CN110107505B - 一种飞行器增压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种飞行器增压装置，属于飞行器技术领域。该装置包括上盖、叶轮、机座及储气管；上盖和机座固定连接形成轴对称的环形空间，叶轮位于上盖和机座之间，叶轮的叶片位于上述环形空间内，大于叶片最大半径的环形空间构成集气腔。四根椭圆形断面的空心管与机座固定连接并与集气腔连通构成储气管。叶轮高速转动时，气流从叶轮的中心部位吸入，被叶片加速后进入集气腔并继续沿圆周流动，在侧导板和后导板的作用下气流改变方向进入储气管降速增压。该增压装置采用轴向对称叶片的叶轮，截面积逐渐缩小的气道和环形集气腔，具有气流损失小、工作效率高的特点，能根据储气管的工作负载自动分配气流，满足组合翼飞行器姿态控制的要求。

Description

一种飞行器增压装置

技术领域：

本发明属于组合翼飞行器技术领域，具体涉及一种飞行器增压装置。

背景技术：

组合翼飞行器是特型旋翼和固定翼组合的飞行器，通过高速气流的喷射气动力来控制飞行器的飞行姿态，兼具旋翼和固定翼飞行器的优点，能实现短距起降、高效平飞、空中悬停、灵活转向等功能，在军用和民用领域都有广泛的应用前景。飞行器增压装置是产生高速气流的压气机，压气机的叶轮和旋翼高速反向转动分别产生高速气流和飞行升力，可以满足组合翼飞行器的工作要求。现有的离心式压气机，如公知的离心压气机(CN104343734A)，由于单级增压比高、结构简单、轴向尺寸小、稳定工作范围大等特点，在小型的涡轮喷气发动机上得到了广泛的应用，虽然其工作原理适用于组合翼飞行器的应用要求，然而，存在机座和叶轮的功能与结构不能满足组合翼飞行器工作要求的不足。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有离心式压气机功能与结构上的不足，提供一种飞行器增压装置。本发明提供的飞行器增压装置具有支承滚轮的导轨、叶轮轴向双向进气、多路气流输、工作效率较高的特点，能满足组合翼飞行器的工作要求。

本发明所提供的一种飞行器增压装置包括上盖1、叶轮2、机座7、主立管8及侧立管6；所述上盖1、所述叶轮2及所述机座7都是轴对称结构，所述上盖1、所述叶轮2及所述机座7的轴线重合，所述上盖1与所述机座7固定连接构成轴对称的环形工作空间，所述叶轮2位于所述上盖1与所述机座7之间的环形工作空间内，在所述环形工作空间内，所述叶轮2最大半径处至所述环形工作空间侧璧的环形空间构成集气腔。

所述上盖1是中部空心的圆盘形轴对称结构，所述上盖1上表面设置径向的上筋板1a，所述上盖1下表面的最外侧平面构成环形的上轨面1c，所述上盖1下表面的最内侧圆锥面构成下锥面1b，所述上轨面1c与所述下锥面1b之间的平面设置安装孔，所述上轨面1c与所述下锥面1b之间的平面与所述机座7的上端面均匀接触。

所述叶轮2由辐盘2a和叶片2b构成，所述辐盘2a的径向辐条连接所述辐盘2a的外圆盘和内圆盘，所述叶片2b是弧形的等腰梯形板，所述叶片2b对称分布在所述外圆盘的两侧并与所述外圆盘平面垂直，N个所述叶片2b沿所述外圆盘圆周均匀分布，所述内圆盘连接动力分配器3。

所述机座7由圆锥盘、平圆盘、法兰盘及簿壁的圆筒构成，所述圆筒的外圆与所述上盖1的阶梯面配合构成装配定位，所述圆筒的的内侧上部设置与上盖1安装孔对应的内凸块7a，螺钉通过所述上盖1的安装孔与所述内凸块7a连接构成所述上盖1与所述机座7的可拆式联接；垂直于圆筒外圆面且悬臂伸出圆筒外的平圆盘上表面构成下轨面7b，位于所述圆筒内侧的所述圆锥盘的上表面构成上锥面7d，所述上锥面7d和所述下轨面7b的下方设置下筋板7c，位于所述机座7中心的所述法兰盘安装所述动力分配器3，径向的内辐条7e连接所述法兰盘与所述圆锥盘。

所述叶片2b的等腰梯形板的上、下斜面分别与上盖1的下锥面1b和所述机座7的所述上锥面7d间隙配合形成压气通道。

所述上盖1的所述上轨面1c与所述机座7的所述下轨面7b组成等距的环形轨道，用于支承滚轮作高速圆周运动。

设有两个结构相同的所述侧立管6，所述侧立管6是空心的椭圆形管，所述侧立管6位于所述机座7的下部并与所述机座7固定连接，两个结构相同的所述侧立管6对称分布在所述机座7的两侧，两个结构相同的所述侧立管6的断面椭圆长轴相互平行且与椭圆中心所在的径向线垂直，两个结构相同的所述侧立管6分别连通所述集气腔。

