一种仿生降噪的无人机螺旋桨

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种仿生降噪的无人机螺旋桨。

背景技术

随着消费级无人机的风靡，无人机在社会生活中得到了极大的应用，其中在无人机影像摄制中，因作为无人机升力及控制的螺旋桨仍然存在较大的噪声影响，使得摄制中的影音效果及起降过程的噪声均有负面影响。

在螺旋桨所辐射的噪声中，螺旋桨叶片的厚度噪声和机体重力负载噪声占主导地位，其中，叶尖相对马赫数对螺旋桨辐射噪声影响最大，申请人在参考鸟类滑翔状态下羽翼形态，结合现行的无人机螺旋桨结构，为了降低叶尖马赫数相对噪音进行了本发明的螺旋桨叶片的形状及叶尖形状设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生降噪的无人机螺旋桨，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种仿生降噪的无人机螺旋桨，包括叶片和轴心部，所述叶片具有迎风的前缘和与所述前缘相对的后缘，所述叶片具有朝上的叶背和朝下的叶面，所述叶片的一端为桨叶，另一端为桨根，所述桨叶、桨根的外端为桨尖，述桨尖端沿螺旋切线延伸向外形成呈沿展向桨叶形状的翼边部，设置翼边部可形成鸟类羽翼的仿生学形状，便于螺旋桨转动形成气流从翼边部侧边顺利平流过渡，降低噪声。

作为本发明优选的方案，所述翼边部外缘设置呈斜向外的直线段，平直曲线的翼边部外缘更便于促进。

作为本发明优选的方案，所述前缘包括与翼边部相连的第一曲线和与轴心部相连的第二曲线，所述第一曲线设置为与翼边部外缘端边呈钝角的直线段，所述第二曲线连接第一曲线端头，并沿减薄叶片宽度方向向轴心部延伸，通过设计，将气动负载沿展向分布的峰值向内径方向移动，可进一步将桨尖的噪声进行降低。

作为本发明优选的方案，所述翼边部外缘端边与第一曲线外缘端边相互交叉形成的夹角设为120-135°。

作为本发明优选的方案，所述翼边部与后缘连接端部向内侧转进形成弧边。

作为本发明优选的方案，所述后缘与翼边部的弧边连接设有翼尾凸角。

作为本发明优选的方案，所述后缘还包括与翼尾凸角相连的第三曲线和与轴心部相连的第四曲线，所述第三曲线沿渐进增宽叶片宽度的斜线设置，所述第四曲线连接第三曲线尾端，并沿减薄叶片宽度方向向轴心部延伸。

作为本发明优选的方案，所述翼边部端的叶片两侧表面沿外缘端边向内设置降噪涂层。

作为本发明优选的方案，所述螺旋桨设置呈分体叶片结构设置，包括相同形状的前叶片与后叶片，前叶片与后叶片内端头开设有连接孔，并通过设置双层连接扣件与无人机机体连接固定。

作为本发明优选的方案，所述双层连接扣件包括上层连接板、下层连接板、叶片连接件及机体连接件，所述上层连接板、下层连接板上对应开设前叶片、后叶片、机体对接的连接孔，并分别对应设置叶片连接及机体连接件实现连接紧固。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设计螺旋桨的叶片形状结构，将气动负载沿展向分布的峰值向内径方向移动，并且为了降低叶尖马赫数对螺旋桨叶片桨尖设置呈沿展向桨叶形状的翼边部，从而从噪声的声功率沿径向分布以仿生学角度讲螺旋桨划开的空气从翼边部尾端顺利平流过渡，从而实现降噪效果。

附图说明

图1为本发明的螺旋桨结构示意图；

图2为本发明的单叶片结构示意图；

图中：桨叶1、桨根2、轴心部3、第一曲线4、第二曲线5、翼边部6、弧边7、翼尾凸角8、第三曲线9、第四曲线10、下层连接板11、上层连接板12、机体连接件13、叶片连接件14、降噪涂层15、连接孔16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

