CN110155318A - 确定桨叶的翼型的初始前缘圆的方法和改进桨叶以增大其负失速迎角的方法 - Google Patents

确定桨叶的翼型的初始前缘圆的方法和改进桨叶以增大其负失速迎角的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110155318A
CN110155318A CN201910117765.6A CN201910117765A CN110155318A CN 110155318 A CN110155318 A CN 110155318A CN 201910117765 A CN201910117765 A CN 201910117765A CN 110155318 A CN110155318 A CN 110155318A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerofoil profile
leading edge
blade
circle
new
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910117765.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110155318B (zh
Inventor
拉斐尔·富卡里
保罗·埃格兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kong Ke Zhishengji
Original Assignee
Kong Ke Zhishengji
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kong Ke Zhishengji filed Critical Kong Ke Zhishengji
Publication of CN110155318A publication Critical patent/CN110155318A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110155318B publication Critical patent/CN110155318B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16Blades
    • B64C11/18Aerodynamic features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/46Blades
    • B64C27/467Aerodynamic features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/46Blades
    • B64C27/473Constructional features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/10Shape of wings
    • B64C3/14Aerofoil profile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/10Shape of wings
    • B64C3/14Aerofoil profile
    • B64C2003/146Aerofoil profile comprising leading edges of particular shape

Abstract

本发明涉及改进桨叶的方法以及确定桨叶的翼型的初始前缘圆的方法,并且还涉及改进的桨叶和包括该改进的桨叶的推进螺旋桨。确定所述桨叶的每个翼型(10)的初始前缘圆(15,25)的半径,然后增大该半径,并且使其前缘(5)远离压力侧半翼型(21)朝向吸入侧半翼型(11)移动,从而修正该桨叶的每个截面的翼型(10)并且修正每个翼型(10)的弧高。因此,该桨叶的负失速迎角的绝对值增大,从而与未修正的桨叶相比,可以增大该桨叶在负迎角下的空气动力学性能,而不显著降低其在正迎角下的空气动力学性能。

Description

确定桨叶的翼型的初始前缘圆的方法和改进桨叶以增大其负 失速迎角的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年2月15日提交的FR1800140的权益,其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及用于桨叶的翼型的领域,更具体地涉及用于形成飞行器的推进螺旋桨的桨叶的翼型的领域。
本发明涉及一种改进桨叶以增大其负失速迎角的绝对值的方法,并且还涉及这样改进的桨叶以及具有这样改进的桨叶的旋翼。改进的桨叶用于装配到飞行器的旋翼上,该旋翼用于在两个相反的方向上传递空气动力,即,朝向飞行器前部的力或朝向飞行器后部的力。这种改进的桨叶特别地用于飞行器的推进螺旋桨或实际上用于转翼飞行器的反扭矩的尾旋翼。
背景技术
传统上,桨叶在纵向方向上从第一端部延伸至第二端部。术语“纵向”应理解为沿着桨叶的翼展。此外,桨叶沿着桨叶的翼弦从前缘横向地延伸至后缘。
桨叶特别地包括外覆盖件,并且还包括连续的截面,外覆盖件在其吸入侧上具有第一蒙皮并且在其压力侧上具有第二蒙皮。每个截面由翼型限定,翼型由两个半翼型(即,吸入侧半翼型和压力侧半翼型)构成。
举例来说,在NACA系列中或在OA系列中限定了经常用于飞行器旋翼的桨叶的现有翼型,其中例如在文献FR2626841和FR2765187中描述了OA系列。
桨叶用于在其第一端部处通过桨叶根部紧固至旋翼的旋转轮毂,而其第二端部被称为其“自由”端部。旋翼的旋转轮毂驱动每个桨叶旋转。可以理解的是,相对于旋翼,桨叶从第一端部径向地延伸至第二端部。旋翼具有至少两个桨叶。
在旋翼旋转产生的气流的作用下,旋翼的每个桨叶都传递空气动力,其通常被称为“推力”。这种空气动力是可变的,其特别地取决于桨叶的迎角,即,气流与对应于桨叶的翼弦的从翼型的前缘到后缘的直线之间的角度。对于旋翼,该迎角通常通过作用于用于改变桨叶的俯仰角的轴线来修正。该俯仰轴线沿桨叶的翼展基本上纵向延伸。
观察到,从桨叶的阈值迎角(称为“失速”迎角)开始,空气流与桨叶分离,特别是在其前缘处或其后缘处分离。这种分离可能导致桨叶在空气动力学上失速,这对应于其推力的突然下降。此外,空气流的分离产生湍流,该湍流导致桨叶的阻力系数增大并且还导致振动。
旋翼可以是转翼飞行器的主旋翼,用于为飞行器提供升力并且还可能提供推进力。旋翼也可以是转翼飞行器的反扭矩的尾旋翼。旋翼同样可以是用于固定翼飞行器或实际上用于转翼飞行器的推进螺旋桨,每个桨叶传递空气动力,从而使飞行器能够前进。例如,飞行器可具有一个或两个或实际上四个推进螺旋桨。
在旋翼的旋转期间,旋翼的每个桨叶通常传递主要或实际上仅在单个方向上的空气动力,例如,使用主旋翼以传递对抗转翼飞行器的重量的推力。对于推进螺旋桨,这种空气动力使飞行器能够前进并达到高的前进速度。
然而,例如,在某些特定的情况下,基本上在降落时,推进螺旋桨的这种空气动力可被反向以减慢飞行器。然而,这种特定操作是短暂的或者甚至是可忽视的(marginal)。
因此,每个桨叶被限定为仅在一个方向上以最佳方式传递空气动力,然后每个桨叶以正迎角操作。为此目的,通常增大桨叶的翼型的弧高。
弧高是翼型的特征,其等于翼型的翼弦与翼型的半厚度线或“弧线”(即,沿着弧线的每条垂直线与吸入侧半翼型和压力侧半翼型的距离相等的线)之间的距离。翼弦与弧线之间的距离垂直于翼弦获得,因此弧高的正增大对应于该距离的正增大。特别地,当翼型对称时,弧高为零。相比之下,弧高非零的翼型是不对称的翼型。
桨叶的翼型的弧高的正增大具有增大该桨叶的正失速迎角的效果。具体而言,桨叶的正迎角随着它的旋转而增大,因此增大桨叶产生的空气动力并增大其空气动力学性能。
