一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法
【专利摘要】本发明提供一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法，构型为：沿螺旋桨桨叶展向，通过壳板结构框架将桨叶划分为分段式连续布置的多个隔离单腔，每一个所述隔离单腔内布置独立的协同射流装置；每一个所述协同射流装置包括：进气口、出气口和至少一个射流动力装置；其中，所述进气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮后缘位置，所述出气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮前缘位置，所述射流动力装置安装在该协同射流装置所在隔离单腔的内部空间。
【专利说明】—种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于流动控制【技术领域】，具体涉及一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着航空技术、材料技术等科学技术的不断发展，高空飞艇凭借平流层稳定的气象条件和良好的电磁特性，在通信、遥感、预警等领域有着广阔的应用前景，是目前国内外研究的热点。
[0003]与传统飞机螺旋桨相比，高空飞艇螺旋桨工作于大气密度不到海平面10%的高空，且由于直径较大，虽然工作状态雷诺数较低，但桨尖马赫数却能达到0.6以上。针对高空飞艇螺旋桨工作特点，传统的翼型优化设计手段虽然能取得一定程度的性能提高，但是很难满足高空飞艇螺旋桨的需求。
[0004]因此，为满足高性能高空飞艇螺旋桨设计要求，流动控制技术是最有希望的途径，能够带来螺旋桨性能显著的提升以弥补传统设计手段的不足。
[0005]流动控制技术是利用流体间流体动力的相互作用，通过改变局部流动达到控制和放大流动信号的一种技术。传统的飞行器流动控制方法有缝翼、襟翼、涡流发生器、边界层吹吸气等，但会带来非预期的寄生阻力或复杂的移动部件、通气管路、发动机推力和效率损失等问题。而近些年新兴的流动控制技术，如合成射流、等离子体等流动控制技术，虽然能改善上述问题，但是，目前的流动控制技术，均普遍具有螺旋桨工作效率低的问题，难以满足高性能高空飞艇螺旋桨设计要求。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法，可有效提高螺旋桨工作效率；具有适用范围广的优点，可满足高性能高空飞艇螺旋桨设计要求。
[0007]本发明采用的技术方案如下:
[0008]本发明提供一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，沿螺旋桨桨叶展向，通过壳板结构框架将桨叶划分为分段式连续布置的多个隔离单腔，每一个所述隔离单腔内布置独立的协同射流装置；
[0009]每一个所述协同射流装置包括:进气口、出气口和至少一个射流动力装置；其中，所述进气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮后缘位置，所述出气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮前缘位置，所述射流动力装置安装在该协同射流装置所在隔离单腔的内部空间。
[0010]优选的，各个所述隔离单腔设置在沿螺旋桨径向40% R到100% R位置；其中，R为基本桨叶半径；每一个所述隔离单腔的径向宽度为螺旋桨半径的6.67%?15%。
[0011]优选的，共设置6个隔离单腔，第I隔离单腔位于螺旋桨径向40% R?50% R站位区间；第2隔离单腔位于螺旋桨径向50% R?60% R站位区间；第3隔离单腔位于螺旋桨径向60% R?70% R站位区间；第4隔离单腔位于螺旋桨径向70% R?80% R站位区间；第5隔离单腔位于螺旋桨径向80% R?90% R站位区间；第6隔离单腔位于螺旋桨径向90% R?100% R站位区间。
