[發(fā)明專利]臨近空間螺旋槳

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210428600.9
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102963522A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天空氣動力技術(shù)研究院
• 主分類號: B64C11/18
• 分類號: B64C11/18;B64C11/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空氣螺旋槳，可作為臨近空間低速飛行器的推進動力，所采用的技術(shù)涉及旋翼空氣動力學(xué)、低雷諾數(shù)空氣動力學(xué)、實驗空氣動力學(xué)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

長航時臨近空間低速飛行器可具有高達海拔20km～30km飛行高度、超長時間(幾個月)的巡航能力，使得長航時臨近空間低速飛行器在資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、軍事預(yù)警、災(zāi)害監(jiān)測、邊境巡邏、空中和地面交通管理、通訊中繼等方面有著廣泛用途，近年來逐漸受到各國的重視。推進螺旋槳作為該類飛行器的核心部件，直接關(guān)系到飛行器的飛行性能。

常規(guī)螺旋槳的使用范圍一般是海拔0km～10km飛行高度，當(dāng)超出該范圍時，隨著飛行高度的增加，雷諾數(shù)急劇降低，螺旋槳流動會出現(xiàn)層流分離，造成當(dāng)?shù)厣璞冉档停沟寐菪龢男实拖拢酥翢o法使用。

現(xiàn)有的浮空器用高空螺旋槳雖然解決了螺旋槳在臨近空間(大于海拔20km高度)使用的效率低下的問題，但其僅僅考慮在臨近空間(海拔20km高度以上)使用的工況，無法滿足低空(海拔15km以下高度)以及特殊工況(如飛行機動、復(fù)雜大氣環(huán)境)的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適應(yīng)大工況變化的臨近空間低雷諾數(shù)螺旋槳，該螺旋槳適用于飛行高度海拔0km～30km范圍，可在大空域范圍復(fù)雜工況條件下使用。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：臨近空間螺旋槳，包括槳葉和槳轂；2片槳葉通過槳轂連接，形成整體結(jié)構(gòu)；槳葉葉型為：

在0.3展長位置的弦長160～180mm、攻角β為31～34度；

在0.35展長位置的弦長140～160mm、攻角β為25～28度；

在0.45展長位置的弦長115～135mm、攻角β為18～21度；

在0.6展長位置的弦長95～110mm、攻角β為16～18度；

在0.7展長位置的弦長85～95mm、攻角β為14～16度；

在0.75展長位置的弦長65～75mm、攻角β為13～14度；

在0.9展長位置的弦長45～55mm、攻角β為12～13度。

所述槳葉的翼型為低雷諾數(shù)翼型。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

本發(fā)明構(gòu)型在高空低雷諾數(shù)(雷諾數(shù)小于10e6)條件下，螺旋槳槳葉表面氣流流動的層流分離，提高了當(dāng)?shù)厣璞龋孤菪龢谂R近空間工況點的效率提高到70％以上；螺旋槳能夠適應(yīng)0～30km高度范圍大空域變化復(fù)雜工況的使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明低雷諾數(shù)翼型圖；

圖2a、2b、2c分別為本發(fā)明臨近空間螺旋槳的正視、左視和軸側(cè)圖；

圖3為本發(fā)明臨近空間螺旋槳的數(shù)值模擬計算數(shù)據(jù)結(jié)果-推力特性曲線；

圖4為本發(fā)明臨近空間螺旋槳的數(shù)值模擬計算數(shù)據(jù)結(jié)果-工作效率曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實例對本發(fā)明做詳細介紹。

如圖1、圖2(2a、2b、2c)所示，一種臨近空間螺旋槳，包括槳葉和槳轂；2片槳葉通過槳轂連接，形成整體結(jié)構(gòu)；槳葉和槳轂為超輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合材料一體成型制造；例如碳纖維材料。

槳葉葉型采用本領(lǐng)域的技術(shù)術(shù)語展長(螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸心至螺旋槳半徑方向的長度與螺旋槳半徑的比值)、弦長(翼型前后緣在弦線上的投影距離)、攻角β(在槳葉任意半徑處，剖面弦線與螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面之間的夾角，亦稱為槳距)進行表征。具體要求為：

在0.3展長位置的弦長(160～180mm)、攻角β(31～34度)；

在0.35展長位置的弦長(140～160mm)、攻角β(25～28度)；

在0.45展長位置的弦長(115～135mm)、攻角β(18～21度)；

在0.6展長位置的弦長(95～110mm)、攻角β(16～18度)；

在0.7展長位置的弦長(85～95m)、攻角β(14～16度)；

在0.75展長位置的弦長(65～75mm)、攻角β(13～14度)；

在0.9展長位置的弦長(45～55mm)、攻角β(12～13度)。

上述相鄰展長位置之間平滑過渡。

通過上述要求，使槳葉在展向具有不同的氣動特性。

槳葉翼型采用低雷諾數(shù)翼型，例如(E387、SD8000-PT等)。

實施例：