CN114506443B - 具备导引结构的叶片、转子以及叶片设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具备导引结构的叶片，包括翼型叶片本体和组合式的导引结构，导引结构包括引流锥和导流槽；翼型叶片本体的叶片后缘上沿翼型弦向设置有若干引流锥，吸力面上沿翼型弦向间隔设置有若干导流槽，且若干导流槽与若干引流锥一一对应设置。本发明通过在叶片后缘设置引流锥，在叶片的吸力面设置导流槽，形成“引流锥+导流槽”的组合式导引结构，可在保留了叶片原型和翼型以力图保持叶片大部分气动特性的前提下，提升其气动系数，同时降低转子噪音，提升转子效率，实现了叶片的增效改型。本发明提出一种转子，包含多个具备导引结构的叶片。本发明提出一种叶片设计方法，涉及到上述具备导引结构的叶片的设计方式以及裁切方式。

Description

具备导引结构的叶片、转子以及叶片设计方法
技术领域
本发明涉及叶片结构设计领域，特别是涉及一种具备导引结构的叶片、转子以及叶片设计方法。
背景技术
传统的螺旋桨结构中，如图1所示，任意一叶片均为翼型，且安装时具有安装角(叶片根部与螺旋桨转动轴线之间的夹角)和翼型径向扭曲。一般情况下，图1中所示螺旋桨结构中，翼型叶片本体1朝上的面为吸力面2，该吸力面的下边缘为叶片后缘3；叶片位于螺旋桨中心的一端为叶片根部4，远离螺旋桨中心的一端则为叶片梢部5。目前的螺旋桨结构气动系数低，且转动时噪音较大，效率低。如何在保留原叶片叶型、翼型以及大部分气动特性的基础上，提出一种改型叶片结构，并克服目前螺旋桨气动系数低、转动噪音大、效率低等问题，是本发明亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具备导引结构的叶片、转子以及叶片设计方法，以解决上述现有螺旋桨结构存在的气动系数低、转动噪音大、效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种具备导引结构的叶片，包括：
翼型叶片本体；
导引结构，所述导引结构包括引流锥和导流槽；所述翼型叶片本体的叶片后缘上沿翼型弦向设置有若干所述引流锥，若干所述引流锥连续设置形成锯齿状叶片后缘，且若干所述引流锥按照由叶片根部向叶片梢部延伸的方向，连续分为第一梯度引流区、第二梯度引流区和第三梯度引流区，所述第一梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距均相同，所述第二梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距均相同，所述第三梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距均相同，且所述第一梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距、所述第二梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距以及所述第三梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距逐渐增大；所述导流槽开设于所述翼型叶片本体的吸力面上；所述吸力面上沿翼型弦向间隔设置有若干所述导流槽，且若干所述导流槽与若干所述引流锥一一对应设置。
可选的，所述翼型叶片本体上以其旋转半径R的长度为基准，作三个等分点，以将所述旋转半径R以所述翼型叶片本体的旋转圆心为起点逐次分割为第一半径段、第二半径段、第三半径段和第四半径段四等分；以所述旋转圆心为中心，分别以三个所述等分点距离所述旋转圆心的长度为半径作同心圆弧，三条所述同心圆弧将所述翼型叶片本体沿其长度方向分割为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域沿由叶片根部向叶片梢部延伸的方向逐个分布，所述第一梯度引流区、所述第二梯度引流区和所述第三梯度引流区分布布置于所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域。
可选的，任意一所述引流锥的尖端均位于以所述旋转圆心为中心的同心圆弧与所述叶片后缘的交点上。
可选的，所述第一梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距为b/8；所述第二梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距为b/7；所述第三梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距为b/6；
其中，b是以所述旋转圆心为起点的，位于39％旋转半径R长度处的，所述翼型叶片本体的翼型弦线长度。
可选的，任意一所述导流槽均为V形槽，所述V形槽沿所述翼型叶片本体厚度方向上的任意一切面均呈“V”形；且所述V形槽的槽底尖端与对应的所述引流锥的尖端位于同一以所述旋转圆心为中心的同心圆弧上。
可选的，任意一所述V形槽的槽底角为2a°；槽深度为20％C；其中，所述槽深度为所述导流槽在所述吸力面上最外凸点与所述槽底尖端之间沿所述翼型叶片本体厚度方向上的距离；C为以所述旋转圆心为起点的，位于92％旋转半径R长度处的，所述引流锥的尖端所在同心圆弧，沿所述翼型叶片本体厚度方向切割所述翼型叶片本体所形成的切面上的最大厚度；其中，a为大于0，且小于90的正数。
本发明还提出一种转子，包括多个呈圆周排布的如上所述的具备导引结构的叶片；所述转子为轴流式压气机的转子、螺旋桨或风扇转子。
可选的，所述转子为螺旋桨，其包括六个呈圆周间隔均匀排布的具备导引结构的叶片。
本发明还提出一种叶片设计方法，用于设计如上述的具备导引结构的叶片，包括所述引流锥的设计和所述导流槽的设计；其中：
(一)所述引流锥的设计包括步骤：
S11、在所述翼型叶片本体上以其旋转半径R的长度为基准，作三个所述等分点，以将所述旋转半径R以所述翼型叶片本体的旋转圆心为起点逐次分割为第一半径段、第二半径段、第三半径段和第四半径段四等分；
