一种高升力机翼的制作方法
【专利摘要】一种高升力机翼，属飞行器【技术领域】，涉及一种机翼，包括翼体和转叶器。翼体上表面有一个凹槽，转叶器安装在凹槽内置于根部端板和尖部端板之间。转叶器包括主轴、中心半齿齿轮和均匀分布在中心半齿齿轮周围的两个、三个或四个结构相同的转叶。主轴横向水平布置与根部端板和尖部端板垂直。中心半齿齿轮安装在根部端板上。主轴通过轴承与中心半齿齿轮相连。动力从主轴的左端输入。每个转叶都包括臂轴、左叶轴、近心齿轮、臂轴套管、远心齿轮、叶齿轮、叶片、右叶轴和转臂。中心半齿齿轮与叶齿轮的传动比为1∶1。转叶的臂轴处于主轴正上方时该转叶的叶片与臂轴在同一横向铅垂面内。该机翼能产生较大的升力，适应低速飞行器使用。
【专利说明】一种高升力机翼
【技术领域】
[0001]一种高升力机翼，属飞行器【技术领域】，尤其涉及一种高升力机翼。
【背景技术】
[0002]传统的机翼的表面是光滑的，翼型有对称型和非对称型，对称型基本上是上凸下凸型，非对称型有上凸下平型或上凸下凹型，在有效迎角范围内它们都能产生升力，产生的升力有限，且有效迎角范围不大，迎角增大到一定程度时其上表面的气流会产生分离，即产生失速现象，阻力骤然上升，升力骤然下降。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服传统的机翼的上述不足，发明一种有效迎角范围大的高升力机翼。
[0004]—种高升力机翼，包括翼体和转叶器。翼体上表面有一个截面似扇形的凹槽，凹槽的两端即翼体的根部和尖部设有端板，转叶器安装在凹槽内置于翼体的根部端板和尖部端板之间，凹槽的半径刚好使转叶器的叶片的前后两个母线边都贴住凹槽的内壁滑动。转叶器的下半部分全部被凹槽包围，转叶器的上半部分大部分外露于翼体上方。翼体的翼型采用厚翼型。翼体的前缘较浑圆，后缘较尖细。翼体上表面除凹槽外为向上凸起的曲面，下表面基本上为平面或稍向上凹的曲面。转叶器的具体结构是:转叶器包括主轴、中心半齿齿轮和均匀分布在中心半齿齿轮周围的两个、三个或四个仅叶片的安装角度不同的结构相同的转叶。中心半齿齿轮的齿没有布满整个圆周，只布置了半个圆周，另半个圆周是无齿的光滑面，该光滑面低于齿谷，以免与中心半齿齿轮啮合的近心齿轮的齿在主轴下方时碰触该光滑面；带齿半周与无齿半周的连接处的过渡齿的齿高比其他齿矮些，以便与中心半齿齿轮啮合的近心齿轮顺利过渡。从翼体的后缘往前缘看，主轴横向水平布置与翼体的根部端板和尖部端板垂直，主轴的右端通过轴承与尖部端板相连。中心半齿齿轮固定安装在根部端板右侧，中心半齿齿轮的带齿半周朝上，中心半齿齿轮的无齿半周朝下。主轴的靠左端部分通过轴承与中心半齿齿轮相连于中心半齿齿轮的中心孔内，主轴在中心半齿齿轮的中心孔内能灵活转动。主轴的左端伸出翼体的左侧即翼体的根部外侧，动力从主轴的左端输入。每个转叶都包括臂轴、左叶轴、近心齿轮、臂轴套管、远心齿轮、叶齿轮、叶片、右叶轴和转臂。叶片为矩形刚性平板叶片。同一转叶的各构件之间的结构关系是:右叶轴横向水平布置，右叶轴的左端通过轴承与叶片相连于叶片的右边正中位置，右叶轴与叶片处于同一平面内，右叶轴的右端与转臂的一端垂直固连。左叶轴与臂轴垂直固连于左叶轴的左端，左叶轴与右叶轴同轴地横向水平布置。右叶轴、转臂、左叶轴和臂轴处于同一平面内。左叶轴的右端通过轴承与叶齿轮相连，叶齿轮能绕左叶轴灵活转动。叶齿轮与叶片固连于叶片的左边的正中位置。左叶轴与叶片在同一平面内。臂轴套管通过轴承套装在臂轴周围，臂轴能在臂轴套管内灵活转动。近心齿轮和远心齿轮分别固连于臂轴套管的两端。远心齿轮与叶齿轮啮合，远心齿轮与叶齿轮的传动比为2: I。主轴的靠近右端的部分与所有转叶的转臂垂直固连。所有转臂都处于同一纵向铅垂面内。主轴的左段靠近中心半齿齿轮的部分与所有转叶的臂轴垂直固连。所有臂轴都处于同一纵向铅垂面内。所有转叶的近心齿轮在主轴上方时都与中心半齿齿轮啮合，中心半齿齿轮与近心齿轮啮合的传动比为1: 2。中心半齿齿轮、近心齿轮、远心齿轮和叶齿轮均采用锥齿轮。组装转叶器时，确保其任一转叶的臂轴处于主轴正上方竖直位置时该转叶的叶片与该臂轴在同一横向铅垂面内，这样，由于中心半齿齿轮固定不动，且中心半齿齿轮与叶齿轮的传动比为1: 1，该转叶转至臂轴处于主轴上方任何位置时该转叶的叶片都处于竖直状态。由于中心半齿齿轮的下半周无齿，且因凹槽的限制，转叶转至臂轴处于主轴下方任何位置时该转叶的叶片都处于与该转叶的臂轴垂直状态。所有叶片的与凹槽内壁接触的前后两个母线边安装有用以减小叶片紧贴凹槽内壁滑动摩擦的减摩滚筒。
