CN114180032B - 一种可变出口涵道*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可变出口涵道***，涵道出口(6)包括：涵道壁接口(61)、弹性唇口(62)、出口安装环(63)、支撑弹簧(64)、可变唇口支架(65)、驱动杆(66)和驱动座(67)；涵道壁接口(61)、弹性唇口(62)和出口安装环(63)均为环形，按从上至下的顺序依次连接；支撑弹簧(64)呈喇叭口状，沿支撑弹簧(64)的圆周方向设置有多根可变唇口支架(65)；各可变唇口支架(65)的分别通过一根驱动杆(66)和驱动座(67)连接，驱动座(67)驱动驱动杆(66)以带动可变唇口支架(65)运动，从而改变弹性唇口(62)的直径和外形。涵道出口口径可变，可提高涵道***的环境友好性，可在前飞时提高飞行效率。
Description
技术领域
本发明属于航空技术领域，具体涉及一种可变出口涵道***。
背景技术
旋翼***通过自身的旋转产生升力，为飞行器提供可垂直起降的升力和推进力，但由于旋转的旋翼对周围人员和环境存在伤害威胁，故出现了有涵道保护的旋翼***，即涵道***，涵道在涵道***中不仅起到保护作用，同时也能提供额外的升力，可提高飞行效率，可相应的减小尺寸，减小旋翼重量。
但是，重量轻的小尺寸涵道***所产生的下洗气流大，对环境影响较大，如扬尘效果更明显等，若直接选用大尺寸的旋翼***和涵道，虽然对环境友好，但是又存在重量增加大，导致飞行器自身重量过大的问题。
发明内容
本发明提供一种可变出口涵道***，解决现有涵道过大则导致直升机自身重量过大，以及过小则导致对环境影响较大的问题。
本发明提供一种可变出口涵道***，包括：涵道1；涵道1的涵道出口6包括：涵道壁接口61、弹性唇口62、出口安装环63、支撑弹簧64、可变唇口支架65、驱动杆66和驱动座67；
所述涵道壁接口61、所述弹性唇口62和所述出口安装环63均为环形，按从上至下的顺序依次连接，所述涵道壁接口61与涵道1的涵道壁面5过渡连接，所述出口安装环63与涵道1的外壳连接；
所述支撑弹簧64呈喇叭口状，支撑在所述弹性唇口62的内侧，沿所述支撑弹簧64的圆周方向布置有多根可变唇口支架65，所述支撑弹簧64和所述多根可变唇口支架65用于支撑所述弹性唇口62的外形；
所述可变唇口支架65的通过驱动杆66与驱动座67连接，所述驱动座67驱动所述驱动杆66带动所述可变唇口支架65运动，以带动所述支撑弹簧64变形，从而改变所述弹性唇口62的直径和外形。
可选的，所述出口安装环63由可调直径的圆形弹簧圈和弹性材料构成。
可选的，所述出口安装环63与涵道1的外壳的连接部分采用弹性材料。
可选的，涵道出口6直径变大时，可达到原出口直径的1.2倍-2倍。
可选的，所述可变唇口支架65呈长条形，两端分别连接所述涵道壁接口61和所述出口安装环63。
可选的，所述支撑弹簧64的一端连接所述涵道壁接口61，另一端连接所述出口安装环63。
可选的，所述支撑弹簧64和所述可变唇口支架65之间设置有安装接头，用于在所述支撑弹簧64变形时，带动各所述可变唇口支架65随所述支撑弹簧64的喇叭口大小变化而弯曲。
可选的，可变出口的涵道***还包括：旋翼2和旋翼安装支座3；
所述旋翼2通过旋翼安装支座3安装在涵道1的涵道壁面5上，所述旋翼2通过电机或发动机的动力输出轴驱动旋转。
本发明提供一种可变出口涵道***，包括：涵道1；涵道1的涵道出口6包括：涵道壁接口61、弹性唇口62、出口安装环63、支撑弹簧64、可变唇口支架65、驱动杆66和驱动座67；所述涵道壁接口61、所述弹性唇口62和所述出口安装环63均为环形，按从上至下的顺序依次连接，所述涵道壁接口61与涵道1的涵道壁面5过渡连接，所述出口安装环63与涵道1的外壳连接；所述支撑弹簧64呈喇叭口状，支撑在所述弹性唇口62的内侧，沿所述支撑弹簧64的圆周方向布置有多根可变唇口支架65，所述支撑弹簧64和所述多根可变唇口支架65用于支撑所述弹性唇口62的外形；所述可变唇口支架65的通过驱动杆66与驱动座67连接，所述驱动座67驱动所述驱动杆66带动所述可变唇口支架65运动，以带动所述支撑弹簧64变形，从而改变所述弹性唇口62的直径和外形。通过扩大涵道出口直径，降低了涵道下洗气流速度，提高了涵道***的环境友好性，增加了涵道***的起降环境适应性；同时，该涵道***在前飞时可缩小尺寸，降低飞行阻力，提高飞行效率。前飞时空气动力载荷大，收缩的弹性元件和支撑架等结构更适合大载荷场景应用；垂直起降时空气动力载荷较小，拉伸的弹性材料可适应。
