一种桨扇发动机的桨叶、桨扇及桨扇发动机

技术领域

本发明属于飞行器领域，具体涉及一种桨扇发动机的桨叶、桨扇及桨扇发动机。

背景技术

桨扇发动机是指动力涡轮输出的功率经由减速器输出并驱动桨扇桨扇发动机产生拉力的高亚声速燃气涡轮发动机，其兼具了涡桨发动机和涡扇发动机的技术优势。对桨叶作为桨扇桨扇发动机产生拉力的主体，其气动性能的优劣对于桨扇桨扇发动机来说至关重要。

常规螺旋桨巡航马赫数一般不超过0.6，桨叶通道内不产生激波，设计桨叶时可以不考虑空气压缩性的影响。桨扇发动机对桨扇的巡航马赫数比常规螺旋桨更大，通常可达0.7～0.8，桨尖进口相对马赫数可达到0.95以上，甚至会超声速，设计时必须考虑空气压缩性，可压流动导致对桨扇的桨叶通道内存在明显的激波结构，且由于对桨扇的桨叶载荷比常规螺旋桨大得多，易发生附面层分离，因此在现有技术桨扇的桨叶片设计中，采用与常规螺旋桨相同的基元翼型和载荷加载方式，存在对桨扇的桨叶推进效率急剧下降的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

桨扇若采用与常规螺旋桨相同的基元翼型和载荷加载方式，势必会在桨叶中上部产生很大的流动损失，导致对桨扇的桨叶推进效率急剧下降。为降低对桨扇高马赫数巡航引起的这些不良影响，对桨扇可采用减薄桨叶厚度、桨尖后掠、增加桨叶数目等手段，以提高翼型的临界马赫数，降低单个桨叶的负荷水平，延缓激波-附面层干扰引起的流动分离。

为了解决现有技术中存在技术问题，本发明提出了一种桨扇发动机的桨叶、桨扇及桨扇发动机。本发明的一种桨扇发动机的桨叶在使用中能够降低单个桨叶的负荷水平，延缓激波-附面层干扰引起的流动分离，避免桨叶中上部产生很大的流动损失，提高了推进效率。

本发明包括如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种桨扇发动机的桨叶，包括弯扭的桨叶本体，所述桨叶本体的桨根前掠、桨尖后掠，所述桨叶本体的桨叶前缘为沿流向的C型弯曲，所述桨叶本体的桨叶后缘为沿流向的反S型弯曲。

进一步地，所述桨叶前缘设置有A点，从桨根到所述A点所述桨叶前缘的前掠程度逐渐增加，从A点到桨尖所述桨叶前缘前掠程度组件减小、并逐渐转为后掠。

进一步地，其中逐渐转为后掠时，所述桨叶前缘的后掠程度逐渐增大。

进一步地，所述桨叶后缘设置有B点和D点，从桨尖到D点所述桨叶后缘后掠程度逐渐增大；从D点到B点所述桨叶后缘转为前掠、前掠程度逐渐增大；从B点到桨根所述桨叶后缘前掠程度逐渐减小。

进一步地，所述桨尖包括依次连接的叶型前段、叶型中段和叶型后段；所述叶型前段的叶背设置为C型、叶盆设置为C型，所述叶型中段的叶背平直、叶盆平直，所述叶型后段的叶背平直、叶盆平直。

进一步地，所述桨根连接有连接机构。

进一步地，所述连接机构包括限位凸台，所述限位凸台为圆盘状。

本发明第二方面提供了一种桨扇发动机的桨扇，包括上述所述的桨叶，还包括桨毂，所述桨毂上设置有两排桨叶，第一排的桨叶和第二排的桨叶间隔设置；第一排的桨叶的弯扭方向与第二排的桨叶的弯扭方向相反。

本发明第三方面提供了一种桨扇发动机，包括上述所述的桨扇。

采用上述技术方案，本发明包括如下优点：

1、本发明的一种桨扇发动机的桨叶在使用中能够降低单个桨叶的负荷水平，延缓激波-附面层干扰引起的流动分离，避免桨叶中上部产生很大的流动损失，提高了推进效率。

2、本发明的一种桨扇发动机的桨叶可以一定程度地避免桨叶重心过渡后移，对于提高桨叶稳定性、提高桨叶结构强度储备、减小弹性变形更有利；桨叶对高来流马赫数的适应性更好，叶片通道内的激波强度更低，对流动分离的抑制作用更有效，流动损失更低；同时更有利于抑制桨叶尾迹区的扩散，以减小两排桨叶之间的气动干扰。

3、本发明的一种桨扇发动机的桨扇可实现高效率的推进。

4、本发明的一种桨扇发动机具有高效率推进的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种桨扇发动机的桨叶的结构示意图一；

