[发明专利]一种适用于旋翼桨的气动设计方法

说明书

本发明提供了一种适用于旋翼桨的气动设计方法，包括以下步骤：确定旋翼桨的叶片数量；确定旋翼桨的直径；选取距离旋翼轴不同半径位置的翼型；建立翼型气动性能数据库；估算旋翼桨的气动性能参数；采用优化算法优化旋翼桨的整体气动效率。该气动设计方法可以在满足倾转旋翼机在前飞、悬停和过渡状态气动力需求的条件下，提高旋翼桨的整体气动效率。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体而言，涉及一种适用于旋翼桨的气动设计方法。

背景技术

倾转旋翼机既具有固定翼飞机的高速飞行能力，又具有直升机的垂直起降和空中悬停能力，因此是一种集合了固定翼飞机和直升机主要优点为一体的新型飞行器，可广泛应用于物流运输、应急救援、科学考察、环境监测等领域，因此，具有广阔的应用前景。近些年，倾转旋翼机逐渐成为飞行器领域的重要发展方向之一，受到多个国家的高度重视。

倾转旋翼机是一种将固定翼飞机和直升机融为一体的新型飞行器，倾转旋翼机既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力，又具有螺旋桨飞机的高速巡航飞行的能力，因此是一种集合了固定翼飞机和直升机主要优点为一体的新型飞行器，可广泛应用于物流运输、应急救援、科学考察、环境监测等领域，因此，具有广阔的应用前景。近些年，倾转旋翼机逐渐成为飞行器领域的重要发展方向之一，受到多个国家的高度重视。

倾转旋翼机是在类似固定翼飞机机翼的两翼尖处，各装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件，当飞机垂直起飞和着陆时，旋翼轴垂直于地面，呈横列式直升机飞行状态，并可在空中悬停、前后飞行和侧飞，在倾转旋翼机起飞达到一定速度后，旋翼轴可向前或者向后倾转45°角，呈水平状态，旋翼当作拉力螺旋桨或者推力螺旋桨使用，此时倾转旋翼机能像固定翼飞机那样以较高的速度作远程飞行，即倾转旋翼机的动力系统同时具备螺旋桨和旋翼的双重功能。

固定翼飞机一般采用螺旋桨作为其动力装置，直升机一般采用旋翼作为动力装置，螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置，可有两个或较多的叶与毂相连，叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种推进器；旋翼是直升机的重要部件，在直升机飞行过程中，旋翼起产生升力和拉力双重作用；旋翼由桨毂和数片桨叶构成，桨毂安装在旋翼轴上，形如细长机翼的桨叶则连在桨毂上，但普通的旋翼的旋翼轴一般都是沿竖直方向设置，不能旋转到水平方向。

与之对应，倾转旋翼机则采用旋翼桨或者桨旋翼作为动力装置。本专利将应用于倾转旋翼机上，既能够为倾转旋翼机提供水平拉力以克服全机气动阻力实现其高速平飞，又能够提供垂直拉力以克服地球引力以实现倾转旋翼机垂直起降和稳定悬停的动力装置定义为旋翼桨或者桨旋翼，其旋翼的旋翼轴可沿竖直方向，也可旋转到水平方向，从而与普通的旋翼区分开来。

对任意形式的飞行器而言，动力系统都是其核心部分，其主要性能(尤其是气动性能)直接决定飞行器包括最大载重、飞行时间、飞行速度等多项指标，因此动力系统的设计对飞行器的影响至关重要，与螺旋桨和旋翼不同，旋翼桨(桨旋翼)水平和竖直使用状态下，对于旋翼桨(桨旋翼)的飞行速度和拉力要求差别较大，目前传统的螺旋桨或者旋翼气动设计方法无法直接应用于旋翼桨(桨旋翼)的气动设计上，需要提出一种适用于旋翼桨(桨旋翼)的气动设计方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种适用于旋翼桨的气动设计方法。

一种适用于旋翼桨的气动设计方法，包括以下步骤：确定旋翼桨的叶片数量；确定旋翼桨的直径D；选取距离旋翼轴不同半径位置的翼型；建立翼型气动性能数据库；估算旋翼桨的气动性能参数；采用优化算法优化旋翼桨的整体气动效率。

进一步地，所述旋翼桨的叶片数量为2个或3个。