CN104859840A - 涵道动力装置和飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提供了涵道动力装置和飞行器。其中涵道动力装置包括导流板，导流板设置为经其引导后气流沿涵道方向运动的分速度与旋翼的旋转方向相反，从而增大气流与旋翼之间的相对速度，既能减轻涵道入口处扰流，又可提高涵道动力装置的气动效率。

Description

涵道动力装置和飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器领域，具体地说，涉及涵道动力装置以及具有这种涵道动力装置的飞行器。

背景技术

涵道动力装置，是一种在旋翼外围设置涵道的一种推进装置，广泛应用于各种交通工具尤其是飞行器中。由于旋翼叶尖处受涵道限制，噪声小，诱导阻力减少，而效率较高。同时由于涵道的环括作用, 使动力装置的结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好。

涵道动力装置工作时，旋翼旋转带动空气从涵道入口、又称为唇口处进入涵道，旋转桨叶的吸流在涵道入口处产生绕流形成低压区，使涵道产生附加拉力。由于涵道外的气体并非理想气体，存在扰动和不确定的流向，气体不能均匀地流至涵道内。特别是在环境复杂的气流环境中，涵道入口处扰流较为严重，从而气动效率较低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种扰流少、气动效率高的涵道动力装置；

本发明的另一目的是提供一种具有扰流少、气动效率高的涵道动力装置的飞行器。

为实现上述主要目的，本发明提供了涵道动力装置，包括具有圆周壁的涵道和位于涵道内并与其共轴线的旋翼，涵道包括位于进风口端的唇口、主体部分和位于出风口端的尾部，旋翼具有两片以上的桨叶，多块第一导流板沿涵道的周向均布地设置在唇口的内壁上，并相对涵道的轴线偏转，且偏转方向与桨叶的偏转方向一致。

由以上方案可见，唇口处的第一导流板在气流被吸入涵道时对气流具有引导作用，多块导流板均匀地设置在唇口处，可以充分地引导气流螺旋地整齐地流向旋翼的桨叶，减少扰流的产生并提高气动效率，导流板的偏转方向与桨叶的偏转方向一致使引导至涵道内的气流迎着旋翼的桨叶，旋翼与气流的相对速度增大，从而气动效率可进一步增加。

较具体的方案为，沿涵道的径向，第一导流板延伸的长度与主体部分的内径的比值为0.1至0.3。由以上方案可见，导流板沿涵道的径向沿伸一定长度，过长则使导流板重量大，进而涵道动力装置的重量增加，过短则引导气流的作用不明显。

优选地，多块第二导流板，沿涵道的周向均布地设置在尾部的内壁上，并相对涵道的轴线偏转，且偏转方向与桨叶的偏转方向相反。由以上方案可见，尾部也设置导流板，使气流通过旋翼后顺利排出，使进风口端的气体更易于进入涵道内。

为实现上述主要目的，本发明提供了另一种涵道动力装置，其中涵道动力装置，包括具有圆周壁的涵道和位于涵道内并与其同轴的旋翼，涵道包括位于进风口端的唇口、主体部分和位于出风口端的尾部，旋翼具有两片以上的桨叶，第一转动套筒可转动且同轴地设置在唇口内，第一转动套筒的内壁上沿周向均布地设置有多块第一导流板，第一转动套筒的旋转方向与旋翼的旋转方向相反。

由以上方案可见，唇口处的第一转动套筒和第一导流板在气流被吸入涵道时对气流具有引导作用，多块导流板均匀地设置可以充分地引导气流至旋翼的桨叶，导流板的转动使气流进一步加速，减少扰流的产生并提高气动效率，第一转动套筒的旋转方向与旋翼的旋转方向相反，使通过转动的第一导流板引导至涵道内的气流迎着旋翼的桨叶，旋翼与气流的相对速度增大，从而气动效率可进一步增加。

较具体的方案为，第一导流板相对涵道的轴线偏转，且偏转方向与桨叶的偏转方向相反。由以上方案可见，导流板相对涵道的轴线偏转可使涵道外的气体更容易吸入唇口内，且第一导流板与桨叶的偏转方向相反使进入涵道内的气流与旋翼的相对速度进一步加大，从而气动效率进一步提高。

更具体的方案为，唇口的外径大于主体部分的外径，第一转动套筒的内径与主体部分的内径相同。由以上方案可见，唇口的径向尺寸大使第一转动套筒可转动地支撑在唇口处并能保证第一转动套筒的内径与主体部分内径相同，使气流在进入涵道后不会产生径向方向气流损失。

进一步更具体的方案为，沿涵道的径向，第一导流板延伸的长度与第一转动套筒的内径的比值为0.1至0.3。由以上方案可见，导流板沿涵道的径向沿伸一定长度，过长则使导流板重量大，第一转动套筒能量损失加大，进而涵道动力装置的重量增加，过短则引导气流的作用不明显。

