无人机螺旋桨及无人机的制作方法

本申请涉及无人机的技术领域，尤其是涉及一种无人机螺旋桨及无人机。

背景技术：

随着社会的发展，无人机在各个领域的应用范围越来越广。现有的无人机具有许多优点，如：可空中悬停、可远距离遥控操作和无需专用起降机场等。无人机在飞行的过程中，螺旋桨因为要提供足够的升力而具有非常高的旋转速度，旋转速度高达每分钟几千转甚至几万转。当无人机在飞行时，螺旋桨会与空气中的灰尘或杂质紧密接触，这样，高速旋转的螺旋桨自身就会受到空气中的灰尘或杂质的磨损甚至损伤。

在现有技术中，采用在螺旋桨上涂覆涂层的方法来降低螺旋桨的磨损程度，但当无人机飞行时，螺旋桨会发生高速旋转，由于螺旋桨与空气的接触部位不同，因而各个部分的受磨损情况也不同。当涂层的厚度相同时，但每个部位磨损的不一样，就会造成磨损的不一致性，从而影响螺旋桨的使用寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种无人机螺旋桨及无人机，以提高无人机在飞行时的磨损的一致性。

第一方面，本申请实施例提供了一种无人机螺旋桨及无人机，包括：螺旋桨基体，所述螺旋桨基体表面涂覆至少一层涂层，所述螺旋桨基体的前缘、后缘和上表面的涂层厚度均大于所述螺旋桨基体的下表面的涂层厚度，所述螺旋桨基体的前缘的涂层厚度大于所述螺旋桨基体的后缘的涂层厚度。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述前缘的涂层厚度是所述下表面的涂层厚度的3～5倍；所述后缘的涂层厚度是所述前缘的涂层厚度的1.3～1.5倍。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述上表面的涂层厚度是所述下表面的涂层厚度的1.2～1.4倍。

结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中所述下表面的涂层厚度为0.1mm～0.5mm；所述前缘的涂层厚度不超过2mm。

结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式或第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述涂层采用陶瓷涂层或聚酰胺涂层；所述陶瓷涂层的材料为氧化铝、氧化钛和氧化锆中的一种；所述螺旋桨基体采用金属材料或碳纤维材料。

第二方面，本申请实施例提供一种无人机，包括多个如上所述的无人机螺旋桨。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请实施例提供一种无人机螺旋桨及无人机，当气流高速流过机翼时，机翼的上表面由于气流流速快而产生吸力，同理，机翼的下表面产生向上的升力，机翼上表面的吸力和下表面的升力叠合在一起的力，使无人机飞行。由于螺旋桨与空气的接触部位不同，因而各个部分的受磨损情况不同，在无人机受磨损情况较大的部位涂覆厚一点的涂层，在磨损情况较小的部位涂覆薄一点的涂层，这样，当无人机飞行时，空气中的灰尘或杂质就会对高速旋转的螺旋桨产生磨损，此时不同厚度的涂层就起到了作用，从而保证了磨损的一致性，进而提高螺旋桨的使用寿命。

除此之外，当均匀的涂覆涂层时，若涂层的厚度只能承受最低的磨损，则高速旋转的螺旋桨仍会磨损很严重，这样就会损坏无人机螺旋桨；若涂层的厚度能承受最高的磨损，则高速旋转的螺旋桨的质量虽然得到了保证，但相应的涂层的成本也提高了，浪费了原材料。而本申请中的螺旋桨基体的各个部位的涂层厚度不同，磨损程度大的地方涂覆厚一些的涂层，以保护基体；磨损程度小的地方涂覆薄一些的涂层，以节约成本。这样一来，本申请提供的无人机螺旋桨及无人机既可以减小螺旋桨的磨损程度，又可以节约成本。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的无人机螺旋桨的剖面示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的无人机螺旋桨的局部A的示意图；

图3示出了本申请实施例所提供的无人机螺旋桨的局部B的示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的无人机螺旋桨的局部C的示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的无人机螺旋桨的局部D的示意图；

图6示出了本申请实施例所提供的无人机螺旋桨示意图。

图标：1-螺旋桨基体；11-前缘；12-后缘；13-上表面；14-下表面；2-涂层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

无人机在飞行的过程中，螺旋桨因为要提供足够的升力而具有非常高的旋转速度，旋转速度高达每分钟几千转甚至几万转。需要补充的是，螺旋桨是靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置，可有两个或较多的叶与毂相连，叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种船用推进器，螺旋桨分为很多种，应用也十分广泛，如飞机、轮船的推进器等。当无人机在飞行时，由于空气中的灰尘或杂质的影响，高速旋转的螺旋桨自身会受到磨损甚至损伤。由于螺旋桨与空气的接触部位不同，因而各个部分的受磨损情况也不同，这样就会造成磨损的不一致性，从而影响螺旋桨的使用寿命。

