专利名称：可垂直起降的涡轮式飞机的制作方法
一、该发明属航空技术领域。
二、目的该发明的涡轮式垂直起降飞机飞行速度快，无需特殊设置的机场，既具有直升机的各种优点，又具有普通翼展飞机的各种优点，可以在0～0.8马赫的速度范围内以任何速度飞行，可垂直起降、侧飞、倒飞、悬停，同时较直升机飞行平稳，速度快，续航能力强。
该飞机可用于农、林、救护、灭火、军事、交通运输等项工作，做为未来家庭使用更为方便，在军事上作为敌后突击，空降部队使用及支援陆军进行地面进攻代替现在的直升机执行各种任务都是相当有效的空间进攻性装备。
三、基本原理该发明的总装置构造如附
图1，在机翼的前缘及水平尾翼的尖端各安一涡轮推进器，共四只，该涡轮推进器与普通飞机的涡轮推进器安装方式不同，它与机翼或尾翼连接不是固定的，而是用铰链与机翼或尾翼相连，并且设置了一套可以用液动使涡轮推进器的旋转平面旋转180°，通过涡轮推进器的旋转平面，使涡轮推进器在飞机飞行过程中产生不同的作用。图1中(1)为平飞时涡轮的位置，(2)为起飞时涡轮旋转位置。
图2是飞机尾部只设置一个涡轮推进器的结构，与图1机翼上涡轮推进器的旋转装置同样构造，只是该涡轮推进器只能旋转90°，共作用与旋转180°的涡轮推进器相似。用于轻型飞机构造简单，为对称设计，在水平尾翼的尖端各设计一垂直端尾翼，同时操作以控制飞机。
图2中(1)(2)是起降时尾部构造的主、俯视图，(3)是平飞时尾部构造的A-A剖面图。
图7是涡轮机轴线与机翼平面各种夹角时的作用，图中F涡轮机产生的推力，F1是F在水平方向的分力，使飞机产生加速或减速，F2是F在垂直方向的分力，用于克服飞机的部分重量。
四、基本构造1、机翼上涡轮推进器的旋转装置构造附图4所示，涡轮推进器的旋转平面既可以在180°的范围内旋转，又不影响涡轮推进器所需功率的传递。使涡轮机产生的拉力由向前直到旋转的向后。图中(1)动力传动齿轮(2、3)动力传动伞齿轮(4)使涡轮推进器旋转平面旋转180°的传动蜗轮(有自锁作用)(5)动力传动轴(6)使涡轮机旋转平面转动180°的套轴(7)动力传动轴(8)涡轮机固定转臂。其工作原理是a、发动机功率通过齿轮(1)轴(5)伞齿轮(2、3)及轴(7)传递到涡轮推进器使其高速旋转b油泵使蜗杆旋转带动蜗轮(4)使套轴(6)旋转，套轴(6)使转臂绕轴(5)的中心旋转，使涡轮推进器的旋转平面改变。这时伞齿轮(3)的转向如图中箭头所示，这时，它所受的园周力抵消部分涡轮的拉力对套轴(6)的扭矩，可降低套轴(6)的设计强度。
2、尾翼上涡轮推进器的旋转装置构造附图3所示，用于尾部安装双涡轮机的大型飞机(1)动力传动轴(2)使涡轮机可旋转180°的套轴(3)动力传动齿轮(4)转动套轴的蜗轮其工作原理是a、齿轮(3)通过轴(1)将发动机功率传递到涡轮推进器，b、液压泵使涡杆转动，蜗杆带动蜗轮使套轴旋转，然后使涡轮推进器旋转平面转动。并且在转动中不影响发动机动力传递。
3、涡轮推进器的无级调速飞机由于货物装载的不均匀，或设计制造的不完全对称，起飞时会造成各涡轮推进器所承受的重力不完全相同。为使飞机在起降时保持平衡，涡轮推进器产生的拉力能较方便的调节，为调节拉力，涡轮推进器的转速必须能无级调节。
对于较大型的双引擎飞机，前后部涡轮各由一个引擎起动，飞机前后的平衡直接靠调节引擎的转速就可以，而飞机左右的平衡用图5所示的由差速器和钢球无级调速器组成的对称无级调速系统，以控制飞机左右平衡。
a、机翼上涡轮的无级调速图5中ⅠⅡ机翼上两涡轮，A钢球无级调速器，图5是构造原理图Q发动机输出功率本发明的调速器是对称调速，一个转速降低时，另一个的转速升高，但两转速之和始终等于2nM。
差速器属等力矩转速分配传动系统，不管齿轮1、3的转速多大，齿轮2传递到齿轮1及3上的力矩始终相等。当涡轮Ⅰ及Ⅱ的转速不同，所需力矩也不同，而齿轮1，3上的力矩又必须相等，这时，两涡轮所需力矩差的一部分通过钢球无级调速器平衡，并且力矩由涡轮所需力矩小的一边传递到所需力矩大的一边，但齿轮1，3上的力矩始终是相等。经证明，无级调速器在转速调节过程中所传递的功率N无＝ (N1-iN2)/(1+i)式中i-无级调速器传动速比N无-无级调速器传递功率N1-涡轮(Ⅰ)实际消耗功率N2-涡轮(Ⅱ)实际消耗功率也就是说用较小的无级调速器与差速器组成的如图5所示结构的无级调速系统，可用于传递较大的功率，并可以使涡轮机在一定的转速范围内无级的调节速度。