[0005]该发明一种高升力机翼的工作原理是:从该机翼的根部往尖部看，动力驱动转叶器顺时针方向转动，转叶的叶片在主轴的下方前行时始终保持与相应的臂轴垂直，阻力较小；叶片在主轴的上方后行时始终处于竖直状态，最大限度地加速该机翼上表面的气流向后流动。当该机翼以有效迎角范围内的一定迎角向前运动时，前方来流在接近前缘处分两股流动，第一股气流为该机翼的下方气流，该气流流速基本不变，与前方来流速度相当；第二股气流为该机翼的上方气流，该气流在靠近翼体前缘处转弯向上流至转叶器处在转叶器的扇动下加速向后下方流动。根据流体的连续性方程和伯努利方程得知，该机翼的上方压强远小于下方压强，从而产生较大的升力。该机翼上表面的转叶器能使空气加速且较紧贴上表面流向后下方，不易与翼体上表面的中后部发生分离，能推迟尾迹的产生。
[0006]该机翼与传统的机翼相比的优点是:最大升力系数大，有效迎角范围大，临界失速迎角大，最大升阻比大，效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明一种高升力机翼的侧视示意图，图中转叶器的转叶数量为四个；图2是图1的升力翼的放大了的转叶器的结构示意简图；图3是放大了的与主轴相连的与中心半齿齿轮啮合的一个转叶的后视示意图，图中臂轴处于主轴的正上方竖直位置；图4是放大了的中心半齿齿轮的示意图。
[0008]图中，1-翼体，11-前缘，12-后缘，13-凹槽，14-根部端板，15-尖部端板；2_转叶器，21-主轴，22-中心半齿齿轮，221-中心半齿齿轮的带齿半周，222-中心半齿齿轮的无齿半周，223-中心半齿齿轮的中心孔，23-转叶，231-臂轴，232-左叶轴，233-近心齿轮，234-臂轴套管，235-远心齿轮，236-叶齿轮，237-叶片，238-右叶轴，239-转臂；23a、23b、23c和23d表示处于不同位置的转叶；2A表示转叶器2转动45°角时所处的位置；3_转叶器2的转动方向。
【具体实施方式】
[0009]现结合附图1~4对本发明加以具体说明:一种高升力机翼，包括翼体I和转叶器
2。翼体I上表面有一个截面似扇形的凹槽13，凹槽13的两端即翼体I的根部和尖部设有端板，转叶器2安装在凹槽13内置于翼体I的根部端板14和尖部端板15之间，凹槽13的半径刚好使转叶器2的叶片的前后两个母线边都贴住凹槽13的内壁滑动。转叶器2的下半部分全部被凹槽13包围，转叶器2的上半部分大部分外露于翼体I上方。翼体I的翼型采用厚翼型。翼体I的前缘11较浑圆，后缘12较尖细。翼体I上表面除凹槽13外为向上凸起的曲面，下表面基本上为平面或稍向上凹的曲面。转叶器2的具体结构是:转叶器2包括主轴21、中心半齿齿轮22和均匀分布在中心半齿齿轮22周围的两个、三个或四个仅叶片的安装角度不同的结构相同的转叶23。中心半齿齿轮22的齿没有布满整个圆周，只布置了半个圆周，另半个圆周是无齿的光滑面，该光滑面低于齿谷，以免与中心半齿齿轮22啮合的近心齿轮233的齿在主轴21下方时碰触该光滑面；中心半齿齿轮的带齿半周221与中心半齿齿轮的无齿半周222的连接处的过渡齿的齿高比其他齿矮些，以便与中心半齿齿轮22啮合的近心齿轮233顺利过渡。从翼体I的后缘12往前缘11看，主轴21横向水平布置与翼体I的根部端板14和尖部端板15垂直，主轴21的右端通过轴承与尖部端板15相连。中心半齿齿轮22固定安装在根部端板14右侧，中心半齿齿轮的带齿半周221朝上，中心半齿齿轮的无齿半周222朝下。