专利名称：倾转旋翼飞机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种倾转旋翼飞机，尤其是倾转旋翼直升机螺旋桨部分的结构，属于直升机制造技术领域。
背景技术：
倾转旋翼直升飞机主要由机体、旋翼和机载飞行设备等组成。美国V22 “鱼鹰”倾转旋翼飞机是比较成功的，它在机翼翼尖处安装做倾转运动的发动机和旋翼，通过旋翼偏转来调节飞机的飞行状态，当螺旋桨的轴线处于水平时，就给飞机一个向前的拉力；当螺旋桨轴线处于竖直时，则给飞机提供一个向上的升力。倾转旋翼机在巡航飞行时，因机翼可产生升力，旋翼转速较低，基本上相当于固定翼飞机的两副螺旋桨，所以耗油率比直升机低，直升机旋翼机构通过桨距的变化实现飞机姿态的调节。美国V22 “鱼鹰”存在如下缺点1)机翼刚度弱，容易颤振安装沉重发动机的短舱远离重心，像扁担两头挑的一对哑铃，这样的布局造成机翼刚度弱，在高速飞行时，容易造成颤振，限制了飞行速度的进一步提高；2)横向稳定性比较差飞机两侧如因为某种原因而有所不平衡，两侧的升力差别将会被翼展放大，很难恢复安全的飞行状态，横向稳定性比较差；3)升力削弱大为保证在平飞时有足够的升力，V22机翼的面积必须足够大，但为避免机翼受力悬臂过长而导致刚度薄弱，V22的机翼只能是粗短，因此在起飞阶段，旋翼下洗气流受机翼遮挡严重，很大程度上削弱了螺旋桨升力。为便于说明，坐标系建立如下两旋翼的旋转发动机的连线和飞机机身轴线的交点为坐标原点O,飞机机身轴线为z轴，z轴垂直于地面，用右手法则确定轴。气弹稳定性和升力是倾转旋翼机的重要设计指标，直接关系到飞行稳定性和效率。申请号为201010599982. 2的倾斜翼直升机，用并联机构构造倾转旋翼驱动机构，可以通过提高机翼的刚度来改善飞机的气弹稳定性，但由于并联机构是安装在机翼上，故旋翼相对机翼的z方向(飞机前进的方向)不能根据空气动力学实现灵活布置，不利于进一步减小旋翼下洗气流对升力的影响。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，设计一种速度快、噪声小、航程远、载重量大、耗油率低、降低运输成本的新型的倾转旋翼飞机。本发明的目的是这样实现的，倾转旋翼飞机，包括机体，左、右旋翼和 机载飞行设备，其特征在于，设有左混联倾转驱动机构、右混联倾转驱动机构I 、固定旋翼机构III，所述左、右旋翼分别通过左混联倾转驱动机构、右混联倾转驱动机构I 对称安装在机体II两侧机翼10上，固定旋翼机构III安装在机体II后方的轴线上，固定旋翼机构In的旋翼轴线和飞机的轴线保持垂直；所述左、右混联倾转驱动机构分别设有摆动发动机I、中间摆动带轮4、摆动传动带5、旋转发动机9、机翼旋转带轮6、旋转传动带7和双自由度转动机构13 ;所述双自由度转动机构13设有机架19、系杆18、中心轮16、行星轮17、旋翼摆动带轮15、旋翼旋转带轮12，机架19通过支撑杆11固定在机翼10上，中心轮16和系杆18安装在机架19上，系杆18支撑行星轮17，中心轮16和行星轮17啮合构成齿轮畐0，旋翼14安装在行星轮17上，系杆18和旋翼摆动带轮15固定联接，中心轮16和旋翼旋转带轮12固定联接；摆动发动机I和中间摆动带轮4安装在机体的机翼箱体3上，摆动发动机I驱动联接中间摆动带轮4,中间摆动带轮4通过摆动传动带5与所述旋翼摆动带轮15驱动连接，旋转发动机9和机翼旋转带轮6安装在机体的机翼箱体3上，旋转发动机9驱动联接机翼旋转带轮6 ;机翼旋转带轮6通过旋转传动带7与所述旋翼旋转带轮12驱动连接。