1.本实用新型涉及无人机的技术领域，尤其涉及一种用于飞行的螺旋器与无人飞机。


背景技术：

2.相关技术中，小型多旋翼飞机的商用市场在过去几年中迅速增长，为图像拍摄、智慧交通和智慧农业提供了有效的解决方案，但是，无人机的气动噪声在某些场合却是制约其应用的一个关键因素。为了满足小型多旋翼飞机对低噪声的需求，因此对螺旋器进行降噪设计显得越来越重要。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种用于飞行的螺旋器与无人飞机，能够减小螺旋器使用时产生的噪音。
4.本实用新型还提出一种具有上述用于飞行的螺旋器的无人飞机。
5.根据本实用新型实施例的用于飞行的螺旋器，所述螺旋器包括桨毂与螺旋桨，所述螺旋桨的一端固定连接于所述桨毂，并沿所述桨毂的径向方向延伸，所述桨毂用于与外部的驱动机构相连接；
6.所述螺旋桨具有前缘，所述前缘沿所述前缘的长度方向设置有多个不同波长的正弦锯齿结构，每个所述正弦锯齿结构沿所述正弦锯齿结构长度方向依次分为多个锯齿部，所述锯齿部的两端均为所述正弦锯齿结构的波谷位置，其中，不同波长的所述锯齿部依次交错连接，相邻两个不同波长的所述锯齿部之间形成波谷。
7.根据本实用新型实施例的用于飞行的螺旋器，至少具有如下有益效果：通过采用上述方案，外部的电机驱动桨毂转动，螺旋桨与桨毂同步转动；螺旋桨旋转过程中，不同波长的锯齿部均使螺旋桨前缘具有锯齿斜边，从而使前缘的表面压力脉动表现出截断效应，因此导致辐射声功率水平降低，降低螺旋桨产生的噪声。进一步地，在本技术方案中，不同波长的锯齿部产生不同的降噪频率，并且，螺旋桨工作时，波谷的噪声源占主导地位。采用多种不同波长的锯齿结构，并使不同波长的锯齿部依次交错连接，波谷形成于两个不同波长的锯齿部之间，如此设计，正是针对波谷处的噪声源。具体的，螺旋桨工作时，在波谷的位置，两种波长的锯齿部由于其形状不同对湍流涡旋作用时，导致湍流涡旋在波谷间对流所花费的时间不同而导致相位差，因此波谷位置的两种锯齿部使噪声源发生破坏性的干涉，从而产生更好的降噪效果。
8.根据本实用新型的一些实施例，每个所述螺旋桨具有两个所述正弦锯齿结构，分别为第一正弦锯齿结构与第二正弦锯齿结构；其中，所述第一正弦锯齿结构沿所述第一正弦锯齿结构长度方向分成若干个第一锯齿部，所述第一正弦锯齿结构的波长为λ1；所述第二正弦锯齿结构沿所述第二正弦锯齿结构的长度方向分成若干个第二锯齿部，所述第二正弦锯齿结构的波长为λ2；其中，所述第一锯齿部与所述第二锯齿部依次交错连接，所述第一
锯齿部与所述第二锯齿部之间形成所述波谷，λ1≠λ2。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述螺旋桨具有两个，两个所述螺旋桨位于同一直线，一个所述螺旋桨远离所述桨毂的一端与另一个螺旋桨远离所述桨毂的一端之间的距离在106m m与306mm之间；其中，所述第一正弦锯齿结构的波高与所述螺旋桨的基准弦长的比值范围在0.033与0.167之间，所述第二正弦锯齿结构的波高与所述螺旋桨基准弦长的比值范围在 0.033与0.167之间。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述第一正弦锯齿结构的波高为2η1，所述第二正弦锯齿结构的波高为2η2，2η1＝2η2。。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述螺旋桨具有两个，两个所述螺旋桨位于同一直线，一个所述螺旋桨远离所述桨毂的一端与另一个所述螺旋桨远离所述桨毂的一端之间的距离在 106mm与306mm之间；其中，所述第一正弦锯齿结构的波长与所述螺旋桨的基准弦长的比值范围在0.1与0.3之间，所述第二正弦锯齿结构的波长与所述螺旋桨的基准弦长的比值范围在0.1与0.3之间。