[发明专利]一种极低雷诺数高效高空螺旋桨及高空无人机

说明书

技术领域

本发明属于空气动力学技术领域，具体涉及一种极低雷诺数高效高空螺旋桨及高空无人机。

背景技术

美国的“太阳神”无人机利用太阳能驱动螺旋桨作为动力，在试飞中曾达到29400米的高度。对于此类高空无人机，无论是机翼还是螺旋桨均存在特殊的低雷诺数问题。雷诺数在1万～10万量级时，翼型表面上的层流附面层很容易发生分离，使得气动性能严重恶化，并表现出很强的非线性特征。

现有技术中公开的螺旋桨，通常是针对雷诺数大于10⁵进行设计，无法应用于1万～10万极低雷诺数下的高空无人机。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种极低雷诺数高效高空螺旋桨及高空无人机，该螺旋桨可高效应用于1万～10万极低雷诺数下的高空无人机。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种极低雷诺数高效高空螺旋桨，所述螺旋桨为两叶螺旋桨，包括第一桨叶和第二桨叶；所述第一桨叶和所述第二桨叶相对于螺旋桨轴对称设置；

所述第一桨叶和所述第二桨叶的相对弦宽分布函数均为：

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为剖面相对弦宽，r为剖面半径，R为桨叶半径，r/R为剖面相对半径，a₁为二次项系数，b₁为最大弦宽所在的剖面相对半径，c₁为最大弦宽；

所述第一桨叶和所述第二桨叶的扭转角分布函数均为：

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为剖面扭转角，r为剖面半径，R为桨叶半径，r/R为剖面相对半径，a₂，b₂，c₂分别为函数系数。

优选的，所述螺旋桨直径为4～5米，最大弦长为400～600mm。

优选的，所述第一桨叶和所述第二桨叶均在80％R～90％R范围内具有后掠的几何特征，后掠幅度0～0.05R。

优选的，所述第一桨叶和所述第二桨叶均在35％R～45％R范围内的弦宽最大。

本发明还提供一种高空无人机，所述高空无人机包括上述的极低雷诺数高效高空螺旋桨。

优选的，所述高空无人机为工作于1万～10万极低雷诺数流动状态、25～30km高空的长时巡航无人机。

本发明提供一种极低雷诺数高效高空螺旋桨及高空无人机，具有以下优点：

该螺旋桨工作于1万～10万极低雷诺数流动状态、25～30km高空的长时巡航状态下时，螺旋桨吸收功率为6～10千瓦。螺旋桨效率大于80％，可降低高空无人机推进系统的能源需求。

本发明提供的极低雷诺数高效高空螺旋桨及高空无人机，具有以下优点：