用于飞行器旋翼的叶片型面及呈这种型面的旋翼叶片制造技术

本发明专利技术涉及的是用于飞行器的旋翼的叶片的型面，述及的叶片型面在前沿（１Ａ）和后沿（１Ｂ）间有一上表面（２）和一下表面（３），到这两条线的等距离点的几何轨迹决定弧高。根据本发明专利技术，最大弧高与最大厚度之比随型面（１）的相对厚度成线性演化，且对于相对厚度为弦长（Ｃ）的７％的型面，此比值在０．１３到０．１９之间，而对于相对厚度为弦长（Ｃ）的１５％的型面，此比值在０．１８到０．２４之间。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是用于给有旋翼的飞行器产生升力的空气动力学型面，且特别涉及的是用于直升飞机旋翼的叶片外型的型面系列。一个这样的空气动力学型面通常是用一组尺寸数字确定的，这组数字是-固定的最大厚度，-这个最大厚度的位置是固定的，-固定的最大相对弧高，及-这个最大相对弧高的位置是固定的。从一个给定的型面出发，可以采用某种方法，生成具有不同相对厚度的型面，以构成一个弧高系列。所用的方法可以保留、亦可不保留最大厚度的位置、弧高的数值和弧高的位置。已经知道，对于直升飞机的叶片，旋翼旋转和机身前进所生成的合速度，在前进叶片一侧(叶片的方位角在0°到180°间)产生的相对马赫(Mach)数是变化的，在机翼与机身的结合处约为0.3，在叶片的端头约为0.85；而在后退叶片(方位角在180°至360°间)附近产生的马赫数小得多，小达0.4，在叶片的端头为0，甚至在位于轮转，壳附近的转换圆中可为负值(由机翼的后沿引导的型面)。由此可知，运动压力同时沿叶片的长度和随着叶片方位角的位置而变化。为使飞机平衡，就需要举力Cz的大小和因此迎角在前进叶片的那一侧要小一些，在后退叶片的那一侧要大一些。构成叶片的型面在叶片的一圈旋转中就交替地经历大的相对速度和小的迎角，而后是小的相对速度和大的迎角。叶片型面所遇到的速度的大小(或马赫数)和迎角的大小都是随叶片型面在叶片长度方向上在翼展上的位置而变化。为了确定高性能的叶片，即可以将旋翼旋转所需的功率降至最小和(或)使飞机在举力和速度方面都有大的飞行状态范围的叶片，就需要在各种运行条件下都具有高性能的型面。为了将叶片的扭转力以及在俯仰操作杆上的操作力降至最小，这些型面在其运行的整个范围都应具有很小的俯仰力矩系数。最后，为了结构上的原因，要将叶片做成其厚度沿翼展是变化的，在机翼与机身结合一侧较厚，而在叶片的端头较薄。因此，确定一个具有高性能的直升飞机的叶片，就需要具有一叶片的型面系列，其中每个剖面所具有的几何特性和空气动力学特性都非常好地适应所遇到的沿叶片长度方向由翼展的位置而定的工作条件。这个型面系列还应是均匀的，就是说，各个型面的性能水平应是相近的，如果不是这样，叶片的性能将受到性能最差的那些型面的限制。人们已经知道各种型面或各种型面系列，特别地是通过Balch的号为US-3 728 045的专利、De Simone的号为4,142,837的专利、Dadone的号为4 314 795的专利、Flemming的号为4 569 633的专利、Ledciner的号为4 744 728的专利以及Nakadate的号为EP-0 715 467的专利所知道的各种型面和各种型面系列。在所有描述型面系列的专利中，这些型面系列都是由一个基本型面出发，使用下面两种不同的方法生成的第一种方法是借助于单一的机翼的中弧线规律或骨架规则与最大相对厚度相关的厚度规则来确定型面。这种技术在H.Abbot和E.VonDoenhoff的题为“Theory of Wing Section的报告中作过描述，由McGraw-Hill发表于1949年。把一个乘数因子应用到述及的对各个型面都相同的厚度规则便得到各种不同厚度的型面。第二种方法是由一个基本型面出发，此基本型面的上表面和下表面的纵坐标都是用一个数值来确定好的，其它型面的确定是用一个乘数因子乘以这些纵坐标而得到，所述的乘数因子对于上表面和下表面，通常可以是不同的。这样，在Balch和De Simone的专利中，型面是确定的其相对的厚度接近10％，且它们不能确定演变的、其性能与在翼展上的位置相适应型面。Dadone的专利展现出一个用第二种方法得到的型面系列。Flemming的专利描述的一个型面系列是可用两种方法中的这种或那种而生成。