连接所述桨叶叶柄；在所述桨叶叶片背向所述桨叶叶柄的方向上，所述桨叶叶片截面的弦长逐渐变小，且所述桨叶叶片截面的安装角逐渐变小；本实用新型通过桨叶叶片截面的弦长、安装角沿半径分布的优化设计，使旋翼的力效显著提升，产生相等拉力所消耗的功率显著下降。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器领域，特别涉及一种桨叶、螺旋桨以及飞行器。
背景技术
螺旋桨为垂直起降飞行器的重要动力部件，为垂直起降飞行器提供向上的升力和前飞时的前向力。螺旋桨的力效，即螺旋桨产生单位重量拉力所消耗的功率，对于垂直起降飞行器的续航能力具有重要影响。现有螺旋桨弦长沿半径方向普遍采用梯形分布，安装角采用线性负扭转，螺旋桨力效不高。
实用新型内容
本实用新型的主要目的为提供一种桨叶、螺旋桨以及飞行器，旨在提高螺旋桨的力效。
本实用新型提供了一种桨叶，包括桨叶叶片以及桨叶叶柄，所述桨叶叶片连接所述桨叶叶柄；
在所述桨叶叶片背向所述桨叶叶柄的方向上，所述桨叶叶片截面的弦长逐渐变小，且所述桨叶叶片截面的安装角逐渐变小。
进一步地，所述桨叶用于安装于旋转结构上绕旋转中心旋转，旋转半径为R；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.3R处，所述桨叶叶片截面的第一弦长与旋转半径的比值为0.153±0.03，所述桨叶叶片截面的第一安装角为17.3°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.5R处，所述桨叶叶片截面的第二弦长与旋转半径的比值为0.132±0.03，所述桨叶叶片截面的第二安装角为12.6°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.7R处，所述桨叶叶片截面的第三弦长与旋转半径的比值为0.102±0.03，所述桨叶叶片截面的第三安装角为9.2°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.9R处，所述桨叶叶片截面的第四弦长与旋转半径的比值为0.081±0.03，所述桨叶叶片截面的第四安装角为6.4°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.95R处，所述桨叶叶片截面的第五弦长与旋转半径的比值为0.067±0.03，所述桨叶叶片截面的第五安装角为4.7°±2°。
进一步地，所述旋转半径440.5mm，
所述第一弦长为67.6mm，所述第一安装角为17.3°；
所述第二弦长为58.3mm，所述第二安装角为12.6°；
所述第三弦长为44.9mm，所述第三安装角为9.2°；
所述第四弦长为35.8mm，所述第四安装角为6.4°；
所述第五弦长为29.5mm，所述第五安装角为4.7°。
本实用新型还提供了一种螺旋桨，包括两片如上述任一项所述的桨叶；两片所述桨叶分别安装于旋转结构上绕旋转中心旋转。
本实用新型还提供了一种飞行器，包括旋转结构以及如上述所述的螺旋桨。
进一步地，所述飞行器为垂直起降飞行器。
本实用新型中提供的桨叶、螺旋桨以及飞行器，桨叶包括桨叶叶片以及桨叶叶柄，所述桨叶叶片连接所述桨叶叶柄；在所述桨叶叶片背向所述桨叶叶柄的方向上，所述桨叶叶片截面的弦长逐渐变小，且所述桨叶叶片截面的安装角逐渐变小；本实用新型通过桨叶叶片截面的弦长、安装角沿半径分布的优化设计，使旋翼的力效显著提升，产生相等拉力所消耗的功率显著下降。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的桨叶仰视结构示意图；
图2是本实用新型一实施例的桨叶俯视结构示意图；
图3是本实用新型一实施例的桨叶立体结构示意图；
图4是图1中的A-A截面示意图；
图5是图1中的B-B截面示意图；
图6是图1中的C-C截面示意图；
图7是图1中的D-D截面示意图；
图8是图1中的E-E截面示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
参照图1-3，为本实用新型一实施例中提供的桨叶，其包括桨叶叶片2以及桨叶叶柄1，所述桨叶叶片2连接所述桨叶叶柄1；
在所述桨叶叶片2背向所述桨叶叶柄1的方向上，所述桨叶叶片2截面的弦长逐渐变小，且所述桨叶叶片2截面的安装角逐渐变小。
在本实施例中，通过在所述桨叶叶片2背向所述桨叶叶柄1的方向上，将所述桨叶叶片2截面的弦长逐渐变小，且所述桨叶叶片2截面的安装角逐渐变小，使得该桨叶在旋转时，相同的旋转转速状态下所产生的拉力得到提升，从而使得其力效得到显著提升。
在本实施例中，上述桨叶可安装于旋转机构上，在该旋转结构上可以形成旋转平面，上述旋转平面为桨叶绕旋转结构旋转中心旋转一周，桨尖轨迹所在的平面；
旋转直径即螺旋桨直径，螺旋桨直径为桨叶绕旋转中心旋转一周，桨尖轨迹的直径；
弦线为桨叶叶片2任意半径截面前缘到尾缘的连线，参照图4—图8各截面图所示；
弦长为桨叶叶片2任意半径截面前缘到尾缘的连线的长度，如图4—图8各截面图所示；
