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CN116605436A - 一种高效率多旋翼无人机螺旋桨 - Google Patents

一种高效率多旋翼无人机螺旋桨 Download PDF

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CN116605436A
CN116605436A CN202211712012.8A CN202211712012A CN116605436A CN 116605436 A CN116605436 A CN 116605436A CN 202211712012 A CN202211712012 A CN 202211712012A CN 116605436 A CN116605436 A CN 116605436A
Authority
CN
China
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chord length
blade
airfoil
propeller
relative position
Prior art date
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Pending
Application number
CN202211712012.8A
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English (en)
Inventor
李小荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Electromechanical Engineering Research Institute
Original Assignee
Beijing Electromechanical Engineering Research Institute
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Publication date
Application filed by Beijing Electromechanical Engineering Research Institute filed Critical Beijing Electromechanical Engineering Research Institute
Priority to CN202211712012.8A priority Critical patent/CN116605436A/zh
Publication of CN116605436A publication Critical patent/CN116605436A/zh
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16—Blades
    • B64C11/20—Constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16—Blades
    • B64C11/18—Aerodynamic features

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，所述螺旋桨的桨叶，距桨叶根35％R的位置为最大弦长和最大安装角位置，从桨叶根到最大弦长位置的弦长和安装角均逐渐增大；从最大弦长位置到桨叶尖的弦长和安装角均逐渐减小；在垂直于旋转轴的平面内，从距桨叶根40％R的位置到桨尖的前缘为一条直线；其中，R为螺旋桨旋转半径，展向为从桨叶根到桨叶尖的方向，翼型为桨叶在展向上任意位置的横截面内轮廓，弦长C为翼型所处位置的前缘与后缘之间的距离，安装角α为翼型剖面相对桨叶旋翼平面的夹角。本发明提高了气动效率，提高多旋翼无人机的航时。