b、对于只有一个发动机的小型涡轮式垂直起降飞机，由于有三台涡轮机，同时传递到各涡轮机的转速及功率又能较容易的无级调节，此系统由两个差速器及两个钢球无级调速器组成功率分配及无级调节系统。其基本构造如图6所示。Q为发动机输入功率，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为尾部及机翼上的三个涡轮推进器。
只要改变差速器两边的转速比，就可以改变差速器两边输出的功率之比，并且转速之比就等于功率之比，(因扭矩M相等)即 (n1)/(n2) = (N1)/(N2)现以三等分功率分配无级调速传动系统为例，说明其工作原理三等分时，有N1＝N3＝N4＝N2/2因 (n1)/(n2) = (N1)/(N2) = 1/2则n2＝2n1设计时使nH1＝nH2＝n3＝n4＝n11则2nH1＝n2+n1＝3n1n1= 2/3 nH1n2= 4/3 nH1此时有下列传动比i1-H2＝ 4/3 i23＝2 i45＝ 2/3这样设计就可以使发动机功率三等分，分别带动三个涡轮机，以同样的转速同样的功率消耗产生同样的升力旋转。同理，也可以按所需的转速、升力比进行设计。
无级调速器A，可以用来对称调节尾部与机翼上两涡轮的转速比。控制飞机起降时前后保持水平，无级调速器B可以对称调节机翼上两涡轮的转速比，使飞机起降时保持左右方向水平。
完成起飞进入平飞阶段，无级调速器既可以与传动系统分离，仅靠减速箱差速器传递功率。
五 工作原理1、起飞将四只涡轮旋转到90°位置，起动四只(或三只)涡轮产生的升力大于飞机本身重量时飞机即升起。
2、加速当飞机离开地面一定高度后，使涡轮机慢慢向水平方向旋转，这时涡轮机产生的拉力将有一向前的分力，使飞机加速，随着速度的加快，机翼产生的升力不断增大，涡轮也不断向水平方向旋转，当速度达到使机翼产生的升力能克服飞机本身重量时，涡轮旋转到水平位置(0°)，飞机完成加速过程进入平飞阶段。
3、降落使涡轮机停转，然后旋转到180°，起动涡轮推进器，这时产生的拉力使飞机慢慢减速，涡轮也慢慢向90°位置旋转，当飞机速度降为0时，涡轮也旋转到90°位置，这时飞机本身的重量会与涡轮机产生的拉力平衡，稍微降低涡轮转速，就可以使其产生的拉力小于飞机本身的重量而垂直降落下来。
4、侧飞或倒飞将涡轮全部转到90°位置，使飞机悬停于空中，这时只要使飞机稍向哪个方向倾斜，飞机就可以向那个方向飞行。
权利要求
1.可垂直起降的涡轮式飞机，该飞机的机翼及尾翼上安装有四只可以使涡轮旋转平面旋转180°的涡轮推进器。a.权利所述的四只涡轮推进器其转速可以在一定范围内无级的调节。b.权利1所述的四只涡轮推进器在旋转平面转动时，并不影响其功率传递。
2.机翼上涡轮旋转180°装置，该装置有动力传动轴(5)(7)、动力传动齿轮(1)、伞齿轮(2)(3)将发动机功率传至涡轮机。该装置还有蜗轮(4)、转臂(8)、使涡轮机旋转平面转动180°。
3.尾翼上涡轮旋转180°的装置，该装置有动力传动齿轮(3)、轴(1)将发动机功率传至涡轮。蜗轮(4)、套轴(2)使涡轮机旋转平面转动180°。
4.无级调速装置，该装置由差速器和钢球无级调速器并联组成，钢球无级调速器的两轴端通过齿轮与差速器两轴端相连。该装置对称调速，传递功率不受钢球无级调速器负载能力的限制。该装置通过自控仪控制调节两边涡轮的转速。
全文摘要
本发明主要是解决小型或中型涡轮式飞机实现垂直起降的技术关键，其特点是将涡轮式飞机的涡轮推进器设计成其旋转平面可以旋转180°，使涡轮推进器产生的拉力对飞机产生不同的作用(拉力、升力、减速)，使飞机即可以垂直起降，又可以高速平飞。为使飞机在起飞时控制其平衡，涡轮机均可以在一定范围内无级调速，以调节其拉力大小，该无级调速器由差速器和钢球无级调速器并联组成，对称调速，其传递功率不受钢球无级调速器负荷能力的限制。
文档编号B64D27/10GK1061004SQ91103210
公开日1992年5月13日 申请日期1991年4月21日 优先权日1991年4月21日
发明者安拴印 申请人:安拴印