阅读说明：本技术 一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法 (Noise reduction method for miniature single-rotor unmanned helicopter platform ) 是由 马晓光 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法,降噪方法包括采用静音降噪主尾桨模块和/或采用电机直驱传动模块和/或采用静音无刷电机模块。经过本发明提供的方法降噪后在同级别无人机中具备固定翼无人机无法定点悬停的性能。超越多旋翼无人机的低噪音水平,以及拥有良好的效率以及续航优势。(The invention provides a noise reduction method of a miniature single-rotor unmanned helicopter platform. After the method provided by the invention is used for reducing noise, the fixed-wing unmanned aerial vehicle in the same level has the performance that the fixed-wing unmanned aerial vehicle cannot hover at a fixed point. The more rotor unmanned aerial vehicle's low noise level to and possess good efficiency and continuation of journey advantage.)

一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法

技术领域

本发明属于无人机机械设计领域，具体涉及一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机被用于越来越多的领域，在各行各业发挥着巨大的作用。相比于常规的多旋翼无人机，由于其结构简单控制起来相对容易，市面上的消费级航拍无人机、行业级植保无人机等采取多旋翼布局居多。由于多旋翼布局无人机的续航以及载重限制，加上固定翼无人机无法实现定点悬停的短板，在某些特殊的应用场景，例如军事侦查，一种微型（起飞重量低于35克）低噪音单旋翼无人直升机平台在有效续航时间（航速大于20分钟）、噪音分贝大小等方面有着相当的优势与实用价值。

因此，针对以上问题针对单旋翼无人直升机平台进行降噪的方法是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法，降噪方法包括采用静音降噪主尾桨模块和/或采用电机直驱传动模块和/或采用静音无刷电机模块。进一步地，静音降噪主尾桨模块采用经过优化的静音降噪螺旋桨桨叶。

进一步地，电机直驱传动模块采用超微无刷直驱电机。

进一步地，静音无刷电机模块包括机械噪声降低模块以及电磁噪声降低模块。

进一步地，静音降噪螺旋桨桨叶的优化方法包括：

（1）降低桨尖速度的同时，采用低转速大螺距；

（2）在桨尖上增加翼尖小翼；

（3）减少桨叶翼型的厚度，并且增大和优化桨叶的弯曲度。

进一步地，机械噪声降低模块采用经过动静平衡处理的微型无刷直驱电机外转子；电磁噪声降低模块通过仿真软件优化电机参数、机械参数以及装配工艺。

本发明提供了一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法，该降噪方法包括采用静音降噪主尾桨模块、采用电机直驱传动模块以及采用静音无刷电机模块中的任意一种方法或者任意几种方法。

首先，静音降噪主尾桨模块采用经过优化的静音降噪螺旋桨桨叶，实现微型单旋翼无人直升机平台的气动系统降噪，具体的优化方法如下：

（1）桨尖速度的变化对厚度噪声影响很大，降低桨尖速度可以有效地降低厚度噪声，采

用低转速大螺距搭配既可在保证升力同时实现降噪；

（2）与此同时，我们通过在超微单旋翼直升机螺旋桨桨尖上增加优化设计的翼尖小翼，可以诱导生成小的桨尖涡，从而在桨涡干扰发生前降低桨尖涡的强度，进而降低其气动噪声水平；

（3）在相同条件下，厚翼型所引起的厚度噪声大于薄翼型所引起的厚度噪声。因此，在满足结构、气动等性能的要求下，追求桨叶翼型的最薄化，增大和优化桨叶的弯曲度，使得超微单旋翼直升机在低速飞行状态上旋翼转速降低，使得旋翼噪声大大降低。其次，电机直驱传动模块采用超微无刷直驱电机替代传统的减速齿轮机构，满足螺旋桨所需的大扭矩的同时极大降低动力子系统的机械噪音水平。相比于传统直升机采用电机与齿轮减速器的结合方式，其在运行时会产生巨大的机械噪声，采取电机直驱主尾桨的方式极大的降低了多级减速器传动时候的噪音分贝数。

最后，静音无刷电机模块包括机械噪声降低模块以及电磁噪声降低模块，具体如下：

（1）为降低电机机械噪音水平，微型无刷直驱电机外转子部分采取严格的动静平衡处理措施，加工上保证精度，避免电机轴中心有较大偏移,其次保证超微无刷直驱电机外转子质量分布合理。电机装配时提高精度，最大限度减小虚位。同时后期在实际的动静平衡测试环节在超微无刷直驱电机相关位置涂上固化胶调整电机的动静平衡达到最优化；（2）电磁力作用在定、转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波，使定子产生振动，这类噪声称为电磁噪声。为降低电磁噪声，我们通过自建的仿真软件优化电机的电磁参数，机械参数及装配工艺。降低气隙磁场谐波分量、使电磁激振力波的频率远离定子的固有频率，并保证由铁芯传递给电机机壳的振动削弱到最小。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）提供了一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法，经过该方法降噪后在同级别无人机中具备固定翼无人机无法定点悬停的性能。超越多旋翼无人机的低噪音水平，以及拥有良好的效率以及续航优势；（2）经过静音降噪设计的无人机主尾桨在兼并效率的同时可以得到更低的噪音水平，最终存在的噪音也基本消失在背景噪音当中，使得无人机不被先敌发现；（3）采用电机直驱的传动方式降低了无人机直升机的结构复杂性，方便平时的维护保养。没有复杂的传动齿轮或者皮带组件，无人机整体效率更高，同时大大降低了运行时候的机械噪音；（4）静音无刷电机在经过降噪设计后，可以更进一步的降低无人机平台的噪音水平。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明提供一种微型单旋翼无人直升机平台的降噪方法，降噪方法包括采用静音降噪主尾桨模块、采用电机直驱传动模块以及采用静音无刷电机模块。其中，静音降噪主尾桨模块采用经过优化的静音降噪螺旋桨桨叶，静音降噪螺旋桨桨叶的优化方法包括：

（1）降低桨尖速度的同时，采用低转速大螺距；

（2）在桨尖上增加翼尖小翼；

（3）减少桨叶翼型的厚度，并且增大和优化桨叶的弯曲度。

电机直驱传动模块采用超微无刷直驱电机。

静音无刷电机模块包括机械噪声降低模块以及电磁噪声降低模块；

机械噪声降低模块采用经过动静平衡处理的微型无刷直驱电机外转子；电磁噪声降低模块通过仿真软件优化电机参数、机械参数以及装配工艺。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。