[0012]优选的，所述出气口设置于5%本地弦长?10%本地弦长；所述出气口开口大小为1.0 %本地弦长?2.0 %本地弦长；
[0013]所述进气口设置于87%本地弦长?90%本地弦长；所述进气口开口大小为1.5%本地弦长?2.5%本地弦长。
[0014]优选的，所述出气口设置于7.5%本地弦长；所述出气口开口大小为1.5%本地弦长;
[0015]所述进气口设置于88.5%本地弦长；所述进气口开口大小为2.0 %本地弦长。
[0016]优选的，所述射流动力装置为涵道风扇和/或气泵和/或航模电机配桨叶。
[0017]优选的，所述壳板结构框架包括:加强单梁和加强肋板；
[0018]所述加强单梁为四面体，包括上表面、下表面、左表面和右表面；
[0019]设所述加强单梁共设置N个设计站位，沿螺旋桨桨叶展向，依次记为:设计站位1、设计站位2…设计站位η ;并且，所述设计站位I对应所述加强单梁的截面I，所述设计站位2对应所述加强单梁的截面2…所述设计站位η对应所述加强单梁的截面η ；
[0020]对于任意一个设计站位i，其对应加强单梁的截面i，其中，i e (1、2...η);则:在截面i位置安装所述加强肋板，并且，所述加强肋板包括前缘加强肋板和后缘加强肋板，所述前缘加强肋板的长度小于所述后缘加强肋板的长度；所述前缘加强肋板固定安装在截面i的右表面，所述后缘加强肋板固定安装在截面i的左表面；
[0021]另外，在所述壳板结构框架的下表面包覆下蒙皮，在所述壳板结构框架的上表面包覆上蒙皮，所述下蒙皮与所述上蒙皮存在第I相交线和第2相交线；并且,所述上蒙皮包括第一上表面蒙皮和第二上表面蒙皮；所述第一上表面蒙包覆在上表面中与各个隔离单腔对应位置；所述第二上表面蒙皮包覆在所述上表面的其余位置；各个所述前缘加强肋板的梢部与所述第I相交线的内表面接触，各个所述后缘加强肋板的梢部与所述第2相交线的内表面接触；相邻加强肋板之间以及包覆相邻加强肋板的蒙皮即形成一个隔离单腔；各个所述加强肋板为螺旋桨的受载元件，用于承受扭矩载荷。
[0022]优选的，设任意两个相邻的设计站位分别为设计站位k和设计站位j ;其中k、j e (l、2...n);并且，j-k = I ；
[0023]则:在所述加强单梁的设计站位k位置安装第I加强肋板，在所述加强单梁的设计站位j位置安装第2加强肋板；在所述设计站位k和所述设计站位j之间的加强单梁上等距开设P个通孔，分别记为:通孔1、通孔2…通孔P ;每个通孔开设在所述加强单梁的左表面和右表面之间；
[0024]在所述通孔I和所述通孔2之间的间距处安装保形肋板I...在通孔P-1和所述通孔P之间的间距处安装保形肋板P-1 ;即:每个隔离单腔之间共安装P-1个保形肋板，并且，各个所述保形肋板均包括前缘保形肋板和后缘保形肋板，所述前缘保形肋板的长度小于所述后缘保形肋板的长度；所述前缘保形肋板固定安装在右表面，所述后缘保形肋板固定安装在左表面；所述保形肋板用于维持桨叶翼型。
[0025]优选的，所述保形肋板为中空结构，厚度为3?5毫米；所述加强肋板为非中空结构，厚度为3?5毫米；每一个所述通孔用于独立安装一台涵道风扇。
[0026]本发明还提供一种适用于高空飞艇螺旋桨的协同射流控制方法，包括以下步骤:
[0027]SI，在螺旋桨内部连续布置多个隔离单腔作为流场的内部通道；通过外蒙皮向内部偏移的方式，形成各个隔离单腔的用于内部流场和外部层流交换的进气口与出气口 ；在每一个隔离单腔内部安装射流动力装置；
[0028]S2，分别设置每一个射流动力装置的功率；
[0029]S3，按所设定的功率，协同控制各个射流动力装置分别工作，使螺旋桨气动效率达到最大值；
[0030]其中，对于每一个隔离单腔，其流场控制过程为:
[0031]在射流动力装置的驱动下，同时驱动前缘负压区出气和后缘高压区进气，对翼型表面气流进行主动流动控制，从而提高螺旋桨的气动效率。
[0032]本发明提供一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法，具有以下优占-
^ \\\.
