专利名称：新概念空气螺旋桨或旋翼的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞机推进效率气动措施，具体是一种设有副桨的新概念空气螺旋桨或旋翼。
现今世界各国的螺旋桨飞机，由于螺旋桨现有技术特征的限制，在飞机速度大于700公里/小时以后，效率急剧下降。“中国大百科全书”《航空航天)》第374页说:“在速度低于700公里/时的情况下，空气螺旋桨推进效率较高，速度继续增大，推进效率急剧下降。同时，飞机所需的功率随速度的三次方正比增加”原苏联库罗奇金著《垂直起落飞机设计原理)》(国防工业出我社1973年版)第49页说“螺旋桨动力装置如以平飞速度飞行时，螺旋桨拉力下降很快，对重载螺旋桨说，当速度V≌900公里/小时(M≌0.75)时，拉力相当于悬停状态的20-25％，轻载螺旋桨动力装置的拉力随速度的上升反而下降的更加急剧。”这是因为，现有螺旋桨飞机在以大于700公里/小时的速度飞行时，桨叶前缘给予空气压缩力急剧增加，且桨叶背面局部气流将超过音速，以至出现激波，引起激波后面的气流分离，使其旋进阻力急增，推进率效剧减，机械抖震和噪声发射也相应增加。由于这些原因，致使现有的空气螺旋桨飞机难以进入高亚音速区甚至进入超音速飞行。空气螺旋桨动力装置在中低亚音速区的许多独有的优越性未能得到有效的延伸和扩展。
本发明的目的，是提供一种可大量减少来自桨叶前缘阻力和具有推迟激波产生，从而可使螺旋桨飞机能进入高亚音速区进而进入超音速飞行的一种设有副桨的新概念空气螺旋桨或旋翼。
为实现上述目的，本发明具有同桨毂固接、其横截面外形同簿型机翼相似的多片长直桨叶，其特征是它的主桨前缘设有齿条形副桨，副桨与主桨连成一高强度整体，副桨上的三角齿的齿尖面向旋进方向。下面，结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1是本发明的俯视平面图图2是
图1中任一桨叶的I-IV截面剖视图图中1、桨毂；2、主桨；3、副桨；4、三角齿从
图1-2可知，主桨2的前缘位置，设有齿条形副桨3，副桨3与主桨2固连成一高强度整体，且副桨3从桨根到桨尖均匀布设三角齿4的齿尖面对旋进方向，其后掠角大于或等于25度。这样，设三角齿后掠角为45度，则齿前来流速度V的法向分量VCOS45°＝2√2V＝0.71V，将此计算结果代入动能公式E＝1/2MV2得到E＝1/2M(0.71V)2＝1/4MV2这证明桨叶前缘的阻力大为减少，这证明激波只有在更高的旋进速度下才会出现，从而使激波的产生得到推迟，其功能类似于后掠翼或三角翼组合；由此可见，采用桨叶前缘均匀布设三角齿的气动措施，可以克服桨叶高速度旋进，其桨叶前缘对空气的压缩效应带来的随着旋进速度正比增加的阻力，以及其背部气流达到音速而出现激波，进而激波后部出现严重气流分离和剧烈噪声发射的障碍，使螺旋桨动力飞机能够跨进高亚音速区，并进入高效率超音速飞行的王国。
根据飞行速度愈是接近作为工作介质的气流速度，其推进效率便愈高的原理，成立公知的推进效率nf的计算公式如下nf=21+Ve/V]]>式中Ve为工作介质流速，V为飞行速度根据上述公式可知，由于空气螺旋桨的直径远大于喷气发动机，作为工作介质的单位时间空气流量大，因而在发动机功率相同时，螺旋桨的推力要大得多。一般来说，螺旋桨推进器的气流速度Ve较小，略大于V，几乎与V接近，所以，螺旋桨推进器的推进效率不仅远大于涡喷发动机，还远高于涡扇发动机，因而，它油耗小，有利于实现不作空中加油的超远距飞行；又因涡轮螺旋桨发动机同油耗相关的排热量较少，所以其排气温度相应较低，这对于军用飞机避开敌方红外寻的导弹攻击特别有利；螺旋桨推进器起飞拉力大，着陆时可以反桨减速，这对飞机实现短距起落以及舰载使用也很需要。然而，处在当今高科技迅猛发展的国际环境中，螺旋桨动力装置只有在解决了上述推迟激波产生，有效减小波阻和噪声，从而可使飞机跨越高亚音速区进入超音速飞行之后，螺旋桨飞机的上述多方面优势才更具有尖端应用的可靠的现实性。
综上所述，可知本发明不仅对于扩展螺旋桨飞机的民用范围和民用层次，尤其对于扩展螺旋桨飞机的军用范围和军用层次都具有特别重要的现实意义。它对我国军用新型运输机、空中加油机，特种军用机以及垂直和短距起落飞机、舰载机的研制，都具有独特的功效；它的基本方法，还同样适于新型多用途速旋翼机的研制。运用本发明新概念螺旋桨作为推进器的飞机，它具有高的推重比和大的空气流量，起飞和着陆滑跑距离短，可从受破坏的跑道或航空母舰起飞着陆；它兼容低亚音速待机和超音速截击冲刺的特性，所以它具有较高的机动能力；它的排气温度低，红外信号最小，因而具有较高的生存力；它耗油最省，具有比喷气飞机大得多的航程；它具有较低的噪声发射，从而能使旋翼机在提高旋翼性能、取得较高前飞速度时，还能获得较优的乘坐舒适性。
这种用局部前后掠代替整体前后掠的长直桨叶或旋翼，有利于以较轻的重量和较簿的构形实现较大的整体刚度以及较优良的综合性能，而且整体前后掠桨叶概念仅对较小直径的桨扇叶轮具有意义，根本不可能适用于较大长度的桨叶或旋翼中。这正是整体前后掠桨叶概念的局限，也正是本发明旨在利用螺旋桨推进效率高的优点，克服其高速效率低的限制，拓展螺旋桨飞机的速度范围，所建立的适于高转速的难以替代的新概念桨叶或旋翼所具有的优势之所在。
本发明新概念空气螺旋桨或旋翼的桨毂1由合金钢或合金铝制作，主桨2、副桨3、三角齿4均可由合金钢、合金铝或复合材料制作。
权利要求1.一种新概念空气螺旋桨或旋翼，具有同桨毂固接的长直桨叶，其特征是它由桨毂(1)、主桨(2)、副桨(3)和三角齿(1)组成，副桨(3)呈齿条形，在主桨(2)前缘位置与其固连，由此构成以局部为前后掠前缘组合的长直桨叶或旋翼。
2.根据权利要求1所述的新概念空气螺旋桨或旋翼，其特征是齿条形副桨(3)上，从桨根至桨尖均匀布设其齿尖面向旋进方向的三角齿(4)，该三角齿(4)的后掠角大于或等于25度。
专利摘要一种没有副桨的新概念空气螺旋桨或旋翼,由桨毂(1)、主桨(2)、副桨(3)、三角齿(4)组成。副桨(3)置于主桨(2)前缘位置,且其桨根至桨尖面向旋进方向均匀布有后掠角大于25度的三角齿(4),由此可减少桨叶或旋翼高速旋进中其前缘给于空气压缩效应产生的阻力,并推迟激波产生,使螺旋桨飞机能跨入高亚高速区甚至进入超音速飞行,使旋翼机获得较高的平飞速度以及较优的乘坐舒适性。
文档编号B64C27/32GK2286721SQ9624063
公开日1998年7月29日 申请日期1996年9月18日 优先权日1996年9月18日
发明者乐正伟 申请人:乐正伟