一種具有提高高空槳效率的槳梢小翼及高空槳的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有提高高空槳效率的槳梢小翼及高空槳，槳梢小翼為上翹式小翼形式，包括小翼直板段和小翼過渡段；槳梢小翼的高度是基本槳葉半槳徑長度的3％～4％，小翼直板段的高度是基本槳葉半槳徑長度的2％～3％；槳梢小翼的端面站位翼型弦長是基本槳葉槳尖站位翼型弦長的60％～65％；相交站位的翼型弦長是基本槳葉槳尖站位翼型弦長的73％～78％；小翼直板段的扭轉(zhuǎn)角比基本槳葉槳尖站位翼型扭轉(zhuǎn)角小3～5°；槳梢小翼前緣后掠角比基本槳葉槳尖前緣后掠角小10～15°；槳梢小翼的傾斜角為35～45°。槳梢小翼能有效削弱槳尖誘導(dǎo)渦強度，減小螺旋槳能量耗散，最終有效提高高空槳推進系統(tǒng)的工作效率。
【專利說明】一種具有提高高空槳效率的槳梢小翼及高空槳

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于螺旋槳設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有提高高空槳效率的槳梢小翼及高空槳。

【背景技術(shù)】
[0002]高空飛行器以太陽能轉(zhuǎn)化成的電能為主要能源，設(shè)計目標(biāo)為:在20km左右的高空范圍內(nèi)長時間定點懸?；虻退贆C動飛行，多采用電驅(qū)動螺旋槳，如美國的“CITY OFGLENDALE”飛艇及“太陽神”系列高空長航時無人機等，均采用螺旋槳作為推進裝置。而隨著飛行高度增加，雷諾數(shù)顯著降低，即高空槳處于低雷諾數(shù)的工作狀態(tài)，螺旋槳效率會明顯降低，因此，提高高空螺旋槳氣動效率對于高空飛行器具有重要意義。
[0003]對于常規(guī)布局螺旋槳，槳葉直徑對氣動效率的影響最大，可以通過增加高空螺旋槳直徑提高螺旋槳效率，但考慮到高空飛行器的總體尺寸要求以及槳葉的結(jié)構(gòu)性能，槳葉直徑受限。而對于大直徑高空槳，槳葉旋轉(zhuǎn)過程中，槳尖處于高速氣流中，槳葉下表面的高壓區(qū)氣流會繞過槳梢流向槳葉上表面，三維效應(yīng)嚴(yán)重，槳尖誘導(dǎo)渦加強，這加劇了螺旋槳的能量損耗，同時導(dǎo)致槳葉各站位有效攻角降低，使螺旋槳效率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種具有提聞聞空獎效率的獎梢小翼及聞空槳，可明顯改善工作在15?20km的高空螺旋槳氣動效率。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供一種具有提高高空槳效率的槳梢小翼，所述槳梢小翼為上翹式小翼形式，用于安裝到基本槳葉槳尖；
[0007]所述槳梢小翼包括小翼直板段⑴和小翼過渡段(2);所述小翼直板段⑴的頂端為小翼端面站位(101)，所述小翼直板段(I)的底端與所述小翼過渡段(2)的頂端固定相交的位置形成相交站位(102);所述小翼過渡段(2)的底端與基本槳葉槳尖固定相交的位置形成基本槳葉槳尖站位(103)；
[0008]其中，所述槳梢小翼的高度是基本槳葉半槳徑長度的3 %?4%，所述小翼直板段(I)的高度是基本槳葉半槳徑長度的
[0009]所述槳梢小翼的端面站位(101)翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的60%?65% ;所述相交站位(102)的翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的73%?78% ；
[0010]所述小翼直板段(I)的扭轉(zhuǎn)角比基本槳葉槳尖站位(103)翼型扭轉(zhuǎn)角小3°?5° ;
[0011]所述槳梢小翼前緣后掠角比基本槳葉槳尖前緣后掠角小10°?15° ;
[0012]所述槳梢小翼的傾斜角為35?45°。
[0013]優(yōu)選的，所述槳梢小翼的高度是基本槳葉半槳徑長度的3.0%，所述小翼直板段(I)的高度是基本槳葉半槳徑長度的2.0% ;
[0014]所述槳梢小翼的端面站位(101)翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的62.5% ;所述相交站位(102)的翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的76.0% ；
[0015]所述小翼直板段(I)的扭轉(zhuǎn)角比基本槳葉槳尖站位(103)翼型扭轉(zhuǎn)角小4.0° ；
[0016]所述槳梢小翼前緣后掠角比基本槳葉槳尖前緣后掠角小14.5° ;
[0017]所述槳梢小翼的傾斜角為40°。
[0018]優(yōu)選的，還包括:
