CN104029816A

CN104029816A - 一种后缘喷气的螺旋桨

Info

Publication number: CN104029816A
Application number: CN201410280660.XA
Authority: CN
Inventors: 许建华; 宋文萍; 杨旭东; 余雷
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: CN104029816B

Abstract

本发明公开了一种后缘喷气的螺旋桨，由喷气装置、转轴、电机和两个对称的桨叶组成。电机位于转轴一端，转轴与电机输出轴通过联轴器连接，转轴的另一端与螺旋桨固定连接。喷气装置为多个,喷气装置等间距嵌入在桨叶内,位于桨叶展向长60％～95％处；气泵两端分别与前导管和后导管一端固连，前导管另一端与桨叶上表面的吸气口相连通，后导管另一端与后缘的喷气口连通，喷气装置从桨叶上表面吸气口吸入气流，加速后从后缘的喷气口以一定的角度将气流喷出，喷气口的喷气方向可根据需要在0～90度内调节。喷气装置喷射气流形成的在旋转平面内的反作用力推动螺旋桨转动，减小了电机转轴承受的扭矩，增加螺旋桨系统的推重比。

Description

一种后缘喷气的螺旋桨

技术领域

本发明属于航空推进器领域,具体地说,涉及一种低雷诺数后缘喷气的螺旋桨。

背景技术

对于需要长时间滞留空中工作的平流层飞艇，提高螺旋桨推进系统的效率是一项关键技术。对于常规布局的螺旋桨，桨叶直径对气动效率的影响是最大的，而当考虑桨叶的结构性能和可靠性能时，桨叶直径受到限制。因此，要想进一步提高螺旋桨的气动效率，只能通过提高桨叶剖面翼型的升力系数、降低桨叶剖面翼型的阻力系数来实现。目前已有通过等离子体流动控制提升螺旋桨的工况适应性，但是由于等离子体发生装置的能耗较高，因此对于设计点效率的提升有限。

螺旋桨桨尖喷气技术在直升机旋翼中早有应用。通过翼尖高速喷流产生反作用力驱动旋翼旋转，与轴驱动旋翼相比，消除了沉重的齿轮传动系统与反扭矩系统，有效地减小了系统的复杂性，具有简单易用、结构质量轻的特点。

产生旋翼翼尖喷流的方式有两种:一种是在翼尖安装喷气发动机，如XH-20，H-26，YH-32直升机以及专利《旋翼喷气式直升飞机》(专利号为CN1931667A)。另一种是从喷气发动机或空气压缩机尾部引出气体，气体通过管道流经旋翼桨毂、中空桨叶，最后从旋翼翼尖喷口喷出，产生反作用驱动力，如XV-1，XV-9A，XV-17直升机以及专利《一种旋翼桨尖喷气式单人飞行器》(专利号为CN102501969A)。上述两种旋翼翼尖喷流的方式只是喷气，没有从根本改变旋翼桨叶表面绕流的流动特性，因此，它们的共同缺点是效率较低。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种后缘喷气的螺旋桨。喷气装置嵌入在桨叶内，从桨叶上表面的吸气口吸入气流，形成的射流可提高桨叶上表面气流速度，抑制流动分离，从而提高桨叶升力系数和最大升力系数、降低桨叶阻力系数；喷气装置喷射气流形成的在旋转平面内的反作用力可推动螺旋桨转动，减小了电机转轴承受的扭矩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括两个对称的桨叶、转轴、电机，其特点是还包括喷气装置，所述喷气装置包括气泵、前导管、后导管,气泵两端分别与前导管和后导管一端固连，前导管另一端与桨叶上表面的吸气口相连通，后导管另一端与后缘的喷气口连通，喷气装置从吸气口吸入气流，加速后从后缘的喷气口以一定的角度将气流喷出，喷气装置为多个,喷气装置等间距嵌入在桨叶内,位于桨叶展向长60％～95％处；电机位于转轴一端，转轴与电机输出轴通过联轴器固连，转轴的另一端与螺旋桨固连。