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述第一正弦锯齿结构的波长与所述第二正弦锯齿结构的波长之间的比值在0.33与3之间。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述锯齿部为设置于所述前缘的延伸部。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述前缘沿所述前缘长度方向包括预留区与锯齿区，所述预留区靠近所述桨毂设置，所述锯齿区远离所述桨毂设置，所述正弦锯齿结构设置于所述锯齿区。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述锯齿区的长度是所述前缘的长度的一半。
16.根据本实用新型实施例的无人飞机，包括上述的无人飞机。
17.根据本实用新型实施例的无人飞机，至少具有如下有益效果：无人飞机通过采用上述螺旋器，螺旋器的螺旋桨采用多种波长的正弦锯齿结构。通过实验发现，不同波长的锯齿部产生不同的降噪频率；并且，螺旋桨工作时，波谷的噪声源占主导地位。在本技术方案中，采用多种不同波长的锯齿结构，并使不同波长的锯齿部依次交错连接，波谷形成于两个不同波长的锯齿部之间，如此设计，正是针对波谷处的噪声源。具体的，螺旋桨工作时，在波谷的位置，两种波长的锯齿部由于其形状不同对湍流涡旋作用时，导致湍流涡旋在波谷间对流所花费的时间不同而导致相位差，因此波谷位置的两种锯齿部使噪声源发生破坏性的干涉，从而产生更好的降噪效果。综上可见，无人机飞行时，由于螺旋器使用时仅产生较小的噪音，无人机适用于更多的场合。
18.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
20.图1为本实用新型实施例的螺旋器的一种角度示意图；
21.图2为本实用新型实施例的螺旋器的另一种角度示意图；
22.图3为本实用新型实施例的螺旋器的螺旋桨的局部示意图。
23.附图标记：
24.螺旋器100、桨毂110、螺旋桨120、前缘121、锯齿区1211、预留区1212、吸力面122、压力面123、第一正弦锯齿结构124、第一锯齿部1241、第二正弦锯齿结构125、第二锯齿部 1251、波谷126。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
29.本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
30.根据本实用新型第一方面公开了一种飞行螺旋器100，参照图1至图2，螺旋器100包括桨毂110与螺旋桨120，螺旋桨120的一端固定连接于桨毂110，并沿桨毂110的径向方向延伸，桨毂110用于与外部的驱动机构相连接；螺旋桨120具有前缘121，前缘121沿其长度方向设置有多个不同波长的正弦锯齿结构，每个正弦锯齿结构沿其长度方向依次分为多个锯齿部，锯齿部的两端均为正弦锯齿结构的波谷126位置，其中，不同波长的锯齿部依次交错连接，相邻两个不同波长的锯齿部之间形成波谷126。
31.通过采用上述方案，外部的电机驱动桨毂110转动，螺旋桨120与桨毂110同步转动；其中，螺旋桨120旋转过程中，不同波长的锯齿部均使螺旋桨120的前缘121具有锯齿斜边，从而使前缘121的表面压力脉动表现出截断效应，因此导致辐射声功率水平降低，降低螺旋桨120产生的噪声。
