[科普中国]-导管风扇式发动机

简介

导管风扇式发动机较同样直径的孤立风扇能产生更大的升力，且风扇环括在涵道（导管）内，既可阻挡风扇气动声向外传播，又结构紧凑、安全性高。以此为升力面和飞行操纵面可构造出多种小型垂直起降无人飞行器。该类无人飞行器在前飞时，涵道处于前方来流和风扇吸流的复杂气流中，其升力、阻力和俯仰力矩对整机的配平乃至稳定控制具有决定性影响。1

涵道风扇涵道中螺旋桨风扇的原理同飞机机翼类似。螺旋桨风扇的运动分解为水平运动和旋转运动。螺旋桨风扇运动时主要存在的阻力有空气摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。桨叶因高速圆周运动使叶尖处速度最高，诱导阻力比较大，对外界气流产生冲击造成噪声大，这是螺旋桨风扇动力效率低的主要原因。螺旋桨风扇由于是悬臂梁结构杆件，在气动作用下叶尖处容易变形导致效率进一步恶化，这是限制螺旋桨风扇高速运动的瓶颈之一，也是螺旋桨飞机及直升机速度限制之关键。2

特性涵道风扇发动机的优点：由于叶尖处受涵道限制，冲击噪声减小。诱导阻力减少，而效率较高。在同样功率消耗下，涵道风扇较同样直径的孤立螺旋桨，会产生更大的推力。同时由于涵道的环括作用，其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好，因此作为一种推力或升力装置，被应用于飞行器设计当中。

涵道风扇发动机的缺点：良好的效率要求叶尖和管道间的间隙要非常小，风道三维形状设计复杂，需要高转速和最小的振动。

涵道风扇发动机的应用：广泛应用于小型垂直起降涵道风扇飞行器，直升机涵道尾桨，航模电动涵道风扇和水上飞机动力等。2