一种提高涵道风扇发动机拉力的方法与流程

本发明属于涵道风扇发动机优化提高拉力领域，涉及一种安全可靠、满足飞行要求且能显著提高涵道风扇发动机拉力的方法。

背景技术：

涵道风扇因为具有安全性，以及显著性能改进的潜力成为许多飞行器动力系统的选择。尤其是大涵道比涡扇发动机，由于耗油率低、噪声小，被广泛用于大型民用和军用运输机以及其他大型亚声速飞机，如加油机、预警机、反潜机等。

由于受限于生产、加工及装配工艺以及桨尖变形等因素制约，一般涵道风扇桨尖与涵道内壁之间都会存在一定的缝隙量。正是由于这种缝隙的存在导致风扇在高速旋转时翼尖与涵道内侧之间会产生较强的剪切及桨尖泄流效应，从而降低了桨尖拉力并增加了扭矩。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，通过在桨尖前的涵道内壁安装具有一定厚度的胶条，在较低程度的影响发动机性能的前提下，提高了桨尖的拉力，降低了扭矩；具体是一种提高涵道风扇发动机拉力的方法。

所述的提高涵道风扇发动机拉力的方法具体为：

针对桨尖与涵道内壁之间的间隙，在涵道内壁，扇尖位置前6毫米处，贴有宽20毫米，高4.5mm的环形胶条。由于桨尖间隙的存在，导致桨尖处产生较强的涡流，从而降低桨尖拉力并增大诱导阻力，从而增加扭矩；由于环形胶条的布置，桨尖处在胶条所产生的台阶后的死水区，因此消除了桨尖涡流，从而增加了桨尖拉力并减小了诱导阻力。

本发明具有如下有益效果：

1)、一种提高涵道风扇发动机拉力的方法，显著降低了桨尖的泄流效应并减小了桨尖涡强度，从而达到降低扭矩、提高拉力的效果。

2)、一种提高涵道风扇发动机拉力的方法，实验结果表明贴条后升力提高，且随着发动机转速的提高，拉力提高效果更为明显。

附图说明

图1是本发明涵道风扇发动机的整体布局图；图1a为涵道风扇发动机的正视图；图1b为涵道风扇发动机的外壁图；

图2是本发明涵道风扇发动机的三维细节图；

图3是本发明带胶条的风扇发动机的剖视图及风扇的扇尖详细视图；

图4a是本发明不带胶条的升力原理解析图；

图4b是本发明带胶条的升力提高原理解析图；

图5是本发明贴有环形胶条的风扇发动机实验实景拍摄图；

图6是本发明有无环形胶条对涵道拉力测试的结果对比示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

涵道风扇发动机的整体布局如图1a和图1b所示，包括前桨叶1，整流帽2，唇口3以及外壁4；如图2所示，本发明在桨毂上安置两排三扇叶桨5，以增大发动机吸入空气量及速度。同时在前桨叶的前侧安置胶条6，如图5所示，具体为涵道内壁的扇尖位置前6毫米处，布置贴有宽20毫米，高4.5mm的环形胶条，并做平滑处理；上述参数是经过不同试验对比后最终确定，通过对已有涵道风扇发动机进行改进，达到提升拉力的目的。

由于桨尖间隙3mm的存在，导致桨尖处产生较强的涡流，从而降低桨尖拉力并增大诱导阻力，从而增加扭矩；由于环形胶条的布置，桨尖处在胶条所产生的台阶后的死水区，因此消除了桨尖涡流，从而增加了桨尖拉力并减小了诱导阻力。其主要目的是使得飞行器启动及飞行过程中涵道升力提高，次要目的是增强飞行过程中的稳定性。

如图3所示，其中上部较大面积的是桨毂剖面外形，由两根杆件固定在涵道内部，图中下部为涵道的翼型剖面，该翼型足以提供飞行器起飞及巡航过程中的各项要求。

通过对风扇发动机的涵道贴上环形胶条和不贴环形胶条作对比，无胶条的桨尖流动如图4a所示，由于桨尖间隙的存在，导致桨尖处会产生将强的涡流，从而降低桨尖拉力并增大诱导阻力，从而增加扭矩。贴有环形胶条的桨尖流动如图4b所示，由于桨尖处在胶条所产生的台阶后的死水区，因此极大较小甚至消除了桨尖涡流，从而增加了桨尖拉力并减小了诱导阻力。

通过涵道内壁有无环形胶条，对涵道拉力进行测试对比，结果如图6所示，横坐标为功率/kw，纵坐标为拉力/kg。从图中明显发现贴条后的涵道拉力得到提升，拉力提升最大值为2kg左右。当功率增大时，拉力提升更为明显。通过该实验，验证了本发明的合理性。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种提高涵道风扇发动机拉力的方法，属于涵道风扇发动机优化提高拉力领域。针对桨尖与涵道内壁之间的间隙，在涵道内壁，扇尖位置前6毫米处，贴有宽20毫米，高4.5mm的环形胶条。由于桨尖间隙的存在，导致桨尖处产生较强的涡流，从而降低桨尖拉力并增大诱导阻力，从而增加扭矩；由于环形胶条的布置，桨尖处在胶条所产生的台阶后的死水区，因此消除了桨尖涡流，从而增加了桨尖拉力并减小了诱导阻力。本发明显著降低了桨尖的泄流效应并减小了桨尖涡强度，从而达到降低扭矩、提高拉力的效果。贴条后升力提高，且随着发动机转速的提高，拉力提高效果更为明显。

技术研发人员：徐强;田云;欧阳星;张文祺;霍甜
受保护的技术使用者：武汉卓尔无人机制造有限公司
技术研发日：2018.11.06
技术公布日：2019.04.16