CN109415121A - 在其后区中具有突起的飞行器转子叶片套筒及具有此套筒的转子 - Google Patents

在其后区中具有突起的飞行器转子叶片套筒及具有此套筒的转子 Download PDF

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Abstract

一种套筒(1)，所述套筒将叶片(2)连接到旋翼飞行器(5)的转子(10)的轮毂上。所述套筒(1)具有前缘和后缘，以及布置在所述后缘上的突起。所述突起的尺寸与所述套筒(1)的尺寸相关联。当所述套筒(1)前进时以及当所述套筒后退时，所述突起的存在用于在所述飞行器(5)向前移动时，在所述转子(10)的旋转期间改进所述套筒(1)和所述转子(10)的空气动力行为。所述突起的所述存在还用于减小在所述飞行器(5)的尾桁(53)或水平和/或竖直稳定器(54)上由所述转子(10)的尾流产生的振动。

Description

在其后区中具有突起的飞行器转子叶片套筒及具有此套筒的 转子
技术领域
本发明涉及空气动力表面的领域，且更具体来说，涉及形成旋翼的空气动力表面的领域。
本发明涉及一种厚空气动力封皮，例如，用于飞行器转子叶片的套筒，该封皮具有突起，并且还涉及一种具有此厚空气动力封皮的转子。本发明还提供一种旋翼飞行器。
背景技术
根据清洁天空二阶段赠款协议N°GAM-FRC-2014-001公告E(CleanSky 2grantagreement N°GAM-FRC-2014-001 Issue E)，已从欧盟地平线基金2020研究和创新计划中接收产生此专利申请的项目。
旋翼飞行器具有携载主转子的机身。机身通过尾桁纵向向后延伸，用于携载一个或多个稳定器以向飞行器提供空气动力稳定性，以及携载偏航反扭矩尾桨。
每个转子包括旋转轮毂和多个叶片。每个叶片连接到轮毂并且由轮毂旋转驱动。当旋转时，这些叶片在垂直于轮毂的旋转轴的平面上画一个圆，该圆通常称为“转子盘”。
一般地，此叶片从第一端朝向自由的第二端展向纵向延伸，该第一端通常称为用于紧固到轮毂的“叶根”。因此，叶片在叶片的翼展纵向方向上相对于转子从第一端朝向第二端径向地延伸。此外，叶片沿着所讨论翼型的翼弦从前缘朝向叶片的每一翼型的后缘横向地延伸。
叶片通过可以是流线型的结构连接装置连接到轮毂，具体来说用以减小其空气动力阻力。此流线型结构连接装置通常称为“套筒”或术语“叶片套”。术语“叶片套”更具体地用于被称为“刚性”的转子。
旋翼飞行器呈现以下优点：能够在巡航飞行期间以高前进速度与以非常低的前进速度同样好地飞行，并且能够悬停。
在飞行器向前飞行时的转子旋转期间，该叶片从飞行器的后部朝向飞行器的前部移动时，叶片被称为“前进”叶片。相反，当该叶片从飞行器的前部朝向飞行器的后部移动时，叶片被称为“后退”叶片。
在以非常低的前进速度悬停飞行或飞行期间，无论前进还是后退，每个叶片由基本上相同的空气流扫过，该空气流主要通过转子的旋转并且因此通过叶片的旋转产生。此空气流导致出现空气动力力，具体来说，出现用于使飞行器停留在空中的空气动力升力。
在以较快的前进速度向前飞行期间，每个叶片由两个空气流扫过。第一空气流通过转子的旋转产生，并且第二空气流通过飞行器的前进速度产生。对于前进叶片，这两个空气流加在一起，而对于后退叶片，这两个空气流相反。这两个空气流导致出现空气动力力，具体来说空气动力升力，以及往往与飞行器的前进相反的空气动力阻力，该空气动力升力使飞行器能够停留在空中并且还用于推动飞行器。
此外，穿过由飞行器的前进产生的第二空气流的转子导致转子后方出现尾流。尾流可能呈现大幅度的不稳定性以及宽带类型的谐波类型频率特性，或实际上两者的叠加。这些不稳定性具体来说归因于：构成转子的中心部分的元件，即套筒和轮毂的形状；该元件与两个空气流的空气动力干扰；以及叶片和套筒的旋转以及在此旋转期间其相对于空气流的定向，特别是在本领域技术人员称为“反演圆”的转子盘的特定区域中的定向。
由于这些不稳定性对位于主转子后方的飞行器的元件，以及具体来说，对尾桁和飞行器的水平或竖直稳定器的影响，因此这些不稳定性具有以下特定结果：由于位于主转子后方的元件被馈送受极大干扰的空气，因此降低飞行器的飞行质量；以及还在那些元件中出现振动，该现象被称为“尾部摇晃”。随后，此振荡通过飞行器的结构传输到飞行器的机舱，从而引起机组人员不舒服并且还可能损坏机载设备。
