[发明专利]一种具有三维桨尖的高性能桨叶气动外形

说明书

本发明属于直升机气动设计技术领域，公开了一种具有三维桨尖的高性能桨叶气动外形。所述桨叶的主翼型段为相对半径0.25R～1.0R，主翼型段的气动扭转率为‑9°/R～‑13°/R，主翼型段的后缘从相对半径0.25R至1.0R为水平直线，前缘从相对半径0.25R至R1为水平直线，从相对半径R1至1.0R为抛物线。所述桨叶采用三维上下反桨尖设计，其中上反桨尖外形为直线，下反桨尖为抛物线。

技术领域

本发明属于直升机气动设计技术领域，特别涉及一种具有三维桨尖的高性能桨叶气动外形。

背景技术

先进直升机应具有高性能、高速、低噪声等技术特点，这些技术特点都与旋翼密切相关。旋翼是直升机的关键部件，直升机不仅依靠旋翼产生升力，同时也要通过旋翼来获得推进力和操纵力，因此，旋翼气动特性的好坏直接影响到直升机全机的性能、机动性、噪声特性等，而桨叶的气动布局方案直接决定了旋翼的气动性能。随着技术的发展，桨叶气动外形设计正逐步从二维走向三维。桨叶的二维气动布局参数包括前后掠、尖削、弦长分布、翼型配置和扭转分布等，三维气动布局参数主要指桨尖构型，如上反桨尖、下反桨尖等。国内现有直升机型号尤其是高原型，对提升自身载重能力存在潜在需求，提高旋翼的悬停性能是提升载重的有效途径之一，因此，本发明针对提升旋翼悬停性能这一目标，提出一种具有三维桨尖构型的桨叶气动外形。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种具有三维桨尖的高性能桨叶气动外形，以满足高悬停性能旋翼的设计需求。

本发明的技术方案：

一种具有三维桨尖的高性能桨叶气动外形，所述桨叶主翼型段为相对半径0.25R～1.0R，主翼型段翼型厚度为7％～12％。R为桨叶总长度。

所述桨叶主翼型段桨尖为上反下反桨尖，且沿展向先上反后下反。桨尖上反部分沿展向为直线，优选地，上反起始位置为0.82R～0.92R，上反角度为2°～10°。桨尖下反部分为抛物线，优选地，桨尖下反部分下反角度为5°～40°。

所述桨尖下反部分1/4弦长位置点沿展向为抛物线；下反部分抛物线Y₂坐标计算公式为Y₂＝b(X₂-R2)²+E；其中，R2为桨尖下反部分起始点与旋转轴的距离，优选地，R2取值范围为0.92R～0.96R；E为R2处桨尖下反部分1/4弦长位置点的Y₂值，由上反起始位置和上反角度确定；b为抛物线系数，根据下反角度、R2、E共同确定。

所述桨叶主翼型段分别为第一段和第二段；第一段沿展向从0.25R至R1，优选地，R1取0.95R；第一段弦长相等，为C，优选地，C取0.41m。

优选地，第二段从R1至1.0R，弦长逐渐减小，1.0R处弦长D为0.25C～0.5C。

所述桨叶主翼型段后缘从0.25R至1.0R为水平直线。

所述桨叶主翼型段第一段前缘为水平直线，第二段前缘为抛物线；抛物线计算公式为Y₁＝a(X₁-R1)²+C，其中，X1为桨叶主翼型段第二段前缘某点X1方向坐标，Y1为第二段前缘某点Y1方向坐标；a为抛物线系数，根据桨尖弦长D确定。X1方向为桨叶展向，从桨根到桨尖为正，Y1为桨叶弦向，从后缘到前缘为正。

优选地，所述桨叶主翼型段的气动扭转率为-9°/R～-13°/R。

有益效果

针对本发明桨叶和基准无下反桨尖桨叶进行了旋翼悬停状态性能计算，结果如图3所示，可以看出本发明桨叶的旋翼悬停效率高于基准旋翼，表明本发明桨叶的气动布局参数，尤其是三维上下反桨尖构型有助于提高直升机旋翼的悬停性能。

附图说明

图1为本发明提出的一种具有三维桨尖的高性能桨叶平面形状；