新概念垂直起降飞机的制作方法

文档序号:9298025阅读:301来源:国知局
新概念垂直起降飞机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空飞行器技术,特别是一种新概念垂直起降飞机。
【背景技术】
[0002]迄今,有许多种垂直起降飞行器,这些飞行器以垂直升起所采用的方式分为两种类型:1)喷气型-以垂直下喷高速气流实现垂直升起;2)旋翼型-用旋转的风扇或螺旋桨产生垂直上拉力实现垂直升起。喷气型垂直升起,耗能严重,若在空中浮停,耗能更巨大,所以垂直升起效率低下,它极不适用在空中浮停执行任务。喷气型垂直起降飞行器的主要代表是垂直起降战斗飞机,它飞行快、灵活。旋翼型垂直起降飞行器垂直升起时,效率比喷气型垂直起降飞行器高许多。旋翼型垂直起降飞行器的典型代表是直升机,它垂直升起、空中悬停耗能较少,但它飞行速度慢,不适用于快速运输。人们千方百计,已研制出高效垂直升起且能较快速飞行的垂直起降飞行器,这种类型的飞行器设置专门的垂直起降风扇,或者设置垂直起降和飞行共用的倾转翼(一种螺旋桨)。美国V-22倾转翼飞机就是典例。然而,风扇、螺旋桨均是在一根轴上安装叶片,效率并不高。因为,旋转的风扇或螺旋桨沿径向靠近轴心,线速度越来越小,越靠近轴心叶片的效率越低,只有叶片的末端部分效率较高,而且风扇或螺旋桨的轴头风阻很大,所以,风扇、螺旋桨的总效率低。再者,受结构、叶片材料性能、叶片末端线速度限制,风扇、螺旋桨的转速不能很高。故风扇和螺旋桨都存在较大的缺陷。V-22倾转翼飞机,在垂直升起时,其螺旋桨的涡旋下洗流,有不少部分直接吹压在其固定机翼上平面形成乌龙阻力。所以,这种颇具名望的垂直起降飞机,垂直升起时,能耗很大,效率遭诟病。总之,应竭力改变依靠风扇或螺旋桨垂直升起的垂直起降飞机的现状。

【发明内容】

[0003]为了克服现有垂直起降飞机上述缺陷,本发明设计一种新概念垂直起降飞机。
[0004]本发明通过下述技术方案实现。
[0005]如图1图2示。新概念垂直起降飞机由机身1、机翼12、襟翼7、副翼5、水平尾翼9、升降舵10、垂直尾翼8、方向舵11、起落架(图中未画)、发动机2组成。和常规布局形式的飞机一样,机翼12、襟翼7、副翼5、水平尾翼9、升降舵10、垂直尾翼8、方向舵11、起落架(图中未画)、发动机2在机身I两侧对称布置。垂直尾翼8、方向舵11在机身I轴线上方。机翼12由上机翼12-1、下机翼12-2组成,上机翼12-1联接在机身I上部,下机翼12_2联接在机身I下部,上机翼12-1的根部与下机翼12-2的根部垂直联接,下机翼12-2的末端斜向上与上机翼12-1的末端圆滑联接,在此联接处联接前锥形整流罩3、后锥形整流罩4。在上机翼12-1的翼展方向联结固定翼12-3。襟翼7和副翼5与上机翼12-1的联系、升降舵10与水平尾翼9的联系、方向舵11与垂直尾翼8的联系方式均与常规布局形式的飞机一样。发动机2联接在下机翼12-2、或设置在机身I中、或设置在机身I的尾部的外面(如图1虚线示)。图3是图1左半部的A-A剖视放大图(图1右半部相同的剖视放大图与此图对称于机身纵向中心线),如图3 7K,在上机翼12-1上有一号上百叶窗6、一号下百叶窗16 ;在下机翼12-2上有二号上百叶窗35、二号下百叶窗34。
