一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型及控制方法，構型為：沿螺旋槳槳葉展向，通過殼板結構框架將槳葉劃分為分段式連續(xù)布置的多個隔離單腔，每一個所述隔離單腔內(nèi)布置獨立的協(xié)同射流裝置；每一個所述協(xié)同射流裝置包括：進氣口、出氣口和至少一個射流動力裝置；其中，所述進氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮后緣位置，所述出氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮前緣位置，所述射流動力裝置安裝在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的內(nèi)部空間。
【專利說明】—種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型及控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于流動控制【技術領域】，具體涉及一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型及控制方法。

【背景技術】
[0002]隨著航空技術、材料技術等科學技術的不斷發(fā)展，高空飛艇憑借平流層穩(wěn)定的氣象條件和良好的電磁特性，在通信、遙感、預警等領域有著廣闊的應用前景，是目前國內(nèi)外研究的熱點。
[0003]與傳統(tǒng)飛機螺旋槳相比，高空飛艇螺旋槳工作于大氣密度不到海平面10%的高空，且由于直徑較大，雖然工作狀態(tài)雷諾數(shù)較低，但槳尖馬赫數(shù)卻能達到0.6以上。針對高空飛艇螺旋槳工作特點，傳統(tǒng)的翼型優(yōu)化設計手段雖然能取得一定程度的性能提高，但是很難滿足高空飛艇螺旋槳的需求。
[0004]因此，為滿足高性能高空飛艇螺旋槳設計要求，流動控制技術是最有希望的途徑，能夠帶來螺旋槳性能顯著的提升以彌補傳統(tǒng)設計手段的不足。
[0005]流動控制技術是利用流體間流體動力的相互作用，通過改變局部流動達到控制和放大流動信號的一種技術。傳統(tǒng)的飛行器流動控制方法有縫翼、襟翼、渦流發(fā)生器、邊界層吹吸氣等，但會帶來非預期的寄生阻力或復雜的移動部件、通氣管路、發(fā)動機推力和效率損失等問題。而近些年新興的流動控制技術，如合成射流、等離子體等流動控制技術，雖然能改善上述問題，但是，目前的流動控制技術，均普遍具有螺旋槳工作效率低的問題，難以滿足高性能高空飛艇螺旋槳設計要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型及控制方法，可有效提高螺旋槳工作效率；具有適用范圍廣的優(yōu)點，可滿足高性能高空飛艇螺旋槳設計要求。
[0007]本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，沿螺旋槳槳葉展向，通過殼板結構框架將槳葉劃分為分段式連續(xù)布置的多個隔離單腔，每一個所述隔離單腔內(nèi)布置獨立的協(xié)同射流裝置；
[0009]每一個所述協(xié)同射流裝置包括:進氣口、出氣口和至少一個射流動力裝置；其中，所述進氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮后緣位置，所述出氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮前緣位置，所述射流動力裝置安裝在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的內(nèi)部空間。
[0010]優(yōu)選的，各個所述隔離單腔設置在沿螺旋槳徑向40% R到100% R位置；其中，R為基本槳葉半徑；每一個所述隔離單腔的徑向?qū)挾葹槁菪龢霃降?.67%?15%。
[0011]優(yōu)選的，共設置6個隔離單腔，第I隔離單腔位于螺旋槳徑向40% R?50% R站位區(qū)間；第2隔離單腔位于螺旋槳徑向50% R?60% R站位區(qū)間；第3隔離單腔位于螺旋槳徑向60% R?70% R站位區(qū)間；第4隔離單腔位于螺旋槳徑向70% R?80% R站位區(qū)間；第5隔離單腔位于螺旋槳徑向80% R?90% R站位區(qū)間；第6隔離單腔位于螺旋槳徑向90% R?100% R站位區(qū)間。
