本實用新型涉及飛行器技術領域，尤其涉及一種螺旋槳、動力組件及飛行器。

背景技術：

多旋翼飛行器一般用于航拍，未來在農藥噴灑，消防滅火，載人飛行等方面也會有較大的市場需求。飛行器上的螺旋槳是飛行器的關鍵氣動部件，為了滿足多旋翼飛行器對高有效載荷和高航時的需求，螺旋槳的設計尤為重要。多旋翼飛行器大多要滿足占用盡量小的空間的要求，受飛行器尺寸的限制，螺旋槳的尺寸一般也較小，對螺旋槳設計提出了較高要求。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種螺旋槳、動力組件及飛行器，該螺旋槳、動力組件及飛行器的氣動效率較好。

其技術方案如下：

一種螺旋槳，包括槳葉，所述螺旋槳的直徑為1600mm±100mm；

所述槳葉在與所述螺旋槳轉軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％處，所述槳葉的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長，最大厚度為4％弦長；

所述槳葉在與所述螺旋槳轉軸中心相距為所述螺旋槳半徑的25％～100％處，所述槳葉的橫截面翼型最大彎度為6％弦長，最大厚度為4％弦長。

在其中一個實施例中，所述槳葉在與所述螺旋槳轉軸中心相距為95％～100％的槳尖處，所述槳葉設有30°±10°下反角。

在其中一個實施例中，所述槳葉在與所述螺旋槳轉軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉的弦長分別為146mm±5mm、163mm±5mm、169mm±5mm、159mm±5mm、139mm±5mm、120mm±5mm、98mm±5mm、78mm±5mm、57mm±5mm、46mm±5mm和21mm±5mm。

在其中一個實施例中，所述槳葉在與所述螺旋槳轉軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉的幾何扭轉角分別為21°±2°、20.8°±2°、20°±2°、16°±2°、12.8°±2°、10.3°±2°、8.8°±2°、7.4°±2°、6.6°±2°、5.7°±2°、4°±2°。

在其中一個實施例中，所述螺旋槳還包括槳轂，所述槳轂設置在所述槳葉的根部，所述槳轂的中心設有定位孔，所述槳轂上在所述定位孔的外圍還設有用于與驅動機構連接的連接孔。

在其中一個實施例中，所述槳轂為矩形，所述槳轂的四個角部為倒圓角結構。

在其中一個實施例中，所述槳葉為至少兩片，至少兩片所述槳葉關于所述螺旋槳轉軸中心對稱設置。

一種動力組件，包括驅動機構和所述的螺旋槳，所述驅動機構與所述螺旋槳連接，用于驅動所述螺旋槳轉動。

在其中一個實施例中，所述驅動機構為電機。

一種飛行器，包括機身和所述的動力組件，所述動力組件與所述機身連接。

本實用新型的有益效果在于：

所述螺旋槳，通過將螺旋槳的直徑設置為1600mm±100mm，并設置所述槳葉在與所述螺旋槳轉軸中心相距為所述螺旋槳半徑的20％處，所述槳葉的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長，最大厚度為4％弦長，所述槳葉在與所述螺旋槳轉軸中心相距為所述螺旋槳半徑的25％～100％處，所述槳葉的橫截面翼型的最大彎度為6％弦長，最大厚度為4％弦長，通過對螺旋槳的直徑以及槳葉在不同部位的橫截面翼型的最大彎度、最大厚度進行設計，能夠提高螺旋槳的氣動效率，降低螺旋槳的輸入功率。

所述動力組件，包括上述所述的螺旋槳，具備所述螺旋槳的技術效果，氣動效率高。

所述飛行器，包括上述所述的動力組件，具備所述動力組件的技術效果，氣動效率高。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例所述的螺旋槳的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例所述的螺旋槳的右視圖；