如图1～图5所示，本申请实施例提供一种无人机螺旋桨，包括螺旋桨基体1，螺旋桨基体1表面涂覆至少一层涂层2，螺旋桨基体1的前缘11、后缘12和上表面13的涂层2厚度均大于螺旋桨基体1的下表面14的涂层2厚度，螺旋桨基体1的前缘11的涂层2厚度大于螺旋桨基体1的后缘12的涂层2厚度。

如上所述，螺旋桨基体1的各个部位的涂层2的厚度不同，由于螺旋桨基体1与空气的接触的部位不同，受磨损的情况也不同，在螺旋桨基体1的受磨损情况严重的地方涂覆厚一些的涂层2，这样可以减小螺旋桨基体1的损坏程度；在螺旋桨基体1的受磨损情况小的地方涂覆薄一些的涂层2，这样可以减少涂层材料的使用，从而节约成本。所以在无人机领域，当螺旋桨在同一强度下，质量越轻越好；或者在同一质量下，结构强度或者抗击轻度越大越好，即可采用本申请提出的在不同部位涂覆不同厚度的涂层的方案。

需要说明的是，本申请中提到的所有涂层统称为涂层2，使用的材料相同，只是厚度上存在一些差别；螺旋桨基体1的材质、形状和结构为现有技术。除此之外，螺旋桨基体1的前缘11、后缘12和上表面13的涂层2厚度均大于螺旋桨基体1的下表面14的涂层2厚度，螺旋桨基体1的前缘11的涂层2厚度大于螺旋桨基体1的后缘12的涂层2厚度，这一结论是根据实际情况总结出来的，当涂层2的厚度满足上述要求的时候，螺旋桨可以达到一个较好的防磨损效果。

进而，前缘11的涂层2厚度是下表面14的涂层2厚度的3～5倍；后缘12的涂层2厚度是前缘11的涂层2厚度的1.3～1.5倍，除此之外，上表面13的涂层2厚度是下表面14的涂层2厚度的1.2～1.4倍。

如上所述，厚度的倍数是基于实际研究结果得出，且所述倍数是一个区间范围，当螺旋桨基体1的各个部位的厚度满足上述要求时，涂层2可以起到一个较好的效果。

具体地，下表面14的涂层2厚度为0.1mm～0.5mm。

涂层2的作用主要是保护螺旋桨基体1免于磨损，耐磨涂层厚度与喷涂工艺有关系，工艺不同，厚度也有区别。本申请提出的涂层2厚度为0.1mm～0.5mm，这一厚度是根据现有的工艺提出的，也是经过多次试验得出的结论，因而具有一定的实用效果。

需要说明的是，涂层的分类很多，主要包括耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抗大气腐蚀涂层和电导和电阻涂层，本申请主要采用耐磨损涂层，且耐磨损涂层中也可以添加其他有益的材料。

进而，前缘11的涂层2厚度不超过2mm。

如上所述，涂层2虽然能够起到一定的防磨损效果，但是涂层2的厚度是有一定范围的。当涂层2的厚度太厚，会对螺旋桨的重量造成一定的负担，当无人机飞行时，由于螺旋桨的重量所造成的摩擦阻力也很大，会影响无人机的飞行，这样一来，涂层2的弊端大于利端，反而得不偿失。因而，涂层2的厚度不能超过2mm，2mm的数值也是经过多次实验得出的结果，具有一定的权威性。

需要补充的是，对于一定厚度的涂层2，可以1次形成，也可以多次形成。实践经验表明，大多数涂层以每次薄涂，涂装多次为宜。涂装多次所形成的膜，要比涂装1次形成同样厚度的膜的性能好些，这是因为薄的涂层干燥条件好，干燥时的内应力小，附着力好，涂层太厚时，不仅干燥的内应力大，而且易于起皱和发生其他的病态。

除此之外，涂层2采用陶瓷涂层或聚酰胺涂层。

需要说明的是，陶瓷涂层的特点是抗腐蚀性能强、抗冷热交变性能要明显优于普通涂料涂层，耐磨性能也大大增强；应用方式灵活，加工性能好、应用领域也非常广泛等特征。可广泛应用于家用电器内胆、金属容器表面处理以及工业产品部件制造上，可大大延长机械部件的使用寿命。将这一陶瓷涂层应用在螺旋桨上，可以有效的防止螺旋桨被磨损。聚酰胺涂层俗称尼龙涂层，尼龙涂层具有许多优点，如具有非常高的硬度，低温下抗冲击性能突出，非常低的摩擦系数和异乎寻常的抗摩擦性能，耐侯与耐化学、防潮、高冲击性能，优异的耐溶剂性和绝热性能，无毒、无气味、无味道和不受真菌侵蚀。将聚酰胺涂层应用在螺旋桨上，也可以有效的防止螺旋桨被磨损。需要补充的是，螺旋桨上涂覆陶瓷涂层或聚酰胺涂层，采用浇注方法成型。

