一种涵道风扇与螺旋桨结合的垂起固定翼飞行器推进结构的制作方法

1.本发明涉及航空飞行器领域，尤其涉及一种涵道风扇与螺旋桨结合的垂起固定翼飞行器推进结构。


背景技术：

2.在航空飞行器领域，推进装置是活塞、涡轴、涡桨或电动机等动力形式类飞行器设计的核心系统之一，特别是垂直起降类飞行器，其飞行速度、推进效率、单位面积推力等性能与推进方式关系密切，新型推进装置在军用垂起无人机与民用飞行汽车等领域都具有显著地应用前景，因此解决推进方式与飞行速度、推进效率、单位面积推力等矛盾问题具有重大意义。现有旋转类推进方式的飞行器主要采用活塞发动机、涡桨发动机、涡轴发动机或电动机等动力驱动，一般驱动螺旋桨、旋翼或涵道等推进装置。螺旋桨推进方式效率较高、飞行速度较大，但尺寸较大、单位面积推力较小，多用于固定翼飞行器或部分垂起飞行器；旋翼推进方式悬停效率高，但尺寸大、单位面积推力小、飞行速度低，多用于直升机和垂起飞行器；涵道推进方式尺寸小、单位面积推力大、飞行速度大，但悬停效率低。
3.因此，对于追求推进方式尺寸较小、单位面积推力较大、悬停/巡航效率较高的垂直起降等飞行器而言，亟需一种新型飞行器推进结构。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种涵道风扇与螺旋桨结合的垂起固定翼飞行器推进结构，以在较小尺寸空间内产生较大推力，同时悬停效率更高。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种涵道风扇与螺旋桨结合的垂起固定翼飞行器推进结构，包括发动机,所述发动机固接有涵道支撑杆，所述涵道支撑杆固定连接有涵道风扇，所述涵道风扇包括涵道壁和涵道叶片，所述涵道壁的气流前方设置有螺旋桨，所述发动机的输出轴同轴固接有转轴，所述转轴同轴固接涵道叶片和螺旋桨；所述涵道壁截面采用翼型类外形设计；所述螺旋桨的直径大于涵道壁的直径。
7.本发明的有益效果是：
8.1)能显著提高较小空间下的单位面积推力。该推进方式充分发挥涵道风扇特性，在小尺寸空间下产生较大推力，显著提升发动机功率吸收能力和推力值，且涵道推力可占该推进方式的大部分总推力。
9.2)能大幅提高较小空间下的推进效率。该推进方式一定程度利用螺旋桨悬停/低速推进下的较高效率，产生一部分总推力，大幅减少对应推力的功率消耗，提高该推进方式整体效率。
10.3)螺旋桨下洗流能提高涵道本身吸力或推力。一般涵道风扇推力主要由涵道叶片推力和涵道壁吸力组成，其中涵道壁吸力通常占涵道总推力约40％，螺旋桨产生的下洗流或吸力流能大幅增加涵道壁附近空气流速，提高涵道壁吸力值。
11.4)能大幅提高飞行速度。涵道高速性较螺旋桨高，在较高速度飞行时，推力主要由涵道产生，螺旋桨产生推力较小；
12.5)能提高涵道类垂起飞行器的飞行航时。对于空间受限且采用涵道推进的垂起飞行器而言，其平飞期间推进方式效率低，该推进方式能充分利用螺旋桨平飞效率高的优势，能一定速度飞行高效飞行，提高飞行航时。
附图说明
13.图1为本发明实施例提供的一种涵道风扇与螺旋桨结合的垂起固定翼飞行器推进结构的结构示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
15.说明书附图中的附图标记包括：1、发动机；2、涵道支撑杆；3、涵道风扇；4、涵道壁；5、螺旋桨；6、涵道叶片；7、转轴。
16.如图1所示的，一种涵道风扇3与螺旋桨5结合的垂起固定翼飞行器推进结构，包括发动机1,发动机1固接有涵道支撑杆2，涵道支撑杆2固定连接有涵道风扇3，涵道风扇3包括涵道壁4和涵道壁4围合区中部的涵道叶片6，涵道支撑杆2与涵道壁4固定连接，涵道壁4的气流前方设置有螺旋桨5，发动机1的输出轴同轴固接有转轴7，转轴7同轴固接涵道叶片6和螺旋桨5。
17.涵道壁4截面采用翼型类外形设计，在涵道推进过程中可产生一定吸力，增加涵道总推力值，且螺旋桨5产生的下洗流或吸力流能进一步增大涵道壁4吸力，在一定程度上提升涵道推力。
18.螺旋桨5的直径大于涵道壁4的直径，以提升螺旋桨5悬停和飞行期间效率。
19.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。


技术特征：
1.一种涵道风扇与螺旋桨结合的垂起固定翼飞行器推进结构，其特征在于：包括发动机(1),所述发动机(1)固接有涵道支撑杆(2)，所述涵道支撑杆(2)固定连接有涵道风扇(3)，所述涵道风扇(3)包括涵道壁(4)和涵道叶片(6)，所述涵道壁(4)的气流前方设置有螺旋桨(5)，所述发动机(1)的输出轴同轴固接有转轴(7)，所述转轴(7)同轴固接涵道叶片(6)和螺旋桨(5)；所述涵道壁(4)截面采用翼型类外形设计；所述螺旋桨(5)的直径大于涵道壁(4)的直径。

技术总结
本发明公开了一种涵道风扇与螺旋桨结合的垂起固定翼飞行器推进结构，包括发动机,发动机固接有涵道支撑杆，涵道支撑杆固定连接有涵道壁，涵道壁内设置有涵道风扇，涵道风扇包括涵道叶片，涵道壁的气流前方设置有螺旋桨，发动机的输出轴同轴固接有转轴，转轴同轴固接涵道风扇和螺旋桨；涵道壁截面采用翼型类外形设计；螺旋桨的直径大于涵道壁的直径。本发明能够在较小尺寸空间内产生较大推力，同时悬停效率更高。效率更高。效率更高。


技术研发人员：杨小川 毛仲君 杨文 刘瑞 黄楷 杜远红 魏建烽 刘进 徐海航
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/6/27