[发明专利]机翼

说明书

技术领域

本发明涉及机翼，更具体地，但不排他地，涉及旋翼或桨叶。

发明内容

本发明特别开发用于直升机的桨叶，即飞机的抗扭矩旋翼或尾部旋翼的桨叶，和主升力维持旋翼系统的桨叶，但是本发明可用于其他机翼，仅举例来说，用于风力涡轮叶片。

根据本发明的第一方面，我们提供一种机翼，其具有：机翼截面(aerofoil cross section)的主体部分；翼展方向上的内侧根端，所述机翼在使用时在该内侧根端处固定到支撑结构上；叶尖区，其位于所述主体部分的外侧的翼展方向上的最外端处，且处在叶尖起始部位之外，所述叶尖区包括叶尖边缘，所述叶尖边缘的平面结构(planform configuration)位于由至少四个控制点P1，P2，P3和P4构建的第一贝塞尔曲线上，所述控制点P1，P2，P3和P4中的每一个位于界定了所述叶尖区的边界的多边形的周边上；贝塞尔控制点P1位于机翼前缘上、叶尖起始部位处，其处在介于93.5％R和95.9％R之间的翼展位置处，所述多边形的第一和第二边在控制点P1处相交；所述第一边在所述叶尖起始部位处且垂直于桨叶参考轴线延伸，所述桨叶参考轴线沿所述机翼的主体部分的翼展方向延伸；所述第二边为所述机翼的前缘在控制点P1处的切线，其在控制点P1和在所述叶尖边缘外侧的、定界多边形的第二边与第三边的相交位置之间延伸；所述第三边平行于所述第一边，并且在所述第三边与所述第二边的相交位置和所述第三边与所述第四边的相交位置之间延伸；控制点P2位于所述第二边上的与P1的距离为沿所述第二边的30％和80％之间的位置处；控制点P3位于所述第三边上的与所述第二和第三边相交处的距离为沿所述第三边的30％和90％之间的位置处；并且控制点P4位于机翼后缘处的最外叶尖边缘点处；其中，R为有效翼展(effective aerofoil span)。

在固定式机翼的情况下，所述有效翼展R为从根端到最外叶尖边缘点的距离。然而在例如桨叶等旋翼的情况下，旋转系统的扫掠直径有时被称为翼展，在该说明书中，在机翼被称为例如桨叶等旋翼的情况下，所述有效翼展为从与根端相邻的旋转轴线到最外叶尖边缘点的扫掠半径。

本发明便于使用CAD软件来设计机翼的叶尖边缘结构。还在向前(边缘朝前的)飞行中实现了由任何这样的叶尖边缘形状带来的有益效果，在向前飞行中，限制承载能力和直升飞机速度的失速边界和可压缩边界可能被推后。以本发明的方式成形叶尖边缘还提供声学方面的有益效果。

理想地，所述叶尖区的叶尖边缘的平面结构位于其上的贝塞尔曲线是由四个控制点定义的三次贝塞尔曲线。但是，可构建更复杂的贝塞尔曲线，其将需要不止四个控制点。

有利地，所述定界多边形为梯形，不过其他典型的四边的多边形也可限定叶尖区的边界。在每一种情况下，最外叶尖边缘点(因而控制点P4)可位于多边形的第三边上——例如，在一个实施例中，位于第三边与第四边相交处；或在另一个实施例中，位于控制点P3和定界多边形的第三和第四边相交处之间。

在一个实施例中，定界多边形的第四边是机翼后缘的在第一边和后缘相交处的切线，并且第四边在第一边与后缘相交处和第四边与第三边相交处之间延伸。

第二和第四边可以是平行的，或不必平行。

所述机翼的叶尖边缘具有圆滑前缘拐角，所述拐角延伸到基本上沿气流方向(streamwise)延伸的边缘部分，从而所述叶尖边缘具有从位于前缘上、叶尖起始部位处的所述控制点P1开始的后掠结构。

优选地，机翼的叶尖区处的后缘的平面结构位于第二贝塞尔曲线上。

在一个实施例中——例如在可用于尾部旋翼时，机翼的在叶尖区处的后缘平面结构位于由至少两个另外的控制点P5，P8构建的第二贝塞尔曲线上，控制点P5位于定界多边形的第一边和后缘相交处，控制点P8位于最外叶尖边缘点处。

因而，在控制点P5和P8之间的第二贝塞尔曲线可以是大体上平行于所述桨叶参考轴线的直线。

在另一个实施例中，后缘的在叶尖区处的平面结构不是直线，而是由三个控制点P5，P6和P8构建的曲线，所述控制点P6位于第一和第二后缘控制点参考线的相交处，所述第一后缘控制点参考线是所述叶尖起始部位内侧的后缘在控制点P5处的切线，所述第一后缘控制点参考线相对于所述桨叶参考轴线以一定掠角延伸，所述第二后缘控制点参考线为经过所述最外叶尖边缘点处的控制点P8，并且相对于所述桨叶参考轴线以零到1.5倍所述掠角、优选在零和所述掠角之间的角度延伸的直线(line)。