[发明专利]与机身集成的螺旋桨驱动的推进系统

说明书

螺旋桨驱动的飞行器(例如，航空器)设有至少一个推进系统，该推进系统具有至少一个发动机和至少一个航空牵引螺旋桨，所述航空牵引螺旋桨在由发动机驱动时产生螺旋桨涡旋气流。至少一个机翼布置在所述至少一个航空牵引螺旋桨的螺旋桨涡旋气流中。机翼相对于螺旋桨涡旋气流的涡流旋转角(ω)成形和定向，以便响应于在所述至少一个机翼上的螺旋桨涡旋气流，在飞行器上产生向前的力分量，从而改善飞行器的性能和/或降低燃料消耗。

技术领域

本发明涉及一种螺旋桨驱动的飞行器(例如，航空器)，其包括一个或多个具有牵引螺旋桨的推进系统。

背景技术

相对于运动轨迹，横流风分量可用以在机翼中产生向前推力。帆船中应用了这一原理，当风向和帆船轨迹之间形成一定最小角度时，相对于风推动帆船。

20世纪70年代，美国航空航天局(NASA)的科学家Richard Whitcomb开发出“小翼”的构思，其现在广泛应用于航空器设计中。它们是基于与帆船相同的原理。相对于航空器的翼，小翼是较小的机翼，其位于翼尖上，处于几乎垂直的位置。小翼利用在翼尖处产生的横流，产生向前的推力。

另一方面，单盘螺旋桨在下游流中产生明显的涡流分量，所得到的旋转角度ω是螺旋桨推力系数的函数。作为大致数量级，ω在起飞功率时的20度至巡航条件的大约5度之间变化。

与螺旋桨下游流中的涡流相关联的能量代表推进效率的损失。它可以由安装在螺旋桨后面的定子或叶片部分地回收，就像容纳在喷气发动机的机舱中的风扇的情况那样。

回收螺旋桨涡流能量的另一种方法是通过将推进系统适当地集成到飞行器的机身上，如下文参照本发明的实施例所述。

发明内容

总体上，本文公开的实施例涉及通过将推进系统集成到飞行器的机身上来回收螺旋桨涡旋气流(propwash airflow)(涡流)能量。更具体地，本文公开的实施例涉及到具有至少一个推进系统的螺旋桨驱动的飞行器(例如，航空器)，该推进系统具有至少一个发动机和至少一个航空牵引螺旋桨，所述航空牵引螺旋桨在由发动机驱动时产生螺旋桨涡旋气流。至少一个机翼设置在至少一个航空牵引螺旋桨的螺旋桨涡旋气流中。机翼相对于螺旋桨涡旋气流的涡流旋转角而成形和定向，以便响应于至少一个机翼上的螺旋桨涡旋气流，在飞行器上产生向前的力分量。

飞行器可以包括能够相对于彼此反向旋转的至少两个螺旋桨。作为替代，飞行器可以包括能够相对于彼此共同旋转的至少两个螺旋桨。

根据一些实施例，飞行器可以是具有左舷牵引螺旋桨推进系统和右舷牵引螺旋桨推进系统的航空器。这种航空器的机翼因此可以包括左舷水平尾翼和右舷水平尾翼，所述左舷水平尾翼相对于左舷牵引推进系统的左舷螺旋桨涡旋气流的涡流旋转角(ω)定向，所述右舷水平尾翼相对于右舷牵引推进系统的右舷螺旋桨涡旋气流的涡流旋转角(ω)定向，以分别响应于左舷水平尾翼上的左舷螺旋桨涡旋气流和右舷水平尾翼上的右舷螺旋桨涡旋气流，在航空器上产生向前的力分量。

左舷牵引螺旋桨推进系统和右舷牵引螺旋桨推进系统可以附接到左舷水平尾翼和右舷水平尾翼的相应的末端附近。

根据一些实施例，航空器可以包括左舷牵引螺旋桨推进系统、右舷牵引螺旋桨推进系统，左舷水平尾翼、右舷水平尾翼以及左舷垂直尾翼、右舷垂直尾翼。因此，左舷水平尾翼、左舷垂直尾翼和右舷水平尾翼、右舷垂直尾翼各自可相对于左舷螺旋桨涡旋气流的涡流旋转角(ω)和右舷螺旋桨涡旋气流的涡流旋转角(ω)定向，以便响应于在左舷水平尾翼、左舷垂直尾翼和右舷水平尾翼、右舷垂直尾翼上的螺旋桨涡旋气流，在航空器上产生相应的向前的力分量。在这些实施例中，左舷牵引螺旋桨推进系统和右舷牵引螺旋桨推进系统分别附接到左舷水平尾翼和右舷水平尾翼的末端附近。

在仔细考虑以下对本发明优选示例性实施例的详细描述之后，本发明的这些和其它方面及优点将变得更加清楚。

附图说明