CN107826235A - 涵道式推力涡扇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种涵道式推力涡扇，涉及飞行器技术领域，以解决现有的推力螺旋桨机械效率较低、工作噪音较大的技术问题。本发明所述的涵道式推力涡扇，由内至外依次包括：叶片轮毂、涡扇叶片和涵道外壳，且涡扇叶片包括有多个；每个涡扇叶片的内侧与叶片轮毂的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片沿叶片轮毂的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，特别涉及一种涵道式推力涡扇。
背景技术
推力螺旋桨是飞机发动机的一种。螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进功率的装置，可有2或3个桨叶与桨毂相连。螺旋桨分为很多种，应用也十分广泛，如用作飞机、轮船的推进器等。
目前，现有技术中的推力螺旋桨主要包括：转轴，所述转轴连接桨毂，所述桨毂上装有桨叶，且所述转轴连接有动力装置，从而所述动力装置能够驱动所述转轴转动，进而带动所述桨毂和桨叶绕所述转轴作周向旋转。
本申请发明人意识到，现有的推力螺旋桨由于桨叶数量较少，必须使螺旋桨维持较高的转速才能产生所需的推力，故而桨叶的末端容易产生涡流和激波，因此桨叶的震动大、工作噪音较大、机械效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涵道式推力涡扇，以解决现有的推力螺旋桨机械效率较低、工作噪音较大的技术问题。
本发明提供一种涵道式推力涡扇，由内至外依次包括：叶片轮毂、涡扇叶片和涵道外壳，且所述涡扇叶片包括有多个；每个所述涡扇叶片的内侧与所述叶片轮毂的外侧壁无缝连接、外侧与所述涵道外壳的内侧壁无缝连接，且每个所述涡扇叶片沿所述叶片轮毂的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，所述叶片轮毂的中心沿轴向开设有穿轴孔，且所述穿轴孔用于连接驱动装置。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，每个所述涡扇叶片的一端无缝固定在所述叶片轮毂上，且起始面法线正对所述叶片轮毂的轴心，并以40°－45°的攻角螺旋式向下延展，形成的涡扇面的另一端无缝固定在所述涵道外壳上。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，所述攻角为45°。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，所述涡扇叶片包括有10－20片。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，所述涡扇叶片包括有10片。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，所述叶片轮毂的轴向长度与所述涵道外壳的口径之比为1：1－3：1。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，所述叶片轮毂的轴向长度与所述涵道外壳的口径之比为1：1。
本发明提供的涵道式推力涡扇中，所述涵道外壳的外侧还设有外整流罩。
相对于现有技术，本发明所述的涵道式推力涡扇具有以下优势：
本发明提供的涵道式推力涡扇中，由内至外依次包括：叶片轮毂、涡扇叶片和涵道外壳，且涡扇叶片包括有多个；每个涡扇叶片的内侧与叶片轮毂的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片沿叶片轮毂的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端。由此分析可知，本发明提供的涵道式推力涡扇中，由于每个涡扇叶片的内侧与叶片轮毂的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片沿叶片轮毂的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端，因此能够形成一个完全封闭的螺旋形空腔，从而空气在其中高速旋转时不存在额外的阻力，空气工质在强大的离心力作用下也不会发生外溢，涡扇叶片的末端也无从产生涡流或激波，进而能够有效提高机械效率、降低工作噪音。
此外，本发明提供的涵道式推力涡扇中，由于每个涡扇叶片的内侧与叶片轮毂的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片沿叶片轮毂的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端，因此涵道式推力涡扇整体的结构强度极大，从而能够将叶片轮毂、涡扇叶片和涵道外壳尽可能地轻量化，例如采用高强度复合材料或采用3D打印技术一次成型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他形式的设计附图。
图1为本发明实施例提供的涵道式推力涡扇的内部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的涵道式推力涡扇的整体结构示意图。
图中：1－涡扇叶片；2－穿轴孔；3－叶片轮毂；4－涵道外壳；5－螺旋形空腔；6－进气口；7－喷气口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。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不需要做出创造性劳动的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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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。
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，可以是直接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的涵道式推力涡扇的内部结构示意图；图2为本发明实施例提供的涵道式推力涡扇的整体结构示意图。
如图1和图2所示，本发明实施例提供一种涵道式推力涡扇，由内至外依次包括：叶片轮毂3、涡扇叶片1和涵道外壳4，且涡扇叶片1包括有多个；每个涡扇叶片1的内侧与叶片轮毂3的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳4的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片1沿叶片轮毂3的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端。
相对于现有技术，本发明实施例所述的涵道式推力涡扇具有以下优势：
