在其后区中具有突起的飞行器转子叶片套筒及具有此套筒的转子制造技术

一种套筒(1)，所述套筒将叶片(2)连接到旋翼飞行器(5)的转子(10)的轮毂上。所述套筒(1)具有前缘和后缘，以及布置在所述后缘上的突起。所述突起的尺寸与所述套筒(1)的尺寸相关联。当所述套筒(1)前进时以及当所述套筒后退时，所述突起的存在用于在所述飞行器(5)向前移动时，在所述转子(10)的旋转期间改进所述套筒(1)和所述转子(10)的空气动力行为。所述突起的所述存在还用于减小在所述飞行器(5)的尾桁(53)或水平和/或竖直稳定器(54)上由所述转子(10)的尾流产生的振动。

Aircraft rotor blade sleeve with protuberance in the rear region and rotor with this sleeve

A sleeve (1) connects the blade (2) to the hub of the rotor (10) of the rotorcraft (5). The sleeve (1) has a leading edge and a trailing edge, and a protuberance arranged on the trailing edge. The size of the protuberance is related to the size of the sleeve (1). When the sleeve (1) advances and when the sleeve recedes, the presence of the protuberance is used to improve the aerodynamic behavior of the sleeve (1) and the rotor (10) during the rotation of the rotor (10) when the aircraft (5) moves forward. The presence of the protrusion is also used to reduce the vibration generated by the wake of the rotor (10) on the tail truss (53) or horizontal and/or vertical stabilizer (54) of the aircraft (5).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在其后区中具有突起的飞行器转子叶片套筒及具有此套筒的转子
本专利技术涉及空气动力表面的领域，且更具体来说，涉及形成旋翼的空气动力表面的领域。本专利技术涉及一种厚空气动力封皮，例如，用于飞行器转子叶片的套筒，该封皮具有突起，并且还涉及一种具有此厚空气动力封皮的转子。本专利技术还提供一种旋翼飞行器。
技术介绍
根据清洁天空二阶段赠款协议N°GAM-FRC-2014-001公告E(CleanSky2grantagreementN°GAM-FRC-2014-001IssueE)，已从欧盟地平线基金2020研究和创新计划中接收产生此专利申请的项目。旋翼飞行器具有携载主转子的机身。机身通过尾桁纵向向后延伸，用于携载一个或多个稳定器以向飞行器提供空气动力稳定性，以及携载偏航反扭矩尾桨。每个转子包括旋转轮毂和多个叶片。每个叶片连接到轮毂并且由轮毂旋转驱动。当旋转时，这些叶片在垂直于轮毂的旋转轴的平面上画一个圆，该圆通常称为“转子盘”。一般地，此叶片从第一端朝向自由的第二端展向纵向延伸，该第一端通常称为用于紧固到轮毂的“叶根”。因此，叶片在叶片的翼展纵向方向上相对于转子从第一端朝向第二端径向地延伸。此外，叶片沿着所讨论翼型的翼弦从前缘朝向叶片的每一翼型的后缘横向地延伸。叶片通过可以是流线型的结构连接装置连接到轮毂，具体来说用以减小其空气动力阻力。此流线型结构连接装置通常称为“套筒”或术语“叶片套”。术语“叶片套”更具体地用于被称为“刚性”的转子。