CN220281658U - 一种低雷诺数高效螺旋桨及具有其的无人机 - Google Patents
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Abstract
本申请属于飞机气动设计领域，特别涉及一种低雷诺数高效螺旋桨及具有其的无人机。低雷诺数高效螺旋桨包括：桨毂以及对称安装在所述桨毂上的左旋桨叶以及右旋桨叶，其中，所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的弦长分布为桨叶根部加宽、桨叶尖部收窄的类椭圆形；所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的剖面安装角分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈非线性减小；所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的厚度分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈线性减小；所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的均采用层流翼型。本申请的低雷诺数高效螺旋桨，通过低桨叶数配置，合理的弦长、扭转及厚度分布，以及高效层流翼型配置，使螺旋桨在低雷诺数下具有优越的气动效率，在非设计点具有较高的鲁棒性。
Description
技术领域
本申请属于飞机气动设计领域，特别涉及一种低雷诺数高效螺旋桨及具有其的无人机。
背景技术
螺旋桨是一种把发动机的转动力矩变为飞行器平动所需拉力的动力装置，其性能对于采用该种动力形式的飞行器的功能和性能实现至关重要。对于超高空巡航的无人机而言，由于大气密度小、温度低、飞行雷诺数低，常规方法设计的螺旋桨推力小、效率低，且飞行器由地面爬升至高空过程中空气参数变化较大，对螺旋桨的效率和推力产生显著影响。为了减少能源需求和飞行负载，促进总体设计的轻型化发展，超高空无人机需要配置适应环境大跨度变化和低雷诺数飞行环境稳定运行的高气动效率螺旋桨。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
实用新型内容
本申请的目的是提供了一种低雷诺数高效螺旋桨及具有其的无人机，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
本申请的第一个方面提供了一种低雷诺数高效螺旋桨，包括：桨毂以及对称安装在所述桨毂上的左旋桨叶以及右旋桨叶，其中，
所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的弦长分布为桨叶根部加宽、桨叶尖部收窄的类椭圆形；
所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的剖面安装角分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈非线性减小；
所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的厚度分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈线性减小；
所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的均采用层流翼型。
在本申请的至少一个实施例中，所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的直径为2500mm，桨距形式为定矩。
在本申请的至少一个实施例中，所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的弦长为：
相对半径0.3时，弦长为325mm；
相对半径0.5时，弦长为310mm；
相对半径0.7时，弦长为245mm；
相对半径0.9时，弦长为152mm；
相对半径1.0时，弦长为90mm；
其中，相对半径为叶素半径r与螺旋桨半径R的比值。
在本申请的至少一个实施例中，所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的剖面安装角为：
相对半径0.3时，剖面安装角为51.73°；
相对半径0.5时，剖面安装角为36.74°；
相对半径0.7时，剖面安装角为28.80°；
相对半径0.9时，剖面安装角为24.50°；
相对半径1.0时，剖面安装角为22.74°；
且所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的剖面旋转中心为翼型的30％弦长点。
在本申请的至少一个实施例中，所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的厚度为：
相对半径0.3时，厚度为48.75mm；
相对半径0.5时，厚度为37.2mm；
相对半径0.7时，厚度为24.5mm；
相对半径0.9时，厚度为13.68mm；
相对半径1.0时，厚度为8.1mm。
在本申请的至少一个实施例中，所述左旋桨叶以及所述右旋桨叶的翼型为：
相对半径0.3时，采用NACA63-415翼型；
相对半径0.5时，采用NACA63-412翼型；
相对半径0.7时，采用NACA63-210翼型；
相对半径0.9时，采用NACA63-209翼型；
相对半径1.0时，采用NACA63-209翼型。
本申请的第二个方面提供了一种无人机，包括如上所述的低雷诺数高效螺旋桨。
实用新型至少存在以下有益技术效果：
本申请的低雷诺数高效螺旋桨，通过低桨叶数配置，合理的弦长、扭转及厚度分布，以及高效层流翼型配置，使螺旋桨在低雷诺数下具有优越的气动效率，在非设计点具有较高的鲁棒性；该螺旋桨在20Km高空具有不小于0.84的螺旋桨效率，在从地面到超高空爬升过程中具有不小于0.8的螺旋桨效率，同时具有减阻减重的优势。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的低雷诺数高效螺旋桨示意图。
其中：
1-左旋桨叶；2-右旋桨叶；3-桨毂。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
本申请的第一个方面提供了一种低雷诺数高效螺旋桨，包括：桨毂3以及对称安装在桨毂3上的左旋桨叶1以及右旋桨叶2。
