专利名称：空气喷射驱动螺旋桨直升飞机的制作方法
技术领域：
本专利属于航空机械领域。
背景技术：
目前已研究试验的单人飞行器和相关专利技术方案有多种，其中有的技术上不够成熟，有的结构复杂、成本高、或安全性可靠性、稳定性、使用性能等问题。都没有普遍应用。虽然单人飞行也可用普通小型飞机，并达到很好的空气动力的结构性能，但普通飞机造价高，飞行、使用、维护均需专业技术，还必须相应的飞行场跑道。这不符合单人飞行器和小型简易飞机应能垂直升降不需跑道、简单可靠、灵活方便、易于驾驶等要求。
发明内容
本发明的目的是创造一种新型特定的空气喷射驱动螺旋桨技术。不仅满足上述单人飞行器的要求。而且能空中悬停、倒退飞行。安全可靠、简单实用、稳定性好、价格低。便于操纵维护，推广应用的单人直升飞机或双人、三人小型直升飞机。
根据本发明的目的，要解决特别轻型升力螺旋桨的空气动力性能和材料、结构、强度等问题外，更必需解决螺旋桨特定的新型的驱动方案，以及螺旋桨如何以最简单有效、轻小的方式与桨毂、桨轴的铰接问题，涉及与此有关的连接机架和整体布置问题。
解决这一系列技术问题，本发明的技术方案是完全取消普通的升力螺旋桨的机械传动系统，而以本发明特定的内部压缩空气在螺旋桨端向后喷出，产生的反作用力来驱动。采取两叶跷板式螺旋桨。桨毂直接与机架上端轴管的球面支承铰接，以特定的自动倾斜器操作和转向舵转向。原理上升力系统与现有技术相同，但整个驱动方式、结构布置、技术方案均与现有技术完全不同。
图1是本发明、空气喷射驱动螺旋桨直升飞机的技术方案与结构布置。由升力螺旋桨部份、操纵部份及机身部份组成，其中升力螺旋桨部份包括升力螺旋桨装置(1)，动力装置(发动机及离心式鼓风机)(2)，球面支承(4)，油箱(6)。
操纵部份包括自动倾斜器操纵装置(3)，转向舵(7)，油门踏板(8)，方向操纵杆(9)，前后操纵杆(11)。
机身部份包括机架柱(5)，机身罩(12)，前、后轮装置(13)。
图2-图4是对应图1各个剖面A-A、B-B、C--C的装置的结构。图5是升力螺旋桨桨毂与球面支承铰接的具体结构。
本发明的主要特征是其升力螺旋桨部份。双叶跷板式升力螺旋桨(1-1)两端，各有一个喷口(1-2)正对桨叶旋转相反方向(图1的A-A剖面图2)。喷口连通桨叶内部的喷管(1--3)。喷管另一端分别与桨毂的下孔b(图5)，支管(4-2)，上孔a，整流罩(4--1)，球面支承(4)，机架柱(5)和离心鼓风机(2-5)的排气管d连通(图3)，构成喷射驱动螺旋桨的空气流通管路。
本发明的第2特征是双叶螺旋桨(1-1)的桨毂(1-4)以桨毂螺栓(1-5)连接。桨毂(1-4)与机架柱(5)上端的球面支承(4)铰接，(图2)、(图5)。
本发明第3特征是离心鼓风机(2-5)装在发动机(2-1)前端， (图3)、(图1)，压缩机进气口C正对飞行前进方向。
本发明第4特征是其自动倾斜器(3)装置(图4)螺旋桨轮毂(1-4)装有桨毂肖(3-2)，通过铰接方式与拉杆(3-3)，下肖(3-4)连接。下肖装在轴承环套(3-5)上。环套内有环形轴承(3-6)，并由其内的横臂(3-7)和铰接的横肖(3-1)支承。横臂上固定有前后操纵杆(11)。
本发明第5特征是转向舵7呈特定翼型(图1)，位于螺旋桨以下机身的后方，并与方向操纵杆9连接。