附图说明
图1是现有涵道***的结构示意图；
图2是本发明提供的可变出口涵道***的结构示意图；
图3是本发明提供的可变出口涵道***的出口内部结构示意图；
图4是本发明提供的可变出口涵道***的在出口变小时的状态示意图；
图5是本发明提供的可变出口涵道***的在出口变大时的状态示意图一；
图6是本发明提供的可变出口涵道***的在出口变大时的状态示意图二；
附图标记说明：
1—涵道； 2—旋翼； 3—旋翼安装支座；
4—涵道入口； 5—涵道壁面； 6—涵道出口；
61—涵道壁接口； 62—弹性唇口； 63—出口安装环；
64—支撑弹簧； 65—可变唇口支架； 66—驱动杆；
67—驱动座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的可变出口涵道***进行解释说明。
本发明考虑到相同升力需求前提下，大尺寸的旋翼***所产生的下洗气流速度小，对环境较友好但是大尺寸的旋翼和涵道重量增加大，导致飞行器自身重量过大；而重量轻的小尺寸涵道***所产生的下洗气流大，对环境影响较大，如扬尘效果更明显等。故在此需要一种可变出口直径的涵道***，保持小的尺寸和重量，但是在垂直起降时可以扩大涵道出口，使得出口气流得到更好的扩散，进而增加涵道气流影响面积，降低涵道的下洗气流速度，提高环境友好性。本发明通过一种可变出口涵道***，可实现在垂直起降时扩大涵道出口尺寸，使得下洗气流速度变小，提高环境友好性，同时保持整体较小的尺寸，减轻飞行器重量，提高运载效率，同时在前飞巡航的缩小涵道出口尺寸，减小迎风面积，降低阻力，提高飞行效率。
具体的，参照图1-6所示，本发明提出一种可变出口涵道***，包括：涵道1、旋翼2、旋翼安装支座3、涵道入口4、涵道壁面5和涵道出口6；其中，
涵道出口6包括：涵道壁接口61、弹性唇口62、出口安装环63、支撑弹簧64、可变唇口支架65、驱动杆66和驱动座67。
旋翼2通过旋翼安装支座3安装在涵道1上，旋翼2通过电机或发动机的动力输出轴驱动旋转，旋翼旋转产生所需的升力或推力，根据气流的流动方向，在气流进入位置的涵道弧形倒角唇口称为涵道入口4，在气流离开位置的涵道唇口称为涵道出口6。涵道入口和涵道出口对旋翼气流起到了导流和提高效率的作用，涵道入口是收缩的，可以提高气流速度，使得小尺寸的涵道能带动更多的空气，产生更大的升力；涵道出口是扩张的，可以使得出口气流面积变大，速度变慢，可以提高环境友好性。
如图3所示，可变出口涵道***通过涵道壁接口61与涵道壁面5相连接并保证由涵道入口4、涵道壁面5和涵道出口6组成的涵道内壁气动外形的连续性，此时涵道出口6的气动外形主要由弹性唇口62构成，通过弹性形变保证了不同涵道直径下气动外形的连续性；弹性唇口62的外形通过支撑弹簧64和可变唇口支架65支撑，支撑弹簧64呈喇叭口形状，与涵道壁接口61和出口安装环63连接，支撑在弹性唇口62的内侧，可通过可变唇口支架65的牵引改变出口段即喇叭口外端大小，出口安装环63由可调直径的圆形弹簧圈和弹性材料构成，可在保持圆形的情况下调整直径大小，出口安装环63与涵道外壳连接，连接部分材料也为弹性材料，可随着出口直径大小的变化改变形状；可变唇口支架65可通过伸缩改变支架弧度和外端与出口安装环63连接的直径大小，支架由驱动杆66牵引实现形状改变和固定，驱动杆66由驱动座67上安装的伺服舵机或者液压杆等驱动设备带动运转。
本发明通过变形实现涵道出口的直径变化，涵道出口加入了变出口***，其他部件和常规涵道***类似；采用变出口***通过驱动座67上安装的伺服舵机或者液压杆等驱动设备驱动可变唇口支架65改变出口直径和出口外形轮廓，支持弹簧64配合可变唇口支架的外形改变唇口具体支撑外形，弹性唇口随之变形实现唇口整体的变直径和变外形，以支持涵道出口风速的调整，以适合垂直起降和前飞巡航的不同需求。
