Лопасть винтовентиляторной установки Советский патент 1993 года по МПК B64C11/16 

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано при конструировании винтовентиляторных установок летательных аппаратов.

Цель изобретения - повышение КПД и снижение уровня шума винтовентилятор- ной установки.

Достижение поставленной цели объясняется тем, что выполнение вязкого антиэрозионного покрытия в зонах между соответствующими линиями ламинарно- турбулёнтного перехода и задней кромки пера в виде совокупности соответствующим образом ориентированных риблет (микроребер размером порядка сотых долей миллиметра), высота и шаг которых прогрессивно убывают от комля к законцов- ке пера, позволяет уменьшить зону интенсивной генерации турбулентных вихрей в погранслое на рабочих режимах винтовен- тиляторной установки. Благодаря этому в значительной степени снижается сопротивление турбулентного трения каждой лопасти, что обеспечивает повышение КПД установки, и уменьшается диссипация энергии, что обеспечивает снижение уровня шума работающей установки.

На фиг.1 представлена в плане предлагаемая лопасть; на фиг.2 и 3 - соответственно сечения А-А и Б-Б на фиг.1.

Лопасть винтовентиляторной установки (установка на чертежах не показана) содержит комель 1 и саблевидное перо 2. Последнее с обоих сторон снабжено вязким антиэрозионным покрытием 3. На каждой стороне пера 2 покрытие 3 разделено на две

00

-А

00

ю о ю

зоны: слева (по чертежу) расположена зона, ограниченная передней кромкой 4 пера 2 и линией 5 ламинарно-турбулентного перехода, а справа - зона, ограниченная той же линией 5 и задней кромкой б пера 2, Покрытие 3 в левой зоне имеет гладкую поверхность, а в правой зоне имеет риблетную структуру. Риблеты 7 и 8 в правой зоне (а также все другие риблеты) ориентированы по соответствующим линиям 9 тока, которые представляют собой пространственные кривые различной кривизны; Так как профилирующие поверхности с обеих сторон пера 2 не идентичны, соответствующие линии 5 ламинарно-турбулентного перехода в общем случае отличаются друг от друга как по форме, так и по расположению на поверхности пера 2. Аналогичное утверждение касается и предельных линий 9 тока. Принципиальное расположение линий 5 и 9 может быть выбрано для любого режима работы винтовентиляторной установки. Однако наибольший эффект от реализации изобретения будет иметь место если расположение линий 5 и 9 на соответствующих сторонах лопасти будет выбрано на крейсерском режиме работы установки. Периметры риблет 7 и 8, т.е. их высота Н и шаг S, в соответствии с изменением толщины вязкого подслоя турбулентного погранслоя прогрессивно убывают в радиальном направлении от комля 1 к законцовке 10 пера 2 (Hi и Si соответственно больше чем На и 82). Риблетная структура покрытия в правой зоне может быть обеспечена, в частности, за счет наклейки пленки, имеющей соответствующий микрорельеф, либо за счет нанесения лакокрасочного материала с риблетной структурой поверхности.

Лопасть работает следующим образом. В процессе вращения лопастей винтовентиляторной установки и движения летательного аппарата на лопасть воздействуют два набегающих воздушных потока. Один из потоков обусловлен вращением винта, а другой - движением аппарата. В результате в каждой точке пера 2 лопасти действует результирующий воздушный поток, вектор скорости которого направлен по касательной к местной линии 9 тока. Если силовая установка работает в крейсерском или близком к крейсерскому режиме, вектор скорости результирующего воздушного потока справа (по чертежу) от линии 5 ламинарно- турбулентного перехода в каждой точке будет совпадать с направлением соответствующей риблеты в рассматриваемой точке, в частности с направлением риблет7 и 8. Благодаря этому, несмотря на значительные

скорости набегающего воздушного потока тока, справа от линии 5 интенсивность генерации турбулентности в пограничном слое будет снижена. Это приводит к уменьшению сопротивления турбулентного трения и, следовательно, к снижению суммарного аэродинамического сопротивления лопасти, что обеспечивает повышение КПД, а также снижение уровня шума работающей винтовентиляторной установки/

Расчеты показывают, что КПД винтовентиляторной установки, содержащей 6-12 соосно вращающихся в два ряда лопастей предлагаемого типа, по сравнению с аналогичной установкой, но с лопастями, вязкое

антикоррозийное покрытие которых имеет гладкую поверхность по всей площади, повышается на 2...2,5%. Аналогичные показания и по снижению уровня шума.

Формула изобретения

1. Лопасть винтовентиляторной уста.- новки, содержащая комель и саблевидное перо с вязким антиэрозионным покрытием, которое на каждой стороне пера от передней кромки до соответствующей линии ламинарно-турбулентного перехода имеет гладкую поверхность, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и снижения уровня шума, вязкое антиэрозионное

покрытие от линии ламинарно-турбулентного перехода до задней кромки имеет риблетную структуру, при этом риблеты ориентированы по соответствующим предельным линиям тока, а их высота и шаг

соизмеримы с толщиной вязкого подслоя и прогрессивно убывают в направлении от комля к законцовке пера.

2. Лопасть по п.1,отличающаяся тем, что на каждой стороне пера в качестве

линии1 ламинарно-турбулентного перехода принята разграничительная линия между соответствующими зонами ламинарного и турбулентного пограничных слоев при работе силовой установки в условиях крейсерского полета.

3. Лопасть по п.1,отличающаяся

тем, что ориентация риблет выполнена по

соответствующим линиям тока при работе

силовой установки в. условиях крейсерского

полета.

CJ

8

9

Изобретение относится к области авиации, в частности к устройству лопастей вин- товентиляторных силовых установок летательных аппаратов, имеющих вязко е антиэрозионное покрытие. Целью изобретения является повышение КПД и снижение уровня шума силовой установки путем оптимизации процесса обтекания лопастей воздушным потоком. Достижение этой цели обеспечивается тем, что вязкое антиэрозионное покрытие имеет риблетную структуру, при этом рибле- ты ориентированы по соответствующим продольным линиям тока, а их высота и шаг соизмеримы с толщиной вязкого подслоя и прогрессивно убывают в направлении от комля кзаконцовке пера лопасти. При работе силовой установки на режиме наиболее продолжительного полета направление струек тока является определяющим для положения риблет, началу риблет соответствует линия ламинарно-турбулёнтного перехода вблизи передней кромки пера лопасти. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. со с

Фиг.1

Фиг.З