一种适用于低雷诺数飞行器旋翼的表面结构及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于火星环境的低雷诺数飞行器旋翼的表面结构及设计方法，属于航空航天飞行器技术领域，本发明专利技术在翼型前缘部分，基于初始低雷诺数翼型，通过改变控制点，从而设计出锯齿形的褶皱表面。本发明专利技术能够在低雷诺数下，增加湍流度，形成湍流边界层，实现低雷诺数下层流分离控制减阻，并且减小激波阻力，提高旋翼飞行器的升阻比，从而提高其气动效率，在火星无人机上的优势尤其明显。锯齿形的褶皱表面能够固定分离点，良好地控制层流分离泡，升力系数随雷诺数下降产生的变化小于光滑表面，并且改善失速特性，性能更加优越。性能更加优越。性能更加优越。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于低雷诺数飞行器旋翼的表面结构及设计方法


[0001]本专利技术属于航空航天飞行器
，具体地涉及一种适用于火星环境的低雷诺数飞行器旋翼的表面结构及设计方法。

技术介绍

[0002]提高旋翼在低雷诺数下的升力系数是飞行器旋翼设计的重要工作。在未来火星探测中，火星旋翼无人机因能够探索高处及很多火星车无法探索的地方，并且能为火星车指向等优点，适合与火星车协同完成探索任务，成为了各国的研究趋势。
[0003]火星与地球不同的大气密度、重力、极端温度、能源等因素，决定了火星螺旋桨的设计面临很大困难。极低的大气密度使旋翼工作在低雷诺数条件下，对旋翼的性能提出了很高的要求。火星无人机能够起飞，重量需要轻，同时无人机要能够收容在火星车内，这要求叶片紧实，重量轻体积小，且能够承受很高的转速。火星环境下，在旋翼高速旋转时，激波与边界层的干扰会引起强烈的激波阻力，产生大量非定常运动。减小激波阻力是设计飞行器的重要内容。为减小此干扰，常在桨叶表面设置涡流发生器，形成湍流边界层，从而抑制边界层分离，改善飞行器的气动特性。
>[0004]一般情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于低雷诺数飞行器旋翼的表面结构，其特征在于，所述飞行器旋翼为流线型结构，在旋翼前缘部分，在流线型结构的基础上形成褶皱表面，且褶皱表面为锯齿形，所述锯齿形成了固定涡流发生器，帮助形成边界层，有助于改善翼型性能。2.根据权利要求1所述的适用于低雷诺数飞行器旋翼的表面结构，其特征在于，所述褶皱表面设置了多处锯齿形突起，所述锯齿间基于初始翼型实现平滑过渡。3.一种适用于低雷诺数飞行器旋翼的表面结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过改变控制点在初始翼型前缘部分生成锯齿形表面；步骤2：在CFD程序中快速进行流场模拟，观察流场图中锯齿形表面对层流分离泡的控制效果优劣；步骤3：步骤2观察流场图中锯齿表面对层流分离泡的控制效果优劣的同时，通过计算纳维
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斯托克斯方程的方法分析所设计的锯齿表面对翼型升、阻力系数及其比值的影响，再利用步骤1的方法对锯齿形表面进行优化；步骤4：重复上述步骤，得到最佳的方案。4.根据权利要求3所述的适用于低雷诺数飞行器旋翼的表面结构的设计方法，其特征在于，步骤1中用连续的曲线描述初始翼型的整体几何形状，通过改变所述曲线上的控制点，在初始翼型前缘部分生成锯齿形表面，使层流转捩发生区域全部控制在锯齿内部。5.根据权利要求3所述的适用于低雷诺数飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆英明，倪成民，唐煜立，李俭钟，郭永鑫，陈肇麟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：