[0019]所述槳梢小翼的翼型最大相對厚度為10%?12%,最大相對厚度位置為15%?20 %當(dāng)?shù)匾硇拖议L，最大相對彎度為最大相對彎度位置為45 %?55 %當(dāng)?shù)匾硇拖议L。
[0020]優(yōu)選的，所述槳梢小翼的翼型最大相對厚度為10%，最大相對厚度位置為20%當(dāng)?shù)匾硇拖议L，最大相對彎度為4%，最大相對彎度位置為50%當(dāng)?shù)匾硇拖议L。
[0021]本發(fā)明還提供一種聞空獎，其特征在于，包括上述的具有提聞聞空獎效率的獎梢小翼。
[0022]優(yōu)選的，所述槳梢小翼安裝到所述高空槳基本槳葉的槳梢。
[0023]優(yōu)選的，所述高空槳為適用于15?20km工作高度的螺旋槳。
[0024]本發(fā)明的有益效果如下:
[0025]本發(fā)明提供一種具有提聞聞空獎效率的獎梢小翼及聞空獎，該獎梢小翼能夠最大限度地克服高空槳低雷諾數(shù)工作狀態(tài)帶來的不利影響，極大削弱槳尖誘導(dǎo)渦強度，減小螺旋槳能量耗散，提高槳葉各站位有效攻角，最終有效提高高空槳推進系統(tǒng)的工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明提供的已安裝槳梢小翼的高空槳全局視圖；
[0027]圖2為已安裝槳梢小翼的高空槳主視圖；
[0028]圖3為圖1中槳梢小翼局部放大視圖；
[0029]圖4為圖1中槳梢小翼傾斜角定義圖。

【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0031]本發(fā)明提供一種具有提高高空槳效率的槳梢小翼及高空槳，其中，高空槳為適用于15?20km工作高度的螺旋槳，如圖1和圖2所示，高空槳由槳轂7、基本槳葉和槳梢小翼三部分組成。其中，4代表基本槳葉上表面，5代表基本槳葉后緣，6代表基本槳葉前緣，9代表基本槳葉下表面。槳轂7上設(shè)有槳葉安裝孔8。槳梢小翼為上翹式小翼形式，由小翼直板段I和小翼過渡段2組成。
[0032]由于槳梢小翼的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)與基本槳葉幾何參數(shù)以及高空槳具體工作高度相關(guān)聯(lián)，因此，本實施例介紹一種工作高度為20km的高空槳及其安裝的槳梢小翼:
[0033]高空槳基本槳葉幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)為:雙葉槳，槳葉直徑為10m，參考圖3，為圖1中槳梢小翼局部放大視圖，具體為圖1中數(shù)字標(biāo)記3代表區(qū)域的局部放大視圖；
[0034]槳尖站位103的翼型弦長和槳距角分別為0.16m和5°，槳尖前緣后掠角為15.5°。
[0035]結(jié)合基本槳葉幾何參數(shù)，則槳梢小翼幾何參數(shù)如下:
[0036]I)槳梢小翼的高度和小翼直線段高度由基本槳葉半槳徑長度決定。本實例中，槳梢小翼高度設(shè)計為基本槳葉半槳徑的3.0%，從而槳梢小翼高度為0.15m ;小翼直板段I高度設(shè)計為基本槳葉半槳徑的2.0 %，從而小翼直板段I高度為0.1m ；
[0037]2)參考圖3，槳梢小翼端面站位101和相交站位102的翼型弦長由基本槳葉槳尖站位103翼型弦長確定。本實例中，端面站位101翼型弦長設(shè)計為基本槳葉槳尖站位103弦長的62.5 %，從而端面站位101翼型弦長為0.1m ;相交站位102翼型弦長設(shè)計為基本槳葉槳尖站位103弦長的76.0%，從而相交站位102翼型弦長為0.1216m ；
[0038]3)參考圖3，小翼直板段I的扭轉(zhuǎn)角由基本槳葉槳尖站位103翼型扭轉(zhuǎn)角確定。本實例中，小翼直板段I扭轉(zhuǎn)角設(shè)計為比基本槳葉槳尖站位103翼型扭轉(zhuǎn)角小4°，從而槳梢小翼端面站位101和相交站位102的翼型扭轉(zhuǎn)角均為1° ；
[0039]4)槳梢小翼前緣后掠角由基本槳葉槳尖前緣后掠角確定。本實例中，槳梢小翼前緣后掠角設(shè)計為比基本槳葉槳尖前緣后掠角小14.5° ,從而槳梢小翼前緣后掠角為
1.0。；
[0040]5)參考圖4中槳梢小翼傾斜角10，本實例中，槳梢小翼傾斜角設(shè)計為40° ;
[0041]6)槳梢小翼翼型為常規(guī)翼型，槳梢小翼翼型幾何參數(shù)與基本槳葉槳尖翼型幾何參數(shù)基本一致。本實例中，槳梢小翼最大相對厚度為10%，最大相對厚度位置為20%當(dāng)?shù)匾硇拖议L，最大相對彎度為4%，最大相對彎度位置為50%當(dāng)?shù)匾硇拖议L。
[0042]最終，本實例中設(shè)計得到的槳梢小翼高空槳，經(jīng)驗證，槳梢小翼能夠有效削弱高空槳三維效應(yīng)和高空槳槳尖渦強度，使高空槳效率提升了 2%。
