CN102556342A

CN102556342A - 一种联合机翼

Info

Publication number: CN102556342A
Application number: CN2012100326011A
Authority: CN
Inventors: 黄革远
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-07-11

Abstract

一种联合机翼，属于机翼当中的固定翼和旋翼技术领域。其目的是要克服现有固定翼和旋翼不能共用在同一架飞机上的不足。本联合机翼由栅型固定翼和铰链式旋翼组合而成，栅型固定翼具有可改变任意角度的栅型翼片，铰链式旋翼具有铰链式的桨叶，铰链式桨叶只能单侧弯折，还可以展成180°平直结构。使本联合机翼的飞机，可以发挥固定翼和旋翼的各自优点，摒弃其各自的缺点，而且互不干扰。可以让飞机既能垂直起飞和降落，又能高速飞行和悬停，是现代飞机的理想模式。而且其结构相比现有的对应类型更加简单，制造成本也随之下降。

Description

一种联合机翼

所属技术领域：

本发明属于机翼当中的固定翼和旋翼技术领域。

背景技术：

现有机翼主要有两种类型，一类是固定翼，另一类是旋翼，由于这两类机翼有着各自的特性，导致它们不能共用在同一架飞机上。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：

克服现有固定翼和旋翼不能共用在同一架飞上的不足。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明提供一种可以兼顾现有固定翼和旋翼之优点，又能克服其缺点的联合机翼。这种联合机翼由栅型固定翼和铰链式旋翼组合而成。

本发明所指的栅型固定翼，由栅型翼片、翼片转轴、翼外轴连杆、驱动蜗杆、驱动电机、舱内固定架构成。

其中：栅型翼片，其外形类似于栅栏的栅条或者百叶窗的叶片，相当于把现有固定翼沿纵向分割成数条长条形状，它们平行组合即构成机翼主体。翼片转轴，是固定在翼片内部用以带动翼片转动的轴，它可以带动翼片做任意角度的转动，其一端通过轴承连接在翼外轴连杆上，另一端也通过轴承连接在舱内固定架上。翼外轴连杆，是翼片外缘转轴连接杆的简称，它是用来连接各个翼片转轴的，将各个翼片转轴固定在同一个平面内。驱动蜗杆，是用来驱动翼片转轴转动的蜗杆，其上有与各个翼片转轴上的齿轮分别啮合的多组螺旋齿。驱动电机，用来提供驱动力的电机，其动力输出轴齿轮和驱动蜗杆承接齿轮啮合。(驱动电机也可以由减速机代替，减速机通过传动机构与发动机连接。)舱内固定架，用来固定驱动电机、驱动蜗杆、翼片转轴处于舱内的部分，对于翼片转轴，其一端是通过轴承将其固定在舱内固定架上的，使其只能沿轴径方向转动，而不能有其他方向的运动。本发明使用双机翼安插在机身两侧，采用对称的方式安装，所以在舱内有两套相同型号的驱动电机、驱动蜗杆，它们和各自所对应的翼片转轴舱内部分共同固定在同一个舱内固定架上，这样可以保证两只机翼处于同一平面上，以机身为轴成轴对称结构，并与同一个舱内固定架共同构成一个稳定的整体。

运行方式：使用本栅型固定翼的飞机，机翼上不能有附加装置，以免影响机翼的运行，发动机、油箱、起落架都要另外安装于机身其他地方，如果是喷气式发动机可以安装在机身后部，螺旋桨式发动机可以安装在机身前部或后部。当飞机在跑道上进行起跑的时候，可以通过发动机为机翼驱动电机提供电能，当飞机起跑速度达到起飞速度时，让驱动电机驱动翼片转轴向上旋转一定的角度，并且机身两侧翼片旋转角度一致，这时飞机就可以通过翼片获得足够的升力起飞。当飞机上升到足够的高度时，可以让翼片回转到与机身平行的角度，这时飞机不再继续爬升，可以沿机身方向前进。如果飞机需要下降时，可以让翼片向下旋转一定的角度，从而获得空气向下的压力而下降，当下降到适当高度时，使翼片回转到与机身平行的角度，使飞机沿机身方向前行，这时发动机减速，让飞机以滑行的方式降落在跑道上即可实现降落。飞机在空中如果想要左转，可以让左侧翼片向下旋转、右侧翼片不动，或者左侧翼片向下、右侧翼片同时向上，得以实现，右转与此动作相反，而且这样的操作还可以实现飞机左右两侧翻转。如果要实现飞机前后翻转，可以让两侧翼片同时向上或同时向下旋转一定的角度。

