專利名稱：新概念空氣螺旋槳或旋翼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機推進效率氣動措施，具體是一種設有副槳的新概念空氣螺旋槳或旋翼。
現(xiàn)今世界各國的螺旋槳飛機，由于螺旋槳現(xiàn)有技術(shù)特征的限制，在飛機速度大于700公里/小時以后，效率急劇下降?！爸袊蟀倏迫珪薄逗娇蘸教?》第374頁說:“在速度低于700公里/時的情況下，空氣螺旋槳推進效率較高，速度繼續(xù)增大，推進效率急劇下降。同時，飛機所需的功率隨速度的三次方正比增加”原蘇聯(lián)庫羅奇金著《垂直起落飛機設計原理)》(國防工業(yè)出我社1973年版)第49頁說“螺旋槳動力裝置如以平飛速度飛行時，螺旋槳拉力下降很快，對重載螺旋槳說，當速度V≌900公里/小時(M≌0.75)時，拉力相當于懸停狀態(tài)的20-25％，輕載螺旋槳動力裝置的拉力隨速度的上升反而下降的更加急劇?！边@是因為，現(xiàn)有螺旋槳飛機在以大于700公里/小時的速度飛行時，槳葉前緣給予空氣壓縮力急劇增加，且槳葉背面局部氣流將超過音速，以至出現(xiàn)激波，引起激波后面的氣流分離，使其旋進阻力急增，推進率效劇減，機械抖震和噪聲發(fā)射也相應增加。由于這些原因，致使現(xiàn)有的空氣螺旋槳飛機難以進入高亞音速區(qū)甚至進入超音速飛行?？諝饴菪龢獎恿ρb置在中低亞音速區(qū)的許多獨有的優(yōu)越性未能得到有效的延伸和擴展。
本發(fā)明的目的，是提供一種可大量減少來自槳葉前緣阻力和具有推遲激波產(chǎn)生，從而可使螺旋槳飛機能進入高亞音速區(qū)進而進入超音速飛行的一種設有副槳的新概念空氣螺旋槳或旋翼。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有同槳轂固接、其橫截面外形同簿型機翼相似的多片長直槳葉，其特征是它的主槳前緣設有齒條形副槳，副槳與主槳連成一高強度整體，副槳上的三角齒的齒尖面向旋進方向。下面，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明


圖1是本發(fā)明的俯視平面圖圖2是
圖1中任一槳葉的I-IV截面剖視圖圖中1、槳轂；2、主槳；3、副槳；4、三角齒從
圖1-2可知，主槳2的前緣位置，設有齒條形副槳3，副槳3與主槳2固連成一高強度整體，且副槳3從槳根到槳尖均勻布設三角齒4的齒尖面對旋進方向，其后掠角大于或等于25度。這樣，設三角齒后掠角為45度，則齒前來流速度V的法向分量VCOS45°＝2√2V＝0.71V，將此計算結(jié)果代入動能公式E＝1/2MV2得到E＝1/2M(0.71V)2＝1/4MV2這證明槳葉前緣的阻力大為減少，這證明激波只有在更高的旋進速度下才會出現(xiàn)，從而使激波的產(chǎn)生得到推遲，其功能類似于后掠翼或三角翼組合；由此可見，采用槳葉前緣均勻布設三角齒的氣動措施，可以克服槳葉高速度旋進，其槳葉前緣對空氣的壓縮效應帶來的隨著旋進速度正比增加的阻力，以及其背部氣流達到音速而出現(xiàn)激波，進而激波后部出現(xiàn)嚴重氣流分離和劇烈噪聲發(fā)射的障礙，使螺旋槳動力飛機能夠跨進高亞音速區(qū)，并進入高效率超音速飛行的王國。