反演圆是这样的区域，其中由于叶片的旋转引起的第一空气流的局部速度小于由于飞行器前进引起的第二空气流的平移速度。此反演圆位于在转子的轮毂附近、对应于后退叶片的方位圆中。反演圆通常随前进率而对套筒、叶根以及还对叶片的流线型部分的更长或更短长度的一部分产生影响，其中前进率被定义为飞行器的前进速度除以仅由于转子旋转产生的叶片尖端处的速度分量的比率：前进率越大，则就跨度和方位角而言的反演圆越大。
在这些情况下，在围绕轮毂的旋转以及与飞行器前进相关联的平移的组合运动期间，包括在反演圆中的转子的元件易遭受通过其在反演圆中的后缘撞击该元件的入射气流。因此，包括在反演圆中的所述转子元件的形状通常不适合于此反向入射气流，并且因此其空气动力行为被降级。具体来说，空气流与那些元件分离并且产生转子尾流，包括表征此尾流的不稳定性。
对于具有一个或多个推进螺旋桨的混合直升机，这种现象被放大，使得直升机具有高前进速度。具体来说，在高前进速度下，转子的旋转速度可以减小。在这些情况下，反向入射气流以更大速度撞击包括在反演圆中的那些转子元件的后缘。
在反演圆外部，入射气流常规上通过转子的元件的前缘撞击该元件，由此产生那些元件的预期空气动力行为。
叶片的流线型部分通常由被称为“薄”的空气动力封皮形成，即，该空气动力封皮具有等于封皮的厚度除以其弦的比率的相对厚度，即较小(例如，小于或等于12％)。套筒通常由所谓的“厚”空气动力封皮形成，即，该空气动力封皮具有较大，例如，在25％到150％范围中的相对厚度。叶根通常构成此薄空气动力封皮与此厚空气动力封皮之间的过渡区，并且因此其本身可以至少部分由厚空气动力封皮形成。
具体来说，套筒可以具有厚的伪椭圆形状，例如，具有在40％到100％范围中的相对厚度，使叶根与转子毂之间的结构连接装置能够成流线型，以及尽可能地适应在向前飞行期间可能在反演圆中遇到的空气流的流动的特定特征，即，空气流在“前进”套筒上从前缘朝向后缘移动，以及反向空气流在“后退”套筒上从后缘朝向前缘引导。
这种厚的伪椭圆形状不具有产生空气动力升力的主要目的，而是限制由结构连接装置产生的空气动力阻力的目的，该空气动力阻力通常可以除以2。然而，此类厚的伪椭圆形状存在缺点，例如，空气流中出现主要分离以及由转子产生的尾流中出现不稳定性。此外，尽管与非流线型的结构连接装置相比确实减小了空气动力阻力，但是该空气动力阻力仍不可忽略，例如，达到通过旋翼飞行器产生的总空气动力阻力的10％。
现有技术具有各种解决方案以改进由空气流扫过的升力产生空气动力表面的空气动力行为，而无论该表面是叶片还是机翼。
举例来说，文献EP 0 724 691和US 6 345 791描述具有浮雕形状的空气动力表面，用于改进表面的空气动力特征以及增强表面上的空气流动的目的。
具体来说，文献EP 0 724 691描述一种叶片，该叶片具有沿着叶片的翼展在其吸入侧和压力侧蒙皮上分布的从叶片的前缘朝向后缘移动的波。这些波用于减小空气扫过叶片引起的噪音和/或由叶片产生的空气动力阻力。
文献US 6 345 791描述一种空气动力表面，例如机翼，该空气动力表面具有与扫过空气动力表面的空气流平行布置的小幅度肋条，以减小由空气动力表面产生的空气动力阻力。
文献US 2009/074578也是已知的，该文献描述在叶片的全部或部分翼展上在其前缘上具有小结节的叶片。这些叶片源自座头鲸的鳍，该鳍也包括小结节。这些小结节的存在用于提高叶片的稳定性并减小噪音的出现并且还达到约30度(30°)的大失速角。根据加拿大风能协会进行的测试，这些小结节的存在还用于减小叶片的空气动力阻力并增加其升力，例如，导致具有这些叶片的风力涡轮机的能量产量增加约20％，如在以下因特网地址：http://www.cleantechrepublic.com/2009/03/06/des-pales-en-forme-de-nageoire- de-baleine-pour-doper-la-performance-dune-eolienne处所阐述的。这些小结节还可以设置在机翼和/或飞行器螺旋桨上、船用螺旋桨上，或实际上飞行器转子的叶片上，如在以下因特网地址：http://peswiki.com/index.php/Directory:WhalePower_Corp处所阐述的。
另外，文献EP 0 615 903和EP 1 112 928描述空气动力表面，该空气动力表面包括布置在空气动力表面的后缘处的导流板装置，以修整后缘的形状。