[0012]優(yōu)選的，所述出氣口設置于5%本地弦長?10%本地弦長；所述出氣口開口大小為1.0 %本地弦長?2.0 %本地弦長；
[0013]所述進氣口設置于87%本地弦長?90%本地弦長；所述進氣口開口大小為1.5%本地弦長?2.5%本地弦長。
[0014]優(yōu)選的，所述出氣口設置于7.5%本地弦長；所述出氣口開口大小為1.5%本地弦長;
[0015]所述進氣口設置于88.5%本地弦長；所述進氣口開口大小為2.0 %本地弦長。
[0016]優(yōu)選的，所述射流動力裝置為涵道風扇和/或氣泵和/或航模電機配槳葉。
[0017]優(yōu)選的，所述殼板結構框架包括:加強單梁和加強肋板；
[0018]所述加強單梁為四面體，包括上表面、下表面、左表面和右表面；
[0019]設所述加強單梁共設置N個設計站位，沿螺旋槳槳葉展向，依次記為:設計站位1、設計站位2…設計站位η ;并且，所述設計站位I對應所述加強單梁的截面I，所述設計站位2對應所述加強單梁的截面2…所述設計站位η對應所述加強單梁的截面η ；
[0020]對于任意一個設計站位i，其對應加強單梁的截面i，其中，i e (1、2...η);則:在截面i位置安裝所述加強肋板，并且，所述加強肋板包括前緣加強肋板和后緣加強肋板，所述前緣加強肋板的長度小于所述后緣加強肋板的長度；所述前緣加強肋板固定安裝在截面i的右表面，所述后緣加強肋板固定安裝在截面i的左表面；
[0021]另外，在所述殼板結構框架的下表面包覆下蒙皮，在所述殼板結構框架的上表面包覆上蒙皮，所述下蒙皮與所述上蒙皮存在第I相交線和第2相交線；并且,所述上蒙皮包括第一上表面蒙皮和第二上表面蒙皮；所述第一上表面蒙包覆在上表面中與各個隔離單腔對應位置；所述第二上表面蒙皮包覆在所述上表面的其余位置；各個所述前緣加強肋板的梢部與所述第I相交線的內(nèi)表面接觸，各個所述后緣加強肋板的梢部與所述第2相交線的內(nèi)表面接觸；相鄰加強肋板之間以及包覆相鄰加強肋板的蒙皮即形成一個隔離單腔；各個所述加強肋板為螺旋槳的受載元件，用于承受扭矩載荷。
[0022]優(yōu)選的，設任意兩個相鄰的設計站位分別為設計站位k和設計站位j ;其中k、j e (l、2...n);并且，j-k = I ；
[0023]則:在所述加強單梁的設計站位k位置安裝第I加強肋板，在所述加強單梁的設計站位j位置安裝第2加強肋板；在所述設計站位k和所述設計站位j之間的加強單梁上等距開設P個通孔，分別記為:通孔1、通孔2…通孔P ;每個通孔開設在所述加強單梁的左表面和右表面之間；
[0024]在所述通孔I和所述通孔2之間的間距處安裝保形肋板I...在通孔P-1和所述通孔P之間的間距處安裝保形肋板P-1 ;即:每個隔離單腔之間共安裝P-1個保形肋板，并且，各個所述保形肋板均包括前緣保形肋板和后緣保形肋板，所述前緣保形肋板的長度小于所述后緣保形肋板的長度；所述前緣保形肋板固定安裝在右表面，所述后緣保形肋板固定安裝在左表面；所述保形肋板用于維持槳葉翼型。
[0025]優(yōu)選的，所述保形肋板為中空結構，厚度為3?5毫米；所述加強肋板為非中空結構，厚度為3?5毫米；每一個所述通孔用于獨立安裝一臺涵道風扇。
[0026]本發(fā)明還提供一種適用于高空飛艇螺旋槳的協(xié)同射流控制方法，包括以下步驟:
[0027]SI，在螺旋槳內(nèi)部連續(xù)布置多個隔離單腔作為流場的內(nèi)部通道；通過外蒙皮向內(nèi)部偏移的方式，形成各個隔離單腔的用于內(nèi)部流場和外部層流交換的進氣口與出氣口 ；在每一個隔離單腔內(nèi)部安裝射流動力裝置；
[0028]S2，分別設置每一個射流動力裝置的功率；
[0029]S3，按所設定的功率，協(xié)同控制各個射流動力裝置分別工作，使螺旋槳氣動效率達到最大值；
[0030]其中，對于每一個隔離單腔，其流場控制過程為:
[0031]在射流動力裝置的驅(qū)動下，同時驅(qū)動前緣負壓區(qū)出氣和后緣高壓區(qū)進氣，對翼型表面氣流進行主動流動控制，從而提高螺旋槳的氣動效率。
[0032]本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型及控制方法，具有以下優(yōu)占-
^ \\\.
