专利名称：机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种飞行器，更具体地说，它涉及一种机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器。
背景技术：
目前，市场上有各种各样的飞行器，例如固定翼飞机，由机身、固定机翼、推进螺旋桨和平衡操控尾翼等构成；再如直升机，由机身、主螺旋桨和平衡操控尾桨等构成。其共同之处都是由提供升力的机翼和提供前进推动力的螺旋桨构成，或是两者合二为一，如直升机。其不足之处一是机身受力不均匀，过于集中于飞行器的某一部位。如固定翼飞机，其整机的重量虽然由整个机翼承担，但集中受力却位于机翼与机身相连接的部位；再如直升机，其集中受力位于主螺旋桨与机身相连接之处。为了保证集中受力部位的强度，相对于机身 其他部位，集中受力部位就不得不使用特殊材料，或在结构上进行特殊处理，增加了制造的难度和成本；在使用过程中，集中受力部位也容易产生疲劳而损坏，影响飞行安全。二是整体结构尺寸过大，即使是超轻型飞机也是这样。为了保证飞行器的起飞重量，在速度一定的条件下，按照现有空气动力学原理，就必须保证飞行器机翼或螺旋桨有足够大的升力面积，在展弦比有要求的条件下，机翼只能向两侧延伸，使得翼展尺寸过大，也使得这些飞行器只能在特定场地起降，这也是一些飞行器虽然可以在水面上起降，但却不易在正常使用的公路上起降，更不能在正常使用的公路上行驶的主要原因，所以目前市场上尚未见到既能在空中飞行，又能在水面行驶，还可以在公路上行驶的真正的三栖交通飞行器。
发明内容
本发明的内容是克服现有技术中的不足，提供一种全新的技术方案和结构，既可以使飞行器整体结构受力均衡，降低飞行器生产制造的难度和成本，提高其安全性和舒适性，同时也可以实现飞行器整体结构更加紧凑小巧，方便地在空中飞行，或在水面和公路上行驶。机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器，其整体结构包括机身、涵道螺旋桨、固定机翼、驾驶操控室、浮力桶和车轮等。为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的所述飞行器机身上部左右两侧各安装有一列涵道螺旋桨，在机身顶部位置安装有一组固定机翼，垂直升降时，升力由两列涵道螺旋桨提供，水平飞行时，两列涵道螺旋桨提供飞行器前进的推动力，升力由一组固定机翼提供，或由两列涵道螺旋桨和一组固定机翼共同提供。升力和推动力的大小，由发动机转速大小、从而带动涵道螺旋桨桨叶转速的大小来调节。所述飞行器两列涵道螺旋桨沿飞行器前后方向呈阶梯式排列，即高度上相互错开；机身顶部一组固定机翼沿飞行器前后方向也呈阶梯式排列，即每相邻两个固定机翼之间都有一定的高度差；左右两列涵道螺旋桨各自用一根纵拉杆联为一体，保证各自能同步同角度倾转；涵道螺旋桨与机身连接部位的支承轴为中空结构，使发动机与桨叶相联系的动力轴可以从中空部位通过；驾驶操控室外形与飞机机翼截面形状相仿，既可以减少飞行器前部的迎风阻力和后部的气流涡旋阻力，也可以使飞行器在前行中产生辅助升力。飞行器下部安装有浮力桶和车轮，使其既可以在水面上行驶，也可以在陆地上行驶。本发明的有益效果是I、飞行器机身整体结构受力均衡。两列涵道螺旋桨位列机身上部左右两侧，每一列在前后和上下两个方向均相互错开，除避免和减少气流相互干扰外，可以实现受力部位在机身两侧的均匀分布；机身顶部位置安装的一组固定机翼，从前至后贯穿整个机身顶部，而且两端分别固定于机身两侧的立板上。以上两种主要升力或推动力装置均匀分布在机身两侧和顶部，而且都在飞行器重心上方；驾驶操控室由于其外形与固定机翼截面形状相仿，在飞行器有水平速度时可以产生一定的辅助升力。以上各种受力综合，使飞行器整体受力均衡。多部位均衡受力，可以使每一部位的受力大大降低，不需要在局部使用特殊材料，或者进行特殊结构处理，可以降低制造的难度和成本；多部位均衡受力，可以减少因局部受力过于集中，而导致疲劳受损情况的发生，提高了飞行器的安全性；多部位均衡受力，可以使飞行器飞行中更加平稳，提高了舒适性。