Ledciner的专利和Nakadate的专利描述的两个型面系列都是用第二种方法生成的。然而，前面所列举的这些型面系列不能得到具有几何特征与相对厚度相符合的合适几何特征型面，即不能得到各种性能都很好的型面，也因此不能得到高性能的叶片。这样，对于前面所描述的型面系列，其最大弧高的位置和最大弧高的数值不随相对厚度而改变，或不是按照最佳的方式随相对厚度而改变。同样在弦的20％处与最大厚度位置间的相对厚度不演化或也不以最佳方式随相对厚度而改变。因此，这些型面系列不能得到高性能的叶片，即使型面族的基本型面具有好的性能；这是因为叶片的性能受到了导出型面的性能的限制，而这些导出的型面是不适合的。还有，在专利FR-2 463 054和专利FR-2 485 470中描述的型面系列具有某些特征，特别是在弦的20％处与最大厚度处之间的厚度演化方面的特征，这些特征使这个型面系列在举力水平低和马赫数高的情况下具有高性能。相反，弧高都不具有使明显地增大最大Cz的水平而不降低在跨声速的性能的特征。本专利技术的目的在于避免这些缺陷。为此，用于飞行器旋翼上的叶片的型面在其前沿和后沿之间有一上表面和一下表面，用上表面和下表面上的等距离点的几何轨迹确定弧高，根据本专利技术的型面的值得注意之处在于，最大弧高与最大厚度之比的数值是随型面的相对厚度作线性演化的，且对于相对厚度为弦长的7％的型面，此数值在0.13到0.19之间，而对于相对厚度为弦长15％的型面，此数值在0.18到0.24之间。优选地，最大弧高与最大厚度的数值之比随相对厚度的演化规律用式(c/C)max(e/C)max=a3+b3(e/C)max]]>表示。系数a3和b3的值为a3＝0.1177b3＝0.6114还有，最大弧高的位置随型面的相对厚度作线性演化，且对于相对厚度为弦长7％的型面，其最大弧高的位置在弦长的14％到16％之间，对于相对厚度为弦长15％的型面，其最大弧高的位置在弦长的27％到29％之间。最好是将最大弧高的位置的演化规律用式XcmaxC=a2+b2(e/C)max]]>表示，系数a2和b2的值为a2＝0.0321b3＝1.6499后面将更为详细地看到，弧高及其位置随相对厚度演化的这些特殊的特征，对于按照本专利技术的型面系列各型面都具有使最大举力完全适应于其在叶片上的位置的特征。再者，在弦的20％处的厚度与最大厚度之比随相对厚度间作线性变化，且对于相对厚度为7％，这个比值在0.957到0.966之间，对于相对厚度为15％，这个比值在0.938到0.947之间。相当合适地，这个比的演化规律用式(e/C)X/C=20%(e/C)max=a1+b1(e/C)max]]>表示，系数a1和b1的值为a1＝0.9779b1＝-0.2305还有，值得注意的是，根据本专利技术的叶片型面的最大相对厚度的位置是在弦长的31％到35％之间。各个附图将使很好地弄懂怎样可以实现本专利技术。附图说明图1是一个有四叶片旋翼的直升飞机的示意图。图2是一个图象，示出图1所示的直升飞机在向前飞行时，其一个叶片在翼展50％处和95％处的两个型面所遇到的马赫数和举力的变化。图3是根据本专利技术的型面系列的叶片型面的正视图。图4为一图象，示出根据本专利技术的型面系列的叶片型面的最大厚度的位置随最大相对厚度变化的关系，以及根据以前技术的别的叶片型面的这一关系。图5为一图象，示出根据本专利技术的型面系列的叶片型面在弦长20％的厚度与最大厚度之比随相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于飞行器旋翼上的叶片的型面，它在前沿（１Ａ）和后沿（１Ｂ）之间有一上表面（２）和一下表面（３），到这两条线的等距离点的几何轨迹确定中弧线，其特征在于：最大弧高与最大厚度的比值随型面（１）的相对厚度的演化是线性的，且对于相对厚度为弦长（Ｃ）的７％的型面在这个比值在０．１３到０．１９之间，对相对厚度为弦长（Ｃ）的１５％的型面这个比值在０．１８到０．２４之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AM罗德，J雷内奥克斯，JJ蒂伯特，
申请(专利权)人：奥尼拉国家宇航研究所，欧洲直升机公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]