[0033]通過協(xié)同控制各個位于不同隔離單腔中的射流動力裝置分別工作，協(xié)同對各站位翼型表面氣流進行主動流動控制，從而提高螺旋槳的氣動效率，具有適用范圍廣的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明提供的基本槳葉的結構示意圖；
[0035]圖2布置6個隔離單腔的螺旋槳站位布置示意圖；
[0036]圖3為加強單梁和加強肋板的安裝結構示意圖；
[0037]圖4為加強單梁的結構示意圖；
[0038]圖5為六腔布局的整體槳葉外部布局形式示意圖；
[0039]圖6為在圖3的基礎上，增加保形肋板以及增加用于安裝涵道風扇的通孔后的結構示意圖；
[0040]圖7為圖6中保形肋板、通孔和加強單梁的安裝示意圖；
[0041]圖8為梁根部收縮到圓柱槳根的三維視圖；
[0042]圖9為6腔18孔的整體槳葉內(nèi)部結構布局圖。

【具體實施方式】
[0043]以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0044]本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，沿螺旋槳槳葉展向，通過殼板結構框架將槳葉劃分為分段式連續(xù)布置的多個隔離單腔，每一個所述隔離單腔內(nèi)布置獨立的協(xié)同射流裝置；每一個所述協(xié)同射流裝置包括:進氣口、出氣口和至少一個射流動力裝置；其中，所述進氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮后緣位置，所述出氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮前緣位置，所述射流動力裝置安裝在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的內(nèi)部空間。
[0045]本發(fā)明中，各個隔離單腔沿槳葉展向采取分段式布置，根據(jù)基本槳葉的不同幾何尺寸、結構強度要求等具體選擇分段區(qū)間大小及數(shù)量。
[0046]下面介紹一種隔離單腔布置的優(yōu)選實現(xiàn)方式:
[0047]如圖1所示，為基本槳葉的結構示意圖，基本槳葉半徑R為100mm到4000mm不等，
由于O到16.7% R區(qū)間作為槳葉和槳轂連接段不考慮其氣動作用；因此，氣動效應只考慮其16.7% R到100% R翼段，又由于16.7% R到40% R用于維持基本槳葉氣動外形，因此，40% R到100% R為設置隔離單腔的范圍。
[0048]為增強螺旋槳內(nèi)部的流場，達到增加螺旋槳氣動效率的目的，根據(jù)螺旋槳不同的流量要求，沿螺旋槳徑向40% R到100% R布置4到9個不等的隔離單腔。如圖2所示，為布置6個隔離單腔的螺旋槳站位布置示意圖；每個隔離單腔的徑向?qū)挾葹槁菪龢霃降?br> 6.67% -15%;第I隔離單腔位于螺旋槳徑向40%?50%站位區(qū)間；第2隔離單腔位于螺旋槳徑向50%?60%站位區(qū)間；第3隔離單腔位于螺旋槳徑向60%?70%站位區(qū)間；第4隔離單腔位于螺旋槳徑向70%?80%站位區(qū)間；第5隔離單腔位于螺旋槳徑向80%?90%站位區(qū)間；第6隔離單腔位于螺旋槳徑向90%?100%站位區(qū)間。在圖2中，標記I代表第I隔離單腔；標記2代表第2隔離單腔；標記3代表第3隔離單腔；標記4代表第4隔離單腔；標記5代表第5隔離單腔；標記6代表第6隔離單腔；如表I所示，為基本槳各站位翼型幾何參數(shù)的詳細示意圖。
[0049]表I基本槳各站位翼型幾何參數(shù)表
[0050]
站位相對■ ^大當度才目對彎& 最^度”
位置位置(mm)(mm)
16.7%21.9%25.8%4.1%51,9%310.067.75
30%21.9%25.7%4.1%52.6%342.174.84
40%21.2%25.8%3.4%47.8%364.177.10
50%18.7%26.3%3.6%48.5%383.671.72
60%16.9%26.7%4.3%48.8%401.567.68
70%15.4%25.9%3.9%44,6%417464.13
80%14.3%24.1%3.8%47.1%431.061.57
90%13.6%25.6%3.8%45.0%442.360.06
100%13.0%26.5%3.8%43.1%449.958.47
[0051]對于任何一個所布置的隔離單腔，均配置有出氣口和進氣口，出氣口開口大小及設置位置、以及進氣口開口大小及設置位置，均根據(jù)實際需要靈活設置，作為一種優(yōu)選方式，出氣口設置于5%本地弦長?10%本地弦長；所述出氣口開口大小為1.0%本地弦長?
