[發(fā)明專利]一種極低雷諾數(shù)高效高空螺旋槳及高空無人機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410386246.7
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104149968A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許建華;楊旭東;張順磊;宋文萍;朱敏;宋超;宋筆鋒;安偉剛;王海峰;李育斌;張玉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64C11/18
• 分類號: B64C11/18
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 席小東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空氣動力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種極低雷諾數(shù)高效高空螺旋槳及高空無人機(jī)。

背景技術(shù)

美國的“太陽神”無人機(jī)利用太陽能驅(qū)動螺旋槳作為動力，在試飛中曾達(dá)到29400米的高度。對于此類高空無人機(jī)，無論是機(jī)翼還是螺旋槳均存在特殊的低雷諾數(shù)問題。雷諾數(shù)在1萬～10萬量級時，翼型表面上的層流附面層很容易發(fā)生分離，使得氣動性能嚴(yán)重惡化，并表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性特征。

現(xiàn)有技術(shù)中公開的螺旋槳，通常是針對雷諾數(shù)大于10⁵進(jìn)行設(shè)計，無法應(yīng)用于1萬～10萬極低雷諾數(shù)下的高空無人機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種極低雷諾數(shù)高效高空螺旋槳及高空無人機(jī)，該螺旋槳可高效應(yīng)用于1萬～10萬極低雷諾數(shù)下的高空無人機(jī)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種極低雷諾數(shù)高效高空螺旋槳，所述螺旋槳為兩葉螺旋槳，包括第一槳葉和第二槳葉；所述第一槳葉和所述第二槳葉相對于螺旋槳軸對稱設(shè)置；

所述第一槳葉和所述第二槳葉的相對弦寬分布函數(shù)均為：

C(r/R)＝-a₁×(r/R-b₁)²+c₁

其中：

b₁＝0.40±0.05

c₁＝0.25±0.05

a1=1.45±0.05r/R≤b10.55±0.05r/R>b1;]]>

其中，C為剖面相對弦寬，r為剖面半徑，R為槳葉半徑，r/R為剖面相對半徑，a₁為二次項系數(shù)，b₁為最大弦寬所在的剖面相對半徑，c₁為最大弦寬；

所述第一槳葉和所述第二槳葉的扭轉(zhuǎn)角分布函數(shù)均為：

β(r/R)＝a₂×(r/R)²+b₂(r/R)+c₂

其中：

a₂＝50±5

b₂＝-110±5

c₂＝70±5

其中，β為剖面扭轉(zhuǎn)角，r為剖面半徑，R為槳葉半徑，r/R為剖面相對半徑，a₂，b₂，c₂分別為函數(shù)系數(shù)。

優(yōu)選的，所述螺旋槳直徑為4～5米，最大弦長為400～600mm。

優(yōu)選的，所述第一槳葉和所述第二槳葉均在80％R～90％R范圍內(nèi)具有后掠的幾何特征，后掠幅度0～0.05R。

優(yōu)選的，所述第一槳葉和所述第二槳葉均在35％R～45％R范圍內(nèi)的弦寬最大。

本發(fā)明還提供一種高空無人機(jī)，所述高空無人機(jī)包括上述的極低雷諾數(shù)高效高空螺旋槳。

優(yōu)選的，所述高空無人機(jī)為工作于1萬～10萬極低雷諾數(shù)流動狀態(tài)、25～30km高空的長時巡航無人機(jī)。

本發(fā)明提供一種極低雷諾數(shù)高效高空螺旋槳及高空無人機(jī)，具有以下優(yōu)點：

該螺旋槳工作于1萬～10萬極低雷諾數(shù)流動狀態(tài)、25～30km高空的長時巡航狀態(tài)下時，螺旋槳吸收功率為6～10千瓦。螺旋槳效率大于80％，可降低高空無人機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的能源需求。

本發(fā)明提供的極低雷諾數(shù)高效高空螺旋槳及高空無人機(jī)，具有以下優(yōu)點：