[0033]通过协同控制各个位于不同隔离单腔中的射流动力装置分别工作，协同对各站位翼型表面气流进行主动流动控制，从而提高螺旋桨的气动效率，具有适用范围广的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明提供的基本桨叶的结构示意图；
[0035]图2布置6个隔离单腔的螺旋桨站位布置示意图；
[0036]图3为加强单梁和加强肋板的安装结构示意图；
[0037]图4为加强单梁的结构示意图；
[0038]图5为六腔布局的整体桨叶外部布局形式示意图；
[0039]图6为在图3的基础上，增加保形肋板以及增加用于安装涵道风扇的通孔后的结构示意图；
[0040]图7为图6中保形肋板、通孔和加强单梁的安装示意图；
[0041]图8为梁根部收缩到圆柱桨根的三维视图；
[0042]图9为6腔18孔的整体桨叶内部结构布局图。
【具体实施方式】
[0043]以下结合附图对本发明进行详细说明:
[0044]本发明提供一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，沿螺旋桨桨叶展向，通过壳板结构框架将桨叶划分为分段式连续布置的多个隔离单腔，每一个所述隔离单腔内布置独立的协同射流装置；每一个所述协同射流装置包括:进气口、出气口和至少一个射流动力装置；其中，所述进气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮后缘位置，所述出气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮前缘位置，所述射流动力装置安装在该协同射流装置所在隔离单腔的内部空间。
[0045]本发明中，各个隔离单腔沿桨叶展向采取分段式布置，根据基本桨叶的不同几何尺寸、结构强度要求等具体选择分段区间大小及数量。
[0046]下面介绍一种隔离单腔布置的优选实现方式:
[0047]如图1所示，为基本桨叶的结构示意图，基本桨叶半径R为100mm到4000mm不等，
由于O到16.7% R区间作为桨叶和桨毂连接段不考虑其气动作用；因此，气动效应只考虑其16.7% R到100% R翼段，又由于16.7% R到40% R用于维持基本桨叶气动外形，因此，40% R到100% R为设置隔离单腔的范围。
[0048]为增强螺旋桨内部的流场，达到增加螺旋桨气动效率的目的，根据螺旋桨不同的流量要求，沿螺旋桨径向40% R到100% R布置4到9个不等的隔离单腔。如图2所示，为布置6个隔离单腔的螺旋桨站位布置示意图；每个隔离单腔的径向宽度为螺旋桨半径的
6.67% -15%;第I隔离单腔位于螺旋桨径向40%?50%站位区间；第2隔离单腔位于螺旋桨径向50%?60%站位区间；第3隔离单腔位于螺旋桨径向60%?70%站位区间；第4隔离单腔位于螺旋桨径向70%?80%站位区间；第5隔离单腔位于螺旋桨径向80%?90%站位区间；第6隔离单腔位于螺旋桨径向90%?100%站位区间。在图2中，标记I代表第I隔离单腔；标记2代表第2隔离单腔；标记3代表第3隔离单腔；标记4代表第4隔离单腔；标记5代表第5隔离单腔；标记6代表第6隔离单腔；如表I所示，为基本桨各站位翼型几何参数的详细示意图。
[0049]表I基本桨各站位翼型几何参数表
[0050]
站位相对■ ^大當度才目对弯& 最^度”
位置位置(mm)(mm)
16.7%21.9%25.8%4.1%51,9%310.067.75
30%21.9%25.7%4.1%52.6%342.174.84
40%21.2%25.8%3.4%47.8%364.177.10
50%18.7%26.3%3.6%48.5%383.671.72
60%16.9%26.7%4.3%48.8%401.567.68
70%15.4%25.9%3.9%44,6%417464.13
80%14.3%24.1%3.8%47.1%431.061.57
90%13.6%25.6%3.8%45.0%442.360.06
100%13.0%26.5%3.8%43.1%449.958.47
[0051]对于任何一个所布置的隔离单腔，均配置有出气口和进气口，出气口开口大小及设置位置、以及进气口开口大小及设置位置，均根据实际需要灵活设置，作为一种优选方式，出气口设置于5%本地弦长?10%本地弦长；所述出气口开口大小为1.0%本地弦长?
