一种螺旋桨、动力组件及飞行器的制作方法

本实用新型涉及飞行器领域，尤其涉及一种螺旋桨、动力组件及飞行器。

背景技术：

无人机是一种通过无线电遥控设备和内置的程序来控制飞行姿态的不载人飞行器，现已广泛应用在军事及民用领域。螺旋桨作为无人机主要的升力部件，它的气动性能对无人机至关重要。

因此，如何提升螺旋桨的气动效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种螺旋桨、动力组件及飞行器，旨在提升螺旋桨的气动效率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种螺旋桨，所述螺旋桨包括桨毂以及与所述桨毂连接的桨叶，所述桨毂的半径为r1，所述桨叶的半径为r2；

在距离所述桨毂中心为r2×10％处，所述桨叶的弦长为17mm±0.5mm，扭转角为12°±0.5°；

在距离所述桨毂中心为r2×35％处，所述桨叶的弦长为22mm±0.3mm，扭转角为22°±0.3°；

在距离所述桨毂中心为r2×50％处，所述桨叶的弦长为28mm±0.3mm，扭转角为18°±0.3°；

在距离所述桨毂中心为r2×75％处，所述桨叶的弦长为25mm±0.3mm，扭转角为10°±0.3°；

在距离所述桨毂中心为r2×88％处，所述桨叶的弦长为20mm±0.3mm，扭转角为8.5°±0.3°；

在距离所述桨毂中心为r2×100％处，所述桨叶的弦长为6mm±0.3mm，扭转角为8°±0.3°。

优选地，所述螺旋桨的直径为250mm±50mm；

在距离所述桨毂中心为r2×10％处，所述桨叶的弦长为17mm，扭转角为12°；

在距离所述桨毂中心为r2×35％处，所述桨叶的弦长为22mm，扭转角为22°；

在距离所述桨毂中心为r2×50％处，所述桨叶的弦长为28mm，扭转角为18°；

在距离所述桨毂中心为r2×75％处，所述桨叶的弦长为25mm，扭转角为10°；

在距离所述桨毂中心为r2×88％处，所述桨叶的弦长为20mm，扭转角为8.5°；

在距离所述桨毂中心为r2×100％处，所述桨叶的弦长为6mm，扭转角为8°。

优选地，在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度为11％±1％；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度为7.1％±0.5％；

在距离所述桨毂中心r2×75％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度为6％±0.5％；

其中，所述最大相对厚度为所述桨叶的翼型的最大厚度与翼型的弦长的比值。

优选地，所述螺旋桨的直径为250mm±50mm；

在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度为11％；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度为7.1％；

在距离所述桨毂中心r2×75％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度为6％。

优选地，在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度的位置为距前缘27.5％±0.5％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度的位置为距前缘22％±0.5％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×75％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度的位置为距前缘25％±0.5％的弦长处。

优选地，所述螺旋桨的直径为250mm±50mm；

在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度的位置为距前缘27.5％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度的位置为距前缘22％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×75％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对厚度的位置为距前缘25％的弦长处。

优选地，在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度为5.0％±1％；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度为6.1％±0.5％；

在距离所述桨毂中心为r2×75％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度为6.5％±0.5％；

其中，所述最大相对弯度为所述桨叶的翼型的中弧线的最大弯度与翼型的弦长的比值。

优选地，所述螺旋桨的直径为250mm±50mm；

在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度为5.0％；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度为6.1％；

在距离所述桨毂中心为r2×75％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度为6.5％。

优选地，在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度的位置为距前缘38.5％±0.5％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度的位置为距前缘45％±0.5％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×15％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度的位置为距前缘23％±0.5％的弦长处。

优选地，所述螺旋桨的直径为250mm±50mm；

在距离所述桨毂中心为r1×100％～r2×30％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度的位置为距前缘38.5％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×30％～r2×75％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度的位置为距前缘45％的弦长处；