S12、以所述旋转圆心为中心，分别以25％R、50％R和75％R为半径作同心圆弧，三条所述同心圆弧将所述翼型叶片本体沿其长度方向分割为所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域；
S13、在所述第二区域内，以所述旋转圆心为中心，自25％R处的同心圆弧起每径向间隔b/8作一第一同心圆弧，任意一所述第一同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第一交点；当所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧与50％R处的同心圆弧的径向间距小于b/8时，在所述第三区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧起每径向间隔b/7作一第二同心圆弧，任意一所述第二同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第二交点；当所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧与75％R处的同心圆弧的径向间距小于b/7时，在所述第四区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧起，每径向间隔b/6作一第三同心圆弧，任意一所述第三同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第三交点；所述第四区域内位于最外层的所述第三同心圆弧与所述叶片梢部的径向间隔不小于b/6，且不大于b/3；
其中，b是以所述旋转圆心为起点的，位于39％旋转半径R长度处的，所述翼型叶片本体的翼型弦线长度；
S14、在所述第二区域内，过任意一所述第一交点作其所在所述第一同心圆弧的第一切线，然后将任意一所述第一切线均以其上所述第一交点为中心朝向所述叶片根部转动a°并标记此时所述第一切线所在第一位置线，然后将任意一所述第一切线均背离所述叶片根部转动2a°并标记此时所述第一切线所在第二位置线；过25％R处的同心圆弧与所述叶片后缘的交点，作25％R处的同心圆弧的切线作为起始标记切线，将所述起始标记切线以其与所述叶片后缘的交点为中心，背离所述叶片根部转动a°，并标记此时所述起始标记切线所在第二位置线；将相交于同一所述第一交点的第一位置线、第二位置线作为一组引流锥的边缘线；
在所述第三区域内，过任意一所述第二交点作其所在所述第二同心圆弧的第二切线，然后将任意一所述第二切线均以其上所述第二交点为中心朝向所述叶片根部转动a°并标记此时所述第二切线所在第一位置线，然后将任意一所述第二切线均背离所述叶片根部转动2a°并标记此时所述第二切线所在第二位置线；将相交于同一所述第二交点的第一位置线、第二位置线作为一组引流锥的边缘线；
在所述第四区域内，过任意一所述第三交点作其所在所述第三同心圆弧的第三切线，然后将任意一所述第三切线均以其上所述第三交点为中心朝向所述叶片根部转动a°并标记此时所述第三切线所在第一位置线，然后除位于所述第四区域最外层的第一位置线上的所述第三切线之外，将其余任意一所述第三切线均背离所述叶片根部转动2a°并标记此时所述第三切线所在第二位置线；将相交于同一所述第三交点的第一位置线、第二位置线作为一组引流锥的边缘线；
在所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域形成的整体区域内，将任意一第二位置线均与后侧相邻一组边缘线中的第一位置线相交形成相邻引流锥之间的衔接凹角；
S15、在任意一第一位置线上标记两个三等分点，以将位于所述衔接凹角与引流锥尖端之间所述第一位置线等分为三段；过远离引流锥尖端的一个三等分点作第一位置线的垂线；作任意一所述衔接凹角的角平分线，并与所述垂线相交形成倒圆角圆心，以所述倒圆角圆心为中心作与所述角平分线两侧的第二位置线、第一位置线均相切的过渡圆弧，形成相邻引流锥之间的过渡倒圆角；
S16、顺延任意一组引流锥的边缘线、以及相邻引流锥之间的过渡倒圆角，在所述叶片后缘裁切出若干连续分布的引流锥；
(二)所述导流槽的设计包括步骤：
S21、在所述吸力面上，沿任意一所述第一同心圆弧、任意一所述第二同心圆弧和任意一所述第三同心圆弧均作垂直于所述翼型叶片本体厚度方向的切痕，任意一所述切痕的切割面均为同轴的圆柱侧壁面；所述切痕的深度为20％C，C为以所述旋转圆心为起点的，位于92％旋转半径R长度处的，所述引流锥的尖端所在同心圆弧，沿所述翼型叶片本体厚度方向切割所述翼型叶片本体所形成的切面上的最大厚度；
S22、在任意一所述切痕的所述圆柱侧壁面两侧，均裁切一与所述圆柱侧壁面呈f°夹角的裁切曲面，且任意一所述圆柱侧壁面两侧的所述裁切曲面的底端交汇于所述切痕的最底端，任意一所述圆柱侧壁面两侧的所述裁切曲面之间交叉闭合形成周向封闭的空间；其中，f为大于0，且小于90的正数；
S23、将任意一所述切痕处，位于两所述裁切曲面之间的周向封闭的空间内的材料挖去，形成沿所述翼型叶片本体厚度方向上的任意一切面均呈“V”形的导流槽。
可选的，步骤S13中，在所述第二区域内，以所述旋转圆心为中心，自25％R处的同心圆弧起每径向间隔
Figure BDA0003515809030000051
作一第一同心圆弧，任意一所述第一同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第一交点；当所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧与50％R处的同心圆弧的径向间距小于b/8时，在所述第三区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧起每径向间隔
Figure BDA0003515809030000052
作一第二同心圆弧，任意一所述第二同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第二交点；当所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧与75％R处的同心圆弧的径向间距小于b/7时，在所述第四区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧起，每径向间隔
