专利名称：百叶窗型开裂复合式机翼的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种飞行器机翼，特别是一种百叶窗型开裂复合式机翼。
背景技术：
目前，现有的各种采用螺旋桨、对转螺旋桨、旋翼或者涵道风扇等作为倾转动力装 置的垂直起降飞行器，都是把这些倾转动力装置安装在机翼的翼尖，或者连同整个机翼一 起倾转，这就造成了垂直起降时不平衡力矩非常大，极易发生失稳而导致横滚，或者是在过 渡飞行时整个机翼的迎风阻力特别大，无法顺利地过渡到平飞状态。这也是到现在为止这 类飞行器鲜有成功的最主要原因之一。所以，现有的垂直起降飞行器的机翼构型，无法满足 人们的使用需求。
发明内容本实用新型的目的，是提供了一种百叶窗型开裂复合式机翼，它可以使飞行器在 垂直起降时的不平衡力矩，和在过渡飞行时的机翼迎风阻力都降至最小，同时整个机翼，尤 其是大翼展的外机翼自始至终保持水平固定不动，可保证飞行器垂直起降时的稳定性以及 顺利地向平飞状态过渡，而且，也可保持机翼原有的结构强度和抗弯、抗扭能力不变，以及 翼型剖面和机翼厚度不变，即机翼原有的整体气动性能不变，从而能满足人们的使用需求。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的百叶窗型开裂复合式机翼，包括
机翼主体，机翼主体内设置主翼梁和后翼梁，左、右两边的主翼梁上各安装一套可相对于机 翼主体倾转的安装架，每套安装架上安装有一组倾转动力装置，机翼主体与机体主承力构
架连接，机翼主体的左、右两边对称开设两个贯通空间，贯通空间内的机翼主体原有的翼 梁、翼肋、加强翼肋、长桁等承力骨架结构不变，每个贯通空间各安装一组百叶窗型开裂复 合蒙皮，百叶窗型开裂复合蒙皮由上百叶窗型开裂复合蒙皮和下百叶窗型开裂复合蒙皮组 成，上百叶窗型开裂复合蒙皮和下百叶窗型开裂复合蒙皮分别与机翼主体活动连接。所述 的倾转动力装置是螺旋桨、对转螺旋桨、旋翼、涵道风扇等等其中的任何一种，以及相应的 减速装置等。 为进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案实现主翼梁是常规 的固定梁，左、右两边的主翼梁各活动安装有一组倾转动力装置。机翼主体的两端分别设置 外机翼。机翼主体的后部左右各安装后缘襟翼，左、右外机翼的后部各安装襟副翼，机翼上 设置翼刀。 主翼梁也可以由主翼梁可倾转段和不可倾转段连接构成，左、右两边的主翼梁可 倾转段分别各安装有一组倾转动力装置。主翼梁可倾转段由倾转摇臂、左主翼梁可倾转段 和右主翼梁可倾转段连接构成，右主翼梁可倾转段又由第二倾转梁和第一倾转梁构成，第 二倾转梁与第一倾转梁之间设置安装架，安装架上安装倾转动力装置，左主翼梁可倾转段 与右主翼梁可倾转段的形状结构完全对称，左主翼梁可倾转段的安装架上也安装有倾转动 力装置。第二倾转梁内设置空腔，空腔内安装传动轴，传动轴的一端与倾转动力装置连接，另一端进入机体。 本实用新型的积极效果在于它设置有"百叶窗"型开裂复合式机翼，"百叶窗"型 开裂复合式机翼的蒙皮叶片可以随着倾转动力装置的倾转而开裂或者复合。