在距离所述桨毂中心r2×15％～r2×100％处，所述桨叶的翼型的最大相对弯度的位置为距前缘23％的弦长处。

优选地，所述桨叶的前缘和后缘之间最宽位置与所述桨毂的中心的距离为4/7×r2。

优选地，所述桨叶远离所述桨毂一端的前缘和后缘均呈弧形。

本实用新型还提供一种动力组件，所述动力组件包括：

驱动电机；以及

前述的螺旋桨，所述螺旋桨的桨毂与所述驱动电机的输出轴连接。

本实用新型还提供一种飞行器，所述飞行器包括：

机身；

机臂，与所述机身相连；以及

前述的动力组件，所述动力组件安装于所述机臂。

与现有设计相比，本实用新型提供的螺旋桨、动力组件及飞行器具有以下优点：

1、通过设置的桨叶的弦长和扭转角的分布，能够有效保证桨叶具有最佳的工作性能，能够有效提高螺旋桨的气动效率，在该螺旋桨应用于飞行器时，可以有效提高飞行器的悬停时间。

2、桨叶远离桨毂一端的前缘和后缘呈弧形，也即桨尖处的前缘和后缘呈弧形，有利于减小桨尖涡强度，进而减小螺旋桨桨涡干扰效应，以减小螺旋桨产生的噪音。

3、通过设置该桨叶的翼型的最大相对厚度的分布，能够有效保证桨叶的气动效率。

4、通过设置翼型的最大相对弯度，可以有效桨叶的气动效率。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的螺旋桨的立体结构示意图；

图2为图1中螺旋桨的第一视角的结构示意图；

图3为图1中螺旋桨的第二视角的结构示意图；

图4为图1中螺旋桨的桨叶的横截面图，图中示出与桨叶的翼型的相关参数；

图5本实用新型第二实施例提供的动力组件立体结构示意图；

图6本实用新型第三实施例提供的飞行器的结构示意图；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

请参阅图1，螺旋桨10包括桨毂101以及与桨毂101连接的桨叶103，其中桨叶103至少为两片，且均匀布设于桨毂101的四周。桨毂101用于与外部的驱动装置连接以在驱动装置带动下使得桨叶103旋转。该桨毂101和桨叶103可以为一体成型，也可以是螺丝或销轴将两者固定，实现可拆卸连接。

请参阅图2-4，本实施例将分别从螺旋桨10的翼型分布、扭转角分布和弦长分布等三个方面描述对本实用新型实施例提供的螺旋桨10的桨叶103的改进。

桨叶103的翼型分布相关的参数中，螺旋桨10的桨毂101的半径为r1，螺旋桨10的半径为r2，由此可推算，螺旋桨10的桨叶103的半径长度为r2-r1。

桨叶103上任一截面距桨毂101中心的距离用l1表示，桨叶103上任意截面处的弦长用l2表示，弦长l2指的是在该截面处的弦线x的长度，弦线x指的是桨叶103的前缘1031位于该截面上最左侧的端点与后缘1032位于该截面上最右侧的端点之间的连线。

在翼型内部作一系列与上弧线和下弧线相切的内切圆，诸圆心的连线称为翼型的中弧线h，其中最大内切圆的直径称为翼型的最大厚度d。

中弧线h和弦线x之间的最大距离称为翼型的最大弯度w，弯度w为零的翼型称为对称翼型，其中弧线与弦线重合。

进一步地，翼型的最大相对厚度定义为翼型最大厚度d与翼型的弦长l2的比值，即，d/l2；翼型最大相对弯度定义为翼型的最大弯度w与翼型的弦长l2的比值，即，w/l2。

