● 摘要
作为临近空间飞行器的主要形式之一 ,高空长航时驻留飞艇因为利用昼夜循环能源等特点,成为各国主要研究对象,而临近空间飞艇的推进系统也成为各国研究人员重要研究课题。临近空间大气稀薄,将使喷气式发动机等推力系统失去效能。所以,传统的螺旋桨形式,高空高效螺旋桨推进系统的研究也理所当然的成为研究中的关键技术之一。 本文运用空气螺旋桨设计理论,结合临近空间大气的环境特点,主要对翼型性能上做出研究、选择和优化,针对临近空间螺旋桨高效的目标进行了临近空间飞艇螺旋桨的设计,并结合临近空间的特点,提出设计中的关键点。最后在条件范围内对螺旋桨的各项性能进行了验证试验。根据传统螺旋桨工程经验,提出此次设计完整的设计流程,并且针对设计过程中主要关键点进行了重点研究。在设计初期,对螺旋桨气动理论进行研究,初步获得理论计算方法并通过编程实现计算算法,再结合临近空间特殊的稀薄大气环境特点,选出适合此次螺旋桨设计的低雷诺数翼型,并通过CFD计算验证其低雷诺数气动特性。将所选翼型气动数据带入计算程序中,结合螺旋桨初步的几何外形数据进行计算得到螺旋桨拉力以及效率等性能计算结果,判断是否达到设计要求,未达到要求需要对螺旋桨几何外形进行优化设计直至达到设计目标。最后通过CFD螺旋桨性能计算或者验证试验对螺旋桨整体性能进行验证,和理论计算结果进行比较,得出设计结果达到设计目标,并最终获得总装使用。
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