2.0 %本地弦長；所述進氣口設置于87%本地弦長?90%本地弦長；所述進氣口開口大小為1.5%本地弦長?2.5%本地弦長。作為一種更優(yōu)選方式，出氣口設置于7.5%本地弦長；所述出氣口開口大小為1.5%本地弦長；所述進氣口設置于88.5%本地弦長；所述進氣口開口大小為2.0%本地弦長。
[0052]為了實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流，需要在每一個隔離單腔內(nèi)部安裝射流動力裝置，例如，一排小型涵道風扇、小型氣泵、或者航模電機配槳葉等射流裝置。其工作過程為:
[0053]SI，在螺旋槳內(nèi)部連續(xù)布置多個隔離單腔作為流場的內(nèi)部通道；通過外蒙皮向內(nèi)部偏移的方式，形成各個隔離單腔的用于內(nèi)部流場和外部層流交換的進氣口與出氣口 ；在每一個隔離單腔內(nèi)部安裝射流動力裝置；
[0054]S2，分別設置每一個射流動力裝置的功率；
[0055]S3，按所設定的功率，協(xié)同控制各個射流動力裝置分別工作，使螺旋槳氣動效率達到最大值；
[0056]其中，對于每一個隔離單腔，其流場控制過程為:
[0057]在射流動力裝置的驅(qū)動下，同時驅(qū)動前緣負壓區(qū)出氣和后緣高壓區(qū)進氣，對翼型表面氣流進行主動流動控制，從而提高螺旋槳的氣動效率。
[0058]為了保證螺旋槳強度和外形，本發(fā)明提供了一種包括加強單梁、加強肋板以及保形肋板的殼板結構框架。
[0059]如圖3所示，為加強單梁和加強肋板的安裝結構示意圖；其中，在圖3中，共布置6個隔離單腔、共有7個加強肋板，各加強肋板按順序依次標號為7、8、9、10、11、12、13 ;加強單梁記為標號14。
[0060]通過在各個隔離單腔站位之間安裝加強肋板，既可以達到維持翼型的作用，同時也將槳葉內(nèi)部空間劃分為多個隔離單腔，加強肋板個數(shù)由隔離單腔的個數(shù)決定；另外，加強肋板作為螺旋槳的受載元件，承受扭矩載荷。例如:針對劃分六個隔離單腔的布局形式，加強肋板分布似直為:16.7%站似;40*%站似;50*%站似;60*%站似;70*%站似;80*%站似；90%站位；100%站位。加強肋板通過螺釘、耳片連接在加強單梁上，加強肋板分為前緣和后緣兩塊。
[0061]具體的，如圖4所示，為加強單梁的結構示意圖，加強單梁為四面體，包括上表面、下表面、左表面和右表面；
[0062]設所述加強單梁共設置N個設計站位，沿螺旋槳槳葉展向，依次記為:設計站位1、設計站位2…設計站位η ;并且，所述設計站位I對應所述加強單梁的截面I，所述設計站位2對應所述加強單梁的截面2…所述設計站位η對應所述加強單梁的截面η ；
[0063]對于任意一個設計站位i，其對應加強單梁的截面i，其中，i e (1、2...η);則:在截面i位置安裝所述加強肋板，并且，所述加強肋板包括前緣加強肋板和后緣加強肋板，例如，對于圖3中標號為7的加強肋板，其前緣加強肋板即為圖3中的標號71 ;其后緣加強肋板即為圖3中的標號72 ;所述前緣加強肋板的長度小于所述后緣加強肋板的長度；所述前緣加強肋板固定安裝在截面i的右表面，所述后緣加強肋板固定安裝在截面i的左表面；
[0064]另外，在實際槳葉結構布局中，采用了蒙皮上表面中間整體向下偏移形式。去掉了 50%、60%、70%、80%和90%站位處的隔離蒙皮，使得中間40%—98.5%站位間展向的CFJ蒙皮成為一塊整體蒙皮；從而將螺旋槳蒙皮分為了三塊:下蒙皮15、第一上表面蒙皮16和第二上表面蒙皮17。蒙皮厚度可以為1_-5_。如圖5所示，為六腔布局的整體槳葉外部布局形式示意圖。
[0065]具體的，在所述殼板結構框架的下表面包覆下蒙皮，在所述殼板結構框架的上表面包覆上蒙皮，所述下蒙皮與所述上蒙皮存在第I相交線18和第2相交線19 ;并且，所述上蒙皮包括第一上表面蒙皮16和第二上表面蒙皮17 ;所述第一上表面蒙16包覆在上表面中與各個隔離單腔對應位置；所述第二上表面蒙皮17包覆在所述上表面的其余位置；各個所述前緣加強肋板的梢部與所述第I相交線的內(nèi)表面接觸，各個所述后緣加強肋板的梢部與所述第2相交線的內(nèi)表面接觸；相鄰加強肋板之間以及包覆相鄰加強肋板的蒙皮即形成一個隔離單腔；各個加強肋板為螺旋槳的受載元件，用于承受扭矩載荷。