然后观察到,与具有不是弧形的翼型的桨叶相比,驱动具有这样的带有弧形翼型的桨叶的旋翼旋转以便以正迎角传递给定的空气动力所需的机械功率更小,特别是在接近桨叶可以传递的最大空气动力时。
举例来说,在文献FR2765187中描述了这样的桨叶。根据该文献,翼型的沿其翼弦的最大弧高的位置也可以根据翼型的相对厚度来调整。
相比之下,增大翼型的弧高具有减小桨叶的负失速迎角的绝对值并因此增大其代数值的相反效果。然而,由于桨叶基本上或实际上仅以正迎角操作,因此负失速迎角的这种增大不存在问题。
还已知若干文献,它们描述了由用于改善桨叶的空气动力学性能的翼型形成的这些桨叶。
例如,文献US2007/0187549描述了用于形成直升机旋翼桨叶的改进的空气动力学轮廓,优选用于具有两个反向转动的旋翼和推进螺旋桨的直升机,该直升机能够以高的前进速度飞行。这样的改进的翼型在轮廓的前缘区域具有小的厚度和小的弧高。该改进的翼型在高的前进速度下通过延迟冲击波的形成而适于高速气流。
此外,文献US2008/0145219描述了一种具有一个或多个涡流发生器的直升机旋翼桨叶。每个涡流发生器使桨叶在失速之前的迎角和马赫数方面范围更宽。此外,这样的桨叶的翼型可具有适于或甚至可调节的前缘半径,以优化其性能。
最后,文献EP2410186描述了一种具有叶片的离心泵,叶片在其前缘处包括通过增大叶片的这些边缘的半径而形成的隆起。
另外,转翼飞行器,也称为“旋翼飞行器”,既可以在巡航飞行中以高的前进速度飞行,也可以以非常低的前进速度飞行,并且可以执行悬停飞行。这样的旋翼飞行器通常包括机身、至少一个主旋翼、反扭矩装置和动力装置。
反扭矩装置执行反扭矩功能以对抗偏航中主要由飞行器主旋翼的旋转产生的旋翼扭矩。举例来说,反扭矩装置可以由飞行器尾梁上的位于后端部的尾旋翼构成。该反扭矩尾旋翼通过其桨叶产生的空气动力作用以产生与旋翼扭矩相反的力矩。
还已知混合式直升机,即,具有至少一个主旋翼、机身、动力装置、辅助推进器并且通常具有升力面的旋翼飞行器,例如,升力面由位于机身两侧的两个机翼构成。辅助推进器可以由一个或多个推进螺旋桨(例如,设置在机身的相对两侧的两个推进螺旋桨)形成。
特别是当辅助推进器包括设置在机身的相对两侧的两个推进螺旋桨时,辅助推进器可以构成混合式直升机的反扭矩装置。在这样的情况下,推进螺旋桨传递不同的空气动力,从而产生与旋翼扭矩相反的力矩。特别是在悬停飞行期间,设置在机身一侧的第一推进螺旋桨传递朝旋翼飞行器的前部的空气动力,而设置在机身另一侧的第二推进螺旋桨传递朝旋翼飞行器的后部的空气动力。
结果,第二推进螺旋桨需要在飞行器的向前飞行期间传递朝飞行器的前部的空气动力,并且在悬停飞行期间传递朝飞行器的后部的空气动力,而第一推进螺旋桨在旋翼飞行器的任何飞行阶段都总是传递朝旋翼飞行器的前部的空气动力。为了使第二推进螺旋桨的空气动力反向,第二推进螺旋桨的每个桨叶都需要从用于向前飞行的正迎角转到用于悬停飞行的负迎角,而第一推进螺旋桨的每个桨叶在旋翼飞行器的任何飞行阶段都总是具有正迎角。
如上所述,推进螺旋桨的每个桨叶被限定为仅在一个方向上以最佳方式传递空气动力,然后每个桨叶具有正迎角。结果,第一推进螺旋桨和第二推进螺旋桨的每个桨叶优选被限定为传递朝向混合式直升机的前部的大的空气动力,例如具有不对称的翼型,从而在正迎角下产生良好的空气动力学性能。
因此,在悬停飞行中,第二推进螺旋桨的每个桨叶在使用没有为了该目的优化的翼型时传递朝向混合式直升机后部的空气动力。特别地,第二推进螺旋桨的每个桨叶都可以以接近于桨叶的负失速迎角的负迎角操作。在这样的情况下,传统的不对称的翼型呈现出未被优化的空气动力学性能,因为它们的翼型的弧高不适合这样的负迎角。
在这样的情况下,第二推进螺旋桨在悬停飞行期间需要更大的机械功率来驱动其旋转,并且特别地在产生基本相同、但仅朝向飞行器前部的空气动力时,它比第一推进螺旋桨需要的功率更大。
一种用于增大桨叶在负迎角下的空气动力学性能的方案是减小桨叶的翼型的弧高或者实际上使其反向。然而,如上所述,该方案与向前飞行中所寻求的设计性能相矛盾。
使用具有对称翼型(例如,从NACA系列得到的)的桨叶可以在其以正迎角或负迎角受到气流时可能通过调整桨叶的扭曲而使桨叶具有基本相同的空气动力学特性。然而,使用具有这样的对称翼型的桨叶不能在桨叶的任何迎角都能获得朝向飞行器的前部和后部的大的空气动力,因此会需要更高的机械功率来驱动这些桨叶旋转,从而传递必要的空气动力。
发明内容
在这样的情况下,本发明提出了一种改进桨叶的方法,该方法可以克服上述局限并且修正现有桨叶的翼型,从而获得比现有桨叶的空气动力学性能更好的空气动力学性能。因此,修正的桨叶的负失速迎角的绝对值被增大,从而使修正的桨叶能够以负迎角传递大的反向空气动力,而不降低它以正迎角传递的空气动力。
结果,修正的桨叶用于根据需要在两个相反的方向上获得高的空气动力学性能,同时最小化驱动这样的修正的桨叶旋转所需的功率,包括在负迎角时的情况。
本发明还提供了通过该方法改进的桨叶、包括至少两个以这种方式改进的桨叶的旋翼以及具有两个包括由这种旋翼形成的一个螺旋桨的这样的推进螺旋桨的转翼飞行器。
桨叶在纵向翼展方向上从第一端部延伸至第二端部,并且在横向方向上从前缘延伸至后缘。桨叶具有连续的截面,每个截面由翼型限定,每个翼型特别地由两个半翼型限定,包括吸入侧半翼型和压力侧半翼型,两个半翼型中的每一个分别包括前缘段、中间段和末端段。对于每个半翼型,前缘段在前缘处开始,末端段在后缘处终止,并且中间段位于前缘段和末端段之间。
桨叶在桨叶的第一端部处经由桨叶根部连接至旋翼的旋转轮毂。桨叶根部的功能基本上是结构性的,并且其对旋翼的空气动力学性能的贡献是次要的。因此,在本发明的上下文中,认为桨叶仅由翼型部分构成,翼型部分提供旋翼的基本上所有的空气动力。
根据本发明,改进桨叶的方法包括针对至少一个翼型的两个半翼型中的至少一个确定初始前缘圆的第一步骤,初始前缘圆附接至对应的半翼型,确定初始前缘圆的第一步骤具有以下子步骤:
-限定将翼型的前缘连接至后缘的直线段;
-创建穿过翼型的前缘的构造圆,构造圆的中心位于直线段上,构造圆内切于半翼型;
-增大构造圆的半径,使构造圆的中心沿直线段移动并且构造圆依旧穿过前缘直到构造圆与半翼型相交,即,当构造圆不再内切于半翼型时;以及
-确定半翼型的初始前缘圆,初始前缘圆是内切于半翼型的最大构造圆,初始前缘圆的中心是该内切于半翼型的最大构造圆的中心,并且位于直线段上,初始前缘圆的半径是该内切于半翼型的最大构造圆的半径。
具体而言,吸入侧半翼型和压力侧半翼型的特征总体在于点的坐标,而这些点能够构造吸入侧半翼型和压力侧半翼型。此外,这两个半翼型的前缘段的形状可以为圆形,各自由从文献EP0911257中描述的吸入侧半翼型和压力侧半翼型的定义中已知的坐标和半径的圆的一部分形成。因此,这些圆的构成两个半翼型的初始前缘圆的部分分别与翼型的这两个半翼型的前缘段重合,初始前缘圆的相应半径等于半翼型的前缘段的半径。在这样的情况下,两个半翼型的初始前缘圆通常具有相同的中心和相同的半径。
当吸入侧半翼型和压力侧半翼型的前缘段不是圆的一部分时,两个半翼型的这些初始前缘圆中的至少一个可以在后面在本发明的方法的第一步骤中进行确定,以表征前缘段。因此,通过来自这些吸入侧半翼型和压力侧半翼型的相应前缘段的几何构造来估算吸入侧半翼型和/或压力侧半翼型的该初始前缘圆。特别是当翼型具有非零弧高时,以这种方式估算的吸入侧半翼型和压力侧半翼型的初始前缘圆通常不同。对半翼型的初始前缘圆及其半径的了解有利于容易地表征这种半翼型,例如以便首先识别可以说是通用型的翼型,即,具有与前缘圆的大半径相关联的、宽的操作范围但适度的空气动力学性能的翼型,其次识别具有与窄的操作范围和高的空气动力学性能相关联的小半径的前缘圆的翼型。
因此,本发明方法的第一步骤可用于估算限定桨叶的每个翼型的两个半翼型中的一个半翼型(即,吸入侧半翼型或压力侧半翼型)的初始前缘圆,并且还用于估算该初始前缘圆的半径值。
本发明方法的第一步骤也可用于估算限定桨叶的每个翼型的两个半翼型的两个初始前缘圆,并估算它们的半径值。
