[发明专利]一种低噪声的高效便携式无人机旋翼结构及其设计方法

权利要求书

1.一种低噪声的高效便携式无人机旋翼结构，其特征在于：包括若干呈圆周布置的桨叶以及将各桨叶根部连接在一起的连接结构；所述桨叶的前缘设有锯齿结构，尖端设有向下内倾的后掠小翼结构；所述锯齿结构为等腰三角形状。

2.根据权利要求1所述的一种低噪声的高效便携式无人机旋翼结构，其特征在于：所述连接结构包括自上向下依次设置的顶盖和底座；所述顶盖包括圆形的顶盖板和沿顶盖板外周均匀分布的若干上桨叶固定臂；所述顶盖板上开设有位于顶盖板中间的穿孔一和沿穿孔一外周均匀分布的若干安装孔一；所述上桨叶固定臂上开设有安装孔二；相邻上桨叶固定臂之间的顶盖板的外周底部设有阶梯槽；所述底座包括圆形的底座板和沿底座板外周均匀分布的若干下桨叶固定臂；所述底座板上开设有位于底座板中间的穿孔二和沿穿孔二外周分布的若干安装孔三；相邻下桨叶固定臂之间的底座板的外周顶部设有与阶梯槽相适应的定位支撑结构；所述下桨叶固定臂的顶部设有安装圆柱；所述安装圆柱上开设有通孔，所述下桨叶固定臂上开设有螺母安装槽。

3.根据权利要求2所述的一种低噪声的高效便携式无人机旋翼结构，其特征在于：所述桨叶的尾端设有与安装圆柱相适应的贯穿孔。

4.根据权利要求1所述的一种低噪声的高效便携式无人机旋翼结构，其特征在于：所述桨叶的尖端距离旋转中心的距离为127-457.2mm，旋转面直径为10-36英寸。

5.根据权利要求1所述的一种低噪声的高效便携式无人机旋翼结构，其特征在于：所述锯齿结构包括若干依次相连的等腰三角形状的连接板，所述连接板的宽度为0.13L～0.15L、高度为0.13L～0.15L、厚度为0.02L～0.1L，相邻连接板之间的间隙为0.003～0.05L，相邻连接板的顶端之间的距离为0.13L～0.15L，；所述锯齿结构的分布位置在距离旋转中心的0.1R～0.2R处，锯齿结构的分布长度为0.6～0.7R；其中，R为单个桨叶的翼展，L为单个桨叶的平均弦长，取值为桨叶表面积与翼展的比值，单位为mm。

6.根据权利要求1所述的一种低噪声的高效便携式无人机旋翼结构，其特征在于：所述小翼结构分布在距离旋转中心的0.7R～0.9R的位置处，后掠小翼结构的开始端弦长为桨叶弦长，结束端弦长为0.2L～0.4L；后掠小翼结构的高度为0.03R～0.1R R，后倾角取值为30°～70°、小翼下掠角取值为20°～90°；其中R为单个桨叶的翼展，L为单个桨叶的平均弦长，取值为桨叶表面积与翼展的比值，单位为mm。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的低噪声的高效便携式无人机旋翼结构的设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)仿生结构设计：获取仿生源的结构参数，并根据实际工况，构建旋翼模型作为基准翼型桨叶，在基准翼型桨叶的前缘进行锯齿结构的三维建模，得到带锯齿结构的仿生结构，同时在基准翼型桨叶的尖端进行小翼结构的三维建模，得到带小翼结构的仿生结构；其中，带锯齿结构的仿生结构根据锯齿结构形状的不同包含若干种；

(2)仿生结构形状设计：对基准翼型桨叶和两种仿生结构进行独立的仿真计算实验，生成基准翼型桨叶和两种仿生结构所需的计算网格，并采用流体力学方法对基准翼型桨叶和两种仿生结构的力学及声学特性进行计算分析，确定具有最优气动性能和声学性能的两种仿生结构的形状；

(3)仿生结构参数设计：对确定形状后的两种仿生结构的各个参数进行正交实验，并根据正交实验结果进行极差分析，确定各参数的最佳取值范围。