旋翼飞行器、旋翼飞行器的桨叶及其翼型

技术领域

本公开涉及飞行器技术领域，具体地，涉及一种旋翼飞行器、旋翼飞行器的桨叶及其翼型。

背景技术

提高气动效率是飞行器设计的一项重要工作。对于旋翼飞行器，需要实现在产生同样升力的情况下尽可能地降低所消耗的功率，或者在消耗同样功率的情况下产生尽可能大的升力的目的，这对于提高飞行器的航时、航程以及载重能力都具有重要的意义。

翼型是旋翼在展向上任意位置的垂直于前缘的二维剖面，是体现旋翼上下表面产生压力差的根源，它对旋翼升力或推力的大小、气动噪声大小乃至飞行器性能均具有重要影响。现有翼型主要针对大型有人飞行器进行设计，雷诺数普遍处于1000,000以上，而市面上的多旋翼无人机尺寸小，雷诺数低，普遍在1000,000以下，针对这一特点的飞行器，目前能够提供优秀气动效率的翼型较少，相关技术中的翼型在低雷诺数下，升力系数和升阻比普遍偏低，导致气动效率较低。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种用于旋翼飞行器的桨叶的翼型，能够改善飞行器的气动效率。

为了实现上述目的，本公开提供一种用于旋翼飞行器的桨叶的翼型，所述翼型由前缘、尾缘以及位于所述前缘和尾缘之间的上弧线和下弧线构成，所述翼型的最大厚度

可选地，所述上弧线由上弧线坐标数值对

其中，

可选地，所述下弧线由下弧线坐标数值对

其中，

可选地，所述上弧线坐标数值对

可选地，所述下弧线坐标数值

可选地，所述上弧线坐标数值对

可选地，所述下弧线坐标数值对

本公开的第二个目的是提供一种旋翼飞行器的桨叶，所述桨叶具有上述任一项所述的翼型。

可选地，所述桨叶至少为两个，两个所述桨叶在桨根处连接为一体，并相对于连接处的中心点位置中心对称。

可选地，所述桨叶为低雷诺数桨叶。

本公开的第三个目的是提供一种旋翼飞行器，包括上述任一项所述的桨叶。

本公开通过对翼型合理地优化，具体来说，翼型厚度有所增大，且最大厚度的位置前移，同时增大了翼型前半部的弯度。翼型厚度的增大有利于翼型增大翼型的最大升力系数，翼型最大厚度前移则有利于翼型后半部尤其是最大迎角下的涡脱落及反流，以提高气动效率，而翼型前半部弯度的增大，在设计升力系数范围内，能够使得前缘与气流的冲角减小。通过上述技术方案，能够为旋翼飞行器在低雷诺数下提供更高的升阻比，从而提高旋翼飞行器的气动效率。此外，由于旋翼飞行器气动效率提高，在同样的升力面分布的情况下，所需要的转速更低，使得减小旋翼飞行器飞行过程中产生的噪音成为可能。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开示例性实施方式提供的针对翼型各参数的说明；

图2是本公开提供的翼型与现有翼型的对比示意图；

图3是本公开示例性实施方式提供的桨叶的示意图。

附图标记说明

1-桨叶，11-前缘，12-后缘，13-上弧线，14-下弧线，15-弦线，16-桨根。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本实施例中出现的上、下等方位用语是以旋翼安装于飞行器以后旋翼以及旋翼飞行器的常规运行姿态为参考，而不应该认为具有限制性。

下面结合附图，对本公开的用于旋翼飞行器的桨叶的翼型进行详细的说明。在在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，本公开提供了一种用于旋翼飞行器的桨叶的翼型，该翼型由前缘11、尾缘12以及位于前缘11和尾缘12之间的上弧线13和下弧线14构成，翼型的最大厚度

需要说明的是，本公开所涉及到的参数均采用本领域通常的方式进行定义，以绘制图2中的翼型为例，将前缘11设定为原点建立坐标系，弦长

继续参考图2，通过对本公开提供的翼型（标示为E382，以实线表示）与现有技术提供的翼型（标示为E376，以虚线表示），本公开的翼型厚度有所增大，且最大厚度的位置迁移，同时增大了翼型前半部的弯度。翼型厚度的增大有利于翼型增大翼型的最大升力系数，翼型最大厚度前移则有利于翼型后半部尤其是最大迎角下的涡脱落及反流，以提高气动效率，而翼型前半部弯度的增大，在设计升力系数范围内，能够使得前缘与气流的冲角减小。

