专利名称：一种高速转体式直升机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速转体式直^机，属于飞行器技术领域。
背景技术：
直升机是飞机的一种，与其他飞机最大的区别是以一个或多个大型水平旋转 的旋翼提供向上升力。直升机可以做低空(离地面数米)、低速(从悬停开始) 和机头方向不变的机动飞行，特别是垂直起降，它无需跑道，可在狭窄场地垂 直起降。
直升机的速度之所以这么低，主要是由于它本身的动力设计，直升机的动力 来源只有一个，就是机身顶部的螺旋桨，而这个螺旋桨不论在起飞，悬停还是 前进，几乎都是把空气往下排，以得到飞机克服重力的浮力。在前进时，只能 提供很小的前进动力，也就是说，目前直升机一个螺旋桨就要承担浮力和前进 的两项动力，可想而知剩下的飞行动力有多少。
发明内容
本发明的主要目的是在保持直升机的悬停技术和垂直起降免跑道的优点前 提下，通过设计旋转机翼，带动机身转体来实现高速水平飞行。 本发明的目的是通过以下措施实现的
一种高速转体式直升机，该直升机包括机身、整流罩、螺旋浆、主动力装 置、座椅、尾浆和主控装置，其特征是该机身两侧还设有一对机翼，两机翼 的前端相对设置并通过控制两者开合的外齿相啮合，其中一机翼的外齿与主动 齿轮I相啮合，主动齿轮I安装在马达I的转轴上；两机翼的转轴固定在支座 上，支座套装在一旋转轴上，该旋转轴连接在机身上，支座下部设有调整机翼 与机身之间角度的弧形齿轮，该弧形齿轮与主动齿轮II相啮合，主动齿轮II安 装在马达II的转轴上，马达I和马达II与控制装置相连。
所述机翼的迎风面采用流线型设计。
所述支座与机身最大调整角度为15° ，以适于直升机的转向过程中调整角度。
两机翼张开的最大角度为90° ，适于直升机的飞行。 本发明的直升机还包括定位机翼的插销，用于机翼完全张开时的定位。 座椅为旋转座椅，座椅中部设有靠重力调整座椅方位的转轴，转轴的两端安
装在机身的舱壁上。
座椅两侧还装有旋转圆盘，所述旋转圆盘也穿套在转轴上。 本发明在直升机的底部还设有旋转支架，它包括装设在机身底座上的多组
旋转支架，各组旋转支架沿底座圆周均匀分布，所述旋转支架设有转轴，旋转
支架通过转轴连接在底座上，各转轴的传动端依次穿套在传动皮带内，该传动
皮带与马达相连。
旋转支架为三至五组，旋转支架两侧对称，分别设有支脚，并在支脚底部 垫衬有起缓冲作用的橡皮块。
本发明相比现有技术具有如下优点
本发明设计的转体高速直升机，它在起飞的时候，浮力由螺旋桨提供，螺旋 桨在此时只提供浮力，在转体完成时，整个直升机水平飞行，浮力不再由螺旋 桨来提供，而是由展开的两个旋转机翼提供的。而此时的螺旋桨把所有的空气 都往后排，只提供前进的动力。这样来说动力远远超过了目前的直升机，所以 可以达到高速的目标。
本发明还设计了旋转座椅，当直升机由直立上升，转为水平飞行时，座椅依 靠重力可以自动调整，适于驾驶人员乘坐。
本发明设计的直升机可用于执行一般直升机任务以及无人侦査和执行特殊 任务，尤其是环境条件恶劣并对时间要求极高的任务，是军事和抢险任务的首 选工具。
为了方便直升的降落，本发明还设有旋转支架，在直升机降落时，打开支架， 对直升机起到很好的缓冲和保护作用。
图1为本发明直升机的总体结构示意图。 图2为本发明旋转机翼的结构示意图。图3为旋转机翼打开时的结构示意图。 图4为机翼的截面图。 图5为旋转座椅的结构示意图。 图6为旋转机架的结构示意图。 图7为旋转机架的控制原理图。 图中l-整流罩；2-螺旋桨；3-主动力装置；4-机翼；5-主尾翼；6-旋转尾桨；