当垂直起降 时，倾转动力装置的轴心方向相对于地面垂直，这时"百叶窗"型开裂复合式机翼的蒙皮叶 片开裂，很大一部分下洗动力喷流穿过机翼内的贯通空间吹向下方，可大幅度提高升力效 率，从而为飞行器提供尽可能大的动升力，同时通过控制多叶片开裂复合蒙皮的偏转方向， 或者直接操纵动力装置改变升力大小(如改变螺旋桨的转速或调节桨距等)，以及差动、同 步倾转动作等，可使飞行器实现垂直起降、空中悬停、悬停转向或者左右平动，以及前飞、倒 飞等机动飞行，而这时整个机翼，尤其是大翼展的外机翼仍然保持水平固定不动；向水平飞 行过渡时，"百叶窗"型开裂复合式机翼的蒙皮叶片又随着倾转动力装置的倾转而闭合，重 新复合成完整的机翼，为飞行器提供气动升力，可大幅度提高气动效率，这时倾转动力装置 的动力喷流也吹向后方，从而完全变成了推力器，推动飞行器水平高速飞行，可解决现有技 术存在的问题。 本实用新型具有以下独特而优异的技术优势1、两组倾转动力装置尽可能靠近机 身的纵轴线，所以其动升力的力臂很短，相应力矩载荷就小；同时主翼梁的承力结构坚实， 且升力载荷的应力分散；2、倾转动力装置总体在机翼外边，因此尽可能地保持了机翼原有 的承力骨架结构不改变，进行开裂/复合的仅仅只是少部分蒙皮而已，所以机翼总体的抗 弯和抗扭能力依然非常强，即保持了机翼原有的结构强度不变，整体强度高、刚性大；3、倾 转动力装置总体在机翼外边，因此也尽可能地保持了机翼原有的翼型剖面和机翼厚度不改 变，从而可获得最佳的气动升力特性；4、倾转动力的升力作用线正好通过飞行器的重心，那 么在纵向方向上，重心、升力中心、及焦点的位置可以做到最佳匹配，有利于飞行器的总体 配平；5、最大程度地减小了两边倾转动力的不平衡力矩，尽可能保证飞行器垂直起降时的 横向稳定性和高速平飞时的方向稳定性；6、不限制倾转动力装置(如螺旋桨、对转螺旋桨、 旋翼、涵道风扇等等)的直径，即可以超出蒙皮开裂的范围，那么就可以获得更大的动升 力；7、蒙皮开裂尽可能地减小了机翼对倾转动力下洗气流的遮挡，保证绝大部分的下洗气 流都吹向下方，可大幅度提高升力效率，从而获得尽可能大的动升力，而足够的升力是飞行 器垂直起降的根本基础；8、在垂直起降状态下，倾转动力本身可以有效地对飞行器进行飞 行控制(如滚转、仰俯控制和悬停转向等)，甚至完成前飞、倒飞等机动动作，并提供足够所 需的控制力矩。这一点极其重要，因为只有平衡稳定的飞行姿态控制，才真正使垂直起降飞 行器本身成为可能；9、垂直起降状态下通过控制多叶片开裂复合蒙皮的偏转，改变倾转动 力下洗喷流的喷射方向，即可获得矢量推力，从而使飞行器完成悬停转向或者左右平动等 机动动作；10、不限制机翼翼展的大小，使整个机翼具有大翼展的外翼段，而具有高升阻比 特性的大翼展是飞行器稳定性、安全性、经济性，及其它一些重要飞行品质的根本保障；11、 大幅度地增加了机翼的总面积，为高速平飞提供更多的升力，同时大大减少了翼载荷；12、 倾转动力下洗气流对机翼流场的影响范围被降至最小，大翼展的外翼段始终处在平滑稳定 的层流当中，因此能够获得非常稳定的升力，这在过渡飞行中尤其重要；13、倾转动力下洗 气流向下的速度很高，加上大面积的主机翼的有效阻隔，下部气流很难回流到桨盘边缘的 上方，也就形成不了危险的"涡流环"状态；14、动力传动路径短，结构设计简单、重量轻，传 动效率高；15、对传统机翼结构的继承性非常强，因此设计十分简单，且重量轻。可以看出，这种巧妙的"百叶窗型"开裂复合翼结构最大程度地兼顾了垂直起降和高速平飞两种飞行 状态，而由它带来的高升阻比大翼展则是亚音速飞行的基石。
图1是本实用新型的结构示意图，图中百叶窗型开裂复合蒙皮处于打开状态；图2 是本实用新型的结构示意图，图中百叶窗型开裂复合蒙皮处于闭合状态；图3是图1的右视 放大结构示意图；图4是图2的右视放大结构示意图。 图中标号l-贯通空间2-螺旋桨3-机身蒙皮4-动力装置倾转作动拉杆5-第 一密封圈6-传动轴7-第二倾转梁8-第一倾转梁9-第二密封圈10-主翼梁不可倾转段 的承力接头11-外机翼12-主翼梁不可倾转段13-襟副翼14-后翼梁15-机体主承力构 架16-机翼主体17-后缘襟翼18-桨毂整流罩19-倾转摇臂20-上百叶窗型开裂复合蒙 皮21-安装架22-长桁23-翼肋24-下百叶窗型开裂复合蒙皮25-翼刀26-加强翼肋