对半翼型的初始前缘圆及其半径的了解还用于设想对半翼型进行修正。为此目的,本发明的方法包括修正至少一个翼型的至少一个半翼型的第二步骤,修正半翼型的该第二步骤具有以下子步骤:
-用附接至至少一个半翼型的初始前缘圆的部分替换该至少一个半翼型的前缘段;
-增大该至少一个半翼型的初始前缘圆的半径,初始前缘圆的中心沿直线段移动以形成该至少一个半翼型的新前缘圆,新前缘圆具有构成该至少一个半翼型的新前缘段的部分;以及
-限定该至少一个半翼型的新中间段,以替换该至少一个半翼型的中间段并且将该至少一个半翼型的新前缘圆连接至该至少一个半翼型的末端段,以增大桨叶的负失速迎角。
在该第二步骤期间,可以仅修正每个翼型的两个半翼型中的一个,即,吸入侧半翼型或压力侧半翼型中的一个。在该第二步骤期间,还可以修正每个翼型的两个半翼型。
具体而言,在本发明的上下文中,用初始前缘圆替换半翼型的前缘段随后有助于修正该半翼型,特别是通过修正该初始前缘圆的半径并由此形成新前缘圆。然后,新前缘段由新前缘圆的一部分形成,该部分优选至多由该新前缘圆的前四分之一部分构成,该前四分之一部分在前缘处开始并且相对于前缘与该半翼型位于同一侧。每个翼型的适当的前缘的位置保持不变,并且该半翼型的新前缘段穿过前缘。
半翼型的中间段用新中间段替换,该新中间段将半翼型的新前缘段(即新前缘圆的一部分)连接至半翼型的末端段,该末端段保持不变。新中间段与半翼型的新前缘段和末端段相切。
该新中间段具有连续变化的切线,并且优选不包括任何拐点。该新中间段在距离前缘第一距离处的起始点处在新前缘圆上(即,在新前缘段上)开始,该第一距离是最小横向距离(即,平行于横向方向),并且例如位于翼型的翼弦c的0.5%至5%的范围内。应记得,翼弦c等于翼型的前缘和后缘之间的距离。此外,新中间段的起始点在新前缘圆上的位置可能受定义该新中间段的多项式的导数为正以避免在该新中间段存在拐点的事实的限制。举例来说,该新中间段可以由三次多项式限定。
另外,新中间段在距离前缘第二距离处与末端段相连,该第二距离是横向距离并且例如等于翼型的翼弦c的至多25%。
此外,当吸入侧半翼型和压力侧半翼型都被修正时,吸入侧半翼型和压力侧半翼型的新前缘圆的半径可以对于修正的桨叶的一些翼型而不同,并且可能对于修正的桨叶的所有翼型而不同。优选地,对于桨叶的每个翼型,压力侧半翼型的新前缘圆的半径小于或等于吸入侧半翼型的新前缘圆的半径。
具体而言,对于弧形翼型,压力侧半翼型的前缘的半径通常小于或等于吸入侧半翼型的前缘的半径,从而可以在正推力方面具有良好的性能。
举例来说,吸入侧半翼型的新前缘圆的半径在该吸入侧半翼型的初始前缘圆的半径的110%至160%的范围内,并且压力侧半翼型的新前缘圆的半径在该压力侧半翼型的初始前缘圆的半径的100%至280%的范围内。优选地,对于桨叶的每个翼型,吸入侧半翼型的新前缘圆的半径在该吸入侧半翼型的初始前缘圆的半径的110%至140%的范围内,压力侧半翼型的新前缘圆的半径在该压力侧半翼型的初始前缘圆的半径的115%至220%的范围内。这些百分比值可能受到桨叶的每个翼型的相对厚度(即,其最大厚度e除以其翼弦c的比率)的影响。
另外,半翼型的新前缘圆的半径除以该半翼型的初始前缘圆的半径的第一比值对于桨叶的每个翼型优选不相同。
另外,翼型的厚度e对于桨叶的每个翼型优选不变,而翼弦c可以略微修正。应记得,翼型的厚度e等于垂直于翼型的翼弦线测得的、限定翼型的两个半翼型(即,压力侧半翼型和吸入侧半翼型)之间的最大距离。
有利地,与在修正之前的桨叶的空气动力学性能相比,具有已经修正的翼型的修正的桨叶的空气动力学性能在负迎角下由此得到改善并且更好。具体而言,限定桨叶的每个翼型的一个或者实际上两个半翼型的初始前缘圆的半径的这种增大用于修正特别是在负迎角的情况下在修正的桨叶的这些半翼型上的气流,并因此用于增大绝对值,从而减小代数值,即修正的桨叶的负失速迎角。由于修正半翼型,修正的桨叶的正失速迎角也减小。然而,桨叶的效用区域与依旧小于修正的桨叶的正失速迎角的正迎角有关。
结果,除了在正失速迎角时的运动之外,桨叶在正迎角下的空气动力学性能基本上是未改变的。因此,修正的桨叶可以在负迎角下传递反向空气动力,而不会降低它在正迎角下传递的空气动力。特别地,对于通过本发明的方法修正的桨叶以及未修正的桨叶,使桨叶的升力系数Cz与其迎角联系起来的曲线的斜率基本相同。
因此,装有这样的通过本发明的用于改进桨叶的方法修正的桨叶的旋翼可以有利地传递反向空气动力(其中旋翼的桨叶全部处于负迎角),并且因此与具有未修正的桨叶并且需要传递相同的反向空气动力的旋翼相比,可以减小驱动旋翼旋转所需的功率。驱动旋翼旋转所需的功率的这种减小有利地仅通过修正桨叶的翼型的前缘区域来获得,其中旋翼的直径和其包括的桨叶的数量保持不变。
改进的桨叶特别地用于飞行器的推进螺旋桨,更具体地用于混合式直升机的推进螺旋桨,因此这样的旋翼是推进螺旋桨。
因此,具有两个推进螺旋桨的混合式直升机具有第一推进螺旋桨和第二推进螺旋桨,第一推进螺旋桨具有未修正的桨叶,第二推进螺旋桨具有已经通过本发明的用于改进桨叶的方法修正的桨叶,该第二推进螺旋桨用于在混合式直升机的悬停飞行期间传递反向空气动力。因此,本发明的用于改进桨叶的方法有利地可以改进混合式直升机的反扭矩装置在悬停飞行中的性能,该反扭矩装置由推进螺旋桨构成。
因此,减小了由混合式直升机的动力装置产生的用于驱动第二推进螺旋桨旋转的功率,然后所节省的功率例如可以用来增大混合式直升机的有效载荷。驱动第二推进螺旋桨的旋转所需的功率的这种减小还可能导致优化混合式直升机的动力装置,并因此降低飞行器的总重量。
此外,通过在负迎角下推回失速限制,用于操纵混合式直升机的裕度也得到改善,因此飞行安全性也得到改善。
该方法应用于其中通过现有的翼型形成连续的截面的桨叶,现有的翼型同样也可以是对称的或不对称的。举例来说,这种现有的翼型可以是常用的并且在NACA系列或OA系列中、特别是在OA3和OA4系列中定义的轮廓。
当半翼型的前缘段由初始前缘圆的一部分限定时,同样可以应用本发明的改进桨叶的方法,在这种情况下省略第一步骤。
本发明的用于改进桨叶的方法还可以包括用于移动桨叶的每个翼型的前缘的第三步骤,该第三步骤具有以下子步骤:
-使桨叶的每个翼型的前缘从压力侧半翼型朝向吸入侧半翼型垂直于直线段移动第三距离,翼型的两个半翼型的初始前缘段或者在适当情况下新前缘段也都同样移动;以及
-分别针对两个半翼型限定新中间段,以将两个半翼型的初始前缘段或新前缘段连接至两个半翼型的末端段。
在这样的情况下,对于每个半翼型,新中间段将前缘段或新前缘段连接至该半翼型的末端段,该终端段保持不变,该新前缘段先前在该方法的第二步骤期间以这种方式移动替换前缘段。
本发明方法的第三步骤优选用于改进具有弧形翼型(即,不对称轮廓)的桨叶。
每个翼型的前缘“朝向吸入侧半翼型”的这种移动导致桨叶的每个翼型在前缘附近的弧线的修正。因此,每个翼型的前缘的这种移动引起对桨叶的每个翼型的弧高的修正,但是不使该弧高反向(保持弧高的方向),因此弧高减小。修正的桨叶的每个翼型的前缘的位置的这种修正和弧线的这种修正同样可以修正特别是在负迎角下在修正的桨叶的两个半翼型上的气流。因此,修正的桨叶的负失速迎角的绝对值增大,因此代数值减小,并且修正的桨叶的正失速迎角减小,同时保持在桨叶的效用区域外部。
具体而言,修正的桨叶的空气动力学性能再次有利地得到改善,并且以这种方式修正的桨叶可以在负迎角下传递反向空气动力,而不会降低其在正迎角下传递的空气动力。
举例来说,第三距离可以在翼型的翼弦c的0.5%至2%的范围内,以避免显著改变修正的桨叶的空气动力学行为,特别是其在正迎角下的空气动力学行为。优选地,第三距离在翼弦c的长度的1%至1.5%的范围内。
在移动每个翼型的前缘之后,对于每个半翼型,新中间段与新前缘圆和末端段之间的连接条件与本发明的方法的第二步骤所提及的连接条件相同。特别地,每个半翼型的新中间段呈现出以连续的方式变化并且仍然优选不包括任何拐点的切线。同样地,新中间段在距离前缘第一距离处的起始点处在新前缘圆上开始,并且其在第二距离处连接至末端段,该第一距离是最小横向距离,例如,在翼型的翼弦c的0.5%至5%的范围内,该第二距离是横向距离,例如它等于翼弦c的至多25%。
