CN100376456C

CN100376456C - 具有有限根梢比的双掠式旋翼浆叶

Info

Publication number: CN100376456C
Application number: CNB2005100026464A
Authority: CN
Inventors: D·法尔凯罗; G·阿诺; F·贝鲁尔; J·巴伊; P·博米耶; Y·德尔里厄
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA; Eurocopter SA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA; Airbus Helicopters SAS
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: JP2005206148A; FR2865189B1; JP4551778B2; DE602005001948D1; EP1557354B1; FR2865189A1; CN1644454A; US20050158175A1; DE602005001948T2; EP1557354A1; US7331765B2

Abstract

本发明涉及一种具有有限根梢比的旋翼桨叶，该桨叶沿着参考半径R连续地包括：内段；前掠段；以及后掠段；此外前掠段(ZFS)的起点位于旋翼0.47到0.65倍旋翼参考半径处。并且在参考半径处，桨叶前缘相对于所述桨叶基准轴线的角度γ在-40°到-60°之间。

Description

具有有限根梢比的双掠式旋翼浆叶

技术领域

本发明涉及一种用于旋翼的具有有限根梢比(taper ratio)的双掠式浆叶。旋翼是一种用来为飞行器如直升机提供升力和水平推力的部件。

背景技术

这种旋翼在装到直升机上后必须具有能驱动直升机的气动性能。此外，在噪声方面也必须满足日益严格的限制性标准。由此，现在设计的浆叶必须考虑这两方面的因素，有时这两方面的因素在作用上是相反的。

法国专利文献FR2689852中特别给出一些用来确定浆叶气动性能的尺寸参数，这里其以参考的形式并入本申请。

在浆叶形状的噪声方面，知道的就比较少了。

然而，现在已知的多段式浆叶从旋翼的轴线开始向外包括：

相反的梯形度即翼弦增加的内段；

翼弦开始增加然后减少的前掠段；以及

翼弦减少的后掠段。

按常规，当某一段的前缘相对于浆叶轴线的角度为正角即朝着旋翼旋转方向向前延伸时被称为“前”掠，当某一段的前缘为负角时被称为“后”掠。

多段浆叶能够减少噪声污染。前掠段之后紧跟一个后掠段能够避免浆叶的前缘平行于前一个浆叶在浆叶的整个翼展上所产生的涡流。此外，后掠段的渐缩也有利于减少噪声，这是因为：

◆在给定外形的情况下，厚度随着翼弦的变短而减少会减少所谓的“厚度”噪声；以及

◆浆叶的面积由根梢比而减少，在减少升力的同时会减少所谓的“载荷”噪声。

然而，这种浆叶在动力性方面没什么值得说的，因为相关的中心，即气动中心、重心以及相对于俯仰轴弹性中心均不存在令人满意的位置。这就会使控制力过力而旋翼的整体动力性能较差。

此外，这种浆叶的动力性能并不如具有相同面积的常规浆叶那么好。特别是其盘旋时的形态优点很小，而大负载前飞时前进浆叶会过早失速。

内段的相反根梢比有利于减少浆叶的重量。然而，浆叶的根部，即内段开始的地方必须能承受所产生的扭转力矩，特别是在有后掠段时更是如此。由此必须将靠近旋翼的部分加厚来使浆叶变硬。如此构成的浆叶外形会非常复杂，因为其外形不仅从旋翼转轴向外要渐缩，而且从外朝所述转轴方向还要渐厚。

不用介绍，本领域技术人员都知道这种复杂性所带来的困难是什么。

此外内段的根梢比会严重地损害盘旋性能，并对最大起飞重量产生直接影响。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种动力性能良好并且气动性能有所提高而噪声又较小的浆叶。

本发明的浆叶沿着参考半径连续地包括：内段；前掠段；以及后掠段；此外，前掠段的起点位于0.47到0.65倍所述参考半径处；这里的参考半径对应于转盘半径，即所述旋翼的半径。