具体实施方式
本实用新型所述的百叶窗型开裂复合式机翼包括机翼主体16，机翼主体16的结 构与现有机翼结构相同，机翼主体16内设置主翼梁和后翼梁14，机翼主体16内还设有长 桁22、翼肋23和加强翼肋26等，它们与主翼梁和后翼梁14连接构成机翼的主要承力结构； 左、右两边的主翼梁上各安装一套可相对于机翼主体倾转的安装架21，每套安装架21上安 装有一组倾转动力装置，其中安装架21本身也是主翼梁的承力结构部分，用来承受倾转动 力装置产生的气动力和机翼的升力等。机翼主体16与机体主承力构架15连接，具体的说 是机翼的主要承力结构与机体主承力构架15连接；机翼主体16的左、右两边对称开设两个 贯通空间l，贯通空间1内的机翼主体16原有的翼梁7、翼肋23、加强翼肋26、长桁22等承 力骨架结构不变，每个贯通空间1各安装一组百叶窗型开裂复合蒙皮，百叶窗型开裂复合 蒙皮由上百叶窗型开裂复合蒙皮20和下百叶窗型开裂复合蒙皮24组成，上百叶窗型开裂 复合蒙皮20和下百叶窗型开裂复合蒙皮24分别与机翼主体16活动连接。所述的上百叶 窗型开裂复合蒙皮20和下百叶窗型开裂复合蒙皮24的结构可与现有的叶片式百叶窗相似 或相同；贯通空间1当中的长桁22、后翼梁14或者翼肋23、加强翼肋26等承力骨架结构又 与机翼主体16上、下表面的，沿展向或者弦向开裂的多叶片"百叶窗"型开裂复合蒙皮进行 活动连接。上百叶窗型开裂复合蒙皮20和下百叶窗型开裂复合蒙皮24之间是贯通空间1， 供机翼主体16外边倾转动力装置的下洗动力喷流顺利穿过。根据不同的飞行控制要求，多 叶片的"百叶窗"型开裂复合蒙皮与长桁、后翼梁或者翼肋、加强翼肋等承力骨架结构的连 接方式可以有多种，控制多叶片开裂及偏转的方向也可以向各个方向。例如如图l和图3 所示，多叶片开裂复合蒙皮可以与长桁、后翼梁等沿展向连接，开裂及偏转的方向向机身后 方或向机身前方，或者分别向两个方向差动，这样既能够在过渡飞行时获得稳定流畅的机 翼流场，产生更大的动升力，又可以在垂直起降时进行悬停转向。或者多叶片开裂复合蒙皮 与翼肋、加强翼肋等沿弦向铰接，开裂及偏转的方向向左方或向右方，这样在垂直起降时就 能够实现左右平动。再或者是上述的连接方式和开裂及偏转方向同时都存在，从而共同提 供最佳的飞行控制品质和气动升力特性。上百叶窗型开裂复合蒙皮20和下百叶窗型开裂 复合蒙皮24是通过相应的连杆机构，由机体内的人员或者飞行控制设备等等进行操纵和控制，进行开裂和复合，以及偏转等动作的。同时，也可以直接操纵倾转动力装置改变升力 大小(如改变螺旋桨的转速或调节桨距等)，以及差动、同步倾转动作等，来实现上述机动 飞行控制和保持姿态稳定。 当飞行器垂直起降时，如图1和图3所示，倾转动力装置相对于机翼主体16垂直， 此时，上百叶窗型开裂复合蒙皮20和下百叶窗型开裂复合蒙皮24均处于打开状态，倾转动 力装置的下洗动力喷流，可以向下顺畅地穿过贯通空间1 ;当飞行器水平飞行时，如图2和 图4所示，倾转动力装置倾转至水平位置，此时，上百叶窗型开裂复合蒙皮20和下百叶窗型 开裂复合蒙皮24均处于闭合状态，大幅增加了机翼所产生的气动升力，飞行器正常水平飞 行，从垂直状态过渡到水平飞行的时间约为10-30秒钟。 