[发明专利]一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于流动控制技术领域，具体涉及一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法。

背景技术

随着航空技术、材料技术等科学技术的不断发展，高空飞艇凭借平流层稳定的气象条件和良好的电磁特性，在通信、遥感、预警等领域有着广阔的应用前景，是目前国内外研究的热点。

与传统飞机螺旋桨相比，高空飞艇螺旋桨工作于大气密度不到海平面10％的高空，且由于直径较大，虽然工作状态雷诺数较低，但桨尖马赫数却能达到0.6以上。针对高空飞艇螺旋桨工作特点，传统的翼型优化设计手段虽然能取得一定程度的性能提高，但是很难满足高空飞艇螺旋桨的需求。

因此，为满足高性能高空飞艇螺旋桨设计要求，流动控制技术是最有希望的途径，能够带来螺旋桨性能显著的提升以弥补传统设计手段的不足。

流动控制技术是利用流体间流体动力的相互作用，通过改变局部流动达到控制和放大流动信号的一种技术。传统的飞行器流动控制方法有缝翼、襟翼、涡流发生器、边界层吹吸气等，但会带来非预期的寄生阻力或复杂的移动部件、通气管路、发动机推力和效率损失等问题。而近些年新兴的流动控制技术，如合成射流、等离子体等流动控制技术，虽然能改善上述问题，但是，目前的流动控制技术，均普遍具有螺旋桨工作效率低的问题，难以满足高性能高空飞艇螺旋桨设计要求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法，可有效提高螺旋桨工作效率；具有适用范围广的优点，可满足高性能高空飞艇螺旋桨设计要求。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，沿螺旋桨桨叶展向，通过壳板结构框架将桨叶划分为分段式连续布置的多个隔离单腔，每一个所述隔离单腔内布置独立的协同射流装置；

每一个所述协同射流装置包括：进气口、出气口和至少一个射流动力装置；其中，所述进气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮后缘位置，所述出气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮前缘位置，所述射流动力装置安装在该协同射流装置所在隔离单腔的内部空间。

优选的，各个所述隔离单腔设置在沿螺旋桨径向40％R到100％R位置；其中，R为基本桨叶半径；每一个所述隔离单腔的径向宽度为螺旋桨半径的6.67％～15％。

优选的，共设置6个隔离单腔，第1隔离单腔位于螺旋桨径向40％R～50％R站位区间；第2隔离单腔位于螺旋桨径向50％R～60％R站位区间；第3隔离单腔位于螺旋桨径向60％R～70％R站位区间；第4隔离单腔位于螺旋桨径向70％R～80％R站位区间；第5隔离单腔位于螺旋桨径向80％R～90％R站位区间；第6隔离单腔位于螺旋桨径向90％R～100％R站位区间。

优选的，所述出气口设置于5％本地弦长～10％本地弦长；所述出气口开口大小为1.0％本地弦长～2.0％本地弦长；

所述进气口设置于87％本地弦长～90％本地弦长；所述进气口开口大小为1.5％本地弦长～2.5％本地弦长。

优选的，所述出气口设置于7.5％本地弦长；所述出气口开口大小为1.5％本地弦长；

所述进气口设置于88.5％本地弦长；所述进气口开口大小为2.0％本地弦长。

优选的，所述射流动力装置为涵道风扇和/或气泵和/或航模电机配桨叶。

优选的，所述壳板结构框架包括：加强单梁和加强肋板；

所述加强单梁为四面体，包括上表面、下表面、左表面和右表面；

设所述加强单梁共设置N个设计站位，沿螺旋桨桨叶展向，依次记为：设计站位1、设计站位2…设计站位n；并且，所述设计站位1对应所述加强单梁的截面1，所述设计站位2对应所述加强单梁的截面2…所述设计站位n对应所述加强单梁的截面n；

对于任意一个设计站位i，其对应加强单梁的截面i，其中，i∈(1、2…n)；则：在截面i位置安装所述加强肋板，并且，所述加强肋板包括前缘加强肋板和后缘加强肋板，所述前缘加强肋板的长度小于所述后缘加强肋板的长度；所述前缘加强肋板固定安装在截面i的右表面，所述后缘加强肋板固定安装在截面i的左表面；