本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，如图1和图2所示，由内至外依次包括：叶片轮毂3、涡扇叶片1和涵道外壳4，且涡扇叶片1包括有多个；每个涡扇叶片1的内侧与叶片轮毂3的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳4的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片1沿叶片轮毂3的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端。由此分析可知，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，由于每个涡扇叶片1的内侧与叶片轮毂3的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳4的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片1沿叶片轮毂3的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端，因此能够形成一个完全封闭的螺旋形空腔5，从而空气在其中高速旋转时不存在额外的阻力，空气工质在强大的离心力作用下也不会发生外溢，涡扇叶片1的末端也无从产生涡流或激波，进而能够有效提高机械效率、降低工作噪音。
此外，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，由于每个涡扇叶片1的内侧与叶片轮毂3的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳4的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片1沿叶片轮毂3的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端，因此涵道式推力涡扇整体的结构强度极大，从而能够将叶片轮毂3、涡扇叶片1和涵道外壳4尽可能地轻量化，例如采用高强度复合材料或采用3D打印技术一次成型。
此处需要补充说明的是，由牛顿第二定律(F＝ma)可知，空气由进气口6吸入涡扇口后，在螺旋形空腔5内经过持续的旋转加速，最终以极大的速度由喷气口7喷出，可最大限度地将外部动力转化为推力。
实际应用时，为了实现对叶片轮毂3、涡扇叶片1和涵道外壳4的驱动，如图1所示，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述叶片轮毂3的中心沿轴向开设有穿轴孔2，且该穿轴孔2能够用于连接驱动装置，例如电机等，从而通过电机等驱动装置驱动叶片轮毂3转动，进而带动涡扇叶片1和涵道外壳4一起转动。
其中，为了有效地提高机械效率，如图1所示，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，每个涡扇叶片1的一端无缝固定在叶片轮毂3上，且起始面法线正对叶片轮毂3的轴心，并以40°－45°的攻角螺旋式向下延展，形成的涡扇面的另一端无缝固定在涵道外壳4上。根据理论计算和试验数据统计，涡扇叶片1以40°－45°的攻角螺旋式向下延展能够较好地保证机械效率处于较高水平。
具体地，如图1所示，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述攻角可以优选为45°。
进一步地，为了尽可能地降低涡扇转速，减少工作噪音，如图1所示，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述涡扇叶片1可以包括有10－20片。根据理论计算和试验数据统计，具有10－20片的涡扇叶片1能够较好地降低工作噪音。
更进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述涡扇叶片1可以优选为10片。
同时，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述涡扇叶片1的数量不仅仅限定在10－20片之间，根据实际需求，其它的合理数值均可。
其中，如图1和图2所示，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述叶片轮毂3的轴向长度与涵道外壳4的口径之比可以优选为2：1。
同时，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述叶片轮毂3的轴向长度与涵道外壳4的口径之比不仅仅限定在1：1－3：1之间，根据实际需求，其它的合理数值均可。
具体地，为了有效地对涵道式推力涡扇进行保护，本发明实施例提供的涵道式推力涡扇中，上述涵道外壳4的外侧还可以设有外整流罩。
本发明实施例提供的涵道式推力涡扇相对于现有技术主要具有以下优势：
1、由于每个涡扇叶片1的内侧与叶片轮毂3的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳4的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片1沿叶片轮毂3的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端，因此能够形成一个完全封闭的螺旋形空腔5，从而空气在其中高速旋转时不存在额外的阻力，空气工质在强大的离心力作用下也不会发生外溢，涡扇叶片1的末端也无从产生涡流或激波，进而能够有效提高机械效率、降低工作噪音；
2、由于每个涡扇叶片1的内侧与叶片轮毂3的外侧壁无缝连接、外侧与涵道外壳4的内侧壁无缝连接，且每个涡扇叶片1沿叶片轮毂3的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端，因此涵道式推力涡扇整体的结构强度极大，从而能够将叶片轮毂3、涡扇叶片1和涵道外壳4尽可能地轻量化，例如采用高强度复合材料或采用3D打印技术一次成型；
3、由牛顿第二定律(F＝ma)可知，空气由进气口6吸入涡扇口后，在螺旋形空腔5内经过持续的旋转加速，最终以极大的速度由喷气口7喷出，可最大限度地将外部动力转化为推力。
以上所述仅为本发明的最佳实施例而已，并不用以限制本发明的其它设计方案；凡在本发明的设计理念和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种涵道式推力涡扇，其特征在于，由内至外依次包括：叶片轮毂、涡扇叶片和涵道外壳，且所述涡扇叶片包括有多个；
每个所述涡扇叶片的内侧与所述叶片轮毂的外侧壁无缝连接、外侧与所述涵道外壳的内侧壁无缝连接，且每个所述涡扇叶片沿所述叶片轮毂的轴向方向的一端螺旋延伸至另一端。
2.根据权利要求1所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，所述叶片轮毂的中心沿轴向开设有穿轴孔，且所述穿轴孔用于连接驱动装置。
3.根据权利要求1或2所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，每个所述涡扇叶片的一端无缝固定在所述叶片轮毂上，且起始面法线正对所述叶片轮毂的轴心，并以40°－45°的攻角螺旋式向下延展，形成的涡扇面的另一端无缝固定在所述涵道外壳上。
4.根据权利要求3所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，所述攻角为45°。
5.根据权利要求1或2所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，所述涡扇叶片包括有10－20片。
6.根据权利要求5所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，所述涡扇叶片包括有10片。
7.根据权利要求1或2所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，所述叶片轮毂的轴向长度与所述涵道外壳的口径之比为1：1－3：1。
8.根据权利要求7所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，所述叶片轮毂的轴向长度与所述涵道外壳的口径之比为1：1。
9.根据权利要求1所述的涵道式推力涡扇，其特征在于，所述涵道外壳的外侧还设有外整流罩。
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