本发明是这样实现的，位于座位(10)上驾驶员，操纵油门踏板8控制发动机(2-1)及离心鼓风机(2-5)运转。从鼓风机进气口c(图1，图2，图3)吸入前方空气，压缩后空气通过排气管d进入中空管形的机架柱(4)，向上流经球面轴承(4)，经过整流罩(4-1)，上孔a，支管(4-2)，下孔b分别流入螺旋桨(1-1)内两喷管(1-3)，(图5)从两端喷口(1-2)喷出(如图2中虚线箭头)。其反作用力与喷射气流相反，推动螺旋桨旋转，产生升力，使飞机升降。
驾驶员操纵前后操纵杆(11)，横臂(3-7)，环形轴承(3-6)，轴承环套(3-5)，下肖(3-4)，拉杆(3-3)，桨毂肖(3-2)，使环形轴承及桨毂1-4处于水平位置。此时两端两螺旋桨叶的安装角相等Φ1＝Φ2。(如图4)，桨盘旋转面内气流垂直向下。实现飞机垂直升降或空中悬停。
当推动前后操纵杆向前，则横臂绕横肖(3-1)转动一个角度，同样通过上述自动倾斜器装置使轮桨毂向上倾斜(如图4中双向箭头)。造成一端(向后划的一端)螺旋桨叶安装角Φ2增大，Φ1＜Φ2。形成向前推力，使飞机向前飞行。与普通直升飞机飞行原理基本相同。
反之，当推动前后操纵杆向后，则通过上述自动倾斜器装置。使桨毂向下倾斜(如图4中双向箭头)。Φ1＜Φ2造成向后推力，使飞机倒退飞行。
转弯时，摆动方向操纵杆(9)，使转向舵(6)绕操纵杆轴转过一角度，此时转向舵本身特定的翼型与螺旋桨下气流的空气动力作用，推动转向舵，形成绕机架柱的转向力距。使飞机改变方向。当空气中悬停时还可绕垂直轴原地转向。
飞机中离心压缩机吸气口从前方吸入空气。发动机排气管排出废气向后。这些也产生推力推动飞机前进。
对照同类现有技术，本发明的有益效果、优点是1、本发明两叶跷板式升力螺旋桨空气动力特性具有优良的平衡性能，桨两叶端空气喷射装置，减少了叶端涡流和诱导阻力，提高了升阻比。
2、螺旋桨内部喷管又是翼梁，此翼梁直接与桨毂连与一体，铰接在机架柱顶部球面轴承上，内部管道相通，使离心鼓风机排气管中气流进入机架柱，最后顺畅从喷口喷出，没有传动装置，没有因此而引起的反作用力矩，也没有普通直升机常有的机尾部螺旋桨装置。结构十分简单可靠，轻小紧凑。
3、升力螺旋桨相对直径很大，转速很低，翼载很小。良好翼型和翼端空气喷射驱动，使所需发动功率大大减少，只相当于普通同类单人飞行器动力的1/3-1/4。(例如相当美国Solo Trek函道风扇单人飞行器的1/10)，燃料消耗很少，经济性好。同时安全性、稳定性很好，即使发动机因故停转，垂直下降也可依赖螺旋桨自转和着地前“飘降”安全着陆，不会造成事故和人身伤害。
4、整个飞机零部件少，简单、实用、速度低，非常容易操纵，即使操纵失误也很易纠正(在空中继续飞行)，普通人很容易学会，不需专业驾驶技能。重量轻，便于维护。而且可垂直升降，悬停、转向、前飞、后飞、滑翔。非常灵活方便。容易制造，成本只及同类小型飞机的1/5-1/10。
图1是空气喷射驱动螺旋桨单人直升飞机的总图。图中1-升力螺旋浆装置，2-动力装置，3-自动倾斜器操纵装置，4-球面支承，5-机架柱，6-油箱，7-转向舵，8-油门踏板，9-方向操纵杆，10-座位，11-前、后操纵杆，12-机身罩，13-前、后轮装置。
图2是图1的A--A剖面，升力螺旋桨装置。图中(1--1)升力螺桨，(1--2)喷口，(1--3)喷管，(1--4)桨毂，(1--5)桨毂螺栓。
图3是图1的B--B剖面，为动力装置。图中(2-1)发动机，(2-2)导风罩，(2-3)空气滤清器，(2-4)化油器，(2-5)离心鼓风机，(2-6)排气管，c-鼓风机进气口，d-鼓风机排气管。