2.0 %本地弦长；所述进气口设置于87%本地弦长?90%本地弦长；所述进气口开口大小为1.5%本地弦长?2.5%本地弦长。作为一种更优选方式，出气口设置于7.5%本地弦长；所述出气口开口大小为1.5%本地弦长；所述进气口设置于88.5%本地弦长；所述进气口开口大小为2.0%本地弦长。
[0052]为了实现内部协同射流，需要在每一个隔离单腔内部安装射流动力装置，例如，一排小型涵道风扇、小型气泵、或者航模电机配桨叶等射流装置。其工作过程为:
[0053]SI，在螺旋桨内部连续布置多个隔离单腔作为流场的内部通道；通过外蒙皮向内部偏移的方式，形成各个隔离单腔的用于内部流场和外部层流交换的进气口与出气口 ；在每一个隔离单腔内部安装射流动力装置；
[0054]S2，分别设置每一个射流动力装置的功率；
[0055]S3，按所设定的功率，协同控制各个射流动力装置分别工作，使螺旋桨气动效率达到最大值；
[0056]其中，对于每一个隔离单腔，其流场控制过程为:
[0057]在射流动力装置的驱动下，同时驱动前缘负压区出气和后缘高压区进气，对翼型表面气流进行主动流动控制，从而提高螺旋桨的气动效率。
[0058]为了保证螺旋桨强度和外形，本发明提供了一种包括加强单梁、加强肋板以及保形肋板的壳板结构框架。
[0059]如图3所示，为加强单梁和加强肋板的安装结构示意图；其中，在图3中，共布置6个隔离单腔、共有7个加强肋板，各加强肋板按顺序依次标号为7、8、9、10、11、12、13 ;加强单梁记为标号14。
[0060]通过在各个隔离单腔站位之间安装加强肋板，既可以达到维持翼型的作用，同时也将桨叶内部空间划分为多个隔离单腔，加强肋板个数由隔离单腔的个数决定；另外，加强肋板作为螺旋桨的受载元件，承受扭矩载荷。例如:针对划分六个隔离单腔的布局形式，加强肋板分布似直为:16.7%站似;40*%站似;50*%站似;60*%站似;70*%站似;80*%站似；90%站位；100%站位。加强肋板通过螺钉、耳片连接在加强单梁上，加强肋板分为前缘和后缘两块。
[0061]具体的，如图4所示，为加强单梁的结构示意图，加强单梁为四面体，包括上表面、下表面、左表面和右表面；
[0062]设所述加强单梁共设置N个设计站位，沿螺旋桨桨叶展向，依次记为:设计站位1、设计站位2…设计站位η ;并且，所述设计站位I对应所述加强单梁的截面I，所述设计站位2对应所述加强单梁的截面2…所述设计站位η对应所述加强单梁的截面η ；
[0063]对于任意一个设计站位i，其对应加强单梁的截面i，其中，i e (1、2...η);则:在截面i位置安装所述加强肋板，并且，所述加强肋板包括前缘加强肋板和后缘加强肋板，例如，对于图3中标号为7的加强肋板，其前缘加强肋板即为图3中的标号71 ;其后缘加强肋板即为图3中的标号72 ;所述前缘加强肋板的长度小于所述后缘加强肋板的长度；所述前缘加强肋板固定安装在截面i的右表面，所述后缘加强肋板固定安装在截面i的左表面；
[0064]另外，在实际桨叶结构布局中，采用了蒙皮上表面中间整体向下偏移形式。去掉了 50%、60%、70%、80%和90%站位处的隔离蒙皮，使得中间40%—98.5%站位间展向的CFJ蒙皮成为一块整体蒙皮；从而将螺旋桨蒙皮分为了三块:下蒙皮15、第一上表面蒙皮16和第二上表面蒙皮17。蒙皮厚度可以为1_-5_。如图5所示，为六腔布局的整体桨叶外部布局形式示意图。
[0065]具体的，在所述壳板结构框架的下表面包覆下蒙皮，在所述壳板结构框架的上表面包覆上蒙皮，所述下蒙皮与所述上蒙皮存在第I相交线18和第2相交线19 ;并且，所述上蒙皮包括第一上表面蒙皮16和第二上表面蒙皮17 ;所述第一上表面蒙16包覆在上表面中与各个隔离单腔对应位置；所述第二上表面蒙皮17包覆在所述上表面的其余位置；各个所述前缘加强肋板的梢部与所述第I相交线的内表面接触，各个所述后缘加强肋板的梢部与所述第2相交线的内表面接触；相邻加强肋板之间以及包覆相邻加强肋板的蒙皮即形成一个隔离单腔；各个加强肋板为螺旋桨的受载元件，用于承受扭矩载荷。