主轴21的靠左端部分通过轴承与中心半齿齿轮22相连于中心半齿齿轮22的中心孔223内，主轴21在中心半齿齿轮22的中心孔223内能灵活转动。主轴21的左端伸出翼体I的左侧即翼体I的根部外侧，动力从主轴21的左端输入。每个转叶23都包括臂轴231、左叶轴232、近心齿轮233、臂轴套管234、远心齿轮235、叶齿轮236、叶片237、右叶轴238和转臂239。叶片237为矩形刚性平板叶片。同一转叶23的各构件之间的结构关系是:右叶轴238横向水平布置，右叶轴238的左端通过轴承与叶片237相连于叶片237的右边正中位置，右叶轴238与叶片237处于同一平面内，右叶轴238的右端与转臂239的一端垂直固连。左叶轴232与臂轴231垂直固连于左叶轴232的左端，左叶轴232与右叶轴238同轴地横向水平布置。右叶轴238、转臂239、左叶轴232和臂轴231处于同一平面内。左叶轴232的右端通过轴承与叶齿轮236相连，叶齿轮236能绕左叶轴232灵活转动。叶齿轮236与叶片237固连于叶片237的左边的正中位置。左叶轴232与叶片237在同一平面内。臂轴套管234通过轴承套装在臂轴231周围，臂轴231能在臂轴套管234内灵活转动。近心齿轮233和远心齿轮235分别固连于臂轴套管234的两端。远心齿轮235与叶齿轮236啮合，远心齿轮235与叶齿轮236的传动比为2: I。主轴21的靠近右端的部分与所有转叶23a、23b、23c和23d的转臂垂直固连。所有转臂都处于同一纵向铅垂面内。主轴21的左段靠近中心半齿齿轮22的部分与所有转叶23a、23b、23c和23d的臂轴垂直固连。所有臂轴都处于同一纵向铅垂面内。所有转叶23a、23b、23c和23d的近心齿轮在主轴21上方时都与中心半齿齿轮22啮合，中心半齿齿轮22与近心齿轮233啮合的传动比为1: 2。中心半齿齿轮22、近心齿轮233、远心齿轮235和叶齿轮236均采用锥齿轮。组装转叶器2时，确保其任一转叶23的臂轴231处于主轴21正上方竖直位置时该转叶23的叶片237与该臂轴231在同一横向铅垂面内，这样，由于中心半齿齿轮22固定不动，且中心半齿齿轮22与叶齿轮236的传动比为1: 1，该转叶23转至臂轴231处于主轴21上方任何位置时该转叶23的叶片237都处于竖直状态。由于中心半齿齿轮22的下半周无齿，且因凹槽13的限制，转叶23转至臂轴231处于主轴21下方任何位置时该转叶23的叶片237都与该转叶23的臂轴231垂直。所有叶片的与凹槽13内壁接触的前后两个母线边安装有用以减小叶片紧贴凹槽13内壁滑动摩擦的减摩滚筒。
[0010]该机翼是这样工作的:从该机翼的根部往尖部看，动力驱动转叶器2顺时针方向转动，转叶23的叶片237在主轴21的下方前行时始终保持与相应的臂轴231垂直，阻力较小；叶片237在主轴21的上方后行时始终处于竖直状态，最大限度地加速该机翼上表面的气流向后流动。当该机翼以有效迎角范围内的一定迎角向前运动时，前方来流在接近前缘11处分两股流动，第一股气流为该机翼的下方气流，该气流流速基本不变，与前方来流速度相当；第二股气流为该机翼的上方气流，该气流在靠近翼体I前缘11处转弯向上流至转叶器2处在转叶器2的扇动下加速向后下方流动。根据流体的连续性方程和伯努利方程得知，该机翼的上方压强远小于下方压强，从而产生较大的升力。该机翼上表面的转叶器2能使空气加速且较紧贴上表面流向后方，不易与翼体I上表面的中后部发生分离，能推迟尾迹的产生。该机翼能产生较大的升力，较适用于低速飞行器使用。
【权利要求】