Description

一种高效率多旋翼无人机螺旋桨
技术领域
本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种高效率多旋翼无人机螺旋桨。
背景技术
多旋翼无人机广泛用于航拍，农业、物流，安防，测绘，电力等合种领域，其中航时问题是影响无人机广泛应用的主要方面，而这里面螺旋桨的效率极大影响了无人机的航时。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，提高了气动效率，提高多旋翼无人机的航时。
本发明的技术方案是，一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，所述螺旋桨的桨叶，距桨叶根35％R的位置为最大弦长和最大安装角位置，从桨叶根到最大弦长位置的弦长和安装角均逐渐增大；从最大弦长位置到桨叶尖的弦长和安装角均逐渐减小；在垂直于旋转轴的平面内，从距桨叶根40％R的位置到桨尖的前缘为一条直线；其中，R为螺旋桨旋转半径，展向为从桨叶根到桨叶尖的方向，翼型为桨叶在展向上任意位置的横截面内轮廓，弦长C为翼型所处位置的前缘与后缘之间的距离，安装角α为翼型弦线相对桨叶旋翼平面的夹角。
在r/R＝30％处翼型剖面安装角α为13.2±1°，相对弦长C/R为0.053±0.005，前缘相对位置VC1/R为0.02±0.005，后缘相对位置VC2/R为-0.032±0.005；其中，r为翼型剖面与旋转中心之间的距离，VC1为翼型中前缘点在弦向方向的投影与旋转中心之间的距离，VC2为翼型中后缘点在弦向方向的投影与旋转中心之间的距离。
在r/R＝40％处的翼型剖面安装角α为14.1±1°，相对弦长C/R为0.051±0.005，前缘相对位置VC1/R为0.019±0.005，后缘相对位置VC2/R为-0.030±0.005；
在r/R＝60％处的翼型剖面安装角为8.6±1°，相对弦长为0.038±0.005，前缘相对位置为0.015±0.005，后缘相对位置为-0.022±0.005；
在r/R＝80％处的翼型剖面安装角为6.5±1°，相对弦长为0.028±0.005，前缘相对位置为0.011±0.005，后缘相对位置为-0.016±0.005。
本发明的有益效果，本发明的螺旋桨，通过安装角、弦长以及翼型的匹配优化设计，能够在旋转的时候，使沿流向方向的诱导速度均匀分布，使不同占位的桨叶剖面提供不同升力，使效率高的段位处升力尽可能大，从而提高了气动效率；
本发明通过极限增加弦长和安装角，使弦长最大点与安装角最大点尽可能靠近桨根，使得效率比较低的桨根处，也尽可能产生比较大的诱导速度，提高了诱导速度沿展向的均匀程度，提高桨叶的气动效率。
本发明在产生同样拉力的情况下，尽可能减小螺旋桨消耗的轴功率，进一步使提高多旋翼无人机的航时成为可能；
本发明在产生同样升力的同时消耗尽可能小的轴功，增加多旋翼的航时；本发明在(1500-4500RPM)转速内可以提供最佳的悬停效率。
附图说明
图1为本发明一种高效率多旋翼无人机螺旋桨的参数含义示意图；
图2为本发明一种高效率多旋翼无人机螺旋桨的结构示意图；
图3为本发明的螺旋桨安装角定义示意图；
图4为本发明中翼型的结构示意图；
图5为本发明实施例中参数定义示意图；
图6为本发明实施例中多种安装角示意图；
图7本发明实施例中两款螺旋桨力效对比示意图；
图8为本发明实施例中两款螺旋桨悬停效率对比示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细描述。
本文以下名词和参数均采用本领域内通用的方式进行定义。如图1和图2所示，在垂直于螺旋桨旋转轴的轴线的平面内，螺旋桨的旋转中心为坐标轴原点。展向为从桨叶根到桨叶尖的方向，即X坐标轴方向。弦向为垂直于展向的方向，即Y坐标轴方向。翼型为桨叶在展向上任意位置的横截面内轮廓，翼型所在横截面称为翼型剖面。其中C为翼型的弦长，即C为该翼型所处位置前缘与后缘的距离。安装角α为该翼型弦线相对桨叶旋翼平面的夹角，翼型弦线为翼型前缘点和后缘点的连线。R为螺旋桨旋转半径，即螺旋桨的旋转中心与桨叶尖之间的距离；C/R为桨叶对应位置的相对弦长，是一个无量纲的参数，可以表示不同直径的螺旋桨。r为翼型截面与旋转中心之间的距离，r/R为该翼型所在横截面的相对位置，同样为一个无量纲的参数。VC1为翼型中前缘点在弦向方向的投影与旋转中心之间的距离，VC1/R为前缘点相对位置。VC2为翼型中后缘点在弦向方向的投影与旋转中心之间的距离，VC2/R为后缘点相对位置。按本文这种设定方法，在不同尺寸的桨叶进行放大缩小的时候，都不会改变桨叶的翼型。
本发明螺旋桨的桨叶特点如下：在桨叶上从桨叶根到桨叶尖，相对弦长(C/R)和安装角(α)都是先增大后减小的趋势。距桨叶根35％R的位置为最大弦长和最大安装角位置，从桨叶根到该位置(即最大弦长位置)，弦长和安装角是逐渐增大；从该位置到桨叶尖，弦长和安装角是逐渐减小。
在垂直于旋转轴的平面内，从距桨叶根40％R的位置到桨尖，桨叶前缘为一条直线。
所述桨叶各翼型采用AVERJANO翼型，具有非常良好的低雷诺数性能。
翼型如下图4，数据如下表1：
表1AVERJANO翼型数据
几个关键占位的安装角和相对弦长数据如下：
在离旋转中心为螺旋桨半径的30％处，r/R＝30％，翼型剖面安装角为13.2±1°，相对弦长为0.053±0.005，前缘相对位置为0.02±0.005，后缘相对位置为-0.032±0.005；
在离旋转中心为螺旋桨半径的40％处，r/R＝40％，翼型剖面安装角为14.1±1°，相对弦长为0.051±0.005，前缘相对位置为0.019±0.005，后缘相对位置为-0.030±0.005；
在离旋转中心为螺旋桨半径的60％处，r/R＝60％，翼型剖面安装角为8.6±1°，相对弦长为0.038±0.005，前缘相对位置为0.015±0.005，后缘相对位置为-0.022±0.005；
在离旋转中心为螺旋桨半径的80％处，r/R＝80％，翼型剖面安装角为6.5±1°，相对弦长为0.028±0.005，前缘相对位置为0.011±0.005，后缘相对位置为-0.016±0.005；
所述桨叶所有设计参数如下表2：
表2桨叶设计参数
实施例：
按本发明的螺旋桨结构，设计出一款24寸螺旋桨，数据如表3：
表3一款24寸螺旋桨螺旋桨数据
该螺旋桨为一款两叶螺旋桨，两片桨叶对称分布。将按此方法设计的螺旋桨与现有技术中的一款同样尺寸的两叶桨进行效率对比如下表4，图7，图8：
表4两款螺旋桨效率对比
从以上数据可以看出，本方案相比现有方案，平均效率拉升约为5.7％。