安装角为桨叶叶片2任意半径截面弦线与旋转平面的夹角，如图4—图8各截面图所示。
在一具体实施例中，上述桨叶用于安装于旋转结构上绕旋转中心旋转，所形成的旋转半径为R；
在本实施例中，本实用新型的申请人在经过大量流体力学的计算，以及创造性劳动之后，得出了将上述桨叶叶片2设计为最佳的方案。
具体地，所述桨叶叶片2在距离所述旋转中心0.3R处，所述桨叶叶片2截面的第一弦长La与旋转半径的比值为0.153±0.03，所述桨叶叶片2截面的第一安装角a为17.3°±2°；(参照图4)
所述桨叶叶片2在距离所述旋转中心0.5R处，所述桨叶叶片2截面的第二弦长Lb与旋转半径的比值为0.132±0.03，所述桨叶叶片2截面的第二安装角b为12.6°±2°；(参照图5)
所述桨叶叶片2在距离所述旋转中心0.7R处，所述桨叶叶片2截面的第三弦长Lc与旋转半径的比值为0.102±0.03，所述桨叶叶片2截面的第三安装角c为9.2°±2°；(参照图6)
所述桨叶叶片2在距离所述旋转中心0.9R处，所述桨叶叶片2截面的第四弦长Ld与旋转半径的比值为0.081±0.03，所述桨叶叶片2截面的第四安装角d为6.4°±2°；(参照图7)
所述桨叶叶片2在距离所述旋转中心0.95R处，所述桨叶叶片2截面的第五弦长Le与旋转半径的比值为0.067±0.03，所述桨叶叶片2截面的第五安装角e为4.7°±2°。(参照图8)
具体地，所述旋转半径440.5mm，
所述第一弦长La为67.6mm，所述第一安装角a为17.3°；
所述第二弦长Lb为58.3mm，所述第二安装角b为12.6°；
所述第三弦长Lc为44.9mm，所述第三安装角c为9.2°；
所述第四弦长Ld为35.8mm，所述第四安装角d为6.4°；
所述第五弦长Le为29.5mm，所述第五安装角e为4.7°。
在本实施例中，通过桨叶叶片2截面的弦长、安装角沿半径分布的优化设计，使旋翼的力效显著提升，产生相等拉力所消耗的功率显著下降。
本实用新型还提供了一种螺旋桨，包括两片如上述任一项所述的桨叶；两片所述桨叶分别安装于旋转结构上绕旋转中心旋转。本实用新型的螺旋桨使螺旋桨产生相等的拉力条件下，螺旋桨所消耗的功率更小，具有更高的力效。
在一实施例中，采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)对上述所设计的螺旋桨的桨叶进行气动性能计算验证，计算其在特定转速下螺旋桨产生的拉力和所需要的轴功率，进一步得出其力效，并将其与现有的螺旋桨进行对比分析。经CFD验证计算，采用该弦长、安装角分布规律的旋翼，在设计迭代过程产生的设计集合中，具有最高的力效，即产生相等拉力，消耗的功率最小。
下表1是采用以上弦长、安装角分布规律的881mm直径的螺旋桨与现有同尺寸螺旋桨的测试对比结果。从中可以看出，同拉力下，螺旋桨力效提升约3.2％。
表1螺旋桨拉力需用功率对比表
| 拉力g | 本新型螺旋桨需用功率W | 已有螺旋桨需用功率W | 力效提升％ |
| 7000 | 842.14 | 883.77 | 4.71 |
| 8000 | 1023.08 | 1065.76 | 4.01 |
| 9000 | 1234.11 | 1268.33 | 2.70 |
| 10000 | 1418.45 | 1457.20 | 2.66 |
| 11000 | 1653.03 | 1688.25 | 2.09 |
本实用新型还提供了一种飞行器，包括旋转结构以及如上述所述的螺旋桨。
在一实施例中，上述飞行器为垂直起降飞行器。
本实用新型实施例中提供的桨叶、螺旋桨以及飞行器，桨叶包括桨叶叶片2以及桨叶叶柄1，所述桨叶叶片2连接所述桨叶叶柄1；在所述桨叶叶片2背向所述桨叶叶柄1的方向上，所述桨叶叶片2截面的弦长逐渐变小，且所述桨叶叶片2截面的安装角逐渐变小；本实用新型通过桨叶叶片2截面的弦长、安装角沿半径分布的优化设计，使旋翼的力效显著提升，产生相等拉力所消耗的功率显著下降。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种桨叶，其特征在于，包括桨叶叶片以及桨叶叶柄，所述桨叶叶片连接所述桨叶叶柄；
在所述桨叶叶片背向所述桨叶叶柄的方向上，所述桨叶叶片截面的弦长逐渐变小，且所述桨叶叶片截面的安装角逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述桨叶用于安装于旋转结构上绕旋转中心旋转，旋转半径为R；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.3R处，所述桨叶叶片截面的第一弦长与旋转半径的比值为0.153±0.03，所述桨叶叶片截面的第一安装角为17.3°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.5R处，所述桨叶叶片截面的第二弦长与旋转半径的比值为0.132±0.03，所述桨叶叶片截面的第二安装角为12.6°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.7R处，所述桨叶叶片截面的第三弦长与旋转半径的比值为0.102±0.03，所述桨叶叶片截面的第三安装角为9.2°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.9R处，所述桨叶叶片截面的第四弦长与旋转半径的比值为0.081±0.03，所述桨叶叶片截面的第四安装角为6.4°±2°；
