利用内外流场耦合提升直升机性能的引流装置及直升机的制作方法

本发明涉及发动机，特别地，涉及一种利用内外流场耦合提升直升机性能的引流装置。此外，本发明还涉及一种包括上述利用内外流场耦合提升直升机性能的引流装置的直升机。

背景技术：

1、常规直升机的旋翼下洗流对直升机机身的干扰使得直升机外流的气动效率降低，同时其对发动机进气也产生一定的影响。对于常规直升机而言，其安装发动机的数量在1～3台份，对于单发布置的直升机，涡轴发动机进气口一般布置在机身顶部正中间，其正对来流方向，旋翼下洗流对该处流动产生较大的旋流，从而产生安装损失；对于安装双发和三发涡轴发动机的直升机，发动机进气口一般布置在机身两侧偏上，其进口气流在旋翼下洗流下存在一定的旋流且进口之间差异较大，其旋流会带来一定的安装损失，同时由于涡轴发动机需满足多发配平要求，使得各发动机状态不一致而带来额外的损失。一般而言，在直升机内外流场耦合时，直升机旋翼下洗流会使得发动机功率有3～6％左右的安装损失。

2、在现有的直升机设计过程中，由于安装损失所涉及的内外流耦合优化设计技术难度很大，在直升机设计中基本不太考虑如何减少这方面的损失，通常采用发动机功率富裕的模式开展设计。而在涡轴发动机设计方面，尽管有学者及工程设计人员开展降低进气道或粒子分离器的损失系数的工作来提升发动机输出功率，但其带来的改善不大，且没有采用直升机内外流场耦合的方式来主动增加性能的方法和装置。在其他方面，如针对前飞状态(对应涡轴发动机的巡航状态)采用了进气道前方设计导流槽、利用机身外形融合成通道疏导气流进入进气道的模式来改善发动机进气，降低损失，而对于直升机而言，其功率需求最大处在直升机悬停状态，该状态的内外流耦合造成的功率损失对直升机悬停起飞的能力的影响较大。

3、现有常规直升机的旋翼流场对全机都有影响，大多是气动干扰，降低了气动效率，同时也影响了发动机进气，进气压力和流速越大，对发动机越有利。常规发动机要么安装在机身顶部正中间，进气道直对来流，前飞速度直接把空气冲进发动机；要么因保证一台发动机故障不能连累另一台发动机，双发或多发布置在机身两侧偏上，进气道埋入机身内部，靠发动机负压吸入空气。不管这两种哪一类发动机安装方式，都由于旋翼的旋转气流的加入，而造成直升机内外流场耦合导致发动机功率有3～6％左右的安装损失。

技术实现思路

1、本发明提供了一种利用内外流场耦合提升直升机性能的引流装置及直升机，以解决现有直升机存在的由于旋翼的旋转气流的加入，造成直升机内外流场耦合导致发动机功率安装损失的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种利用内外流场耦合提升直升机性能的引流装置，直升机上靠近其进气口的机身上开设有安装口，引流装置包括：起安装支撑作用的滑动支撑架、固定于滑动支撑架上的凹槽安定翼组、装设于凹槽安定翼组上的螺旋横流风扇；滑动支撑架设置于直升机的机身舱内，且滑动伸缩设置，以用于带动凹槽安定翼组和螺旋横流风扇通过安装口延伸靠近进气口；凹槽安定翼组的上端内凹形成安装凹槽，螺旋横流风扇转动装设于安装凹槽内，以用于在直升机旋翼旋转时产生的旋翼下洗流作用下旋转，以将旋翼下洗流和前飞气流或侧飞扰流吸入安装凹槽形成加速气流，并使加速气流加速排出安装凹槽后进入进气口。

4、进一步地，螺旋横流风扇包括安装转轴、沿安装转轴的长度方向依次间隔固定于安装转轴上的多组支撑转子，及多片螺旋叶片；安装转轴的两端分别转动支设于安装凹槽两端的凹槽安定翼组上；多片螺旋叶片沿周向依次间隔设置，且各螺旋叶片固定于多组支撑转子上，且沿安装转轴的轴向呈螺旋状延伸。

5、进一步地，支撑转子包括固定于安装转轴外圆上的安装盘，及沿安装盘的周向依次间隔设置的多组支撑片；各支撑片的一端与安装盘的外周面固定，其相对的另一端朝向螺旋叶片自由延伸，或与螺旋叶片的下表面固定以支撑螺旋叶片。

