[發明專利]一種自適應迎角的直升機旋翼

有效

• 申請號: 201811282493.7
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109573017B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 夏光耀;李召祥
• 申請（專利權）人: 株洲格斯特動力機械有限責任公司
• 主分類號: B64C27/473
• 分類號: B64C27/473;B64C27/467;B64C27/32
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 何耀煌

本發明公開了一種自適應迎角的直升機旋翼，包括直升機旋翼，所述直升機旋翼包括槳葉，所述槳葉包括外段、內段和氣動擺板，所述外段和內段的分段處為A點，A點是相對氣流速度為零的位置，外段與原先設計的槳葉一樣，其槳葉迎角的改變是受槳葉中心軸的轉動驅動的。本發明解決了現有的直升機旋翼槳葉上相對氣流反向時使得槳葉受到負升力的影響的問題，該自適應迎角的直升機旋翼，具有使直升機在飛行中，消除槳葉上負升力的影響，增加總升力的優點，從而可節省發動機功率，消除了槳葉承受正升力和負升力這種交變載荷的影響，改善了槳葉受力狀況，從而提高了槳葉的可靠性，有利于直升機飛行速度的提高。

技術領域

本發明涉及直升機旋翼技術領域，具體為一種自適應迎角的直升機旋翼。

背景技術

在無風的條件下，直升機懸停時其槳葉旋轉到任何位置處，槳葉沿徑向相對氣流速度的分布規律都是一樣的，如圖1所示，當旋翼旋轉角速度為ω時，則槳葉沿半徑方向上的各處的線速度為ωR，相對氣流速度的方向垂直于槳葉軸心線，這樣的相對氣流的速度分布規律，無論槳葉旋轉到周向哪個位置都是相同的。

然而，在直升機以V速度向前平飛時，由于飛行速度和槳葉的旋轉速度的矢量合成，導致槳葉的相對氣流速度的矢量合速度的大小不等于ωR，其方向不會總垂直于槳葉的軸心線。為簡單說明起見，只分析槳葉處于四個典型的位置時的相對氣流的情況，如圖2所示。圖2中只標出了垂直于槳葉的相對氣流的分布規律。在槳葉處在0°和180°的位置時，相對氣流速度的大小為ωR，在90°位置時相對氣流速度的大小為：w＝ωR+V，當槳葉處在270°位置時，相對氣流的矢量和為在A點的右側，相對氣流速度的大小為：w＝ωR-v；在A點的左側，相對氣流速度的大小為：w＝v-ωR，氣流方向與右側的氣流方向相反，這一段區域稱為返流區。隨著直升機飛行速度加大，這一返流區也隨之增大，即A點向外平移。A點就是相對氣流速度為零的位置。由于槳葉產生升力是與槳葉剖面迎角有關的，如圖3所示，當迎角α為正值時即迎向來流，則槳葉產生升力，而當迎角α為負值時，即背向來流時，則槳葉產生負升力，如圖4和圖2所示。這是直升機在飛行時，逆行槳葉在返流區的槳葉會產生負升力的原因。根據旋翼直徑、轉速和飛行速度，可以計算出矢量合速度為零的A點的位置。隨著飛行速度的加大，A點位置向外平移，則返流區段加大，這也是直升機飛行速度不能太快的限制因素之一。

現有的直升機旋翼槳葉上相對氣流反向時會產生負升力，使得槳葉內段正負升力周期性交變，這降低了槳葉的可靠性，縮短了槳葉的使用壽命，而且也浪費了部分發動機的功率，不利于提高直升機飛行的速度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自適應迎角的直升機旋翼，具有使直升機在飛行中，消除槳葉上負升力的影響，增加總升力的優點，解決現有的直升機旋翼槳葉上相對氣流反向時，使得槳葉受到負升力的影響的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種自適應迎角的直升機旋翼，包括直升機旋翼，所述直升機旋翼包括槳葉，所述槳葉包括外段、內段和氣動擺板，所述外段和內段的分段處為A點，所述A點是相對氣流速度為零的位置，所述外段與原先設計的槳葉一樣，其槳葉迎角的改變是受槳葉中心軸的轉動驅動的，槳葉中心軸轉動是由直升機的總距桿和方向桿操控的，所述內段槳葉一方面仍然受到中心軸轉動地驅動而改變槳葉迎角，另一方面它會受到安裝在其上的氣動擺板的運動而相對于中心軸旋轉一角度，從而改變槳葉的迎角。

所述氣動擺板轉軸上設置有滾輪，所述滾輪隨著氣動擺板作旋轉運動，所述槳葉內設置有圓環滾道，所述圓環滾道周向有高低落差，所述滾輪在圓環上滾動時，會因滾道的高低不平而對滾道產生不同的推力，這個推力傳給槳葉，所述槳葉發生繞槳葉中心軸的周期性滾擺，所述槳葉的迎角α從正值到負值再到正值地周期性變化。

優選的，所述A點根據直升機旋翼的直徑、轉速和希望達到的最大飛行速度得出，所述A點附近將槳葉分為兩段。

優選的，所述氣動擺板和滾輪配合使用，所述氣動擺板的質心處在氣動擺板的轉軸上。