[0043]現(xiàn)有的小翼技術(shù)主要應(yīng)用在大型客機和小尺寸螺旋槳上，而對于高空長航時飛行器，由于其飛行高度高，空氣密度小，其采用的螺旋槳槳徑大、工作雷諾數(shù)低，因此，常規(guī)布局螺旋槳效率低，不能適應(yīng)高空槳工作狀態(tài)。而本發(fā)明提供一種適合安裝到高空大尺度槳的槳梢小翼，該槳梢小翼能夠最大限度地克服高空槳低雷諾數(shù)工作狀態(tài)帶來的不利影響，極大削弱槳尖誘導(dǎo)渦強度，減小螺旋槳能量耗散，提高槳葉各站位有效攻角，最終有效提高高空槳推進系統(tǒng)的工作效率。
[0044]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)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(yīng)視本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有提高高空槳效率的槳梢小翼，其特征在于，所述槳梢小翼為上翹式小翼形式，用于安裝到基本槳葉槳尖； 所述槳梢小翼包括小翼直板段(I)和小翼過渡段(2);所述小翼直板段(I)的頂端為小翼端面站位(101)，所述小翼直板段(I)的底端與所述小翼過渡段(2)的頂端固定相交的位置形成相交站位(102);所述小翼過渡段(2)的底端與基本槳葉槳尖固定相交的位置形成基本槳葉槳尖站位(103)； 其中，所述槳梢小翼的高度是基本槳葉半槳徑長度的3%?4%，所述小翼直板段(I)的高度是基本槳葉半槳徑長度的 所述槳梢小翼的端面站位(101)翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的60%?65% ;所述相交站位(102)的翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的73%?78% ； 所述小翼直板段(I)的扭轉(zhuǎn)角比基本槳葉槳尖站位(103)翼型扭轉(zhuǎn)角小3°?5° ； 所述槳梢小翼前緣后掠角比基本槳葉槳尖前緣后掠角小10°?15° ; 所述槳梢小翼的傾斜角為35?45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有提高高空槳效率的槳梢小翼，其特征在于，所述槳梢小翼的高度是基本槳葉半槳徑長度的3.0%，所述小翼直板段(I)的高度是基本槳葉半槳徑長度的2.0% ； 所述槳梢小翼的端面站位(101)翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的62.5% ;所述相交站位(102)的翼型弦長是基本槳葉槳尖站位(103)翼型弦長的76.0% ； 所述小翼直板段(I)的扭轉(zhuǎn)角比基本槳葉槳尖站位(103)翼型扭轉(zhuǎn)角小4.0° ； 所述槳梢小翼前緣后掠角比基本槳葉槳尖前緣后掠角小14.5° ; 所述槳梢小翼的傾斜角為40°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有提高高空槳效率的槳梢小翼，其特征在于，還包括: 所述槳梢小翼的翼型最大相對厚度為10%?12%，最大相對厚度位置為15%?20%當(dāng)?shù)匾硇拖议L，最大相對彎度為4%?5%，最大相對彎度位置為45%?55%當(dāng)?shù)匾硇拖议L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有提高高空槳效率的槳梢小翼，其特征在于，所述槳梢小翼的翼型最大相對厚度為10%，最大相對厚度位置為20%當(dāng)?shù)匾硇拖议L，最大相對彎度為4%，最大相對彎度位置為50%當(dāng)?shù)匾硇拖议L。
5.一種高空槳，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4任一項所述的具有提高高空槳效率的槳梢小翼。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高空槳，其特征在于，所述槳梢小翼安裝到所述高空槳基本槳葉的槳梢。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高空槳，其特征在于，所述高空槳為適用于15?20km工作高度的螺旋槳。
【文檔編號】B64C11/20GK104139849SQ201410386430
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】楊旭東, 張順磊, 許建華, 朱敏, 宋超, 宋文萍, 宋筆鋒, 安偉剛, 王海峰, 李育斌, 張玉剛 申請人:西北工業(yè)大學(xué)