螺旋槳、動力組件及飛行器的製作方法

2023-05-23 06:21:31 1

本實用新型涉及螺旋槳技術領域，特別是涉及一種螺旋槳、動力組件及飛行器。

背景技術：

飛行器上的螺旋槳，作為飛行器的重要關鍵器件，其用於將電機或發動機中轉軸的轉動轉化為推力或升力。現有技術中的螺旋槳，其外形形狀大多呈矩形，其阻力大、效率低，導致飛行器的飛行速度慢、續航時間短，嚴重影響了飛行器的飛行性能。

技術實現要素：

基於此，有必要針對目前的螺旋槳存在的阻力大、效率低等問題，提供一種能夠減少阻力、提高效率，並且能夠增加飛行器續航時間，提升飛行器飛行性能的螺旋槳。

上述目的通過下述技術方案實現：

一種螺旋槳，包括槳轂和連接在槳轂上的槳葉，所述槳葉圍繞槳轂的中心軸線旋轉形成槳盤，其中：

所述槳葉在距離槳轂中心為所述槳盤半徑65.45%處的攻角為18±2.5°，弦長為13.06mm±3mm；

所述槳葉在距離槳轂中心為所述槳盤半徑79.64%處的攻角為14±2.5°，弦長為12.15mm±3mm；

所述槳葉在距離槳轂中心為所述槳盤半徑90.56%處的攻角為13±2.5°，弦長為11.21mm±3mm。

在其中一個實施例中，所述槳葉在距離槳轂中心為所述槳盤半徑51.8%處的攻角為21±2.5°，弦長為13.49mm±3mm。

在其中一個實施例中，所述槳葉在距離槳轂中心為所述槳盤半徑39.87%處的攻角為23±2.5°，弦長為13.45mm±3mm。

在其中一個實施例中，所述槳葉在距離槳轂中心為所述槳盤半徑24.85%處的攻角為24±2.5°，弦長為11.65mm±3mm。

在其中一個實施例中，所述槳盤的直徑為93.2mm±30mm。

在其中一個實施例中，所述槳葉包括一個朝上的葉背、一個朝下的葉面，連接於所述葉背及所述葉面的一側之間的一個前緣，及連接於所述葉背及所述葉面的另一側之間的一個後緣，所述葉背的橫截面及所述葉面的橫截面均彎曲，所述後緣位於前緣的下方。

在其中一個實施例中，所述葉面包括一個曲面狀的向下凸出的第一突出部，所述前緣包括一個曲面狀的向外凸出的第二突出部，所述後緣包括一個曲面狀的向外凸出的第三突出部。

在其中一個實施例中，所述第一突出部、第二突出部、第三突出部均靠近槳轂。

在其中一個實施例中，所述螺旋槳的螺距為60.49mm。

在其中一個實施例中，連接在槳轂上的槳葉至少為兩片，所述槳葉繞槳轂周向均勻分布。

在其中一個實施例中，槳葉為摺疊槳葉，所述槳轂的周側對稱設置有兩個固定座，兩片所述槳葉分別可轉動的安裝在兩個固定座上。

本實用新型還提供了一種動力組件，包括驅動件和任一上述的螺旋槳，所述驅動件與槳轂相連接，所述驅動件的KV值為3000-4000轉/（分鐘·伏特）。

本實用新型還提供了一種飛行器，包括機身和至少一個上述的動力組件，所述動力組件與所述機身相連接。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的螺旋槳通過對槳葉中、後部處的攻角和弦長的改進，增加了螺旋槳旋轉一周排出的空氣量，提高了最大推力，並且能夠降低螺旋槳在轉動過程中的阻力，提高飛行器的飛行速度，在能耗相同的條件供給下延長航行距離，提升飛行性能。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的螺旋槳的反轉槳葉的主視圖；