7-副尾翼；8-传动杆；9-撑杆；10-稳定支架；ll-旋转轴；12-支座；13-马达I ;
14-马达II; 15-外齿;16-弧形齿轮;17-连杆;18-座椅;19-旋转圆盘;20-转轴;
21-舱壁；22-底座；23-马达；24-转轴；25-传动皮带；26-旋转支架；27-橡皮块。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述
如图l、图2所示，本发明的高速转体式直升机包括机身、整流罩l、螺旋 浆2、主动力装置3、座椅、尾翼和主控装置。尾翼包括主尾翼5和副尾翼7。 螺旋桨1由三个叶片组成。主动力装置3由两个相同的马达组成，通以相反的 电流，使它们的旋转方向相反。传动杆8设在两马达转轴连线的中心位置，两 个马达的齿轮同时和传动杆8上的齿轮啮合，实现双动力系统。该设计还有可 以让两个马达从两面用同样的力挤压着传动杆，防止传动杆8左右摇晃。传动 杆8下端外边固定有齿轮，与主动力装置3的马达上的齿轮相啮合，上端外边 固定有螺旋桨2。这样实现了马达带动螺旋桨2的转动。
机身内部设有撑杆9，它有三个作用 一是固定传动杆8，防止传动杆8摇 摆，二是连接传动杆8和机身，因为升力由螺旋桨2传给传动杆8，再由传动杆 8传给内部撑杆9，而内部撑杆9与机身连接，所以带动整个机身。三是将整流 罩1固定在内部撑杆上。
尾翼尾部开有一个圆孔，在个位置安装平衡旋转尾桨6。在起飞时由于向下 流动的空气会受到螺旋桨2的作用力而出现涡旋，从而使得机身会绕中轴线旋 转，在此时，可以启动旋转尾桨6，向相同方向快速排空气，获得相反的力，从 而稳定机身的旋转问题。该机身两侧还设有一对机翼4，两机翼4的前端相对设置并通过控制两者开 合的外齿15相啮合，其中一机翼4的外齿15与主动齿轮I相啮合，主动齿轮 I安装在马达I 13的转轴上；两机翼4的转轴固定在支座12上，支座12套装 在一旋转轴ll上，该旋转轴ll连接在机身上，支座12下部设有调整机翼4与 机身之间角度的弧形齿轮16，该弧形齿轮16与主动齿轮II相啮合，主动齿轮II 安装在马达II14的转轴上，马达I 13和马达II14与主控装置相连。两机翼4能 够通过马达带动，旋转伸开、收縮；并能由支座12带动实现前后倾斜，和机身 中线成一定角度。飞机转体和稳定飞行时的升力完全靠这两个旋转机翼来完成
机翼的迎风面采用流线型设计，以减小直升机飞行过程中的气流阻力。机 翼前段迎风，造成上表面流速快，压强小，下表面流速相对慢，压强大，提供 水平飞行时的升力。截面结构如如图4所示。
支座12与机身最大调整角度为15° ,以适于直升机的转向过程中调整角度。
两机翼4张开的最大角度为90° ，适于直升机高速飞行。机翼4完全打开 状态如图2所示。
本发明的直升机还包括定位机翼的电动插销，用于机翼完全张开时的定位。 本发明设计的机翼是直升机垂直上升和垂直上升到水平飞行转向飞行的要 点，也是与现在的直升机的不同所在。本发明的直升机上升时，两个旋转机翼 收縮，整体机身处于平衡状态，便于起飞；在达到一定高度(根据要求提前设 定)准备转向到水平飞行时发出信号，缓缓使两侧旋转机翼4倾斜，最大倾斜 角为15°时，由于此时机翼已经受到一个斜向下的压力，因此机身开始缓慢转 向，此时再缓慢展开机翼4，使机翼4受到大气的具有较大向上分力的支持力， 机身在这个力的作用下缓慢转向，当机身转向达到30° (此时机身与水平面角) 时，由于此时机翼4倾斜的角度已经较大，不便于提高水平飞行时的速度，因 此此时需要调整倾斜角度变小，控制倾斜角度减小到5。，也就是水平飞行时的 迎角。
