CN104760685A - 喷气式螺旋桨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空飞行器动力推进系统技术领域，具体表现为一种喷气式螺旋桨。当今螺旋桨推进系统采用是风扇式扇风而产生的推力或浮力。这种扇风方式是开放式的，泛泛的弱压缩空气，即使转速很快也不能产生很大的推力或浮力，因而飞行速度不快。本发明提供的技术方案为一种喷气式螺旋桨，具体结构为：它是由一组桨体外壳紧固在一起，以及中心一组转动的空气压缩盘等组合而成。空气经压缩盘吸入压缩、喷入下一层气室之中，层层进行压缩，最后产生强气流喷射而出，从而产生强悍的推力或浮力。本发明可安装在固定翼飞机(如：鱼鹰直升机翅膀顶端)从而达到垂直起升、快速飞行的目的。

Description

喷气式螺旋桨

技术领域

本发明涉及航空飞行器动力推进系统技术领域，具体表现为一种喷气式螺旋桨。

背景技术

当今螺旋桨推进系统采用是风扇式扇风而产生的推力或浮力。这种扇风方式是开放式的，泛泛的弱压缩空气而非封闭式的强压缩空气而产生的推力或浮力，即使转速很快也不能很好的把空气进行强有力压缩而产生很大的推力或浮力，因而飞行速度不快。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种推力或浮力很大的喷气式螺旋桨。

本发明所要解决的技术问题将采用以下的技术方案来实现：

如图1所示：喷气式螺旋桨整体结构由桨体外壳以及中心转动部分组成。桨体外壳是由一组(实施例：五层)扁平有凹底的圆筒紧固而成。圆筒底面中心设有符合要求的圆孔，末端紧固圆弧状喷气口。在进气口和出气口上分别设有支撑轴承的“十”字形支架并紧固在桨体外壳上。中心转动部分为五个空气压缩盘，它们分别通过盘顶面中心的圆孔固定圈紧固在中心转轴上，并且每个压缩盘分别置于相应的气室之中。压缩盘侧面紧贴圆筒内壁且留有细小的缝隙，压缩盘底面喷气口插入圆筒凹底中心圆孔之中且紧密相贴留有细小的缝隙。(如图1所示)中心轴前端通过平面轴承和滚动轴承固定在前端进气口支架上，后端通过滚动轴承固定在后端喷气口支架上。喷气口支架上的轴承将隐藏于隔热的轴承壳内。支架迎气流面采用流线形设计。

空气压缩盘是由盘的顶面、侧面、凹形底面以及喷气口侧壁组合而成。顶面中心 为平面，四周为风叶面，此种设计防止气流由中心部位回流。按力学的要求顶面中心圆盘应该厚一些，边缘叶片相对薄一些，这样在转动时才不会发生扭曲变形(如图7所示)。压缩盘应制成进气口面积大于出气口面积，这样在转动时空气将会被压缩，具体比值大小根据发动机功率以及飞行速度来设计。螺旋桨内的一组压缩盘由首层至末层，进气口叶片角度可逐级变小，便于更有力压缩气体。喷气口直径也一并逐级变小，便于气压增大以及气流被更顺畅吸入。整个螺旋桨，尤其是空气压缩盘需用又轻又硬的材料制成，符合飞行器的飞行要求(例如：钛合金等)。

根据压力＝压强×受力面积公式得出：压缩盘对吸入盘内空气的压缩比是由两方面决定的。1、当转速一定时，进气口越大(出气口不变)，压缩比越大。2、当进气口和出气口一定时，转速越高，压缩比越大。假如在不同的转速下每层所设计的压缩比均相同，且分别表现为2倍、3倍、4倍……的压缩空气，那么这种螺旋桨在转速不断增大的情况下所呈现的压缩比技术特征如表格所示：

实施例五层 

喷气式螺旋桨理想状态下体积压缩比技术特征表

根据以上表格数据得出，随着转速的不断增大，这种体积压缩比则呈现爆炸式增大。

喷气式螺旋桨工作原理：当螺旋桨转动时，第一层空气压缩盘将对被吸入的外界空气进行压缩，喷入第二层气室之中，与其同时第二层空气压缩盘对被压缩的空气再次进行吸入压缩，喷入第三层气室之中。以此类推第五层空气压缩盘将对被高强度压缩的气体再次进行吸入压缩，经喷气口高速喷出，从而产生爆炸式的推力或浮力。