所述机翼箱体3与机翼10、支撑杆11为一整体构件，支撑杆11固定支撑双自由度转动机构13。所述摆动发动机I通过摆动减速器2和中间摆动带轮4相联接。 所述旋转发动机9通过旋转减速器8和机翼旋转带轮6相联接。所述中间摆动带轮4、旋翼摆动带轮15为同步齿形带轮，摆动传动带5为与中间摆动带轮4和旋翼摆动带轮15相匹配的同步齿形带。所述旋转带轮6、旋翼旋转带轮12为同步齿形带轮，旋转传动带7为与旋转带轮6、旋翼旋转带轮12相匹配的同步齿形带。固定旋翼机构III力常规的直升机旋翼机构。本发明采用两个混联倾转驱动机构分别布置在飞机两侧，固定旋翼机构安装在飞机后方的机体轴线上，这样，可以根据空气动力学设计要求，使飞机在X轴、Y轴方向上实现倾转旋翼灵活布局，使旋翼下洗气流对升力的影响将大大减小，以实现机翼刚度的提高和飞机升力的提升。当混联倾转驱动机构的旋翼产生倾转时，倾转旋翼的拉力线发生改变，安装在飞机后方的机体轴线上的固定旋翼产生Z轴的拉力，且大小可以调节(如通过调节转速、桨距等)，这样，可以实现飞机在XOY平面内的平衡。本发明结构设计科学合理，具有垂直/短距起降能力，与常规直升机相比，有以下几个优点I)速度快，常规直升机最大速度不超过360km/h、巡航速度一般低于300km/h,而倾转旋翼机的巡航速度可达500-550km/h，最大速度可达650km/h ；2)噪声小，倾转旋翼机巡航时一般以固定翼飞机的方式飞行，因此噪声比直升机小得多，如在150米高度悬停时，其噪声只有80分贝，仅相当于30米外卡车发出的噪声；3)航程远，倾转旋翼机的航程大于1850千米，若再加满两个转场油箱，航程可达3890千米；4)载重量大，美国研制的倾转旋翼机V-22悬停重量已达21800千克；5)耗油率低，倾转旋翼机在巡航飞行时，因机翼可产生升力，旋翼转速较低，基本上相当于两副螺旋桨，所以耗油率比直升机低；6)运输成本低，综合考虑倾转旋翼机耗油量少、速度快、航程远、载重大等优点，其运输成本仅为一般直升机的1/2。
图I为本发明的结构示意图。图2为本发明的混联倾转驱动机构结构示意图。
图3为本发明的固定旋翼机 构结构示意图。图中1摆动发动机、2摆动减速器、3机翼箱体、4中间摆动带轮、5摆动传动带、6机翼旋转带轮、7旋转传动带、8旋转减速器、9旋转发动机、10机翼、11支撑杆、12旋翼旋转带轮、13双自由度转动机构、14旋翼、15旋翼摆动带轮、16中心轮、17行星轮、18系杆、19机架、左混联倾转驱动机构、II机体、III固定旋翼机构I右混联倾转驱动机构。
具体实施例方式
如图I、图2、图3所示，左混联倾转驱动机构、右混联倾转驱动机构P对称安装在飞机机体II两侧(左混联倾转驱动机构和右混联倾转驱动机构I 的结构相同)，固定旋翼机构III安装在飞机机体II后方的机体轴线上，固定旋翼机构III上安装旋翼，固定旋翼机构III的旋翼轴线和飞机的机体轴线保持垂直。混联倾转驱动机构的组成为摆动发动机I和中间摆动带轮4安装在飞机的机翼箱体3上，摆动发动机I联接并驱动中间摆动带轮4运动，中间摆动带轮4驱动摆动传动带5运动；旋转发动机9和机翼旋转带轮6安装在飞机的机翼箱体3上，旋转发动机9驱动机翼旋转带轮6运动，旋转带轮6驱动旋转传动带7运动。