[0066]在已有氣動設計中，各個設計站位之間的隔離單腔上表面蒙皮是分塊布置的，出于工程實際的考慮，本發(fā)明中，將隔離單腔上表面蒙皮設計為整塊分割蒙皮，從而使上表面蒙皮被分割為兩塊，這使得蒙皮無法與加強肋板形成殼板結構框架，因此，本發(fā)明在隔離單腔內(nèi)部設置保形肋板，從而維持蒙皮氣動外形。另外，本發(fā)明中，以射流動力裝置為小型涵道風扇為例，通過在加強單梁上開設多個通孔，然后，通過通孔將小型涵道風扇安裝到加強單梁上。從而實現(xiàn)在保證基本槳葉氣動外形不變的設計要求下，最大限度的增加內(nèi)部空間，提高氣動效率。
[0067]保形肋板以及用于安裝涵道風扇的通孔的具體設置結構為:
[0068]設任意兩個相鄰的設計站位分別為設計站位k和設計站位j ;其中k、j e (1、2…η);并且,j-k = I ；
[0069]則:在所述加強單梁的設計站位k位置安裝第I加強肋板，在所述加強單梁的設計站位j位置安裝第2加強肋板；在所述設計站位k和所述設計站位j之間的加強單梁上等距開設P個通孔，分別記為:通孔1、通孔2…通孔P ;每個通孔開設在所述加強單梁的左表面和右表面之間；
[0070]在所述通孔I和所述通孔2之間的間距處安裝保形肋板I...在通孔P-1和所述通孔P之間的間距處安裝保形肋板P-1 ;即:每個隔離單腔之間共安裝P-1個保形肋板，并且，各個所述保形肋板均包括前緣保形肋板和后緣保形肋板，所述前緣保形肋板的長度小于所述后緣保形肋板的長度；所述前緣保形肋板固定安裝在右表面，所述后緣保形肋板固定安裝在左表面；所述保形肋板用于維持槳葉翼型。
[0071]實際應用中，每個隔離單腔設置的通孔數(shù)量由各個隔離單腔需要達到的內(nèi)部流場流量以及每個孔安裝的涵道風機的穩(wěn)定流量決定，開孔位置為加強單梁中線上的等分點，通孔直徑為27mm到50mm,從而適應27mm、30mm、40mm、45mm、50mm等不同尺寸涵道風扇的功倉泛。
[0072]另外，本發(fā)明中，保形肋板設置在隔離單腔內(nèi)部，保形肋板個數(shù)由加強單梁上開孔的個數(shù)決定，相鄰兩個通孔之間設置一個保形肋板，保形肋板厚度為加強肋板厚度的1/2 ；為了不破壞隔離單腔內(nèi)部流場，保形肋板設置在相鄰兩個風機之間，并且肋板中空。
[0073]保形肋板個數(shù)由每個隔離單腔中所安裝的涵道風扇個數(shù)決定，分布在隔離單腔中射流孔中心連線的中點位置處。另外，在未設置隔離單腔的16.7% -40%位置處，為保持蒙皮形狀也設置了 1-2個保形肋板。
[0074]仍為圖3為例，在圖3的基礎上，增加保形肋板以及增加用于安裝涵道風扇的通孔后的結構示意圖為圖6。如圖7所示，為圖6中保形肋板、通孔和加強單梁的安裝示意圖；將圖6中標號為7的站位記為第I設計站位，其安裝有第I加強肋板；將圖5中標號為8的站位記為第2設計站位，其安裝有第2加強肋板；以第I加強肋板和第2加強肋板為例進行介紹:
[0075]第I設計站位7和第2設計站位8之間的加強單梁上等距開設3個通孔，分別記為:通孔7.1、通孔7.2和通孔7.3 ;在通孔7.1和通孔7.2之間的間距處安裝保形肋板7-1，在通孔7.2和通孔7.3之間的間距處安裝保形肋板7-2 ;即:該隔離單腔之間共安裝2個保形肋板。
[0076]由此可以看出，本發(fā)明中，加強單梁為螺旋槳的主要承力元件，加強單梁與加強肋板配合承受螺旋槳的彎扭載荷與離心拉伸載荷。為了實現(xiàn)槳葉內(nèi)部流場，在加強單梁上開設用于安裝小型涵道風機的通孔，從而實現(xiàn)加強單梁的高度最大化。另外，采用配合蒙皮的形式，使得加強單梁的上下面完全貼合蒙皮內(nèi)表面，上下表面為不規(guī)則曲面，加強單梁的前后面為平面，寬度為40mm-70mm不等。從而能夠保證加強單梁開孔后仍然具有足夠的強度。