Claims (5)

1.一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，其特征是：所述螺旋桨的桨叶，距桨叶根35％R的位置为最大弦长和最大安装角位置，从桨叶根到最大弦长位置的弦长和安装角均逐渐增大；从最大弦长位置到桨叶尖的弦长和安装角均逐渐减小；在垂直于旋转轴的平面内，从距桨叶根40％R的位置到桨尖的前缘为一条直线；其中，R为螺旋桨旋转半径，展向为从桨叶根到桨叶尖的方向，翼型为桨叶在展向上任意位置的横截面内轮廓，弦长C为翼型所处位置的前缘与后缘之间的距离，安装角α为翼型弦线相对桨叶旋翼平面的夹角。
2.按照权利要求1所述一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，其特征在于：在r/R＝30％处翼型剖面安装角α为13.2±1°，相对弦长C/R为0.053±0.005，前缘相对位置VC1/R为0.02±0.005，后缘相对位置VC2/R为-0.032±0.005；
其中，r为翼型剖面与旋转中心之间的距离，VC1为翼型中前缘点在弦向方向的投影与旋转中心之间的距离，VC2为翼型中后缘点在弦向方向的投影与旋转中心之间的距离。
3.按照权利要求2所述一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，其特征在于：在r/R＝40％处的翼型剖面安装角α为14.1±1°，相对弦长C/R为0.051±0.005，前缘相对位置VC1/R为0.019±0.005，后缘相对位置VC2/R为-0.030±0.005。
4.按照权利要求2所述一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，其特征在于：在r/R＝60％处的翼型剖面安装角为8.6±1°，相对弦长为0.038±0.005，前缘相对位置为0.015±0.005，后缘相对位置为-0.022±0.005。
5.按照权利要求2所述一种高效率多旋翼无人机螺旋桨，其特征在于：在r/R＝80％处的翼型剖面安装角为6.5±1°，相对弦长为0.028±0.005，前缘相对位置为0.011±0.005，后缘相对位置为-0.016±0.005。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117342021A (zh) * 2023-09-27 2024-01-05 上海寻航者智能科技有限公司 一种多旋翼无人机的电加热螺旋桨

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017143771A1 (zh) * 2016-02-26 2017-08-31 深圳市大疆创新科技有限公司 螺旋桨、动力组件及飞行器
WO2018076457A1 (zh) * 2016-10-28 2018-05-03 深圳市大疆创新科技有限公司 螺旋桨、动力套装及无人飞行器
CN207565834U (zh) * 2017-10-18 2018-07-03 亿航智能设备（广州）有限公司 螺旋桨和小型多旋翼式无人机
JP2018131038A (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 ロータ、ドローン及びヘリコプタ
CN208053616U (zh) * 2017-12-28 2018-11-06 辽宁壮龙无人机科技有限公司 无人机及其螺旋桨
CN217100452U (zh) * 2022-03-25 2022-08-02 深圳市好盈科技有限公司 一种桨叶、螺旋桨及无人飞行器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017143771A1 (zh) * 2016-02-26 2017-08-31 深圳市大疆创新科技有限公司 螺旋桨、动力组件及飞行器
WO2018076457A1 (zh) * 2016-10-28 2018-05-03 深圳市大疆创新科技有限公司 螺旋桨、动力套装及无人飞行器
JP2018131038A (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 ロータ、ドローン及びヘリコプタ
CN207565834U (zh) * 2017-10-18 2018-07-03 亿航智能设备（广州）有限公司 螺旋桨和小型多旋翼式无人机
CN208053616U (zh) * 2017-12-28 2018-11-06 辽宁壮龙无人机科技有限公司 无人机及其螺旋桨
CN217100452U (zh) * 2022-03-25 2022-08-02 深圳市好盈科技有限公司 一种桨叶、螺旋桨及无人飞行器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117342021A (zh) * 2023-09-27 2024-01-05 上海寻航者智能科技有限公司 一种多旋翼无人机的电加热螺旋桨

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