[发明专利]临近空间螺旋桨

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气螺旋桨，可作为临近空间低速飞行器的推进动力，所采用的技术涉及旋翼空气动力学、低雷诺数空气动力学、实验空气动力学等领域。

背景技术

长航时临近空间低速飞行器可具有高达海拔20km～30km飞行高度、超长时间(几个月)的巡航能力，使得长航时临近空间低速飞行器在资源调查、环境监测、军事预警、灾害监测、边境巡逻、空中和地面交通管理、通讯中继等方面有着广泛用途，近年来逐渐受到各国的重视。推进螺旋桨作为该类飞行器的核心部件，直接关系到飞行器的飞行性能。

常规螺旋桨的使用范围一般是海拔0km～10km飞行高度，当超出该范围时，随着飞行高度的增加，雷诺数急剧降低，螺旋桨流动会出现层流分离，造成当地升阻比降低，使得螺旋桨的效率低下，乃至无法使用。

现有的浮空器用高空螺旋桨虽然解决了螺旋桨在临近空间(大于海拔20km高度)使用的效率低下的问题，但其仅仅考虑在临近空间(海拔20km高度以上)使用的工况，无法满足低空(海拔15km以下高度)以及特殊工况(如飞行机动、复杂大气环境)的使用要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适应大工况变化的临近空间低雷诺数螺旋桨，该螺旋桨适用于飞行高度海拔0km～30km范围，可在大空域范围复杂工况条件下使用。

本发明的技术解决方案是：临近空间螺旋桨，包括桨叶和桨毂；2片桨叶通过桨毂连接，形成整体结构；桨叶叶型为：

在0.3展长位置的弦长160～180mm、攻角β为31～34度；

在0.35展长位置的弦长140～160mm、攻角β为25～28度；

在0.45展长位置的弦长115～135mm、攻角β为18～21度；

在0.6展长位置的弦长95～110mm、攻角β为16～18度；

在0.7展长位置的弦长85～95mm、攻角β为14～16度；

在0.75展长位置的弦长65～75mm、攻角β为13～14度；

在0.9展长位置的弦长45～55mm、攻角β为12～13度。

所述桨叶的翼型为低雷诺数翼型。

本发明与现有技术相比有益效果为：

本发明构型在高空低雷诺数(雷诺数小于10e6)条件下，螺旋桨桨叶表面气流流动的层流分离，提高了当地升阻比，使螺旋桨在临近空间工况点的效率提高到70％以上；螺旋桨能够适应0～30km高度范围大空域变化复杂工况的使用。

附图说明

图1为本发明低雷诺数翼型图；

图2a、2b、2c分别为本发明临近空间螺旋桨的正视、左视和轴侧图；

图3为本发明临近空间螺旋桨的数值模拟计算数据结果-推力特性曲线；

图4为本发明临近空间螺旋桨的数值模拟计算数据结果-工作效率曲线。

具体实施方式

下面结合附图及具体实例对本发明做详细介绍。

如图1、图2(2a、2b、2c)所示，一种临近空间螺旋桨，包括桨叶和桨毂；2片桨叶通过桨毂连接，形成整体结构；桨叶和桨毂为超轻质结构，采用复合材料一体成型制造；例如碳纤维材料。

桨叶叶型采用本领域的技术术语展长(螺旋桨旋转轴心至螺旋桨半径方向的长度与螺旋桨半径的比值)、弦长(翼型前后缘在弦线上的投影距离)、攻角β(在桨叶任意半径处，剖面弦线与螺旋桨旋转平面之间的夹角，亦称为桨距)进行表征。具体要求为：

在0.3展长位置的弦长(160～180mm)、攻角β(31～34度)；

在0.35展长位置的弦长(140～160mm)、攻角β(25～28度)；

在0.45展长位置的弦长(115～135mm)、攻角β(18～21度)；

在0.6展长位置的弦长(95～110mm)、攻角β(16～18度)；

在0.7展长位置的弦长(85～95m)、攻角β(14～16度)；

在0.75展长位置的弦长(65～75mm)、攻角β(13～14度)；

在0.9展长位置的弦长(45～55mm)、攻角β(12～13度)。

上述相邻展长位置之间平滑过渡。

通过上述要求，使桨叶在展向具有不同的气动特性。

桨叶翼型采用低雷诺数翼型，例如(E387、SD8000-PT等)。

实施例：