[发明专利]具有桨尖涡流抑制效应的涵道

说明书

技术领域

本发明属于飞行器机构技术领域，具体涉及一种具有桨尖涡流抑制效应的涵道。

背景技术

涵道螺旋桨（风扇）是一种流体推进装置。涵道半径不很大时，动力效率高，故常用作模型飞机、模型飞行车辆及模型船等模型的动力，或者轻小型飞机、飞行车船的动力，或者用作通风等需要加速气流，产生大于单一螺旋桨（风扇）动力的装置。涵道螺旋桨（风扇）叶尖与涵道内壁应保留一定间隙，使得螺旋桨（风扇）与涵道内壁间不产生摩擦，但是叶尖间隙的存在使螺旋桨（风扇）产生叶尖涡流，叶尖涡流带来阻力，降低了涵道的效率。所以为了提高涵道螺旋桨（风扇）系统的推进效率，应尽可能减小叶尖间隙，理论上间隙最好为零。

现有的涵道结构和材料限制，使得叶尖间隙不可能做到很小，即使做到很小接近于零，桨叶在高速旋转时由于偏心或离心力影响，必然出现不同程度的晃动，这将造成螺旋桨（风扇）叶尖与涵道内壁的碰撞摩擦，使叶尖被削掉，或者涵道内壁被割裂，致使叶尖间隙增大，或者涵道螺旋桨（风扇）系统失效，甚至因为高速旋转出现事故。

由于桨叶高速旋转时难免出现不同程度晃动，要让叶尖间隙接近零，需要在材料或结构上寻求突破。因为材料和加工条件的改善需要考虑成本，另外目前的加工条件有限，所以很难突破。

实用新型“涵道风扇叶尖间隙涡流抑制结构”本质上是从涵道结构方面做文章，力求叶尖间隙接近零，但是受限于加工安装精度，考虑到材料加工成本，高速旋转时桨尖悬臂梁结构的晃动等多方因素，还是不能达到理想的效果。问题就在于该实用新型并没有避开螺旋桨（风扇）叶尖和涵道内壁的间隙，即使结构再精巧，工艺再精细，依然不理不好间隙问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有桨尖涡流抑制效应的涵道，巧妙的绕开叶尖间隙不能无限小的技术难题，有效降低叶尖涡流能量。

本发明的技术方案是：一种具有桨尖涡流抑制效应的涵道，涵道的内部安有螺旋桨，在所述螺旋桨的叶片形成的平面下方至所述涵道的下唇口间的所述涵道的内壁上设有环绕形的凸起结构。

本发明的有益效果是：通过在涵道内壁设定环绕涵道的具有桨尖涡流抑制效应凸起结构，从螺旋桨（风扇）叶尖平面下沿至涵道下唇口，避免了螺旋桨（风扇）叶尖间隙不能接近零，强行减小会出现叶尖与涵道之间摩擦、碰撞等问题，并且有效减小叶尖涡流阻力，提高涵道螺旋桨（风扇）系统的推进效率。具有桨尖涡流抑制效应的凸起结构，不需要特殊加工材料、加工工艺，结构简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明结构立体图；

图2为本发明剖视结构示意图；

图3为本发明的凸起结构的局部放大图。

其中，1—螺旋桨    2-叶片    3-凸起结构    4-涵道。

具体实施方式

参见附图1，一种具有桨尖涡流抑制效应的涵道，涵道4的内部安有螺旋桨1，在所述螺旋桨1的叶片2形成的平面下方至所述涵道4的下唇口间的所述涵道4的内壁上设有环绕形的凸起结构3；

参见附图2、3，所述凸起结构3的数量为一个或一个以上；其截面形状为三角形、平行四边形、梯形、椭圆、圆、或其他不规则封闭形状；或者为三角形、平行四边形、梯形、椭圆、圆、或其他不规则封闭形状的叠加。

当所述凸起结构3的数量为一个以上时，相邻之间的所述凸起结构3的距离不做具体限定。

对所述凸起结构3相对于所述涵道4内壁在涵道径向上的高度不限定。

在仿真试验中，定义所述凸起结构3位置参数为沿涵道4内壁母线向螺旋桨1下游方向的距离为L（mm）,凸起结构3截面形状为半圆，定义其半径为特征尺寸a(mm)。

对5个条件相同的涵道4，进行定义，其中，螺旋桨1桨盘半径为275mm,涵道4内壁与叶片2的叶尖间隙为3mm,间隙因子为1.1%。其它条件详见表1；

表1.

表2所示为在相同螺旋桨2拉力工况下，涵道4不同部位所产生沿轴线方向拉力系数的列表。其中增升效应是对比原始的1号涵道4涵道拉力因子而言的。数值仿真结论表明相同的涵道4内壁与叶片2的叶尖间隙下，带有凸起结构的涵道4与原始涵道4相比涵道拉力因子均有所提高，最多可达到11.09%。

表2

  涵道编号  唇口拉力因子  扩散口拉力因子  螺旋桨拉力因子  涵道拉力因子  增升效应（%）  1  0.3277  -0.00448  0.6767  0.32322  0  2  0.3525  -0.007  0.6544  0.3455  6.89  3  0.3412  -0.00541  0.6642  0.33579  3.89  4  0.3457  -0.00716  0.6614  0.33854  4.74  5  0.3657  -0.00661  0.6409  0.35909  11.09