[发明专利]一种分布式双涵道电动尾桨参数设计选择方法

说明书

本发明公开了一种分布式双涵道电动尾桨参数设计选择方法，包括下述步骤：步骤一：确定尾桨设计准则；步骤二：基于尾桨设计准则确定单个涵道尾桨最大拉力需求；步骤三：基于单个涵道尾桨最大拉力需求，对单个涵道尾桨总体参数进行设计；所述的单个涵道尾桨总体参数包括桨叶片数、尾桨直径、实度；步骤四：基于单个涵道尾桨总体参数确定尾桨转速范围；基于最大拉力需求及尾桨转速范围确定固定尾桨距参数。本发明可将常规单旋翼带尾桨构型直升机改为双涵道电动尾桨直升机，可以大大提升直升机飞行安全性。

技术领域

本发明属于直升机尾桨设计技术领域，特别涉及一种分布式双涵道电动尾桨参数设计选择方法。

背景技术

直升机尾桨系统承担着平衡主旋翼反扭矩、控制航向的重要作用。但传统尾桨构型存在着传动系统复杂、重量大、制造质量要求高、故障率高和故障后果严重等问题。据统计，由尾桨系统引发的事故，占直升机事故总数的15％以上。因此，几十年来，世界主要直升机公司均持续探索和发展新的反扭矩平衡系统，先后发展了涵道尾桨、无尾桨系统，或采用双旋翼直升机。

随着电池技术、电动机技术和电传飞控技术的发展，采用电能作为驱动力的电动抗扭矩系统可行性逐渐提升，得到广泛关注。在传统直升机上，尾桨是通过尾梁的传动轴连接到主齿轮的，因而它与主旋翼同步运转；而电动尾桨作为反扭矩系统，可以直接取消复杂的轴与齿轮箱的链接结构。发展电动尾桨技术，替代传统尾桨构型。具有以下优势：

1)简化机械结构，提高系统可靠性。电动尾桨由电能驱动电机带动尾旋翼工作，因而能够简化复杂的尾传动系统，提高系统可靠性；

2)“尺度无关”特性，为新构型的发展提供可能。电推进系统具有“尺度无关”特性，指大功率电动机分解为若干小功率电动机，整个系统功率密度和效率基本不变，为分布式设计新构型提供可能，有利于增加裕度，提高尾桨系统安全性；

3)灵活控制，减少能耗。电动尾桨单独控制，与主旋翼解耦合，在如高速前飞等工作状态下，能够降低转速，减少能耗，增加航程航时。

直升机的尾桨通常包括常规尾桨和涵道尾桨两种构型。涵道尾桨构型在垂尾中制成筒形涵道，在涵道内装尾桨叶、尾桨毂和操纵系统，能够利用涵道产生附加的气动力。涵道尾桨与常规尾桨相比，具有尺寸小、维修方便、使用安全、噪声水平较低等技术优势和特点。进一步，分布式多涵道尾桨相较于单涵道尾桨具有更大的可靠性和安全性，分布式多涵道尾桨具有以下潜在优势：

1)采用分布式电机结构，能够有效降低电机载荷；

2)能够较为灵活地选择电机参数，通过搭配，实现整体更好的功重比；

3)能够通过不同尾旋翼飞行姿态的组合，实现对尾桨工作状态更精细地控制，提高效率；

4)能够提供宝贵的设计冗余，提升电动尾桨系统的可靠性，进而提升整机安全性。

综上所述，分布式多涵道电动尾桨作为未来直升机尾桨系统方案的重要选择之一，具有常规构型尾桨无法比拟的可靠性和安全性，尤其是对民用直升机有重大意义。但是目前国内外大多数停留在单涵道尾桨的设计和应用，对于多涵道分布式尾桨的设计研究较少，分布式多涵道尾桨参数设计目前尚未有较为成熟的方法。

发明内容

本发明的目的：提供一种分布式双涵道电动尾桨参数设计选择方法。本发明可将常规单旋翼带尾桨构型直升机改为双涵道电动尾桨直升机，可以大大提升直升机飞行安全性。

本发明的技术方案：一种分布式双涵道电动尾桨参数设计选择方法，包括下述步骤：

步骤一：确定尾桨设计准则；

步骤二：基于尾桨设计准则确定单个涵道尾桨最大拉力需求；

步骤三：基于单个涵道尾桨最大拉力需求，对单个涵道尾桨总体参数进行设计；所述的单个涵道尾桨总体参数包括桨叶片数、尾桨直径、实度；