涵道风扇及具有其的飞行器的制作方法

本实用新型涉及航空航天领域，具体而言，涉及一种涵道风扇及具有其的飞行器。

背景技术：

目前，涵道风扇通常包括：涵道、桨毂以及连接在桨毂上的叶片。在涵道风扇工作过程中，涵道风扇的叶片的根部受到的应力较大，容易产生疲劳断裂而导致涵道风扇报废，降低了涵道风扇的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种涵道风扇及具有其的飞行器，以解决现有技术中的涵道风扇的寿命短的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种涵道风扇，包括：涵道，涵道的内部形成容纳空间；桨毂，设置在容纳空间内；多个叶片，各叶片通过第一连接部连接在桨毂上，第一连接部为柔性结构；驱动部，设置在容纳空间内，驱动部驱动桨毂转动以带动叶片旋转。

进一步地，第一连接部为柔性梁状结构，第一连接部的第一端与桨毂连接，第一连接部的第二端与叶片的根部连接。

进一步地，第一连接部的第一端与第一连接部的第二端之间具有缩颈段，缩颈段的横截面积小于第一连接部的第一端的横截面积及第一连接部的第二端的横截面积。

进一步地，桨毂包括桨毂本体以及设置在桨毂本体的侧壁上的第一安装部，叶片可拆卸地设置在第一安装部上。

进一步地，第一安装部包括相对设置的第一安装片、第二安装片以及连接第一安装片与第二安装片的第一连接结构，第一安装片与第二安装片之间形成安装空间，第一连接部的第一端设置在安装空间内。

进一步地，第一安装部为沿桨毂本体的周向均匀布置的多个，多个叶片分别对应设置在多个第一安装部上，各第一安装部可旋转地设置在桨毂本体的侧壁上以调整相邻的两个叶片之间的距离。

进一步地，涵道风扇还包括：整流罩以及连接板，连接板的一端设置在桨毂上，连接板相对的另一端设置在整流罩的内壁上，以使整流罩通过连接板固定设置在桨毂上。

进一步地，连接板包括相互可拆卸连接的第一连接板以及第二连接板，第一连接板的自由端与桨毂固定连接，第二连接板的自由端与整流罩的内壁连接。

进一步地，驱动部包括驱动电机，驱动电机的输出轴与桨毂驱动连接，涵道风扇还包括：第二安装部，第二安装部设置在驱动电机与涵道的内壁之间以支撑驱动电机。

进一步地，第二安装部包括中心轴承以及第二连接结构，中心轴承套设在输出轴上，第二连接结构连接中心轴承与涵道的内壁。

进一步地，第二连接结构为杆状结构，第二连接结构的一端连接在涵道的内壁上，第二连接结构相对的另一端连接在中心轴承的外壁上。

进一步地，第二安装部还包括电机安装座，驱动电机通过电机安装座吊设在中心轴承的下方。

进一步地，驱动部还包括驱动轴，驱动轴一端与驱动电机的输出轴同轴连接，驱动轴相对的另一端与桨毂连接。

进一步地，叶片具有旋转平面，叶片的叶根处的弦线与旋转平面之间形成第一夹角，叶片的叶尖处的弦线与旋转平面之间形成第二夹角，第一夹角大于第二夹角，且从叶片的叶根处到叶尖处第一夹角呈线性递减至第二夹角。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种飞行器，包括：飞行器主体；涵道风扇，设置在飞行器主体上以提供垂直起降过程中的升力，涵道风扇为上述的涵道风扇。

应用本实用新型的技术方案，涵道风扇包括多片叶片，多片叶片通过第一连接部连接在桨毂上且第一连接部为柔性结构。上述结构使得涵道风扇在工作的过程中，第一连接部能够产生相应的挥舞变形，从而减小了叶片与桨毂连接处的应力，使得涵道风扇工作时不易产生疲劳，最终提高了涵道风扇的使用寿命，解决了现有技术中的涵道风扇的寿命短的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的涵道风扇的实施例的立体结构示意图；以及