本发明的用于改进桨叶的方法还可以包括制造桨叶的第四步骤,该步骤试图制造由上述修正的翼型限定的桨叶。这些翼型可以仅根据第二步骤或根据第二步骤和第三步骤进行修正。
本发明还提供了一种由通过上述改进桨叶的方法的步骤修正的翼型限定的修正的桨叶,在本说明书中也称为“改进的桨叶”。桨叶使用这些修正的翼型制成。
举例来说,对于构成OA312翼型和根据所述方法修正的OA312翼型的点,遵循(u,v)参考系中的坐标。(u,v)参考系的原点位于未修正的OA312翼型的前缘处,其横坐标轴u沿未修正的OA312翼型的初始翼弦限定。
本发明还提供了一种用于飞行器的旋翼,该旋翼具有至少两个如上所述的改进的桨叶,这些改进的桨叶由已经通过改进桨叶的方法的步骤修正的翼型限定。举例来说,旋翼是飞行器的推进螺旋桨,并且尤其它是混合式直升机的第二推进螺旋桨,该第二推进螺旋桨在向前飞行期间向混合式直升机传递向前的空气动力,并且在悬停飞行期间传递反向空气动力。
本发明还提供一种转翼飞行器,其包括机身、至少一个主旋翼和至少两个推进螺旋桨。飞行器的推进螺旋桨中的至少一个是如上所述的旋翼,并且包括至少两个由已经通过上述改进桨叶的方法修正的翼型限定的改进的桨叶。
附图说明
本发明及其优点在下面通过举例说明并参照附图给出的实施方式的描述的上下文中更详细地呈现,其中:
-图1和图2示出了混合式直升机;
-图3示出了桨叶;
-图4是改进桨叶的方法的流程图;
-图5是用于构造半翼型的初始前缘圆的图;
-图6至图9是桨叶的三种修正翼型;
-图10绘制了表示桨叶的升力系数随其迎角变化的曲线;
-图11绘制了表示翼型的修正特性随其相对厚度变化的曲线;以及
-图12绘制了来自桨叶的推力F与其消耗的功率P相关联的两条曲线。
在多于一个图中存在的元件在它们每个图中给予相同的附图标记。
具体实施方式
图1和图2以平面图和混合式直升机60的每个推进螺旋桨64、65的桨叶1的细节图一起示出了单架混合式直升机60。在图1中,混合式直升机60处于向前飞行中,而在图2中,混合式直升机60处于悬停飞行中。
混合式直升机60是转翼飞行器,其包括机身61、主旋翼62、设置在机身61两侧的两个半翼66和67、尾梁68和两个推进螺旋桨64和65。两个推进螺旋桨64和65位于机身61的两侧,各自位于相应的半翼66、67的端部。
图3中示出了桨叶1。该桨叶1可以形成主旋翼62的一部分或实际上为推进螺旋桨64、65的一部分。图3中示出了(X,Y,Z)参考系,其由纵向方向X、横向方向Y和垂直方向Z构成,这三个方向相互垂直。纵向方向X基本平行于桨叶1的俯仰角变化轴线,并且可能与该俯仰角变化轴线重合。
桨叶1在翼展的纵向方向X上从第一端部3延伸至第二端部4,并且在横向方向Y上从前缘5延伸至后缘6。桨叶1在平行于横向方向Y和垂直方向Z的平面中具有连续的截面,每个截面由翼型10限定,翼型10特别地由两个半翼型11和21构成,即,吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21。吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21分别包括在前缘5处开始的前缘段12、22,在后缘6处终止的末端段14、24以及位于前缘段12、22和末端段14、24之间的中间段13、23。
这些截面的翼型10通常随它们沿桨叶1的翼展位置而变化并且特别是为了适应在桨叶1的旋转期间由每个截面接收的气流,因此可以不同。
图3还示出了翼型10的半厚度线或“弧线”17。垂直于弧线17,该弧线17与压力侧半翼型21和吸入侧半翼型11的距离相等。可以看出,桨叶1的翼型10是不对称的并且具有弧高,弧线17是弯曲的。在图3中还对于多个翼型10示出了将前缘5连接至后缘6的直线段16。该直线段16对应于每个翼型10的翼弦。
图4是概述改进初始桨叶以构成修正的桨叶(被称为“改进的桨叶”)的的方法的流程图,该方法包括多个步骤。该方法适用于具有由现有翼型(例如,来自NACA系列或OA系列)形成的连续截面的桨叶。在图8中使用和修正的翼型10是OA312翼型。
这种改进桨叶1的方法特别地用于其中半翼型11、21的前缘段12、22不是圆的一部分的翼型10。
这种改进桨叶1的方法包括确定每个翼型10的至少一个半翼型11、21的初始前缘圆15、25的第一步骤51,该初始前缘圆15、25由半翼型11、21的前缘段12、22估算。
在该第一步骤51期间,可以分别从吸入侧半翼型11和压力侧半翼型22的前缘段12和22来估算吸入侧半翼型11的初始前缘圆15和压力侧半翼型21的初始前缘圆25。
这种确定初始前缘圆15、25的第一步骤51在图5中应用于翼型10的吸入侧半翼型11。该第一步骤51包括若干子步骤511-514。
在第一子步骤511期间,限定将翼型10的前缘5连接至后缘6的直线段16,该直线段16对应于翼型10的翼弦。
之后,在第二子步骤512期间,创建构造圆27,该构造圆27穿过前缘5,该构造圆27的中心B位于直线段16上。此外,构造圆27内切于吸入侧半翼型11。在前缘段12在前缘5处的切线方向垂直于直线段16的特定情况下,构造圆27同样也可以与吸入侧半翼型11的前缘段12相切。
在第三子步骤513期间,增大构造圆27的半径,然后在构造圆穿过前缘5的情况下使构造圆27的中心B沿直线段16移动。由此将构造圆27的半径增大到构造圆27与吸入侧半翼型11相交。“中心B”的构造圆27表示与前缘段12相交的第一构造圆27。
在第四子步骤514期间,吸入侧半翼型11的初始前缘圆15被确定为内切于吸入侧半翼型11的最大构造圆27’。初始前缘圆15的中心是该最大构造圆27’的中心B’,并且它位于直线段16上。初始前缘圆15的半径是该构造圆27’的最大半径。具体而言,在执行第三子步骤513期间,最大构造圆27’对应于通过迭代之前的构造圆27”而限定的构造圆27,构造圆27”是与前缘段12相交的第一构造圆27并且也对应于不内切于吸入侧半翼型11的第一构造圆27。
该针对至少一个半翼型11、21确定初始前缘圆15、25的第一步骤51也可以应用于桨叶1的翼型10的压力侧半翼型21。该第一步骤51也可以同时应用于桨叶1的翼型10的吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21。
因此,初始前缘圆15、25可以由位于直线段16上的中心以及半径限定。因此,该初始前缘圆15、25用于表征桨叶1的翼型10的半翼型11、21的前缘段12、22。
之后,这种改进桨叶1的方法包括修正桨叶1的每个翼型10的至少一个半翼型11、21的第二步骤52。
在该第二步骤52中,对于桨叶1的每个翼型10,通过增大半翼型11、21的初始前缘圆15、25的半径r,修正半翼型11、21的初始前缘圆15、25,前缘5的位置保持不变。在这样的情况下,类似于初始前缘圆15、25,新前缘圆35、45由新半径r1和位于直线段16上的中心限定,但是中心朝向后缘6进行了移动。然后,半翼型11、21的新前缘段32、42由该新前缘圆35、45的一部分构成。
如图6所示,该第二步骤52的应用是为了修正翼型10的吸入侧半翼型11。该第二步骤52包括以下多个子步骤521-523。
在第一子步骤521期间,用初始前缘圆15的、先前在第一步骤51期间确定并附接至该吸入侧半翼型11的部分替换吸入侧半翼型11的前缘段12。
在第二子步骤512期间,增大该吸入侧半翼型11的初始前缘圆15的半径,并且使其中心在直线段16上移动,以形成用于该吸入侧半翼型11的新前缘圆35。然后,该新前缘圆35的一部分构成该吸入侧半翼型11的新前缘段32。
在第三子步骤523期间,限定该吸入侧半翼型11的新中间段33,以替换初始中间段13并将该吸入侧半翼型11的新前缘圆35连接至吸入侧末端段14。
