[實用新型]用于高空無人機的變距螺旋槳及無人機

有效

• 申請號: 201520440109.7
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN204775998U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 曾洪江;白琳;謝晉東
• 申請（專利權）人: 北京昶遠科技有限公司
• 主分類號: B64C11/20
• 分類號: B64C11/20;B64C11/30
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 婁冬梅;黃健

技術領域

本實用新型涉及一種用于高空無人機的變距螺旋槳及無人機，屬于航空技術領域。

背景技術

高空長航無人機的巡航高度為20千米，巡航時間超過24小時，在這種高空環境下大氣密度較低(約為地面空氣密度的1/14)，因此要求無人機的螺旋槳具有質量輕的特點并且在巡航階段其氣動效率高。并且，由于高空無人機的爬升時間長(美國“全球鷹”無人機爬升到19千米需要約115分鐘)，爬升過程中所需拉力較大(一般為巡航時的3-4倍)，此時需要提高螺旋槳的轉速。但是，螺旋槳轉速提高使得螺旋槳的前進比(前進比用于表示飛行速度與旋轉速度的相對大小)變小，也即降低了螺旋槳的氣動效率。

為了提高小前進比大拉力情況下螺旋槳的氣動效率，現有技術中的高空無人機螺旋槳多采用變槳距形式，即根據前進比利用位于槳轂內的變距機構將槳葉的安裝角調整至最佳位置，以此提高螺旋槳的氣動效率。

現有技術中的變距螺旋槳共有兩類，一類是在大型飛機上使用的變距螺旋槳，這類變距螺旋槳一般變距速度和頻率都較低，加上大型螺旋槳變距所需力矩較大，所以這類變距螺旋槳往往采用的是液壓系統驅動變距機構，實現螺旋槳的變距；另一類是中小型飛機上的變距螺旋槳，這類變距螺旋槳使用減速電動機帶動蝸輪蝸桿機構運動，進而驅動變距機構，實現螺旋槳的變距。以上變距方法雖然能產生較大的變距力矩，但是整個變距系統機構復雜，不僅導致成本較高而且重量較大，只適用于一些速度較高、功率較大的飛機，而不適用于高空長航時無人機對螺旋槳的要求。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種用于高空無人機的變距螺旋槳及無人機，以解決現有技術中的變距螺旋槳機構復雜不適宜于高空無人機使用的問題。

一種用于高空無人機的變距螺旋槳，包括槳轂、固定在槳轂上的轉軸以及套裝在轉軸上且表面連續的槳葉；槳葉包含有可動槳片，可動槳片可在該可動槳片的前緣和尾緣的氣壓差下繞轉軸旋轉；可動槳片與轉軸之間設置有復位結構，該復位結構用于將旋轉的可動槳片復位。

上述變距螺旋槳的進一步改進，復位結構設置為扭轉彈簧，該扭轉彈簧套裝在轉軸上且連接可動槳片。優選的，扭轉彈簧在初始的狀態下設置有一個初始的扭矩，也即該扭轉彈簧的初始狀態為具有一定扭矩的扭轉狀態。

上述變距螺旋槳的進一步改進，槳葉上設置有限位結構，該限位結構用于限制可動槳片的旋轉角度；該限位結構為在可動槳片的下翼面下方設置的限位桿，且限位桿距可動槳片前緣的距離小于限位桿距可動槳片尾緣的距離。

上述變距螺旋槳的進一步改進，槳葉和轉軸上設置有相互配合的限位結構，該限位結構為轉軸上設置的凹槽與可動槳片上設置的與凹槽相配合的凸起，該凸起可在凹槽內沿可動槳片的旋轉方向運動。

上述變距螺旋槳的進一步改進，可動槳片為一個或者兩個以上。優選的，槳葉還包括根部槳片以及尖部槳片，該根部槳片固定連接槳轂，尖部槳片固定連接轉軸，可動槳片設置于根部槳片和尖部槳片之間。

上述變距螺旋槳的進一步改進，該變距螺旋槳還包括：柔性連接件，該柔性連接件覆蓋于相鄰兩個槳片接觸位置處的環狀縫隙，柔性連接件將相鄰兩個槳片連接在一起以使相鄰兩個槳片具有在預設范圍內的相對位移量。優選的，該柔性連接件為彈性薄膜。

一種高空無人機，包括機身和如上所述的變距螺旋槳，該變距螺旋槳的槳轂固定在機身上。

本實用新型用于高空無人機的變距螺旋槳及無人機采用將套裝在與槳轂固定的轉軸上的變距螺旋槳表面連續的槳葉設置成具有可動槳片的結構，使得飛機在飛行過程中時，可動槳片可在前緣和尾緣的氣壓差下繞轉軸旋轉并在無人機轉速變化或者前緣和尾緣氣壓差變化時通過可動槳片與轉軸之間設置的復位結構將旋轉的可動槳片復位。這樣的結構使得高空長航時無人機的螺旋槳，在爬升過程中小前進比工況下，不用在增加動力傳輸結構來對螺旋槳進行變距就可在可動槳片自身前緣和尾緣的壓力差所產生的扭矩下自行調節槳葉迎角，從而合理優化載荷分布提高氣動效率，簡化了螺旋槳變距結構，提高了螺旋槳在該使用條件下的推進效率，適應了高空長航無人機對螺旋槳的要求。而具有柔性連接件的變距螺旋槳則能保證槳葉具有更好的氣動外形。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例所給出的用于高空無人機的變距螺旋槳等測圖；

圖2為本實用新型實施例所給出的用于高空無人機的變距螺旋槳俯視圖；

圖3為本實用新型實施例所給出的復位結構俯視圖；

圖4為本實用新型實施例所給出的可動槳片的局部結構示意圖。

圖中：