为了在水平飞行时机翼能够固定，本发明还设置了一个由继电器控制的电 动插销来固定机翼4。电路图如图所示，在机翼上和和在机翼完全展开时接触的 机身上分别安装一个金属片，在机翼4完全展开时两个金属片接触，此时电动插销作用固定机翼4。当直升机要降落时，发出信号继电器起作用，拔开电动插 销，马达同时加反向电压，收縮机翼4，开始降落。
由于此直升机具有的特点使其具有广阔的用途及发展前景。在军用方面己广 泛应用于对地攻击、机降登陆、武器运送、后勤支援、战场救护、侦察巡逻、 指挥控制、通信联络、反潜扫雷、电子对抗等。'在民用方面应用于短途运输、 医疗救护、救灾救生、紧急营救、吊装设备、地质勘探、护林灭火、空中摄影 等。海上油井与基地间的人员及物资运输是民用的一个重要方面。有这些优点 主要是因为它的高速垂直起降和高速水平飞行。
旋转机翼的工作原理起飞时，螺旋桨2提供升力，达到一定高度时，通 过马达I13转动带动整个装置向一个方向倾斜，最大角度为15。。此时会收到 来自这个方向的压力，飞机机身向相反方向旋转(即转向水平)。当飞机旋转过 15°时，然后开动马达I114,带动旋转机翼展开，当飞机机身转到于水平方向 30°时，由主控装置的单片机给马达I 13加反向电压，调整倾斜角度减小到5 ° ，即是水平飞行时的迎角。
降落时，先由单片机给马达II14提供反向电压，此时旋转机翼收縮，在收縮 时同时给马达I 13加反向电压，使机翼4向相反方向倾斜，这时飞机机身向相反 方向旋转(即转向竖直)，当机身竖直时，降低螺旋桨2的转速，减小升力，飞 机缓慢下降。
如图5所示，本发明的座椅为旋转转座，座椅18中部设有靠重力调整座椅 方位的转轴20,转轴20的两端安装在机身的舱壁21上。座椅18两侧还装有旋 转圆盘19，旋转圆盘19也穿套在转轴20上。由于飞机在起飞和降落时是竖直 的，当水平飞行时机身为水平姿势，故而里面的人会颠倒，为防止这样的问题 发生，设计了这个旋转座椅。
旋转座椅的工作原理旋转座椅的原理是利用重力保持座位始终保持竖直
向上。当人坐在旋转座椅上或没人在椅子上时，整个座椅18的重心始终保持在
旋转圆盘19圆心的正下方。当机身转体时，由于重力作用，座椅会绕转轴20
旋转，始终保持竖直向上，坐在上面的人就不会随着飞机机身的旋转而翻滚颠如图6所示，本发明的直升机的底部还设有旋转支架26，它包括装设在机 身底座22上的四组旋转支架26，四组旋转支架26沿底座圆周均匀分布，旋转 支架26设有转轴24，旋转支架26通过转轴26连接在底座22上，各转轴22的 传动端依次穿套在传动皮带25内，该传动皮带25与马达23相连。
旋转支架26也可采用为三至五组。每组旋转支架两侧对称，分别设有支脚， 并在支脚底部垫衬有起缓冲作用的橡皮块27。由于机身尾部比较窄，在降落到 地面时容易倾倒，易造成机身损坏，因此本发明还在机身底部安装一个可旋转 展开的支架，使机身容易平稳的降落。底部的四组旋转支架26均匀分布底座22 上。通过传送带将四组旋转支架的转轴24接连起来，从而使旋转支架26旋转 打开或收縮能够尽可能的完全同步进行。
将电动机的转轴与四组旋转支架26的转轴安装在一个平面上，由它控制展 开和收合，打开和收合由主控装置的控制。旋转支架4的打开可以通过一测距 仪进行自动控制。在机身底部安装一个测距仪，当距离地面大约5米时通过测 距仪反馈信号自动打开尾部旋转支架，使机身能够比较平稳的降落地面；起飞 后当底部距地面距离大于5m时主控装置的单片机发出信号使电动机反向旋转收 合支架。同时在旋转支架上粘的垫子，在保持稳定性的同时还具有一定的缓冲 作用。