[0006]如图3示。在机翼12中:一号轴19顺着机身I的长方向联接在上机翼12-1的根部,一号轴19上有两个间隔的驱动齿盘17 ;二号轴29顺着机身I的长方向联系在下机翼12-2的根部,二号轴29上有两个间隔的一号导轮28 ;三号轴13顺着机身I的长方向联系在上机翼12-1与下机翼12-2的接合区,三号轴13上有两个间隔的二号导轮14 ;传动带36绕在驱动齿盘17、一号导轮28、二号导轮14上,传动带36上均勻联接若干四号轴21,如图4示,传动带36有左右两条;截面为柳叶形的风板20铰联在四号轴21上;风板20的对称中心与四号轴21的轴线重合,风板20处于左右两条传动带36之间;风板20向着前进方向倾斜-在上机翼12-1内向固定翼12-3的翼尖方向倾斜,在下机翼12-2内向其翼根方向倾斜;如图4图5示,风板20的下部中央有一缺口,一号支板23的上端插入此缺口,并用五号轴22把风板20和支板23联系起来,一号支板23能绕五号轴22转动,一号支板23处于风板20的缺口部分与缺口配成滑转配合;在一号支板23的下部的左侧,间隔地联接六号轴24、七号轴25,一号滚子26安装在六号轴24上并能绕六号轴24转动,二号滚子27安装在七号轴25上并能绕七号轴25转动,一号滚子26和二号滚子27夹住轨道15,且能在轨道15滚转移动;如图3 7K,轨道15围绕在一号轴19、二号轴29、三号轴13外,处于传动带36内侧;在上机翼12-1内,轨道15与传动带36平行;轨道15从三号轴13上方转到其下方后,逐渐平滑靠近传动带36,止于一定距离后又与传动带36平行;轨道15从二号轴29下方转到其右方后,逐渐平滑过渡到离传动带36的距离等于二者在上机翼12-1内的距离为止;如图4示,轨道15的左端与若干二号支板37垂直联结,二号支板37垂直联接在上机翼12-1的壳内,轨道15与二号支板37用杆38斜联加固;在下机翼12-2内、机翼12根部内(靠近机身I处),轨道15、二号支板37、杆38之间联结方法同上机翼12-1内的;如图3示,在机翼12壳根部垂直边开有若干斜孔18、一个底部垂直泄气孔33 ;在下机翼12-2下部内联结导气板30,其位置以利于尽多的气走向泄气孔33。机翼12的垂直边与机身I的侧边31间隔出一垂直跑气道,跑气道的下端有跑气孔32。如图5示,左支板41、右支板39垂直联接在上机翼12-1的壳内。一号轴19的左端部用左轴承42联系于左支板41, 一号轴19的右部用右轴承40联系于右支板39 ;驱动齿盘17与传动带36配合传动;一号轴19的右端穿出上机翼12-1与离合变速装置(图中未画)连接。所述离合变速装置通过传动机构(图中未画)与发动机2连接。二号轴29、三号轴13与机翼12的联系方式与一号轴19的相同。上机翼12-1的壳、下机翼12-2的壳的截面形状与常规机翼截面形状相似。
[0007]如图3示,新概念垂直起降飞机要升起时,打开所有百叶窗,然后使左右两边的驱动齿盘17互相反向旋转,同时使发动机2不产生推力。驱动齿盘17带动传动带36,风板20、支板23、滚子26、滚子27随着运动。它们转到导轮14下方后,滚子26、滚子27、支板23随着轨道15平滑接近传动带36,在此过程中,支板23推转风板20,使其与在向翼根运动方向成一定角度为止。风板20、支板23、滚子26、滚子27转到导轮28右侧,它们随着轨道15平滑远离传动带36,在此过程中,支板23拉转风板20,使其与垂直向上方向成一定角度为止,此角度等于风板20在上机翼12-1内与传动带36的交角。