实施例，请参照图1、2，一种仿生降噪的无人机螺旋桨，包括叶片和轴心部3，其中叶片的一端为桨叶1，另一端为桨根2，叶片端具有迎风的前缘和与所述前缘相对的后缘，叶片具有朝上的叶背和朝下的叶面，而桨叶1、桨根2的外端为桨尖，其中桨尖端沿螺旋切线延伸向外形成呈沿展向桨叶形状的翼边部6，设置翼边部6可形成鸟类羽翼的仿生学形状，便于螺旋桨转动形成气流从翼边部侧边顺利平流过渡，降低噪声；且本实施例中的翼边部6外缘设置呈斜向外的直线段，平直曲线的翼边部外缘更便于促进。

进一步的，本实施例叶片的前缘包括与翼边部相连的第一曲线4和与轴心部相连的第二曲线5，第一曲线4设置为与翼边部6外缘端边呈钝角的直线段，第二曲线5连接第一曲线端头，并沿减薄叶片宽度方向向轴心部延伸，通过设计，将气动负载沿展向分布的峰值向内径方向移动，可进一步将桨尖的噪声进行降低；其中翼边部外缘端边与第一曲线外缘端边相互交叉形成的夹角设为120-135°，在该角度区间整体风噪更佳，在本实施例中设置为135°。

进一步的，翼边部6与后缘连接端部向内侧转进形成弧边7，弧边7可便于螺旋气流尾端汇集，且增加翼边部整体端的强度，降低纯翼边部6螺旋风噪；并且在后缘与翼边部的弧边连接设有翼尾凸角8，翼尾凸角8可以降低因叶片厚度方向上下产生的螺旋气流与翼边部尾端汇合气流之间的相互干扰。

进一步的，后缘还包括与翼尾凸角相连的第三曲线9和与轴心部相连的第四曲线10，第三曲线9沿渐进增宽叶片宽度的斜线设置，第四曲线10连接第三曲线尾端，并沿减薄叶片宽度方向向轴心部延伸，通过前缘与后缘端边形态设置，使得叶片整体宽度加宽，负载力得以提升。

进一步的，所述翼边部端的叶片两侧表面沿外缘端边向内设置降噪涂层。

另外本实施例中的螺旋桨设置呈分体叶片结构设置，包括相同形状的前叶片与后叶片，即分体对应的桨叶1和桨根2。前叶片与后叶片内端头开设有连接孔16，并通过设置双层连接扣件与无人机机体连接固定，而双层连接扣件包括上层连接板12、下层连接板11、叶片连接件14及机体连接件13，所述上层连接板12、下层连接板11上对应开设前叶片、后叶片、机体对接的连接孔，并分别对应设置叶片连接及机体连接件实现连接紧固。

申请人在结合仿生学方面，并设定了对应桨叶形状设计方法，其中制作步骤：1、以桨叶外形参数为设计变量并建立约束条件，并在变量空间范围内随机生成N个个体构成的种群；2、对桨叶进行空气动力学分析，得到个体的适应度；3、计算种群个体的惯性质量；4、计算每个个体不同方向的受力总，并计算加速度；5、更新种群位置和速度，并计算新种群个体的适应度；6、终止条件判断，达到最大迭代次数或者最新种群中存在适应度满足要求的个体时，进行第7步，否则返回“3”；7、将得到的变量参数作为最终桨叶设计参数，并按照此参数进行加工制作。

进而，本发明通过设计螺旋桨的叶片形状结构设计，将气动负载沿展向分布的峰值向内径方向移动，并且为了降低叶尖马赫数对螺旋桨叶片桨尖设置呈沿展向桨叶形状的翼边部，从而从噪声的声功率沿径向分布以仿生学角度讲螺旋桨划开的空气从翼边部尾端顺利平流过渡，从而实现降噪效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。