该新中间段33将新前缘段32切向地连接至末端段14,该末端段保持不变,新前缘段32穿过前缘5并且在前缘5处与前缘圆15相切。新中间段33必须没有拐点并且其切线连续变化。
该第二步骤52也可以用于修正翼型10的压力侧半翼型21。该第二步骤52也可以用于修正翼型10的吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21。在图7中示出了吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21的这种修正,吸入侧半翼型11的初始前缘圆15和压力侧半翼型21的初始前缘圆25是相同的并且重合。然而,吸入侧半翼型11的初始前缘圆15和压力侧半翼型21的初始前缘圆25以不同方式修正,吸入侧半翼型11的新初始前缘圆35和压力侧半翼型21的新初始前缘圆45不同。
在桨叶1的每个翼型10的至少一个半翼型11、21进行这种修正之后,桨叶1的半翼型11、21上的气流被改变,导致桨叶1的正失速迎角αdp和负失速迎角αdn的代数值减小。因此,桨叶1在负迎角α下的空气动力学性能得到改善,而没有降低其在正迎角α下的空气动力学性能,在正迎角α下桨叶1效用区域保持小于在修正的桨叶1的正失速迎角αdp下的效用区域。
以这种方式修正的桨叶1被优化用于装配到旋翼63,旋翼63用于分别在正迎角和负迎角下在相反的两个方向上传递空气动力。举例来说,该旋翼63可以构成图1和图2中所示的混合式直升机60的两个推进螺旋桨64、65中的一个。
具体地,在图1所示的向前飞行期间,混合式直升机60的两个推进螺旋桨64、65均传递朝向混合式直升机60的前部的基本相同的空气动力。如图1所示,这些推进螺旋桨64、65的桨叶1具有正迎角α。
相比之下,在图2所示的悬停飞行期间,两个推进螺旋桨64和65传递相反的空气动力,设置在机身61左侧的第一推进螺旋桨64传递朝向混合式直升机60的前部的空气动力,而设置在机身61右侧的第二推进螺旋桨65传递朝向混合式直升机60的后部的空气动力。因此,第一推进螺旋桨64的桨叶1具有图2所示的正迎角α,而第二推进螺旋桨65的桨叶1具有负迎角α。
因此,装配到第二推进螺旋桨65上的每个修正的桨叶1使其能够在负迎角α下传递悬停飞行所需的空气动力F,与未修正的桨叶相比,该负迎角α更加远离修正的桨叶1的负失速迎角αdn。如图12所示,这伴随的驱动第二推进螺旋桨65旋转以在负迎角α下传递悬停飞行所需的空气动力F而所需的功率与具有未修正的桨叶1的推进螺旋桨相比大大地减小。图12绘制了两条曲线18和19,它们将沿横坐标绘制的来自桨叶1的空气动力F与在纵坐标上绘制的桨叶1消耗的功率P关联起来。第一曲线18对应于未修正的桨叶1,第二曲线19对应于修正的桨叶1。
举例来说,可以看出,对于消耗给定功率PA的桨叶1,第一曲线18上的点A对应于第一空气动力FA,该第一空气动力FA小于对应于第二条曲线19上的点G的第二空气动力FG
还可以看出,对于由桨叶产生的给定的空气动力FA,具有修正的翼型11的桨叶1消耗的功率PA’对应于第二曲线19上的点A’,该功率PA’小于具有未修正的翼型11的桨叶1消耗的功率PA,该功率PA对应于第一曲线18上的点A。
在应用该第二步骤52期间,翼型10的厚度e对于桨叶1的每个翼型10保持不变,而其翼弦c可以稍微修正。此外,半翼型11、21的新中间段33、43分别在距离前缘第一距离处在半翼型11、21的新前缘圆35、45上开始,该第一距离是在翼型10的翼弦c的0.5%至5%的范围内的最小横向距离。半翼型11、21的新中间段33、43在距离前缘5相应的第二距离处与该半翼型11、21的末端段14、24相连,该第二距离是小于或等于翼弦c的25%的横向距离。
根据该第二步骤52修正桨叶1的翼型10足以改进桨叶1的空气动力学性能。然而,改进桨叶1的方法还可以包括移动桨叶1的每个翼型10的前缘5的第三步骤53。在该第三步骤53中,使桨叶1的每个翼型10的前缘5远离压力侧半翼型21朝向吸入侧半翼型11垂直于直线段16移动第三距离d,相应地修正吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21。该第三步骤53具有两个子步骤531和532。
在图8和图9中,在增大翼型10的吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21的初始前缘圆15、25的半径之后,移动翼型10的前缘5。尽管如此,可以在先仅修正这两个半翼型11和21中的一个之后移动前缘5。图9示出了完整的翼型10,而图8与图6和图7一样仅示出了该翼型10在前缘5附近的区域。在图8中可以看出,翼型10的吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21的初始前缘圆15、25具有不同的半径和中心。
在第一子步骤531期间,翼型10的前缘5从压力侧半翼型21朝向吸入侧半翼型11垂直于直线段16移动第三距离d。吸入侧半翼型11的新前缘段32也移动,压力侧半翼型21的新前缘段42也是如此。
在第二子步骤532期间,限定附接至吸入侧半翼型11的新中间段33和附接至压力侧半翼型21的新中间段43。附接至吸入侧半翼型11的新中间段33将该吸入侧半翼型11的移动后的新前缘段32连接至该吸入侧半翼型11的吸入侧末端段14,末端段14保持不变。同样地,压力侧半翼型21附接的新中间段43将该压力侧半翼型21的移动后的新前缘段42连接至该压力侧半翼型21的末端段24,末端段24保持不变。
然后,吸入侧半翼型11的新中间段33和压力侧半翼型21的新中间段43分别与吸入侧半翼型11的新前缘段32和压力侧半翼型21的新前缘段42相切,并且分别与吸入侧半翼型11的末端段14和压力侧半翼型21的末端段24相切。吸入侧半翼型11的新中间段33和压力侧半翼型21的新中间段43仍然不包括拐点并且仍然具有连续变化的切线。
按照第三步骤53的前缘5的这种移动导致翼型10在前缘5的区域中的弧线17的改变。举例来说,第三距离d在翼型10的翼弦c的0.5%至2%的范围内。前缘5的这种移动还导致翼型10的翼弦c的小幅增加。翼弦c的这种小幅增加大约为百分之几的量级,翼型10的新翼弦c’由以下等式定义:
例如,对于小于或等于翼型10的翼弦c的2%的第三距离d,翼弦c的这种增加小于0.02%。
翼弦c的这种小幅增加仅仅是在第三步骤53中移动翼型10的前缘5的结果,对翼型10的空气动力学性能的改进没有直接影响。具体而言,在翼型10的这种空气动力学性能改善的背后是前缘5的组合的修正,即增大吸入侧半翼型11和/或压力侧半翼型21的初始前缘圆15、25的至少一个半径及前缘5的移动。
前缘5的这种移动无论它是在仅在吸入侧半翼型11中修正翼型10之后,还是在仅在压力侧半翼型21中修正翼型10之后,还是实际上在吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21两者中都修正翼型10之后进行都导致修正的桨叶1的正失速迎角α’dp和负失速迎角α’dn的减小,这种减小与其中通过改变修正的桨叶1的吸入侧半翼型11和压力侧半翼型21上的气流而仅修正一个或两个半翼型11、21的初始前缘圆15、25的半径的桨叶1相比更大。
在图10中绘制了表示桨叶1的正失速迎角αdp和负失速迎角αdn的减小的第一曲线图,其中桨叶1的翼型10在应用改进桨叶1的方法的两个步骤52和53中进行了修正。该图以用于未修正的桨叶1的第一曲线图7和用于修正的桨叶1的第二曲线图8示出了桨叶1的升力系数Cz随桨叶1的相对于桨叶1上的气流的迎角α的变化。沿横坐标绘制迎角α,并在纵坐标上绘制升力系数Cz。
可以看出,第二曲线图8上表示的在步骤52和53中修正的桨叶1的正失速迎角α’dp和负失速迎角α’dn小于第一曲线图7上表示的未修正的桨叶1的正失速迎角αdp和负失速迎角αdn
还可以看出,对于基本上等于-5°的负迎角α,未修正的桨叶接近于其负失速迎角αdn操作,对应的点A不在第一曲线图7的线性部分上,而与基本上等于-5°相同的负迎角α对应的点G位于第二曲线图8的线性部分上,因此修正的桨叶1操作时的迎角更加远离其负失速迎角α’dn
