[发明专利]基于提升使用性能的桨叶结构及其应用方法、螺旋桨

权利要求书

1.一种基于提升使用性能的桨叶结构，包括桨叶，其特征在于，所述桨叶所属的翼型族为层流翼型，且所述桨叶分别具有桨尖端和桨根端；

所述桨叶分别具有截面翼型最大厚度和截面翼型弦长，所述截面翼型最大厚度为所述截面翼型弦长在其法线方向上的翼型最大厚度，且所述截面翼型最大厚度与所述截面翼型弦长之间的比值形成翼型的相对厚度数值；

沿着所述桨根端至所述桨尖端的方向，所述截面翼型弦长逐步减小，所述翼型的相对厚度数值的逐步变化顺序为先增大后减小；

所述桨叶形成的螺旋桨半径为所述桨叶形成的螺旋桨外径的一半；

所述桨叶具有一个螺距，所述螺距为所述桨叶的所处平面在非流动介质中旋转一圈经过的距离，所述螺距与所述螺旋桨外径之间的比值形成进速系数；

沿着所述桨根端至所述桨尖端的方向，所述桨叶处于桨尖端与桨根端之间实时位置的横截面形状逐渐变化，所述截面翼型弦长与所述螺旋桨外径之间的比值逐步减小，所述进速系数的逐步变化顺序为先减小后增大再减小；

所述桨叶还具有桨叶角、侧斜角和纵倾角；

所述桨叶角为所述桨叶的扭角，所述桨叶的扭角为所述截面翼型弦长所处直线与所述桨叶所处的旋转平面之间的夹角，其随所述螺旋桨半径的变化而同步变化，沿着所述桨根端至所述桨尖端的方向，所述桨叶处于桨尖端与桨根端之间实时位置的横截面形状逐渐变化，所述桨叶角逐步减小；

所述桨叶具有一个正投影，所述正投影的外形轮廓为投射轮廓，所述投影轮廓基于中心参考线为对称叶形，所述侧斜角和所述纵倾角不变；

沿着所述桨根端至所述桨尖端的方向，所述桨叶的横截面形状逐渐变化，不同位置的横截面几何信息为：

表中，r为截面位置至螺旋桨的桨杆之间的距离，R为螺旋桨半径，r/R为二者之间比值，指代截面位置处于所述桨尖端与所述桨根端之间的实时位置；c为截面翼型弦长，所述截面翼型弦长即翼型截面两端点之间的最大连线长度，D为螺旋桨外径，c/D为二者之间比值；t₀为截面翼型最大厚度，所述截面翼型最大厚度即截面翼型沿所述截面翼型弦长的法线方向上的翼型最大厚度，t₀/c为二者之间比值，指代翼型的相对厚度数值；P为螺距，所述螺距即螺旋桨在非流动介质中旋转一圈桨叶所处平面经过的距离，P/D为二者之间比值，指代进速系数；Pitch为桨叶角，即桨叶的扭角，所述桨叶的扭角是指桨叶的截面翼型弦长所处直线与桨叶所处旋转平面之间的夹角；skew为侧斜角，rake为纵倾角。

2.根据权利要求1所述的基于提升使用性能的桨叶结构，其特征在于，

所述桨叶的形状为卡普兰系列外形，所述桨尖端为平头。

3.根据权利要求2所述的基于提升使用性能的桨叶结构，其特征在于，

所述桨叶形成一个外涵道，所述桨尖端与所述外涵道之间平行对应。

4.根据权利要求1所述的基于提升使用性能的桨叶结构，其特征在于，

所述桨叶的两面分别一一对应具有压力表面和吸力表面，所述压力表面与所述吸力表面之间为相背离设置，且所述吸力表面为平滑的外凸面。

5.一种桨叶结构的应用方法，其特征在于，将如权利要求1-4任一项所述的基于提升使用性能的桨叶结构应用于转数为3000rpm，拉力为13kg，航速为25km/h的使用工况。

6.一种螺旋桨，包括柱状的桨杆，其特征在于，还包括如权利要求1-4任一项所述的基于提升使用性能的桨叶结构；

所述桨叶设有三个，且所述三个桨叶均匀固接于所述桨杆的外侧；

所述桨尖端位于所述桨叶远离所述桨杆的一侧端，所述桨根端位于所述桨叶靠近所述桨杆的一侧端。