CN102066197B - 垂直起降旋翼机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋翼机，包含机身(1)，具有安装在其上的塔座和折叠支架，旋翼头部(3)，起具有可调节扭力杆套筒(16)和可调节推进式螺旋桨(5)。为了在旋翼(4)预热旋转时通过扭力杆套筒(16)均匀分布负荷，旋翼头部(3)内的扭力杆采用复合材料制成的无弯曲平板。为减少飞行过程中的控制手柄振动，扭力杆套筒(16)上的旋转接头(15)的固定平面相对于旋翼(4)的扭力杆套筒(16)在纵轴方向上旋转40度或更小；为减少旋翼机在飞行控制时作用在控制手柄上的负载，旋翼头部(3)通过向前偏移的摇动轴框架式活动铰链(9)连接到支架上；为了良好的动力机制，推进式螺旋桨(5)上安装了由复合般形成的可调节扭力杆套筒(16)。所述的可调节推进式螺旋桨(5)可用于飞机的推进器和/或推进式螺旋桨所述的可调性螺旋距的螺旋桨(5)可用于飞机的推进器中，也可用于在拉进式螺旋桨方案中。

Description

垂直起降旋翼机

技术领域

本发明涉及航空技术，其中包括旋翼机的制造和使用技术。 

背景技术

众所周知，近些年制造了许多的旋翼机。我们所知道的就是在申请书WO 1997/008050(国际分类号，第8版 B64C 27/02，1997年3月6日颁布)和WO1998/030446(国际分类号，第8版 B64C 11/06，1998年7月16日)描述过的旋翼机。旋翼机此结构的旋翼螺旋距和推进式螺旋桨的改变原则在于制造特殊的空心桨叶，在空心桨叶的内部贯穿长的扭力杆。在这些申请书中描述的旋翼机使得依靠旋翼螺旋距的改变来进行垂直起降成为可能。带有变化了的螺旋距的推进式螺旋桨的桨叶通过与旋转桨叶相同的原理得以完成。 

制造桨叶和扭力杆的特殊的劳动密集型的工艺是缺陷所在，这种工艺不能成为在航空领域中用来制造桨叶的经典工艺。 

人们知道旋翼机--专利证RU 2313 473C1(国际分类号B64C 27/02，发布于2007年12月27日)，在这个专利证中可变性的螺旋距的旋翼头部和扭力杆的筒套已被使用。此结构的不足在于旋转接头，它在接近机翼的度数为2-3的角的下面存在着铣切加工的边缘，因此被固定在旋转接头上的剥离复合材料制的扭力杆具有一个4到6度的角。在旋翼在离心力的作用下初步旋转的时候，这个角的度数降低为零，在这种情况下，顶部的玻璃布复合材料制的扭力矩的板片承受了额外的断裂载荷，而底部的玻璃布复合材料制的扭力矩的板片被压缩，正是因为此结构存在不足，甚至在旋翼快速旋转的时候可能会导致扭力矩的损坏。 

在飞行途中操作旋翼机的情况下，为了减少旋钮上的负荷，框架式的铰链应该具有对称性，而在头部固定上整流装置，这个整流装置在这里担任的是排气补偿装置的角色。这个结构在飞行过程中操作旋翼机时不能够有效地减轻旋钮负荷的问题。 

如此一来，在研制旋翼机的过程中存在着需要更加完美的部件，使得旋翼机在飞行的过程中安全可靠，容易操作，并且方便保管。 

发明内容

本申请的发明基于制造旋翼机的任务，旋翼机需要带有可变旋翼螺旋距用来实现垂直起飞和垂直降落，并且带有具有可调节性螺旋距的推进式螺旋桨，旋翼机还应该有可展开的支架，这些都是为了方便旋翼机的保管和运输。 

设置的任务在建造旋翼机的帮助下得以解决，这个旋翼机包含了具有驾驶员座舱的机身，还有设置在机身上的可展开的支架，并且带有存在可调节扭力杆套筒的旋翼头部，旋翼的头部同时存在着带有可调节螺旋距的推进式螺旋桨的动力装置(这个动力装置被设置在驾驶员座舱的后面)，除此之外，还具带有方向盘的垂直的尾翼和有三个支柱的起落架。 

