[实用新型]一种基于耦合仿生的低噪声无人机旋翼

说明书

技术领域

本实用新型涉及无人机旋翼降噪技术领域，具体是一种基于耦合仿生的低噪声无人机旋翼。

背景技术

随着无人机技术越来越成熟，越来越多的场合可见其踪迹，如军事侦察、协助反恐等，也有更多的人使用无人机作为娱乐工具。但是由于无人机自身具有较大的噪声，极大地降低了其在某些特定场合如军事侦察等的成功率。所以解决无人机的噪声问题已经迫在眉睫，成为摆在无人机发展面前的一个难题。

无人机的噪声主要来自于两个方面：电机和旋翼，且旋翼发出的噪声水平要高于电机。目前无人机基本都是采用电池驱动的电机来带动旋翼，而且电机的噪声水平比较低，在整体的噪声中所占比例不大，这使得旋翼产生的噪声尤为显著。

旋翼降噪有两种方式：主动降噪和被动降噪。主动降噪主要指用相干声波来抵消已有的噪声或抑制产生噪声的振动源。由于无人机旋翼噪声在空间分布上的复杂性，该方式难度极大。被动降噪主要指用吸声结构将入射声波的机械能转化为热能等其他形式的能量或修饰外部结构使流动更稳定。但是旋翼在空中转动剧烈，利用吸声结构来达到降噪的目的也不易实现。最后为之可行的就是研究如何通过修饰旋翼的空间结构来达到降噪的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于耦合仿生的低噪声无人机旋翼，具有明显的降噪效果，一定程度上提高无人机的安全性能。

本实用新型的技术方案为：

一种基于耦合仿生的低噪声无人机旋翼，包括桨叶，所述桨叶的前缘为正弦波状的结节结构，所述桨叶的尾缘为等腰三角形状的锯齿结构。

所述的基于耦合仿生的低噪声无人机旋翼，所述结节结构由若干个结节组成，所述结节的高度取值为0.005L～0.2L，所述结节的宽度取值为3mm～30mm，所述结节的数目取值为2～20；其中，L表示单个桨叶的平均弦长，其取值为单个桨叶的水平投影面积与翼展的比值，其单位为mm。

所述的基于耦合仿生的低噪声无人机旋翼，所述锯齿结构由若干个锯齿组成，所述锯齿的高度为0.01L～0.40L，所述锯齿的宽度为0.01L～0.50L，所述锯齿的数目为3～50；其中，L表示单个桨叶的平均弦长，其取值为单个桨叶的水平投影面积与翼展的比值，其单位为mm。

本实用新型的有益效果为：

（1）基于耦合仿生的旋翼与基准旋翼相比，降噪效果明显，能够满足不同场合对无人机噪声水平的特殊要求。

（2）采用耦合仿生结构的旋翼，能够提高无人机的效率，使无人机的续航能力得到增强，更加节能环保，具有经济意义。

（3）利用两种仿生结构参数与降噪量之间的规律，可以将这两种仿生结构应用到旋转机械降噪等领域，使得降噪有规律可循。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A部放大图；

图3是图1的B部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。

如图1～图3所示，一种基于耦合仿生的低噪声无人机旋翼，包括桨叶1，桨叶1的前缘11采用正弦波状的结节结构，桨叶1的尾缘12采用等腰三角形状的锯齿结构。

结节结构的主要参数包括结节高度a、结节宽度b、结节数目M，这三个参数优化后的取值范围如下：

结节高度a取值在0.005L～0.2L；

结节宽度b取值在3mm～30mm；

结节数目M取值在2～20。

锯齿结构的主要参数包括锯齿高度c、锯齿宽度d、锯齿数目N，这三个参数优化后的取值范围如下：

锯齿高度c取值在0.01L～0.40L；

锯齿宽度d取值在0.01L～0.50L；

锯齿数目N取值在3～50。

上述L代表单个桨叶1的平均弦长，其取值为单个桨叶1的水平投影面积与翼展的比值，单位：mm。

自然界中一些生物经过亿万年的进化，形成了具有环境适应性的躯体特征，如猫头鹰的静音飞行特性就是其中的典型代表。本实用新型受猫头鹰的“静音”飞行启发，结合耦合仿生学的理论依据，设计并制作了前缘结节结构与尾缘锯齿结构耦合的旋翼，并通过实验研究得到效果较佳的参数组合。实验结果证明，采用耦合仿生结构的旋翼，其降噪效果更加明显，这极大提高了无人机的“静音”性能，一定程度上保障了无人机的安全性能。

本实用新型的耦合仿生结构具有可移植性，除了无人机之外，还可以用于其他需要降噪的旋转机械，如轴流风机、风扇、涡轮机械等，能够有效降低气动噪声。

以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。