设有两个结构相同的所述主立管8，所述主立管8是空心的椭圆形管，所述主立管8位于所述机座7的下部并与所述机座7固定连接，两个结构相同的所述主立管8对称分布在所述机座7的前后，两个结构相同的所述主立管8的断面椭圆长轴相互平行且位于所述机座7的对称面上，两个结构相同的所述主立管8连通所述集气腔。

设有两个结构相同的侧导板7f，所述侧导板7f是簿壁的圆弧形结构，所述侧导板7f固定连接于所述机座7圆筒的内侧，所述侧导板7f位于所述集气腔的空间内，两个所述侧导板7f沿所述集气腔圆周方向均布且在所述侧立管6气流入口的前侧。

后导板7g是簿壁的圆弧形结构，所述后导板7g固定连接于所述机座7的所述圆筒的内侧，所述后导板7g位于所述集气腔的空间内，所述后导板7g位于所述主立管8气流入口的前侧。

所述叶轮2中的所述叶片2b数量N≥12，所述叶轮2采用轻质高强度材料制造。

所述上盖1中的所述上筋板1a沿圆周均布的数量m≥4，所述上盖1整体用碳纤维材料制造。

所述机座7中的所述下筋板7c沿圆周均布且数量大于5，所述机座7中的所述内辐条7e沿圆周均布且数量为3，所述机座7采用轻质高强度材料制造。

叶轮高速转动时，气流从辐盘的上、下轴向流入叶轮气道，在叶片的作用下气流高速运动并从叶轮的径向排出，直接进入集气腔继续高速运动，在侧导板和后导板的辅助作用下改变方向进入主立管和侧立管，减速增压。由于气流的沿程损失小，增压装置的工作效率较高。上盖和机座都是碟形的轴对称结构，易于冲压成型，装配后组成的环形轨道和叶片工作腔结构稳定，刚性好。

与机座固定连接的主立管和侧立管既是储气管也是承载构件，可减小飞行器的自重，储气管的椭圆形断面可减小飞行器平飞时的空气阻力，提高飞行速度。

主立管和侧立管对称分布在机座的外圆周上，分布半径较大，可减小飞行器机身和机翼上的气道长度，有利于节省机翼和机身内的空间。

本发明具有以下优点：

上盖、叶轮和机座同轴线设计，轴向尺寸小，结构紧凑；支承滚轮的环形轨道刚性好，承载能力较大；叶轮叶片的回转半径大而不受轴向力作用，叶轮适应的线速度高、压比大，稳定工作范围较大。

低速气流从叶轮的上下轴向进入气道，排出的高速气流直接进入集气腔分流后进入主立管和侧立管减速增压，气流的沿程损失小，增压装置的工作效率较高。

主立管和侧立管既是储气管也是承载构件，可减小飞行器的自重，它们的椭圆形断面可减小飞行器平飞时的空气阻力，提高飞行速度。

附图说明：

图1是本发明飞行器增压装置的主视结构示意图；

图2是本发明飞行器增压装置的俯视结构示意图。

图中：1：上盖；1a：上筋板；1b：下锥面；1c：上轨面；2：叶轮；2a：辐盘；2b：叶片；3：动力分配器；4：下螺钉；5：上螺钉；6：侧立管；7：机座；7a：内凸块；7b：下轨面；7c：下筋板；7d：上锥面；7e：内辐条；7f：侧导板；7g：后导板；8：主立管。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

图1是飞行器增压装置的主视图。动力分配器3的机架与机座7中心的法兰通过螺栓固定连接，动力分配器3的输出盘与叶轮2的辐盘内圆盘通过下螺钉4固定连接，上盖1与机座7的内凸块7a通过上螺钉5固定连接，装配后形成飞碟形的增压装置主体。上盖1的上轨面1c和机座7的下轨面7b构成环形的轨道，上盖1的下锥面1b与机座7的上锥面7d构成叶轮的工作腔和集气腔，主立管8和侧立管6与机座7无缝焊接并与集气腔连通形成储气管。4个上筋板1a沿上盖1的圆周均布以加强上盖的刚度，下筋板7c加强机座7的刚度。机座7设置辐条7e连接中心法兰以减小自重并有利于叶轮轴向进气。

图2是飞行器增压装置的俯视图。机座7的内凸块7a和连接上盖1的上螺钉5沿圆周均布，数量为8；叶轮2的叶片2b分布在辐盘2a的外圆盘上，数量为12，叶轮顺时针转动；2个侧导板7f位于侧立管6的入口，而1个后导板7g位于主立管8的入口，4个内辐条7e连接中心法兰并沿圆周方向均布。

Claims (4)