在旋翼的头部，为了平均分配作用于旋翼扭力杆套筒上的负荷，在旋翼初步旋转的情况下，扭力杆的完成来自于合成材料制成的无弯曲的平板。 

在飞行的过程中，为了减少操作手柄上的震动，旋翼的扭力杆套筒上的摇动的活动接头所带有的固定装置的平面，在不大于40度的角度下展开，接近于扭力杆的纵向翼差角轴线。 

旋翼的扭力杆套筒上的摇动活动接头所带有的固定装置的平面更倾向于在接近于扭力杆的纵向翼差角轴线的地方以30度的角展开。 

根据制造旋翼机的另一个方案，旋翼的扭力杆套筒上的摇动的活动接头所带有的固定装置的平面与扭力杆的纵向翼差角轴线相吻合。 

为了减少飞行过程中操作旋翼机时作用于手柄的负荷，旋翼头部通过向前偏移的摇动轴框架式铰链被固定到支架上。 

为了方便旋翼机的保存和运输，旋翼桨叶被卸下来，在没有额外拆卸电力液压传动装置的帮助下，支架呈水平状态摆放。为此，所有位于旋翼头部的操作拉手活动铰链接头，还有旋翼传动装置摇转转轴的万向活动铰链接头，都位于塔座支架上的旋转轴上。 

推荐的旋翼头部可以被运用于其他结构的旋翼机。 

为了在飞行的过程中设置良好的动力机制，推进式螺旋桨的完成应该伴随有可调的螺旋距。因此，在减速装置(减速装置中有螺旋距控制拉杆)的空心法兰盘上安装上空心轴套，而在轴套上固定有扭力杆套筒，而这个套筒是由复合材料支撑的板片构成的。带有可调节性螺旋距的整个机制被大直径的整流罩封闭。在筒套末端固定梯形叶片，叶片按照整流罩的示意图被割断。带有可调性螺旋距的螺旋桨的当前结构可能被运用在推进式螺旋桨中，也可能被运用在拉进式螺旋桨方案中，或是在任何飞行器材中被使用。 

制造带有垂直起飞和垂直降落的安全、可靠、密实飞行器的旋翼机是申请决议的技术结果。 

下面列出了具有垂直起飞和垂直降落的旋翼机的一个可能方案。 

附图说明

图1展示了被申请旋翼机的全貌。 

图2展示了旋翼机操作机制方案。 

图3展示了带有可调节性螺旋距的旋翼头部的零件设计图。 

图4展示了带有可调节性螺旋距的推进式螺旋桨的零件设计图。 

具体实施方式

旋翼机由机身1(示意图1)、塔座支架2、旋翼头部3、旋翼4、推进式螺旋桨5、尾翼6、有三个支架的起落架7构成。 

旋翼的头部3(示意图2)，包括轮毂轴承机体8，轮毂轴承机体8通过向前偏移的摇动轴10(示意图3)的框架式活动铰链9被固定在塔座支架2上。 

在轴承机体8上装入轮毂空心转轴11，根据驱动装置结构齿轮12硬性规定或者通过单向传动离合器被安装到轮毂11上。 

旋翼摇转4的驱动装置13被安装到板块14上。 

轮毂轴承机体8被固定到板块14上。 

在轮毂的转轴11上安装旋转接头15，在旋转接头15上固定有扭力杆，扭力杆是由直线型复合材料板片构成的。 

旋翼4上的扭力杆套筒16所具有的旋转接头15的固定装置平面，相对于扭力杆的纵向翼差角轴心以不大于40度的角度展开，或者旋翼4的扭力杆套筒16上的旋转接头15与扭力杆(示意图3)的纵向翼差角轴心相吻合。 

在空心轮毂11上装入转轴17，在转轴17上安装平衡杆18。旋转接头15和平衡杆转轴17以轴心的形式被固定在轮毂11上。 

平衡杆18边缘通过拉杆19与扭力杆套筒16的摇杆20相连接。 

旋翼平面通过板片21被固定在扭力杆套筒16上。平衡杆转轴18通过轴承接头23与螺旋距拉杆22相连接。 

控制旋翼4的平面螺旋距。 

从操作把手24(变距油门)通过拉杆22，通过轴承机头23和连接杆17，作用力被传导到平衡杆18，并且通过拉杆19作用于扭力杆套筒16上，扭力杆套筒16是由直线型复合材料板片构成的，因此，改变着旋翼平面的螺旋距。 

