專(zhuān)利名稱(chēng)：新概念空氣螺旋槳或旋翼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機(jī)推進(jìn)效率氣動(dòng)措施，具體是一種設(shè)有副槳的新概念空氣螺旋槳或旋翼。
現(xiàn)今世界各國(guó)的螺旋槳飛機(jī)，由于螺旋槳現(xiàn)有技術(shù)特征的限制，在飛機(jī)速度大于700公里/小時(shí)以后，效率急劇下降?！爸袊?guó)大百科全書(shū)”《航空航天)》第374頁(yè)說(shuō):“在速度低于700公里/時(shí)的情況下，空氣螺旋槳推進(jìn)效率較高，速度繼續(xù)增大，推進(jìn)效率急劇下降。同時(shí)，飛機(jī)所需的功率隨速度的三次方正比增加”原蘇聯(lián)庫(kù)羅奇金著《垂直起落飛機(jī)設(shè)計(jì)原理)》(國(guó)防工業(yè)出我社1973年版)第49頁(yè)說(shuō)“螺旋槳?jiǎng)恿ρb置如以平飛速度飛行時(shí)，螺旋槳拉力下降很快，對(duì)重載螺旋槳說(shuō)，當(dāng)速度V≌900公里/小時(shí)(M≌0.75)時(shí)，拉力相當(dāng)于懸停狀態(tài)的20-25％，輕載螺旋槳?jiǎng)恿ρb置的拉力隨速度的上升反而下降的更加急劇?！边@是因?yàn)椋F(xiàn)有螺旋槳飛機(jī)在以大于700公里/小時(shí)的速度飛行時(shí)，槳葉前緣給予空氣壓縮力急劇增加，且槳葉背面局部氣流將超過(guò)音速，以至出現(xiàn)激波，引起激波后面的氣流分離，使其旋進(jìn)阻力急增，推進(jìn)率效劇減，機(jī)械抖震和噪聲發(fā)射也相應(yīng)增加。由于這些原因，致使現(xiàn)有的空氣螺旋槳飛機(jī)難以進(jìn)入高亞音速區(qū)甚至進(jìn)入超音速飛行?？諝饴菪龢?jiǎng)恿ρb置在中低亞音速區(qū)的許多獨(dú)有的優(yōu)越性未能得到有效的延伸和擴(kuò)展。
本發(fā)明的目的，是提供一種可大量減少來(lái)自槳葉前緣阻力和具有推遲激波產(chǎn)生，從而可使螺旋槳飛機(jī)能進(jìn)入高亞音速區(qū)進(jìn)而進(jìn)入超音速飛行的一種設(shè)有副槳的新概念空氣螺旋槳或旋翼。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有同槳轂固接、其橫截面外形同簿型機(jī)翼相似的多片長(zhǎng)直槳葉，其特征是它的主槳前緣設(shè)有齒條形副槳，副槳與主槳連成一高強(qiáng)度整體，副槳上的三角齒的齒尖面向旋進(jìn)方向。下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明


圖1是本發(fā)明的俯視平面圖圖2是
圖1中任一槳葉的I-IV截面剖視圖圖中1、槳轂；2、主槳；3、副槳；4、三角齒從
圖1-2可知，主槳2的前緣位置，設(shè)有齒條形副槳3，副槳3與主槳2固連成一高強(qiáng)度整體，且副槳3從槳根到槳尖均勻布設(shè)三角齒4的齒尖面對(duì)旋進(jìn)方向，其后掠角大于或等于25度。這樣，設(shè)三角齒后掠角為45度，則齒前來(lái)流速度V的法向分量VCOS45°＝2√2V＝0.71V，將此計(jì)算結(jié)果代入動(dòng)能公式E＝1/2MV2得到E＝1/2M(0.71V)2＝1/4MV2這證明槳葉前緣的阻力大為減少，這證明激波只有在更高的旋進(jìn)速度下才會(huì)出現(xiàn)，從而使激波的產(chǎn)生得到推遲，其功能類(lèi)似于后掠翼或三角翼組合；由此可見(jiàn)，采用槳葉前緣均勻布設(shè)三角齒的氣動(dòng)措施，可以克服槳葉高速度旋進(jìn)，其槳葉前緣對(duì)空氣的壓縮效應(yīng)帶來(lái)的隨著旋進(jìn)速度正比增加的阻力，以及其背部氣流達(dá)到音速而出現(xiàn)激波，進(jìn)而激波后部出現(xiàn)嚴(yán)重氣流分離和劇烈噪聲發(fā)射的障礙，使螺旋槳?jiǎng)恿︼w機(jī)能夠跨進(jìn)高亞音速區(qū)，并進(jìn)入高效率超音速飛行的王國(guó)。
根據(jù)飛行速度愈是接近作為工作介質(zhì)的氣流速度，其推進(jìn)效率便愈高的原理，成立公知的推進(jìn)效率nf的計(jì)算公式如下nf=21+Ve/V]]>式中Ve為工作介質(zhì)流速，V為飛行速度根據(jù)上述公式可知，由于空氣螺旋槳的直徑遠(yuǎn)大于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，作為工作介質(zhì)的單位時(shí)間空氣流量大，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同時(shí)，螺旋槳的推力要大得多。