[发明专利]一种高性能涵道风扇

说明书

本申请提供了一种高性能涵道风扇，属于飞行器气动设计，涵道风扇包括涵道、与涵道相对静止的中央整流罩、设置于涵道和中央整流罩之间且分别与涵道和中央整流罩固定的定子叶片、与中央整流罩同轴且能够相对转动的浆毂整流罩以及设置于浆毂整流罩上的多个桨叶风扇，桨叶风扇沿展向方向自叶根至叶尖依次具有三个区域，在第一区域内桨叶风扇的扭转角恒为7°～9°，在第三区域内桨叶风扇的扭转角恒为0°，在第一区域的终点与第三区域的起点之间的第二区域的桨叶风扇扭转角为线性变化，D为桨叶风扇直径。本申请能够实现桨叶风扇、涵道和定子叶片在气动上的几何优化，在产生相同升/推力的情况下，消耗的功率降低，可在相同拉力下显著提升悬停性能。

技术领域

本申请属于飞行器气动设计领域，特别涉及一种高性能涵道风扇。

背景技术

涵道风扇是飞行器常用的升/推力系统，可产生单向的升/推力，实现飞行器垂直起降、平衡和向前飞行。与旋翼、螺旋桨等升/推力系统相比，涵道风扇具有维修方便、使用安全、结构紧凑、噪声水平较低等技术特点，是提升升/推力系统效率的主要方向之一。涵道风扇的设计要保证涵道空间和结构空间的基础上，综合考虑空气动力学性能、重量、维护性等多方面因素，经过相互协调、综合平衡才能实现。

现有技术的涵道风扇在力学性能、重量等方面存在缺陷，还具有优化的空间。

发明内容

本申请的目的是提供了一种高性能涵道风扇，以解决或减轻上述任一问题。

本申请的技术方案是：一种高性能涵道风扇，所述涵道风扇包括涵道、与涵道相对静止的中央整流罩、设置于涵道和中央整流罩之间且分别与涵道和中央整流罩固定的定子叶片、与所述中央整流罩同轴且能够相对转动的浆毂整流罩以及设置于浆毂整流罩上的多个桨叶风扇，其中，所述桨叶风扇沿展向方向自叶根至叶尖依次具有三个区域，在第一区域内桨叶风扇的扭转角恒为7°～9°，在第三区域内桨叶风扇的扭转角恒为0°，在第一区域的终点与第三区域的起点之间的第二区域的桨叶风扇扭转角为线性变化，D为桨叶风扇直径。

在本申请一实施方式中，所述第一区域的终点为0.18D～0.22D，所述第三区域的起点为0.4D～0.46D，D为桨叶风扇直径。

在本申请一实施方式中，所述涵道(1)包括依次相连的唇口、等直段和扩散段，其中，所述唇口为圆弧线条，所述等直段为与涵道轴线平行的直线，所述扩散段为与桨叶风扇的旋转轴成预设扩散角度的直线。

在本申请一实施方式中，所述唇口的圆弧线条半径R＝0.05D～0.15D，扩散段的预设扩散角ψ＝8°-12°，且扩散段的长度L＞0.5D，D为桨叶风扇直径。

在本申请一实施方式中，所述桨叶风扇与涵道之间具有间隙δ，所述间隙δ不大于0.005D，D为桨叶风扇直径。

在本申请一实施方式中，所述桨叶风扇的翼型厚度在第一区域的终点前恒为12.5％-13.5％，在桨尖处为9％-10％，在第一区域的终点至桨尖之间沿桨叶展向线性变化。

在本申请一实施方式中，所述桨毂整流罩和中央整流罩为具有相同半径的圆柱体结构，且半径不小于0.15D，D为桨叶风扇直径。

在本申请一实施方式中，所述定子叶片的叶片数量与所述桨叶风扇的叶片数量相同，且所述定子叶片与所示桨叶风扇之间的间隙不大于0.1D，D为桨叶风扇直径。

在本申请一实施方式中，所述定子叶片的剖面与涵道轴线具有夹角所述夹角的偏转方向为涵道轴线指向定子叶片弦线的方向，夹角的偏转方向与桨叶风扇的旋转方向相反。

在本申请一实施方式中，所述夹角按如下公式分布：

其中，a＝-342.9D-50，b＝285.7D+83.3，c＝-85.7D-37.5，d＝17.1D+4.2，e＝-0.23D-0.2，