进而，陶瓷涂层的材料为氧化铝、氧化钛和氧化锆中的一种。

如上所述，陶瓷涂层的材料可以为氧化铝、氧化钛和氧化锆中的任意一种，不论应用哪种材料都可以，只是每种材料的优缺点不同。比如，氧化铝陶瓷涂层要比氧化锆陶瓷涂层硬度高，氧化锆陶瓷涂层的耐温性能比氧化铝陶瓷涂层高，氧化锆陶瓷涂层的隔热性优于氧化铝陶瓷涂层，氧化铝陶瓷涂层纯白色，氧化锆陶瓷涂层白色略发黄等等。

进而，螺旋桨基体1采用金属材料或碳纤维材料。

需要说明的是，陶瓷涂层需要与金属材料或是碳纤维相互配合使用，由于陶瓷涂层的特殊性能，并不能将陶瓷涂层应用在所有的材质上，所以需要限制螺旋桨的材质。

接下来，对本申请实施例提供的实验例分析如下：

实验例1

一种无人机螺旋桨，包括螺旋桨基体，螺旋桨基体表面涂覆涂层，螺旋桨基体的前缘涂层厚度为0.5mm、后缘涂层厚度为0.7mm、上表面涂层厚度为0.25mm和下表面涂层厚度为0.2mm。

实验例2

一种无人机螺旋桨，包括螺旋桨基体，螺旋桨基体表面涂覆涂层，螺旋桨基体的前缘、后缘、上表面和下表面的涂层厚度均为0.1mm。

实验例3

一种无人机螺旋桨，包括螺旋桨基体，螺旋桨基体表面涂覆涂层，螺旋桨基体的前缘、后缘、上表面和下表面的涂层厚度均为2mm。

将3个实验例中的无人机螺旋桨均放在同一实验坏境下，实验环境选择人工模拟强风沙环境，让3个无人机螺旋桨分别工作10个小时。

通过实验结果可知，实验例1中的无人机螺旋桨的涂层各部分的磨损比相差在10％以内，实验例2中的无人机螺旋桨的涂层已破，实验例3中的无人机螺旋桨的涂层各部分的磨损比相差在50％以上，从而可知，实验例1的方案有一定的优越性。

综上，本申请实施例提供的无人机螺旋桨在各个不同部位涂覆厚度不同的涂层，可以提高无人机在飞行时的磨损的一致性，进而提高螺旋桨的使用寿命，从而节约成本。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种无人机，具体可参见如下实施例。

本申请提供的无人机包括多个无人机螺旋桨，其中图6仅表示其中一种形式。

需要说明的是，当螺旋桨在工作时，桨叶根部受到的应力最大，当受到的应力较大时，螺旋桨桨叶常在叶根部附近发生断裂，因此在涂覆涂层时，需要在螺旋桨的叶根部涂厚一些。

相对于现有技术，本申请实施例具有以下优势：

在无人机飞行的过程中，当气流高速流过机翼时，机翼的上表面由于气流流速快而产生吸力，同理，机翼的下表面产生向上的升力，机翼上表面的吸力和下表面的升力叠合在一起的力，使无人机飞行。由于螺旋桨要提供足够的升力才能让无人机飞行，所以螺旋桨在无人机飞行的过程中起着关键性的作用，但空气中的灰尘或杂质会对高速旋转的螺旋桨造成一定的磨损甚至损伤。

本申请提供的无人机螺旋桨及无人机，采用在螺旋桨的各个不同部位涂覆涂层的方法来降低螺旋桨的磨损程度，并且根据螺旋桨与空气的接触部位不同，涂层的厚度也不同，从而保证磨损的一致性，进而提高螺旋桨的使用寿命。由于螺旋桨与空气的接触部位不同，因而各个部分的受磨损情况不同，在无人机受磨损情况较大的部位涂覆厚一点的涂层，在磨损情况较小的部位涂覆薄一点的涂层，此时不同厚度的涂层就起到了作用，从而保证了磨损的一致性，进而提高螺旋桨的使用寿命。

除此之外，当均匀的涂覆涂层时，若涂层的厚度只能承受最低的磨损，则高速旋转的螺旋桨仍会磨损很严重，这样就会损坏无人机螺旋桨；若涂层的厚度能承受最高的磨损，则高速旋转的螺旋桨的质量虽然得到了保证，但相应的涂层的成本也提高了，浪费原材料。而本申请中的各个部位的涂层厚度不同，磨损程度大的地方涂覆厚一些的涂层，磨损程度小的地方涂覆薄一些的涂层，这样既可以减小螺旋桨的磨损程度，又可以节约成本。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。