北京航空航天大学科技成果——高高空螺旋桨装置
成果简介
高高空低速飞行器的巡航高度高（20km-30km）、飞行高度跨度大（0km-巡航高度），其螺旋桨的工作环境变化较大，如海拔20km-30km高度下，空气密度是海平面的1/13-1/70，运动粘度为海平面的11-55倍。因此固定桨距及翼型参数的螺旋桨不能同时满足高空大气环境和低空大气环境对螺旋桨气动性能的要求。
为使高高空低速飞行器在高、低均能有效推进，目前的解决方法有两种：一种是布置高空和低空两套螺旋桨装置。这种方法简单、直接。高空推进时，采用高空螺旋桨装置；低空推进时，采用低空螺旋桨装置。采取这种方法时，由于高、低空螺旋桨均需配置相应的驱动装置，使得推进系统的利用效率较低、质量大，推重比小。另一种是采用折叠式螺旋桨装置。这种螺旋桨装置通过特定的机构将高、低空螺旋桨桨叶组合在一起，在两个特定的飞行高度下具有较佳的气动性能，但为了适应高低空螺旋桨桨叶对转矩和转速的不同需求，必须为螺旋桨驱动电机或发动机配置变速装置；另外，采用这种螺旋桨时，还须考虑螺旋桨结构变化所需的工作空间。
针对上述背景技术存在的缺陷，本项目根据高高空低速飞行器的飞行高度，通过多稳态柔顺机构实现螺旋桨桨距和翼形参数的调节，解决螺旋桨与动力驱动装置的匹配问题，并使螺旋桨装置在整个飞行高度范围内均有较佳的气动性能。
技术描述
本项目高高空螺旋桨装置，它包括多稳态柔顺机构、半柔性翼面、飞行状态传感器和控制系统；多稳态柔顺机构本体配置成响应于控制系统发出的激励信号输入而产生机构输出，半柔性翼面构成螺旋桨各个桨叶截面的叶素翼型，通过自身的可变形性，达到螺旋桨在飞行过程中气动力和功率的动态调整；飞行状态传感器时时采集飞行器的飞行参数，并将这些飞行参数快速传递给控制系统；控制系统接收飞行状态传感器传递的数据后进行分析和计算，并根据既定的程序对多稳态柔顺机构发出激励信号，调节螺旋桨的各个截面叶素翼型，从而使螺旋桨桨叶气动外形改变。
技术优势
本项目结合柔顺机构可变形的特点和高高空螺旋桨几何外形的要求，使螺旋桨桨叶气动外形能够根据需求任意改变，柔性机构结构简单、免装配和摩擦，因此本项目结构简单，可靠性好，重量轻。另外，飞行状态能被时时监控，控制系统能发出改变螺旋桨几何外形的激励信号，可以实现整个飞行过程中桨叶气动外形的动态调整以适应当前的飞行状态，因此本项目产品气动特性好，兼顾高、低空推进需求，对高低空飞行的兼顾使得螺旋桨与电机功率实现较好的匹配。
北京航空航天大学科技成果 - 高高空螺旋桨装置 - 图文
