CN112623235A - 一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道。进气道位于直升机旋翼桨毂下方发动机舱内，且进口和发动机舱融合，没有任何外凸表面，进气道内型面往直升机对称面方向弯曲，使得从入口方向无法看全叶片。功率输出轴位于进气道管道中心，并穿过埋入式进气道导流面和旋翼减速器相连，以削弱功率输出轴诱导产生的旋流，实现前向功率输出。本发明充分利用了埋入式进气道低外阻、高隐身的特点，兼顾了进气道的气动性能和隐身性能，特别适合高速、高隐身军用直升机。

Description

一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道

技术领域

本发明涉及飞行器设计领域，尤其是一种直升机埋入式进气道。

背景技术

进气系统位于直升机涡轴发动机流道的前端，肩负着粒子分离、向压气机输送一定流量 的高品质气流等功能，也是直升机与涡轴发动机气动关联的纽带，其性能特征对整台发动机 的功重比、寿命、油耗乃至工作可靠性等均构成直接影响。由于进气道的能量损失在通过发 动机各个部件时，会连续地被放大，因此会导致发动机的输出功率显著下降。据分析，进气 道的总压每损失1％，发动机的最大连续功率损失为1.5～2.0％，而50％最大连续功率损失则 一般为1.8～2.2％。

从目前直升机所采用的进气道形式来看，其可归类为皮托式进气道、埋入式进气道以及 集气舱式进气道三类。皮托式进气道指进气口正对飞行来流的进气道，其主要特点包括：可 直接利用来流冲压，巡航时气动效率较高，气动和结构设计相对简单。在现役的各种直升机 中，有相当一部分采用了皮托式进气道方案，如“黑鹰”、“蝰蛇”、阿帕奇、NH90、S92、 米171、卡50等，并且根据其进气口的具体形式，又可细分为简单皮托式进气道、进口带 障碍物的皮托式进气道、进气口斜切的皮托式进气道。集气舱式进气道在直升机以及低速飞 行器上应用更加广泛，如AW139、AS 350、SA 365直升机等。这一类进气道的特点是：进气口与机身完全融合，不凸出机身表面；进气口面积较大，在其下方设置较大的空间，且为突扩式，无需复杂的三维曲面，此即所谓的集气舱。此类进气道的气动效率比皮托式进气道、 埋入式进气道都要低，但其气动、结构设计相对简单，研制难度相对较小。在英国的“野猫”、 “灰背隼”以及美国的科曼奇等先进直升机上，均采用了另外一种形式的进气道—埋入式进 气道。该类进气道的进气口完全埋入机身表面，旨在进一步减小机身的迎风面积，降低气动 阻力。其中，“野猫”、“灰背隼”直升机采用了三维埋入式进气道，即其进口及内通道均为 三维曲面，并且在“野猫”的导流面上还设置有一个弯曲柱状的凸起面，这是为了包裹功率 前输出轴而设置的。然而，由于不能直接利用来流冲压，相比皮托式进气道而言，埋入式进 气道的气动设计难度较大。由于埋入式进气道型面和机身型面高度融合，没有突扩型面，拐 弯半径相比于集气舱式小得多，因此其气动性能介于皮托式和集气舱式之间；此外，埋入式 进气道没有外凸零件，气动阻力小，进气道出口深埋在机体内部，进气道本身的电磁隐身性 能也比较好。

综上所述，埋入式进气道是一种理想的兼顾气动和隐身的直升机进气道，特别适合高速、 高隐身直升机。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道。通 过设计进气道的导流面以及唇口，保证导流面、唇口和发动机舱高度保形，并将 进气道安装在发动机舱中间(即旋翼正下方)，削弱旋翼下洗流的干扰；同时，设 计功率输出轴从进气道导流面穿出，削弱功率输出轴诱导的旋流。通过以上设计， 实现埋入式进气道与直升机的一体化，满足进气道高气动性能和高隐身性能的需 求。

