[發明專利]直升機旋翼槳尖結構、旋翼及槳尖的制作方法

在審

• 申請號: 201910629687.8
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110525644A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 李鑫;孟志剛
• 申請（專利權）人: 天津曙光天成科技有限公司
• 主分類號: B64C27/46
• 分類號: B64C27/46;B64C27/467
• 代理公司: 12226 天津企興智財知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉影<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明提供了直升機旋翼槳尖結構、旋翼及槳尖的制作方法，屬于航空技術領域，在旋翼槳的寬度方向，包括從下到上依次連接的前緣弧線段、后緣弧線段和后緣斜線段，所述前緣弧線段和后緣弧線段均為三維曲線，所述前緣弧線段和后緣弧線段均為凸圓角結構，在旋翼槳的厚度方向，包括上表面弧面和下表面弧面，所述上表面弧面和下表面弧面在厚度方向的投影線均為凹圓角結構。本發明可有效延緩氣流分離的產生，減小旋翼槳尖部阻力、減小懸停及高速飛行時的恢復力矩、提升無人直升機懸停效率、減小無人直升機飛行油耗、減小旋翼整體振動和噪聲水平。

技術領域

本發明屬于航空技術領域，涉及無人直升機機領域，尤其涉及直升機旋翼槳尖結構、旋翼及槳尖的制作方法。

背景技術

隨著無人機行業的快速發展，旋翼無人機的應用領域也越來越廣泛，而旋翼無人機旋翼承擔著旋翼無人機所需的升力和操縱力，是旋翼無人機最為重要的部件，其氣動外形對旋翼無人機的氣動性能和飛行動力學性能有很大的影響。旋翼無人機旋翼的槳尖相對氣流速度高。以旋翼直徑為3米的旋翼無人機為例：如果旋翼轉速為每分鐘1000轉，那么旋翼的槳尖的線速度就達到157米/秒，因而旋翼氣動外形對整架旋翼無人機的氣動性能影響很大，并且同時影響旋翼的氣動噪聲和振動水平。

現有的旋翼無人機旋翼在延伸方向上的寬度相等，整體呈矩形設計，但是由于旋翼在工作過程中是以槳轂為中心成圓周旋轉，故旋翼根部的線速度最小，接近于零，而旋翼尖部的線速度最大，導致了旋翼在延伸方向上所承受的升力分布不均勻，即根部升力最小而尖部升力最大，從而影響了旋翼的結構安全，且影響使用效率，增加油耗。

旋翼槳尖形狀對旋翼性能有著重大的影響，槳尖區域是一個非常敏感的區域，它既是槳葉的高動壓區，又是槳尖渦的形成和逸出之處，槳尖形狀小的改變就能導致槳尖渦的渦強和軌跡有大的變化，從而影響旋翼的流場、氣動載荷和噪聲，尤其針對多發動機、大功率的直升機，旋翼槳的擺動慣量特別大，因此旋翼槳尖的結構至關重要，目前旋翼槳尖的結構已經逐漸成熟，在現有技術的基礎做進一步的改進和突破更是難上加難。

發明內容

本發明要解決的問題是在于提供直升機旋翼槳尖結構、旋翼及槳尖的制作方法，可有效延緩氣流分離的產生，減小旋翼槳尖部阻力、減小懸停及高速飛行時的恢復力矩、提升無人直升機懸停效率、減小無人直升機飛行油耗、減小旋翼整體振動和噪聲水平。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：直升機旋翼槳尖結構、旋翼及槳尖的制作方法，在旋翼槳的寬度方向，包括從下到上依次連接的前緣弧線段、后緣弧線段和后緣斜線段，所述前緣弧線段和后緣弧線段均為三維曲線，所述前緣弧線段和后緣弧線段均為凸圓角結構；

在旋翼槳的厚度方向，包括上表面弧面和下表面弧面，所述上表面弧面和下表面弧面在厚度方向的投影線均為凹圓角結構。

進一步的，豎直向上為+Z方向，向下為-Z方向，所述凸圓角結構為圓心點相對于圓弧更靠近-Z方向，所述凹圓角結構為圓心點相對于圓弧更靠近+Z方向。

進一步的，所述前緣弧線段和后緣弧線段在旋翼槳寬度方向的投影均為拋物線，所述前緣弧線段與旋翼槳本體的連接點為坐標原點，旋翼槳本體前緣向外方向為X軸方向，垂直于X軸，自坐標原點指向旋翼槳本體后緣方向為Y軸。

進一步的，所述前緣弧線段的拋物線幾何方程為：y＝a₁X²+b₁X+c₁，其中：0.001≦a₁≦0.01，-10≦b₁≦0，1≦c₁≦800,單位為mm。

進一步的，所述前緣弧線段的拋物線幾何方程為：y＝0.002X²-0.8X+80，單位為mm。