Figure BDA0003515809030000061
作一第三同心圆弧，任意一所述第三同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第三交点；所述第四区域内位于最外层的所述第三同心圆弧与所述叶片梢部的径向间隔不小于
Figure BDA0003515809030000062
且不大于
Figure BDA0003515809030000063
其中，b0为b的沿所述翼型叶片本体的厚度方向的投影长度。
可选的，所述a为30；所述f为30。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提出的具备导引结构的叶片，通过在叶片后缘设置引流锥，在叶片的吸力面设置导流槽，形成“引流锥+导流槽”的组合式导引结构，可在保留了叶片原型和翼型以力图保持叶片大部分气动特性的前提下，提升其应用在螺旋桨等转子结构时，转子的气动系数，同时降低转子噪音，提升转子效率，实现了叶片的增效改型。
本发明提出的转子，包含多个呈圆周间隔均匀分布的具备导引结构的叶片，可在保留转子内叶片原型和翼型以力图保持转子(比如螺旋桨)大部分气动特性的前提下，提升转子的气动系数，同时降低转子噪音，提升转子效率。
本发明提出一种叶片设计方法，涉及到上述具备导引结构的叶片的设计方式以及裁切方式，设计思路巧妙创新，设计出的叶片具有实质性的增效效果，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统螺旋桨结构以及其中叶片的结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的引流锥的结构示意图；
图3为本发明实施例所公开的引流锥和导流槽的结构示意图；
图4为本发明实施例所公开的引流锥的设计间距示意图；
图5为本发明实施例所公开的引流锥尖端的设计示意图；
图6为本发明实施例所公开的引流锥之间衔接凹角的倒圆角设计示意图；
图7为本发明实施例所公开的引流锥之间衔接凹角的倒圆角结构示意图；
图8为本发明实施例所公开的螺旋桨的结构示意图；
图9为本发明实施例所公开的螺旋桨的俯视图；
图10为本发明实施例所公开的螺旋桨的仰视图；
图11为本发明实施例所公开的辅助组螺旋桨结构的示意图；
图12为本发明实施例所公开的通过F对R2ln2进行线性回归的曲线图；
图13为本发明实施例所公开的通过(P-P0)对2π·kf·R3ln3进行线性回归的曲线图。
其中，附图标记为：翼型叶片本体1；吸力面2；叶片后缘3；叶片根部4；叶片梢部5；引流锥6；引流锥尖端61；衔接凹角62；导流槽7；第一区域8；第二区域9；第三区域10；第四区域11；第一同心圆弧12；第二同心圆弧13；第三同心圆弧14；第一切线15；第二切线16；第三切线17；旋转圆心18；第一位置线19；第二位置线20；垂线21；角平分线22；过渡圆弧23；过渡倒圆角24。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的之一是提供一种具备导引结构的叶片，以解决现有螺旋桨结构存在的气动系数低、转动噪音大、效率低的问题。
本发明的另一目的在于提供一种包含上述具备导引结构的叶片的转子。
本发明的再一目的在于提供一种叶片设计方法，涉及到上述具备导引结构的叶片的设计方式以及裁切方式。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图2～图10所示，本实施例提供一种具备导引结构的叶片，包括翼型叶片本体1和组合式的导引结构，导引结构包括引流锥6和导流槽7；翼型叶片本体1的叶片后缘3上沿翼型弦向设置有若干引流锥6，若干引流锥6连续设置形成锯齿状叶片后缘，且若干引流锥6按照由叶片根部4向叶片梢部5延伸的方向，即叶片展向，连续分为第一梯度引流区、第二梯度引流区和第三梯度引流区，第一梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端间距均相同，第二梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端间距均相同，第三梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端(即引流锥尖端61)间距均相同，且第一梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端(即引流锥尖端61)间距、第二梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端(即引流锥尖端61)间距以及第三梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端(即引流锥尖端61)间距逐渐增大，即上述第一梯度引流区、到上述第二梯度引流区、再到上述第三梯度引流区，相邻两引流锥6的尖端间距逐渐增大；导流槽7开设于翼型叶片本体1的吸力面2上；吸力面2上沿翼型弦向间隔设置有若干导流槽7，且若干导流槽7与若干引流锥6一一对应设置。上述“翼型弦向”是指翼型叶片本体1的长度延伸方向。
本实施例中，作为优选方式，翼型叶片本体1上以其旋转半径R的长度为基准，作三个等分点，以将旋转半径R以翼型叶片本体1的旋转圆心18为起点逐次分割为第一半径段、第二半径段、第三半径段和第四半径段四等分；以旋转圆心18为中心，分别以三个等分点距离旋转圆心18的长度为半径作同心圆弧，三条同心圆弧将翼型叶片本体1沿其长度方向(或称之为“叶片展向”)分割为第一区域8、第二区域9、第三区域10和第四区域11，第一区域8、第二区域9、第三区域10和第四区域11沿由叶片根部4向叶片梢部5延伸的方向逐个分布，第一区域8内不设置引流锥6和导流槽7，第一梯度引流区、第二梯度引流区和第三梯度引流区分布布置于第二区域9、第三区域10和第四区域11。其中，任意一引流锥尖端61均位于以旋转圆心18为中心的同心圆弧与叶片后缘3的交点上。上述“由叶片根部4向叶片梢部5延伸的方向”可称之为“叶片展向”。