具体来说，根据文献EP 0 615 903，导流板装置布置在叶片的压力侧蒙皮上并且具体来说用于偏转流的边界层。因此，导流板装置用于限制经受大入射角的空气动力表面的动态失速。然而，该导流板装置在小入射角处不影响其空气动力行为。
最后已知文献EP 2 806 156，该文献描述风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片具有布置在后缘处的空气动力附件，以减小由叶片产生的噪音。空气动力附件具体来说包括两个凹面，该凹面分别连接到叶片的压力侧蒙皮和吸入侧蒙皮并且会合以形成锐边。
这些不同解决方案适用于固定机翼或旋转叶片，但是在所有情况下，仅在适用于薄空气动力表面的情况下描述这些解决方案。所有这些解决方案试图专门改进空气动力特征和/或在适当情况下，减小通过绕着或逆着前缘或后缘处产生的空气动力干扰移动产生的噪音。
然而，这些解决方案还适用于从空气动力表面的前缘到空气动力表面的后缘扫过空气动力表面的空气流。这些解决方案都未寻求增强空气动力表面穿透到反向空气流中，该反向空气流从空气动力表面的前缘朝向空气动力表面的后缘扫过该空气动力表面。
相反，在这种反向空气流中，这些解决方案可以表示空气动力表面穿透到空气中的制动器，例如，对于设置有前缘小结节的叶片，或实际上布置在后缘处的空气动力附件，由此增加空气动力表面的空气动力阻力。
此外，在旋转叶片的情况下，没有解决方案应用于转子的中心部分中，即反演圆中，例如套筒处。
发明内容
本发明的目标是克服上述限制，并且具体来说，通过减小转子空气动力阻力以及通过限制尾流的产生来限制在向前飞行期间由飞行器的转子产生的空气动力劣化。
本发明涉及一种厚空气动力封皮，用于将叶片连接到转子的轮毂并且用于减小空气流的分离，以减小空气动力阻力并且减小在厚空气动力封皮的前进侧和后退侧上的尾流产生。
本发明还涉及一种用于飞行器的转子以及一种旋翼飞行器。
因此，本发明提供一种用于连接到飞行器的旋转轮毂的厚空气动力封皮，该厚空气动力封皮在从第一端区域朝向第二端区域的纵向方向X上展向延伸，并且又在两个横向边缘之间的横向方向Y上延伸，该两个横向边缘是前缘和后缘，该厚空气动力封皮具有第一吸入侧表面和第一压力侧表面。
横向方向Y优选地垂直于纵向方向X。垂直于纵向方向X和横向方向Y限定垂直方向Z，以形成右手矩形参考坐标系(X,Y,Z)。垂直于纵向方向X的横向平面Pyz还通过横向方向Y和垂直方向Z限定。
厚空气动力封皮通过位于与横向平面Pyz平行的平面中接连的第一翼型形成。每个第一翼型在尺寸上具体来说通过厚度h限定，该厚度等于第一吸入侧表面与第一压力侧表面之间的最大距离。
厚空气动力封皮还通过沿着纵向方向X的第一长度L限定，该第一长度等于第一端区域与第二端区域之间的距离。
本发明的厚空气动力封皮是显著的，因为该厚空气动力封皮包括布置在厚空气动力封皮的横向边缘中的至少一个上的至少一个突起，每个突起固定到厚空气动力封皮，每个突起具有第二吸入侧表面和第二压力侧表面，每个突起从其上布置突起的横向边缘横向地延伸到突起的横向端，第一吸入侧表面和第二压力侧表面在该横向端会合，当厚空气动力封皮通过前缘或通过后缘影响空气流时，每个突起被配置成改进厚空气动力封皮的空气动力行为。每个突起通过位于与横向平面Pyz平行的平面中接连的第二翼型形成，每个第二翼型在尺寸上通过以下项限定：
-等于第二吸入侧表面与第二压力侧表面之间的距离的高度h'，高度h'处于厚空气动力封皮的厚度h的0.2至0.6倍的范围中；
-等于在横向方向Y上第一翼型与突起的横向端之间的距离的宽度l'，宽度l'处于突起的高度h'的0.5至2倍的范围中；
-厚空气动力封皮的第一翼型与突起的第二翼型之间的非零连接半径；以及
-在第二吸入侧表面与第二压力侧表面之间的突起的横向端的曲率半径，该曲率半径大于最小半径Rmini。
突起还通过沿着纵向方向X的第二长度L'限定，该第二长度等于突起的第三端区域与第四端区域之间的距离，第二长度L'处于厚空气动力封皮的第一长度L的0.5至1倍的范围中。
本发明的厚空气动力封皮具体来说意图将叶片连接到飞行器旋转轮毂。旋转轮毂以及连接到轮毂的每个厚空气动力封皮和连接到厚空气动力封皮的每个叶片因此构成飞行器的转子。转子可以是为旋翼飞行器提供升力以及可能还提供推进力的主转子。转子还可以是旋翼飞行器的反扭矩尾桨。转子还可以是适配到飞行器的推进转子。