1.一种高升力机翼，包括翼体(I)和转叶器(2)，其特征在于:翼体(I)上表面有一个截面似扇形的凹槽(13)，凹槽(13)的两端即翼体(I)的根部和尖部设有端板，转叶器(2)安装在凹槽(13)内置于翼体(I)的根部端板(14)和尖部端板(15)之间，凹槽(13)的半径刚好使转叶器(2)的叶片的前后两个母线边都贴住凹槽(13)的内壁滑动；转叶器(2)的下半部分全部被凹槽(13)包围，转叶器(2)的上半部分大部分外露于翼体(I)上方；翼体(I)的翼型采用厚翼型；翼体(I)的前缘(11)较浑圆，后缘(12)较尖细；翼体(I)上表面除凹槽(13)外为向上凸起的曲面，下表面基本上为平面或稍向上凹的曲面；转叶器(2)包括主轴(21)、中心半齿齿轮(22)和均匀分布在中心半齿齿轮(22)周围的两个、三个或四个仅叶片的安装角度不同的结构相同的转叶(23);中心半齿齿轮(22)的齿没有布满整个圆周，只布置了半个圆周，另半个圆周是无齿的光滑面，该光滑面低于齿谷；从翼体(I)的后缘(12)往前缘(11)看，主轴(21)横向水平布置与翼体(I)的根部端板(14)和尖部端板(15)垂直，主轴(21)的右端通过轴承与尖部端板(15)相连；中心半齿齿轮(22)固定安装在根部端板(14)右侧，中心半齿齿轮的带齿半周(221)朝上，中心半齿齿轮的无齿半周(222)朝下；主轴(21)的靠左端部分通过轴承与中心半齿齿轮(22)相连于中心半齿齿轮(22)的中心孔内；主轴(21)的左端伸出翼体(I)的左侧即翼体(I)的根部外侧；每个转叶(23)都包括臂轴(231)、左叶轴(232)、近心齿轮(233)、臂轴套管(234)、远心齿轮(235)、叶齿轮(236)、叶片(237)、右叶轴(238)和转臂(239);叶片(237)为矩形刚性平板叶片；右叶轴(238)横向水平布置，右叶轴(238)的左端通过轴承与叶片(237)相连于叶片(237)的右边正中位置，右叶轴(238)与叶片(237)处于同一平面内，右叶轴(238)的右端与转臂(239)的一端垂直固连；左叶轴(232)与臂轴(231)垂直固连于左叶轴(232)的左端，左叶轴(232)与右叶轴(238)同轴地横向水平布置；右叶轴(238)、转臂(239、左叶轴(232)和臂轴(231)处于同一平面内；左叶轴(232)的右端通过轴承与叶齿轮(236)相连；叶齿轮(236)与叶片(237)固连于叶片(237)的左边的正中位置；左叶轴(232)与叶片(237)在同一平面内；臂轴套管(234)通过轴承套装在臂轴(231)周围；近心齿轮(233 )和远心齿轮(235 )分别固连于臂轴套管(234)的两端；远心齿轮(235)与叶齿轮(236)啮合；主轴(21)的靠近右端的部分与所有转叶(23a、23b、23c和23d)的转臂垂直固连；所有转臂都处于同一纵向铅垂面内；主轴(21)的左段靠近中心半齿齿轮(22)的部分与所有转叶(23a、23b、23c和23d)的臂轴垂直固连；所有臂轴都处于同一纵向铅垂面内；所有转叶(23a、23b、23c和23d)的近心齿轮在主轴(21)上方时都与中心半齿齿轮(22)啮合；中心半齿齿轮(22)与叶齿轮(236)的传动比为1:1 ;转叶(23)的臂轴(231)处于主轴(21)正上方竖直位置时该转叶(23)的叶片(237)与该臂轴(231)在同一横向铅垂面内。
2.根据权利要求1所述的一种高升力机翼，其特征在于:远心齿轮(235)与叶齿轮(236)的传动比为2: I ;中心半齿齿轮(22)与近心齿轮(233)啮合的传动比为1: 2。
3.根据权利要求1所述的一种高升力机翼，其特征在于:中心半齿齿轮(22)、近心齿轮(233)、远心齿轮(235)和叶齿轮(236)均采用锥齿轮。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种高升力机翼，其特征在于:中心半齿齿轮的带齿半周(221)与中心半齿齿轮的无齿半周(222)的连接处的过渡齿的齿高比其他齿矮些。
5.根据权利要求1所述的一种高升力机翼，其特征在于:所有叶片的与凹槽(13)内壁接触的前后两个母线边安装有用以减小叶片紧贴凹槽(13)内壁滑动摩擦的减摩滚筒。
6.根据权利要求1所述的一种高升力机翼，其特征在于:从该升力翼的根部往尖部看，转叶器(2)的转动方向是顺时针的。
【文档编号】B64C3/36GK104494807SQ201410769715
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】王志成 申请人:佛山市神风航空科技有限公司