机翼箱体3、机翼10、支撑杆11为一整体构件，支撑杆11固定支撑双自由度转动机构13。摆动传动带5驱动旋翼摆动带轮15运动，旋翼摆动带轮15安装在双自由度转动机构13上;旋转传动带7驱动旋翼旋转带轮12运动，旋翼旋转带轮12安装在双自由度转动机构13上。双自由度转动机构13由机架19、系杆18、中心轮16、行星轮17组成，机架19和支撑杆11固定联接构成同一固定构件，中心轮16和系杆18安装在机架19上，系杆18支撑行星轮17，中心轮16和行星轮17啮合构成齿轮副，旋翼14安装在行星轮17上，系杆18和旋翼摆动带轮15固定联接，中心轮16和旋翼旋转带轮12固定联接。摆动发动机I通过摆动减速器2和中间摆动带轮4相联接。旋转发动机9通过旋转减速器8和机翼旋转带轮6相联接。中间摆动带轮4、旋翼摆动带轮15为同步齿形带轮，摆动传动带5为同步齿形带。旋转带轮6、旋翼旋转带轮12为同步齿形带轮，旋转传动带7为同步齿形带。运用同步齿形带传动的目的是增强驱动能力和提高传动的精确性。倾转旋翼飞机工作时，在飞机前飞阶段，摆动发动机I通过摆动减速器2、中间摆动带轮4、摆动传动带5、旋翼摆动带轮15、系杆18、行星轮17组成的运动链保持旋翼14的轴线和地面平行；旋转发动机9通过旋转减速器8驱动机翼旋转带轮6旋转，机翼旋转带轮6驱动旋转传动带7运动，旋转传动带7驱动旋翼旋转带轮12旋转，旋翼旋转带轮12通过中心轮16驱动行星轮17旋转,行星轮17驱动旋翼14旋转从而产生牵引力。在飞机起飞阶段，摆动发动机I通过摆动减速器2、中间摆动带轮4、摆动传动带5、旋翼摆动带轮15、系杆18、行星轮17组成的运动链保持旋翼14的轴线和地面垂直；旋转发动机9通过旋转减速器8驱动机翼旋转带轮6旋转,机翼旋转带轮6驱动旋转传动带7运动，旋转传动带7驱动旋翼旋转带轮12旋转，旋翼旋转带轮12通过中心轮16驱动行星轮17旋转，行星轮17驱动旋翼14旋转从而产生升力。在飞机起飞和前飞两者状态之间切换时，摆动发动机I通过摆动减速器2、中间摆动带轮4通过摆动传动带5驱动旋翼摆动带轮15旋转，摆动带轮15通过系杆18带动行星轮17 (旋翼14安装在行星轮17上)产生所需要的摆动，从而实现旋翼的倾转。
飞机两侧各安装一副混联倾转旋翼驱动机构，为保证旋翼产生的扭力相互抵消(扭力在xoy平面内不利于飞机飞行)，两侧的旋转发动机的转动速度相反，且两侧旋翼所安装的桨叶分别为正、反桨。两个混联接构的倾转旋翼驱动分别布置在飞机两侧，固定旋翼机构安装在飞机后方的机体轴线上；这样，根据空气动力学设计要求，使飞机在X轴、Y轴方向上实现倾转旋翼灵活布局，从而使旋翼下洗气流对升力的影响大大减小，以实现机翼刚度的提高和飞机升力的提升；当混联接构的倾转旋翼产生倾转时，安装在倾转旋翼的旋翼的拉力线发生改变，安装在飞机机后方的机体轴线上的固定旋翼产生Z轴的升力，且升力大小可以通过调节转速调节、桨距等方式来调节，以此)可以实现飞机在XOY平面内的平衡。参考文献
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权利要求