本发明的厚空气动力封皮可以例如构成用于将此叶片连接到飞行器的旋转轮毂的结构连接装置的空气动力整流罩。本发明的厚空气动力封皮还可以是此流线型结构连接装置。本发明的厚空气动力封皮可以，例如是飞行器转子的套筒或叶片套。
本发明的厚空气动力封皮还可以是通过结构连接装置连接到飞行器的旋转轮毂的叶根。
厚空气动力封皮的第一翼型的厚度h以及突起的第二翼型的高度h'优选地在垂直方向Z上限定。
厚空气动力封皮的每个第一翼型在尺寸上还由以下项限定：
-等于前缘与后缘之间的最大距离的翼弦l；以及
-等于厚度h除以翼弦l的比率的相对厚度。
在本发明的情况下，厚空气动力封皮的相对厚度优选地在40％到100％的范围中。
在厚空气动力封皮之中，区分所谓的“短”厚空气动力封皮与所谓的“长”厚空气动力封皮是可能的，其中“短”和“长”被视为沿着翼展纵向方向X。例如，厚空气动力封皮针对小于或等于翼弦l的150％的第一长度L被视为短，并且针对大于翼弦l的150％的第一长度L被视为长。
优选地，对于短的厚空气动力封皮，突起的第二长度L'等于厚空气动力封皮的第一长度L，使得突起具有足以明显地作用于扫过厚空气动力封皮的空气流的第二长度L'。
对于长的厚空气动力封皮，突起的第二长度L'优选地处于厚空气动力封皮的第一长度L的0.7至1倍的范围中。
当第二长度L'严格小于第一长度L时，突起的横向端与厚空气动力封皮的第一吸入侧和压力侧表面之间的连接优选地是渐进连接，例如，具有斜率和非零连接半径。
此外，突起的宽度l'可以在应用展向变化关系时变化。对于平行于横向平面Pyz的每个平面，宽度l'随后沿着纵向方向X随其翼展位置变化。同样，高度h'也可以在应用展向变化关系时变化。突起的宽度l'和/或高度h'的此类变化使突起的形状能够尽可能适应于厚空气动力封皮上的空气流动的局部速度。宽度l'和/或高度h'的此类变化优选地适用于长的厚空气动力封皮。
突起优选地布置在厚空气动力封皮的后缘上。突起的存在用于改进厚空气动力封皮的厚后缘，并且有利地，对于在旋转时前进的厚空气动力封皮，用于减小空气流的分离。因此，突起的存在使可能减小空气动力阻力并减小尾流的产生，并且还限制尾流中包含的不稳定性的幅度以及还限制尾流的频率特征。
此突起的存在还可以在厚空气动力封皮在旋转中后退时，通过非直观方式改进厚空气动力封皮的空气动力行为。具体来说，突起随后首先撞击空气流并且与不具有突起的厚空气动力封皮相比，用于改进厚空气动力封皮穿透到空气流中。因此，突起可以限制空气流与厚空气动力封皮的分离，并因此减小空气动力阻力和尾流的产生，并且还减小尾流中包含的不稳定性的幅度以及还减小尾流的频率特征。
举例来说，与不具有突起的厚空气动力封皮相比，空气动力阻力可以减小约10％。此外，由厚空气动力封皮产生的漩涡的大小显著减小，例如，对于前进的厚空气动力封皮减小约20％，以及对于后退的厚空气动力封皮减小约50％。在转子的“后退”部分上获得更大的尾流产生改进。
然而，突起还可以仅布置在厚空气动力封皮的前缘上。当厚空气动力封皮前进时，突起再一次首先撞击空气流，由此改进厚空气动力封皮穿透到空气流中，并且因此限制空气流与厚空气动力封皮的分离以及因此减小空气动力阻力和尾流的产生。对于后退厚空气动力封皮，突起的存在还用于减小空气动力阻力以及尾流的产生两者。在两种情况下，突起用于减小尾流中包含的不稳定性的幅度并且减小尾流的频率特征。
可以观察到，厚空气动力封皮越厚，前缘上突起的存在对减小空气动力阻力以及尾流的产生两者越具有积极影响。具体来说，对于非常厚的空气动力封皮，前缘往往变得非常“直”。
同样，第一突起可以布置在厚空气动力封皮的后缘上，并且第二突起还可以布置在厚空气动力封皮的前缘上。随后，空气流总是首先受到突起撞击，无论厚空气动力封皮前进还是后退，并且空气流与厚启动封皮的分离是有限的。因此，空气动力阻力以及尾流的产生两者减小，尾流中包含的不稳定性的幅度以及尾流的频率特征也减小。
此外，多个突起可以布置在厚空气动力封皮的相同横向边缘上，尤其对于长的厚空气动力封皮。
厚空气动力封皮和每个突起可以形成单个部分，使得第一吸入侧和压力侧表面以及第二吸入侧和压力侧表面形成单个封皮。
每个突起还可以是添加到厚空气动力封皮的元件。例如，每个突起可以粘结到厚空气动力封皮上。每个突起同样可以通过螺钉和/或铆钉很好地附接到厚空气动力封皮。可以同样很好地使用用于将每个突起紧固在厚空气动力封皮上的任何其它装置，该装置实现在厚空气动力封皮与每个突起之间的刚性连接。
