一种可沿径向移动的变距螺旋桨的制作方法

本实用新型涉螺旋桨技术领域，特别涉及一种可沿径向移动的变距螺旋桨。

背景技术：

螺旋桨飞机随着飞行速度的增加，螺旋桨所需要匹配的桨距也随之增大，而定距螺旋桨由于桨距无法改变，导致无法满足飞机宽速裕飞行的要求。高速飞行时，定距螺旋桨的气动性能会大打折扣，导致螺旋桨给飞机所提供的动力急剧下降，甚至出现“风车”状态，产生负拉力。而现有的通过改变总距来实现变距的机构则过于繁琐，重量增加很多，不利于飞行器减重，且机构越复杂，可靠性也越低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可沿径向移动的变距螺旋桨，不仅能实现螺旋桨变距，而且结构简单，重量小，大大改善螺旋桨的气动性能。

一种可沿径向移动的变距螺旋桨，包括螺旋桨，桨毂和滑动机构，所述滑动机构包括横杆、旋转杆、桨夹、滑动环和连接杆，所述旋转杆设置在所述横杆的正下方，所述旋转杆的上端固定连接在所述横杆侧壁的中间位置，所述桨夹成对设置，且滑动连接在所述横杆上，所述桨夹可沿所述横杆左右滑动，所述滑动环滑动连接在所述旋转杆上，所述滑动环可沿所述旋转杆上下滑动，所述连接杆分别设置在所述横杆的前后两侧，前侧所述连接杆的上端与左侧所述桨夹的前侧壁枢接，另一端与所述滑动环的前侧壁枢接，后侧所述连接杆的上端与右侧所述桨夹的后侧壁枢接，另一端与所述滑动环的后侧壁枢接，所述桨毂的下端固定连接在所述桨夹上，所述螺旋桨对称且水平设置，所述螺旋桨相近的一端固定连接在对应所述桨毂的侧壁上。

优选的，所述桨夹为圆环形结构，所述桨夹的内圈设置有一号直线轴承，所述一号直线轴承的外圈与所述桨夹的内圈过盈配合，所述一号直线轴承的内圈与所述横杆滑动连接。

优选的，所述一号直线轴承为塑料直筒型直线轴承。

优选的，所述滑动环的内圈设置有二号直线轴承，所述二号直线轴承的外圈与所述滑动环的内圈过盈配合，所述二号直线轴承的内圈与所述旋转杆滑动连接。

优选的，所述二号直线轴承为金属直筒型直线轴承。

优选的，左侧所述桨夹前侧壁的中心位置焊接有枢接轴，右侧所述桨夹后侧壁的中心位置焊接有枢接轴，所述滑动环前后侧壁的中心位置均焊接有相同枢接轴，所述连接杆的两端设置有枢接孔，所述连接杆通过枢接孔与对应所述桨夹和滑动环的枢接轴枢接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型针对现有技术的缺陷，设置有滑动机构，滑动机构通过无人机上的舵机驱动，滑动机构中的滑动环与无人机上的舵机相连，当飞行速度增加时，通过控制舵机使滑动机构的滑动环沿旋转杆向上滑动，在连接杆的作用下桨夹和螺旋桨沿径向移动，从而增大螺旋桨的桨距，实现螺旋桨变距，结构简单，重量小，大大改善螺旋桨的气动性能。本实用新型不仅能实现螺旋桨变距，而且结构简单，重量小，大大改善螺旋桨的气动性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型18x10螺旋桨的外形变化曲线图；

图3为本实用新型移动前的螺旋桨在10m/s飞行速度下的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角的分布曲线图；

图4为本实用新型移动前的螺旋桨在20m/s飞行速度下的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角的分布曲线图；

图5为本实用新型移动前的螺旋桨在30m/s飞行速度下的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角的分布曲线图；

图6为本实用新型移动后的螺旋桨在10m/s飞行速度下的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角的分布曲线图；

图7为本实用新型移动后的螺旋桨在20m/s飞行速度下的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角的分布曲线图；

图8为本实用新型移动后的螺旋桨在30m/s飞行速度下的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角的分布曲线图；

图9为本实用新型移动前后的螺旋桨拉力(推力)随飞行速度的变化曲线图。

图中，1-螺旋桨；2-桨毂；3-滑动机构；31-横杆；32-旋转杆；33-桨夹；34-滑动环；35-连接杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种可沿径向移动的变距螺旋桨，包括螺旋桨1，桨毂2和滑动机构3，所述滑动机构3包括横杆31、旋转杆32、桨夹33、滑动环34和连接杆35，所述旋转杆32设置在所述横杆31的正下方，所述旋转杆32的上端固定连接在所述横杆31侧壁的中间位置，所述桨夹33成对设置，且滑动连接在所述横杆31上，所述桨夹33可沿所述横杆31左右滑动，所述滑动环34滑动连接在所述旋转杆32上，所述滑动环34可沿所述旋转杆32上下滑动，所述滑动环34与固定在无人机上的舵机相连，所述舵机通过锂电池供电，所述舵机的型号为S-9402，所述连接杆35分别设置在所述横杆31的前后两侧，前侧所述连接杆35的上端与左侧所述桨夹33的前侧壁枢接，另一端与所述滑动环34的前侧壁枢接，后侧所述连接杆35的上端与右侧所述桨夹33的后侧壁枢接，另一端与所述滑动环34的后侧壁枢接，所述桨毂2的下端固定连接在所述桨夹33上，所述螺旋桨1对称且水平设置，所述螺旋桨1相近的一端固定连接在对应所述桨毂2的侧壁上，所述固定连接方式均为焊接。