因此,如上所述并且如图12所示,修正的桨叶1的空气动力学性能优于未修正的桨叶的空气动力学性能,并且对于给定的功率消耗Pc,该修正的桨叶1传递的空气动力F可以大于未修正的桨叶传递的空气动力。同样地,为了被驱动得旋转以提供必要的空气动力F,这样的修正的桨叶1需要的功率消耗小于未修正的桨叶的功率消耗。例如,对于使用这样的根据步骤52和53修正的桨叶1的中等重量的混合式直升机60的第二螺旋桨65,所获得的功率节省可以是100千瓦量级。
因此,如图11的第二曲线图所示,在步骤52和53中的每一个中对桨叶1的翼型10应用的修正可能受到这些翼型10的相对厚度的影响。该第二曲线图示出了吸入侧半翼型11的新前缘圆35的半径r1除以该吸入侧半翼型11的初始前缘圆15的半径r的第一比值随翼型10的相对厚度的变化而变的第一包络线55。该第二曲线图示出了压力侧半翼型21的新前缘圆45的半径r’1除以该压力侧半翼型21的初始前缘圆25的半径r’的第二比值随翼型10的相对厚度的变化而变的第二包络线56。翼型10的相对厚度沿横坐标绘制,第一比值和第二比值在纵坐标上绘制。
在图11中示出了这些比值相对于相对厚度在7.5%至12%范围内的翼型10的变化,本发明的改进桨叶1的方法特别适于由这些翼型10形成的桨叶。尽管如此,这种改进桨叶1的方法也可以应用于由不同的相对厚度的翼型10形成的桨叶1。
可以看出,与吸入侧半翼型11的新前缘圆35相关的第一比值几乎不受相对厚度的增大的影响,该第一比值的变化由第一包络线55表示,该第一比值不同于与压力侧半翼型21的新前缘圆45相关的第二比值,该第二比值的变化由第二包络线56表示并且趋于随着翼型的相对厚度的增大而减小。
第二曲线图还示出了前缘5移动的第三距离d随翼型10的相对厚度的变化而变的第三包络线57。翼型10的相对厚度沿横坐标绘制,用翼弦c的百分比表示的第三距离d在纵坐标上绘制。可以看出,当翼型10的相对厚度增大时,该第三包络线57的宽度趋于减小,该第三包络线57的平均值基本恒定。
最后,改进桨叶1的方法还可以包括制造桨叶1的第四步骤54,该第四步骤试图制造由在前述步骤中修正的翼型10限定的桨叶1。这些翼型10可以仅通过使用第二步骤52来修正,或者通过使用第二步骤52和第三步骤53来修正。
当然,对于本发明的实现,可以对本发明进行多种变化。尽管描述了若干实施方式,但是容易理解的是,不可能想到穷举所有可能的实施方式。特别地,这种改进桨叶1的方法可以在省略第一步骤51的情况下应用于翼型10,该翼型10具有由初始前缘圆15、25的相应部分限定的半翼型11、21的前缘段12、22。
当然可以在不超出本发明的范围的情况下设想替换由等同方式描述的任何方式。

Claims (13)

1.一种改进桨叶(1)的方法,所述桨叶(1)在翼展的纵向方向(X)上从第一端部(3)延伸至第二端部(4),并且在横向方向(Y)上从前缘(5)延伸至后缘(6),所述桨叶(1)具有连续的截面,每个截面由翼型(10)限定,每个翼型(10)由两个半翼型(11,21)限定,包括吸入侧半翼型(11)和压力侧半翼型(21),所述两个半翼型(11,21)中的每一个包括前缘段(12,22)、中间段(13,23)和末端段(14,24),其中,所述方法包括:
·针对至少一个翼型(10)的两个半翼型(11,21)中的至少一个确定初始前缘圆(15,25)的第一步骤(51),每个初始前缘圆(15,25)附接至相应的半翼型(11,21);
·修正至少一个翼型(10)的至少一个半翼型(11,21)的第二步骤(52);
·针对所述桨叶(1)的每个翼型(10)移动所述前缘(5)的第三步骤(53);以及
·制造具有修正的翼型(10)的桨叶(1)的第四步骤(54);
确定初始前缘圆(15,25)的所述第一步骤(51)具有以下子步骤:
-限定(511)将所述翼型(10)的前缘(5)连接至后缘(6)的直线段(16);
-创建(512)穿过所述前缘(5)的构造圆(27,28),所述构造圆(27,28)的中心位于所述直线段(16)上,所述构造圆(27,28)内切于所述半翼型(11,21);
-增大(513)所述构造圆(27,28)的半径,使所述构造圆(27,28)的中心沿所述直线段(16)移动并且所述构造圆(27,28)依旧穿过所述前缘(5)直到所述构造圆(27,28)与所述半翼型(11,21)相交,所述构造圆(27,28)不再内切于所述半翼型(11,21);以及
-确定(514)所述半翼型(11,21)的初始前缘圆(15,25),所述初始前缘圆(15,25)是内切于所述半翼型(11,21)的最大构造圆(27,28),所述初始前缘圆(15,25)的中心是内切于所述半翼型(11,21)的所述最大构造圆(27,28)的中心,并且位于所述直线段(16)上,所述初始前缘圆(15,25)的半径是内切于所述半翼型(11,21)的所述最大构造圆(27,28)的半径;
修正至少一个半翼型(11,21)的所述第二步骤(52)具有以下子步骤:
-用附接至所述至少一个半翼型(11,21)的所述初始前缘圆(15,25)的部分替换(521)所述至少一个半翼型(11,21)的所述前缘段(12,22);
-增大(522)所述至少一个半翼型(11,21)的所述初始前缘圆(15,25)的半径,所述初始前缘圆(15,25)的中心沿所述直线段(16)移动以形成所述至少一个半翼型(11,21)的新前缘圆(35,45),所述新前缘圆(35,45)具有构成所述至少一个半翼型(11,21)的新前缘段(32,42)的部分;以及
-限定(523)所述至少一个半翼型(11,21)的新中间段(33,43),以替换所述至少一个半翼型(11,21)的所述中间段(13,23)并且将所述至少一个半翼型(11,21)的所述新前缘圆(35,45)连接至所述至少一个半翼型(11,21)的所述末端段(14,24),以增大所述桨叶(1)的负失速迎角;
第三步骤(53)具有以下子步骤:
-使所述桨叶(1)的每个翼型(10)的前缘(5)垂直于所述直线段(16)从所述压力侧半翼型(21)朝向所述吸入侧半翼型(11)移动(531)第三距离d,所述翼型(10)的所述两个半翼型(11,21)的所述初始前缘段(12,22)或者在适当情况下所述新前缘段(32,22)也同样移动;以及
-分别针对所述两个半翼型(11,21)中的每一个限定(532)新中间段(33,43),以将所述两个半翼型(11,21)的所述初始前缘段(12,22)或者在适用的情况下的所述新前缘段(32,42)连接至所述两个半翼型(11,21)的所述末端段(14,24)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述第一步骤(51)期间,针对两个所述半翼型(11,21)确定相应的初始前缘圆(15,25)。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述第二步骤(52)期间,修正每个翼型(10)的两个半翼型(11,21)。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,对于所述桨叶(1)的每个翼型(10),所述吸入侧半翼型(11)的新前缘圆(35)的半径在所述吸入侧半翼型(11)的初始前缘圆(15)的半径的110%至140%的范围内,并且所述压力侧半翼型(21)的新前缘圆(45)的半径在所述压力侧半翼型(11)的初始前缘圆(25)的半径的115%至220%的范围内。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,对于所述桨叶(1)的每个翼型(10)的至少一个半翼型(11,21),所述新中间段(33,43)在距离所述前缘(5)第一距离处在所述新前缘段(32,42)上开始,并且在距离所述前缘(5)第二距离处与所述末端段(14,24)相连,该第一距离是在所述翼型(10)的翼弦(c)的0.5%至5%范围内的最小横向距离,该第二距离是等于所述翼弦(c)的至多25%的横向距离,所述翼弦(c)等于所述翼型(10)的所述前缘(5)和所述后缘(6)之间的距离。
