[發明專利]一種馬刀型低噪聲螺旋槳槳葉設計方法

有效

• 申請號: 201710088817.2
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106938696B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 張琳;龔喜盈;陶于金;張子健;粱撐剛
• 申請（專利權）人: 西安愛生技術集團公司;西北工業大學
• 主分類號: B64C11/18
• 分類號: B64C11/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明公開了一種馬刀型低噪聲螺旋槳槳葉設計方法，采用直線作為各截面翼型安插基準，但直線和展向各設計平面的交點與平面上和翼型的后緣點重合。首先繪制一條平直的直線，固定一個原點，在距離原點不同相對半徑距離上沿槳葉旋轉方向布置各設計平面，確定各設計平面與直線的交點即設計平面與直線互相垂直；然后將不同設計平面上對應的翼型插入，保證翼型后緣上下點與設計平面、直線的交點重合，并進行翼型扭轉角的繪制,且同一槳葉各設計平面上下要求相同；之后再對各截面進行連接，最終成為一條后緣平直的螺旋槳。并且在大部分截面處獲得同時脫落的尾渦，可對螺旋槳槳葉的聲源點進行重新排布，實現對螺旋槳槳葉噪聲的降低。

技術領域

本發明涉及航空器用螺旋槳技術領域，具體地說，涉及一種馬刀型低噪聲螺旋槳槳葉設計方法。

背景技術

現有螺旋槳設計中，一般首先確定初始數據,即前進速度、前進比、槳葉直徑、葉片數等技術指標，接下來進行螺旋槳的氣動設計。利用二維葉素理論，結合螺旋槳的初始數據確定槳葉展向各截面的翼型及其對應的扭轉角。再利用優化理論進行一定優化，如廣泛使用的Betz方法。優化各展向截面處的翼型、弦長、扭轉角，得到槳葉的基本數據。之后進行氣動性能分析計算，滿足要求則進行下一步制造、實驗工作；不滿足要求則進一步進行優化調整直到達到要求。槳葉的基本數據獲取后，進行模型的繪制工作，通常做法是確定一條基準線，基準線與展向各截面,與基準線垂直的交點作為該截面翼型30％弦長所在位置，而后布置翼型扭轉角，繪制槳葉，進行加工制造。這種形式的槳葉存在的問題在于與Betz方法初衷不符。Betz方法強調槳葉優化后，各截面翼型變化引起的環量變化對于槳葉整體的氣動性能的影響相同，即槳葉后脫出的尾渦能形成一個等距的螺旋面。但是依照前文所述的傳統形式繪制的槳葉由于各截面翼型長度、扭轉角都有很大差異，其后緣是一條復雜的三維曲線。這樣進行設計的原因是方便加工設計以及多年的設計經驗。但由于傳統形式的槳葉后緣并不平直，其各截面分別脫落的尾渦必然存在先后順序，這些尾渦相互之間會存在一定的干擾，導致槳葉噪聲的增加。

在螺旋槳槳葉設計中，基礎數據即各展向截面對應翼型及其扭轉角選定后，螺旋槳優化的Betz方法強調槳葉尾部能夠形成等距螺旋面，但是傳統螺旋槳設計的槳葉后緣尾渦脫離位置并不在同一直線上，槳葉展向各截面間尾渦還是會產生一定的干擾。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種馬刀型低噪聲螺旋槳槳葉設計方法。

本發明的思路是:在確定螺旋槳槳葉基本數據即各展向截面對應翼型及其扭轉角后，體現在螺旋槳的氣動外形布局上，使用直線作為各截面翼型安插基準，但直線和展向各設計平面的交點與平面上和翼型的后緣點重合。如此可獲得一條平直的槳葉后緣，并在大部分截面處獲得同時脫落的尾渦，可對槳葉的聲源點進行重新排布，實現對槳葉噪聲的削減。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:

馬刀型低噪聲螺旋槳槳葉設計方法，其特征在于包括以下步驟:

步驟1.確定一根槳葉的基本數據，繪制一條平直的直線，并固定一個原點，在距離原點不同相對半徑距離上沿槳葉旋轉方向布置各設計平面，確定各設計平面與直線的交點，展向方向從0.3倍相對半徑至1.0倍相對半徑處每隔0.1倍相對半徑插入一個設計平面；

步驟2.將不同設計平面上對應的翼型插入，保證翼型后緣上下點與設計平面、直線的交點重合，并進行翼型扭轉角的繪制，且同一槳葉各設計平面上下要求相同；

步驟3.根據上述步驟再對各截面進行連接，最終成為一條后緣平直的螺旋槳；結合Betz條件優化的槳葉隨旋轉半徑增大，各截面翼型弦長先增大后減小，得到一個馬刀型的前緣；

各截面翼型參數為:螺旋槳外形為馬刀型，翼弦長為800mm，

有益效果