[发明专利]一种螺旋桨叶片的设计方法

摘要

一种螺旋桨叶片的设计方法，采用最优载荷分布曲线进行螺旋桨设计，总结出叶素的当地有效功率与当地消耗功率的比值存在最佳分布曲线。根据该曲线进行螺旋桨设计不需要进行三维数值优化，即能够达到较高的空气动力效率。本发明能够缩短设计周期并对桨叶气动效率的提升有所帮助，无需进行三维数值优化设计，故设计周期仅需一到两天。

主权项

一种螺旋桨叶片的设计方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，确定螺旋桨的总体参数；步骤2，选择翼型；步骤3，确定叶素当地推力dT：根据叶素当地效率确定叶素当地推力dT；由式(3)确定叶素当地推力dTdT=ηdWV---(3)]]>式中：dT—叶素当地推力；η—叶素当地效率，由(9)式给出；—叶素当地相对半径；V—飞行速度；dW—叶素当地功率，按Betz条件确定；步骤4，确定出当地弦长设定安装角β并根据所选翼型的最佳工作点确定翼型的初始cx和cy，通过下式确定出叶素当地弦长dT=ρns2D4π24(cycosβ-cxsinβcos2β)b‾r‾2dr‾---(4)]]>式中：ρ—空气密度；ns—每秒钟转速；D—螺旋桨直径；β—安装角；cy—叶素的升力系数；cx—叶素的阻力系数；—叶素当地相对半径；—叶素展向宽度；步骤5，确定叶素迎角：按如下公式确定叶素迎角α＝φ‑β      (5)式中：α—叶素迎角；φ—气流角；步骤6，确定叶素安装角：利用半径处的翼型气动特性数据，通过公式(6)和(7)：c′x＝f(α,Ma,Re)    (6)c′y＝g(α,Ma,Re)    (7)得到c′x和c′y,并与步骤4中确定的初始cx和cy进行比较；若c′x和c′y与初始所述cx和cy不一致，则调整β值，直至二者之差小于0.001；调整β值采用牛顿迭代法进行；所述的式(6)和(7)分别表示翼型的阻力系数c′x和升力系数c′y与翼型的迎角α、马赫数Ma和雷诺数Re的关系，通过查ARA_D翼型的性能曲线得到；步骤7，三维建模和修形：按常规方法，根据确定的当地弦长和当地安装角进行螺旋桨三维建模；按照螺旋桨在发动机上的安装要求，对螺旋桨的根部进行修形；至此，完成了螺旋桨叶片的设计。