所述喷气口中线与桨叶旋转平面夹角为0～90度。

嵌入在两个桨叶内的喷气装置依转轴对称安装。

有益效果

本发明提出的一种后缘喷气的螺旋桨。由螺旋桨桨叶、喷气装置、转轴、电机组成。转轴的一端与桨叶连接，另一端与电机固定连接。喷气装置嵌入桨叶内部,喷气装置的前导管与桨叶上表面的吸气口相连接，后导管与后缘的喷气口相连接，喷气口的喷气方向可根据需要进行调节。喷气装置从桨叶上表面吸入气流，形成的射流可提高桨叶上表面气流速度，抑制流动分离，从而提高桨叶升力系数、降低桨叶阻力系数，有利于螺旋桨气动效率的提高。喷气装置喷射气流形成的在旋转平面内的反作用力可推动螺旋桨转动，减小电机转轴承受的扭矩，在保证安全性能的情况下可减小转轴直径，从而降低电机系统的重量，增加螺旋桨系统的推重比。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种后缘喷气的螺旋桨作进一步的详细说明。

图1为本发明后缘喷气的螺旋桨推进系统示意图。

图2为本发明后缘喷气的螺旋桨的喷气装置布局示意图。

图3为本发明后缘喷气的螺旋桨安装喷气装置的桨叶A-A剖视图。

图中:

1.桨叶 2.喷气装置 3.转轴 4.电机 5.吸气口 6.气泵 7.喷气口8.前导管 9.后导管

具体实施方式

本实施例是一种后缘喷气的螺旋桨。

参阅图1、图2、图3，本实施例后缘喷气的螺旋桨由电机与喷气装置共同驱动。后缘喷气的螺旋桨包括两个对称的桨叶1、转轴3、电机4，其中，还包括多个喷气装置2。喷气装置2由气泵6、前导管8、后导管9组成,气泵6两端分别与前导管8和后导管9一端固定连接，前导管8另一端与桨叶1上表面的吸气口5相连通，后导管9另一端与后缘的喷气口7连接相通，喷气装置2从桨叶上表面的吸气口5吸入气流，加速后从后缘的喷气口7以一定的角度将气流喷出。后缘的喷气口7的喷气方向可根据需要进行调节，喷气口7的喷气方向向下与旋转平面呈一定角度，具体定义为:喷气方向与旋转平面平行，角度为0度，喷气方向向下与旋转平面垂直，角度为90度。根据螺旋桨工作高度、前进速度、转速的条件，喷气口7中线与桨叶1旋转平面的夹角为0～90度，以达到最优气动效率。

喷气装置2从桨叶1上表面的吸气口吸入气流，可提高桨叶1上表面气流的速度，抑制流动分离，桨叶升力系数提高桨叶有效攻角，进而提高桨叶升力系数，有利于螺旋桨气动效率的提高。

喷气装置2喷射气流形成的反作用力分解到两个方向，一个是螺旋桨转动方向，可推动螺旋桨转动；一个是螺旋桨拉力方向，有助于提高螺旋桨拉力。

本实施例的喷气装置2为3～5个，喷气装置2等间距嵌入在桨叶1内,分别固定在桨叶1展向长60％～95％处；嵌入在两个桨叶1内的喷气装置2依转轴3对称安装。

电机4安装在转轴3的一端，转轴3与电机4输出轴通过联轴器固定连接，转轴3的另一端与螺旋桨固定连接。

电机与后缘内的喷气装置共同驱动螺旋桨旋转。

Claims

1.一种后缘喷气的螺旋桨，包括两个对称的桨叶、转轴、电机，其特征在于:还包括喷气装置，所述喷气装置包括气泵、前导管、后导管,气泵两端分别与前导管和后导管一端固连，前导管另一端与桨叶上表面的吸气口相连通，后导管另一端与后缘的喷气口连通，喷气装置从吸气口吸入气流，加速后从后缘的喷气口以一定的角度将气流喷出，喷气装置为多个,喷气装置等间距嵌入在桨叶内,位于桨叶展向长60％～95％处；电机位于转轴一端，转轴与电机输出轴通过联轴器固连，转轴的另一端与螺旋桨固连。

2.根据权利要求1所述的后缘喷气的螺旋桨，其特征在于:所述喷气口中线与桨叶旋转平面夹角为0～90度。

3.根据权利要求1所述的后缘喷气的螺旋桨，其特征在于:嵌入在两个桨叶内的喷气装置依转轴对称安装。