根據(jù)飛行速度愈是接近作為工作介質(zhì)的氣流速度，其推進效率便愈高的原理，成立公知的推進效率nf的計算公式如下nf=21+Ve/V]]>式中Ve為工作介質(zhì)流速，V為飛行速度根據(jù)上述公式可知，由于空氣螺旋槳的直徑遠大于噴氣發(fā)動機，作為工作介質(zhì)的單位時間空氣流量大，因而在發(fā)動機功率相同時，螺旋槳的推力要大得多。一般來說，螺旋槳推進器的氣流速度Ve較小，略大于V，幾乎與V接近，所以，螺旋槳推進器的推進效率不僅遠大于渦噴發(fā)動機，還遠高于渦扇發(fā)動機，因而，它油耗小，有利于實現(xiàn)不作空中加油的超遠距飛行；又因渦輪螺旋槳發(fā)動機同油耗相關(guān)的排熱量較少，所以其排氣溫度相應較低，這對于軍用飛機避開敵方紅外尋的導彈攻擊特別有利；螺旋槳推進器起飛拉力大，著陸時可以反槳減速，這對飛機實現(xiàn)短距起落以及艦載使用也很需要。然而，處在當今高科技迅猛發(fā)展的國際環(huán)境中，螺旋槳動力裝置只有在解決了上述推遲激波產(chǎn)生，有效減小波阻和噪聲，從而可使飛機跨越高亞音速區(qū)進入超音速飛行之后，螺旋槳飛機的上述多方面優(yōu)勢才更具有尖端應用的可靠的現(xiàn)實性。
綜上所述，可知本發(fā)明不僅對于擴展螺旋槳飛機的民用范圍和民用層次，尤其對于擴展螺旋槳飛機的軍用范圍和軍用層次都具有特別重要的現(xiàn)實意義。它對我國軍用新型運輸機、空中加油機，特種軍用機以及垂直和短距起落飛機、艦載機的研制，都具有獨特的功效；它的基本方法，還同樣適于新型多用途速旋翼機的研制。運用本發(fā)明新概念螺旋槳作為推進器的飛機，它具有高的推重比和大的空氣流量，起飛和著陸滑跑距離短，可從受破壞的跑道或航空母艦起飛著陸；它兼容低亞音速待機和超音速截擊沖刺的特性，所以它具有較高的機動能力；它的排氣溫度低，紅外信號最小，因而具有較高的生存力；它耗油最省，具有比噴氣飛機大得多的航程；它具有較低的噪聲發(fā)射，從而能使旋翼機在提高旋翼性能、取得較高前飛速度時，還能獲得較優(yōu)的乘坐舒適性。
這種用局部前后掠代替整體前后掠的長直槳葉或旋翼，有利于以較輕的重量和較簿的構(gòu)形實現(xiàn)較大的整體剛度以及較優(yōu)良的綜合性能，而且整體前后掠槳葉概念僅對較小直徑的槳扇葉輪具有意義，根本不可能適用于較大長度的槳葉或旋翼中。這正是整體前后掠槳葉概念的局限，也正是本發(fā)明旨在利用螺旋槳推進效率高的優(yōu)點，克服其高速效率低的限制，拓展螺旋槳飛機的速度范圍，所建立的適于高轉(zhuǎn)速的難以替代的新概念槳葉或旋翼所具有的優(yōu)勢之所在。
本發(fā)明新概念空氣螺旋槳或旋翼的槳轂1由合金鋼或合金鋁制作，主槳2、副槳3、三角齒4均可由合金鋼、合金鋁或復合材料制作。
權(quán)利要求1.一種新概念空氣螺旋槳或旋翼，具有同槳轂固接的長直槳葉，其特征是它由槳轂(1)、主槳(2)、副槳(3)和三角齒(1)組成，副槳(3)呈齒條形，在主槳(2)前緣位置與其固連，由此構(gòu)成以局部為前后掠前緣組合的長直槳葉或旋翼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新概念空氣螺旋槳或旋翼，其特征是齒條形副槳(3)上，從槳根至槳尖均勻布設其齒尖面向旋進方向的三角齒(4)，該三角齒(4)的后掠角大于或等于25度。
專利摘要一種沒有副槳的新概念空氣螺旋槳或旋翼,由槳轂(1)、主槳(2)、副槳(3)、三角齒(4)組成。副槳(3)置于主槳(2)前緣位置,且其槳根至槳尖面向旋進方向均勻布有后掠角大于25度的三角齒(4),由此可減少槳葉或旋翼高速旋進中其前緣給于空氣壓縮效應產(chǎn)生的阻力,并推遲激波產(chǎn)生,使螺旋槳飛機能跨入高亞高速區(qū)甚至進入超音速飛行,使旋翼機獲得較高的平飛速度以及較優(yōu)的乘坐舒適性。
文檔編號B64C27/32GK2286721SQ9624063
公開日1998年7月29日 申請日期1996年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月18日
發(fā)明者樂正偉 申請人:樂正偉