阅读说明：本技术 涵道风扇和飞行器 (Ducted fan and aircraft ) 是由 李也 金宇智 张磊 周大围 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种涵道风扇,其包括轮毂、叶片和涵道体。叶片设置于轮毂上且能随轮毂转动,涵道体环绕叶片设置且具有第一中心轴线,轮毂设置于第一中心轴线上；涵道体包括进气段、风扇段以及出气段；进气段、风扇段以及出气段沿轴向依次连接；进气段用于供气流进入,且进气段的横截面具有第二中心轴线,风扇段为等径段且风扇段具有第三中心轴线,出气段为渐扩段且出气段具有第四中心轴线,出气段的第一内径沿轴向向出气段外侧逐渐增大；进气段的横截面的第二中心轴线与涵道体的第一中心轴线平行,风扇段的第三中心轴线、出气段的第四中心轴线和涵道体的第一中心轴线共线。其能防止涵道体进口前部和轮毂前部发生流动分离,而减小推力的损失。(The invention provides a ducted fan which comprises a hub, blades and a ducted body. The blade is arranged on the hub and can rotate along with the hub, the duct body is arranged around the blade and is provided with a first central axis, and the hub is arranged on the first central axis; the duct body comprises an air inlet section, a fan section and an air outlet section; the air inlet section, the fan section and the air outlet section are sequentially connected along the axial direction; the air inlet section is used for allowing air flow to enter, the cross section of the air inlet section is provided with a second central axis, the fan section is an equal-diameter section and is provided with a third central axis, the air outlet section is a gradually expanding section and is provided with a fourth central axis, and the first inner diameter of the air outlet section is gradually increased towards the outer side of the air outlet section along the axial direction; the second central axis of the cross section of the air inlet section is parallel to the first central axis of the duct body, and the third central axis of the fan section, the fourth central axis of the air outlet section and the first central axis of the duct body are collinear. The flow separation between the front part of the inlet of the duct body and the front part of the hub can be prevented, and the loss of thrust is reduced.)

涵道风扇和飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种涵道风扇和飞行器。

背景技术

现有多旋翼、多涵道风扇的飞行器，通过倾角、叶片转速的变化实现姿态和飞行速度的变化。当飞行器以一定倾角进行巡航平飞时，外部空气以一定的夹角被吸入涵道风扇入口中。目前涵道风扇的涵道体关于旋转轴为中心对称结构，未考虑不同倾角下的进气条件，导致涵道体进口的前部及轮毂前部发生流动分离，涵道体进口前部的流动分离导致对应的叶尖区域无有效流动，轮毂前部的流动分离导致对应叶片的叶根区域无有效流动，损失了一部分推力。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种涵道风扇和飞行器，其能防止涵道体进口前部和轮毂前部发生流动分离、削弱进气畸变，从而减小推力的损失。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种涵道风扇，其包括轮毂、叶片以及涵道体。叶片设置于轮毂上且能够随轮毂转动，涵道体环绕叶片设置且具有第一中心轴线，轮毂设置于第一中心轴线上；涵道体包括进气段、风扇段以及出气段；进气段、风扇段以及出气段沿轴向依次连接；进气段用于供气流进入，且进气段的横截面具有第二中心轴线，风扇段为等径段且风扇段具有第三中心轴线，出气段为渐扩段且出气段具有第四中心轴线，出气段的第一内径沿轴向向出气段外侧逐渐增大；进气段的横截面的第二中心轴线与涵道体的第一中心轴线平行，风扇段的第三中心轴线、出气段的第四中心轴线以及涵道体的第一中心轴线共线。

在一实施例中，进气段包括进气口，进气口与气流方向相切，且进气段与风扇段相切，风扇段与出气段相切。

在一实施例中，进气段的第二中心轴线与涵道体的第一中心轴线之间的距离沿轴向朝靠近轮毂的方向逐渐减小。

在一实施例中，进气段为等径段。

在一实施例中，进气段为渐缩段，进气段的第二内径沿轴向向进气段外侧逐渐减小。

在一实施例中，风扇段的第三内径小于进气段的第二内径。

在一实施例中，风扇段的第三内径小于进气段的最小内径值。

在一实施例中，涵道体由碳纤维材料构成。

另一方面，本发明提供了一种飞行器，所述飞行器包括机身以及前述的本发明的涵道风扇，涵道体的进气段的进气口的切线与横向之间的夹角与涵道风扇的第一中心轴线相对机身的倾角相等或近似相等。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的涵道风扇中，叶片随轮毂沿第一中心轴线转动，考虑到涵道风扇在不同飞行倾角下的进气条件，将涵道风扇的进气段相对第一中心轴线设置为非对称结构，来防止涵道体进口前部和轮毂前部发生流动分离、削弱进气畸变，从而减小推力的损失，提高涵道风扇的效率。