以下将通过本公开的旋翼（E382）以及现有技术中提供的翼型（E376）在低雷诺数流动下的气动力学比较实验，进一步说明本公开的翼型在提升旋翼飞行器在气动效率方面的有益效果。

如下表1所示，为分别选取雷诺数Re为4×10

表1两种翼型在不同雷诺数下的升阻比

基于上述理论分析和试验验证，本公开的旋翼飞行器在低雷诺数流动下（40000-800000），具有更高的升阻比，表现出了优异的气动效率，在产生同样升力的情况下能够消耗更少的功率，或者在消耗同样的功率的情况下产生更大的升力。此外，旋翼在高速旋转时产生的气动噪音是旋翼飞行器的主要噪声来源。由于旋翼飞行器气动效率的提高，在同样的升力面分布的情况下，所需要的转速更低，因而能够有效的减少旋翼飞行器飞行过程中产生的噪音，提升用户体验。

根据本公开的一种实施方式，如下表2所示，上弧线13b可以由上弧线坐标数值对

表2：翼型中部上表面特征点坐标

其中，

进一步地，下弧线14b由下弧线坐标数值对

表3：翼型中部下表面特征点坐标

其中，

根据上述表格中的数据绘制出的翼型中部区域的形状可以参考图2（实线），翼型的最大厚度以及最大弯度的位置均处于该翼型中部区域，理论上最大厚度以及最大弯度的位置对于翼型的气动性能具有重要的影响，因此，翼型的中部区域是较为重要的优化区域。通过图2可以看出，相对于现有E376翼型（虚线），本公开的翼型的厚度更大，且最大厚度前移，从而有利于翼型后半部尤其是最大迎角下的涡脱落及反流，以提高气动效率，而翼型前半部弯度的增大，在设计升力系数范围内，能够使得前缘与气流的冲角减小。

上弧线13a坐标数值对

表4：翼型前半部上表面特征点坐标

进一步地，下弧线14a坐标数值对

表5：翼型前半部分下表面特征点坐标

根据上述表格中的数据绘制出的翼型前半部区域的形状参考图2，从图中可以看出，前缘11半径较小，从而有利于翼型减小翼型的迎风面积，进而降低压差阻力。

上弧线13c坐标数值对

表6：翼型后半部上面特征点坐标

进一步地，下弧线14c坐标数值对

表7：翼型后半部分下表面特征点坐标

根据上述表格中的数据绘制出的翼型后半部区域的形状参考图2，从图中可以看出，后缘12采用削尖设计，从而能够减弱后缘12处的涡流，降低涡流的干扰，有利于降低噪声。

本公开中的上弧线坐标数值对

本公开的桨叶1在在其径向延伸部的不同位置具有上述任一项翼型，可以是整个桨叶1（即桨根至桨尖）均具有上述任一项的翼型，也可以是仅在其中的某一段具有上述任一项的翼型，本公开对此不做限定。可选地，桨叶1具有多个，多个桨叶1在桨根16处连接为一体，并相对于连接处的中心点位置中心对称。多个桨叶1可以一体成型，从而能够保证桨叶1的整体的结构强度，或者桨叶1也可以采用分体成型的设计，例如，将每一片桨叶1分别安装到桨毂上，使得桨叶1的安装和更换较为方便，此时桨叶1的旋转中心即为桨毂所在的轴线。图3示出为具有三个桨叶1的实施方式，三叶桨能够降低设计拉力对应的转速，从而有效降低噪声。此外，本公开的桨叶1适用于桨叶直径在0.3-3m之间的旋翼飞行器，并且在低雷诺数下相较于现有翼型能够提供更好的气动效率。

本公开的第二个目的是提供一种旋翼飞行器，包括上述任一项的桨叶1，并且具有该桨叶1的全部有益效果。可选地，旋翼飞行器可以为多旋翼飞行器。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。