[发明专利]一种基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构

说明书

本发明公开了一种基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构，涉及航空电推进及轮缘电机的技术领域。机翼前后翼缘并排分布的流道结构和机翼相融合，尾部成喷管状；前翼缘流道设在机翼前缘上沿，后翼缘流道在机翼尾部成Y形，流道中安装有轮缘电机驱动的风扇；前翼缘推进结构主要负责提供推力，后翼缘推进结构既提供推力也具有边界层抽吸作用。本发明的基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构适用于电推进飞机的高速飞行的推进需求，解决了传统翼缘分布式电推进飞机被螺旋桨限制飞行速度的问题。此外，本发明通过轮缘驱动方式解决了传统轴驱电机难以安装在机翼翼缘流道内的问题；还进一步提高了推进系统整体的结构强度，减少了结构和气动的设计难度。

技术领域

本发明涉及航空电推进技术领域，具体涉及一种基于轮缘驱动技术的翼缘推进结构。

背景技术

随着碳中和战略的提出和航空电推进技术的发展，翼缘分布式推进是一种常见的推进方式，有利于提高飞行器的推进效率，减少碳排放和能量损耗。然而传统的翼缘分布式推进是利用螺旋桨提供推力，导致飞行器的飞行速度不高。飞行速度在低马赫时，传统翼缘分布式结构对气动性能影响小，边界层也相对较小。传统翼缘结构一般是将电机并排安装在飞机机翼上，机翼的结构和强度受到很大的影响，传统翼缘分布阻力较大，高强度结构设计难度大，不适合高速飞行；并且在飞行速度提高后，边界层的影响较大，传统翼缘分布不能减少边界层阻力。因此，在高速电推进飞行器中机翼BLI(边界层吸入)风扇的涡轮电推进系统逐渐流行。机翼BLI风扇设计和应用的关键在于电机和机翼的安装组合。机翼BLI风扇转速较高，直径较小，功率需求达百千瓦级别。相应功率等级的轴驱式电机一般是安装在流道中心处，电机的体积和迎风截面对流道的气动影响很大，因此传统的机翼BLI风扇电推进系统在机翼前翼缘一般不会设有推进结构，而仅仅将轴驱电机埋在机翼后翼缘内。这种传统结构对机翼结构强度设计要求高，而且电机散热比较困难，需要附加散热装置。由于仅在后翼缘处提供推力，可能会有一些飞行条件，特别是在下降过程中，受限的尾部流道区域可能会影响性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出了一种基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构，利用轮缘电机驱动涵道风扇不仅可以在机翼前端实现翼缘融合推进，而且也解决了传统轴驱电机在机翼尾端翼缘融合时对机翼结构的破坏；这种结构非常适合高速飞行的推进需求，不仅保留了翼缘分布式推进结构的推进优势，同时也具有BIL边界层抽吸的作用，具有广阔的应用前景。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构，设置在飞行器或飞机的机翼的前后翼缘区域，由并排分布的流道、轮缘电机和内置风扇、电机转子及风扇的限位支撑结构组成。

按照上述方案进一步地改进，一种基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构由机翼前后翼缘各自的分布式融合推进结构组成，即机翼的前后翼缘都并列分布着一定数量的棱形流道结构，流道和机翼融合在一起，其截面较小，内径不超过400mm；流道中安装的风扇采用轮缘驱动技术。机翼前翼缘融合推进结构主要负责提供推力，机翼后翼缘融合推进结构不仅提供推力，而且具有对机身和机翼根部的边界层抽吸作用。

进一步地，基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构的机翼后翼缘的流道数量一般要小于机翼前翼缘的流道，这是因为后翼缘的非襟翼空间有限。

进一步地，基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构的机翼前后翼缘流道中安装有由轮缘电机驱动的电动涡轮风扇，轮缘驱动技术所需的轮缘电机的转子和电动涡轮风扇集成在一起，轮缘电机通过棱形支架固定在流道中，定转子都是埋在流道导管壁中，不会影响到流道内气流流通，电机采用风冷散热。

进一步地，基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构的机翼前翼缘的流道安装在机翼前翼缘处，流道的下沿和机翼上沿融为一体，流道上沿连成一片成辅翼结构。轮缘电机和风扇安装在辅翼和机翼形成的收缩喷管状结构的前端。