6.根据权利要求1所述的方法,所述第三距离d在所述翼型(10)的翼弦(c)的0.5%至2%的范围内,所述翼弦(c)等于所述翼型(10)的所述前缘(5)和所述后缘(6)之间的距离。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,对于所述桨叶(1)的每个翼型(10)的至少一个半翼型(11,21),所述新中间段(33,43)没有任何拐点。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,对于所述桨叶(1)的每个翼型(10)的至少一个半翼型(11,21),所述新中间段(33,43)由三次多项式限定。
9.根据权利要求1所述的方法,等于所述翼型(10)的吸入侧半翼型(11)和压力侧半翼型(12)之间的最大距离的厚度(e)对于每个翼型(10)不变。
10.一种用于飞行器(60)的改进的桨叶(1),所述桨叶在翼展的纵向方向(X)上从第一端部(3)延伸至第二端部(4),并且在横向方向(Y)上从前缘(5)延伸至后缘(6),所述桨叶(1)具有连续的截面,每个截面由翼型(10)限定,每个翼型(10)由两个半翼型(11,21)限定,包括吸入侧半翼型(11)和压力侧半翼型(21),所述两个半翼型(11,21)中的每一个包括前缘段(12,22)、中间段(13,23)和末端段(14,24),所述桨叶(1)是使用通过根据权利要求1所述的方法修正的翼型(10)制成的。
11.根据权利要求10所述的桨叶(1),所述桨叶(1)包括至少一个修正的翼型(10),所述翼型具有在(u,v)参考系中构成它的以下点:
12.一种用于飞行器(60)的旋翼(63),所述旋翼(63)包括至少两个根据权利要求10所述的桨叶(1)。
13.一种旋翼飞行器(60),其包括机身(61)、至少一个主旋翼(62)和至少两个推进螺旋桨(64,65),所述推进螺旋桨(64,65)中的至少一个是根据权利要求12所述的旋翼(63)。
CN201910117765.6A 2018-02-15 2019-02-15 确定桨叶的翼型的初始前缘圆的方法和改进桨叶以增大其负失速迎角的方法 Active CN110155318B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1800140 2018-02-15
FR1800140A FR3077802B1 (fr) 2018-02-15 2018-02-15 Methode de determination d'un cercle initial de bord d'attaque des profils aerodynamiques d'une pale et d'amelioration de la pale afin d'augmenter son incidence negative de decrochage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110155318A true CN110155318A (zh) 2019-08-23
CN110155318B CN110155318B (zh) 2022-05-31

Family

ID=62222801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910117765.6A Active CN110155318B (zh) 2018-02-15 2019-02-15 确定桨叶的翼型的初始前缘圆的方法和改进桨叶以增大其负失速迎角的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11148794B2 (zh)
EP (1) EP3527487B1 (zh)
CN (1) CN110155318B (zh)
FR (1) FR3077802B1 (zh)
RU (1) RU2703443C1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3115012B1 (fr) 2020-10-13 2022-08-26 Airbus Helicopters Méthode d’amélioration du comportement aérodynamique de pales d’un giravion en vol stationnaire par un déplacement du bord d’attaque des profils aérodynamiques de ces pales
JP7436748B2 (ja) 2021-03-12 2024-02-22 川崎重工業株式会社 コンパウンドヘリコプタ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070187549A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-16 Sikorsky Aircraft Corporation Airfoil for a helicoptor rotor blade
CN101403368A (zh) * 2007-07-20 2009-04-08 西门子公司 风力涡轮机转子叶片及可调桨距式风力涡轮机
CN101541634A (zh) * 2006-08-03 2009-09-23 贝尔直升机特克斯特龙有限公司 高性能低噪音直升机桨叶的空气动力学设计
DE202014000360U1 (de) * 2014-01-10 2014-03-06 Michael Dienst Innenstrukturiertes, fluiddynamisch wirksames Strömungsprofil aus geometrischen Grundfiguren
CN104477380A (zh) * 2010-12-15 2015-04-01 空客直升机 一种用于直升飞机反扭矩装置的桨叶
CN105966615A (zh) * 2016-05-27 2016-09-28 西北工业大学 一种直升机旋翼动态失速主动流动控制装置及方法
CN106314791A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 空客直升机德国有限公司 用于旋转机翼飞行器的旋翼桨叶的翼型

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0103478A1 (en) 1982-09-13 1984-03-21 Ian James Gilchrist Airfoil
FR2626841B1 (fr) 1988-02-05 1995-07-28 Onera (Off Nat Aerospatiale) Profils pour pale d'helice aerienne carenee
FR2765187B1 (fr) 1997-06-25 1999-08-27 Onera (Off Nat Aerospatiale) Profil de pale pour voilure tournante d'aeronef et pale pour voilure tournante presentant un tel profil
JP3051366B2 (ja) 1997-10-23 2000-06-12 株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所 ヘリコプタブレード用翼型