圖3為本實用新型實施例所述的螺旋槳的俯視圖；

圖4為本實用新型實施例所述的螺旋槳的仰視圖；

圖5為本實用新型實施例所述的螺旋槳的左視圖；

圖6為圖5中A處的槳尖的放大結構示意圖；

圖7為圖3中A-A處的剖視圖；

圖8為圖3中B-B處的剖視圖。

附圖標記說明：

100、螺旋槳，110、槳葉，111、槳尖，112、吸力面，113、壓力面，114、前緣，115、后緣，120、槳轂，121、定位孔，122、連接孔。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

另外，本實施例中出現(xiàn)的上、下等方位用語，是所述螺旋槳安裝在飛行器上后以所述螺旋槳和飛行器的常規(guī)運行姿態(tài)為參考，而不應該認為具有限制性。

如圖1所示，一種螺旋槳100，包括槳葉110，所述螺旋槳100的直徑為1600mm±100mm；所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，所述槳葉110的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長，最大厚度為4％弦長；所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的25％～100％處，所述槳葉110的橫截面翼型最大彎度為6％弦長，最大厚度為4％弦長。本實施例中，所述螺旋槳100在工作時逆時針方向旋轉，所述槳葉110迎向氣流的邊緣位置為槳葉110的前緣114，氣流離開所述槳葉110的邊緣位置為槳葉110的后緣115，所述弦長為翼型從前緣114到后緣115連線的弦線的長度。所述螺旋槳100的直徑為1600mm±100mm，代表螺旋槳100的直徑優(yōu)選值為1600mm，螺旋槳100的直徑可以為在1600mm的基礎上增大或減小100mm范圍內的任意值，下文所含符號均按此規(guī)定。

所述螺旋槳100，通過將螺旋槳100的直徑設置為1600mm±100mm，并設置所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，所述槳葉110的橫截面翼型的最大彎度為4％弦長，最大厚度為4％弦長，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的25％～100％處，所述槳葉110的橫截面翼型的最大彎度為6％弦長，最大厚度為4％弦長，通過對螺旋槳100的直徑以及槳葉110在不同部位的橫截面翼型的最大彎度、最大厚度進行設計，能夠提高螺旋槳100的氣動效率，降低螺旋槳100的輸入功率，此外，還能夠有效增加飛行時間。

進一步的，如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述螺旋槳100還包括槳轂120，所述槳轂120設置在所述槳葉110的根部，所述槳轂120的中心設有定位孔121，所述槳轂120上在所述定位孔121的外圍還設有用于與驅動機構連接的連接孔122。通過設置定位孔121與連接孔122，便于槳轂120與驅動機構的定位安裝與連接。所述槳葉110的根部是指所述槳葉110遠離其槳尖111的一端。本實施例中，所述連接孔122為六個，六個所述連接孔122沿周向均勻間隔設置。所述槳轂120為矩形，所述槳轂的四個角均為倒圓角結構，結構美觀。進一步的，所述槳葉110為至少兩片，至少兩片所述槳葉110關于所述螺旋槳100轉軸中心對稱設置，進而滿足軸對稱的條件。本實施例中，所述槳葉110與槳轂120為一體成型結構，制造方便，一體化程度高。

本實施例中，如圖5、圖6所示，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為95％～100％的槳尖111處，所述槳葉110設有30°±10°下反角。附圖6中示意出了所述槳葉110設有30°下反角時的情形。采用上述設置，位于上述范圍內的下反角能夠有效減弱、降低槳尖渦產生的誘導阻力，從而減小螺旋槳100的扭矩。如圖1、圖3、圖4、圖5所示，本實施例的螺旋槳100安裝在飛行器上時，槳尖111指向地面，此時，槳葉110的上表面定義為吸力面112，槳葉110的下表面定義為壓力面113，吸力面112上的壓力低于飛行器周圍的空氣壓力，壓力面113上的壓力高于飛行器周圍的空氣壓力，吸力面112與壓力面113之間的壓力差即產生了飛行器所需的向上的拉力。