在根据本发明的飞行器中，涵道体的进气段的进气口的切线与横向之间的夹角和涵道风扇的第一中心轴线相对机身的倾角相等或近似相等。从而防止从涵道风扇的进气段的进气口吸入的空气在涵道体进口前部和轮毂前部发生流动分离，使得气流在涵道体进口前部对应的叶尖区域和轮毂前部对应的叶根区域能够最大程度的有效流动，削弱进气畸变，减小推力的损失，提高涵道风扇的效率，进而提高飞行器的飞行速度。

附图说明

图1是根据本发明的涵道风扇的立体图。

图2是根据本发明的涵道风扇的立体图，其中涵道风扇被移除掉一部分。

图3是从另一角度观察的图1的涵道风扇的立体图。

图4是图3的涵道风扇的正视图。

图5是从再一角度观察的图1的涵道风扇的立体图。

图6是图5的涵道风扇的正视图。

图7是沿图6中的线A-A作出的剖视图。

其中，附图标记说明如下：

1轮毂 321第三内径

2叶片 L3第三中心轴线

3涵道体 33出气段

L1第一中心轴线 331第一内径

31进气段 L4第四中心轴线L轴向

311进气口 T横向

312第二内径 d距离

L2第二中心轴线 β夹角

32风扇段 v气流方向

具体实施方式

附图示出本发明的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本发明。

下面参照附图详细说明根据本发明的涵道风扇和飞行器。

参照图1至图7所示的示例，涵道风扇包括轮毂1、叶片2以及涵道体3。

叶片2设置于轮毂1上且能够随轮毂1转动，涵道体3环绕叶片2设置且具有第一中心轴线L1，轮毂1设置于第一中心轴线L1上。叶片2随轮毂1沿第一中心轴线L1转动。具有涵道体3的涵道风扇能产生更大的升力，且由于叶片2位于涵道体3内，叶片2的叶尖处受涵道体3限制，从而能够使冲击噪声减小。诱导阻力减少，而效率较高。

参照图2至图7所示的示例，涵道体3包括进气段31、风扇段32以及出气段33。涵道体3由碳纤维材料构成，重量轻、强度高。进气段31、风扇段32以及出气段33沿轴向L依次连接。进气段31用于供气流进入，且进气段31的横截面具有第二中心轴线L2。风扇段32为等径段且风扇段32具有第三中心轴线L3。出气段33为渐扩段且出气段33具有第四中心轴线L4。出气段33的第一内径331沿轴向L向出气段33外侧逐渐增大。进气段31的横截面的第二中心轴线L2与涵道体3的第一中心轴线L1平行。风扇段32的第三中心轴线L3、出气段33的第四中心轴线L4以及涵道体3的第一中心轴线L1共线。

在根据本发明的涵道风扇中，叶片2随轮毂1沿第一中心轴线L1转动，考虑到涵道风扇在不同飞行倾角下的进气条件，将涵道风扇的进气段31相对第一中心轴线L1设置为非对称结构，来防止涵道体3进口前部和轮毂前部发生流动分离、削弱进气畸变，从而减小推力的损失。

如图7所示的示例，进气段31包括进气口311，进气口311与气流方向v相切，且进气段31与风扇段32相切，风扇段32与出气段33相切。考虑气流方向v，使进气口311与气流方向v相切，以最大程度的削弱进气畸变，减少推力的损失。

具体地，参照图1、图2以及图7所示的示例，进气段31的第二中心轴线L2与涵道体3的第一中心轴线L1之间的距离d沿轴向L朝靠近轮毂1的方向逐渐减小。以使进气段31朝向风扇段32平滑过渡。

进一步地，进气段31具有不同的实施例。

在一些实施例中，进气段31可为等径段。进气段31的第二内径312为恒值。其中，风扇段32的第三内径321小于进气段31的第二内径312。

在一些实施例中，进气段31为渐缩段，进气段31的第二内径312沿轴向L向进气段31外侧逐渐减小。也就是说，进气段31的第二内径312为变化值。其中，风扇段32的第三内径321小于进气段31的最小内径值。

风扇段32的第三内径321取决于涵道风扇的设计，一般比叶片2直径大1～5mm。风扇段32的外径取决于涵道风扇的推力需求。

根据本发明的飞行器包括机身以及根据本发明的涵道风扇，涵道体3的进气段31的进气口311的切线与横向T之间的夹角β与涵道风扇的第一中心轴线L1相对机身的倾角相等或近似相等。从而防止从涵道风扇的进气段31的进气口311吸入的空气在涵道体3进口前部和轮毂前部发生流动分离，使得气流在涵道体3进口前部对应的叶尖区域和轮毂前部对应的叶根区域能够最大程度的有效流动，削弱进气畸变，减小推力的损失，提高涵道风扇的效率，进而提高飞行器的飞行速度。飞行器例如可为无人机。

上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。