图2示出了图1的涵道风扇的纵剖结构示意图；

图3示出了图1的涵道风扇的去除了涵道的立体结构示意图；

图4示出了图3的涵道风扇的去除了涵道的俯视结构示意图；

图5示出了图1的涵道风扇的叶片的俯视结构示意图；

图6示出了图1的涵道风扇的桨毂的立体结构示意图；

图7示出了图1的涵道风扇的桨毂与连接板配合的立体结构示意图；以及

图8示出了图1的涵道风扇的驱动部与第二安装部配合的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、涵道；11、容纳空间；20、桨毂；21、桨毂本体；22、第一安装部；221、第一安装片；2211、第一安装孔；222、第二安装片；2221、第二安装孔；223、第一连接结构；30、叶片；40、第一连接部；41、缩颈段；42、第三安装孔；51、驱动电机；52、驱动轴；60、整流罩；61、避让结构；70、连接板；71、第一连接板；72、第二连接板；80、第二安装部；81、中心轴承；82、第二连接结构；83、电机安装座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图3所示，本实施例的涵道风扇包括涵道10、桨毂20、多个叶片30以及驱动部。其中，涵道10的内部形成容纳空间11。桨毂20设置在容纳空间11内。各叶片30通过第一连接部40连接在桨毂20上，第一连接部40为柔性结构。驱动部设置在容纳空间11内，驱动部驱动桨毂20转动以带动叶片30旋转。

应用本实用新型的技术方案，涵道风扇包括多片叶片30，多片叶片30通过第一连接部40连接在桨毂20上且第一连接部40为柔性结构。上述结构使得涵道风扇在工作的过程中，第一连接部40能够产生相应的挥舞弯曲变形，从而减小了叶片30与桨毂20连接处的应力，使得涵道风扇工作时不易产生疲劳，最终提高了涵道风扇的使用寿命，解决了现有技术中的涵道风扇的寿命短的问题。

优选地，在本实施例中，叶片30的材料采用高强度的碳纤维复合材料，一方面提高了叶片30的强度，从而进一步地提高了涵道风扇的使用寿命。另一方面减轻了叶片30的重量，提高了涵道风扇的性能。

需要说明的是，在本实施例中，叶片30采用大迎角、大弦长的配置，以增大单个叶片30的升力面积，从而在相同尺寸限制条件下，提供了更大的升力，增强了动力。

如图1至图5所示，在本实施例中，第一连接部40为柔性梁状结构，第一连接部40(柔性梁)的第一端与桨毂20连接，柔性梁的第二端与叶片30的根部连接。上述结构简单，易于加工。另外，由于柔性梁承担了叶片30及桨毂20所产生的所有载荷，包括离心力、弯矩、扭矩等复杂的交变载荷，为了提高柔性梁的使用寿命，在本实施例中，柔性梁由复合材料制成，上述结构能够满足一定的挥舞弯曲变形，避免了应力集中的情况发生，化解了应力，最终提高了柔性梁的使用寿命以及涵道风扇的性能。

优选地，在本实施例中，柔性梁与叶片30为一体成型设计，上述结构简单，易于加工，成产成本较低。

如图4和图5所示，在本实施例中，第一连接部40(柔性梁)的第一端与柔性梁的第二端之间具有缩颈段41。上述缩颈段的横截面积小于第一连接部40(柔性梁)的第一端的横截面积及第一连接部40(柔性梁)的第二端的横截面积。上述结构将原来比较宽厚、笨重的连接结构替换为轻薄的梁结构，有效地减轻了第一连接部40(柔性梁)的总重量。由于第一连接部40(柔性梁)的重量减小，因此具有其的涵道风扇整体的重量相应的减轻。进一步，由于涵道风扇整体的重量减轻，因此涵道风扇具有更好的提供升力的性能。