[0008]如图6示,上机翼12-1内的风板20象机翼一样在空中飞行,Vl表示气流相对于风板20的水平速度,由于风板20的阻挡作用,气流大部分被偏转为下洗流V2,气流偏转导致气流动量改变,必然对风板20产生合反作用力Fl,Fl可分解为垂直向上的分力LI和水平分力Dl,Fl为气流对风板20产生的升力,Dl为气流对风板20的阻力。在上机翼12_1内运动的η个风板20获得的升力为nLl。如图7示,下机翼12_1内的风板20象机翼一样在空中飞行,V3表示迎着风板20的气流速度,由于风板20的阻挡作用,气流大部分被偏转为向斜下方的气流,其速度由V4表示,气流偏转导致气流动量改变,必然对风板20产生合反作用力F2,F2可分解为垂直向上的分力L2和水平分力D2,L2为气流对风板20产生的升力,D2为气流对风板20的阻力。在下机翼12-2内的运动的η个风板20获得的升力为nL2。下机翼12-1内的风板20难免推送部分空气到机翼根部,这部分空气由于导气板30的作用,大部分从泄气孔33下泄,下泄气流的反作用对飞机产生升力。总之,飞机要升起时获得的升力为nLl、nL2、泄气孔25下泄气流的反作用产生的升力之合升力。当此合升力大于飞机全重时,飞机垂直升起。要使飞机在空中浮停,改变驱动齿盘17的转速,使飞机获得的合升力等于飞机全重即可。要使飞机下降,改变驱动齿盘17的转速,使飞机获得的合升力小于飞机全重即可。
[0009]如图3示,转到导轮28和驱动齿盘17之间的风板20会将一些空气往上提,这些空气的一部分会从斜孔18进入垂直跑气道,最终从跑气孔32挤出,挤出的气流的反作用能产生少许升力,减少一点能量损耗。
[0010]当新概念垂直起降飞机升高时,收回起落架。升高到所要的平飞高度时,使发动机2产生推力并逐渐加大,固定翼12-3获得的升力逐渐增大,同时逐渐减小驱动齿盘17的转速,飞机升力足够时,操作离合变速装置,使驱动齿盘17停转并关闭所有百叶窗,机翼12变为完整的固定翼。新概念垂直起降飞机飞行工况的操控同常规布局固定翼飞机。
[0011]新概念垂直起降飞机从平飞转换到空中浮停,先打开百叶窗,启动驱动齿盘17并逐渐加速,同时使发动机2逐渐丧失推力。当飞机获得的升力等于飞机全重时,浮停实现。
[0012]新概念垂直起降飞机从平飞逐渐转入降落,可先打百叶窗,启动驱动齿盘17并逐渐加速,但使飞机获得的升力略小于飞机全重,同时使发动机2逐渐丧失推力,当发动机2完全丧失推力且平飞速度为零时,即可实现垂直降落。落地前打开起落架。
[0013]新概念垂直起降飞机,不打开百叶窗、不启动驱动齿盘17时,也能象常规布局固定翼飞机一样滑跑起飞、下滑降落。
[0014]本发明有益的效果:
[0015]新概念垂直起降飞机,机翼形板20上的各点运动速度一致,可以较高速度运动。而旋转的风扇或螺旋桨沿径向心线速度越来越小,越靠近轴心叶片的效率越低,只有叶片的末端部分效率较高,而且风扇或螺旋桨的轴头风阻很大。再者,受结构、叶片材料性能、叶片末端线速度限制,风扇、螺旋桨的转速不能很高,这限制了提高效率。
[0016]在螺旋桨扫过的圆形面积内,欲通过增加螺旋桨的桨叶的数量来提高效率会适得其反。因为对多浆叶螺旋桨来说,其上的每个叶片都要经受更多的扰动空气,因而会出现功率转移、效率降低的情况。在一般情况下,桨叶数越少,螺旋桨效率越高。因此,对螺旋桨来说,两片浆叶的螺旋桨的效率已是它的能力极限了。然而,若把螺旋桨扫过的圆形面积变成矩形,就可设置更多的风板20,就能突破螺旋桨的极限效率值,获得更高的效率。所以,与现有的直升机、现有的垂直起降飞机相比,新概念垂直起降飞机垂直升起和空中浮停时能耗小许多,而且
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