进一步地，本实施例中，第一梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端间距为b/8，即第二区域9内，每相邻同心圆弧之间的环宽为b/8；第二梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端间距为b/7，即第三区域10内，每相邻同心圆弧之间的环宽为b/7；第三梯度引流区中任意相邻两引流锥6的尖端间距为b/6，即第三区域10内，每相邻同心圆弧之间的环宽为b/6；其中，b是以旋转圆心18为起点的，位于39％旋转半径R长度处的，翼型叶片本体1的翼型弦线长度(这是螺旋桨等转子结构中常用的技术名词，在此不再赘述)。
进一步地，本实施例中，任意一导流槽7均为V形槽，V形槽沿翼型叶片本体1厚度方向上的任意一切面均呈“V”形；且V形槽的槽底尖端与对应的引流锥6的尖端位于同一以旋转圆心18为中心的同心圆弧上。
进一步地，本实施例中，任意一V形槽的槽底角为2a°；槽深度为20％C；其中，槽深度为导流槽7在吸力面2上最外凸点与槽底尖端之间沿翼型叶片本体1厚度方向上的距离；C为以旋转圆心18为起点的，位于92％旋转半径R长度处的，引流锥6的尖端所在同心圆弧，沿翼型叶片本体1厚度方向切割翼型叶片本体1所形成的切面上的最大厚度；其中，a为大于0，且小于90的正数。即槽底角的优选数值范围为0°至180°，作为更优选，将槽底角设置为60°，即a值取30。
本技术方案提出的具备导引结构的叶片，通过在叶片后缘设置引流锥，在叶片的吸力面设置导流槽，形成“引流锥+导流槽”的组合式导引结构，可在保留了叶片原型和翼型以力图保持叶片大部分气动特性的前提下，提升其应用在螺旋桨等转子结构时，转子的气动系数，同时降低转子噪音，提升转子效率，实现了叶片的增效改型。
本技术方案提出的具备导引结构的叶片，翼型叶片本体1与引流锥6、导流槽7为一体成型结构，这种一体化设计式的可用于螺旋桨的叶片导引结构能够有效提高螺旋桨效率。
实施例二
本实施例提出一种转子，包括多个呈圆周排布的如实施例一所述的具备导引结构的叶片；该转子可为轴流式压气机的转子、螺旋桨或风扇转子。
作为优选方式，本实施例的转子为螺旋桨，其包括六个呈圆周间隔均匀排布的具备导引结构的叶片。如图8～图10所示，为一种螺旋桨的结构示意图，作为改进型螺旋桨，其与现有传统螺旋桨的区别在于，其在翼型叶片本体1上设置了引流锥6和导流槽7。
下面设计对照实验验证上述由引流锥6和导流槽7组合而成的导引结构的有效性。
选用“乾丰模型”的5040六叶桨作为原始螺旋桨(即如图1所示的传统螺旋桨结构)，可通过三维扫描获得该六叶桨的模型数据，再进行如下适配性改动：等比放大1.6倍形成8064六叶桨，而后将叶片轴向增厚1mm，形成本实施例用于设计导引结构的翼型叶片本体1。翼型叶片本体1参考鸟翼的仿生机理，以及现有飞机翼刀和腹鳍的设计，提出以下导引结构的设计，即在叶片后缘3设置引流锥6，在叶片的吸力面2设置导流槽7，形成“引流锥+导流槽”的组合式导引结构。本实验共设计了三组建模，分别是改型组、原型组和辅助组，其中改型组为具备了上述组合式导引结构的基准螺旋桨(基于上述8064六叶桨而改型)，原型组为上述5040六叶桨，裁切原型组中任意一叶片的叶片后缘3，使裁切后的原型组桨叶的压力面面积与改型组的相当。沿用改型组的基准螺旋桨，任意一叶片的叶片后缘3为一条空间曲线——将这条轴向视角下的平面曲线沿轴向拉伸，形成后缘线曲面，仍在轴向视角下，将后缘线曲面弦向向前平移
Figure BDA0003515809030000101
距离，其中，
Figure BDA0003515809030000102
r是b0所在的弦向翼型剖面处的桨叶后缘圆弧半径(实际操作中可定为0.86毫米)，b0为b的沿翼型叶片本体1的厚度方向的投影长度。平移前后的后缘线曲面所夹的桨叶后端部分就是被裁切的部分，裁切后用圆柱侧壁面将桨叶的压力面和吸力面相切平滑的连接，重新形成新的后缘即可。上述辅助组的制作关键在于将桨叶径向去扭并旋平为零桨叶角，使之成为不扇风的螺旋桨，如图11所示，对原型组桨叶在不同半径位置处截取若干个弦向翼型剖面，并将每一个翼型剖面都绕其重心旋转放平在同一个水平面上，而后严格保持这些剖面翼型的径向位置不变，将这些翼型通过合理的径向拉伸和缩放，平滑地连接起来，使这些翼型剖面所夹的空间、以及原基准螺旋桨的对应部位，平滑地被填充上桨叶实体。
一般情况下，旋转的螺旋桨遵循如下规律：
F＝R2ln2·K·cosθ (2.1)
P-P0＝2π·kf·R3ln3·K·sinθ (2.2)
K＝K0·ρ (2.3)
上式中：
F—螺旋桨的推力，单位N；
P—螺旋桨的输入功率，单位W；
P0—螺旋桨攻角为零时的输入功率，单位W；
R—螺旋桨的旋转半径，单位m；
l—螺旋桨之螺距，单位m；
n—螺旋桨转速，单位r/s；
kf—桨叶压力面上的虚拟受力点距轴心之距离与R的比；
K—螺旋桨的扇风系数；
θ—螺旋桨升阻角,即螺旋桨翼型纯升力与纯阻力之比的反余切函数值；
K0—螺旋桨的当地扇风系数；
ρ—当地空气密度。
扇风系数主要反映螺旋桨直接做功所需的流量，升阻角则直接反映螺旋桨做有用功占比的大小；二者相结合为积的形式，即，可反映螺旋桨做有用功的量，即螺旋桨的气动系数。
上述式(2.1)主要反映螺旋桨翼型的升力，式(2.2)主要反映螺旋桨翼型的阻力。旋转的螺旋桨所受的阻力中必有桨厚和翼型贡献的部分，当引入理论上不产生推力的、正常螺旋桨的零桨叶角版本(即本实验设计中的辅助组螺旋桨)，并对两版螺旋桨在相同转速下取输入功率之差，则大体可消除桨厚阻力和翼型阻力的影响，因此(P-P0)反映的是纯气动阻力功率。基于以上规律的实验设计便体现为辅助组的引入。
本实验有三组螺旋桨：改型组、原型组和辅助组。改型组螺旋桨是在基准螺旋桨的基础上设置引流锥6和导流槽7而形成的，原型组是以基准螺旋桨为基础的、无任何导引结构且压力面面积与改型组相当的螺旋桨，辅助组是原型组螺旋桨的叶片零桨叶角版本螺旋桨。辅助组的作用是构成电机输出功率差的减数，形成螺旋桨的纯气动阻力功率，作为改型组或原型组螺旋桨力矩的替代。本实验所设的辅助组可以将由桨厚和翼型引起的气动载荷、电机运转引起的电功率消耗和机械损耗等干扰的非研究因素几乎全部剔除，因辅助组所消耗的功确与导引结构无关。
实验主要记录螺旋桨的静态推力以及相应消耗的总功率，并用式(2.1)和式(2.2)处理数据。具体如下：在某一轮实验中，记录改型组在不同转速下的推力和电机输出功率，形成改型组的以转速值、推力值和功率值为一组数据的若干个数据组；记录原型组在不同转速下的推力和电机输出功率，形成原型组的以转速值、推力值和功率值为一组数据的若干个数据组；记录辅助组在不同转速下的推力和电机输出功率，形成辅助组的以转速值、推力值和功率值为一组数据的若干个数据组，但该推力值数据组只为检验辅助组是否几乎不产生推力之用，不参与数据处理或运算。改型组、原型组和辅助组的实验转速不可能完全重合，故利用三次样条插值对通过辅助组得到的数据组以转速的步长为1，进行密集的插值，这样就总能在辅助组的数据点中找到与改型组或原型组转速值重合的数据点，而后将同一转速下改型组的推力值、功率值和辅助组的功率值，以及它们共同对应的转速值分别代入式(3.1)和式(3.2)的F、P、P0、n，即可借助散点图和回归的数学方法得到改型组的气动系数K·cotθ。类似地可得到原型组的气动系数；比较二者的气动系数即可验证导引结构的性能。
实验结果如下：
表1实验数据
Figure BDA0003515809030000121
Figure BDA0003515809030000131
Figure BDA0003515809030000141
Figure BDA0003515809030000151
本实验还进行了远场噪声的粗测，因此有“噪声级”一列的数据。测量方法为，利用HUAWEI Mate20pro(UD)搭配软件Decibel X，将麦克风置于桨叶的旋转平面并朝向螺旋桨，距桨尖约12R并保持测噪位置不变，测量时环境噪音较为恒定且安静。“+约12.8dB”为笔者亲测的Decibel X软件的修正值，修正后才是比较准确的环境噪音。
依式(2.1)与式(2.2)，通过F对R2ln2进行线性回归、以及(P-P0)对2π·kf·R3ln3进行线性回归得出实验结论，如图12和图13所示。其中，R、l和kf分别取值0.102m、0.16256m和2/3，取决于基准螺旋桨。
表2结果
Figure BDA0003515809030000161
首先，拟合优度R平方和显著性F检验证明了实验的准确性。在控制变量的原则下、在误差允许的范围内，以引流锥6和导流槽7作为导引结构可在本实验条件下使螺旋桨的气动系数提升10.24％，并同比降噪约3dB。依工程经验，飞行状态下考察导引结构的动态性能或可取得更理想的效果。
以增效为第一目标而设计的“引流锥+导流槽”组合式导引结构不仅局限于螺旋桨，将导引结构适配于轴流式压气机的转子叶片或涵道风扇进行类似的一体化设计应也有可观的效果，在此不再赘述。
实施例三
本实施例提出一种叶片设计方法，用于设计实施例一中的具备导引结构的叶片，主要包括引流锥6的设计和导流槽7的设计；其中：
(一)引流锥6的设计包括步骤：
S11、在翼型叶片本体1上以其旋转半径R的长度为基准，作三个等分点，以将旋转半径R以翼型叶片本体1的旋转圆心18为起点逐次分割为第一半径段、第二半径段、第三半径段和第四半径段四等分；
S12、以旋转圆心18为中心，分别以25％R、50％R和75％R为半径作同心圆弧，三条同心圆弧将翼型叶片本体1沿其长度方向分割为第一区域8、第二区域9、第三区域10和第四区域11；其中，分别以25％R、50％R和75％R为半径作的同心圆弧，主要起引流锥梯度划分的作用；按照25％R、50％R和75％R的顺序，将各自对应的同心圆弧依次作为“桨根界”、“桨中界”和“桨梢界”；
S13、在第二区域9内，以旋转圆心18为中心，自25％R处的同心圆弧起每径向间隔b/8作一第一同心圆弧12，任意一第一同心圆弧12与叶片后缘3均交叉形成有第一交点；当第二区域9内位于最外层的第一同心圆弧12与50％R处的同心圆弧的径向间距小于b/8时，在第三区域10内以旋转圆心18为中心，自第二区域9内位于最外层的第一同心圆弧12起每径向间隔b/7作一第二同心圆弧13，任意一第二同心圆弧13与叶片后缘3均交叉形成有第二交点；当第三区域10内位于最外层的第二同心圆弧13与75％R处的同心圆弧的径向间距小于b/7时，在第四区域11内以旋转圆心18为中心，自第三区域10内位于最外层的第二同心圆弧13起，每径向间隔b/6作一第三同心圆弧14，任意一第三同心圆弧14与叶片后缘3均交叉形成有第三交点；第四区域11内位于最外层的第三同心圆弧14与叶片梢部5的径向间隔不小于b/6，且不大于b/3，即第四区域11内位于最外层的第三同心圆弧14不可离叶片梢部5(即桨尖)过近；其中，b是以旋转圆心18为起点的，位于39％旋转半径R长度处的，翼型叶片本体1的翼型弦线长度(比如弦长25.37mm)；上述可知，第二区域9内每相邻同心圆弧之间的径向间隔为b/8，第三区域10内每相邻同心圆弧之间的径向间隔为b/7，第四区域11内每相邻同心圆弧之间的径向间隔为b/6，而相邻同心圆弧之间的间隔代表(或决定)着相邻两引流锥尖端61的间距，从第二区域9、到第三区域10、再到第四区域11，相邻两引流锥尖端61的间距，简称“锥间距”逐渐增大，为了区分，可将第二区域9内的引流锥6称为“小引流锥”，第三区域10内的引流锥6称为“中引流锥”，第四区域11内的引流锥6称为“大引流锥”；
S14、在第二区域9内，过任意一第一交点作其所在第一同心圆弧12的第一切线15，然后将任意一第一切线15均以其上第一交点为中心朝向叶片根部4转动a°并标记此时第一切线15所在第一位置线19，然后将任意一第一切线15均背离叶片根部4转动2a°并标记此时第一切线15所在第二位置线20；过25％R处的同心圆弧与叶片后缘3的交点，作25％R处的同心圆弧的切线作为起始标记切线，将起始标记切线以其与叶片后缘3的交点为中心，背离叶片根部4转动a°，并标记此时起始标记切线所在第二位置线20；将相交于同一第一交点的第一位置线19、第二位置线20作为一组引流锥6的边缘线；任意一第一切线15均是对应引流锥尖端61的角平分线；
在第三区域10内，过任意一第二交点作其所在第二同心圆弧13的第二切线16，然后将任意一第二切线16均以其上第二交点为中心朝向叶片根部4转动a°并标记此时第二切线16所在第一位置线19，然后将任意一第二切线16均背离叶片根部4转动2a°并标记此时第二切线16所在第二位置线20；将相交于同一第二交点的第一位置线19、第二位置线20作为一组引流锥6的边缘线；任意一第二切线16均是对应引流锥尖端61的角平分线；