[0077]從螺旋槳16.7%半徑處到槳根，為螺旋槳槳轂結構，該處沒有氣動要求，不考慮其氣動特性。槳轂采用圓柱形式，加強單梁從16.7%處收縮到10%處，從10%處以圓柱形式延伸到槳根，圓柱軸通過原點，半徑為37.5mm。如圖8所示，為梁根部收縮到圓柱槳根的三維視圖。如圖9所示，為6腔18孔的整體槳葉內(nèi)部結構布局圖。
[0078]本發(fā)明提供的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型及控制方法，具有以下優(yōu)占-
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[0079](I)通過協(xié)同控制各個位于不同隔離單腔中的射流動力裝置分別工作，協(xié)同對各站位翼型表面氣流進行主動流動控制，從而提高螺旋槳的氣動效率；
[0080](2)通過在隔離單腔內(nèi)部設置加強肋板，提高了受力強度；通過安裝保形肋板，可有效維持蒙皮氣動外形；通過在加強單梁上開設多個通孔，然后，通過通孔將小型涵道風扇安裝到加強單梁上；從而實現(xiàn)在保證基本槳葉氣動外形不變的設計要求下，最大限度的增加內(nèi)部空間，提高氣動效率。整體具有工作效率高、適用范圍廣的優(yōu)點。
[0081]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，沿螺旋槳槳葉展向，通過殼板結構框架將槳葉劃分為分段式連續(xù)布置的多個隔離單腔，每一個所述隔離單腔內(nèi)布置獨立的協(xié)同射流裝置； 每一個所述協(xié)同射流裝置包括:進氣口、出氣口和至少一個射流動力裝置；其中，所述進氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮后緣位置，所述出氣口布置在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的上蒙皮前緣位置，所述射流動力裝置安裝在該協(xié)同射流裝置所在隔離單腔的內(nèi)部空間。
2.根據(jù)權利要求1所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，各個所述隔離單腔設置在沿螺旋槳徑向40% R到100% R位置；其中，R為基本槳葉半徑；每一個所述隔離單腔的徑向?qū)挾葹槁菪龢霃降?.67%?15%。
3.根據(jù)權利要求2所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，共設置6個隔離單腔，第I隔離單腔位于螺旋槳徑向40% R?50% R站位區(qū)間；第2隔離單腔位于螺旋槳徑向50% R?60% R站位區(qū)間；第3隔離單腔位于螺旋槳徑向60% R?70%R站位區(qū)間；第4隔離單腔位于螺旋槳徑向70% R?80% R站位區(qū)間；第5隔離單腔位于螺旋槳徑向80% R?90% R站位區(qū)間；第6隔離單腔位于螺旋槳徑向90% R?100% R站位區(qū)間。
4.根據(jù)權利要求1所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，所述出氣口設置于5%本地弦長?10%本地弦長；所述出氣口開口大小為1.0%本地弦長?2.0%本地弦長； 所述進氣口設置于87%本地弦長?90%本地弦長；所述進氣口開口大小為1.5%本地弦長?2.5%本地弦長。
5.根據(jù)權利要求4所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，所述出氣口設置于7.5%本地弦長；所述出氣口開口大小為1.5%本地弦長； 所述進氣口設置于88.5%本地弦長；所述進氣口開口大小為2.0%本地弦長。
6.根據(jù)權利要求1所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，所述射流動力裝置為涵道風扇和/或氣泵和/或航模電機配槳葉。