图4是图2的C-C剖面，为其自动倾斜器操纵装置。图中5-机架柱，(3-1)横肖，(3-2)桨毂肖，(3-3)拉杆，(3-4)下肖，(3-5)轴承环套，(3-6)环形轴承，(3-7)横臂，11-前后操纵杆，1-4桨毂，1-5桨毂螺栓。a-上孔。
图5是桨毂球面支承装置。图中4-球面支承，5-机架柱，(1-1)升力螺旋桨，(1-3)喷管，(1-4)桨毂，(4-1)整流罩，(4-2)支管。a-上孔，b-下孔。
具体实施方式
实现本发明的优选方式，比较适用于小型，单人(双人或3人型)，短途、灵活、机动、轻便的飞行器上，特别作为单人用飞行器，效果明显。
以下是本发明的一个实施例名称空气喷射驱动螺旋桨单人直升飞机。
升力螺旋桨型式两叶跷板型升力螺旋桨，桨毂以球面支承于机架柱上。桨叶内主梁呈中空管状的喷管分别与桨毂球面轴承及两端喷口连通。
升力螺旋桨直径8米转速150转/分钟机架柱管状压缩机单级离心式，直接由发动机曲轴驱动。
发动机单缸，风冷，4冲程。
气缸容积150毫升额定转速8000转/分钟额定功率10仟瓦自重58公斤油箱容量12公斤载重量(单人)80公斤总重量150公斤桨盘载荷2.98公斤力/平方米功重比0.067仟瓦/公斤巡航速度20-25公里/时最大速度30公里/时最大飞行高度1000米续航时间4小时本发明可广泛用于个人或其他小型飞机交通、通讯联络、空中游览、摄影、娱乐、侦察军用、体育竞赛、健身运动、超越障碍、商业广告、空中巡逻、检测观察等各方面。
权利要求1，空气喷射驱动螺旋桨直升飞机，其特征是升力螺旋桨两端各有一个喷口，喷口连通桨叶内部的喷管、桨毂的下孔、支管、上孔、整流罩、球面支承、机架柱及离心鼓风机的排气管。
2，根据权利要求1 空气喷射驱动螺旋桨直升飞机，其特征是双叶螺旋桨的桨毂以螺栓连接，桨毂与机架柱上端的球面支承铰接。
3，根据权利要求1，空气喷射驱动螺旋桨直升飞机，其特征是离心鼓风机直接与发动机轴联接，鼓风机进气口正对飞机前进方向。
4，根据权利要求1，空气喷射驱动螺旋桨直升飞机，其特征是螺旋桨的桨毂肖依次与拉杆、轴承环上下肖铰接，其内部环形轴承中的横臂支承于机架柱的横肖上，横臂上连接前后操纵杆。
5，根据权利要求1，空气喷射驱动螺旋桨直升飞机，其特征是转向舵位于螺旋桨下方机身后部，与方向操作杆连接。
专利摘要空气喷射驱动螺旋桨直升飞机，属于航空机械领域，特征是双叶跷板式升力螺旋桨两端各有一个喷口，连通桨叶内喷管及离心鼓风机排气管道。离心鼓风机排出空气，经机架柱、球面轴承等通过桨叶内喷管和两端喷口喷出，以空气喷射反作用力驱动螺旋桨。两叶跷板式螺旋桨支承球面轴轴承上，以特定的自动倾斜器操纵。以特定的转向舵控制方向，可实现垂直升降、悬停、前飞、后飞、转弯和原地转向等各种飞行，比现有同类技术耗能低，更简单可靠、灵活机动，容易驾驶、安全稳定、使用性能良好、所需功率仅及普通单人飞行器的1/3－1/4，成本仅及后者的1/5－1/10。可广泛用于个人或小型飞行交通、联络、游览、摄影、体育运动、军用、商业广告、巡逻等各个方面。
文档编号B64C27/00GK2600337SQ0228608
公开日2004年1月21日 申请日期2002年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者雷良榆 申请人:雷良榆