JP3051398B1 (ja) * 1999-02-23 2000-06-12 株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所 ヘリコプタブレ―ド用翼型およびヘリコプタブレ―ド
JP4486249B2 (ja) 2000-12-01 2010-06-23 三菱重工業株式会社 ブレード用高性能翼型
US8186616B2 (en) * 2004-12-21 2012-05-29 Israel Aerospace Industries Ltd. Hybrid transonic-subsonic aerofoils
US7600976B2 (en) * 2005-05-31 2009-10-13 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor blade twist distribution for a high speed rotary-wing aircraft
US7748958B2 (en) * 2006-12-13 2010-07-06 The Boeing Company Vortex generators on rotor blades to delay an onset of large oscillatory pitching moments and increase maximum lift
US8113462B2 (en) * 2007-01-08 2012-02-14 Israel Aerospace Industries, Ltd. Low-drag swept wings
FR2916419B1 (fr) 2007-05-22 2010-04-23 Eurocopter France Helicoptere hybride rapide a grande distance franchissable et rotor de sustentation optimise.
US20090257884A1 (en) 2007-12-24 2009-10-15 Clark Philip G Wind turbine blade and assembly
JP2011021492A (ja) * 2009-07-13 2011-02-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd インペラおよび回転機械
US20130170984A1 (en) 2012-01-04 2013-07-04 Alan Donn Maddaus Last Stage Blade Design to Reduce Turndown Vibration
RU2559181C1 (ru) * 2014-04-10 2015-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Аэродинамический профиль поперечного сечения несущей поверхности

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070187549A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-16 Sikorsky Aircraft Corporation Airfoil for a helicoptor rotor blade
CN101541634A (zh) * 2006-08-03 2009-09-23 贝尔直升机特克斯特龙有限公司 高性能低噪音直升机桨叶的空气动力学设计
CN101403368A (zh) * 2007-07-20 2009-04-08 西门子公司 风力涡轮机转子叶片及可调桨距式风力涡轮机
CN104477380A (zh) * 2010-12-15 2015-04-01 空客直升机 一种用于直升飞机反扭矩装置的桨叶
DE202014000360U1 (de) * 2014-01-10 2014-03-06 Michael Dienst Innenstrukturiertes, fluiddynamisch wirksames Strömungsprofil aus geometrischen Grundfiguren
CN106314791A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 空客直升机德国有限公司 用于旋转机翼飞行器的旋翼桨叶的翼型
CN105966615A (zh) * 2016-05-27 2016-09-28 西北工业大学 一种直升机旋翼动态失速主动流动控制装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110155318B (zh) 2022-05-31
RU2703443C1 (ru) 2019-10-16
FR3077802A1 (fr) 2019-08-16
EP3527487B1 (fr) 2020-05-13
US20200023953A1 (en) 2020-01-23
EP3527487A1 (fr) 2019-08-21
FR3077802B1 (fr) 2020-09-11
US11148794B2 (en) 2021-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110155319A (zh) 改进桨叶以增大其负失速迎角的方法
CN104477380B (zh) 一种用于直升飞机反扭矩装置的桨叶
US7854593B2 (en) Airfoil for a helicopter rotor blade
JP7401545B2 (ja) 回転翼とその設計方法
US10625847B2 (en) Split winglet
US9061758B2 (en) Noise and performance improved rotor blade for a helicopter
AU2017261498A1 (en) Improved wing configuration
US9061752B2 (en) Wing and devices therefor
CN207826548U (zh) 一种高效低噪旋翼
JP2000264295A (ja) 回転翼機のロータブレード
CN108163192A (zh) 一种高效低噪旋翼
KR20200047510A (ko) 항공기 로터에 관한 블레이드 넥과 블레이드 커프 정형을 위한 두꺼운 에어포일 형상들
CN211364914U (zh) 旋翼飞行器的桨叶及旋翼飞行器
CN110155318A (zh) 确定桨叶的翼型的初始前缘圆的方法和改进桨叶以增大其负失速迎角的方法
US6840741B1 (en) Leading edge slat airfoil for multi-element rotor blade airfoils
CN110896624A (zh) 螺旋桨、动力组件及飞行器
CN203740120U (zh) 宽飞行包线变体飞行器的气动结构
WO2019186208A1 (en) Wing tips and wing tip construction and design methods
JPH1035591A (ja) プロペラ
CN109533314A (zh) 一种轻型无人直升机旋翼桨叶气动外形
CN110896626A (zh) 螺旋桨、动力组件及飞行器
CN209795824U (zh) 一种微小型旋翼无人飞行器旋翼翼型
CN112918668B (zh) 旋翼飞行器的旋翼及旋翼飞行器
CN212501012U (zh) 一种三倾转飞行器
WO2024011283A1 (en) High lift aerofoil

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant