[發(fā)明專利]一種飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210034510.1
• 申請(qǐng)日: 2012-02-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102774489A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬蓉;范春石;李勇;宋堅(jiān);吳志紅;鄭威;姚偉;張翔翼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空間技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B64B1/32
• 分類號(hào): B64B1/32
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛艇推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

飛艇是一種依靠空氣靜浮力升空的、可操縱機(jī)動(dòng)飛行的浮空器，具有良好的操縱性和機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)移能力，與其他飛行器相比，還具有能夠以相對(duì)較低的功耗實(shí)現(xiàn)慢速飛行、定點(diǎn)懸停的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

為實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、可控飛行，要求飛艇具有高效、可靠的推進(jìn)系統(tǒng)。螺旋槳的布局方式選擇對(duì)于螺旋槳自身效率的提高和飛艇整體減阻均有著至關(guān)重要的作用。現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)中的飛艇螺旋槳，其布置不外乎艇體前端、艇體尾端、艇體側(cè)部、艇艙頭部、艇艙尾部、艇艙側(cè)部，以及這些位置的組合。位于艇體前端或艇艙頭尾部的螺旋槳會(huì)帶來(lái)艇體阻力的增加；位于艇體或艇艙側(cè)部的螺旋槳對(duì)降低飛艇阻力貢獻(xiàn)有限；位于艇體尾端的螺旋槳，雖然有利于改善飛艇分離流動(dòng)，但是卻會(huì)增加飛艇表面正常附著流動(dòng)時(shí)的壓差阻力，此外對(duì)于尺寸較大的飛艇，艇體后部相對(duì)于螺旋槳形成巨大的鈍頭體，該方式的應(yīng)用也具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)，以增加螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)的拉力和效率，更好地阻止或延緩飛艇表面的氣流分離，使飛艇阻力無(wú)論是在分離流狀態(tài)還是附著流狀態(tài)都可以減少，從而使飛艇更好地定點(diǎn)、可控飛行。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括環(huán)形桁架、軸承、若干個(gè)槳葉和電機(jī)；所述環(huán)形桁架為內(nèi)外兩層的同心圓環(huán)形框架，其截面為梯形，其內(nèi)側(cè)為傾斜的邊；軸承包括內(nèi)環(huán)、若干個(gè)滾動(dòng)轉(zhuǎn)子和外環(huán)，內(nèi)環(huán)與環(huán)形桁架的外側(cè)連接固定，與環(huán)形桁架的外側(cè)呈同心圓分布；外環(huán)的外表面均勻開(kāi)有若干個(gè)圓孔，其中分別垂直連接有槳葉，構(gòu)成螺旋槳；電機(jī)安裝在環(huán)形桁架上，與軸承的某一滾動(dòng)轉(zhuǎn)子連接。

所述槳葉為葉狀，從葉尖到根部依次為槳尖、槳根和槳葉連接軸，槳葉連接軸以過(guò)盈配合的方式卡合在軸承的外環(huán)的圓孔內(nèi)。

所述槳葉的寬度從槳根到槳尖逐漸減小，槳葉的厚度從槳根到槳尖逐漸減小。

所述電機(jī)通過(guò)連軸節(jié)與軸承的某一滾動(dòng)轉(zhuǎn)子連接。

所述軸承的滾動(dòng)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式為輕質(zhì)空心的圓球或圓柱。

所述槳葉采用螺釘/螺帽、銷孔/銷釘或焊接方式與軸承進(jìn)行鎖緊。

所述電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)，并用太陽(yáng)能電池為其供電。

所述電機(jī)為渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)或帶多級(jí)渦輪增壓器的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。

所述環(huán)形桁架的材料為碳纖維或玻璃纖維；所述軸承的內(nèi)環(huán)和外環(huán)的材料為軸承鋼；所述槳葉的材料為鈦合金、鋁合金或碳纖維。

所述環(huán)形桁架以飛艇縱軸為旋轉(zhuǎn)軸線，均勻分布安裝在飛艇某一橫截面的飛艇外蒙皮上。

本發(fā)明所取得的有益效果為：

本發(fā)明所述飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)可通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳軸承滾動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并形成軸承外環(huán)的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使螺旋槳槳葉以飛艇安裝截面與縱軸線的交點(diǎn)為圓心、繞安裝截面作同心圓運(yùn)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其具有以下特點(diǎn)：

(1)該系統(tǒng)在保證飛艇螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)拉力大、效率高的同時(shí)，也阻止或延緩了飛艇表面的氣流分離，使飛艇表面的摩擦阻力和壓差阻力都有所減小；另外因螺旋槳旋轉(zhuǎn)所帶來(lái)的總壓增大，也解決了附著流動(dòng)時(shí)因流速增大而導(dǎo)致的飛艇表面壓差阻力增大問(wèn)題，從而使飛艇更好地定點(diǎn)、可控飛行；

(2)該系統(tǒng)的環(huán)形桁架以圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)的方式均勻分布安裝在飛艇安裝截面表面上，并繞飛艇縱軸旋轉(zhuǎn)一周，環(huán)形桁架的內(nèi)側(cè)安裝在飛艇蒙皮表面上，可兼作艇尾的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到很好的支撐和連接安裝基準(zhǔn)作用；

(3)該系統(tǒng)的軸承位于環(huán)形桁架和槳葉之間，其內(nèi)環(huán)與環(huán)形桁架外側(cè)連接固定，與環(huán)形桁架一起支撐軸承的滾動(dòng)轉(zhuǎn)子和外環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；其外環(huán)與槳葉配合并帶動(dòng)槳葉一起旋轉(zhuǎn)，滾動(dòng)轉(zhuǎn)子因軸承內(nèi)外環(huán)之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而沿滾道滾動(dòng)；軸承能夠承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度，也具有小的摩擦力矩和一定的支撐精度，可帶動(dòng)槳葉靈活旋轉(zhuǎn)，保證槳葉的旋轉(zhuǎn)精度；滾動(dòng)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式為輕質(zhì)空心的圓球或圓柱等，內(nèi)環(huán)和外環(huán)材料采用硬度和接觸疲勞強(qiáng)度高、耐磨性和沖擊韌性好的材料，如軸承鋼，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)軸承部件的輕質(zhì)耐磨。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)安裝在飛艇某一橫向截面表面上的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2為本發(fā)明所述飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)的局部放大圖；

圖3為本發(fā)明所述飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)的環(huán)形桁架側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明所述飛艇用高效多葉螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)的環(huán)形桁架主視圖；