优选地，第二转动套筒，可转动且同轴地设置在尾部内，第二转动套筒的内壁上沿周向均布地设置有多块第二导流板，第二转动套筒的旋转方向与旋翼的旋转方向相反。由以上方案可见，尾部也设置转动套筒和导流板，使气流通过旋翼后顺利排出，使进风口端的气体更易于进入涵道内。

较具体地，第二导流板相对涵道的轴线偏转，且偏转方向与桨叶的偏转方向相反。由以上方案可见，第二导流板与桨叶的偏转方向相反，使气体更易于从尾部排出。

为实现本发明另一目的，本发明提供了飞行器包括机架，涵道动力装置安装在所述机架上，其中该涵道动力装置为上述的涵道动力装置。

由以上方案可见，涵道动力装置的导流板的设置使在气流被引导进入涵道内，减少扰流的产生，且经引导至涵道内的气流迎着旋翼的桨叶，旋翼与气流的相对速度增大，从而气动效率可进一步增加。

附图说明

图1为本发明涵道动力装置第一实施例的结构图；

图2是本发明涵道动力装置第一实施例的俯视图；

图3是图2的A-A 剖视图；

图4是本发明涵道动力装置第二实施例的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

涵道动力装置第一实施例

参见图1至图3，本实施例包括具有圆周壁的涵道1，涵道1包括位于进风口端的唇口12、旋翼3安装于其内的主体部分11和位于出风口端的尾部13。其中唇口12和尾部13的外径大于主体部分11的外径，唇口12内设置有可相对唇口12转动的转动套筒2（第一转动套筒），唇口12的内壁与转动套筒2的外壁之间可具有一定间隙，但优选地该间隙较小，以免气流从该间隙进入涵道，另外，间隙较小也使涵道动力装置更紧凑。转动套筒2的内壁沿周向均布设置有多块导流板21（第一导流板），并可在电机4的带动下转动，电机4通过固定结构41而安装在唇口12内，也可安装在主体部分11内。相对于涵道1的轴线，导流板21优选地沿一定角度偏转，其偏转方向与旋翼3的桨叶31相对轴线偏转的方向相反，且转动套筒2的旋转方向也与旋翼3的旋转方向相反。转动套筒2的内径与主体部分11的内径一致，从而气流进入涵道1后，不会产生径向方向的气流动能损失。导流板21沿涵道1径向延伸的长度优选地为转动套筒2内径、亦即主体部分11内径的0.1至0.3。在本实施例中，导流板21设置为八块，其中四块与连接转动套筒2的转动轴的连接杆22连接。在其他实施例中，导流板21可设置为其他数量，如三块、四块、五块、六块等等。

尾部13内设置有可相对尾部13转动的转动套筒7（第二转动套筒），其中尾部13的外径大于主体部分11的外径，转动套筒7的内壁沿周向均布设置有多块导流板71（第二导流板），并可在电机6的带动下转动，电机6通过固定结构61而安装在尾部13内。相对于涵道1的轴线，导流板71沿一定角度偏转，其偏转方向与旋翼3的桨叶31相对轴线偏转的方向相反，且转动套筒7的旋转方向也与旋翼3的旋转方向相反。转动套筒7的内径与主体部分11的内径一致，从而气流通过旋翼后顺利地从尾部13排出。导流板71沿涵道1径向延伸的长度优选地为转动套筒7内径、亦即主体部分11内径的0.1至0.3。在本实施例中，导流板71设置为八块，其中四块与连接转动套筒7的转动轴的连接杆72连接。在其他实施例中，导流板71可设置为其他数量，如三块、四块、五块、六块等等，电机6也可设置在主体部分11内。

旋翼3设置在涵道1的主体部分11内并与涵道1同轴，包括两片以上的桨叶，图中示出了六片桨叶31，可以理解的是，在其他实施例中，桨叶31的数量可为两片以上的任意数量。带动旋翼3转动的电机5通过固定结构51固定在主体部分11内。

在本实施例工作时，气体通过唇口12进入涵道1内，旋转的转动套筒2带动导流板21使进入的气体沿一定方向流动并被加速，气流迎着旋翼3进入主体部分11内，由于旋翼的旋转方向相反，气流与旋翼3的相对速度进一步增加，从而涵道动力装置的气动效率增加。通过旋翼3后的气流流向尾部13，并在导流板71的引导下流出涵道1，由于导流板71的偏转方向与桨叶31的偏转方向相反且转动套筒7的旋转方向与旋翼3的旋转方向相反，气体可更顺畅地从涵道1流出。

在其他实施例中，导流板可设置为不偏转，也可只在唇口内设置转动套筒，而在尾部内并不设置转动套筒，导流板直接设置在尾部的内壁上，此时尾部的外径及内径可与主体部分的外径及内径分别相同。

