一种涵道式飞行器及涵道扩散器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种涵道扩散器，用于设置在涵道内，包括：用于连接在所述涵道内的支撑架；安装在所述支撑架上，并位于所述涵道的尾喷口处的壁面导流环，所述壁面导流环呈锥台状，其小端朝向所述涵道的气流入口，大端朝向所述尾喷口，并且所述壁面导流环能够与所述涵道的内壁之间形成边界层导流间隙。该涵道扩散器可以有效约束涵道内壁上的边界层移动，推迟边界层与涵道内壁的分离时间，从而改善涵道内壁上的气流压力情况，提升涵道升力。本实用新型专利技术还公开了一种具有上述涵道扩散器的涵道式飞行器。

A kind of ducted vehicle and ducted diffuser

The utility model discloses a culvert diffuser, which is used for setting in the culvert, including: a support frame for connecting in the culvert; a wall guide ring installed on the support frame and located at the tail nozzle of the culvert, the wall guide ring is in the shape of a cone platform, the small end of the wall guide ring is toward the air flow inlet of the culvert, the large end is toward the tail nozzle, and the wall guide ring The flow ring can form a boundary layer diversion gap with the inner wall of the culvert. The diffuser can effectively restrain the movement of the boundary layer on the inner wall of the culvert, delay the separation time between the boundary layer and the inner wall of the culvert, so as to improve the air pressure on the inner wall of the culvert and enhance the lifting force of the culvert. The utility model also discloses a culvert type aircraft with the culvert diffuser.

【技术实现步骤摘要】
一种涵道式飞行器及涵道扩散器
本技术涉及涵道式飞行器设计生产
，更具体的说涉及一种涵道式飞行器及涵道扩散器。
技术介绍
涵道式飞行器是一种比较特殊的飞行器，由于旋翼设置在涵道内，因此其外观上不具备螺旋桨等动力构件，这使得涵道式飞行器拥有螺旋桨式飞行器所不具备的一些特殊优势，可应用于诸多特定场所。常见的涵道内壁都是光滑的筒体，涵道的两端设置唇口，涵道内的气体流动不止有轴向流动，还有旋翼旋转带来的周向流动，主要的耦合运动形式为高速螺旋状轴向出流，流动形式极其复杂。由于空气是粘性介质，涵道的内壁会形成气流的边界层，在靠近涵道尾喷口的位置，边界层会随着流动的发展与壁面产生分离，并且边界层与壁面分离时通常还没有达到唇口的底端，边界层与壁面分离后会产生尾部涡流，尾部涡流进而会影响涵道壁面上的压力分布，形成上升阻力，从而导致涵道风扇系统升力下降。
技术实现思路