2、飞行器机身整体结构紧凑小巧。飞行器起降时，两列多个涵道螺旋桨提供升力，可以使每一个涵道螺旋桨只承担飞行器重量的一小部分，可以使其直径大为缩小。直径缩小后转速可以提高，按照升力与机翼面积成正比，与速度平方成正比的原理，速度提高可以使升力提高更多，这种一定范围内的良性互动，可以使涵道螺旋桨的直径做到很小(相对于普通螺旋桨)。顶部安装的一组固定机翼，在飞行器前后方向也呈阶梯式排列，除了可以减少气流相互干扰外，目的就是利用高度上的空间，使单位占地面积能安装更多个固定机翼，从而产生更大的升力，取代翼展尺寸很大的普通机翼。上述两种结构相结合，可以使飞行器整体结构紧凑小巧，使飞行器在不折叠机翼的条件下，满足在公路上行驶时对结构尺寸的要求。3、涵道螺旋桨比开放式螺旋桨更安全，即使飞行器与障碍物相接触，也不会导致螺旋桨受损而失事。
图I是整体结构正视2是整体结构俯视3是整体结构左视4是飞行器前进转向和后退操控原理示意5是图2的C-C剖面图，即发动机动力传递以及涵道螺旋桨与机身联接6是驾驶操控室外形中飞行器机身I 固定机翼2(—组) 涵道螺旋桨3(两列)座椅4发动机5 浮力桶6 (两个) 油箱7 涵道螺旋桨纵拉杆8 传动轴9 分动器10 涵道螺旋桨支承转向轴11螺旋桨桨叶12 转向齿轮13 齿条14 液压油泵15操控手柄16 车轮17 车轮横拉杆18
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案和结构原理作进一步详细描述。机身结构I上部左右两侧各安装一列涵道螺旋桨3，在两列涵道螺旋桨之间的飞行器顶部，安装有一组固定机翼2，涵道螺旋桨3工作时产生向下的推力，可以使飞行器获得向上的升力，保证其垂直升降。当飞行器上升至一定高度后，驾驶员同时操控左右两列涵道螺旋桨操控手柄16(图4)，操控手柄16、液压油泵15的活塞、齿条14以及转向齿轮13如箭头所示方向运动。转向齿轮13仅安装于两列涵道螺旋桨3中第一个的支乘转向轴11上(图5)，其他涵道螺旋桨在纵向拉杆8的作用下，围绕各自的支承转向轴11同时同角度向前方倾转(图4下部)，使飞行器获得的升力的一部分转化为其前行的动力，飞行器水平方向获得速度，同时位于飞行器顶部的一组固定机翼2因水平方向的速度而产生升力。随着倾角的逐步加大，飞行器所获得的前行动力也逐步加大，飞行器的速度逐步加快，顶部一组固定机翼2所产生的升力也逐步加大。当涵道螺旋桨3由垂直向前方倾斜90度角达到水平时，涵道螺旋桨3所产生的升力全部转化为飞行器前行的动力，而飞行器所需要的升力则全部由顶部一组固定机翼2提供。当飞行器想要停止时，操控涵道螺旋桨3由水平逐步改变为垂直，飞行器速度由快到慢再到悬停，而飞行器所获得的升力，则从由固定机翼独立提供转变为由固定机翼和涵道螺旋桨共同提供，再到由涵道螺旋桨独立提供。 转向与后退。如飞行器处于悬停状态，当右侧一列涵道螺旋桨由垂直向后方倾转一角度，而同时左侧一列涵道螺旋桨由垂直向前方倾转一角度时，则飞行器向右转向；相反当左侧一列涵道螺旋桨由垂直向后方倾转一角度，同时右侧一列涵道螺旋桨由垂直向前方倾转一角度时，则飞行器向左转向。如飞行器处于行进中转向，以垂直方向为基准，左右两列涵道螺旋桨哪一列前倾角度相对小，则飞行器向哪一方向转向。当左右两列涵道螺旋桨同时由垂直向后方倾转一角度时，飞行器会后退。