换句话说，厚空气动力封皮和突起优选地由复合材料制成。
此外，优选地在厚空气动力封皮与突起之间不存在气道。因此，第二吸入侧表面连接到第一吸入侧表面，并且第二压力侧表面通过连续方式连接到第一压力侧表面。因此，扫过厚空气动力封皮的空气流连续地流过厚空气动力封皮的每个第一吸入侧和压力侧表面，以及每个突起的第二吸入侧和压力侧表面，从而有利地限制空气流中湍流的出现，并且因此减小空气动力阻力和尾流的产生两者。
同样，为了实现连续的流，同时最小化扫过每个第一吸入侧和压力侧表面以及每个第二吸入侧和压力侧表面的空气流中的湍流，连接半径布置在厚空气动力封皮的每个第一翼型与每个突起的每个第二翼型之间。优选地，这些连接半径大于或等于突起的高度h'的25％。还优选地限定这些连接半径，使得在突起的每个第二翼型与厚空气动力封皮的每个第一翼型之间确保切向连续性。
其上布置突起的横向边缘还具有分别与第一吸入侧表面以及与厚空气动力封皮的第一压力侧表面的连接半径。
此外，在每个突起的横向端处，将第二吸入侧表面与突起的第二压力侧表面连接的最小半径Rmini优选地大于或等于突起的高度h'的15％。最小半径Rmini优选地小于每个第一翼型与每个第二翼型之间的连接半径，使得突起被限定为具有相对宽的底座以及较窄的横向端。
突起优选地具有从第一吸入侧和压力侧表面朝向突起的横向端逐渐变细的形状，以减小空气流的分离并减小后退的厚空气动力封皮的空气动力阻力，并且以减小前进的厚空气动力封皮的尾流的产生。因此，突起的高度h'位于两个接合点之间，第一接合点限定在第一吸入侧表面与第二吸入侧表面之间，并且第二接合点限定在第一压力侧表面与第二压力侧表面之间。
此外，第二吸入侧表面和第二压力侧表面不具有任何切向非连续性。在此类情况下，每个第二翼型连续并且其斜率连续地变化。因此，每个突起的第二吸入侧表面和第二压力侧表面通常包括第一吸入侧和压力侧表面与横向端之间的拐点。
此外，突起可以相对于其所布置的横向边缘和/或相对于横向方向Y以各种方式定向。
例如，突起基本上垂直于其上布置突起的横向边缘布置。因此，在平行于横向平面Pyz的每个平面中，突起的每个第二翼型垂直于直线布置，该直线将第一和第二吸入侧表面之间以及第二第一和第二压力侧表面之间的两个接合点连接在一起。
在另一实例中，突起相对于基本上垂直于其上布置突起的横向边缘的方向倾斜。因此，在平行于横向平面Pyz的每个平面中，布置每个第二翼型，使得该第二翼型不垂直于将这两个接合点连接在一起的直线。
此外，每个突起可以包括对称平面。具体来说，在平行于横向平面Pyz的每个平面中，每个突起的每个第二翼型包括对称轴。在突起垂直于横向边缘布置的具体情况下，此对称轴可以例如是横向方向Y，横向边缘本身垂直于横向方向Y。
本发明还提供一种飞行器转子，该转子具有轮毂、至少两个叶片以及如上该的厚空气动力封皮。每个厚空气动力封皮将相应叶片连接到轮毂。随后配置每个突起，以减小空气动力阻力并减小转子的尾流的产生，并且还限制表征尾流的不稳定性的幅度以及减小尾流的频率特征。
因此，减小尾流与位于转子后方的元件(例如，尾桁、尾桨和水平或竖直稳定器)之间的空气动力相互作用，从而有助于改进其空气动力效率并且更一般来说提升飞行器的飞行质量。
转子可以是主转子，或该转子可以是旋翼飞行器的反扭矩尾桨。转子还可以是适配到飞行器的推进转子。
本发明还提供一种旋翼飞行器，该旋翼飞行器包括机身、尾桁、选选地至少一个水平和/或竖直稳定器，以及如上文所定义的至少一个转子。第一配置每个突起，以减小尾流从转子的产生以及表征尾流的不稳定性，并且第二以限制频率激发以及在位于转子后方，以及具体来说位于尾桁中的飞行器的元件中出现振动。
附图简述
本发明以及其优点从以下通过说明并且参考附图给出的实施例的描述的上下文中更详细地显现，其中：
-图1示出具有转子的飞行器；
-图2和3是转子的局部图；
-图4是现有技术套筒的透视图；
-图5是本发明的厚空气动力封皮的透视图；以及
-图6到8是厚空气动力封皮的横向图。
具体实施方式
对存在于多幅图中的元件给出相同的附图标记。
图1示出旋翼飞行器5，该旋翼飞行器具有机身51、主转子10和尾桁52，该尾桁支撑偏航反扭矩尾桨53和竖直稳定器54。转子10具有轮毂3、五个叶片2以及五个套筒1，以及盖子35和叶片间阻尼器32。盖子35用于保护转子10的头部并且使转子10的头部平滑。
图2和3示出转子10的中心部分，每个叶片2的自由端被截断，仅可以在图中看到每个叶片2的根25。在图3中，盖子35被透明地示出，以显示轮毂3和阻尼器32。