在第四区域11内，过任意一第三交点作其所在第三同心圆弧14的第三切线17，然后将任意一第三切线17均以其上第三交点为中心朝向叶片根部4转动a°并标记此时第三切线17所在第一位置线19，然后除位于第四区域11最外层的第一位置线19上的第三切线17之外，将其余任意一第三切线17均背离叶片根部4转动2a°并标记此时第三切线17所在第二位置线20；将相交于同一第三交点的第一位置线19、第二位置线20作为一组引流锥6的边缘线；任意一第三切线17均是对应引流锥尖端61的角平分线；
在第二区域9、第三区域10和第四区域11形成的整体区域内，将任意一第二位置线20均与后侧相邻一组边缘线中的第一位置线19相交形成相邻引流锥6之间的衔接凹角62；
S15、在任意一第一位置线19上标记两个三等分点，以将位于衔接凹角62与引流锥尖端61之间第一位置线19等分为三段；过远离引流锥尖端61的一个三等分点作第一位置线19的垂线21；作任意一衔接凹角62的角平分线22，并与垂线21相交形成倒圆角圆心，以倒圆角圆心为中心作与角平分线22两侧的第二位置线20、第一位置线19均相切的过渡圆弧23，形成相邻引流锥6之间的过渡倒圆角24，至此，原为尖角的凹处倒圆角钝化完成。
S16、顺延任意一组引流锥6的边缘线、以及相邻引流锥6之间的过渡倒圆角24，在叶片后缘3裁切出若干连续分布的引流锥6。
(二)导流槽7的设计包括步骤：
S21、在吸力面2上，沿任意一第一同心圆弧12、任意一第二同心圆弧13和任意一第三同心圆弧14均作垂直于翼型叶片本体1厚度方向的切痕，任意一切痕的切割面均为同轴的圆柱侧壁面；切痕的深度为20％C，C为以旋转圆心18为起点的，位于92％旋转半径R长度处的，引流锥6的尖端所在同心圆弧，沿翼型叶片本体1厚度方向切割翼型叶片本体1所形成的切面上的最大厚度，该最大厚度作为基准厚度，可选定为2.565mm；
S22、在任意一切痕的圆柱侧壁面两侧，均裁切一与圆柱侧壁面呈f°夹角的裁切曲面，且任意一圆柱侧壁面两侧的裁切曲面的底端交汇于切痕的最底端，任意一圆柱侧壁面两侧的裁切曲面之间交叉闭合形成周向封闭的空间；其中的f为大于0且小于90的正数；
S23、将任意一切痕处，位于两裁切曲面之间的周向封闭的空间内的材料挖去，形成沿翼型叶片本体1厚度方向上的任意一切面均呈“V”形的导流槽7。
进一步地，上述a优选为30，即任意一引流锥尖端61的角度为或近似为60°。在轴向视角下引流锥尖端61为严格呈60°的直边引流锥，当然，因叶片(桨叶)安装角和翼型径向扭曲的存在，各引流锥6的真实锥角都会不同程度地略小于60°。相应的，上述f优选为30，在任意一切痕的圆柱侧壁面两侧，均裁切一与圆柱侧壁面呈30°夹角的裁切曲面。
实施例四
本实施例提出另一种叶片设计方法，其与实施例三的区别仅在于，步骤S13中采用了另一并列替换方案。该并列替换方案为：在第二区域9内，以旋转圆心18为中心，自25％R处的同心圆弧起每径向间隔
Figure BDA0003515809030000201
作一第一同心圆弧12，任意一第一同心圆弧12与叶片后缘3均交叉形成有第一交点；当第二区域9内位于最外层的第一同心圆弧12与50％R处的同心圆弧的径向间距小于b/8时，在第三区域10内以旋转圆心18为中心，自第二区域9内位于最外层的第一同心圆弧12起每径向间隔
Figure BDA0003515809030000202
作一第二同心圆弧13，任意一第二同心圆弧13与叶片后缘3均交叉形成有第二交点；当第三区域10内位于最外层的第二同心圆弧13与75％R处的同心圆弧的径向间距小于b/7时，在第四区域11内以旋转圆心18为中心，自第三区域10内位于最外层的第二同心圆弧13起，每径向间隔
Figure BDA0003515809030000203
作一第三同心圆弧14，任意一第三同心圆弧14与叶片后缘3均交叉形成有第三交点；第四区域11内位于最外层的第三同心圆弧14与叶片梢部5的径向间隔不小于
Figure BDA0003515809030000204
且不大于
Figure BDA0003515809030000205
其中，b0为b的沿翼型叶片本体1的厚度方向的投影长度。
本技术方案提出一种叶片设计方法，涉及到上述具备导引结构的叶片的设计方式以及裁切方式，设计思路巧妙创新，设计出的叶片具有实质性的增效效果，实用性强。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种具备导引结构的叶片，其特征在于，包括：
翼型叶片本体，所述翼型叶片本体上以其旋转半径R的长度为基准，作三个等分点，以将所述旋转半径R以所述翼型叶片本体的旋转圆心为起点逐次分割为第一半径段、第二半径段、第三半径段和第四半径段四等分；以所述旋转圆心为中心，分别以三个所述等分点距离所述旋转圆心的长度为半径作同心圆弧，三条所述同心圆弧将所述翼型叶片本体沿其长度方向分割为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域沿由叶片根部向叶片梢部延伸的方向逐个分布；
导引结构，所述导引结构包括引流锥和导流槽；所述翼型叶片本体的叶片后缘上沿翼型弦向设置有若干所述引流锥，若干所述引流锥连续设置形成锯齿状叶片后缘，且若干所述引流锥按照由叶片根部向叶片梢部延伸的方向，连续分为第一梯度引流区、第二梯度引流区和第三梯度引流区，所述第一梯度引流区、所述第二梯度引流区和所述第三梯度引流区分别布置于所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域；所述第一梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距均相同，所述第二梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距均相同，所述第三梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距均相同，且所述第一梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距、所述第二梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距以及所述第三梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距逐渐增大；所述导流槽开设于所述翼型叶片本体的吸力面上；所述吸力面上沿翼型弦向间隔设置有若干所述导流槽，且若干所述导流槽与若干所述引流锥一一对应设置。