附图说明

图1为喷气式螺旋桨整体剖面图

图2为喷气式螺旋桨进气口结构平面图

图3为喷气式螺旋桨尾部结构平面图

图4为喷气式螺旋桨分解示意图

图5为首层空气压缩盘立体图

图6为首层空气压缩盘俯视图

图7为首层空气压缩盘剖面图

图8为首层空气压缩盘侧俯视效果图

图9为空气压缩盘侧仰视效果图

图10为喷气式螺旋桨各部位名称序列表

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段，达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图7所示：压缩盘是由盘的顶面，盘的侧壁(40)，凹形底面(36)以及压缩盘喷气口侧壁(37)所组成的。其中盘的顶面是由中心圆盘(35)，中心圆盘固定圈(8)以及弧形页面扇叶(39)所组成的。弧形页面扇叶如图7-III、7-IV所示。如图1所示： 后滚动轴承(18)紧密相镶于喷气口轴承支架(4)中心的隔热轴承壳(31)内，然后把“十”字形喷气口轴承支架(4)用喷气口支架连接螺栓(21)紧固于螺旋桨弧形尾壳(2)末端的尾气流喷口(25)外侧面上，再把中心轴(5)紧密插入后滚动轴承(18)内。此种分体式设计是为了便于轴承等部件维修、更换方便。

桨体弧形尾壳(2)上口外壳对接凸边(32)与喷气式螺旋桨(实施例：5层)的第5层底面气室凹形隔板(11)边缘的外壳对接凹槽(33)由外壳串连螺栓(28)与外壳串连螺孔(27)紧固对接。此种采用凹凸面对接是为了整体结构牢固以及防止高压气流外泄。

如图1所示：第5层空气压缩盘(7)通过中心轴(5)上端套入在第5层圆筒内的中心轴(5)相应的位置。轴的相应位置和压缩盘中心固定圈(8)采用大小头设计，并通过液压设备紧紧固定在此处。此时压缩盘喷气口侧壁(37)正好插入在该气室凹形隔板(11)中心孔侧壁(38)内，且设计的缝隙尽量小(不摩擦)，从而尽量减少气流回流而造成的功率下降。

以上所述为桨体弧形尾壳与第5层部件安装过程。以此类推，第四层圆筒底面凹形隔板(11)边缘凹槽与第5层上口凸边也采用相同的连接方式对接。内部压缩盘中心固定圈(8)与中心轴(5)相应位置的固定也是采用同样大小头方式紧固。

第3层、第2层以及第1层都采用同样的安装方式。当第1层空气压缩盘(7)被紧固在中心轴(5)相应位置以后，再把首层的导流罩(6)通过导流罩固定螺栓(41)紧固在该压缩盘顶面中心圆盘(35)上。接下来把平面轴承(16)由六角形传动轴连接柱(13)套入并紧固在轴前端挡面(17)上，然后把前滚动轴承(15)相镶于前支架轴承壳(29)内，再将整体进气口轴承支架(3)紧密套入六角形传动轴(13)下部的圆柱上，并通过前支架连接螺栓(20)紧固在桨体外壳(1)上。这种多层压缩盘(7)紧固在同一中心轴(5)上，从而产生的力(如图4-I所示)通过轴前端挡面(17)，平面轴承(16)以及进气口支架(3)完全作用在桨体外壳(1)上，并通过外连接螺孔(19)以及未设计的外壳辅助支架一并安装在飞机翅膀上。

Claims (1)

1.本发明所阐述为一种强压缩空气而产生推力或浮力的喷气式螺旋桨，它有别于目前的风扇式螺旋桨，也有别于现代的喷气式发动机压缩空气模式。它在理想状态下表现的体积压缩比技术特征如下表所示：

喷气式螺旋桨理想状态下体积压缩比技术特征表

根据上表格所示，本发明分以下几点：

1、空气压缩盘层数多少。

2、空气压缩盘进气口与喷气口面积比例大小。

3、喷气式螺旋桨每层压缩比均匀与否都是本发明之内。