操控旋翼4平面上的攻角。 

从旋翼机操作杆25通过拉杆26(被固定在摇动杆27上)，作用力传达到板块14上，在板块14上固定有毂轴承机体8、轮毂转轴11、带有扭力杆套筒16的旋转接头15。因此，旋翼4攻角根据和倾斜发生改变。 

旋翼4的初步旋转 

从位于减速装置(隶属于发动机29)转轴上的滑轮28，通过带有拉紧滑轮的皮带传动装置30，扭转力矩被传递到变角减速器31上。 

从变角减速器31，通过双重万向铰链32和花键连接33，扭转力矩被传递到旋翼4的旋转驱动装置13上。 

塔座支架的转角处2处于水平状态。 

旋翼头部3的操作拉杆26的所有连接和旋翼4上的驱动装置转轴的万向接头32，位于塔座支架2的旋转轴心34上。这使得，在拆卸旋翼4的平面的情况下，在电力液压传动装置35的帮助下，没有额外拆卸的时候，将塔座扭转成水平状态成为可能。 

推动式螺旋桨带有可调节性螺旋距5。 

带有可调节性螺旋距5的推动式螺旋桨由空心的轮毂36构成，其中平衡杆转轴45穿过这个轮毂，而平衡杆通过接合销(示意图4)加以固定。 

在轮毂36上安装扭力杆套筒38，该套筒由直线型复合材料板构成。 

在扭力矩套筒38的末端，通过固定装置39，固定有平面40和螺旋距操纵杆41。整个机制被大直径的整流罩48封闭。 

来自于电力驱动装置42的作用力，通过摇杆43和轴承接头44，被传递到转轴45和平衡杆46。从平衡杆46，通过拉杆47，作用力被传递到摇杆41，同时，被传递到推动式螺旋桨5的扭力杆套筒38上。因此，推动式螺旋桨5的平面40的螺旋距发生改变。 

旋翼机通过以下方式运作。 

发动机29起动。通过变距油门24的操纵杆，旋翼4的翼面营造出零度的攻角，在这之后，在带有拉紧滑轮的皮带传动装置30的帮助下，旋翼4的旋转转数超过飞行用转数的1.5倍，在这种情况下，旋翼机保持在刹车状态。整体螺旋距的系统(操纵旋翼4的翼面上的)保证了变距油门的操纵杆上的三个固定位置符合旋翼面的安装角度：带有零度的攻角，定位的(飞行的)和着陆的攻角。 

在旋翼4达到450到500转每分钟的转数之后，旋翼4停止旋转。通过变距油门24的操纵杆，旋翼4的翼面攻角变为飞行用的攻角，并且添加天然气。所以，产生了旋翼4的加载装载。 

旋翼机垂直起飞，并且开始一直向前移动，在这种情况下，旋翼4的转数降到了飞行用的转数，而旋翼4已经由于迎面气流而发生旋转。接下来，旋翼机按照飞机的方式来操纵。在旋翼机落地之前停止气体的供应，旋翼机在降落场地上方盘旋，开始降落(飘落)。在离地面1到2米的时候，取决于旋翼4的翼面大小，通过变距油门24的操纵杆，旋翼翼面攻角变大，也就是说，变为降落角。在这种情况下，旋翼机的飘落速度降低了很多，出现了平稳的降落。 

在旋翼机上安装带有可调节的螺旋距的推进式螺旋桨5。在完成路线飞行或者高速飞行的情况下，在电力驱动装置42的帮助下，推动式螺旋桨(推动式螺旋桨被固定在扭力杆套筒38的末端)5的翼面40上的攻角变大。在这种情况下，形成了发动机的良好的运行机制。 