每个叶片2用于在转子10的旋转期间产生空气动力升力，以为飞行器5提供升力和推进力。每个套筒1是厚空气动力封皮，该厚空气动力封皮提供用于将叶片2，以及更确切地说，叶根25连接到转子10的轮毂3的结构接合装置的空气动力整流罩。
装配有本发明的突起4的厚空气动力封皮1以及模块根25在图5中以透视图示出，而图4示出为叶根提供空气动力整流罩的现有技术厚空气动力封皮1。
每个叶片2和每个厚空气动力封皮1在纵向方向X上展向延伸。横向方向Y垂直于纵向方向X，并且垂直于纵向方向X和横向方向Y限定垂直方向Z，以形成右手矩形参考坐标系(X、Y、Z)。垂直于纵向方向X的横向平面Pyz还通过横向方向Y和垂直方向Z限定。
图6到8是在具有一个或两个突起4的厚空气动力封皮1的实施例中平行于横向平面Pyz的截面。
厚空气动力封皮1在从位于轮毂3旁边的第一端区域13朝向位于叶根25附近的第二端区域14的纵向方向X上展向延伸，以及又在前缘15与后缘16之间的横向方向Y上延伸。厚空气动力封皮1具有第一吸入侧表面17和第一压力侧表面18。
在平行于横向平面Pyz的每个平面中通过以下项限定厚空气动力封皮1的第一翼型11：
-等于前缘15与后缘16之间的最大距离的翼弦l；
-等于垂直方向Z上在第一吸入侧表面17与第一压力侧表面18之间的最大距离的厚度h；以及
-等于厚度h除以翼弦l的比率并且例如处于40％到100％的范围中的相对厚度。
厚空气动力封皮1还通过等于展向纵向方向X上在第一端区域13与第二端区域14之间的距离的第一长度L限定。
本发明的厚空气动力封皮1包括在图2、3和5到8中可见的至少一个突起4。每个突起4具有第二吸入侧表面47和第二压力侧表面48，第二吸入侧表面47和第二压力侧表面48在突起4的横向端46处汇合。每个突起4沿从位于轮毂3旁边的第三端区域43到位于叶根25旁边的第四端区域44的纵向方向X纵向地延伸，以及又在从其上布置突起4的横向边缘15、16朝向横向端46的横向方向Y上横向地延伸。
厚空气动力封皮1的第一吸入侧表面17和第一压力侧表面18以及每个突起4的第二吸入侧表面47和第二压力侧表面48形成单个封皮。
在平行于横向平面Pyz的每个平面中通过以下项限定每个突起4的第二翼型41：
-等于垂直方向Z上在第二吸入侧表面47与第二压力侧表面48之间的距离的高度h'，高度h'处于厚空气动力封皮1的厚度h的0.2至0.6倍的范围中；
-等于横向方向Y上在其上布置突起4的横向边缘15、16与突起4的横向端46之间的距离的宽度l'，宽度l'处于突起4的高度h'的0.5至2倍的范围中；
-非零连接半径，例如，大于或等于在第一吸入侧表面17与第二吸入侧表面47之间，以及又在第一压力侧表面18与第二压力侧表面48之间的突起4的高度h'的25％的半径；以及
-大于最小半径Rmini的第二吸入侧表面47与第二压力侧表面48之间的横向端46的曲率半径，举例来说，该曲率半径大于或等于突起4的高度h'的15％。
举例来说，并且如图6和8中所示，突起4具有高斯形状的第二翼型41，该第二翼型具有宽底座和窄横向端46。
突起4还通过等于纵向方向X上在第三端区域43与第四端区域44之间的距离的第二长度L'限定，第二长度L'处于厚空气动力封皮1的第一长度L的0.5至1倍的范围中。
对于厚空气动力封皮1，当该厚空气动力封皮前进时以及当该厚空气动力封皮后退时，通过减小空气动力阻力和尾流的产生，以及又通过限制尾流中包含的不稳定性的幅度以及限制尾流的频率特征的幅度，此突起4的存在有利地用于在转子10的旋转期间改进厚空气动力封皮1的空气动力行为。
突起4具有从其上布置突起4的横向边缘15、16朝向横向端46逐渐变细的形状。因此，是垂直方向Z上在第二吸入侧表面47与第二压力侧表面48之间的最大距离的高度h'由两个接合点A、B限定：第一接合点A是第一吸入侧表面17与第二吸入侧表面47之间的交点，并且第二接合点B是第一压力侧表面18与第二压力侧表面48之间的交点，如图6和7中所示。
此外，第二吸入侧表面47和第二压力侧表面48具有在每个接合点A、B与横向端46之间的拐点，以使空气流能够不断地流动，而不会遇到任何尖锐边缘。因此，本发明的厚空气动力封皮1还限制在扫过该厚空气动力封皮的空气流中出现湍流。