32.在本技术方案中，不同波长的锯齿部产生不同的降噪频率，并且，螺旋桨120工作时，波谷126的噪声源占主导地位。采用多种不同波长的锯齿结构，并使不同波长的锯齿部依次交错连接，波谷126形成于两个不同波长的锯齿部之间，如此设计，正是针对波谷126处的噪声源。具体的，螺旋桨120工作时，在波谷126的位置，两种波长的锯齿部由于其形状不
同对湍流涡旋作用时，导致湍流涡旋在波谷126间对流所花费的时间不同而导致相位差，因此波谷126位置的两种锯齿部使噪声源发生破坏性的干涉，从而产生更好的降噪效果。
33.在一些实施例中，螺旋桨120的一表面定义为吸力面，螺旋桨120的另一表面定义为压力面，吸力面上压力低于飞机周围空气压力，压力面压力高于飞机周围空气压力，因此吸力面和压力面之间的压力差产生了飞机所需的向上的拉力。
34.在一些实施例中，参照图2与图3，每个螺旋桨120具有两个正弦锯齿结构，分别为第一正弦锯齿结构124与第二正弦锯齿结构125；其中，第一正弦锯齿结构124沿其长度方向分成若干个第一锯齿部1241，第一正弦锯齿结构124的波长为λ1；第二正弦锯齿结构125沿其长度方向分成若干个第二锯齿部1251，第二正弦锯齿结构125的波长为λ2；其中，第一锯齿部1241与第二锯齿部1251依次交错连接，第一锯齿部1241与第二锯齿部1251之间形成上述波谷126，λ1≠λ2。
35.通过采用上述方案，每个螺旋桨120仅设计两种锯齿结构，因此，螺旋桨120的前缘12 1结构较简单，并且制作难度较低；同时，第一正弦锯齿结构124的波长与第二正弦锯齿结构125的波长不相同，从而保证了第一锯齿部1241与第二锯齿部1251在螺旋桨120使用时能够对螺旋桨120进行较佳的降噪。
36.可以理解的是，第一锯齿部1241与第二锯齿部1251一一对应，每个波谷126的结构一致，空气流过波谷126的位置时，每个波谷126处产生几乎相同的噪音辐射。螺旋桨120工作过程中，每个波谷126均是一种种相同频率的声源干涉另一种相同频率的声源，如此，波谷126对噪声声源具有明显的且破坏性的干涉，从而产生更好的降噪效果。
37.在一些实施例中，在本技术方案中，螺旋桨120具有两个，两个螺旋桨120位于同一直线，一个螺旋桨120远离桨毂110的一端与另一个螺旋桨120远离桨毂110的一端之间的距离在306mm与106mm之间。基于上述螺旋器100的标准下，第一正弦锯齿结构124的波高2h 1与螺旋桨120的基准弦长的比值范围在0.033与0.167之间，第二正弦锯齿结构125的波高2h2与螺旋桨120的基准弦长的比值范围在0.033与0.167之间。需要说明的是，基准弦长的大小为0.75倍螺旋桨120半径处的弦长，表示为c0.75r，因此，0.033≤2h1/c0.75r≤ 0.167，0.033≤2h2/c0.75r≤0.167。
38.在本技术方案中,不同波高的正弦锯齿结构，能够对不同频率的噪音进行降噪。第一正弦锯齿结构124与第二正弦锯齿结构125采用上述尺寸，如此，第一正弦锯齿结构124的降噪对象与第二正弦锯齿结构125的降噪对象均是5000hz以上的中高频宽频噪声；人耳对4000h z左右的噪声最为敏感，而本设计选择的锯齿高度范围能够有效地对5000hz左右的中频宽频噪声进行降低，而常规的正弦锯齿结构仅能够有效地对7000hz左右的噪音进行降低，5000h z的大小更接近4000hz的大小，因此能够最大程度降低噪声对人耳的刺激。
39.可以理解的是，如图3所示，波高2h1为波谷126的底部到第一锯齿部1241的波峰之间的高度，波高2h2为波谷126的底部到第二锯齿部1251的波峰之间的高度。
40.进一步地，参照图1与图2，第一正弦锯齿结构124的波高2h1与第二正弦锯齿结构12 5的波高2h2相同，如此，第一正弦锯齿结构124的波高与第二正弦锯齿结构125的波高增强特定频率区域噪声的削弱效果，从而能够更有效地降低低5000hz左右的中频宽频噪声。