如图7所示，当测距仪测到距离在五米以内时，电流从电阻L3走，成正向 电压，马达S1正转，旋转支架展开，当距离大于五米时，测距仪控制，电流走 电阻L4线路。成反向电压，马达S1反转，旋转支架26收縮。
本发明的直升机可以装备在航母上，由于是垂直起飞占用面积很小，因此 在同样大小的地方可以多停放很多直升飞机，而且反应速度块。也可用在一些 抢险工作上，比如海上救援，森林灭火等。
权利要求
1、一种高速转体式直升机，该直升机包括机身、整流罩、螺旋浆、主动力装置、座椅、尾浆和主控装置，其特征是该机身两侧还设有一对机翼，两机翼的前端相对设置并通过控制两者开合的外齿相啮合，其中一机翼的外齿与主动齿轮I相啮合，主动齿轮I安装在马达I的转轴上；两机翼的转轴固定在支座上，支座套装在一旋转轴上，该旋转轴连接在机身上，支座下部设有调整机翼与机身之间角度的弧形齿轮，该弧形齿轮与主动齿轮II相啮合，主动齿轮II安装在马达II的转轴上，马达I和马达II与控制装置相连。
2、 根据权利要求1所述高速转体式直升机，其特征是所述机翼的迎风面 采用流线型设计。-
3、 根据权利要求1所述高速转体式直升机，其特征是.，所述支座与机身最 大调整角度为15° 。
4、 根据权利要求1所述高速转体式直升机，其特征是还包括定位机翼的 电动插销。
5、 根据权利要求1、 2、 3或4所述高速转体式直升机，其特征是所述座 椅为旋转座椅，座椅中部设有靠重力调整座椅方位的转轴，转轴的两端安装在 机身的舱壁上。
6、 根据权利要求5所述高速转体式直升机，其特征是所述座椅两侧还装 有旋转圆盘，所述旋转圆盘也穿套在转轴上。
7、 根据权利要求l、 2、 3或4所述高速转体式直升机，其特征是所述直 升机的底部还设有旋转支架，它包括装设在机身底座上的多组旋转支架，各组 旋转支架沿底座圆周均匀分布，所述旋转支架设有转轴，旋转支架通过转轴连 接在底座上，各转轴的传动端依次穿套在传动皮带内，该传动皮带与马达相连。
8、 根据权利要求7所述高速转体式直升机，其特征是所述旋转支架为三至五组。
9、 根据权利要求8所述高速转体式直升机，其特征是所述旋转支架两侧对称，分别设有支脚，并在支脚底部垫衬有起缓冲作用的橡皮块。
全文摘要
本发明提供一种高速转体式直升机，它在保持直升机的悬停技术和垂直起降免跑道的优点前提下，通过设计旋转机翼，带动机身转体来实现高速水平飞行。该高速转体式直升机，该直升机包括机身、整流罩、螺旋桨、主动力装置、座椅、尾桨和主控装置，其特征是该机身两侧还设有一对机翼，两机翼的前端相对设置并通过控制两者开合的外齿相啮合，其中一机翼的外齿与主动齿轮I相啮合，主动齿轮I安装在马达I的转轴上；两机翼的转轴固定在支座上，支座套装在一旋转轴上，该旋转轴连接在机身上，支座下部设有调整机翼与机身之间角度的弧形齿轮，该弧形齿轮与主动齿轮II相啮合，主动齿轮II安装在马达II的转轴上，马达I和马达II与控制装置相连。
文档编号B64C27/04GK101590910SQ200910029578
公开日2009年12月2日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者吕开龙, 尹健龙, 晶 张, 张峰彬, 珍 潘, 赵素伟 申请人:南京信息工程大学