圖2為本實用新型實施例的螺旋槳的正轉槳葉的主視圖。

圖3為本實用新型實施例的螺旋槳的反轉槳葉的立體圖；

圖4為圖1中F-F方向的剖視圖；

圖5為圖1中G-G方向的剖視圖；

圖6為圖1中H-H方向的剖視圖；

圖7為圖1中J-J方向的剖視圖；

圖8為圖1中K-K方向的剖視圖；

圖9為圖1中L-L方向的剖視圖。

其中：

100-槳轂；

110-固定座；

200-槳葉；

210-葉背；

230-前緣；

240-後緣。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下通過實施例，並結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

本實用新型提供的螺旋槳可以為正槳或反槳，所謂正槳，指的是順時針旋轉而產生升力的螺旋槳；所謂反槳，指的是逆時針旋轉而產生升力的螺旋槳。如圖1和圖2所示，正槳的結構與反槳的結構呈鏡面對稱， 在本實施方式中僅以反槳的結構為例進行說明，本領域技術人員可以根據本實施方式進行擴展而得到正槳的結構。

如圖1和圖3所示，本實用新型提供的螺旋槳包括槳轂100和連接在槳轂100上的槳葉200，槳葉200圍繞槳轂100的中心軸線旋轉形成槳盤，槳葉200的數量可以為一片或兩片以上，多片槳葉200可以繞槳轂100周向均勻分布，本實施中的槳葉200為兩片，對於該槳葉200，其中一片槳葉200繞槳轂100中心旋轉180°可與另一片槳葉200完全重合。為了節約收納空間，本實用新型提供的螺旋槳為摺疊式槳葉，在槳轂100的周側對稱設置有兩個固定座110，兩片槳葉200分別可轉動的安裝在兩個固定座110中，當需要螺旋槳工作時，將兩片槳葉200繞固定座轉動展開呈中心對稱，當需要收納時，將兩片槳葉200繞固定座轉動相互靠近位於槳轂100的一側，可以節約螺旋槳所佔用的空間。

槳葉200包括一個朝上的葉背210、一個朝下的葉面，連接於葉背210及葉面的一側之間的一個前緣230，及連接於葉背210及葉面的另一側之間的一個後緣240，葉背210的橫截面及葉面的橫截面均彎曲，後緣240位於前緣230的下方。

葉面包括一個曲面狀的向下凸出的第一突出部，前緣230包括一個曲面狀的向外凸出的第二突出部，後緣240包括一個曲面狀的向外凸出的第三突出部。第一突出部、第二突出部、第三突出部均靠近槳轂。槳葉200表面均為平滑過渡，沒有急劇扭轉之處，所以具有較小的應力，強度高，不易折斷，具有較高的可靠性。

參見圖4至圖9所示，本方案對槳葉的形狀及截面尺寸進行了改進，以改善螺旋槳的性能。為了便於對截面尺寸改進點進行描述，首先對改進所涉及的定義進行說明：弦長，是指槳葉前緣於該截面上最左側的端點，後緣於該截面最右側的端點，兩端點在水平方向的距離；攻角，是指前緣於該截面上最左側的端點，後緣於該截面最右側的端點，兩端點之間的連線與水平方向的夾角；螺距，是指螺旋槳旋轉一周，理論上升距離。

槳葉主要推力（升力）主要產生在距離槳轂中心60%-90%的槳盤半徑處的槳葉部件上，發生最大推力的槳葉剖面位於距離槳轂中心約75%的槳盤半徑處，因此，對圖7中的J-J處、圖8中的K-K處和圖9中的L-L處尺寸的改進最為重要，具體截面尺寸如下：