6、进一步地，螺旋叶片为安装角为20°～90°的正螺旋或反螺旋叶片；螺旋叶片的数量为3～18片；螺旋叶片的螺旋方向顺应旋翼下洗流的流向设置，以将旋翼下洗流和前飞气流或侧飞扰流吸入安装凹槽；螺旋叶片的转向顺应加速气流的流动方向设置。

7、进一步地，凹槽安定翼组上还设有导向斜面，导向斜面位于安装凹槽的出流侧，且其上端与安装凹槽出流侧的上端圆弧过渡连接，导向斜面用于将加速气流导向对应设置的进气口；螺旋叶片与导向斜面具有10°～90°的夹角。

8、进一步地，安装凹槽为具有内凹圆弧面的圆弧凹槽；螺旋叶片的宽度不超过圆弧凹槽圆弧面直径的1/4；螺旋叶片的最大厚度不超过其宽度的20％；安装凹槽进气侧的高度低于导向斜面的高度，且进气侧顶面与导向斜面顶面之间的连线与水平面形成的角度不大于15°、进气侧顶面与导向斜面顶面之间的连线与圆弧面圆心的距离小于1/3圆弧面半径。

9、进一步地，螺旋横流风扇还包括用于使安装转轴仅朝一个方向转动的单向离合器；单向离合器固定于安装转轴的外圆上。

10、进一步地，凹槽安定翼组包括安定翼本体、两块用于支撑安装转轴的开放式端板、设置于各开放式端板上的轴承座；安定翼本体的顶部内凹形成安装凹槽，安装凹槽沿安定翼本体的长度方向延伸连通其两端，以使安定翼本体的两端分别形成前缘和后缘，且安定翼本体的其中一个外侧壁形成导向斜面；两块开放式端板分设于安定翼本体的两端，且分别与对应端的前缘或后缘固定；安装转轴的两端分别转动支撑于两块开放式端板的轴承座上。

11、进一步地，开放式端板上设有贯穿板面设置的通气孔；凹槽安定翼组还包括两端分别与两块开放式端板铰接的襟翼片，襟翼片位于导向斜面的底侧，且沿螺旋叶片的延伸方向延伸。

12、根据本发明的另一方面，还提供了一种直升机，包括机身，及如上述中任一项的利用内外流场耦合提升直升机性能的引流装置；机身上设有进气道和安装口；引流装置设置于机身的机身舱内，且通过安装口滑动靠近进气道的进气口。

13、本发明具有以下有益效果：

14、本发明的引流装置，充分利用了现有直升机旋翼下洗流的特点，将内外流场耦合处气流增压引入发动机，进而增加对发动机的进气量和进气压力，减少直升机内外流程耦合导致的发动机功率大部分的安装损失，提升发动机输出功率2％以上；本发明引流装置适用范围广，既可用在常规直升机上，也可以应用在其它采用涡轴、涡桨发动机的飞行器进气道上，既可应用于单发，也可以用于双发或多发直升机上，应用前景广阔；工作时，旋翼下洗流是带周向旋转并大速度向下流动的，流场悬停时基本对称，前飞时机身左右流场不对称，本发明装置对直升机机身两侧的发动机进气道采用不同的横流风扇螺旋扭转方向，进而可以适应旋翼下洗流在发动机不同侧流向不同带来的差异；本发明装置附加代价小，重量轻、不需要额外动力，对旋翼下洗流和前飞造成的气流阻塞引起的风阻比较小，在全机风阻里占比不到0.5％，可以忽略不计；

15、本发明的直升机，不仅能增加对发动机的进气量和进气压力，减少直升机内外流程耦合导致的发动机功率大部分的安装损失，提升发动机输出功率2％以上；且适用范围广，既可用在常规直升机上，也可以应用在其它采用涡轴、涡桨发动机的飞行器进气道上，既可应用于单发，也可以用于双发或多发直升机上，应用前景广阔；还可以适应旋翼下洗流在发动机不同侧流向不同带来的差异；本发明装置附加代价小，重量轻、不需要额外动力，对旋翼下洗流和前飞造成的气流阻塞引起的风阻比较小，在全机风阻里占比不到0.5％，可以忽略不计。

16、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。