如图6和图7所示，在本实施例中，桨毂20包括桨毂本体21以及设置在桨毂本体21的侧壁上的第一安装部22，叶片30可拆卸地设置在第一安装部22上。上述结构简单，便于装配以及拆卸，提高了生产和维修的效率。

优选地，在本实施例中，第一安装部22为沿桨毂本体21的周向均匀布置的多个，多个叶片30分别对应设置在多个第一安装部22上，各第一安装部22可旋转地设置在桨毂本体21的侧壁上。上述结构能够根据实际情况调整相邻的两个叶片30之间的距离，从而提高涵道风扇的性能。

进一步，优选地，在本实施例中，桨毂本体21为六边形主体，桨毂本体21的侧壁由六个平面围成，第一安装部22为六个，每个平面上对应设置一个第一安装部22。同样的，叶片30也为六片，每个第一安装部22对应一片叶片。在其他实施例中，桨毂本体21也可做成其他正多边形或者是圆形，多个叶片设置在周向呈等角度地分布。

如图6所示，在本实施例中，第一安装部22包括相对设置的第一安装片221、第二安装片222以及连接第一安装片221与第二安装片222的第一连接结构223，第一安装片221与第二安装片222之间形成安装空间，第一连接部40(柔性梁)的第一端设置在安装空间内。具体地，当需要将叶片30安装在桨毂20上时，只需将柔性梁的第一端插入至第一安装片221与第二安装片222之间的安装空间内即可。上述结构简单，便于装配，进一步提高了生产和维修的效率。

如图6所示，在本实施例中，第一安装片221上设置有第一安装孔2211，第二安装片222上设置有与第一安装孔2211对应的第二安装孔2221，柔性梁的第一端上设置有与第一安装孔2211和第二安装孔2221配合的第三安装孔42，紧固件穿设在第一安装孔2211、第二安装孔2221以及第三安装孔42内以将柔性梁的第一端连接在第一安装部22上。上述结构简单、易于装配。优选地，上述紧固件为螺栓。当然，本领域技术人员应当知道，叶片30固定在桨毂20上的方式不限于此，还可以以其他固定方式固定。

如图2和图7所示，在本实施例中，涵道风扇还包括：整流罩60，整流罩60设置在桨毂20上。上述整流罩60能够有效地减少涵道风扇在飞行过程中所受到的气流阻力。

如图3和图7所示，在本实施例中，涵道风扇还包括：连接板70，连接板70的一端设置在桨毂20上，连接板70相对的另一端设置在整流罩60的内壁上以使整流罩60通过连接板70固定设置在桨毂20上。上述结构简单、易于加工。优选地，在本实施例中，桨毂20的表面上设置有螺栓孔，紧固件穿过桨毂20表面上的螺栓孔以及连接板70的一端上的螺栓孔以将连接板70固定在桨毂20上。进一步优选地，连接板70相对的另一端也通过紧固件或焊接连接在整流罩60上。

由于整流罩具有多种尺寸，因此，可以根据实际需要选择不同的整流罩。为了满足涵道风扇能够与不同尺寸的整流罩装配在一起的需求，如图7所示，在本实施例中，连接板70包括相互可拆卸连接的第一连接板71以及第二连接板72，第一连接板71的自由端(远离第二连接板72的一端)与桨毂20固定连接，第二连接板72的自由端(远离第一连接板71的一端)与整流罩60的内壁连接。通过设计不同的第一连接板71或第二连接板72的尺寸或者是通过调整第一连接板71和第二连接板72之间的连接位置来适应不同直径的整流罩60。上述结构简单，易于加工和装配。

如图1所示，在本实施例中，整流罩60的底部设置有避让第一连接部40的避让结构61。上述结构能够防止第一连接部40与整流罩60产生干涉。优选地，在本实施例中，避让结构为半圆形避让孔，其中，半圆形避让孔设置在整流罩的边沿处，部分第一连接部40从半圆形避让孔内穿出。进一步优选地，半圆形避让孔为与所述第一连接部40一一对应设置的多个。

如图2、图3和图8所示，在本实施例中，驱动部包括驱动电机51，驱动电机51的输出轴与桨毂20驱动连接，涵道风扇还包括：第二安装部80，第二安装部80设置在驱动电机51与涵道10的内壁之间。上述结构使得驱动电机51能够被涵道10的内壁所支撑，保证驱动电机51的工作位置，从而保证驱动电机51能够始终驱动桨毂20转动。

如图2、图3和图8所示，在本实施例中，第二安装部80包括中心轴承81以及第二连接结构82，中心轴承81套设在输出轴上，第二连接结构82连接中心轴承81与涵道10的内壁。上述结构使得驱动电机51的扭矩能够传递到中心轴承81上，然后通过第二连接结构82传递到涵道10的内壁上。

如图8所示，在本实施例中，第二连接结构82为杆状结构，第二连接结构82(连接杆)的一端连接在涵道10的内壁上，第二连接结构82(连接杆)相对的另一端连接在中心轴承81的外壁上。上述结构简单，易于加工。

如图3和图8所示，在本实施例中，第二安装部80还包括电机安装座83，驱动电机51通过电机安装座83吊设在中心轴承81的下方。具体地，在装配时，电机安装座83先与中心轴承81固定连接，然后再将驱动电机51由下向上安装在电机安装座83的底部。驱动电机51的重量全部通过电机安装座83由中心轴承81承受。由于中心轴承81通过连接杆连接在涵道10的内壁上，因此，驱动电机51的重量将全部由涵道10的内壁承受。在上述结构中，驱动电机51设置在涵道10的底部并位于桨毂20以及叶片30的下方，上述结构使得涵道风扇在工作时，驱动电机51能够被叶片30所产生的下洗气流冷却，从而提高驱动电机的使用寿命。

如图2和图8所示，在本实施例中，驱动部还包括驱动轴52，驱动轴52一端与驱动电机51的输出轴同轴连接，驱动轴52相对的另一端与桨毂20通过驱动轴52连接。上述结构简单、易于实现。具体地，在本实施例中，驱动轴52远离中心轴承81的一端设置有安装部，安装部上设置有多个螺栓孔，桨毂20上设置有与安装部上的螺栓孔一一对应的多个安装孔。紧固件穿过上述螺栓孔与安装孔以将桨毂20与驱动轴52连接在一起。因此，上述结构使得驱动电机能够顺利驱动桨毂20转动。

优选地，如图2所示，在本实施例中，驱动轴52与驱动电机51的输出轴的直径不同，驱动轴52通过联轴器与驱动电机51的输出轴连接。联轴器设置在中心轴承81内。

在本实施例中，叶片30的叶根至叶尖采用线性负扭设置。具体地，叶片30具有旋转平面(垂直于驱动轴52的平面)。叶片30的叶根处的弦线与旋转平面之间形成第一夹角，叶片30的叶尖处的弦线与旋转平面之间形成第二夹角，第一夹角大于第二夹角，且从叶片30的叶根处到叶尖处第一夹角呈线性递减至第二夹角。即在叶尖至叶根的方向上，叶片30的弦线与旋转平面之间的角度呈线性增长。上述的弦线指的是叶片30的前缘到后缘的连线。上述结构能够进一步提升叶片30的升力，从而进一步提升涵道风扇的性能。

本申请还提供了一种飞行器，根据本申请提供的飞行器的实施例(图中未示出)包括飞行器主体以及涵道风扇。其中，涵道风扇，设置在所述飞行器主体上以提供垂直起降过程中的升力，涵道风扇为上述的涵道风扇。由于上述涵道风扇具有使用寿命长的优点，因此具有其的飞行器也具有上述优点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。