旋翼飞行器呈现以下优点：能够在巡航飞行期间以高前进速度与以非常低的前进速度同样好地飞行，并且能够悬停。在飞行器向前飞行时的转子旋转期间，该叶片从飞行器的后部朝向飞行器的前部移动时，叶片被称为“前进”叶片。相反，当该叶片从飞行器的前部朝向飞行器的后部移动时，叶片被称为“后退”叶片。在以非常低的前进速度悬停飞行或飞行期间，无论前进还是后退，每个叶片由基本上相同的空气流扫过，该空气流主要通过转子的旋转并且因此通过叶片的旋转产生。此空气流导致出现空气动力力，具体来说，出现用于使飞行器停留在空中的空气动力升力。在以较快的前进速度向前飞行期间，每个叶片由两个空气流扫过。第一空气流通过转子的旋转产生，并且第二空气流通过飞行器的前进速度产生。对于前进叶片，这两个空气流加在一起，而对于后退叶片，这两个空气流相反。这两个空气流导致出现空气动力力，具体来说空气动力升力，以及往往与飞行器的前进相反的空气动力阻力，该空气动力升力使飞行器能够停留在空中并且还用于推动飞行器。此外，穿过由飞行器的前进产生的第二空气流的转子导致转子后方出现尾流。尾流可能呈现大幅度的不稳定性以及宽带类型的谐波类型频率特性，或实际上两者的叠加。这些不稳定性具体来说归因于：构成转子的中心部分的元件，即套筒和轮毂的形状；该元件与两个空气流的空气动力干扰；以及叶片和套筒的旋转以及在此旋转期间其相对于空气流的定向，特别是在本领域技术人员称为“反演圆”的转子盘的特定区域中的定向。由于这些不稳定性对位于主转子后方的飞行器的元件，以及具体来说，对尾桁和飞行器的水平或竖直稳定器的影响，因此这些不稳定性具有以下特定结果：由于位于主转子后方的元件被馈送受极大干扰的空气，因此降低飞行器的飞行质量；以及还在那些元件中出现振动，该现象被称为“尾部摇晃”。随后，此振荡通过飞行器的结构传输到飞行器的机舱，从而引起机组人员不舒服并且还可能损坏机载设备。反演圆是这样的区域，其中由于叶片的旋转引起的第一空气流的局部速度小于由于飞行器前进引起的第二空气流的平移速度。此反演圆位于在转子的轮毂附近、对应于后退叶片的方位圆中。反演圆通常随前进率而对套筒、叶根以及还对叶片的流线型部分的更长或更短长度的一部分产生影响，其中前进率被定义为飞行器的前进速度除以仅由于转子旋转产生的叶片尖端处的速度分量的比率：前进率越大，则就跨度和方位角而言的反演圆越大。在这些情况下，在围绕轮毂的旋转以及与飞行器前进相关联的平移的组合运动期间，包括在反演圆中的转子的元件易遭受通过其在反演圆中的后缘撞击该元件的入射气流。因此，包括在反演圆中的所述转子元件的形状通常不适合于此反向入射气流，并且因此其空气动力行为被降级。具体来说，空气流与那些元件分离并且产生转子尾流，包括表征此尾流的不稳定性。对于具有一个或多个推进螺旋桨的混合直升机，这种现象被放大，使得直升机具有高前进速度。具体来说，在高前进速度下，转子的旋转速度可以减小。在这些情况下，反向入射气流以更大速度撞击包括在反演圆中的那些转子元件的后缘。在反演圆外部，入射气流常规上通过转子的元件的前缘撞击该元件，由此产生那些元件的预期空气动力行为。叶片的流线型部分通常由被称为“薄”的空气动力封皮形成，即，该空气动力封皮具有等于封皮的厚度除以其弦的比率的相对厚度，即较小(例如，小于或等于12％)。套筒通常由所谓的“厚”空气动力封皮形成，即，该空气动力封皮具有较大，例如，在25％到150％范围中的相对厚度。叶根通常构成此薄空气动力封皮与此厚空气动力封皮之间的过渡区，并且因此其本身可以至少部分由厚空气动力封皮形成。具体来说，套筒可以具有厚的伪椭圆形状，例如，具有在40％到100％范围中的相对厚度，使叶根与转子毂之间的结构连接装置能够成流线型，以及尽可能地适应在向前飞行期间可能在反演圆中遇到的空气流的流动的特定特征，即，空气流在“前进”套筒上从前缘朝向后缘移动，以及反向空气流在“后退”套筒上从后缘朝向前缘引导。这种厚的伪椭圆形状不具有产生空气动力升力的主要目的，而是限制由结构连接装置产生的空气动力阻力的目的，该空气动力阻力通常可以除以2。然而，此类厚的伪椭圆形状存在缺点，例如，空气流中出现主要分离以及由转子产生的尾流中出现不稳定性。