如圖7所示，槳葉在距離槳轂中心為槳盤半徑65.45%處的攻角A4為18±2.5°，弦長D4為13.06mm±3mm；

如圖8所示，槳葉在距離槳轂中心為槳盤半徑79.64%處的攻角A5為14±2.5°，弦長D5為12.15mm±3mm。

如圖9所示，槳葉在距離槳轂中心為槳盤半徑90.56%處的攻角A6為13±2.5°，弦長D6為11.21mm±3mm。

進一步地，

如圖6所示，槳葉在距離槳轂中心為槳盤半徑51.8%處的攻角A3為21±2.5°，弦長D3為13.49mm±3mm。

如圖5所示，槳葉在距離槳轂中心為槳盤半徑39.87%處的攻角A2為23±2.5°，弦長D2為13.45mm±3mm。

如圖4所示，槳葉在距離槳轂中心為槳盤半徑24.85%處的攻角A1為24±2.5°，弦長D1為11.65mm±3mm。

本方案通過對螺旋槳槳葉中的上述截面的弦長和攻角的設定，增加了螺旋槳旋轉一周排出的空氣量，提高了最大推力，並且能夠降低螺旋槳在轉動過程中的阻力，提高飛行器的飛行速度，在能耗相同的條件供給下延長航行距離，提升飛行性能。

對於以上技術方案，本實施例提供一種具體的螺旋槳，螺旋槳槳盤的直徑為93.2mm±30mm，槳轂100的中心到槳葉200葉尖的距離為螺旋槳槳盤直徑的一半，即槳轂100的中心到槳葉200葉尖的距離為46.6mm±15mm。

以螺旋槳槳盤直徑為93.2mm為例，槳葉在距離槳轂中心30.5mm（即46.6的65.45%）處的攻角A4為18°，弦長D4為13.06mm。

槳葉在距離槳轂中心37.24mm（即46.6的79.64%）處的攻角A5為14°，弦長D5為12.15mm。

槳葉在距離槳轂中心42.2mm（即46.6的90.56%）處的攻角A6為13°，弦長D6為11.21mm。

進一步的，槳葉在距離槳轂中心24.14mm（即46.6的51.8%）處的攻角A3為21°，弦長D3為13.49mm。

槳葉在距離槳轂中心18.58mm（即46.6的39.87%）處的攻角A2為23°，弦長D2為13.45mm。

槳葉在距離槳轂中心11.58mm（即46.6的24.85%）處的攻角A1為24°，弦長D1為11.65mm。

對於本領域技術人員來說，以上六個截面的位置可以變動，相應的，上述六個截面處的攻角和弦長值也可以相應的改變。

在上述實施例中，螺旋槳的螺距為60.49mm，即螺旋槳旋轉一周，理論上升的距離為60.49mm。

本實施例所提供的螺旋槳，與現有技術中的螺旋槳相比，性能有較大提升，具體性能對比見以下對照表。

從以上性能對照表可以明顯得知，在獲得相同推力（升力）下，本實施例提供的螺旋槳的轉速低，噪音小，功耗低；在轉速接近的情況下，本實施例提供的螺旋槳的推力（升力）大。

本實用新型還提供了一種動力組件，包括驅動件和上述任一實施例中的螺旋槳，驅動件與槳轂相連接。

驅動件輸出端帶動螺旋槳整體旋轉產生推力，其中驅動件優選為電機，電機的KV值為3000-4000轉/（分鐘·伏特），在本實施例中，所述電機的KV值為3350轉/（分鐘·伏特）。

本實用新型還提供了一種飛行器，包括機身和至少一個上述的動力組件，動力組件與機身相連接。其中動力組件中的螺旋槳通過對槳葉中、後部處的攻角和弦長的改進，增加了螺旋槳旋轉一周排出的空氣量，提高了最大推力，並且能夠降低螺旋槳在轉動過程中的阻力，提高飛行器的飛行速度，在能耗相同的條件供給下延長航行距離，提升飛行性能。

對於以上實施例中提供的螺旋槳，槳轂和槳葉可以是一體加工成型，也可以是分別加工後連接固定；同時，槳葉可以是一體式槳葉，也可以為了節約收納空間，而製作成分體摺疊式槳葉，只要摺疊式槳葉在展開後滿足以上截面的尺寸限定即可達到本專利的發明目的。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。