[0066]在已有气动设计中，各个设计站位之间的隔离单腔上表面蒙皮是分块布置的，出于工程实际的考虑，本发明中，将隔离单腔上表面蒙皮设计为整块分割蒙皮，从而使上表面蒙皮被分割为两块，这使得蒙皮无法与加强肋板形成壳板结构框架，因此，本发明在隔离单腔内部设置保形肋板，从而维持蒙皮气动外形。另外，本发明中，以射流动力装置为小型涵道风扇为例，通过在加强单梁上开设多个通孔，然后，通过通孔将小型涵道风扇安装到加强单梁上。从而实现在保证基本桨叶气动外形不变的设计要求下，最大限度的增加内部空间，提高气动效率。
[0067]保形肋板以及用于安装涵道风扇的通孔的具体设置结构为:
[0068]设任意两个相邻的设计站位分别为设计站位k和设计站位j ;其中k、j e (1、2…η);并且,j-k = I ；
[0069]则:在所述加强单梁的设计站位k位置安装第I加强肋板，在所述加强单梁的设计站位j位置安装第2加强肋板；在所述设计站位k和所述设计站位j之间的加强单梁上等距开设P个通孔，分别记为:通孔1、通孔2…通孔P ;每个通孔开设在所述加强单梁的左表面和右表面之间；
[0070]在所述通孔I和所述通孔2之间的间距处安装保形肋板I...在通孔P-1和所述通孔P之间的间距处安装保形肋板P-1 ;即:每个隔离单腔之间共安装P-1个保形肋板，并且，各个所述保形肋板均包括前缘保形肋板和后缘保形肋板，所述前缘保形肋板的长度小于所述后缘保形肋板的长度；所述前缘保形肋板固定安装在右表面，所述后缘保形肋板固定安装在左表面；所述保形肋板用于维持桨叶翼型。
[0071]实际应用中，每个隔离单腔设置的通孔数量由各个隔离单腔需要达到的内部流场流量以及每个孔安装的涵道风机的稳定流量决定，开孔位置为加强单梁中线上的等分点，通孔直径为27mm到50mm,从而适应27mm、30mm、40mm、45mm、50mm等不同尺寸涵道风扇的功倉泛。
[0072]另外，本发明中，保形肋板设置在隔离单腔内部，保形肋板个数由加强单梁上开孔的个数决定，相邻两个通孔之间设置一个保形肋板，保形肋板厚度为加强肋板厚度的1/2 ；为了不破坏隔离单腔内部流场，保形肋板设置在相邻两个风机之间，并且肋板中空。
[0073]保形肋板个数由每个隔离单腔中所安装的涵道风扇个数决定，分布在隔离单腔中射流孔中心连线的中点位置处。另外，在未设置隔离单腔的16.7% -40%位置处，为保持蒙皮形状也设置了 1-2个保形肋板。
[0074]仍为图3为例，在图3的基础上，增加保形肋板以及增加用于安装涵道风扇的通孔后的结构示意图为图6。如图7所示，为图6中保形肋板、通孔和加强单梁的安装示意图；将图6中标号为7的站位记为第I设计站位，其安装有第I加强肋板；将图5中标号为8的站位记为第2设计站位，其安装有第2加强肋板；以第I加强肋板和第2加强肋板为例进行介绍:
[0075]第I设计站位7和第2设计站位8之间的加强单梁上等距开设3个通孔，分别记为:通孔7.1、通孔7.2和通孔7.3 ;在通孔7.1和通孔7.2之间的间距处安装保形肋板7-1，在通孔7.2和通孔7.3之间的间距处安装保形肋板7-2 ;即:该隔离单腔之间共安装2个保形肋板。
[0076]由此可以看出，本发明中，加强单梁为螺旋桨的主要承力元件，加强单梁与加强肋板配合承受螺旋桨的弯扭载荷与离心拉伸载荷。为了实现桨叶内部流场，在加强单梁上开设用于安装小型涵道风机的通孔，从而实现加强单梁的高度最大化。另外，采用配合蒙皮的形式，使得加强单梁的上下面完全贴合蒙皮内表面，上下表面为不规则曲面，加强单梁的前后面为平面，宽度为40mm-70mm不等。从而能够保证加强单梁开孔后仍然具有足够的强度。