1.倾转旋翼飞机，包括机体，左、右旋翼和机载飞行设备，其特征在于，设有左混联倾转驱动机构()、右混联倾转驱动机构(IV)、固定旋翼机构(III)，所述左、右旋翼分别通过左混联倾转驱动机构()、右混联倾转驱动机构(I O对称安装在机体(II)两侧机翼(10)上，固定旋翼机构an)安装在机体(id后方的轴线上，固定旋翼机构an)的旋翼轴线和飞机的轴线保持垂直;所述左、右混联倾转驱动机构分别设有摆动发动机(I)、中间摆动带轮(4)、摆动传动带(5)、旋转发动机(9)、机翼旋转带轮(6)、旋转传动带(7)和双自由度转动机构(13);所述双自由度转动机构(13)设有机架(19)、系杆(18)、中心轮(16)、行星轮(17)、旋翼摆动带轮(15)、旋翼旋转带轮(12)，机架(19)通过支撑杆(11)固定在机翼(10)上，中心轮(16)和系杆(18)安装在机架(19)上，系杆(18)支撑行星轮(17)，中心轮(16)和行星轮(17)啮合构成齿轮副，旋翼(14)安装在行星轮(17)上，系杆(18)和旋翼摆动带轮(15)固定联接，中心轮(16)和旋翼旋转带轮(12)固定联接;摆动发动机(I)和中间摆动带轮(4)安装在机体的机翼箱体(3)上，摆动发动机(I)驱动联接中间摆动带轮(4),中间摆动带轮(4)通过摆动传动带(5 )与所述旋翼摆动带轮(15)驱动连接;旋转发动机(9)和机翼旋转带轮(6)安装在机体的机翼箱体(3)上，旋转发动机(9)驱动联接机翼旋转带轮(6)，机翼旋转带轮(6)通过旋转传动带(7)与所述旋翼旋转带轮(12)驱动连接。
2.根据权利要求I所述的倾转旋翼飞机，其特征在于，所述机翼箱体(3)与机翼(10)、支撑杆(11)为一整体构件，支撑杆(11)固定支撑双自由度转动机构(13)。
3.根据权利要求I所述的倾转旋翼飞机，其特征在于，所述摆动发动机(I)通过摆动减速器(2)和中间摆动带轮(4)相联接。
4.根据权利要求I所述的倾转旋翼飞机，其特征在于，所述旋转发动机(9)通过旋转减速器(8)和机翼旋转带轮(6)相联接。
5.根据权利要求I所述的倾转旋翼飞机，其特征在于，所述中间摆动带轮(4)、旋翼摆动带轮(15)为同步齿形带轮，摆动传动带(5)为与中间摆动带轮(4)和旋翼摆动带轮(15)相匹配的同步齿形带。
6.根据权利要求I所述的倾转旋翼飞机，其特征在于，所述旋转带轮(6)、旋翼旋转带轮(12)为同步齿形带轮，旋转传动带(7)为与旋转带轮(6)、旋翼旋转带轮(12)相匹配的同步齿形带。
全文摘要
倾转旋翼飞机，属于直升机制造技术领域。包括机体，左、右旋翼和机载飞行设备，其特征在于，设有左混联倾转驱动机构、右混联倾转驱动机构、固定旋翼机构，所述左、右旋翼分别通过左混联倾转驱动机构、右混联倾转驱动机构对称安装在机体两侧机翼上，固定旋翼机构安装在机体后方的轴线上，固定旋翼机构的旋翼轴线和飞机的轴线保持垂直。本发明结构设计科学合理，采用两个混联倾转驱动机构和固定旋翼机构，使飞机在X轴、Y轴方向上实现倾转旋翼灵活布局，使旋翼下洗气流对升力的影响将大大减小，提高飞机的机翼刚度和提升力。具有垂直/短距起降能力，与常规直升机相比，速度快、噪声小、航程远、载重量大、耗油率低、运输成本低。
文档编号B64C27/28GK102632994SQ20121013648
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月5日 优先权日2012年5月5日
发明者姜铭, 孙钊, 朱望东, 李鹭扬 申请人:扬州大学