扭转角α，又称为扭角或桨叶角，是指螺旋桨10的弦线x和螺旋桨10的旋转平面之间的夹角，其变化规律是影响螺旋桨工作性能的主要因素之一。

在部分实施例中，桨叶103的弦长l2和扭转角α的参数布设如下：

在距离桨毂101中心为r2×10％处，桨叶103的弦长l2为17mm±0.5mm，扭转角为12°±0.5°；

在距离桨毂101中心为r2×35％处，桨叶103的弦长l2为22mm±0.3mm，扭转角为22°±0.3°；

在距离桨毂101中心为r2×50％处，桨叶103的弦长l2为28mm±0.3mm，扭转角为18°±0.3°；

在距离桨毂101中心为r2×75％处，桨叶103的弦长l2为25mm±0.3mm，扭转角为10°±0.3°；

在距离桨毂101中心为r2×88％处，桨叶103的弦长l2为20mm±0.3mm，扭转角为8.5°±0.3°；

在距离桨毂101中心为r2×100％处，桨叶103的弦长l2为6mm±0.3mm，扭转角为8°±0.3°；

进一步，桨叶103远离桨毂101一端的前缘1031和后缘1032均呈弧形，即桨叶103的桨尖处的前缘1031和后缘1032呈弧形。

如图2所示，通过上述设置的桨叶103的弦长l2和扭转角α，能够有效保证桨叶103具有最佳的工作性能，能够有效提高螺旋桨10的气动效率，在该螺旋桨10应用于飞行器时，可以有效提高飞行器的悬停时间。

进一步，桨叶103远离桨毂101一端的前缘1031和后缘1032呈弧形，也即桨尖处的前缘1031和后缘1032呈弧形，有利于减小桨尖涡强度，进而减小螺旋桨10的桨涡干扰效应，以减小螺旋桨10产生的噪音。

示例性地，螺旋桨10的相关参数采用具体如下设计：

螺旋桨10的直径为250mm±50mm，其中，桨毂101的直径r1为25mm±5mm；

在距离桨毂101中心为r2×10％处，桨叶103的弦长l2为17mm，扭转角为12°。

在距离桨毂101中心为r2×35％处，桨叶103的弦长l2为22mm，扭转角为22°。

在距离桨毂101中心为r2×50％处，桨叶103的弦长l2为28mm，扭转角为18°。

在距离桨毂101中心为r2×75％处，桨叶103的弦长l2为25mm，扭转角为10°。

在距离桨毂101中心为r2×88％处，桨叶103的弦长l2为20mm，扭转角为8.5°。

在距离桨毂101中心为r2×100％处，桨叶103的弦长l2为6mm，扭转角为8°。

如图2所示，即在l1为r2×10％处，桨叶103的弦长l2为17mm，扭转角为12°。

在l1为r2×35％处，桨叶103的弦长l2为22mm，扭转角为22°。

在l1为r2×50％处，桨叶103的弦长l2为28mm，扭转角为18°。

在l1为r2×75％处，桨叶103的弦长l2为25mm，扭转角为10°。

在l1为r2×88％处，桨叶103的弦长l2为20mm，扭转角为8.5°。

在l1为r2×100％处，桨叶103的弦长l2为6mm，扭转角为8°。

在部分实施例中，桨叶103的翼型的最大相对厚度d采用如下设置：

在距离桨毂101中心为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为11％±1％。

在距离桨毂101中心r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为7.1％±0.5％。

在距离桨毂101中心r2×75％～r2×100％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为6％±0.5％。

其中，在距离桨毂101中心为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘27.5％±0.5％的弦长处。

在距离桨毂101中心r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘22％±0.5％的弦长处。

在距离桨毂101中心r2×75％～r2×100％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘25％±0.5％的弦长处。

通过设置该桨叶103的翼型的最大相对厚度d的分布，能够有效保证桨叶103的气动效率。

示例性地，螺旋桨10的直径和翼型最大相对厚度d的分布采用具体如下设计：

螺旋桨10的直径为250mm±50mm。

在距离桨毂101中心为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为11％，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘27.5％的弦长处。

在距离桨毂101中心r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为7.1％，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘22％的弦长处。

在距离桨毂101中心r2×75％～r2×100％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为6％，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘25％的弦长处。

如图2所示，即在l1为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为11％，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘27.5％的弦长处。

在l1为r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对厚度d为7.1％，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘22％的弦长处。

在l1为r2×75％～r2×100％处，桨叶103的翼型最大相对厚度d为6％，桨叶103的翼型的最大相对厚度d的位置为距前缘25％的弦长处。

在部分实施例中，桨叶103的翼型最大相对弯度w采用如下设置：

在距离桨毂101中心为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为5.0％±1％。

在距离桨毂101中心r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为6.1％±0.5％。

在距离桨毂101中心为r2×75％～r2×100％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为6.5％±0.5％。

其中，在距离桨毂101中心为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘38.5％±0.5％的弦长处。

在距离桨毂101中心r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘45％±0.5％的弦长处。

在距离桨毂101中心r2×15％～r2×100％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘23％±0.5％的弦长处。

