[发明专利]一种航空用的轮缘驱动式涵道推进器

说明书

本发明公开了一种航空用的轮缘驱动式涵道推进器，涉及航空电推进、轮缘电机和磁悬浮无轴承的技术领域，适用于电推进飞机及垂直起降飞行器。轮缘电机的结构包括：环状锥形定子磁芯，环状锥形转子磁芯，永磁体或者鼠笼导条(和电机类型相关)，定子绕组，转子护套。本发明的涵道推进器结构设计采用了电机轮缘直驱的方案，改善了传统涵道结构中大功率电机因为体积大难以安装和影响涵道气动性能的问题，利用环状的锥形定转子结构，有效的解决了轮缘电机转子的支撑困难的问题，减少了转子结构和支撑结构的强度要求，也令空气轴承具有可实施性，大大减少了高速旋转时传统轴承产生的摩擦损耗，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及航空电推进技术，具体涉及一种航空用的轮缘驱动式涵道推进器。

背景技术

随着电推进技术在低速低空领域的发展和成熟，电推进逐渐进入高空高速时代。传统的大功率电机虽然可以提供大扭矩和大功率，但是其体积重量过大，不仅对机体的改造要求比较高安装困难，而且也很难寻找到一种体积尺寸和气动都配套的高速高功率密度的螺旋桨叶推进方式。而分布式电推进方式虽然可以将大功率电机转换成多个小功率电机，但是契合高空高速飞行的气动布局的耦合设计也比较困难。

传统的涵道推进器是将电机置于涵道导管中心处，电机通过轴驱动风扇转动，其推力的组成由涵道拉力和旋翼拉力合成，而高空空气稀薄，涵道拉力很小，需主要依靠旋翼产生的向后压气的推力，因此需要高转速小桨径的推进方式，而电机体积会随着功率增加而增加，对于高速小桨叶推进结构，中心处电机影响了气动性能。因此急需一种可以满足高空高速推进需求的航空电力推进器。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种航空用轮缘驱动涵道推进器，该推进器基于轮缘结构的电机而提出，进一步改进了轮缘电机的结构和其他辅助结构，其推进器设计合理，控制难度低，装配简单，重量轻，适配性高，适用于航空领域的高空高速推进。

本发明所采用的技术方案如下：

一种航空用的轮缘驱动式涵道推进器，可以设置在飞行器或飞机的机翼下方、机翼和机身交界处、双层机翼中间、或者机身尾部区域，组件包括有涵道导管、两台环状锥形的轮缘电机及内置风扇、电机转子及风扇的连接结构和辅助支撑结构。

按照上述方案进一步地改进，一种航空用的轮缘驱动式涵道推进器的内置风扇采用轮缘驱动方式；涵道轴向分布两台独立驱动不同风扇的环状锥形轮缘电机；前置电机采用的轮缘驱动电机内径大于后置电机采用的轮缘驱动电机；前置电机采用的轮缘驱动电机功率转速小于后置电机采用的轮缘驱动电机；前置轮缘电机放置在靠近涵道进气口位置，后置轮缘电机放置在靠近涵道喷气口位置。

进一步地，一种航空用的轮缘驱动式涵道推进器的轮缘电机的定子和转子均为环状锥形结构。前置轮缘电机的锥形斜面朝前且倾斜角度较小，后置轮缘电机的锥形斜面朝后且倾斜角度较大，两种锥形角度不同的轮缘电机进行驱动，其作用在转子上的磁拉力的方向可调，不仅可以抵消转子及风扇的重力，而且可以灵活抵消风扇推进时的反作用力。前置电机轴向较短迎风截面小，后置电机的轴向较长迎风截面大。这种设计可以让涵道进口处的截面较小，而出口处截面增加，从而进一步增加涵道的风扇压力比。利用两台电机不同方向上的磁拉力的分量抵消飞行器机动飞行时转子所受的离心力。

进一步地，一种航空用的轮缘驱动式涵道推进器的轮缘电机的的环状锥形定子的气隙轴向长度稍大于环状锥形转子的轴向长度；锥形气隙不是均匀的，前置电机的气隙是越靠近锥形前端越大，后置电机的气隙是越靠近锥形底部越大。