有鉴于此，本技术公开了一种涵道扩散器，以便能够通过涵道扩散器来约束涵道内壁上的边界层，推迟边界层与涵道内壁的分离，从而改善涵道内壁上的气流压力情况，提升涵道升力。除此之外，本技术中还公开了一种具有上述涵道扩散器的涵道式无人机。为达到上述目的，本技术中所公开的涵道扩散器，用于设置在涵道内，包括：用于连接在所述涵道内的支撑架；安装在所述支撑架上，并位于所述涵道的尾喷口处的壁面导流环，所述壁面导流环呈锥台状，其小端朝向所述涵道的气流入口，大端朝向所述尾喷口，并且所述壁面导流环能够与所述涵道的内壁之间形成边界层导流间隙。优选的，还包括安装在所述支撑架上并套装于所述壁面导流环的内腔中的主流区导流环，所述主流区导流环呈锥台状，且其小端朝向所述涵道的气流入口，大端朝向所述尾喷口，所述主流区导流环与所述壁面导流环同心布设，与所述壁面导流环最近的所述主流区导流环称为外层主导流环，所述外层主导流环和所述壁面导流环之间预留有第一气流扩散间隙。优选的，所述主流区导流环包括多个，且相邻两个所述主流区导流环之间预留有第二气流扩散间隙。优选的，所述第一气流扩散间隙的间隙宽度大于所述边界层导流间隙的间隙宽度，所述第二气流扩散间隙的间隙宽度大于所述第一气流扩散间隙的间隙宽度；与所述涵道的中心最近的所述主流区导流环称为内层主导流环，所述第二气流扩散间隙具有多个，且由所述外层主导流环至所述内层主导流环，所述第二气流扩散间隙的间隙宽度逐渐增大。优选的，所述壁面导流环的锥度大于所述主流区导流环的锥度，在所述涵道的径向上，由所述壁面导流环至所述涵道的中心，所述主流区导流环的锥度逐渐减小。优选的，所述壁面导流环及所述主流区导流环的侧壁的母线为朝向所述涵道中心线凸起的曲线。优选的，在所述涵道的轴向上，所述壁面导流环及所述主流区导流环的侧壁的厚度由中间向两端逐渐减小。优选的，在所述涵道的轴向上，所述壁面导流环的小端与所述主流区导流环的小端平齐，所述壁面导流环的大端与所述主流区导流环的大端平齐。本技术中所公开的涵道式飞行器，包括机身、开设在机身上的涵道以及安装在涵道内的风扇总成，并且所述涵道的尾喷口处设置有上述任意一项中所公开的涵道扩散器。优选的，所述涵道内嵌装有电机支架，所述风扇总成通过所述电机支架安装于所述涵道内，且所述电机支架兼做所述支撑架。优选的，所述风扇总成包括电机、扇叶、前整流锥及整流尾椎，其中，所述电机固定于所述电机支架上，其输出轴与所述扇叶固定相连，所述前整流锥固连在所述扇叶上并将所述输出轴扣设在自身内部，所述整流尾椎扣设于所述电机的尾部。本技术中所公开的涵道扩散器包括支撑架和安装在支撑架上的壁面导流环，整个涵道扩散器安装在涵道的尾喷口处，壁面导流环呈锥台状(或称喇叭口状)，并且其小端朝向涵道的气流入口，大端朝向尾喷口，壁面导流环能够与涵道的内壁之间形成边界导流间隙。边界层导流间隙一方面的作用在于给涵道内壁上的边界层进行导流，以使边界层能够尽量朝着尾喷口的端部移动，推迟边界层与涵道内壁的分离的时间；另一方面的作用还在于约束边界层使其不容易与壁面分离，另外即使在边界层与壁面产生分离，在壁面导流环的空间压缩作用下也可以减弱甚至消除尾部涡流，从而提升涵道升力。由此可见，本技术中所公开的涵道扩散器可以有效约束涵道内壁上的边界层移动，推迟边界层与涵道内壁的分离时间，从而改善涵道内壁上的气流压力情况，提升涵道升力。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本技术一种实施例中所公开的涵道底部示意图；图2为图1所述的涵道的顶部示意图；图3为本技术一种实施例所公开的涵道的剖面示意图；图4为本技术一种实施例所公开的涵道的气体流场示意图；图5为本技术另一种实施例中所公开的涵道的气体流场示意图。其中，1为电机支架，2为涵道，3为壁面导流环，4为主流区导流环，5为扇叶，6为电机，7为前整流锥，8为整流尾椎。具体实施方式本技术的核心之一是提供一种涵道扩散器，以便能够通过涵道扩散器来约束涵道内壁上的边界层，推迟边界层与涵道内壁的分离，从而改善涵道内壁上的气流压力情况，提升涵道升力。