基本介紹
- 中文名：傾斜式螺旋槳
- 外文名：tilting propeller
- 定義：可旋轉傾斜的機翼
- 狀態：一般為水平和垂直狀態
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空器
簡介,影響機翼結構動力學設計的特殊因素,特殊工況,特殊氣動外形,傾轉機翼（旋翼）構型選擇,
簡介
配備傾斜式螺旋槳的飛機，稱之為傾轉旋翼機。傾轉旋翼機是一種同時具備直升機、固定翼飛機特點的新型飛行器。當其螺旋槳旋翼處於垂直位置時，傾轉旋翼機類似於雙旋翼橫列式直升機，可懸停、側飛、後飛、垂直起降，此時它的單位功率起降重量接近典型直升機； 當旋翼處於水平位置時，傾轉旋翼機就相當於固定翼飛機，能作高速遠程飛行。因此，傾轉旋翼已成為未來最具發展前景的飛行器之一。
傾轉旋翼機
旋翼是傾轉旋翼機的主要升力系統( 直升機模式)、推進系統( 飛機模式) 和重要飛行控制執行系統，在工程設計中占有重要地位。在傾轉旋翼設計的第一階段，須非常謹慎地對旋翼動力學部件進行結構動力學特性設計，這項工作與槳葉對於周期諧波載荷的動力學回響密切相關，設計的好壞直接關係到結構的振動和壽命。
傾轉旋翼結構動力學設計技術是指運用現代設計理論，結合經驗，經過創造性的思維、規劃及合理的設計計算，使旋翼結構動力學設計滿足傾轉旋翼功能和性能要求的技術。
影響機翼結構動力學設計的特殊因素
傾轉旋翼機特殊的工況及氣動外形是造成其結構動力學設計特殊性的來源，貫穿整個旋翼結構動力學設計。
特殊工況
傾轉旋翼機具有飛機和直升機兩種飛行模式，因此其旋翼具備了多種特殊工況，經過設計梳理，兩種模式下對旋翼結構動力學設計有重要影響的工況為：
（1）具有2個工作轉速。傾轉旋翼機為實現較高前飛推進效率，在飛機模式下旋翼轉速會較直升機模式時低。通常，飛機模式旋翼轉速比直升機模式降低約25% ～ 40%。
（2）旋翼工作總距範圍大。在直升機模式時，一般使用總距不會超過15°，而在飛機模式時，總距能達到35° ～ 60°。
（3）氣動環境差異性大。在直升機模式時，旋翼的入流不垂直於槳盤平面，存在明顯的周期氣動激勵，旋翼具有周期變距功能，在無窮遠處垂直於槳盤的氣流速度為0；而對於飛機模式，旋翼入流則垂直於槳盤平面，旋翼無需周期變距，無窮遠處垂直於槳盤的氣流速度為前飛速度。
特殊氣動外形
傾斜式螺旋槳旋翼氣動性能主要取決於旋翼槳葉的氣動外形，而傾轉旋翼的特殊氣動外形對旋翼結構動力學設計有著重要影響。旋翼槳葉氣動外形的特殊性如下：
圖1
（1）為兼顧懸停和前飛時的旋翼性能，其槳葉結構扭角可達40 deg甚至更大；
（2）旋翼實度大於常規直升機，達到0.14甚至更高，這就使得相同旋翼半徑下，槳葉的結構絕對厚度更大。
這樣的槳葉外形結合特殊的旋翼轉速設計能夠最佳化來流攻角，保證直升機模式與飛機模式均具有合理的升力( 拉力)、阻力特性，但這正是傾轉旋翼結構動力學設計特殊性的重要來源（圖1）。
傾轉機翼（旋翼）構型選擇
旋翼構型選擇則決定了動力學設計技術研究的方向，是後續研究的基礎。不同旋翼構型具有不同的旋翼動力學特性，其設計分析方法也隨之不同。傾轉旋翼機存在直升機模式、飛機模式以及兩種模式切換的過渡飛行狀態; 在飛機模式下旋翼轉速降低25% ～ 40%，旋翼離心力作用明顯降低，採用傳統鉸接式旋翼會形成一個較大的穩態錐度角，降低飛機模式下旋翼的推進效率。
此外，傾轉旋翼安裝在機翼端部，從安全性考慮，須保證在過渡狀態和飛機模式下，旋翼受到擾動後槳葉不產生過大揮舞。因此，傾轉旋翼須使用一種揮舞較為剛硬的旋翼。另一方面，機翼是典型的柔性支持系統，因此傾轉旋翼的構型選擇應考慮儘可能降低柔性支持系統帶來的耦合影響，如：地面共振、迴轉顫振等問題。
經過設計梳理，傾轉旋翼機旋翼構型選擇應主要考慮四個方面：
（1）儘量避免各種飛行姿態下槳葉出現過大揮舞；
（2）儘量提高飛機模式下旋翼的推進效率( 此時旋翼作為推進系統) ；
（3）從構型上儘可能多地消除不穩定可能性，降低設計複雜度和風險；
（4）儘量降低槳葉根部結構載荷以提高結構壽命。
當前我國的傾轉螺旋槳旋翼在構型上宜採用萬向鉸式旋翼。從結構設計、新材料、主動控制技術的發展來看，若未來能在技術上解決上述需求，則旋翼構型選擇將更加靈活。