为达到上述目的，本发明一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道可采用如 下技术方案：

一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道，包括进气道导流面、唇口、功率 输出轴；所述的埋入式进气道安装于直升机发动机舱中部，发动机舱位于直升机 机舱上方、旋翼平面下方；进气道进口形状为椭圆形，功率输出轴从进气道出口 向前伸，通过进气道导流面伸入到发动机舱减速器；导流面、唇口和发动机舱光 滑过渡，没有凸出发动机舱表面；并且导流面和功率输出轴的夹角较大，超过 65°；功率输出轴的直径为进气道出口直径D的一半；唇口的倒圆半径在进气 道对称面位置最小，越远离进气道对称面倒圆半径越大。进气道内流道向直升机 对称面方向弯曲，进气道出口截面位于发动机舱内部，出口截面的形状为环形， 且中心点相对于进气道入口偏距超过一倍进气道直径D；

本发明不同于常规皮托式或者集气舱式进气道，通过本发明的设计，可满足 直升机对降低进气道气动阻力、发动机传动轴前伸以及高隐身性能的综合需求。

附图说明

图1是本发明一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道。

图2是本发明进气道剖视图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，为本发明一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道。所 述进气道包括进口导流面9、唇口10、功率输出轴5。

进气道导流面9、唇口10和发动机舱4一体化融合保形设计是本发明的第 一个关键。如图1所示，进气道进口形状为光滑的椭圆，进口导流面9和发动机 舱4光滑过渡，引导气流加速进入至进气道内部；进气道唇口10为一低速翼型， 可选用NACA-1系列，保证经导流面9引导的气流在绕过唇口10时不至于产生 太大的流动分离现象；唇口10倒圆半径在进气道对称面位置最小，越是远离进 气道对称面位置，倒圆半径越大，可以改善旋翼7下洗流在唇口10处的绕流情 况，避免卷起太大的旋涡，影响进气道出口畸变；

功率输出轴5经导流面前伸进入发动机舱4，且功率输出轴直径较大，达到 进气道出口直径的一半，是本发明的第二个关键点。由于导流面9倾角较大，超 过65°，当功率输出轴5穿过导流面9时，导流面9和功率输出轴5夹角很大， 可以有效避免功率输出轴5诱导导流面10边界层分离卷起马蹄涡等不利流动； 其外，功率输出轴5较大，进气道内部的流通面积较小，气流可在更短的距离实 现加速，因此进气道可以设计的更为紧凑。

一般情况下，本发明进气道在主要工况点的总压恢复系数在0.995以上，畸 变指数DC₆₀在0.3以下。

本发明具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选 实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原 理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保 护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道，其特征在于：埋入式进气道(3)安装于直升机发动机舱(4)中部，发动机舱(4)位于直升机(1)机舱上方、旋翼(7)平面下方。

2.根据权利要求1所述的埋入式进气道，其特征在于：进气道进口形状为椭圆形，功率输出轴(5)从进气道出口向前伸，通过进气道导流面(9)伸入到发动机舱减速器。

3.根据权利要求2所述的埋入式进气道导流面，其特征在于：导流面(9)、唇口(10)和发动机舱(4)光滑过渡，没有凸出发动机舱(4)表面。

4.根据权利要求3所述的进气道导流面，其特征在于：导流面(9)和功率输出轴(5)的夹角较大，超过65°。

5.根据权利要求1所述的功率输出轴，其特征在于：功率输出轴(5)的直径为进气道出口直径D的一半。

6.根据权利要求3所述的进气道唇口，其特征在于：唇口的倒圆半径在进气道对称面位置最小，越远离进气道对称面倒圆半径越大。

7.根据权利要求1所述的埋入式进气道，其特征在于：其流道向直升机对称面方向弯曲，进气道出口截面(6)位于发动机舱内部，出口截面(6)的形状为环形，且中心点相对于进气道入口偏距超过一倍进气道直径D。

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