桨叶、螺旋桨及飞行器的制作方法

本公开涉及飞行器领域，尤其涉及一种桨叶、螺旋桨及飞行器。

背景技术：

无人机作为一种消费品，由于具有小型轻便、高效机动等特点越来越受到人们的喜爱。螺旋桨是无人机动力系统的核心部件，在高速旋转时会产生较大噪声，一方面会形成噪声污染，造成人耳不适，另一方面容易诱发无人机的结构振动，因此，螺旋桨不仅要追求更低功耗，还要追求更低噪声。

相关技术中，螺旋桨的桨叶普遍采用一种相对弯度大于5％的翼型，以提高无人机的升力。但是，采用此种翼型的桨叶在围绕螺旋桨的桨座中心高速转动时，在桨叶的叶梢部分会形成强度很大的翼尖涡，造成螺旋桨的功率与噪声的增大，无法保证螺旋桨的低功耗与低噪声。因此，如何在提高无人机升力的同时，降低螺旋桨的功率与产生的噪声已成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种桨叶、螺旋桨及飞行器。该技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种桨叶，所述桨叶一端组装于桨座，所述桨叶可绕所述桨座的中心旋转，所述桨叶包括：

叶梢部分，由与所述桨座的中心相距0.9r～r的部分组成，所述r表示所述叶梢部分距离所述桨座的中心的最大距离，所述叶梢部分包括：第一位置，与所述桨座的中心相距r，所述第一位置处翼型的弦长为0.007r～0.063r，扭转角为4.0°～5.0°；第二位置，与所述桨座的中心相距0.9r，所述第二位置处翼型的弦长为0.119r～0.131r，扭转角为7.9°～8.9°；

主体部分，由与所述桨座的中心相距0.3r～0.9r的部分组成，所述主体部分处的翼型为相对弯度大于5％的翼型。

在一个实施例中，所述主体部分包括第三位置，所述第三位置与所述桨座的中心相距0.8r，所述第三位置处翼型的弦长为0.136r～0.150r，扭转角为8.5°～9.5°。

在一个实施例中，所述主体部分还包括第四位置，所述第四位置与所述桨座的中心相距0.7r，所述第四位置处翼型的弦长为0.153r～0.0.170r，扭转角为9.5°～10.5°。

在一个实施例中，所述主体部分还包括第五位置，所述第五位置与所述桨座的中心相距0.6r，所述第五位置处翼型的弦长为0.186r～0.194r，扭转角为11.1°～12.1°。

在一个实施例中，所述主体部分还包括第六位置，所述第六位置与所述桨座的中心相距0.5r，所述第六位置处翼型的弦长为0.191r～0.211r，扭转角为13.0°～14.0°。

在一个实施例中，所述主体部分还包括第七位置，所述第七位置与所述桨座的中心相距0.4r，所述第七位置处翼型的弦长为0.210r～0.232r，扭转角为15.5°～16.3°。

在一个实施例中，所述主体部分还包括第八位置，所述第八位置与所述桨座的中心相距0.3r，所述第八位置处翼型的弦长为0.200r～0.222r，扭转角为18.1°～19.1°。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种螺旋桨，包括桨座和至少两个上述桨叶，所述至少两个桨叶沿所述桨座的周围均匀分布，并组装于所述桨座。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种飞行器，包括桨座和至少两个上述桨叶，所述至少两个桨叶沿所述桨座的周围均匀分布，并组装于所述桨座。

本公开通过在桨叶的叶梢部分和主体部分设置不同的参数数据，使叶梢部分和主体部分采用不同参数的翼型，并使叶梢部分形成预设角度的后掠角，在提高桨叶的气动效率的同时，大幅降低了桨叶的气动噪声和功耗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中一种桨叶的翼型结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的桨叶的结构尺寸示意图。

图3是根据一实施例示出的桨叶的叶梢部分的翼型结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的桨叶的结构尺寸示意图。

图5是根据一实施例示出的桨叶的主体部分的翼型结构示意图。

图6是根据一实施例示出的螺旋桨的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的设备和方法的例子。

本实施例中，采用翼型来限定桨叶的结构尺寸。在空气动力学中，翼型也称为叶剖面，通常理解为二维桨叶，即剖面形状不变的无限翼展桨叶。图1是相关技术中一种桨叶的翼型结构示意图。如图1所示，该翼型的前端圆滑，后端成尖角形，后尖点称为后缘t，翼型上距后缘最远的点称为前缘l；连接前后缘的直线称为翼弦w，其长度称为弦长c。弦翼与旋转平面之间的夹角θ称为扭转角。在翼型内部作一系列与上下翼面相切的内切圆，所有圆心的连线为翼型的中弧线m，中弧线和翼弦之间的最大距离称为相对弯度。

本公开实施例提供的技术方案涉及一种桨叶，图2是根据一示例性实施例示出的桨叶的结构尺寸示意图。如图2所示，桨叶1的一端组装于桨座2，桨叶1可绕桨座2的中心o旋转，桨叶1包括：

叶梢部分10，由与桨座2的中心o相距0.9r～r的部分组成，r表示叶梢部分10距离桨座2的中心o的最大距离，叶梢部分10包括：第一位置p1，与桨座2的中心o相距r，第一位置p1处翼型的弦长为0.007r～0.063r，扭转角为4.0°～5.0°；第二位置p2，与桨座2的中心o相距0.9r，第二位置p2处翼型的弦长为0.119r～0.131r，扭转角为7.9°～8.9°；

主体部分20，由与桨座2的中心o相距0.3r～0.9r的部分组成，主体部分20处的翼型为相对弯度大于5％的翼型。

这里，r可以为预设数值，示例的，r＝3.75英寸。

图3是根据一实施例示出的螺旋桨桨叶的叶梢部分的翼型结构示意图。通过上述参数数据可以使得叶梢部分10所采用的翼型为如图3所示的小弯度、低升力的翼型，同时还可以在叶梢部分处形成预设角度的后掠角β，如图2中所示。这里，叶梢部分10采用上述的小弯度、低升力的翼型，可以将气动负载展向负载峰值向桨座中心o的方向移动，使得桨叶1在围绕桨座2的中心o高速旋转时，叶梢部分10处产生的翼尖涡的强度减小。在此基础上，在叶梢部分10处形成预设角度的后掠角β更进一步降低了叶梢部分10处的翼尖涡的强度。因此，与在叶梢部分采用相对弯度大于5％的翼型且对叶梢部分不作处理的普通桨叶相比较，叶梢部分采用上述参数数据的桨叶在围绕桨座2的中心o高速旋转时，能够大幅降低叶梢部分处产生的翼尖涡的强度，降低翼尖涡对桨叶的诱导阻力，从而减小螺旋桨的气动噪声和功耗。

这里，桨叶1还包括由0.3r～xr部分所形成的连接所述桨座2的桨根部分，其中x小于0.3，桨根部分的结构尺寸及长度由桨叶1和桨座2与驱动部件的连接方式以及桨座的尺寸而决定，驱动部件可以带动桨叶1绕桨座的中心o进行旋转，本公开在此对桨根部分的结构尺寸不作具体限制。

本实施例中，通过在桨叶的叶梢部分采用上述的小弯度、低升力的翼型，且在叶梢部分形成预设角度的后掠角，在桨叶的主体部分采用与叶梢部分的翼型不同的相对弯度大于5％的翼型，可以在保证螺旋桨具有高升力的同时，降低桨叶的叶梢部分所产生的翼尖涡的强度，降低翼尖涡对主体部分的诱导阻力，从而降低螺旋桨的气动噪声和功耗，使得螺旋桨在相同电池容量的情况下可工作的时间更长。

在一实施例中，为了更进一步限定桨叶1的结构尺寸，可以在主体部分20上限定多个位置，以对多个位置处的翼型参数进行描述。

图4是根据一示例性实施例示出的桨叶的结构尺寸示意图。如图4所示，主体部分20包括第三位置p3，第三位置p3与桨座2的中心o相距0.8r，第三位置p3处翼型的弦长为0.136r～0.150r，扭转角为8.5°～9.5°。

在一实施例中，如图4所示，主体部分还包括第四位置p4，第四位置p4与桨座2的中心o相距0.7r，第四位置p4处翼型的弦长为0.153r～0.0.170r，扭转角为9.5°～10.5°。

在另一实施例中，如图4所示，主体部分还包括第五位置p5，第五位置p5与桨座2的中心o相距0.6r，第五位置p5处翼型的弦长为0.186r～0.194r，扭转角为11.1°～12.1°。

在又一实施例中，如图4所示，主体部分20还包括第六位置p6，第六位置p6与桨座2的中心o相距0.5r，第六位置p6处翼型的弦长为0.191r～0.211r，扭转角为13.0°～14.0°。

在一实施例中，如图4所示，主体部分还包括第七位置p7，第七位置p7与桨座2的中心o相距0.4r，第七位置p7处翼型的弦长为0.210r～0.232r，扭转角为15.5°～16.3°。

在另一实施例中，如图4所示，主体部分还包括第八位置p8，第八位置p8与桨座2的中心o相距0.3r，第八位置p8处翼型的弦长为0.200r～0.222r，扭转角为18.1°～19.1°。

图5是根据一示例性实施例示出的桨叶的主体部分的翼型结构示意图。通过上述参数数据可以使主体部分20所采用的翼型为如图5所示的翼型。该翼型与相关技术中相对弯度大于5％的翼型相比，实现了对相对弯度大于5％的翼型的扭转角和弦长的优化。桨叶1的主体部分20采用扭转角和弦长优化后的相对弯度大于5％的翼型，一方面可以提升桨叶1的气动效率，另一方面可以实现与前述采用小弯度、低升力翼型的叶梢部分10的平滑接合，使得在提升桨叶1的气动效率的同时，保证不同部分采用不同翼型的桨叶1的线型流畅，最终达到进一步提高螺旋桨的升力，降低螺旋桨噪声与功耗的效果。

在上述内容的基础上，本公开还提供一种螺旋桨。螺旋桨包括桨座2和至少两个桨叶1，至少两个桨叶1分布均匀地组装于桨座2。

示例的，螺旋桨可以包括两个对称组装于桨座2的桨叶1，以在降低成本的同时提升螺旋桨的美观性。图6是根据一示例性实施例示出的螺旋桨的结构示意图，如图6所示，所述螺旋桨包括对称组装于桨座2的两个桨叶1。示例的，桨叶1距离桨座2的中心o的最大距离可以为3.75英寸，相应的，包括两个桨叶1的螺旋桨的桨叶总长度即为7.5英寸，称为7.5英寸桨叶。这里，螺旋桨可以包括两个桨叶1，还可以包括多个桨叶1，所述多个桨叶1分布均匀地组装于桨座2，以提升螺旋桨的拉力，本公开在此并不对螺旋桨的桨叶个数进行限制。

本实施例中，采用上述桨叶的螺旋桨与桨叶均采用未改进的相对弯度大于5％的翼型的普通螺旋桨相比较，螺旋桨的升力更高，螺旋桨噪声与功耗更低。

在此提供一个具体实施例，在本具体实施例中，桨叶1上的p1至p8位置处的翼型的参数数值如下：

第一位置p1处翼型的弦长为0.06r，扭转角为4.5°；第二位置p2处翼型的弦长为0.125r，扭转角为8.4°；第三位置p3处翼型的弦长为0.143r，扭转角为9°；第四位置p4处翼型的弦长为0.161r，扭转角为10°；第五位置p5处翼型的弦长为0.185r，扭转角为11.6°；第六位置p6处翼型的弦长为0.201r，扭转角为13.5°；第七位置p7处翼型的弦长为0.221r，扭转角为15.8°；第八位置p8处翼型的弦长为0.211r，扭转角为18.6°。

采用此参数数值的桨叶可进一步提高螺旋桨的气动效率，最大程度地降低螺旋桨噪声与功耗，采用上述参数数值的7.5英寸桨叶的螺旋桨与采用桨叶翼型为相对弯度大于5％的翼型，桨叶总长度同为7.5英寸的普通螺旋桨相比较，气动效率可提高3％左右，功耗可降低5％左右。

以下通过实验数据举例说明，例如，对本公开所述的采用上述具体参数数值的7.5英寸桨叶的螺旋桨与采用现有技术中的mavic剪短桨叶(桨叶翼型为相对弯度大于5％的翼型，桨叶总长度同为7.5英寸)的普通螺旋桨分别进行力效测试。在分别包含上述螺旋桨的两个飞行器均处于悬停状态且分别对上述两个螺旋桨提供拉力135g(克)的情况下，可获得实验数据：采用本公开所述的7.5英寸桨叶的螺旋桨的功耗为14.6w(瓦特)，力效为9.2g/w；采用mavic剪短桨叶的螺旋桨的功耗为15.36w，力效为8.8g/w。通过分析该实验数据可知，7.5英寸的桨叶相比于mavic剪短桨叶，螺旋桨的功耗降低了5％，即在相同的拉力下，本公开所述的采用上述具体参数数值的7.5英寸桨叶可使螺旋桨的功耗更低，从而在相同电池容量的情况下可工作的时间更长。

在上述内容的基础上，本公开还提供一种飞行器。所述飞行器包括桨座和至少两个桨叶1，所述至少两个桨叶1分布均匀地组装于所述桨座。

这里，飞行器可以包括上述螺旋桨、驱动部件和电池，电池与驱动部件连接以为其供电，驱动部件与螺旋桨连接，以在驱动部件工作时带动螺旋桨的桨叶1绕桨座2的中心o进行旋转，为飞行器的飞行提供动力。

这里，飞行器采用包括上述桨叶1的螺旋桨情况下，从功耗方面来说可以降低飞行器的整体功耗，因此，在同样电池容量的情况下可以增加飞行器的续航时间；而在续航时间一定的情况下，可以减少电池的容量和体积，以减轻飞行器的整体重量，使飞行器的轻便性更高。

本实施例中，通过采用桨叶的叶梢部分为上述的小弯度、低升力的翼型，且在叶梢部分形成预设角度的后掠角，在桨叶的主体部分采用翼型参数优化后的相对弯度大于5％的翼型的螺旋桨，可以降低飞行器的整体功耗，提高升力，降低气动噪声，从而实现飞行器的低功耗、低噪声飞行，以及在相同电池容量情况下的续航时间的增加。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。