在图5到7中，突起4布置在厚空气动力封皮1的后缘17上。在图8中，两个突起4和4'布置在厚空气动力封皮1上，第一突起4布置在后缘16上，并且第二突起4'布置在前缘15上。然而，突起4可以仅布置在厚空气动力封皮1的前缘17上。
图中所示的厚空气动力封皮1是长的厚空气动力封皮，然而，突起4还可以布置在短的厚空气动力封皮1的前缘15和/或后缘16上。
在图2、3和5中可以看到，突起4的第二长度L'严格小于厚空气动力封皮1的第一长度L。在此类情况下，为了实现在突起4的横向端46与第一吸入侧表面17和第一压力侧表面18中的每一个之间进行逐渐连接，厚空气动力封皮1具有分别从第三端区域43和第四端区域44分别朝向第一端区域13和第二端区域14布置的两个连接区域45和49。每个连接区域45、49具有非零连接半径，以及用于在轮毂3旁边的第三端区域43处以及在叶根25旁边的第四端区域44处将横向端46逐渐地连接到第一吸入侧表面17和第一压力侧表面18的斜率。
此外，在图6和8中，每个突起4相对于横向方向Y对称，突起4基本上垂直于后缘16布置；并且在图8的实例中，突起4'基本上垂直于前缘15布置。
在图7中，突起4相对于横向方向Y倾斜并且以不垂直于后缘16的方式布置。此突起4因此不具有对称轴。
本质上，本发明关于其实施可以进行多种变化。尽管描述若干实施例，但是应容易地理解，不可能设想到例举出所有可能实施例。
例如，具有一个或多个突起4的厚空气动力封皮1可以布置在旋翼飞行器的反扭矩尾桨上，或实际上布置在飞行器的推进转子上。
在不超出本发明范围的情况下，当然可以设想通过等同方式替换所描述的任何方式。

Claims (15)

1.一种用于连接到飞行器(5)的旋转轮毂(3)的厚空气动力封皮(1)，所述厚空气动力封皮(1)在从第一端区域(13)朝向第二端区域(14)的纵向方向(X)上展向延伸，并且其又在两个横向边缘(15、16)之间的横向方向(Y)上延伸，所述两个横向边缘(15、16)是前缘(15)和后缘(16)，所述厚空气动力封皮(1)具有第一吸入侧表面(17)和第一压力侧表面(18)，所述厚空气动力封皮(1)由等于沿着所述纵向方向(X)在所述第一端区域(13)与所述第二端区域(14)之间的距离的第一长度L限定；
所述厚空气动力封皮(1)通过位于平行于横向平面(Pyz)的平面中的接连第一翼型(11)形成，所述横向平面垂直于所述展向纵向方向(X)，每个第一翼型(11)在平行于所述横向平面(Pyz)的平面中由等于所述第一吸入侧表面(17)与所述第一压力侧表面(18)之间的最大距离的厚度h限定；
所述厚空气动力封皮(1)的特征在于，所述厚空气动力封皮包括布置在所述横向边缘(15、16)中的至少一个上的至少一个突起(4)，每个突起(4)固定到所述厚空气动力封皮(1)，每个突起(4)具有第二吸入侧表面(47)和第二压力侧表面(48)，每个突起(4)从其上布置所述突起(4)的所述横向边缘(15、16)横向地延伸到所述突起(4)的横向端(46)，其中所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)汇合，每个突起(4)被配置成当所述厚空气动力封皮(1)通过所述前缘(15)或通过所述后缘(16)撞击空气流时，改进所述厚空气动力封皮(1)的空气动力行为，每个突起(4)由等于沿着所述纵向方向(X)在所述突起(4)的第三端区域(43)与第四端区域(44)之间的距离的第二长度L'限定，所述第二长度L'处于所述厚空气动力封皮(1)的所述第一长度L的0.5至1倍的范围中，每个突起(4)通过位于平行于所述横向平面(Pyz)的平面中的接连的第二翼型(41)形成，每个第二翼型(41)通过以下项限定：
-等于所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)之间的距离的高度h'，所述高度h'处于所述厚空气动力封皮(1)的所述厚度h的0.2至0.6倍的范围中；
-等于沿着所述横向方向(Y)在所述第一翼型(11)与所述横向端(46)之间的距离的宽度l'，所述宽度l'等于所述高度h'的0.5至2倍；
-在所述第一翼型(11)与所述第二翼型(41)之间的非零连接半径；以及
-在所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)之间的所述突起(4)的所述横向端(46)的曲率半径，所述曲率半径大于最小半径Rmini。