飞行器发动机动力传递以及涵道螺旋桨与机身联接见图5，发动机5的动力经传动轴9、分动器10传递给涵道螺旋桨桨叶12，而螺旋桨桨叶12产生的升力则通过涵道螺旋桨支承转向轴11传递给飞行器机身I。涵道螺旋桨支承转向轴11为中空结构，是集传递桨叶产生的升力给机身、供发动机动力轴从中空部位通过、以及供涵道螺旋桨前后倾角旋转功能于一体的特殊结构(参见图5)飞行器左右两列涵道螺旋桨一列是顺时针旋转，另一列是逆时针旋转，其产生的旋转力短相互抵消。飞行器下部安装有两个浮力桶6，使飞行器可以在水面起降，也可以在水面上行驶。在水面上行驶时，两列涵道螺旋桨3均处于水平状态，其工作时产生向后的推力，使飞行器获得向前的动力。在飞行器前行中，顶部一组固定机翼2因为有水平速度会产生一定升力，使飞行器相对于水面的压力减轻，浮力桶的吃水深度减少，行驶时水对飞行器的阻力也随之减小，使飞行器的速度可以进一步提高，这样可以通过对飞行器速度的调节，来实现飞行器既在水面行驶，同时又使浮力桶6吃水很浅或不吃水，达到与气垫船或地效飞行器相近的效果。飞行器在水面行驶时的转向操作，与其在空中飞行时的转向操作相同。飞行器下部安装有从动车轮，即车轮不与发动机动力系统相联，只与转向和刹车系统相联。飞行器在陆地上行驶时，动力仍然由两列涵道螺旋桨3提供，两列涵道螺旋桨3同时向前方倾转时，飞行器获得前行的动力；如两列涵道螺旋桨3同时向后方倾转，则飞行器获得后退的动力。飞行器在陆地上行驶时的转向与刹车，则是分别由方向盘和刹车泵控制车轮来实现 的。
权利要求
1.一种机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器，包括机身、涵道螺旋浆、固定机翼、驾驶操控室、浮力桶和车轮等，其特征是，所述飞行器机身上部左右两侧各安装有一列涵道螺旋桨，在机身顶部安装有一组固定机翼，垂直升降时，升力由两列涵道螺旋桨提供，水平飞行时，两列涵道螺旋桨提供飞行器前进的推动力，升力由机身顶部一组固定机翼提供，或由一组固定机翼和两列涵道螺旋桨共同提供。
2.根据权利要求I所述飞行器，其特征是，所述两列涵道螺旋桨沿飞行器前后方向呈阶梯式排列，即高度上相互错开。
3.根据权利要求I所述飞行器，其特征是，所述机身顶部一组固定机翼沿飞行器前后方向也是呈阶梯式排列，即每相邻两个固定机翼之间都有一定的高度差。
4.根据权利要求I所述飞行器，其特征是，所述左右两列涵道螺旋桨各自用一根纵向拉杆联接。
5.根据权利要求I所述飞行器，其特征是，所述涵道螺旋桨与机身连接部位的支承转向轴为中空结构。
6.根据权利要求I所述飞行器，其特征是，所述驾驶操控室外形与飞机机翼截面形状相同。
全文摘要
本发明公开了一种机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器，它包括机身、固定机翼、涵道螺旋桨、浮力桶和车轮等，飞行器机身上部左右两侧各安装有一列涵道螺旋桨，顶部安装有一组固定机翼，垂直升降时，升力由涵道螺旋桨提供，水平飞行时，涵道螺旋桨提供飞行器前行的推动力，升力由固定机翼提供，或由固定机翼和涵道螺旋桨共同提供。每一列涵道螺旋桨用一根纵向拉杆联接，实现同步同角度倾转。用两列涵道螺旋桨同方向倾转或反方向倾转操作配合，来实现飞行器的前进停止转向和后退。飞行器除可以在空中飞行外，也可以在水面和陆地上行驶，在水面行驶时，转向方式与在空中飞行时相同，在陆地上行驶时，转向由方向盘控制。
文档编号B60F5/00GK102795070SQ201210319690
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者张廷林 申请人:张廷林