本實施例中，如圖3、圖7、圖8所示，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉110的弦長分別為146mm±5mm、163mm±5mm、169mm±5mm、159mm±5mm、139mm±5mm、120mm±5mm、98mm±5mm、78mm±5mm、57mm±5mm、46mm±5mm和21mm±5mm。通過對槳葉110不同部位的弦長進行設計，能夠有效減小螺旋槳100的輸入功率，提高螺旋槳100的氣動效率，進而增加飛行時間。如圖7所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，弦長為146mm的示意圖。如圖8所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的70％處，弦長為98mm的示意圖。

本實施例中，所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％和100％處，所述槳葉110的幾何扭轉角分別為21°±2°、20.8°±2°、20°±2°、16°±2°、12.8°±2°、10.3°±2°、8.8°±2°、7.4°±2°、6.6°±2°、5.7°±2°、4°±2°。通過對槳葉110不同部位的幾何扭轉角進行設計，能夠有效減小螺旋槳100的輸入功率，提高螺旋槳100的氣動效率，進而增加飛行時間。本實施例中，所述幾何扭轉角是指弦線與螺旋槳100旋轉平面的夾角。如圖7所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的20％處，幾何扭轉角為21°的示意圖。如圖8所示，示意出了所述槳葉110在與所述螺旋槳100轉軸中心相距為所述螺旋槳100半徑的70％處，幾何扭轉角為8.8°的示意圖。

本實施例所述的螺旋槳100的結構設計可以通過下述步驟得到：第一步，確定設計參數如螺旋槳100直徑、槳葉110數、螺旋槳100拉力和螺旋槳100效率等；第二步，將螺旋槳100拉力最優(yōu)的在螺旋槳100徑向進行分布，并設置優(yōu)化目標為螺旋槳100的輸入功率最小，采用螺旋槳100弦長分布、翼型升力系數分布和翼型阻力系數分布作為參變量，通過升力線理論、面元法進行優(yōu)化，并得到設計方案一；第三步，對設計方案一的結果進行數值仿真，求解得到螺旋槳100在三維流動中的拉力、扭矩與效率，同時求得在三維流動中的螺旋槳100環(huán)量分布，將此環(huán)量分布與第二步中的螺旋槳100升力線理論的環(huán)量分布進行對比，調整弦長和攻角，使得兩者環(huán)量分布基本吻合，得到設計方案二；重復迭代第三步，直至數值仿真的環(huán)量分布與升力線理論的環(huán)量分布更加吻合，進而得到本實施例所述的螺旋槳100的結構。

本實施例所述的螺旋槳100可以作為正槳，也可以作為反槳，本實施例的附圖中示意出了所述螺旋槳100為正槳時的情形。把螺旋槳100沿垂直于其槳尖111連線的平面鏡像得到的螺旋槳100即為反槳。正槳和反槳組合安裝于共軸的兩個驅動機構上，從俯視角度看正槳為逆時針旋轉，反槳為順時針旋轉，其均能均產生向上的拉力。本實施例所述的螺旋槳100，通過對高馬赫數下的槳截面升阻特性進行分析、對螺旋槳100載荷的徑向分布進行優(yōu)化、對多槳尖111渦進行抑制，進而從螺旋槳100徑向截面的翼型選取、環(huán)量在螺旋槳100徑向的分布及減弱槳尖111渦產生的誘導阻力三個方面進行結構設計，氣動效率高，能夠有效降低螺旋槳100的輸入功率，增加飛行器的飛行時間，尤其適用于高槳尖111馬赫數(最高0.6馬赫)和高槳盤載荷(最高40kg/平方米)的工況。

一種動力組件，包括驅動機構和所述的螺旋槳100，所述驅動機構與所述螺旋槳100連接，用于驅動所述螺旋槳100轉動。所述動力組件，包括上述所述的螺旋槳100，具備所述螺旋槳100的技術效果，氣動效率高，飛行時間長。本實施例中，所述驅動機構為電機。

一種飛行器，包括機身和所述的動力組件，所述動力組件與所述機身連接。所述飛行器，包括上述所述的動力組件，具備所述動力組件的技術效果，氣動效率高，飛行時間長。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。