具体的，如图1所示，左旋桨叶1以及右旋桨叶2分别为左旋和右旋两种形式，对称安装在桨毂3上。两个桨叶还具有以下特征，左旋桨叶1以及所述右旋桨叶2的弦长分布为桨叶根部加宽、桨叶尖部收窄的类椭圆形；左旋桨叶1以及所述右旋桨叶2的剖面安装角分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈非线性减小；左旋桨叶1以及所述右旋桨叶2的厚度分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈线性减小；左旋桨叶1以及所述右旋桨叶2的均采用层流翼型。
在本申请的优选实施方案中，左旋桨叶1以及右旋桨叶2的直径为2500mm，桨距形式为定矩。
本实施例中，两个桨叶的弦长分布为桨叶根部加宽、桨叶尖部收窄的近似椭圆形分布形式，具体为：相对半径0.3时，弦长为325mm；相对半径0.5时，弦长为310mm；相对半径0.7时，弦长为245mm；相对半径0.9时，弦长为152mm；相对半径1.0时，弦长为90mm。其中，相对半径为叶素半径r/螺旋桨半径R，表示该剖面相对于螺旋桨半径的位置。
本实施例中，两个桨叶的剖面安装角分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈非线性减小的分布形式，具体为：相对半径0.3时，剖面安装角为51.73°；相对半径0.5时，剖面安装角为36.74°；相对半径0.7时，剖面安装角为28.80°；相对半径0.9时，剖面安装角为24.50°；相对半径1.0时，剖面安装角为22.74°；且左旋桨叶1以及右旋桨叶2的剖面旋转中心为翼型的30％弦长点。
本实施例中，两个桨叶的厚度分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈线性减小的分布形式，具体为：相对半径0.3时，厚度为48.75mm；相对半径0.5时，厚度为37.2mm；相对半径0.7时，厚度为24.5mm；相对半径0.9时，厚度为13.68mm；相对半径1.0时，厚度为8.1mm。
本实施例中，左旋桨叶1以及右旋桨叶2的翼型为：相对半径0.3时，采用NACA63-415翼型；相对半径0.5时，采用NACA63-412翼型；相对半径0.7时，采用NACA63-210翼型；相对半径0.9时，采用NACA63-209翼型；相对半径1.0时，采用NACA63-209翼型。
本申请的第二个方面提供了一种无人机，该无人机具有上述的低雷诺数高效螺旋桨。
本申请的无人机，该低雷诺数高效螺旋桨分布式位于无人机翼前，搭配电机可作为超高空低速飞行无人机动力产生装置，使用环境为0～25km。
本申请的低雷诺数高效螺旋桨及具有其的无人机，通过低桨叶数配置，合理的弦长、扭转及厚度分布，以及高效层流翼型配置，设计得到的螺旋桨在20Km高空具有不小于0.84的螺旋桨效率，且同时满足从地面到超高空爬升过程中不小于0.8的螺旋桨效率，在低雷诺数环境下具有优越的气动效率和较高的鲁棒性。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种低雷诺数高效螺旋桨，其特征在于，包括：桨毂(3)以及对称安装在所述桨毂(3)上的左旋桨叶(1)以及右旋桨叶(2)，其中，
所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的弦长分布为桨叶根部加宽、桨叶尖部收窄的类椭圆形；
所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的剖面安装角分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈非线性减小；
所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的厚度分布为由桨叶根部到桨叶尖部呈线性减小；
所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的均采用层流翼型。
2.根据权利要求1所述的低雷诺数高效螺旋桨，其特征在于，所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的直径为2500mm，桨距形式为定矩。
3.根据权利要求2所述的低雷诺数高效螺旋桨，其特征在于，所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的弦长为：
相对半径0.3时，弦长为325mm；
相对半径0.5时，弦长为310mm；
相对半径0.7时，弦长为245mm；
相对半径0.9时，弦长为152mm；
相对半径1.0时，弦长为90mm；
其中，相对半径为叶素半径r与螺旋桨半径R的比值。
4.根据权利要求3所述的低雷诺数高效螺旋桨，其特征在于，所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的剖面安装角为：
相对半径0.3时，剖面安装角为51.73°；
相对半径0.5时，剖面安装角为36.74°；
相对半径0.7时，剖面安装角为28.80°；
相对半径0.9时，剖面安装角为24.50°；
相对半径1.0时，剖面安装角为22.74°；
且所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的剖面旋转中心为翼型的30％弦长点。
5.根据权利要求4所述的低雷诺数高效螺旋桨，其特征在于，所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的厚度为：
相对半径0.3时，厚度为48.75mm；
相对半径0.5时，厚度为37.2mm；
相对半径0.7时，厚度为24.5mm；
相对半径0.9时，厚度为13.68mm；
相对半径1.0时，厚度为8.1mm。
6.根据权利要求5所述的低雷诺数高效螺旋桨，其特征在于，所述左旋桨叶(1)以及所述右旋桨叶(2)的翼型为：
相对半径0.3时，采用NACA63-415翼型；
相对半径0.5时，采用NACA63-412翼型；
相对半径0.7时，采用NACA63-210翼型；
相对半径0.9时，采用NACA63-209翼型；
相对半径1.0时，采用NACA63-209翼型。
7.一种无人机，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的低雷诺数高效螺旋桨。
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| CN202321952638.6U CN220281658U (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 一种低雷诺数高效螺旋桨及具有其的无人机 |
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