[發明專利]一種直升機旋翼動態失速主動流動控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201610363864.9
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN105966615B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 許和勇;邢世龍;葉正寅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C27/46
• 分類號: B64C27/46;B64C27/473;B64C27/72
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙)61223
• 代理人: 李振瑞

技術領域

本發明涉及流動控制技術領域，特別涉及一種直升機旋翼動態失速主動流動控制裝置及方法。

背景技術

直升機由于其獨特的飛行特性，能夠垂直起降，不需要機場跑道，能夠在空中懸停，能夠任意方向飛行的能力，使其在軍用和民用某些方面具有一般固定翼飛機不可替代的重要地位。在軍用方面已廣泛應用于對地攻擊、機降登陸、武器運送、后勤支援、戰場救護、偵察巡邏、指揮控制、通信聯絡、反潛掃雷、電子對抗等。在民用方面應用于短途運輸、醫療救護、救災救生、緊急營救、吊裝設備、地質勘探、護林滅火、空中攝影等。

旋翼系統作為直升機最重要的組成部分，提供了直升機飛行時所需的推進、負重、操縱3種功能。在旋翼系統的作用下，直升機可以實現垂直上升、下降、懸停、在任何方向上飛行。而直升機在前飛時，槳葉的相對氣流速度隨槳葉的方位角作周期變化，前行槳葉氣流速度大，后行槳葉氣流速度小產生升力自然變小，勢必造成槳盤在前行后行兩側所受升力不均，為了達到力矩平衡，必須進行周期性變距運動，通過變距增大后行槳葉的迎角，使力矩平衡。因此，直升機旋翼后行槳葉一般工作在低速大迎角狀態，尤其是直升機在高速或者高載荷飛行狀態下很容易發生流動分離，進而出現復雜的動態失速現象。

直升機槳葉動態失速的發生會直接導致槳葉的升力下降、阻力增加、非定常載荷增加，從而直接影響到旋翼的升力、力矩、振動和噪聲特性，并且極大的限制了直升機的最大飛行速度。因此，發展主動流動控制技術來抑制動態失速的發生，進而提高直升機的飛行性能。

目前，已有很多針對直升機旋翼動態失速主動流動控制方法的研究。其中，查戈成提出了一種被稱為聯合射流(co-flow jet)的新概念主動流動控制技術。聯合射流主動流動控制技術就是在槳葉內部安置風扇，在翼型上表面靠近前緣處開口向槳葉后緣進行吹氣，靠近后緣處開口進行吸氣，同時保持吸氣量和吹氣量相等。研究表明：聯合射流技術具有非常好的失速抑制能力，并且具有增升和減阻的效果。但由于旋翼運動的復雜性，將內置風扇用于旋翼很難實現。

發明內容

本發明實施例提供了一種直升機旋翼動態失速主動流動控制裝置及方法，用以解決現有技術中存在的問題。

一種直升機旋翼動態失速主動流動控制裝置，包括旋翼，所述旋翼包括多片槳葉，每片所述槳葉上均安裝多個控制機構，所述控制機構位于所述槳葉的前緣處，所述控制機構包括充氣單元和整流單元，所述充氣單元包括連接在一起的第一橡膠薄膜和第二橡膠薄膜，所述第一橡膠薄膜一端連接在所述槳葉的上翼面，另一端與所述第二橡膠薄膜的一端連接，所述第二橡膠薄膜的另一端連接在所述槳葉的下翼面上，且所述充氣單元為密封結構；所述整流單元由橡膠薄膜形成，其一端連接在所述第一橡膠薄膜和第二橡膠薄膜的連接處，另一端連接在所述槳葉的下翼面上，且所述整流單元與所述下翼面之間形成的空間通過所述槳葉內的管道與外部空間連通；所述槳葉通過槳根固定在旋翼軸上，所述槳葉和旋翼軸內部貫穿設有充氣管，所述充氣管一端與所述充氣單元連通，另一端與直升機渦軸發動機的壓氣機連通，所述槳葉內部還設有放氣管，所述放氣管一端與所述充氣單元連通，另一端位于所述槳葉的槳尖處，與大氣連通，所述充氣管和放氣管上分別設有充氣閥門和放氣閥門。

優選地，所述槳葉的翼型為SC1095，其弦長為0.61m，旋翼直徑為7.2m，所述第一橡膠薄膜與所述槳葉的上翼面的連接處距離所述槳葉的前緣0.0086m，所述第二橡膠薄膜與所述槳葉的下翼面的連接處距離所述槳葉的前緣0.0370m，所述整流單元與所述槳葉的下翼面的連接處距離所述槳葉的前緣0.1600m。

優選地，所述旋翼的每片槳葉上都安裝有七個所述控制機構，七個所述控制機構沿所述槳葉的展向依次排列，每個所述控制機構的展向長度為0.5m，且每個所述控制機構的充氣單元均通過一個所述充氣管與所述壓氣機連通，同時每個所述控制機構的充氣單元也通過一個所述放氣管與大氣連通。

優選地，所述充氣閥門和放氣閥門連接至直升機內的計算機，通過所述計算機控制所述充氣閥門和放氣閥門的開合，以控制所述充氣單元的充放氣狀態。

本發明還提供了一種直升機旋翼動態失速主動流動控制裝置的控制方法，該方法包括：

在直升機前飛過程中，當槳葉到達第一位置，由前行槳葉變為后行槳葉，打開充氣閥門，開始將高壓氣體通過充氣管充入充氣單元；

當所述槳葉繼續旋轉90度，到達第二位置時，關閉所述充氣閥門，停止向所述充氣單元內充氣；

當所述槳葉繼續旋轉并離開所述第二位置時，打開放氣閥門開始放氣；