[发明专利]具有防除冰功能的升力可调直升机旋翼叶片及工作方法

说明书

一种具有防除冰功能的升力可调直升机旋翼叶片及工作方法，属于能源与动力工程及翼型防冰除冰领域。该叶片包括翼型壳体、加热空腔、射流振荡器、连接管、出气口、热输气管、冷进气管、引射器、喷管、导流口。本发明中射流振荡器同时利用了强化传热和流体控制两方面的特性，利用射流振荡器在不需要运动部件的情况下就能产生大范围高频扫射的特性实现叶片上表面流体控制从而达到提升升力的效果，并利用来自涡轴发动机压气机的高温气体大面积地对直升机叶片前缘给予高效的加热，以达到防冰除冰的效果。同时，换热后的高温气体将从位于叶片上部的第二射流振荡器出气口离开叶片。

技术邻域

本发明涉及一种具有防除冰功能的升力可调直升机旋翼叶片及工作方法，属于能源与动力工程及翼型防冰除冰领域。

背景技术

随着我国经济实力的增强和科学技术水平的提高，直升机的使用领域不断扩大，这要求直升机适应更加恶劣的飞行条件如北极科考、高山救援、低温环境飞行等，当飞行环境温度过低时，旋翼叶片前缘很可能发生结冰，改变翼型的外形和质量分布，导致不可控的升力变化引发事故。因此叶片的防除冰是提高直升机安全性能的一个重要因素。对叶片前缘部分，利用射流振荡器能够产生高频振荡射流的特性，使得翼型前缘能够均匀加热并增强换热效果；同时，射流振荡器可用于机翼表面的边界层控制，实现翼型提高升力的效果。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有防除冰功能的升力可调直升机旋翼叶片及工作方法。

一种具有防除冰功能的升力可调直升机旋翼叶片，翼型壳体分为主体段和根部连接段,主体段为直升机翼型提供升力的部分；其特征在于：

主体段翼型壳体前缘沿旋翼叶片主梁方向布置若干控制区;

每个控制区前端布置有加热空腔, 加热空腔沿垂直于旋翼叶片主梁方向的剖面为月牙形；翼型壳体内安装有输气管, 该输气管入口与发动机压气机高、中、低压级出口相连,依次穿过翼型壳体的根部连接段和主体段的所有控制区后直至最后一个控制区封闭的端部；

每个加热空腔处均安装有第一连接管、第二连接管、第一射流振荡器、第二射流振荡器；其中第一连接管和第二连接管分别位于控制区的两侧，他们连接加热空腔上下部分月牙的端部；其中第一射流振荡器位于控制区的前缘中间部分，第一射流振荡器出口与加热空腔相连，进口与输气管相连；在控制区靠近上表面中部布置有与外界环境相通的出气口；其中第二射流振荡器布置在控制区的前缘靠近上表面位置，第二射流振荡器的出口与出气口相连，进口与加热空腔上部分相连；

在根部连接段处的输气管部分安装有引射器，引射器的一次流体入口和混合流体出口均与输气管相连，引射器内设置有喷管；根部连接段的前缘设置有与外界环境相通的导流口，引射器的二次流体入口与导流口之间通过冷进气管相连。

具有防除冰功能的升力可调直升机旋翼叶片的工作方法，包括以下过程：

采用引射器混合外界空气，通过开关高、中、低压级压气机出口通道从而控制由输气管进入引射器的气体流量，能根据加热和提高升力的需求，实现以下多种模式的转换，具体分为以下几种工作模式：

模式1、非引气模式

当叶片没有加热需求时，关闭压气机引气，只利用叶片旋转产生的压力差自然吸入外界空气驱动第二射流振荡器达到提高升力的辅助效果，保证发动机全功率运转。气体流动方式如下：

在根部连接段，关闭直升机涡轴发动机压气机高、中、低压级出口，则输气管中无来自压气机气体。利用叶片旋转时产生的压力差，外界空气由导流口、冷进气管被吸入引射器，空气在引射器的收缩通道内被加速，向控制区方向进入输气管；

在主体段，空气依次经过所有控制区，在控制区内的输气管中的空气进入第一射流振荡器，再进入加热空腔，随后气流分为两股，其中一股进入加热空腔上部分空腔，另一股气流进入加热空腔下部分空腔，再通过第一连接管、第二连接管进入上部分；两股流体在加热空腔上部分末端重新混合，进入第二射流振荡器，在出气口处形成高频振荡射流，控制翼型上表面边界层分离达到提升升力的效果。

模式2、引气模式