2.根据权利要求1所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述厚空气动力封皮(1)和每个突起(4)形成单个部分，使得所述第一吸入侧和压力侧表面(17、18)以及所述第二吸入侧和压力侧表面(47、48)形成单个封皮。
3.根据权利要求1所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，每个突起(4)是添加在所述厚空气动力封皮(1)上的元件。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述第二吸入侧表面(47)和所述第二压力侧表面(48)包括相应拐点。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，在所述第一吸入侧表面(17)与所述第二吸入侧表面(47)之间，以及又在所述第一压力侧表面(18)与所述第二压力侧表面(48)之间的所述连接半径大于或等于所述突起(4)的所述高度h'的25％，并且以某种方式配置，即使得在所述第一吸入侧表面(17)与所述第二吸入侧表面(47)之间，以及又在所述第一压力侧表面(18)与所述第二压力侧表面(48)之间存在切向连续的连接。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述最小半径Rmini大于或等于所述突起(4)的所述高度h'的15％。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，在垂直于所述纵向方向(X)的每个平面中，每个突起(4)的每个第二翼型(41)垂直于直线布置，所述直线将所述厚空气动力封皮(1)的所述第一翼型(11)与所述突起(4)的所述第二翼型(41)之间的两个交点连接在一起。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，在垂直于所述纵向方向(X)的每个平面中，每个突起(4)的每个第二翼型(41)布置成垂直于直线，所述直线将所述厚空气动力封皮(1)的所述第一翼型(11)与所述突起(4)的所述第二翼型(41)之间的所述两个交点连接在一起。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，在平行于所述横向平面(Pyz)的每个平面中，每个突起(4)的所述第二翼型(41)具有对称轴。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述厚空气动力封皮(1)的翼弦等于所述前缘(15)与所述后缘(16)之间的最大距离，并且等于所述厚度h除以所述翼弦l的比率的所述厚空气动力封皮(1)的相对厚度处于40％到100％的范围中。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述宽度l'在展向变化关系的应用中沿着所述纵向方向X变化。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述高度h'在展向变化关系的应用中沿着所述纵向方向X变化。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，突起(4)布置在所述厚空气动力封皮(1)的所述后缘(16)上。
14.一种飞行器(5)的转子(10)，所述转子(10)具有轮毂(3)、至少两个叶片(2)和厚空气动力封皮(1)，每个厚空气动力封皮(1)将相应叶片(2)连接到所述轮毂(3)，所述转子的特征在于，每个厚空气动力封皮(1)根据权利要求1到13中任一项，并且以某种方式配置空气动力封皮每个突起(4)，以减小所述转子(10)的尾流产生以及限制所述尾流中包含的不稳定性的幅度，并且还减小所述尾流的频率特征。
15.一种旋翼飞行器(5)，所述旋翼飞行器具有机身(51)、尾桁(52)、至少一个竖直稳定器(54)以及具有至少两个叶片(2)的至少一个转子(10)，所述飞行器的特征在于，所述转子(10)根据权利要求14，配置每个突起(4)，使得所述突起减小所述转子(10)的尾流产生以及所述尾流的不稳定性，并且所述突起又限制在所述尾桁(52)和/或在所述竖直稳定器(54)中出现由所述尾流产生的振动。
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