（1）环形框架（Ring）或导管（Duct）

?环形框架是封闭的结构，将叶片端部连接起来，类似于一个环状外壳。

?另一种形式是导管式螺旋桨（Ducted Propeller），其叶片安装在一个管状结构内，利用管道效应提升推力。

（2）螺旋桨叶片（Blades）

?叶片通过环形框架连接，避免了传统螺旋桨的叶尖裸露状态。

?由于环形支撑，叶片可以设计得更轻薄，同时保持高强度，减少能量损失。

（3）动力系统（Motor & Bearings）

?传统环形螺旋桨由中心轴驱动，但新型设计（如磁悬浮环形螺旋桨）可能直接在环上安装电机，实现无轴驱动。

?先进的磁悬浮技术可减少摩擦，提高效率。

2. 关键空气动力学原理

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（1）减少叶尖涡流（Tip Vortex Reduction）

?传统螺旋桨的叶片末端会产生强烈的叶尖涡流，导致能量损失和噪音增加。

?环形框架消除了叶片裸露的叶尖，使气流更平稳，减少推力损失，提高推进效率。

（2）环形结构提升推力效率（Thrust Optimization）

?环形设计可以减少气流扩散，提高螺旋桨的推进效率。

?在导管式螺旋桨中，导管本身可以加速气流，通过文丘里效应提升推力。

（3）降低噪音（Noise Reduction）

?由于减少了叶尖涡流和气动扰动，环形螺旋桨的噪音比传统螺旋桨更低。

?适用于城市空中交通（UAM）、无人机物流等对噪音敏感的场景。

（4）增强结构强度（Structural Reinforcement）

?传统螺旋桨叶片由于高速旋转，会受到较大离心力，导致叶片易变形或断裂。

?环形框架提供额外支撑，使叶片在高速旋转时更加稳定，可承受更大的载荷。

3. 设计优势与挑战

（1）优势

更高的推进效率：减少叶尖涡流，提高能量利用率。

更低的噪音：适用于城市空中交通（eVTOL）、无人机、静音风扇等。

更安全的设计：叶片封闭结构减少外部接触风险，适用于城市环境。

更轻量化的结构：可使用复合材料，如碳纤维或钛合金，提升强度并降低重量。

（2）挑战

制造成本较高：由于特殊设计，需要更精密的加工和材料。

动力传输难度：传统中心轴驱动方式可能需要额外的力矩补偿设计。

市场应用尚在初期：目前主要用于实验性飞行器、无人机等，仍需产业化推进。

4. 应用实例

?Lilium eVTOL：采用环形风扇（Ducted Fan），提升空中出租车的飞行效率。

?无人机推进系统：如DARPA的安静无人机研究，环形螺旋桨可降低噪音。

?船舶推进器：导管螺旋桨广泛用于大型船舶和水下机器人，提升推力并降低燃油消耗。

总结

环形螺旋桨通过减少能量损耗、优化空气动力学性能、提升安全性，在航空航天、电动飞行器、无人机、船舶等领域具有巨大应用潜力。虽然面临制造成本和工程化挑战，但随着技术进步，它可能成为未来绿色交通的重要组成部分。