1.一种飞行器增压装置，其特征在于该增压装置包括上盖(1)、叶轮(2)、机座(7)、主立管(8)及侧立管(6)；所述上盖(1)、所述叶轮(2)及所述机座(7)都是轴对称结构，所述上盖(1)、所述叶轮(2)及所述机座(7)的轴线重合，所述上盖(1)与所述机座(7)固定连接构成轴对称的环形工作空间，所述叶轮(2)位于所述上盖(1)与所述机座(7)之间的环形工作空间内，在所述环形工作空间内，所述叶轮(2)最大半径处至所述环形工作空间侧璧的环形空间构成集气腔；所述上盖(1)是中部空心的圆盘形轴对称结构，所述上盖(1)上表面设置径向的上筋板(1a)，所述上盖(1)下表面的最外侧平面构成环形的上轨面(1c)，所述上盖(1)下表面的最内侧圆锥面构成下锥面(1b)，所述上轨面(1c)与所述下锥面(1b)之间的平面设置安装孔，所述上轨面(1c)与所述下锥面(1b)之间的平面与所述机座(7)的上端面均匀接触；所述叶轮(2)由辐盘(2a)和叶片(2b)构成，所述辐盘(2a)的径向辐条连接所述辐盘(2a)的外圆盘和内圆盘，所述叶片(2b)是弧形的等腰梯形板，所述叶片(2b)对称分布在所述外圆盘的两侧并与所述外圆盘平面垂直，N个所述叶片(2b)沿所述外圆盘圆周均匀分布，所述内圆盘连接动力分配器(3)；所述机座(7)由圆锥盘、平圆盘、法兰盘及簿壁的圆筒构成，所述圆筒的外圆与所述上盖(1)的阶梯面配合构成装配定位，所述圆筒的的内侧上部设置与上盖(1)安装孔对应的内凸块(7a)，螺钉通过所述上盖(1)的安装孔与所述内凸块(7a)连接构成所述上盖(1)与所述机座(7)的可拆式联接；垂直于圆筒外圆面且悬臂伸出圆筒外的平圆盘上表面构成下轨面(7b)，位于所述圆筒内侧的所述圆锥盘的上表面构成上锥面(7d)，所述上锥面(7d)和所述下轨面(7b)的下方设置下筋板(7c)，位于所述机座(7)中心的所述法兰盘安装所述动力分配器(3)，径向的内辐条(7e)连接所述法兰盘与所述圆锥盘；所述叶片(2b)的等腰梯形板的上、下斜面分别与上盖(1)的所述下锥面(1b)和所述机座(7)的所述上锥面(7d)间隙配合形成压气通道；所述上盖(1)的所述上轨面(1c)与所述机座(7)的所述下轨面(7b)组成等距的环形轨道，用于支承滚轮作高速圆周运动；设有两个结构相同的所述侧立管(6)，所述侧立管(6)是空心的椭圆形管，所述侧立管(6)位于所述机座(7)的下部并与所述机座(7)固定连接，两个结构相同的所述侧立管(6)对称分布在所述机座(7)的两侧，两个结构相同的所述侧立管(6)的断面椭圆长轴相互平行且与椭圆中心所在的径向线垂直，两个结构相同的所述侧立管(6)分别连通所述集气腔；设有两个结构相同的所述主立管(8)，所述主立管(8)是空心的椭圆形管，所述主立管(8)位于所述机座(7)的下部并与所述机座(7)固定连接，两个结构相同的所述主立管(8)对称分布在所述机座(7)的前后，两个结构相同的所述主立管(8)的断面椭圆长轴相互平行且位于所述机座(7)的对称面上，两个结构相同的所述主立管(8)连通所述集气腔；设有两个结构相同的侧导板(7f)，所述侧导板(7f)是簿壁的圆弧形结构，所述侧导板(7f)固定连接于所述机座(7)圆筒的内侧，所述侧导板(7f)位于所述集气腔的空间内，两个所述侧导板(7f)沿所述集气腔圆周方向均布且在所述侧立管(6)气流入口的前侧；后导板(7g)是簿壁的圆弧形结构，所述后导板(7g)固定连接于所述机座(7)的所述圆筒的内侧，所述后导板(7g)位于所述集气腔的空间内，所述后导板(7g)位于所述主立管(8)气流入口的前侧。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器增压装置，其特征在于所述叶轮(2)中的所述叶片(2b)数量N≥12，所述叶轮(2)采用轻质高强度材料制造。

3.根据权利要求1所述的一种飞行器增压装置，其特征在于所述上盖(1)中的所述上筋板(1a)沿圆周均布的数量m≥4，所述上盖(1)整体用碳纤维材料制造。

4.根据权利要求1所述的一种飞行器增压装置，其特征在于所述机座(7)中的所述下筋板(7c)沿圆周均布且数量大于5，所述机座(7)中的所述内辐条(7e)沿圆周均布且数量为3，所述机座(7)采用轻质高强度材料制造。

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