通过设置该桨叶103的翼型的最大相对弯度w的分布，能够有效保证桨叶103的气动效率。

示例性地，螺旋桨10的直径和翼型最大相对弯度w的分布采用具体如下设计：

螺旋桨10的直径为250mm±50mm。

在距离桨毂101中心为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为5.0％，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘38.5％的弦长处。

在距离桨毂101中心r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为6.1％，桨叶的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘45％的弦长处。

在距离桨毂101中心为r2×75％～r2×100％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为6.5％，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘23％的弦长处。

如图2所示，即在l1为r1×100％～r2×30％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为5.0％，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘38.5％的弦长处。

在l1为r2×30％～r2×75％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为6.1％，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘45％的弦长处。

在l1为r2×75％～r2×100％处，桨叶103的翼型的最大相对弯度w为6.5％，桨叶103的翼型的最大相对弯度w的位置为距前缘23％的弦长处。

在部分实施例中，桨叶103的前缘1031和后缘1032之间最宽位置与桨毂101的中心的距离为4/7×r2，螺旋桨10的直径为250mm±50mm，其中，r1为12.5mm±2.5mm。

请参阅图5，本实用新型还提供一种动力组件100，该动力组件100包括包括驱动电机20和由驱动电机20驱动的前述螺旋桨10。该驱动组件100可以应用于飞行器，螺旋桨10安装于驱动电机20的输出轴上，螺旋桨10在驱动电机20的驱动下旋转以产生使飞行器飞行的升力或推力。驱动电机20可以是任何合适类型的电机，例如有刷电机、无刷电机、直流电机、步进电机、交流感应电机等。

其中，螺旋桨10在驱动电机20的输出轴上的安装方式可以是，驱动电机20的输出轴上设置有与内螺纹相对应的外螺纹，通过内螺纹和外螺纹的配合，实现螺旋桨10与驱动电机20的螺纹连接。

也可以通过螺丝锁将驱动电机20的输出轴锁接在桨毂101内，或者通过滚花厘士的方式实现驱动电机20的输出轴与桨毂101的连接。

还可以是在驱动电机20上开设凹槽，在螺旋桨10上设置与该凹槽配合的爪部，螺旋桨10与驱动电机20的旋转配合连接，通过螺旋桨10上的爪部与驱动电机20上的凹槽的卡接，实现螺旋桨10与驱动电机20的连接。

请参阅图6，本实用新型还提供一种飞行器200，该飞行器200包括机身60、与机身60连接的机臂70以及安装于机臂70的前述动力组件100。

其中，动力组件100可以是一个或多个，也即该飞行器200可以是单旋翼飞行器也可以是多旋翼飞行器，在此不做限定。

该飞行器200内还设置有控制组件40和传感器组件50，其中，传感器组件50与控制组件40电连接，用于获取飞行器200的各种飞行参数，并将获取的飞行参数输出给控制组件40，其中，飞行参数可以是飞行姿态，飞行速度，飞行高度等。控制组件40与动力组件100电连接，用于根据传感器组件50获取的飞行参数调整飞行器200的飞行姿态。

在部分实施例中，控制组件40还可以与终端设备(图未示)通信连接，并接受终端设备的控制指令，以根据控制指令控制飞行器200的飞行姿态，其中，该终端设备可以是智能手机、遥控器或电脑。

与现有设计相比，本实用新型提供的螺旋桨、动力组件及飞行器具有以下优点：

1、通过设置的桨叶的弦长和扭转角的分布，能够有效保证桨叶具有最佳的工作性能，能够有效提高螺旋桨的气动效率，在该螺旋桨应用于飞行器时，可以有效提高飞行器的悬停时间。

2、桨叶远离桨毂一端的前缘和后缘呈弧形，也即桨尖处的前缘和后缘呈弧形，有利于减小桨尖涡强度，进而减小螺旋桨桨涡干扰效应，以减小螺旋桨产生的噪音。

3、通过设置该桨叶的翼型的最大相对厚度的分布，能够有效保证桨叶的气动效率。

4、通过设置翼型的最大相对弯度，可以有效桨叶的气动效率。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。