涵道动力装置第二实施例

参见图4，本实施例包括具有圆周壁的涵道1，涵道1包括位于进风口端的唇口12、旋翼3安装于其内的主体部分11和位于出风口端的尾部13。唇口12内壁沿周向均布设置有多块导流板21（第一导流板），相对于涵道1的轴线，导流板21沿一定角度偏转，其偏转方向与旋翼3的旋转方向相对，亦即被导流板21引导的气流沿涵道1径向的分速度与旋翼3旋转方向相反。导流板21沿涵道1径向延伸的长度优选地为主体部分11内径的0.1至0.3。在本实施例中，导流板21设置为八块，在其他实施例中，导流板21可设置为其他数量，如三块、四块、五块、六块等等。

尾部13内壁沿周向均布设置有多块导流板71（第二导流板），相对于涵道1的轴线，导流板71沿一定角度偏转，其偏转方向与旋翼3的旋转方向相同，亦即被导流板71引导的气流沿涵道1径向的分速度与旋翼3旋转方向相同，从而气流可顺利从尾部13排出。导流板71沿涵道1径向延伸的长度优选地为主体部分11内径的0.1至0.3。在本实施例中，导流板71设置为八块，在其他实施例中，导流板71可设置为其他数量，如三块、四块、五块、六块等等。

旋翼3设置在涵道1的主体部分11内并与涵道1同轴，包括两片以上的桨叶，图中示出了六片桨叶31，可以理解的是，在其他实施例中，桨叶31的数量可为两片以上的任意数量。带动旋翼3转动的电机5通过固定结构51固定在主体部分11内。

在本实施例工作时，气体通过唇口12进入涵道1内，并在导流板21的引导下，气流迎着旋翼3进入主体部分11内，气流与旋翼3的相对速度进一步增加，从而涵道动力装置的气动效率增加。通过旋翼3后的气流流向尾部13，并在导流板71的引导下流出涵道1，由于导流板71的偏转方向与旋翼3的旋转方向一致，气体可更顺畅地从涵道1流出。

在其他实施例中，可只在唇口内设置导流板21，而在尾部内并不设置导流板，支撑电机5的固定结构可设置为具有一定的导流作用。

飞行器实施例

飞行器包括机架，涵道动力装置安装在机架上，其中涵道动力装置可为上述实施例中的涵道动力装置。

Claims (10)

1.涵道动力装置，包括具有圆周壁的涵道和位于所述涵道内并与其共轴线的旋翼，所述涵道包括位于进风口端的唇口、主体部分和位于出风口端的尾部，所述旋翼具有两片以上的桨叶；

其特征在于：

多块第一导流板，沿所述涵道的周向均布地设置在所述唇口的内壁上，并相对所述涵道的轴线偏转，且偏转方向与所述桨叶的偏转方向一致。

2. 根据权利要求1所述的涵道动力装置，其特征在于：

沿所述涵道的径向，所述第一导流板延伸的长度与所述主体部分的内径的比值为0.1至0.3。

3. 根据权利要求1或2所述的涵道动力装置，其特征在于：

多块第二导流板，沿所述涵道的周向均布地设置在所述尾部的内壁上，并相对所述涵道的轴线偏转，且偏转方向与所述桨叶的偏转方向相反。

4. 涵道动力装置，包括具有圆周壁的涵道和位于所述涵道内并与其同轴的旋翼，所述涵道包括位于进风口端的唇口、主体部分和位于出风口端的尾部，所述旋翼具有两片以上的桨叶，其特征在于：

第一转动套筒，可转动且同轴地设置在所述唇口内，所述第一转动套筒的内壁上沿周向均布地设置有多块第一导流板，所述第一转动套筒的旋转方向与所述旋翼的旋转方向相反。

5. 根据权利要求4所述的涵道动力装置，其特征在于：

所述第一导流板相对所述涵道的轴线偏转，且偏转方向与所述桨叶的偏转方向相反。

6. 根据权利要求5所述的涵道动力装置，其特征在于：

所述唇口的外径大于所述主体部分的外径，所述第一转动套筒的内径与所述主体部分的内径相同。

7. 根据权利要求6任一项所述的涵道动力装置，其特征在于：

沿所述涵道的径向，所述第一导流板延伸的长度与所述第一转动套筒的内径的比值为0.1至0.3。

8. 根据权利要求4至7任一项所述的涵道动力装置，其特征在于：

第二转动套筒，可转动且同轴地设置在所述尾部内，所述第二转动套筒的内壁上沿周向均布地设置有多块第二导流板，所述第二转动套筒的旋转方向与所述旋翼的旋转方向相反。

9. 根据权利要求8所述的涵道动力装置，其特征在于：

所述第二导流板相对所述涵道的轴线偏转，且偏转方向与所述桨叶的偏转方向相反。

10. 飞行器，包括机架，涵道动力装置安装在所述机架上，其特征在于：

所述涵道动力装置为权利要求1至9中任一项所述的涵道动力装置。