[发明专利]小型螺旋桨涵道及其设计方法和相关组件

说明书

本发明实施例公开了一种小型螺旋桨涵道及其设计方法和相关组件，小型螺旋桨涵道的设计方法包括：S101：根据约束条件及设计状态对螺旋桨涵道的初始翼型的初始压力分布进行优化以得到目标压力分布；S102：基于CFD流场求解方法计算螺旋桨涵道的当前翼型的实际压力分布；S103：计算表示所述目标压力分布与所述实际压力分布之间的差异的压力残值；S104：判断所述压力残值是否小于等于设定阈值；S105：若否，则基于Takanashi余量修正方法反向计算当前翼型所需的反向修正量，根据所述反向修正量修正当前翼型后返回S102，若是，则将当前翼型作为初步设计翼型；S106：基于CFD分析正向计算所述初步设计翼型所需的正向修正量，根据所述正向修正量修正所述初步设计翼型，得到最终设计翼型。

技术领域

本发明涉及小型螺旋桨无人机气动设计领域，尤其涉及一种小型螺旋桨涵道及其设计方法和相关组件。

背景技术

无人机是指不搭载操作人员的一种动力空中飞行器，它采用空气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或进行远程引导，既能一次性使用也能进行回收。随着无人机的应用越来越广泛，对无人机的升力也有了更高的要求。

WO 2017/012515 A1公开了一种具有设置在涵道内的螺旋桨的飞行器，并且其中公开了：涵道对由各个方向进入其内部的空气进行整合，使其来流由上至下穿过涵道，空气在穿过涵道的同时会给飞行器施加由下至上的反推力；而且，前方来流在涵道入口前缘会形成较大的负压区，从而产生附加的向上的拉力；上述反推力和拉力合力作用，能够明显增加飞行器的升力，因此，设置涵道可以在减小螺旋桨桨叶尺寸的情况下，使飞行器依旧保持较高的载重、较大的续航时间以及较大的升力。尽管该现有技术公开了用于增加升力的在螺旋桨外围设置涵道的构型并且阐述了该构型能够增大飞行器的升力的原理，但并没有对设置在螺旋桨外围的涵道的尺寸参数或形状或者说涵道翼型进行具体描述和精确限定。然而，涵道翼型对于升力增加的程度是至关重要的，该现有技术并未公开如何能够精确确定出涵道翼型以使升力增加的程度最大化。此外，该现有技术仅概念性地描述了所公开的构型能够增加升力，但并没有对升力增加程度进行量化，或甚至是否真正能够增加升力不得而知。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种小型螺旋桨涵道及其设计方法和相关组件，其中小型螺旋桨涵道设计方法能够精确确定出涵道翼型以使升力增加的程度最大化。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种小型螺旋桨涵道设计方法，包括：

S101：根据约束条件及设计状态对螺旋桨涵道的初始翼型的初始压力分布进行优化以得到目标压力分布；

S102：基于CFD流场求解方法计算螺旋桨涵道的当前翼型的实际压力分布；

S103：计算表示所述目标压力分布与所述实际压力分布之间的差异的压力残值；

S104：判断所述压力残值是否小于等于设定阈值；

S105：若否，则基于Takanashi余量修正方法反向计算当前翼型所需的反向修正量，根据所述反向修正量修正当前翼型后返回S102，若是，则将当前翼型作为初步设计翼型；

S106：基于CFD分析正向计算所述初步设计翼型所需的正向修正量，根据所述正向修正量修正所述初步设计翼型，得到最终设计翼型。

第二方面，本发明实施例提供了一种小型螺旋桨涵道，所述小型螺旋桨涵道根据第一方面所述的设计方法得到。

第三方面，本发明实施例提供了一种涵道和螺旋桨的组件，包括：

涵道，所述涵道为根据第二方面所述的小型螺旋桨涵道；