[实用新型]用于高空无人机的变距螺旋桨及无人机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于高空无人机的变距螺旋桨及无人机，属于航空技术领域。

背景技术

高空长航无人机的巡航高度为20千米，巡航时间超过24小时，在这种高空环境下大气密度较低(约为地面空气密度的1/14)，因此要求无人机的螺旋桨具有质量轻的特点并且在巡航阶段其气动效率高。并且，由于高空无人机的爬升时间长(美国“全球鹰”无人机爬升到19千米需要约115分钟)，爬升过程中所需拉力较大(一般为巡航时的3-4倍)，此时需要提高螺旋桨的转速。但是，螺旋桨转速提高使得螺旋桨的前进比(前进比用于表示飞行速度与旋转速度的相对大小)变小，也即降低了螺旋桨的气动效率。

为了提高小前进比大拉力情况下螺旋桨的气动效率，现有技术中的高空无人机螺旋桨多采用变桨距形式，即根据前进比利用位于桨毂内的变距机构将桨叶的安装角调整至最佳位置，以此提高螺旋桨的气动效率。

现有技术中的变距螺旋桨共有两类，一类是在大型飞机上使用的变距螺旋桨，这类变距螺旋桨一般变距速度和频率都较低，加上大型螺旋桨变距所需力矩较大，所以这类变距螺旋桨往往采用的是液压系统驱动变距机构，实现螺旋桨的变距；另一类是中小型飞机上的变距螺旋桨，这类变距螺旋桨使用减速电动机带动蜗轮蜗杆机构运动，进而驱动变距机构，实现螺旋桨的变距。以上变距方法虽然能产生较大的变距力矩，但是整个变距系统机构复杂，不仅导致成本较高而且重量较大，只适用于一些速度较高、功率较大的飞机，而不适用于高空长航时无人机对螺旋桨的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于高空无人机的变距螺旋桨及无人机，以解决现有技术中的变距螺旋桨机构复杂不适宜于高空无人机使用的问题。

一种用于高空无人机的变距螺旋桨，包括桨毂、固定在桨毂上的转轴以及套装在转轴上且表面连续的桨叶；桨叶包含有可动桨片，可动桨片可在该可动桨片的前缘和尾缘的气压差下绕转轴旋转；可动桨片与转轴之间设置有复位结构，该复位结构用于将旋转的可动桨片复位。

上述变距螺旋桨的进一步改进，复位结构设置为扭转弹簧，该扭转弹簧套装在转轴上且连接可动桨片。优选的，扭转弹簧在初始的状态下设置有一个初始的扭矩，也即该扭转弹簧的初始状态为具有一定扭矩的扭转状态。

上述变距螺旋桨的进一步改进，桨叶上设置有限位结构，该限位结构用于限制可动桨片的旋转角度；该限位结构为在可动桨片的下翼面下方设置的限位杆，且限位杆距可动桨片前缘的距离小于限位杆距可动桨片尾缘的距离。

上述变距螺旋桨的进一步改进，桨叶和转轴上设置有相互配合的限位结构，该限位结构为转轴上设置的凹槽与可动桨片上设置的与凹槽相配合的凸起，该凸起可在凹槽内沿可动桨片的旋转方向运动。

上述变距螺旋桨的进一步改进，可动桨片为一个或者两个以上。优选的，桨叶还包括根部桨片以及尖部桨片，该根部桨片固定连接桨毂，尖部桨片固定连接转轴，可动桨片设置于根部桨片和尖部桨片之间。

上述变距螺旋桨的进一步改进，该变距螺旋桨还包括：柔性连接件，该柔性连接件覆盖于相邻两个桨片接触位置处的环状缝隙，柔性连接件将相邻两个桨片连接在一起以使相邻两个桨片具有在预设范围内的相对位移量。优选的，该柔性连接件为弹性薄膜。

一种高空无人机，包括机身和如上所述的变距螺旋桨，该变距螺旋桨的桨毂固定在机身上。

本实用新型用于高空无人机的变距螺旋桨及无人机采用将套装在与桨毂固定的转轴上的变距螺旋桨表面连续的桨叶设置成具有可动桨片的结构，使得飞机在飞行过程中时，可动桨片可在前缘和尾缘的气压差下绕转轴旋转并在无人机转速变化或者前缘和尾缘气压差变化时通过可动桨片与转轴之间设置的复位结构将旋转的可动桨片复位。这样的结构使得高空长航时无人机的螺旋桨，在爬升过程中小前进比工况下，不用在增加动力传输结构来对螺旋桨进行变距就可在可动桨片自身前缘和尾缘的压力差所产生的扭矩下自行调节桨叶迎角，从而合理优化载荷分布提高气动效率，简化了螺旋桨变距结构，提高了螺旋桨在该使用条件下的推进效率，适应了高空长航无人机对螺旋桨的要求。而具有柔性连接件的变距螺旋桨则能保证桨叶具有更好的气动外形。

附图说明

图1为本实用新型实施例所给出的用于高空无人机的变距螺旋桨等测图；

图2为本实用新型实施例所给出的用于高空无人机的变距螺旋桨俯视图；

图3为本实用新型实施例所给出的复位结构俯视图；

图4为本实用新型实施例所给出的可动桨片的局部结构示意图。

图中：