7.根據(jù)權利要求1所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，所述殼板結構框架包括:加強單梁和加強肋板； 所述加強單梁為四面體，包括上表面、下表面、左表面和右表面； 設所述加強單梁共設置N個設計站位，沿螺旋槳槳葉展向，依次記為:設計站位1、設計站位2…設計站位η ;并且，所述設計站位I對應所述加強單梁的截面1，所述設計站位2對應所述加強單梁的截面2…所述設計站位η對應所述加強單梁的截面η ； 對于任意一個設計站位i，其對應加強單梁的截面i，其中，i e (1、2…η);則:在截面i位置安裝所述加強肋板，并且，所述加強肋板包括前緣加強肋板和后緣加強肋板，所述前緣加強肋板的長度小于所述后緣加強肋板的長度；所述前緣加強肋板固定安裝在截面i的右表面，所述后緣加強肋板固定安裝在截面i的左表面； 另外，在所述殼板結構框架的下表面包覆下蒙皮，在所述殼板結構框架的上表面包覆上蒙皮，所述下蒙皮與所述上蒙皮存在第I相交線和第2相交線；并且，所述上蒙皮包括第一上表面蒙皮和第二上表面蒙皮；所述第一上表面蒙包覆在上表面中與各個隔離單腔對應位置；所述第二上表面蒙皮包覆在所述上表面的其余位置；各個所述前緣加強肋板的梢部與所述第I相交線的內(nèi)表面接觸，各個所述后緣加強肋板的梢部與所述第2相交線的內(nèi)表面接觸；相鄰加強肋板之間以及包覆相鄰加強肋板的蒙皮即形成一個隔離單腔；各個所述加強肋板為螺旋槳的受載元件，用于承受扭矩載荷。
8.根據(jù)權利要求7所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，設任意兩個相鄰的設計站位分別為設計站位k和設計站位j ;其中k、j e (1、2…η);并且，j-k=I ; 則:在所述加強單梁的設計站位k位置安裝第I加強肋板，在所述加強單梁的設計站位j位置安裝第2加強肋板；在所述設計站位k和所述設計站位j之間的加強單梁上等距開設P個通孔，分別記為:通孔1、通孔2…通孔P ;每個通孔開設在所述加強單梁的左表面和右表面之間； 在所述通孔I和所述通孔2之間的間距處安裝保形肋板I...在通孔p-1和所述通孔P之間的間距處安裝保形肋板P-1 ;即:每個隔離單腔之間共安裝P-1個保形肋板，并且，各個所述保形肋板均包括前緣保形肋板和后緣保形肋板，所述前緣保形肋板的長度小于所述后緣保形肋板的長度；所述前緣保形肋板固定安裝在右表面，所述后緣保形肋板固定安裝在左表面；所述保形肋板用于維持槳葉翼型。
9.根據(jù)權利要求8所述的可實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同射流的螺旋槳布局構型，其特征在于，所述保形肋板為中空結構，厚度為3?5毫米；所述加強肋板為非中空結構，厚度為3?5毫米；每一個所述通孔用于獨立安裝一臺涵道風扇。
10.一種適用于高空飛艇螺旋槳的協(xié)同射流控制方法，其特征在于，包括以下步驟: SI，在螺旋槳內(nèi)部連續(xù)布置多個隔離單腔作為流場的內(nèi)部通道；通過外蒙皮向內(nèi)部偏移的方式，形成各個隔離單腔的用于內(nèi)部流場和外部層流交換的進氣口與出氣口 ；在每一個隔離單腔內(nèi)部安裝射流動力裝置； S2，分別設置每一個射流動力裝置的功率； S3，按所設定的功率，協(xié)同控制各個射流動力裝置分別工作，使螺旋槳氣動效率達到最大值； 其中，對于每一個隔離單腔，其流場控制過程為: 在射流動力裝置的驅(qū)動下，同時驅(qū)動前緣負壓區(qū)出氣和后緣高壓區(qū)進氣，對翼型表面氣流進行主動流動控制，從而提高螺旋槳的氣動效率。
【文檔編號】B64C11/24GK104149969SQ201410423012
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年8月26日
【發(fā)明者】安偉剛, 劉君義, 宋筆鋒, 周穎, 宋文萍, 劉源, 馮峰, 韓煦, 劉鑫 申請人:西北工業(yè)大學