后掠段的起点位于0.75到0.90倍所述参考半径处。

此外，前掠段的掠角在5°到10°之间。

同样，后掠段的掠角在-15°到-30°之间。

后掠段的翼弦最好为常量并等于所述前掠段最外部分的翼弦。

这样能减少浆叶加工的限制条件。

在一优选实施例中，后掠段的根梢比为1到2，即所述段最内端翼弦与所述段最外端翼弦的比为1到2。

此外，浆叶在后掠段外进一步包括一外段，该外段同样渐缩。

外段的根梢比并变簿不仅有利于盘旋和高速飞行时的气动性能，还有利于减少飞行时的噪声。

在一示例中，外段的起点位于0.92到0.97倍的参考半径处。

这种根梢比优选为抛物线形，并且距离轴线为参考半径处，前缘相对于浆叶轴线的角度在-40°到-60°之间。此处的厚度为6％到8％的翼弦。

前缘在参考半径处的这种角度非常重要，因为其可用来减少瞬间的马赫数，即轮廓上垂直于前缘测得的空气速度与声速的比。

浆叶的气动性能与浆叶上的瞬间马赫数直接相关。

由此，减少浆叶端头的瞬间马赫数能够使浆叶在亚音速下工作，从而避免超音速下的压缩冲击。

此外，从声学地角度上讲，减少瞬间马赫数能够减少噪声。

此外，浆叶包括一个扭曲段，该扭曲段满足一定的扭曲关系。

扭曲段的起点最好与内段的起点重合。

扭曲关系优选为线性的，并至少到0.9倍的参考半径，该关系的系数在-10°/R到-13°/R之间。

此外，浆叶外段的端头还包括一个双斜面斜坡。

该斜坡在参考半径处的斜角δ在10°到20°之间。

此外，轮廓内段的起点在0.15到0.30倍参考半径处。

作为优选，该参考半径在5米到10米之间。

此外，浆叶至少还包括一段剖面厚度在6％到8％之间的部分，该部分处于外段中。

同样，浆叶至少还包括一段剖面厚度在8％到10％的部分，该部分在参考半径75％之外。显然，该段至少包括一段厚度等于9％的部分。

内段的翼弦最好为常量。

该翼弦为1到1.1倍的L，这里的L由下式给出：

L = \frac{{&Integral;}_{R 0}^{R} L (r) r^{2} dr}{{&Integral;}_{R 0}^{R} r^{2} dr}

其中L(r)是限定翼弦随翼展的变化关系，R0为剖面部分起点的半径；并且R为参考半径。

同样，前掠段的翼弦也为常量并等于内段的翼弦。

附图说明

结合本发明作为示例给出的实施例并参考附图，本发明将会更加清楚，其中：

图1为浆叶的平面图；以及

图2为相同浆叶的前视图。

具体实施方式

附图中相同的部件采用相同的附图标记。

参见图1，浆叶P由连接件T固定到布置在ART处的超前滞后的挥舞铰链，并与旋转轴ROT相连接，从而绕垂直轴Oz旋转。

浆叶的自由端或外端与轴线Oz的距离为R，这里将其称为参考半径R。

浆叶P连续地包括：

内段ZI，其从固定到T的内端EI开始；

前掠段ZFS；

后掠段ZBS；以及

外段。

对应于浆叶轮廓部分起点的内端EI到旋转轴的距离优选为参考半径的15％到30％，最理想地是27％。

内段ZI与前掠段ZFS之间的交界线最好位于参考半径的47％到65％的位置处，最理想地是60％。

前掠段ZFS与后掠段ZBS之间的交界线最好位于参考半径的75％到90％的位置处，最理想地是85％。

前掠段ZFS与外段ZE之间的交界线最好位于0.92到0.97倍参考半径的位置处。

内段ZI不变的翼弦并且为1到1.1倍的L，该翼弦最理想地是1.07倍的L，这里的L由下式给出：

L = \frac{{&Integral;}_{R 0}^{R} L (r) r^{2} dr}{{&Integral;}_{R 0}^{R} r^{2} dr}