所述桨叶叶片在距离所述旋转中心0.95R处，所述桨叶叶片截面的第五弦长与旋转半径的比值为0.067±0.03，所述桨叶叶片截面的第五安装角为4.7°±2°。
3.根据权利要求2所述的桨叶，其特征在于，所述旋转半径440.5mm，
所述第一弦长为67.6mm，所述第一安装角为17.3°；
所述第二弦长为58.3mm，所述第二安装角为12.6°；
所述第三弦长为44.9mm，所述第三安装角为9.2°；
所述第四弦长为35.8mm，所述第四安装角为6.4°；
所述第五弦长为29.5mm，所述第五安装角为4.7°。
4.一种螺旋桨，其特征在于，包括两片如权利要求1-3任一项所述的桨叶；两片所述桨叶分别安装于旋转结构上绕旋转中心旋转。
5.一种飞行器，其特征在于，包括旋转结构以及如权利要求4所述的螺旋桨。
6.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器为垂直起降飞行器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112572766A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-30 | 重庆工程职业技术学院 | 一种水上无人机水汽螺旋桨及其加工工艺 |
| CN113022849A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-06-25 | 北京三快在线科技有限公司 | 螺旋桨及旋翼飞行器 |
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Legal Events
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Effective date of registration: 20210812 Address after: 518000 201, 301, 401, No.4 factory building, Yasen industrial plant, No.8 Chengxin Road, Baolong community, Baolong street, Longgang District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: HOBBYWING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518000 floor 1, plant 4, Yasen industrial plant, No. 8, Chengxin Road, Baolong Industrial City, Baolong community, Baolong street, Longgang District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN SMARTECHN TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Address after: 518000 201, 301, 401, No.4 factory building, Yasen industrial plant, No.8 Chengxin Road, Baolong community, Baolong street, Longgang District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen Haoying Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 201, 301, 401, No.4 factory building, Yasen industrial plant, No.8 Chengxin Road, Baolong community, Baolong street, Longgang District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: HOBBYWING TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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