41.在一些实施例中，螺旋桨120具有两个，两个螺旋桨120位于同一直线，一个螺旋桨12 0远离桨毂110的一端与另一个螺旋桨120远离桨毂110的一端之间的距离在306mm与
106m m之间。基于上述螺旋器100的标准下，第一正弦锯齿结构124的波长λ1与螺旋桨120的基准弦长的比值范围在0.1与0.3之间，第二正弦锯齿结构125的波长λ2与螺旋桨120基准弦长的比值范围在0.1与0.3之间；需要说明的是，基准弦长的大小为0.75倍螺旋桨120半径处的弦长，表示为c0.75r，因此，0.1≤λ1/c0.75r≤0.3，0.1≤λ2/c0.75r≤0.3。
42.实验过程中，设计具有不同波长的多个螺旋桨120，并对多个螺旋桨120进行测试，从而获得每个螺旋桨120的推力、功率以及降噪性；此后，对每个螺旋桨120反馈的效果进行分析，第一正弦锯齿结构124的波长与第二正弦锯齿结构125的波长满足上述尺寸要求，螺旋器100的推力足够大，功率足够小，并且螺旋器100的降噪效果较佳。
43.可以理解的是，如图3所示，波长λ1为第一锯齿部1241两端之间的距离，波长λ2为第二锯齿部1251两端之间的距离。
44.进一步地，参照图1与图2，第一正弦锯齿结构124的波长λ1与第二正弦锯齿结构125 的波长λ2之间的比值在0.33与3之间，即0.33≤λ2/λ1≤3。实验过程中，设计具有不同波长的多个螺旋桨120，并对多个螺旋桨120进行测试，从而获得每个螺旋桨120的推力、功率以及降噪性；此后，对每个螺旋桨120反馈的效果进行分析，第一正弦锯齿结构124的波长与第二正弦锯齿结构125的波长满足上述的比值要求，螺旋器100的推力足够大，功率足够小，并且螺旋器100的降噪效果较佳。
45.在一些实施例中，锯齿部为设置于前缘121的延伸部，即第一锯齿部1241与第二锯齿部 1251为设置于前缘121的延伸部，可见，本设计是在基准螺旋桨120的基础上进行延伸式的正弦锯齿结构的设计，增大了螺旋桨120的面积，有利于获得较好的气动性能。
46.在一些实施例中，前缘121沿其长度方向包括预留区1212与锯齿区1211，正弦锯齿结构设置于锯齿区1211。具体的，螺旋桨120靠近桨毂110的端部为根部，螺旋桨120远离桨毂110的端部为尖部，预留区1212靠近根部设置，锯齿区1211靠近尖部设置。实验得出，锯齿部能够有效地降低湍流-翼型或涡流-翼型的中高频宽频噪声。在螺旋桨120旋转过程中，靠近尖部的位置处螺旋桨120速度大，涡流强度、湍流度也大，而靠近根部则相反。因此，锯齿区1211选择在螺旋桨120远离桨毂110的二分之一区域设计延伸式的正弦锯齿结构。
47.本实用新型第二方面公开了一种无人飞机，包括上述的螺旋器100。无人飞机通过采用上述螺旋器100，螺旋器100的螺旋桨120采用多种波长的正弦锯齿结构。通过实验发现，不同波长的锯齿部产生不同的降噪频率；并且，螺旋桨120工作时，波谷126的噪声源占主导地位。在本技术方案中，采用多种不同波长的锯齿结构，并使不同波长的锯齿部依次交错连接，波谷126形成于两个不同波长的锯齿部之间，如此设计，正是针对波谷126处的噪声源。具体的，螺旋桨120工作时，在波谷126的位置，两种波长的锯齿部由于其形状不同对湍流涡旋作用时，导致湍流涡旋在波谷126间对流所花费的时间不同而导致相位差，因此波谷126位置的两种锯齿部使噪声源发生破坏性的干涉，从而产生更好的降噪效果。综上可见，无人机飞行时，由于螺旋器100使用时仅产生较小的噪音，无人机适用于更多的场合。
48.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。