2.根据权利要求1所述的具备导引结构的叶片，其特征在于，任意一所述引流锥的尖端均位于以所述旋转圆心为中心的同心圆弧与所述叶片后缘的交点上。
3.根据权利要求2所述的具备导引结构的叶片，其特征在于，所述第一梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距为b/8；所述第二梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距为b/7；所述第三梯度引流区中任意相邻两所述引流锥的尖端间距为b/6；
其中，b是以所述旋转圆心为起点的，位于39％旋转半径R长度处的，所述翼型叶片本体的翼型弦线长度。
4.根据权利要求2所述的具备导引结构的叶片，其特征在于，任意一所述导流槽均为V形槽，所述V形槽沿所述翼型叶片本体厚度方向上的任意一切面均呈“V”形；且所述V形槽的槽底尖端与对应的所述引流锥的尖端位于同一以所述旋转圆心为中心的同心圆弧上。
5.根据权利要求4所述的具备导引结构的叶片，其特征在于，任意一所述V形槽的槽底角为2a°；槽深度为20％C；其中，所述槽深度为所述导流槽在所述吸力面上最外凸点与所述槽底尖端之间沿所述翼型叶片本体厚度方向上的距离；C为以所述旋转圆心为起点的，位于92％旋转半径R长度处的，所述引流锥的尖端所在同心圆弧，沿所述翼型叶片本体厚度方向切割所述翼型叶片本体所形成的切面上的最大厚度；其中，a为大于0，且小于90的正数。
6.一种转子，其特征在于，包括多个呈圆周排布的如权利要求1～5任意一项所述的具备导引结构的叶片；所述转子为轴流式压气机的转子、螺旋桨或风扇转子。
7.一种叶片设计方法，用于设计如权利要求5所述的具备导引结构的叶片，其特征在于，包括所述引流锥的设计和所述导流槽的设计；其中：
(一)所述引流锥的设计包括步骤：
S11、在所述翼型叶片本体上以其旋转半径R的长度为基准，作三个所述等分点，以将所述旋转半径R以所述翼型叶片本体的旋转圆心为起点逐次分割为第一半径段、第二半径段、第三半径段和第四半径段四等分；
S12、以所述旋转圆心为中心，分别以25％R、50％R和75％R为半径作同心圆弧，三条所述同心圆弧将所述翼型叶片本体沿其长度方向分割为所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域；
S13、在所述第二区域内，以所述旋转圆心为中心，自25％R处的同心圆弧起每径向间隔b/8作一第一同心圆弧，任意一所述第一同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第一交点；当所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧与50％R处的同心圆弧的径向间距小于b/8时，在所述第三区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧起每径向间隔b/7作一第二同心圆弧，任意一所述第二同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第二交点；当所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧与75％R处的同心圆弧的径向间距小于b/7时，在所述第四区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧起，每径向间隔b/6作一第三同心圆弧，任意一所述第三同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第三交点；所述第四区域内位于最外层的所述第三同心圆弧与所述叶片梢部的径向间隔不小于b/6，且不大于b/3；
其中，b是以所述旋转圆心为起点的，位于39％旋转半径R长度处的，所述翼型叶片本体的翼型弦线长度；
S14、在所述第二区域内，过任意一所述第一交点作其所在所述第一同心圆弧的第一切线，然后将任意一所述第一切线均以其上所述第一交点为中心朝向所述叶片根部转动a°并标记此时所述第一切线所在第一位置线，然后将任意一所述第一切线均背离所述叶片根部转动2a°并标记此时所述第一切线所在第二位置线；过25％R处的同心圆弧与所述叶片后缘的交点，作25％R处的同心圆弧的切线作为起始标记切线，将所述起始标记切线以其与所述叶片后缘的交点为中心，背离所述叶片根部转动a°，并标记此时所述起始标记切线所在第二位置线；将相交于同一所述第一交点的第一位置线、第二位置线作为一组引流锥的边缘线；
在所述第三区域内，过任意一所述第二交点作其所在所述第二同心圆弧的第二切线，然后将任意一所述第二切线均以其上所述第二交点为中心朝向所述叶片根部转动a°并标记此时所述第二切线所在第一位置线，然后将任意一所述第二切线均背离所述叶片根部转动2a°并标记此时所述第二切线所在第二位置线；将相交于同一所述第二交点的第一位置线、第二位置线作为一组引流锥的边缘线；
在所述第四区域内，过任意一所述第三交点作其所在所述第三同心圆弧的第三切线，然后将任意一所述第三切线均以其上所述第三交点为中心朝向所述叶片根部转动a°并标记此时所述第三切线所在第一位置线，然后除位于所述第四区域最外层的第一位置线上的所述第三切线之外，将其余任意一所述第三切线均背离所述叶片根部转动2a°并标记此时所述第三切线所在第二位置线；将相交于同一所述第三交点的第一位置线、第二位置线作为一组引流锥的边缘线；
在所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域形成的整体区域内，将任意一第二位置线均与后侧相邻一组边缘线中的第一位置线相交形成相邻引流锥之间的衔接凹角；