[0077]从螺旋桨16.7%半径处到桨根，为螺旋桨桨毂结构，该处没有气动要求，不考虑其气动特性。桨毂采用圆柱形式，加强单梁从16.7%处收缩到10%处，从10%处以圆柱形式延伸到桨根，圆柱轴通过原点，半径为37.5mm。如图8所示，为梁根部收缩到圆柱桨根的三维视图。如图9所示，为6腔18孔的整体桨叶内部结构布局图。
[0078]本发明提供的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型及控制方法，具有以下优占-
^ \\\.
[0079](I)通过协同控制各个位于不同隔离单腔中的射流动力装置分别工作，协同对各站位翼型表面气流进行主动流动控制，从而提高螺旋桨的气动效率；
[0080](2)通过在隔离单腔内部设置加强肋板，提高了受力强度；通过安装保形肋板，可有效维持蒙皮气动外形；通过在加强单梁上开设多个通孔，然后，通过通孔将小型涵道风扇安装到加强单梁上；从而实现在保证基本桨叶气动外形不变的设计要求下，最大限度的增加内部空间，提高气动效率。整体具有工作效率高、适用范围广的优点。
[0081]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，沿螺旋桨桨叶展向，通过壳板结构框架将桨叶划分为分段式连续布置的多个隔离单腔，每一个所述隔离单腔内布置独立的协同射流装置； 每一个所述协同射流装置包括:进气口、出气口和至少一个射流动力装置；其中，所述进气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮后缘位置，所述出气口布置在该协同射流装置所在隔离单腔的上蒙皮前缘位置，所述射流动力装置安装在该协同射流装置所在隔离单腔的内部空间。
2.根据权利要求1所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，各个所述隔离单腔设置在沿螺旋桨径向40% R到100% R位置；其中，R为基本桨叶半径；每一个所述隔离单腔的径向宽度为螺旋桨半径的6.67%?15%。
3.根据权利要求2所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，共设置6个隔离单腔，第I隔离单腔位于螺旋桨径向40% R?50% R站位区间；第2隔离单腔位于螺旋桨径向50% R?60% R站位区间；第3隔离单腔位于螺旋桨径向60% R?70%R站位区间；第4隔离单腔位于螺旋桨径向70% R?80% R站位区间；第5隔离单腔位于螺旋桨径向80% R?90% R站位区间；第6隔离单腔位于螺旋桨径向90% R?100% R站位区间。
4.根据权利要求1所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，所述出气口设置于5%本地弦长?10%本地弦长；所述出气口开口大小为1.0%本地弦长?2.0%本地弦长； 所述进气口设置于87%本地弦长?90%本地弦长；所述进气口开口大小为1.5%本地弦长?2.5%本地弦长。
5.根据权利要求4所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，所述出气口设置于7.5%本地弦长；所述出气口开口大小为1.5%本地弦长； 所述进气口设置于88.5%本地弦长；所述进气口开口大小为2.0%本地弦长。
6.根据权利要求1所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，所述射流动力装置为涵道风扇和/或气泵和/或航模电机配桨叶。
