涵道風扇式微型飛行器的研究分析

方如金，吳伏家

（中北大學 機電工程學院，山西 太原 030051）

0 引言

涵道風扇式微型飛行器能夠實現垂直起降、空中懸停，在空間狹小的環境或地形復雜的地區進行快速機動，而且其涵道保護功能能夠防止風扇與建筑之間碰撞，這些都是傳統固定翼結構和旋翼螺旋槳結構的微型飛行器所不能完成的。涵道風扇使用安全性高，氣動噪聲低，是一種高效、無聲、安全的動力推進裝置；其結構、氣動性能良好，應用范圍廣，具有很好的適應能力，是目前微型飛行器動力裝置的研究熱點。然而這種涵道風扇式結構也有其不足之處：由于涵道和風扇相互間的影響，風扇的吸流作用在涵道的唇口處會產生擾流，降低了涵道風扇的氣動效率；并且由于受涵道的影響，提升了涵道風扇的拉力，風扇槳葉的載荷就會增大，在高速飛行階段，容易導致失速；這種涵道風扇結構的動力裝置起重小，有效載重就小，而能耗相對較高，造成留空時間比較短，不能執行長航時的任務，也不適合執行長時間懸停任務。

1 涵道風扇式微型飛行器的研究現狀

根據涵道風扇結構的布局不同，可以將涵道風扇式微型飛行器大體分為3種類型：單旋翼涵道風扇式微型飛行器、共軸雙旋翼涵道風扇式微型飛行器和復合型涵道風扇式微型飛行器［1］。

1.1 單旋翼涵道風扇式微型飛行器

單旋翼涵道風扇結構比較簡單，由電機驅動風扇旋轉來提供升力，風扇旋轉產生的反扭矩通過可調葉片和控制舵面來平衡，可調葉片位于風扇的下洗流中，風扇產生的氣流在可調葉片上產生氣壓差，由此產生力矩來平衡風扇產生的一部分反扭矩。……