制造时，主翼梁可以是常规的固定梁，左、右两边的主翼梁各活动安装有一组倾转 动力装置。此时，只有所述的安装架21是可倾转的，即仅仅安装架21可以带动倾转动力装 置转动至水平或竖直状态。安装架21的结构形状可与现有垂直升降飞行器的倾转动力安 装架的结构相同，所起的作用都是可带动螺旋桨、对转螺旋桨、旋翼、涵道风扇等等动力装 置在水平和竖直两个位置之间倾转，安装架21本身也是主翼梁的承力结构部分，用来承受 倾转动力装置产生的气动力和机翼的升力等。 机翼主体16的两端分别设置外机翼11，外机翼11可增加整个机翼的面积，相应也 就增加了机翼的升力。 为使飞行器在水平飞行时正常操纵，在机翼主体16的后部左右各安装后缘襟翼 17，左、右外机翼11的后部各安装襟副翼13 ;机翼表面还可安装翼刀25。 制造时，主翼梁也可以采用以下结构方案主翼梁由主翼梁可倾转段和不可倾转 段12活动连接构成，主翼梁可倾转段可以相对于不可倾转段12倾转，主翼梁左、右两边的 可倾转段各安装有一组倾转动力装置，机翼主体16与机体主承力构架15固定连接。如图 1所示主翼梁可倾转段由倾转摇臂19、左主翼梁可倾转段和右主翼梁可倾转段连接构成， 右主翼梁可倾转段又由第二倾转梁7和第一倾转梁8构成，第二倾转梁7与第一倾转梁8 之间设置安装架21，安装架21上安装倾转动力装置，左主翼梁可倾转段与右主翼梁可倾转 段的形状结构完全对称，左主翼梁可倾转段的安装架21上也安装倾转动力装置。倾转动力 装置安装架本身也是主翼梁可倾转段的承力结构部分，用来承受倾转动力装置产生的气动 力和机翼的升力，在它上面安装的倾转动力装置可以是螺旋桨、对转螺旋桨、旋翼或者涵道 风扇等等其中的任何一种，以及相应的减速装置等。左主翼梁可倾转段和右主翼梁可倾转 段也可以分别与两套完全独立的倾转摇臂及相应独立的倾转作动拉杆相连接，来实现差动 倾转，以控制飞行器的悬停转向等。倾转摇臂19安装在机体内，由机体内的人员或者飞行 控制设备等通过手动拉杆或液压助力装置等进行操纵和控制。 第二倾转梁7内设置空腔，空腔内安装传动轴6，传动轴6的一端与倾转动力装置 连接，另一端进入机体。倾转动力装置的动力来源有两种一种是采用机体内发动机，通过 传动轴6将动力传递给倾转动力装置；第二种是倾转动力装置本身就带有发动机，此时传 动轴6的作用则是连接另一边机翼的动力装置，起到平衡左右两边动力的效果。或者是左、 右两边的倾转动力装置也可以各自完全地独立工作，那么也就无需使用传动轴6来平衡左 右两边的动力，所以主翼梁可倾转段的第二倾转梁中就可以不安装有传动轴，即第二倾转 梁可以改为实心的倾转梁。[0018] 本实用新型制造时，按上述要求加工各零部件并组装。本实用新型所述的技术方
案并不仅仅限于用在轻型飞行器的范围内，而是还可以广泛衍生应用于航空模型、无人机、
舰载型、运输型等等类型的垂直起降飞行器， 本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。
权利要求百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于包括机翼主体(16)，机翼主体(16)内设置主翼梁和后翼梁(14)，主翼梁上安装两套可相对于机翼主体(16)倾转的安装架(21)，两套安装架(21)分别位于飞机机身的两侧，每套安装架(21)上安装有一组倾转动力装置，机翼主体(16)与机体主承力构架(15)连接，机翼主体(16)的左、右两边对称开设两个贯通空间(1)，贯通空间(1)内的机翼主体(16)原有的翼梁(7)、翼肋(23)、加强翼肋(26)、长桁(22)等承力骨架结构不变，每个贯通空间(1)各安装一组百叶窗型开裂复合蒙皮，百叶窗型开裂复合蒙皮由上百叶窗型开裂复合蒙皮(20)和下百叶窗型开裂复合蒙皮(24)组成，上百叶窗型开裂复合蒙皮(20)和下百叶窗型开裂复合蒙皮(24)分别与机翼主体(16)活动连接。