7.根据权利要求1所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，所述壳板结构框架包括:加强单梁和加强肋板； 所述加强单梁为四面体，包括上表面、下表面、左表面和右表面； 设所述加强单梁共设置N个设计站位，沿螺旋桨桨叶展向，依次记为:设计站位1、设计站位2…设计站位η ;并且，所述设计站位I对应所述加强单梁的截面1，所述设计站位2对应所述加强单梁的截面2…所述设计站位η对应所述加强单梁的截面η ； 对于任意一个设计站位i，其对应加强单梁的截面i，其中，i e (1、2…η);则:在截面i位置安装所述加强肋板，并且，所述加强肋板包括前缘加强肋板和后缘加强肋板，所述前缘加强肋板的长度小于所述后缘加强肋板的长度；所述前缘加强肋板固定安装在截面i的右表面，所述后缘加强肋板固定安装在截面i的左表面； 另外，在所述壳板结构框架的下表面包覆下蒙皮，在所述壳板结构框架的上表面包覆上蒙皮，所述下蒙皮与所述上蒙皮存在第I相交线和第2相交线；并且，所述上蒙皮包括第一上表面蒙皮和第二上表面蒙皮；所述第一上表面蒙包覆在上表面中与各个隔离单腔对应位置；所述第二上表面蒙皮包覆在所述上表面的其余位置；各个所述前缘加强肋板的梢部与所述第I相交线的内表面接触，各个所述后缘加强肋板的梢部与所述第2相交线的内表面接触；相邻加强肋板之间以及包覆相邻加强肋板的蒙皮即形成一个隔离单腔；各个所述加强肋板为螺旋桨的受载元件，用于承受扭矩载荷。
8.根据权利要求7所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，设任意两个相邻的设计站位分别为设计站位k和设计站位j ;其中k、j e (1、2…η);并且，j-k=I ; 则:在所述加强单梁的设计站位k位置安装第I加强肋板，在所述加强单梁的设计站位j位置安装第2加强肋板；在所述设计站位k和所述设计站位j之间的加强单梁上等距开设P个通孔，分别记为:通孔1、通孔2…通孔P ;每个通孔开设在所述加强单梁的左表面和右表面之间； 在所述通孔I和所述通孔2之间的间距处安装保形肋板I...在通孔p-1和所述通孔P之间的间距处安装保形肋板P-1 ;即:每个隔离单腔之间共安装P-1个保形肋板，并且，各个所述保形肋板均包括前缘保形肋板和后缘保形肋板，所述前缘保形肋板的长度小于所述后缘保形肋板的长度；所述前缘保形肋板固定安装在右表面，所述后缘保形肋板固定安装在左表面；所述保形肋板用于维持桨叶翼型。
9.根据权利要求8所述的可实现内部协同射流的螺旋桨布局构型，其特征在于，所述保形肋板为中空结构，厚度为3?5毫米；所述加强肋板为非中空结构，厚度为3?5毫米；每一个所述通孔用于独立安装一台涵道风扇。
10.一种适用于高空飞艇螺旋桨的协同射流控制方法，其特征在于，包括以下步骤: SI，在螺旋桨内部连续布置多个隔离单腔作为流场的内部通道；通过外蒙皮向内部偏移的方式，形成各个隔离单腔的用于内部流场和外部层流交换的进气口与出气口 ；在每一个隔离单腔内部安装射流动力装置； S2，分别设置每一个射流动力装置的功率； S3，按所设定的功率，协同控制各个射流动力装置分别工作，使螺旋桨气动效率达到最大值； 其中，对于每一个隔离单腔，其流场控制过程为: 在射流动力装置的驱动下，同时驱动前缘负压区出气和后缘高压区进气，对翼型表面气流进行主动流动控制，从而提高螺旋桨的气动效率。
【文档编号】B64C11/24GK104149969SQ201410423012
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】安伟刚, 刘君义, 宋笔锋, 周颖, 宋文萍, 刘源, 冯峰, 韩煦, 刘鑫 申请人:西北工业大学