为了旋翼机的方便保存和利用拖车运输，应该充足的拆卸旋翼4的翼面，并且在电力液压驱动装置35的帮助下放下塔座，并在没有任何额外的拆卸的情况下使其保持水平放置状态。 

上面描述的旋翼机是发明实施的最好方案，并且展示在示意图1、2、3、4中。 

根据发明实施的这种方案旋翼机包含了机身，和安装在机身上可展开的塔座，并且机身还带有旋翼头部，旋翼头部具有可调节性扭力杆，旋翼机还包含了带有可调节螺旋距的推动式螺旋桨。 

为了平均分配旋翼4上扭力杆套筒16上的负荷，在旋翼4初步旋转的情况下，扭力杆由无弯曲的平板(复合材料制成)构成。 

为了减少飞行过程中操作杆的振动，相对于扭力杆(示意图3)的空心轴心，旋翼4的扭力杆筒套16上的旋转接头15所具有的固定装置平面以30度的角展开。 

为了减少飞行过程中旋翼机的操作杆上的负荷，框架式的活动铰链9上的轴心10向前移动。 

为了便于保存和用拖车运输，塔座是以展开的形式被完成的。 

为了选择飞行过程中发动机的良好的机制，推动式螺旋桨5(示意图4)的完成伴随着可调节的螺旋距。 

发明被运用于制造旋翼飞行器，其中包括能够垂直起飞和垂直降落的旋翼机。 

旋翼头部可能被运用于具有其他结构的旋翼机机种。带有可调节螺旋距的推动式螺旋桨不仅可能以推动式的形式加以利用，而且可以在任何飞行器材中被用作拉进式的。 

Claims (7)

1.一种能够垂直起降的旋翼机，包含机身，具有安装在其上带有旋翼头部的塔座支架，旋翼头部通过框架式的活动铰链被固定在塔座支架上，并且具有扭力杆套筒，扭力杆套筒由旋转接头和合成材料制成的板片制成的扭力杆构成，旋翼的头部还带有可调节性螺旋距的推动式螺旋桨的动力装置，动力装置被安装在飞行员的座舱后面，除此之外，旋翼的头部还带有操纵方向盘的垂直尾翼和起落架，旋翼被描述为，旋翼套筒的扭力杆由无弯曲平板构成，在扭力杆的边缘安装有旋翼的桨叶，旋转接头的固定装置的平面相对于空心的扭力杆轴线以不大于40度的角度展开，或者是旋翼的扭力杆套筒上的旋转接头的固定装置平面与扭力杆的空心轴线相吻合，旋翼头部，通过带有向前移动仰俯滚动轴的框架式的活动铰链被固定在塔座支架上，为了塔座支架以水平的状态建成，所有的旋翼头部控制倾斜度的拉杆接头，旋翼驱动装置的旋转轴的万向连接接头，位于塔座支架的旋转轴心上。

2.如权利要求1所述的旋翼机，其特征在于，起落架带有三个支架。

3.如权利要求1所述的旋翼机，其特征在于，旋转接头固定装置的平面相对于扭力杆空心轴以30度的角展开。

4.如权利要求1所述的旋翼机，其特征在于，带有可调节性螺旋距的推进式螺旋桨具有可调节性的扭力杆套筒，这个套筒是由合成材料制成的板片构成的，被安装在轮毂之上，在扭力杆套筒的末端固定有螺旋桨的桨叶。

5.如权利要求4所述的旋翼机，其特征在于，旋翼扭力杆筒套上的旋转接头固定装置的平面相对于扭力杆的空心轴以30度的角展开。

6.一种旋翼机的旋翼头部，通过框架式的活动铰链被固定在塔座支架上，旋翼的头部包含扭力杆的筒套，扭力杆的筒套由旋转接头和扭力杆构成，扭力杆由合成材料制成的板片构成，旋翼头部被描述为，旋翼的扭力杆筒套由合成材料制成的无弯曲平板构成，旋转接头固定装置的平面相对于扭力杆的空心轴以不大于40度的角展开，或者旋转接头固定装置的平面与扭力杆空心轴相吻合，旋翼头部通过带有向前移动滚动轴的框架式的活动铰链被固定在塔座支架上。

7.如权利要求6所述的旋翼机的旋翼头部，其特征在于，旋转接头固定装置位于旋翼扭力杆筒套上。

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