2. 根据权利要求1所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于主翼梁是常规的固 定梁，左、右两边的主翼梁各活动安装有一组倾转动力装置。
3. 根据权利要求1所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于主翼梁由主翼梁可 倾转段和不可倾转段(12)连接构成，左、右两边的主翼梁可倾转段各安装有一组倾转动力 装置。
4. 根据权利要求3所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于主翼梁可倾转段由 倾转摇臂(19)、左主翼梁可倾转段和右主翼梁可倾转段连接构成，右主翼梁可倾转段由第 二倾转梁(7)和第一倾转梁(8)构成，第二倾转梁(7)与第一倾转梁(8)之间设置安装架 (21)，安装架(21)上安装倾转动力装置，左主翼梁可倾转段与右主翼梁可倾转段的形状结 构完全对称，左主翼梁可倾转段的安装架(21)上也安装有倾转动力装置。
5. 根据权利要求3所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于第二倾转梁(7)内 设置空腔，空腔内安装传动轴(6)，传动轴(6)的一端与倾转动力装置连接，另一端进入机 体。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于机 翼主体(16)的两端分别设置外机翼(11)。
7. 根据权利要求1至5中的任一项所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于所 述的倾转动力装置是螺旋桨。
8. 根据权利要求1至5中的任一项所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于所 述的倾转动力装置是旋翼。
9. 根据权利要求1至5中的任一项所述的百叶窗型开裂复合式机翼，其特征在于机翼主体(16)的后部左右各安装后缘襟翼(17)，左、右外机翼的后部各安装襟副翼(13)，机 翼上设置翼刀(25)。
专利摘要本实用新型提供了一种百叶窗型开裂复合式机翼，包括机翼主体，机翼主体内设置主翼梁和后翼梁，主翼梁上安装两套可相对于机翼主体倾转的安装架，两套安装架分别位于飞机机身的两侧，每套安装架上安装有一组倾转动力装置，机翼主体与机体主承力构架连接，机翼主体的左、右两边对称开设两个贯通空间，贯通空间内的机翼主体原有的翼梁、翼肋、加强翼肋、长桁等承力骨架结构不变，每个贯通空间各安装一组百叶窗型开裂复合蒙皮，百叶窗型开裂复合蒙皮由上下百叶窗型开裂复合蒙皮组成，上下百叶窗型开裂复合蒙皮分别与机翼主体活动连接。它可使飞行器在垂直起降时的不平衡力矩，和在过渡飞行时的机翼迎风阻力都降至最小，可保证飞行器垂直起降的稳定性。
文档编号B64C27/22GK201494624SQ20092031237
公开日2010年6月2日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者穆骞 申请人:穆骞