其中L(r)是限定翼弦随翼展变化的关系，R0为剖面部分(profiledportion)起点的半径；并且R为参考半径。

作为优选，前掠段ZFS的翼弦也不变并且由此等于内段ZI的翼弦。前掠角α在5°到10°之间，优选为7°。

后掠段ZBS的翼弦优选为两端翼弦之间的根梢比为1到2，最理想的根梢比是1.5。根梢比应理解为最内端部分的翼弦即与前掠段相接部分翼弦与最外端部分的翼弦即与外段相接部分翼弦之比。后掠角β在-15°到-30°之间，优选为-25°。

外段ZE具有一个前缘部分，该前缘部分为抛物线形。因此其中参考半径处即浆叶外端处的角γ在-40°到-60°之间，最理想的是-45°。

最后，浆叶以斜坡M结束，其中如图2所示斜坡为双斜面。该斜坡M向下倾斜，斜角δ在10°到20°之间，最理想的是16°。

此外，有一段浆叶是扭曲。该扭曲段从内段一直到外段。作为优选，扭曲关系为线性的，并且其系数在-10°/R到-13°/R之间，最理想的是-12°/R，其中R如上所述为参考半径。

Claims

1.一种用于旋翼的浆叶(P)，沿着参考半径R连续地包括：内段(ZI)；前掠段(ZFS)；以及后掠段(ZBS)；该浆叶的特征在于，所述前掠段(ZFS)的起点位于所述参考半径R的0.47到0.65倍处，并且在所述参考半径R处，所述浆叶前缘相对于所述浆叶总体轴线的角度γ在-40°到-60°之间；

所述内段(ZI)的翼弦为1到1.1倍的L，这里的L由下式给出：

L = \frac{{&Integral;}_{R 0}^{R} L (r) r^{2} dr}{{&Integral;}_{R 0}^{R} r^{2} dr}

2.如权利要求1的浆叶(P)，其特征在于所述后掠段(ZBS)的起点位于所述参考半径R的0.75到0.90倍处。

3.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于所述前掠段(ZFS)的掠角在5°到10°之间。

4.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于所述后掠段(ZBS)的掠角在-15°到-30°之间。

5.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于所述后掠段(ZBS)的翼弦为常量并等于所述前掠段(ZFS)最外部分的翼弦。

6.如权利要求1到4之一的浆叶(P)，其特征在于所述后掠段(ZBS)的根梢比为在1到2之间。

7.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于该浆叶在后掠段(ZBS)外进一步包括一外段(ZE)时，该外段具有根梢比。

8.如权利要求7的浆叶(P)，其特征在于所述外段(ZE)的起点位于所述参考半径R的0.92到0.97倍处。

9.如权利要求7或8的浆叶(P)，其特征在于所述根梢比为抛物线形。

10.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于该浆叶包括一个扭曲段，该扭曲段满足一扭曲关系。

11.如权利要求10的浆叶(P)，其特征在于所述扭曲段的起点与所述内段(ZI)的起点重合。

12.如权利要求10或11的浆叶(P)，其特征在于所述扭曲关系为线性的。

13.如权利要求12的浆叶(P)，其特征在于所述扭曲关系的系数在-10°/R到-13°/R之间，R为所述参考半径。

14.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于该浆叶的外段端头还包括一个双斜面斜坡M。

15.如权利要求14的浆叶(P)，其特征在于所述斜坡M在所述参考半径处的斜角δ在10°到20°之间。

16.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于所述内段(ZI)的起点位于参考半径R的0.15到0.30倍处。

17.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于所述参考半径在5米到10米之间。

18.如权利要求7的浆叶(P)，其特征在于该浆叶至少还包括一段剖面厚度在6％到8％的部分，所述部分处于外段(ZE)中。

19.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于该浆叶至少还包括一段剖面厚度在8％到10％的部分，该部分在所述参考半径R的75％之外。

20.如权利要求19的浆叶(P)，其特征在于所述段至少包括一段剖面厚度等于9％的部分。

21.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于所述内段(ZI)的翼弦为常量。

22.如前述任一权利要求的浆叶(P)，其特征在于所述前掠段(ZFS)的翼弦也为常量。

23.如权利要求22的浆叶(P)，其特征在于所述前掠段(ZFS)的所述翼弦等于所述内段(ZI)的翼弦。