对于定距螺旋桨，当飞机飞行速度逐渐增大到一定的值后，而螺旋桨桨距较小时，超过它的适用工作范围后，螺旋桨会变成“风车”状态，产生负拉力(负推力)，针对此设计了尺寸为18x10(桨盘直径18英寸，桨距10英寸)的两叶定距螺旋桨来阐述本实用新型的原理。

如图2所示为18x10的螺旋桨外形变化曲线图，采用两叶桨，翼型选用ARA-D-10％翼型，螺旋桨弦长分布如下图所示。

螺旋桨的气动性能计算，采用《空气螺旋桨理论及其应用》里介绍的螺旋桨涡流理论计算方法。当飞行速度由10m/s增大到30m/s时，螺旋桨在5000rpm转速下的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角变化曲线如下图所示。由图3-5可知，随着飞行速度逐渐增大，螺旋桨的几何迎角逐渐变小，意味着叶素的升力系数逐渐降低。当飞行速度达到30m/s时，螺旋桨的几何迎角接近-10°，叶素的升力系数变为负数，无法提供升力，也意味着螺旋桨无法提供拉力(推力)，变成“风车”状态。

当两片螺旋桨都沿径向往外移动2英寸后，螺旋桨桨盘直径变为22英寸，相同半径处的桨距角也增大了，也就使得螺旋桨桨距增大了。当飞行速度由10m/s增大到30m/s后，移动后的螺旋桨的扭转角、几何迎角、入流角及干涉角变化曲线如图6-8所示。由图6-8可知，随着飞行速度逐渐增大，螺旋桨的几何迎角也逐渐变小，但飞行速度达到30m/s时，相比移动前螺旋桨桨距角和几何迎角都增大了，几何迎角接近0°，叶素的升力系数还为正，提供升力，也意味着此时螺旋桨还能提供拉力(推力)，达到了变距的效果。

如图9所示为不同状态下螺旋桨在不同飞行速度下的拉力(推力)变化曲线，由图9可知，随着飞行速度的逐渐增大，螺旋桨的拉力(推力)都逐渐减小；随着螺旋桨沿径向往外移动后，相同飞行速度下的螺旋桨拉力(推力)增大，飞行速度达到30m/s时，螺旋桨仍能提供正的拉力(推力)，达到了螺旋桨变距的效果。

本实用新型针对现有技术的缺陷，设置有滑动机构3，滑动机构3通过无人机上的舵机驱动，滑动机构3中的滑动环34与无人机上的舵机相连，当无人机飞行速度增加时，通过控制舵机使滑动机构3的滑动环34沿旋转杆32向上滑动，在连接杆35的作用下桨夹33和螺旋桨1沿径向移动，从而增大螺旋桨1的桨距，实现螺旋桨1变距，结构简单，重量小，大大改善螺旋桨1的气动性能。本实用新型不仅能实现螺旋桨1变距，而且结构简单，重量小，大大改善螺旋桨1的气动性能。

进一步的，所述桨夹33为圆环形结构，所述桨夹33的内圈设置有一号直线轴承，所述一号直线轴承的外圈与所述桨夹33的内圈过盈配合，所述一号直线轴承的内圈与所述横杆31滑动连接，摩擦力小，减少能耗，便于调节螺旋桨1的桨距。

进一步的，所述一号直线轴承为塑料直筒型直线轴承，体积小重量轻，无需润滑。

进一步的，所述滑动环34的内圈设置有二号直线轴承，所述二号直线轴承的外圈与所述滑动环34的内圈过盈配合，所述二号直线轴承的内圈与所述旋转杆32滑动连接，摩擦力小，减少能耗，便于驱动滑动环34上下滑动以驱动桨夹33之间的移动。

进一步的，所述二号直线轴承为金属直筒型直线轴承，可加工性强，使用寿命长。

进一步的，左侧所述桨夹33前侧壁的中心位置焊接有枢接轴，右侧所述桨夹33后侧壁的中心位置焊接有枢接轴，所述滑动环34前后侧壁的中心位置均焊接有相同枢接轴，所述连接杆35的两端设置有枢接孔，所述连接杆35通过枢接孔与对应所述桨夹33和滑动环34的枢接轴枢接，通过驱动滑动环34的上下滑动，即可驱动桨夹33之间的距离即桨距，调节方便，结构简单。

本实用新型的工作原理：

滑动机构3通过无人机上的舵机驱动，滑动机构3中的滑动环34与无人机上的舵机相连，当无人机飞行速度增加时，通过控制舵机使滑动机构3的滑动环34沿旋转杆32向上滑动，驱动力在在连接杆35的作用下，发生方向变化使桨夹33和螺旋桨1沿相背离的方向径向移动，从而增大螺旋桨1的桨距；当无人机飞行速度下降时，通过控制舵机使滑动机构3的滑动环34沿旋转杆32向下滑动，驱动力在在连接杆35的作用下，发生方向变化使桨夹33和螺旋桨1沿想靠近的方向径向移动，从而缩小螺旋桨1的桨距。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。