图2为本发明实施例中一种桨扇发动机的桨叶的结构示意图二；

图3为本发明实施例中桨尖的俯视图；

图4为图3的局部示意图；

图5为本发明实施例中一种桨扇发动机的桨扇的结构示意图；

附图中：10-桨叶本体，110-桨根，120-桨尖，121-叶型前段，1211-叶背，1212-叶盆，122-叶型中段，123-叶型后段，130-桨叶前缘，140-桨叶后缘，20-桨毂。

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"垂直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是多个或多个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是多个元件内部的连通或多个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以如具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，桨叶由前缘(本发明中的桨叶前缘130)、后缘(本发明中的桨叶后缘140)、叶尖(本发明的桨尖120)、叶柄、叶根(本发明的桨根110)、叶面和叶背组成。前缘是桨叶的前部边缘，后缘是桨叶的后部边缘；叶尖是桨叶距离桨毂最远的部分；叶柄是桨叶靠近桨扇中心较厚的部分；叶根又叫桨叶轴，桨叶的终端；叶背是桨叶型面向上凸的曲面部分，类似于翼型的上表面；叶面又叫叶盆，是桨叶平直的一面，类似于翼型的下表面。

实施例1

本实施例提供了一种桨扇发动机的桨叶，如图1所示，包括弯扭(即要形成叶面和叶背1211)的桨叶本体10，所述桨叶本体10的桨根110前掠、桨尖120后掠，所述桨叶本体10的桨叶前缘130为沿流向的C型弯曲，所述桨叶本体10的桨叶后缘140为沿流向的反S型弯曲。

基于此，桨叶在使用中能够降低单个桨叶的负荷水平，延缓激波-附面层干扰引起的流动分离，避免桨叶中上部产生很大的流动损失，提高了推进效率。

进一步地，所述桨叶前缘130设置有A点，从桨根110到所述A点所述桨叶前缘130的前掠程度逐渐增加，从A点到桨尖120所述桨叶前缘130前掠程度组件减小、并逐渐转为后掠。这种设计既可以保证桨尖120处的大后掠角，以降低桨尖120感受到的有效来流马赫数，避免了桨叶通道内的激波强度过大。

进一步地，其中逐渐转为后掠时，所述桨叶前缘130的后掠程度逐渐增大。基于此，可以使整个桨叶的重心不至于因为后掠而过于后移，有利于保持桨叶稳定性。

进一步地，所述桨叶后缘140设置有B点和D点，从桨尖120到D点所述桨叶后缘140后掠程度逐渐增大；从D点到B点所述桨叶后缘140转为前掠、前掠程度逐渐增大；从B点到桨根110所述桨叶后缘140前掠程度逐渐减小。这种设计既可以使桨叶重心前移，又有利于提高桨叶上部的结构强度，同时还可以控制桨叶上部的弹性变形。

优选的，所述A点在所述桨叶前缘130的三分之一(桨根110为起点，桨尖120为终点)处；所述B点在所述桨叶后缘140的三分之一(桨根110为起点，桨尖120为终点)处，所述D点在所述桨叶后缘140的9/10(桨根110为起点，桨尖120为终点)处；基于此，在设计制造时更加精确，同时使桨叶前缘130与所述桨叶后缘140具有更好的配合。

进一步地，如图3所示，图3为图2箭头方向俯视所述桨尖120的视图，所述桨尖120包括依次连接的叶型前段121、叶型中段122和叶型后段123；如图4所示，所述叶型前段121的叶背1211设置为C型、叶盆1212设置为C型，所述叶型中段122的叶背1211平直、叶盆1212平直，所述叶型后段123的叶背1211平直、叶盆1212平直。这样可有效降低桨尖120的激波强度，并抑制桨叶尾迹区的扩散，减小两排桨叶之间的气动干扰。

进一步地，所述桨根110连接有连接机构。通过连接结构可以直接与桨毂20连接，提高连接效率。

进一步地，如图1所示，所述连接机构包括限位凸台，所述限位凸台为圆盘状。圆盘状具有提高了限位接触面积，具有更好的固定作用；且在将桨叶和桨毂20连接时同时也具有好的连接效率。

实施例2

本实施例提供了一种桨扇发动机的桨扇，如图5所示，包括上述所述的桨叶，还包括桨毂20，所述桨毂20上设置有两排桨叶，第一排的桨叶和第二排的桨叶间隔设置；第一排的桨叶的弯扭方向与第二排的桨叶的弯扭方向相反。

实施例3

本实施例提供了一种桨扇发动机，包括上述所述的桨扇。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。