一般來(lái)說(shuō)，螺旋槳推進(jìn)器的氣流速度Ve較小，略大于V，幾乎與V接近，所以，螺旋槳推進(jìn)器的推進(jìn)效率不僅遠(yuǎn)大于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，還遠(yuǎn)高于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，因而，它油耗小，有利于實(shí)現(xiàn)不作空中加油的超遠(yuǎn)距飛行；又因渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)同油耗相關(guān)的排熱量較少，所以其排氣溫度相應(yīng)較低，這對(duì)于軍用飛機(jī)避開(kāi)敵方紅外尋的導(dǎo)彈攻擊特別有利；螺旋槳推進(jìn)器起飛拉力大，著陸時(shí)可以反槳減速，這對(duì)飛機(jī)實(shí)現(xiàn)短距起落以及艦載使用也很需要。然而，處在當(dāng)今高科技迅猛發(fā)展的國(guó)際環(huán)境中，螺旋槳?jiǎng)恿ρb置只有在解決了上述推遲激波產(chǎn)生，有效減小波阻和噪聲，從而可使飛機(jī)跨越高亞音速區(qū)進(jìn)入超音速飛行之后，螺旋槳飛機(jī)的上述多方面優(yōu)勢(shì)才更具有尖端應(yīng)用的可靠的現(xiàn)實(shí)性。
綜上所述，可知本發(fā)明不僅對(duì)于擴(kuò)展螺旋槳飛機(jī)的民用范圍和民用層次，尤其對(duì)于擴(kuò)展螺旋槳飛機(jī)的軍用范圍和軍用層次都具有特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。它對(duì)我國(guó)軍用新型運(yùn)輸機(jī)、空中加油機(jī)，特種軍用機(jī)以及垂直和短距起落飛機(jī)、艦載機(jī)的研制，都具有獨(dú)特的功效；它的基本方法，還同樣適于新型多用途速旋翼機(jī)的研制。運(yùn)用本發(fā)明新概念螺旋槳作為推進(jìn)器的飛機(jī)，它具有高的推重比和大的空氣流量，起飛和著陸滑跑距離短，可從受破壞的跑道或航空母艦起飛著陸；它兼容低亞音速待機(jī)和超音速截?fù)魶_刺的特性，所以它具有較高的機(jī)動(dòng)能力；它的排氣溫度低，紅外信號(hào)最小，因而具有較高的生存力；它耗油最省，具有比噴氣飛機(jī)大得多的航程；它具有較低的噪聲發(fā)射，從而能使旋翼機(jī)在提高旋翼性能、取得較高前飛速度時(shí)，還能獲得較優(yōu)的乘坐舒適性。
這種用局部前后掠代替整體前后掠的長(zhǎng)直槳葉或旋翼，有利于以較輕的重量和較簿的構(gòu)形實(shí)現(xiàn)較大的整體剛度以及較優(yōu)良的綜合性能，而且整體前后掠槳葉概念僅對(duì)較小直徑的槳扇葉輪具有意義，根本不可能適用于較大長(zhǎng)度的槳葉或旋翼中。這正是整體前后掠槳葉概念的局限，也正是本發(fā)明旨在利用螺旋槳推進(jìn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，克服其高速效率低的限制，拓展螺旋槳飛機(jī)的速度范圍，所建立的適于高轉(zhuǎn)速的難以替代的新概念槳葉或旋翼所具有的優(yōu)勢(shì)之所在。
本發(fā)明新概念空氣螺旋槳或旋翼的槳轂1由合金鋼或合金鋁制作，主槳2、副槳3、三角齒4均可由合金鋼、合金鋁或復(fù)合材料制作。
權(quán)利要求1.一種新概念空氣螺旋槳或旋翼，具有同槳轂固接的長(zhǎng)直槳葉，其特征是它由槳轂(1)、主槳(2)、副槳(3)和三角齒(1)組成，副槳(3)呈齒條形，在主槳(2)前緣位置與其固連，由此構(gòu)成以局部為前后掠前緣組合的長(zhǎng)直槳葉或旋翼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新概念空氣螺旋槳或旋翼，其特征是齒條形副槳(3)上，從槳根至槳尖均勻布設(shè)其齒尖面向旋進(jìn)方向的三角齒(4)，該三角齒(4)的后掠角大于或等于25度。
專(zhuān)利摘要一種沒(méi)有副槳的新概念空氣螺旋槳或旋翼,由槳轂(1)、主槳(2)、副槳(3)、三角齒(4)組成。副槳(3)置于主槳(2)前緣位置,且其槳根至槳尖面向旋進(jìn)方向均勻布有后掠角大于25度的三角齒(4),由此可減少槳葉或旋翼高速旋進(jìn)中其前緣給于空氣壓縮效應(yīng)產(chǎn)生的阻力,并推遲激波產(chǎn)生,使螺旋槳飛機(jī)能跨入高亞高速區(qū)甚至進(jìn)入超音速飛行,使旋翼機(jī)獲得較高的平飛速度以及較優(yōu)的乘坐舒適性。
文檔編號(hào)B64C27/32GK2286721SQ9624063
公開(kāi)日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1996年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月18日
發(fā)明者樂(lè)正偉 申請(qǐng)人:樂(lè)正偉