一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，包括动力段以及进气装置，所述进气装置位于所述动力段上侧以实现对气流的捕获，所述进气装置包括进气段、稳流段以及内通道减阻板，所述进气段位于所述动力段上侧，且通过进气段实现对气流的高效捕获并对其减速，随后通过稳流段保证气流的流向满足涵道风扇的工作条件，通过内通道减阻板后侧生成驻涡以形成气动壁面来减小气流在进气装置后唇口处的转折角以避免此处出现流动分离而导致过大的溢流阻力，保证进气装置结构紧凑，且不用任何可动部件即可保证从垂直起降到水平飞行各状态下涵道风扇高效的进气，可有效降低动力系统的油耗并增大飞行器的航程及载重。力系统的油耗并增大飞行器的航程及载重。力系统的油耗并增大飞行器的航程及载重。

A high efficiency and low resistance air intake device for vertical takeoff and landing aircraft

【技术实现步骤摘要】
一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置


[0001]本专利技术涉及垂直起降动力系统
，具体为一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置。

技术介绍

[0002]垂直起降技术能使飞行器减少甚至完全摆脱对跑道的依赖，可大大降低飞行器对起降区域的设施需求。因此，垂直起降飞行器相对于常规固定翼飞行器而言具有更强的工作区域适应能力，其在起降区域小或地形环境复杂(边远山区、城市中心、地震灾区)的条件下具有很大的应用空间。随着国外垂直起降飞行器概念的推陈出新，目前最主要的技术形式包括以下3种：1)复合式直升机：在垂直起降的时候像直升机一样用顶部旋翼产生拉力，而在平飞情况下使用机身两侧或者尾部安装的水平发动机产生推力。典型机型如美国西科斯基公司的X2高速直升机、欧洲直升机公司的X3直升机。2)倾转旋翼飞行器：通过发动机的整体转动实现动力方向的改变，起降和悬停时发动机近乎垂直产生向上的拉力，水平飞行时发动机倾转至近乎水平提供前进动力。典型机型如美国的V
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22鱼鹰式倾转旋翼机。3)喷气转向的固定翼飞机：采用可倾转矢量喷管和涵道风扇结构实现垂直起降和平飞功能，如：英国的鹞式战机、美国的F35
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B。前两类垂直起降飞行器的动力系统是通过对已有形式涡轮发动机(涡轴/涡浆)的组合或使用规则的改变而实现，第三类的动力系统对先进军用涡扇发动机进行了较大的扩展，由两级对转升力风扇和矢量喷管产生提供垂直升力，转入平飞后保留了战斗机的所有功能，因此得到了广泛的重视。
[0003]由于要实现垂直起降，因此飞机的起飞重量只能是发动机推力的83％～85％，这使得飞机的有效载荷大大受限，严重影响飞机的载油量和航程，并且垂直起降过程油耗很高，占到飞机载油量的1/3，这也大大限制了飞机的作战半径。无论是复合式直升机的工作动力切换、倾转旋翼机的发动机转向还是喷气转向固定翼飞机的升力风扇和矢量喷管，上述现有各类垂直起降飞行器动力系统实现垂直和水平动力输出的转换均需要大幅增加动力系统的结构和控制复杂度。未来要求垂直起降飞行器需在具备垂直起降能力的同时，尽量以较少的付出在垂直起降和前飞模式之间实现更好的转换，提升速度、航程、有效载重等飞行综合性能，这些能力的跨越提升主要依赖于适配的新型动力系统及对应部件的设计方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，克服了常规垂直起降进气装置需额外的作动机构并易产生过大溢流阻力的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，包括动力段以及进气装置，所述进气装置位于所述动力段上侧以实现对气流的捕获，所述进气装置包括进气段、稳流段以及内通道减阻板，所述进气段位于所述动力段上侧，所述进气段尾端与设有的涵道风扇进口相连，且所述稳流段位于所述进气段尾端与
所述涵道风扇进口之间，所述内通道减阻板位于所述涵道风扇进口处，且所述内通道减阻板两端与所述涵道风扇进口内壁相连，通过所述内通道减阻板保证地面状态的进气。
[0006]优选的，所述进气段为异型管路设计，所述进气段进口以大于45度的角度向后倾斜，保证与所述动力段的外形融合，所述进气段从进口处开始转折，并沿着流向距离完成不小于60度的转角。
[0007]优选的，所述流向距离与涵道的风扇半径相同。
[0008]优选的，所述进气段截面形状由不规则的曲线过渡成为所述进气段出口处的规则圆形，并且与所述稳流段相连接。
[0009]优选的，所述进气段实现对气流的捕获并对气流进行减速。
[0010]优选的，所述稳流段实现对气流的转向，保证气流的流向满足涵道风扇的工作条件。
