一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，其特征在于，包括：三片桨叶，各所述桨叶均包含从桨根至桨尖分布的第一基础翼型A、第二基础翼型A、第一基础翼型B和第二基础翼型B。本发明专利技术能够保证满足该倾转旋翼设计需求的倾转旋翼机在悬停和巡航两种工况中都能表现出较优的气动性能。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形
本专利技术涉及旋翼空气动力学和计算流体力学领域，特别是涉及一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形。
技术介绍
倾转旋翼机的概念最早由美国贝尔公司提出，通过近50年的技术探索，先后经历了XV-3、XV-15等试验机型的技术验证后，于上世纪90年代成功研制出实用型倾转旋翼机“V-22鱼鹰”，目前服役于美军。而其升级改进机型“V-280勇士”也正处于试飞阶段。倾转旋翼机的出现为美军现代战役的作战方式提供了新思路。上述国外较成熟的倾转旋翼机在研制时均针对各款飞行器特有的基本设计参数(如最大起飞重量、发动机有效功率、巡航速度等等)开展了专门的旋翼气动外形设计。这些基本设计参数通过各种设计方法具体体现在最终的旋翼气动外形的几何参数上，比如弦长分布、扭转分布、翼型分布、桨叶半径、桨叶片数等等。然而，倾转旋翼机的重要军事意义使得其关键部件(如旋翼)的详细设计方法往往处于保密状态。继而使得现存公开可用的倾转旋翼数量屈指可数。另一方面，由于航空发动机、机械传动、材料等方面的技术条件与国外存在差异，难以实现对上述关键部件的模仿和改制，也就难以针对国内具体需求定制专门的旋翼。这也是国内倾转旋翼飞行器发展缓慢的一个重要原因。目前，很少有针对双旋翼式中小型(最大起飞重量小于等于100kg)无人倾转旋翼机专门设计并公开的、具有三片桨叶的旋翼气动外形。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，既能满足其垂直起降的需求，又能为其高速巡航和大航程提供保障。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，包括：三片桨叶，各所述桨叶均包含从桨根至桨尖分布的第一基础翼型A、第二基础翼型A、第一基础翼型B和第二基础翼型B。可选的，所述第一基础翼型A设置在所述桨叶0.2R处，所述第一基础翼型A的弦长缩比为165～166mm，所述第一基础翼型A安装角为22～23°，R为桨叶半径。可选的，所述第二基础翼型A设置在所述桨叶0.8R处，所述第二基础翼型A的弦长缩比为93～94mm，所述第二基础翼型A安装角为-1.7～-1.6°，R为桨叶半径。可选的，所述第一基础翼型B设置在所述桨叶0.9R处，所述第一基础翼型B的弦长缩比为84～85mm，所述第一基础翼型B安装角为-5.0～-4.0°，R为桨叶半径。可选的，所述第二基础翼型B设置在所述桨叶1.0R处，所述第二基础翼型B的弦长缩比为77～78mm，所述第二基础翼型B安装角为-7.0～-6.0°，R为桨叶半径。可选的，所述桨叶的变距轴线设置在距翼型前缘1/4弦线位置处。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，在选取翼型时考虑到了倾转旋翼机的悬停和前飞巡航状态两种不同工况对旋翼提出的不同设计要求，同时也考虑到部分来自桨叶结构的约束，选取了一种较薄的翼型置于桨尖部分，而桨根处则选择了较厚的翼型。两种翼型在较大的迎角范围内均能提供较好的气动性能，从而保证了旋翼在两种工况中都能表现出较优的气动性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形示意图；图2为本专利技术的桨叶翼型布置示意图；图3为本专利技术的桨叶剖面示意图；图4为本专利技术的单片桨叶示意图；图5为本专利技术所采用的基础翼型；图6为本专利技术垂直起降阶段下悬停效率随桨距角变化曲线；图7为本专利技术前飞时巡航效率随桨距角变化曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，既能满足其垂直起降的需求，又能为其高速巡航和大航程提供保障。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形示意图。图2为本专利技术的桨叶翼型布置示意图。图3为本专利技术的桨叶剖面示意图。图4为本专利技术的单片桨叶示意图。图5为本专利技术所采用的基础翼型。如图1所示，一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形包括：三片桨叶，各桨叶均包含从桨根至桨尖分布的第一基础翼型A_1、第二基础翼型A_2、第一基础翼型B_3和第二基础翼型B_4。桨叶上特征展向位置处的翼型经弦长_5调整后的具体几何参数为：第一基础翼型A_1设置在桨叶0.2R_7处，第一基础翼型A_1的弦长_5缩比为165～166mm，第一基础翼型A_1安装角_11为22～23°，R为桨叶半径。第二基础翼型A_2设置在桨叶0.8R_8处，第二基础翼型A_2的弦长_5缩比为93～94mm，第二基础翼型A_2安装角_11为-1.7～-1.6°。第一基础翼型B_3设置在桨叶0.9R_9处，第一基础翼型B_3的弦长_5缩比为84～85mm，第一基础翼型B_3安装角_11为-5.0～-4.0°。第二基础翼型B_4设置在桨叶1.0R_10处，第二基础翼型B_4的弦长_5缩比为77～78mm，第二基础翼型B_4安装角_11为-7.0～-6.0°。桨叶的变距轴线_6设置在距翼型前缘1/4弦线位置处。图2和3中，12为桨盘平面，13为旋翼轴，14为桨毂中心，桨叶变距轴线6与旋翼轴13的交点为旋翼的旋转中心，即桨毂中心14。上述适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，其桨叶沿径向的不同位置r所参照的基础翼型分为两种：0.2R_7～0.8R_8取基础翼型A为参考，0.9R_9～1.0R_10取基础翼型B为参考，其他展向位置r按照下表在对应的基础翼型A、基础翼型B的弦长进行弦长缩比，得到桨叶翼型。本专利技术提出的一种适合于中小型无人倾转旋翼机的旋翼气动外形，其每片桨叶以除特征展向位置处(0.2R_7,0.8R_8,0.9R_9,1.0R_10)外其他展向位置上的翼型按如表1在对应基础翼型A、B的原有弦长_5上进行弦长_5尺寸缩比即可得到本专利技术所提出的旋翼气动外形。表1为倾转旋翼桨叶气动外形参数分布，具体如下：表1倾转旋翼桨叶气动外形参数分布表2为翼型气动性能要求。基础翼型A、基础翼型B除满足高速翼型外还应满足在表2中马赫数Ma、雷诺数Re、迎角AoA状态下的对应升力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，其特征在于，包括：三片桨叶，各所述桨叶均包含从桨根至桨尖分布的第一基础翼型A、第二基础翼型A、第一基础翼型B和第二基础翼型B。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，其特征在于，包括：三片桨叶，各所述桨叶均包含从桨根至桨尖分布的第一基础翼型A、第二基础翼型A、第一基础翼型B和第二基础翼型B。


2.根据权利要求1所述的适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，其特征在于，所述第一基础翼型A设置在所述桨叶0.2R处，所述第一基础翼型A的弦长缩比为165～166mm，所述第一基础翼型A安装角为22～23°，R为桨叶半径。


3.根据权利要求1所述的适用于中小型无人倾转旋翼飞行器的旋翼气动外形，其特征在于，所述第二基础翼型A设置在所述桨叶0.8R处，所述第二基础翼型A的弦长缩比为93～94mm，所述第二基础翼型A安装角为-1.7～-1.6°，R为...

【专利技术属性】
技术研发人员：招启军，张航，张夏阳，王博，陈希，赵国庆，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32