此外，尽管与非流线型的结构连接装置相比确实减小了空气动力阻力，但是该空气动力阻力仍不可忽略，例如，达到通过旋翼飞行器产生的总空气动力阻力的10％。现有技术具有各种解决方案以改进由空气流扫过的升力产生空气动力表面的空气动力行为，而无论该表面是叶片还是机翼。举例来说，文献EP0724691和US6345791描述具有浮雕形状的空气动力表面，用于改进表面的空气动力特征以及增强表面上的空气流动的目的。具体来说，文献EP0724691描述一种叶片，该叶片具有沿着叶片的翼展在其吸入侧和压力侧蒙皮上分布的从叶片的前缘朝向后缘移动的波。这些波用于减小空气扫过叶片引起的噪音和/或由叶片产生的空气动力阻力。文献US6345791描述一种空气动力表面，例如机翼，该空气动力表面具有与扫过空气动力表面的空气流平行布置的小幅度肋条，以减小由空气动力表面产生的空气动力阻力。文献US2009/074578也是已知的，该文献描述在叶片的全部或部分翼展上在其前缘上具有小结节的叶片。这些叶片源自座头鲸的鳍，该鳍也包括小结节。这些小结节的存在用于提高叶片的稳定性并减小噪音的出现并且还达到约30度(30°)的大失速角。根据加拿大风能协会进行的测试，这些小结节的存在还用于减小叶片的空气动力阻力并增加其升力，例如，导致具有这些叶片的风力涡轮机的能量产量增加约20％，如在以下因特网地址：http://www.cleantechrepublic.com/2009/03/06/des-p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于连接到飞行器(5)的旋转轮毂(3)的厚空气动力封皮(1)，所述厚空气动力封皮(1)在从第一端区域(13)朝向第二端区域(14)的纵向方向(X)上展向延伸，并且其又在两个横向边缘(15、16)之间的横向方向(Y)上延伸，所述两个横向边缘(15、16)是前缘(15)和后缘(16)，所述厚空气动力封皮(1)具有第一吸入侧表面(17)和第一压力侧表面(18)，所述厚空气动力封皮(1)由等于沿着所述纵向方向(X)在所述第一端区域(13)与所述第二端区域(14)之间的距离的第一长度L限定；所述厚空气动力封皮(1)通过位于平行于横向平面(Pyz)的平面中的接连第一翼型(11)形成，所述横向平面垂直于所述展向纵向方向(X)，每个第一翼型(11)在平行于所述横向平面(Pyz)的平面中由等于所述第一吸入侧表面(17)与所述第一压力侧表面(18)之间的最大距离的厚度h限定；所述厚空气动力封皮(1)的特征在于，所述厚空气动力封皮包括布置在所述横向边缘(15、16)中的至少一个上的至少一个突起(4)，每个突起(4)固定到所述厚空气动力封皮(1)，每个突起(4)具有第二吸入侧表面(47)和第二压力侧表面(48)，每个突起(4)从其上布置所述突起(4)的所述横向边缘(15、16)横向地延伸到所述突起(4)的横向端(46)，其中所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)汇合，每个突起(4)被配置成当所述厚空气动力封皮(1)通过所述前缘(15)或通过所述后缘(16)撞击空气流时，改进所述厚空气动力封皮(1)的空气动力行为，每个突起(4)由等于沿着所述纵向方向(X)在所述突起(4)的第三端区域(43)与第四端区域(44)之间的距离的第二长度L'限定，所述第二长度L'处于所述厚空气动力封皮(1)的所述第一长度L的0.5至1倍的范围中，每个突起(4)通过位于平行于所述横向平面(Pyz)的平面中的接连的第二翼型(41)形成，每个第二翼型(41)通过以下项限定：‑等于所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)之间的距离的高度h'，所述高度h'处于所述厚空气动力封皮(1)的所述厚度h的0.2至0.6倍的范围中；‑等于沿着所述横向方向(Y)在所述第一翼型(11)与所述横向端(46)之间的距离的宽度l'，所述宽度l'等于所述高度h'的0.5至2倍；‑在所述第一翼型(11)与所述第二翼型(41)之间的非零连接半径；以及‑在所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)之间的所述突起(4)的所述横向端(46)的曲率半径，所述曲率半径大于最小半径Rmini。