本技术的另一核心是提供一种具有上述涵道扩散器的涵道式无人机。为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1、图3和图4，本实施例中所公开的涵道扩散器，用于设置在涵道2内，包括支撑架和壁面导流环3，支撑架用于连接在涵道2内，壁面导流环3安装在支撑架上，并且壁面导流环3位于涵道2的尾喷口处，壁面导流环3呈锥台状(或称为喇叭口状)，其一端大，另外一端小，如图1和图3中所示，当安装于涵道2内后，壁面导流环3的小端应当朝向涵道2的气流入口，大端应当朝向尾喷口，并且壁面导流环3能够与涵道2的内壁之间形成边界层导流间隙，如图3和图4中所示。需要进行说明的是，所谓涵道2的尾喷口具体是指涵道2的气流出口，并且壁面导流环3的内壁应当是光滑面，以避免壁面导流环3带来较大的气流阻力。边界层导流间隙一方面的作用在于给涵道2的内壁上的边界层进行导流，以使边界层能够尽量朝着尾喷口的端部移动，推迟边界层与涵道2的内壁的分离的时间；另一方面的作用还在于约束边界层使其不容易与壁面分离，另外即使在边界层与壁面产生分离，在壁面导流环3的空间压缩作用下也可以减弱甚至消除尾部涡流，从而提升涵道2的升力。由此可见，上述实施例中所公开的涵道扩散器可以有效约束涵道2的内壁上的边界层移动，推迟边界层与涵道2的内壁的分离时间，从而改善涵道2的内壁上的气流压力情况，提升涵道2的升力。经过实践研究申请人发现，涵道2内的主要流体形态为气流的高速螺旋状轴向流动，该部分高速气流直接冲击风扇，造成涵道风扇系统动能的较大损失，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涵道扩散器，用于设置在涵道(2)内，其特征在于，包括：用于连接在所述涵道(2)内的支撑架；安装在所述支撑架上，并位于所述涵道(2)的尾喷口处的壁面导流环(3)，所述壁面导流环(3)呈锥台状，其小端朝向所述涵道(2)的气流入口，大端朝向所述尾喷口，并且所述壁面导流环(3)能够与所述涵道(2)的内壁之间形成边界层导流间隙。

【技术特征摘要】
1.一种涵道扩散器，用于设置在涵道(2)内，其特征在于，包括：用于连接在所述涵道(2)内的支撑架；安装在所述支撑架上，并位于所述涵道(2)的尾喷口处的壁面导流环(3)，所述壁面导流环(3)呈锥台状，其小端朝向所述涵道(2)的气流入口，大端朝向所述尾喷口，并且所述壁面导流环(3)能够与所述涵道(2)的内壁之间形成边界层导流间隙。2.如权利要求1所述的涵道扩散器，其特征在于，还包括安装在所述支撑架上并套装于所述壁面导流环(3)的内腔中的主流区导流环(4)，所述主流区导流环(4)呈锥台状，且其小端朝向所述涵道(2)的气流入口，大端朝向所述尾喷口，所述主流区导流环(4)与所述壁面导流环(3)同心布设，与所述壁面导流环(3)最近的所述主流区导流环(4)称为外层主导流环，所述外层主导流环和所述壁面导流环(3)之间预留有第一气流扩散间隙。3.如权利要求2所述的涵道扩散器，其特征在于，所述主流区导流环(4)包括多个，且相邻两个所述主流区导流环(4)之间预留有第二气流扩散间隙。4.如权利要求3所述的涵道扩散器，其特征在于，所述第一气流扩散间隙的间隙宽度大于所述边界层导流间隙的间隙宽度，所述第二气流扩散间隙的间隙宽度大于所述第一气流扩散间隙的间隙宽度；与所述涵道(2)的中心最近的所述主流区导流环(4)称为内层主导流环，所述第二气流扩散间隙具有多个，且由所述外层主导流环至所述内层主导流环，所述第二气流扩散间隙的间隙宽度逐渐增大。5.如权利要求3所述的涵道扩散器，其特征在于，所述壁面导流环(3)的锥度大于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彬，郭宗凯，项昌乐，金健侠，甄鹏飞，刘春桃，
申请(专利权)人：酷黑科技北京有限公司，北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京,11