一种螺旋桨支架结构的制作方法

本发明属于太阳能无人机技术领域，尤其涉及一种螺旋桨支架结构。

背景技术：

太阳能无人机采用电动机直接驱动螺旋桨，电动机和螺旋桨紧密连接，安装在支架前端，由于电动机重量造成支架结构强度、刚度和重量较大，而且安装电机-螺旋桨的连接装置复杂，造成空气阻力较大。电动机与支架刚性连接，螺旋桨、电机的动载荷、振动载荷传递给飞机机体，机体振动环境恶劣。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种螺旋桨支架结构，具有降载、降阻、提高整机可靠性的优点。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种螺旋桨支架结构，包括：主梁、机翼前缘蒙皮、电动机、弹性元件、柔性杆、轴承、螺旋桨和支杆；其中，所述机翼前缘蒙皮与所述主梁的外表面相连接；所述电动机和所述弹性元件设置于所述机翼前缘蒙皮的内部；所述电动机通过所述弹性元件与所述主梁相连接；所述柔性杆的一端穿过机翼前缘蒙皮与所述电动机的输出轴相连接，所述柔性杆的另一端通过所述轴承与所述螺旋桨相连接；所述支杆的一端穿过机翼前缘蒙皮与所述主梁相连接，所述支杆的另一端与所述轴承的上部相连接。

上述螺旋桨支架结构中，所述柔性杆的一端穿过机翼前缘蒙皮通过联轴器与所述电动机的输出轴相连接。

上述螺旋桨支架结构中，所述支杆为碳纤维复材杆。

上述螺旋桨支架结构中，所述柔性杆为碳纤维复合材料的圆管。

上述螺旋桨支架结构中，所述柔性杆的扭转振动频率公式为：；其中，为柔性杆的扭转刚度，为螺旋桨的转动惯量，为螺旋桨最高转速。

上述螺旋桨支架结构中，所述柔性杆的扭转刚度通过如下公式得到：；其中，为柔性杆的外径，为柔性杆的内直径和外直径之比，为柔性杆的长度，为碳纤维复合材料铺层的剪切模量。

上述螺旋桨支架结构中，所述螺旋桨的惯量j通过如下公式得到：；其中，n是螺旋桨的叶片数目，m为螺旋桨单片叶片重量，是叶片长度。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

（1）本发明质量较大的电动机安装在主梁上，降低了支杆的强度和刚度要求，有利于降低支杆重量；

（2）本发明的电动机与螺旋桨柔性连接，缓解了电动机承受的螺旋桨振动载荷，提高了电动机的可靠性；

（3）本发明的电动机与主梁弹性连接，降低了传递给主梁的振动载荷，优化了飞机振动环境；

（4）本发明具有降载、降阻、提高整机可靠性的优点。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的螺旋桨支架结构的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明实施例提供的螺旋桨支架结构的示意图。如图1所示，该螺旋桨支架结构包括：主梁1、机翼前缘蒙皮2、电动机3、弹性元件4、柔性杆5、轴承6、螺旋桨7和支杆8。其中，

机翼前缘蒙皮2与主梁1的外表面相连接；电动机3和弹性元件4设置于机翼前缘蒙皮2的内部；电动机3通过弹性元件4与主梁1相连接；柔性杆5的一端穿过机翼前缘蒙皮2与电动机3的输出轴相连接，柔性杆5的另一端通过轴承6与螺旋桨7相连接；支杆8的一端穿过机翼前缘蒙皮2与主梁1相连接，支杆8的另一端与轴承6的上部相连接。

螺旋桨7和电动机3分开安装，电动机3通过弹性元件4安装在主梁1上，支杆8前端安装螺旋桨7；支杆8端部安装轴承6；柔性杆5前端通过法兰连接螺旋桨7，后端通过联轴器连接电动机3输出轴；支杆8前端安装轴承6，轴承6支撑螺旋桨7和软杆5。

在机翼主梁1上预先布置电机安装接口，通过螺栓、弹性元件4把电动机3固定在安装接口上，降低电动机的振动强度，电动机要安装机翼前缘蒙皮2里面。

支杆8的作用是支撑、定位螺旋桨，一般是碳纤维复材杆，支杆8与主梁1连接。

在支杆8前端点固定轴承6，轴承作用是：第一支撑、定位螺旋桨；第二是支撑软杆5，轴承6通过粘接方式固定在支杆8前端。

软杆5为碳纤维复合材料的圆管，后端通过联轴器与电动机3输出轴连接，前端通过法兰与螺旋桨7连接。

柔性杆5提供螺旋桨的扭矩，同时应具有足够的刚度避免螺旋桨的扭转共振，扭转振动频率公式为：：；

其中，为柔性杆5的扭转刚度，为螺旋桨的转动惯量，为螺旋桨最高转速。

柔性杆5采用薄壁碳纤维管，柔性杆5的扭转刚度按下式计算：

；

其中，为柔性杆5的外径，为柔性杆5的内直径和外直径之比，为柔性杆5的长度，为碳纤维复合材料铺层的剪切模量，当没有合适的值时，一般可取4.5gpa。

螺旋桨的惯量j通过如下公式得到：

；

其中，n是螺旋桨的叶片数目，m为螺旋桨单片叶片重量，是叶片长度。

效果：根据上述公式计算得出的柔性杆，可避开杆的扭转共振，提高系统的疲劳寿命。

本发明迎风面积减小，降低了飞行时的阻力；本发明质量较大的电动机安装在主梁上，降低了支杆的强度和刚度要求，有利于降低支杆重量；本发明的电动机与螺旋桨柔性连接，缓解了电动机承受的螺旋桨振动载荷，提高了电动机的可靠性；本发明的电动机与主梁弹性连接，降低了传递给主梁的振动载荷，优化了飞机振动环境；本发明具有降载、降阻、提高整机可靠性的优点。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。