如图4-6所示，图4为可变出口涵道***在巡航飞行时的状态，涵道出口变小，涵道迎风面积变小，以减小飞行阻力，同时收缩的弹性材料可提供更高的强度支持大速度前飞状况下的较大的空气动力载荷；图5-图6为可变出口涵道***在垂直起降时的状态，涵道出口变大，以减小涵道出口的气流速度，提高环境友好性。
进一步的，涵道出口直径可变为原出口直径的1.2倍-2倍，涵道出口的截面线与涵道壁面保持气动外形连续。
进一步的，为提供更高的安装强度，支撑弹簧64和可变唇口支架65之间可增加能滑动定位的安装接头以适应涵道出口外形变化所带来的支架和支撑弹簧之间的安装位置变化，安装接头可以是带通孔的十字接头等形式，支架和弹簧按照经纬排列安装在中间，并可通过锁紧螺丝等锁紧机构锁定；弹性唇口62和支撑弹簧64及可变唇口支架65之间可增加吸盘等结构，吸盘安装在支撑弹簧64上，吸附弹性唇口62，可遥控或自动执行放松或者吸紧的动作。
进一步的，本发明的涵道出口可采用传统硬质材料搭配弹性变形材料替代，如金属、复合材料等硬质材料搭配橡胶等弹性变形材料，通过支撑***驱动出口形变，扩大的表面积由弹性材料的形变覆盖。
本发明提出的一种可变出口涵道***，通过扩大涵道出口直径，降低了涵道下洗气流速度，提高了涵道***的环境友好性，增加了涵道***的起降环境适应性；同时，该涵道***在前飞时可缩小尺寸，降低飞行阻力，提高飞行效率。前飞时空气动力载荷大，收缩的弹性元件和支撑架等结构更适合大载荷场景应用；垂直起降时空气动力载荷较小，拉伸的弹性材料可适应。
Claims (7)
1.一种可变出口涵道***，其特征在于，包括：涵道(1)；涵道(1)的涵道出口(6)包括：
涵道壁接口(61)、弹性唇口(62)、出口安装环(63)、支撑弹簧(64)、可变唇口支架(65)、驱动杆(66)和驱动座(67)；
所述涵道壁接口(61)、所述弹性唇口(62)和所述出口安装环(63)均为环形，按从上至下的顺序依次连接，所述涵道壁接口(61)与涵道(1)的涵道壁面(5)过渡连接，所述出口安装环(63)与涵道(1)的外壳连接；
所述支撑弹簧(64)呈喇叭口状，支撑在所述弹性唇口(62)的内侧，沿所述支撑弹簧(64)的圆周方向布置有多根可变唇口支架(65)，所述支撑弹簧(64)和所述多根可变唇口支架(65)用于支撑所述弹性唇口(62)的外形；
所述可变唇口支架(65)的通过驱动杆(66)与驱动座(67)连接，所述驱动座(67)驱动所述驱动杆(66)带动所述可变唇口支架(65)运动，以带动所述支撑弹簧(64)变形，从而改变所述弹性唇口(62)的直径和外形；
所述支撑弹簧(64)和所述可变唇口支架(65)之间设置有安装接头，用于在所述支撑弹簧(64)变形时，带动各所述可变唇口支架(65)随所述支撑弹簧(64)的喇叭口大小变化而弯曲。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述出口安装环(63)由可调直径的圆形弹簧圈和弹性材料构成。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述出口安装环(63)与涵道(1)的外壳的连接部分采用弹性材料。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，涵道出口(6)直径变大时，可达到原出口直径的1.2倍-2倍。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述可变唇口支架(65)呈长条形，两端分别连接所述涵道壁接口(61)和所述出口安装环(63)。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述支撑弹簧(64)的一端连接所述涵道壁接口(61)，另一端连接所述出口安装环(63)。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：旋翼(2)和旋翼安装支座(3)；
所述旋翼(2)通过旋翼安装支座(3)安装在涵道(1)的涵道壁面(5)上，所述旋翼(2)通过电机或发动机的动力输出轴驱动旋转。
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