S15、在任意一第一位置线上标记两个三等分点，以将位于所述衔接凹角与引流锥尖端之间所述第一位置线等分为三段；过远离引流锥尖端的一个三等分点作第一位置线的垂线；作任意一所述衔接凹角的角平分线，并与所述垂线相交形成倒圆角圆心，以所述倒圆角圆心为中心作与所述角平分线两侧的第二位置线、第一位置线均相切的过渡圆弧，形成相邻引流锥之间的过渡倒圆角；
S16、顺延任意一组引流锥的边缘线、以及相邻引流锥之间的过渡倒圆角，在所述叶片后缘裁切出若干连续分布的引流锥；
(二)所述导流槽的设计包括步骤：
S21、在所述吸力面上，沿任意一所述第一同心圆弧、任意一所述第二同心圆弧和任意一所述第三同心圆弧均作垂直于所述翼型叶片本体厚度方向的切痕，任意一所述切痕的切割面均为同轴的圆柱侧壁面；所述切痕的深度为20％C，C为以所述旋转圆心为起点的，位于92％旋转半径R长度处的，所述引流锥的尖端所在同心圆弧，沿所述翼型叶片本体厚度方向切割所述翼型叶片本体所形成的切面上的最大厚度；
S22、在任意一所述切痕的所述圆柱侧壁面两侧，均裁切一与所述圆柱侧壁面呈f°夹角的裁切曲面，且任意一所述圆柱侧壁面两侧的所述裁切曲面的底端交汇于所述切痕的最底端，任意一所述圆柱侧壁面两侧的所述裁切曲面之间交叉闭合形成周向封闭的空间；其中，f为大于0，且小于90的正数；
S23、将任意一所述切痕处，位于两所述裁切曲面之间的周向封闭的空间内的材料挖去，形成沿所述翼型叶片本体厚度方向上的任意一切面均呈“V”形的导流槽。
8.根据权利要求7所述的叶片设计方法，其特征在于，步骤S13中，在所述第二区域内，以所述旋转圆心为中心，自25％R处的同心圆弧起每径向间隔b0/43作一第一同心圆弧，任意一所述第一同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第一交点；当所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧与50％R处的同心圆弧的径向间距小于b/8时，在所述第三区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第二区域内位于最外层的所述第一同心圆弧起每径向间隔b0/3.53作一第二同心圆弧，任意一所述第二同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第二交点；当所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧与75％R处的同心圆弧的径向间距小于b/7时，在所述第四区域内以所述旋转圆心为中心，自所述第三区域内位于最外层的所述第二同心圆弧起，每径向间隔b0/33作一第三同心圆弧，任意一所述第三同心圆弧与所述叶片后缘均交叉形成有第三交点；所述第四区域内位于最外层的所述第三同心圆弧与所述叶片梢部的径向间隔不小于b0/33，且不大于2b0/33；
其中，b0为b的沿所述翼型叶片本体的厚度方向的投影长度。
9.根据权利要求7所述的叶片设计方法，其特征在于，所述a为30；所述f为30。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107165864A (zh) * 2017-07-24 2017-09-15 北京航空航天大学 一种转静叶联合自适应调节的多级轴流压气机

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2122161A1 (en) * 1994-04-26 1995-10-27 Albert Benjamin Rutter Lawrence Propeller
AUPS266702A0 (en) * 2002-05-30 2002-06-20 O'connor, Arthur Improved turbine
CN102003413A (zh) * 2010-12-23 2011-04-06 美的集团有限公司 一种换气扇的风叶
FR2987346B1 (fr) * 2012-02-27 2014-08-29 Eurocopter France Pale de rotor, rotor, aeronef, et procede
CN103587684B (zh) * 2013-10-24 2016-03-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种低雷诺数下的二维翼型及采用该翼型的旋翼
US20170021917A1 (en) * 2015-04-11 2017-01-26 Nikolaos Kehayas Aerodynamically oriented thermal protection system of hypersonic vehicles
FR3045564B1 (fr) * 2015-12-21 2018-08-17 Airbus Helicopters Pale de rotor d'aeronef a geometrie adaptee pour l'amelioration acoustique lors de vols d'approche et l'amelioration des performances en vols stationnaire et d'avancement
FR3078098B1 (fr) * 2018-02-16 2020-06-19 Safran Aircraft Engines Structure a profil en serrations inclinees
CN112610513B (zh) * 2020-12-04 2021-08-31 北京航空航天大学 一种非均布式波浪形前缘静叶及其造型方法
CN213953930U (zh) * 2020-12-18 2021-08-13 泛仕达机电股份有限公司 一种降噪轴流风机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107165864A (zh) * 2017-07-24 2017-09-15 北京航空航天大学 一种转静叶联合自适应调节的多级轴流压气机

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