[0011]优选的，所述内通道减阻板包括上表面和下表面，所述上表面通过B样条曲线控制生成相对厚度的叶型，并横向拉伸为所述内通道减阻板，所述下表面通过结合数值仿真结果提取所述涵道风扇进口处的内通道最外侧流面截取而得以保证对气流的捕获。
[0012]优选的，所述内通道减阻板的后缘线距所述进气段的距离占风扇半径的三分之一。
[0013]优选的，所述内通道减阻板将通过在其后侧生成驻涡以形成气动壁面来减小气流在所述进气装置后唇口处的转折角，避免所述进气装置后唇处出现流动分离而导致的溢流阻力，并保证地面状态的高效进气。
[0014]优选的，所述涵道风扇进口中间位置设有一涵道风扇整流锥，所述涵道风扇整流锥用于整合进气时的气流运动方向以便产生平滑的气动整流。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0016]1、本专利技术中，整个进气装置的结构十分紧凑且无需任何可动部件，有效减少了进气装置的结构重量及垂直起降飞行器的过渡态控制规律。
[0017]2、本专利技术中所采用的内通道减阻板设计能有效的兼顾地面及平飞状态的进气需求并保证较低的溢流阻力，给予了垂直起降飞行器动力系统更加灵活的布置方案，可有效降低动力系统的油耗并增大飞行器的航程及载重。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0019]在附图中：
[0020]图1是本专利技术进气装置的斜视图；
[0021]图2是本专利技术进气装置的俯视图；
[0022]图中标号：1、动力段；2、进气段；3、稳流段；4、涵道风扇进口；5、内通道减阻板；6、涵道风扇整流锥。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实
施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]实施例：如图1和图2所示，一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，包括动力段1以及进气装置，所述进气装置位于所述动力段1上侧以实现对气流的捕获，所述进气装置包括进气段2、稳流段3以及内通道减阻板5，所述进气段2位于所述动力段1上侧，所述进气段2尾端与设有的涵道风扇进口4相连，且所述稳流段3位于所述进气段2尾端与所述涵道风扇进口4之间，所述涵道风扇进口4中间位置设有一涵道风扇整流锥6，所述涵道风扇整流锥6用于整合进气时的气流运动方向以便产生平滑的气动整流，所述进气段2为异型管路设计，所述进气段2进口以大于45度的角度向后倾斜，保证与所述动力段1的外形融合，所述进气段2从进口处开始转折，并沿着流向距离完成不小于60度的转角，所述流向距离与涵道的风扇半径相同，所述进气段2截面形状由不规则的曲线过渡成为所述进气段2出口处的规则圆形，并且与所述稳流段3相连接，所述进气段2实现对气流的捕获并对气流进行减速，所述稳流段3实现对气流的转向，保证气流的流向满足涵道风扇的工作条件，所述内通道减阻板5位于所述涵道风扇进口4处，且所述内通道减阻板5两端与所述涵道风扇进口4内壁相连，通过所述内通道减阻板5保证地面状态的高效进气，所述内通道减阻板5包括上表面和下表面，所述上表面通过B样条曲线控制生成相对厚度在0.5左本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，其特征在于：包括动力段以及进气装置，所述进气装置位于所述动力段上侧以实现对气流的捕获，所述进气装置包括进气段、稳流段以及内通道减阻板，所述进气段位于所述动力段上侧，所述进气段尾端与设有的涵道风扇进口相连，且所述稳流段位于所述进气段尾端与所述涵道风扇进口之间，所述内通道减阻板位于所述涵道风扇进口处，且所述内通道减阻板两端与所述涵道风扇进口内壁相连，通过所述内通道减阻板保证地面状态的进气。2.根据权利要求1所述的一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，其特征在于：所述进气段为异型管路设计，所述进气段进口以大于45度的角度向后倾斜，保证与所述动力段的外形融合，所述进气段从进口处开始转折，并沿着流向距离完成不小于60度的转角。3.根据权利要求2所述的一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，其特征在于：所述流向距离与涵道的风扇半径相同。4.根据权利要求2所述的一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，其特征在于：所述进气段截面形状由不规则的曲线过渡成为所述进气段出口处的规则圆形，并且与所述稳流段相连接。5.根据权利要求4所述的一种用于垂直起降飞行器的高效低阻进气装置，其特征在于：所述进气段...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国平，朱远昭，吴洋，俞宗汉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：