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于连接到飞行器(5)的旋转轮毂(3)的厚空气动力封皮(1)，所述厚空气动力封皮(1)在从第一端区域(13)朝向第二端区域(14)的纵向方向(X)上展向延伸，并且其又在两个横向边缘(15、16)之间的横向方向(Y)上延伸，所述两个横向边缘(15、16)是前缘(15)和后缘(16)，所述厚空气动力封皮(1)具有第一吸入侧表面(17)和第一压力侧表面(18)，所述厚空气动力封皮(1)由等于沿着所述纵向方向(X)在所述第一端区域(13)与所述第二端区域(14)之间的距离的第一长度L限定；所述厚空气动力封皮(1)通过位于平行于横向平面(Pyz)的平面中的接连第一翼型(11)形成，所述横向平面垂直于所述展向纵向方向(X)，每个第一翼型(11)在平行于所述横向平面(Pyz)的平面中由等于所述第一吸入侧表面(17)与所述第一压力侧表面(18)之间的最大距离的厚度h限定；所述厚空气动力封皮(1)的特征在于，所述厚空气动力封皮包括布置在所述横向边缘(15、16)中的至少一个上的至少一个突起(4)，每个突起(4)固定到所述厚空气动力封皮(1)，每个突起(4)具有第二吸入侧表面(47)和第二压力侧表面(48)，每个突起(4)从其上布置所述突起(4)的所述横向边缘(15、16)横向地延伸到所述突起(4)的横向端(46)，其中所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)汇合，每个突起(4)被配置成当所述厚空气动力封皮(1)通过所述前缘(15)或通过所述后缘(16)撞击空气流时，改进所述厚空气动力封皮(1)的空气动力行为，每个突起(4)由等于沿着所述纵向方向(X)在所述突起(4)的第三端区域(43)与第四端区域(44)之间的距离的第二长度L'限定，所述第二长度L'处于所述厚空气动力封皮(1)的所述第一长度L的0.5至1倍的范围中，每个突起(4)通过位于平行于所述横向平面(Pyz)的平面中的接连的第二翼型(41)形成，每个第二翼型(41)通过以下项限定：-等于所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)之间的距离的高度h'，所述高度h'处于所述厚空气动力封皮(1)的所述厚度h的0.2至0.6倍的范围中；-等于沿着所述横向方向(Y)在所述第一翼型(11)与所述横向端(46)之间的距离的宽度l'，所述宽度l'等于所述高度h'的0.5至2倍；-在所述第一翼型(11)与所述第二翼型(41)之间的非零连接半径；以及-在所述第二吸入侧表面(47)与所述第二压力侧表面(48)之间的所述突起(4)的所述横向端(46)的曲率半径，所述曲率半径大于最小半径Rmini。2.根据权利要求1所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述厚空气动力封皮(1)和每个突起(4)形成单个部分，使得所述第一吸入侧和压力侧表面(17、18)以及所述第二吸入侧和压力侧表面(47、48)形成单个封皮。3.根据权利要求1所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，每个突起(4)是添加在所述厚空气动力封皮(1)上的元件。4.根据权利要求1到3中任一项所述的厚空气动力封皮(1)，其特征在于，所述第二吸入侧表面(47)和所述第二压力侧表面(48)包括相应拐点。5.根据权利要求1到4中任一项所述的厚空气动力封...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·戴斯维格内，D·阿尔法诺，
申请(专利权)人：空客直升机，
类型：发明
国别省市：法国,FR