本发明所指的铰链式旋翼，由铰链式桨叶、桨叶卷扬机、桨叶伸缩口、桨叶托架、浆榖活塞、活塞套筒、自动倾斜器、旋翼转轴构成。

其中：铰链式桨叶，相当于把现有桨叶沿横断面切成许多桨叶小段，然后用铰接的方式把这些桨叶小段连接成一个桨叶，只不过这个新桨叶是可以在铰接处弯折的，可以由卷扬机卷成一个螺旋卷。铰链式桨叶各个铰接小段，只能沿铰接轴展开成180°，也就是此铰接式桨叶只能单侧弯折，另一侧只能展开成一平直结构。其目的是，当铰链式桨叶展开成平直结构时，可以作为正常桨叶使用。桨叶卷扬机，其目的是把铰链式桨叶卷成一个螺旋卷收缩起来，或者展开成一个平直结构向外延伸出去，位置是在浆榖活塞内部，与浆榖活塞底盖固定在一起，可以随浆榖活塞一起转动。桨叶伸缩口，是在浆榖活塞上部侧壁上开的通道口，用于桨叶伸缩出入。其内部有桨叶托架，桨叶托架上有防磨滚轴，防磨滚轴采用橡胶外套内置钢辊的结构，在此简称橡胶钢辊，可以减少桨叶进出时所产生的摩擦，亦可以防止桨叶被挤压变形或折断。在桨叶伸缩口上边缘和下边缘处，各有一个橡胶钢辊，称为上、下伸缩口滚轴，桨叶做上下倾斜变动时，以它们作为旋转支撑轴。而且上伸缩口滚轴，还肩负着把桨叶产生的升力传递给浆榖活塞的重任，因此上伸缩口滚轴的用料取材要非常严格，必须保证有足够的强度和韧度。桨叶伸缩口，与浆榖活塞的横截面有一个固定倾角，用于桨叶以固定桨距的方式旋转，此倾角的大小在30°-40°之间为宜。桨叶伸缩口的数量和桨叶的数量一致，它们均匀地排列在浆榖活塞上。浆榖活塞，用于代替现有浆榖的一个机构，浆榖活塞的顶盖和旋翼转轴顶端固定在一起，可以随旋翼转轴一起旋转，用以带动桨叶旋转，然后通过桨叶的旋转产生升力。浆榖活塞外壁上有与活塞轴径方向一致的升降齿条，升降齿条的数最桨叶的数量一致，均匀地镶嵌在浆榖活塞外壁上，镶嵌深度为齿条的厚度，镶嵌位置在两个桨叶伸缩口中间。每根升降齿条对应一根升降蜗杆，每根升降蜗杆都镶嵌在活塞套筒内壁上，其露在活塞套筒内壁之外的蜗杆的螺旋齿高度与对应的齿条深度一致，这样设计的目的是尽量使浆榖活塞与活塞套筒接触紧密，防止桨叶旋转时产生的向下高压气流进入机舱内部。活塞套筒，是用来装填浆榖活塞的容器，其内壁上镶嵌有用于驱动浆榖活塞升降的升降蜗杆，而升降蜗杆与驱动机构联动，可以使蜗杆产生驱动力。由于浆榖活塞与活塞套筒通过升降齿条和升降蜗杆结合在一起，所以当浆榖活塞转动时，活塞套筒也会随之一起转动。因为活塞套筒是安装在机舱内部的，所以它与机舱结合的部位，应该用轴承衔接。这样既可以保证活塞套筒的旋转，又可以与机舱稳固地衔接。旋翼转轴，是发动机传递旋转动力的轴，可以与现有的旋翼转轴通用。自动倾斜器，是用来调整旋翼在水平面上各个方向的操作机构，它由套在旋翼转轴上的轴承以及与此轴承相连的部件构成。此轴承因为是用来调整方向的，所以在此称之为方向轴承。方向轴承内圈随桨叶一起转动，通过一根两端具有万向节的连杆联动，此连杆在桨叶托架和方向轴承内圈之间。方向轴承的外圈是固定不动的，在其下面是两根方向操纵杆，在水平面上，一个可以沿X轴调整方向，一个可以沿Y轴调整方向，它们调整的方向是十字交叉的。方向轴承内圈和外圈之间是轴承的滚动部件，可以是滚珠和保持架，也可以是滚子和保持架。由于方向操纵杆位置是固定的，不能随浆榖活塞和活塞套筒一起转动，所以，在浆榖活塞和活塞套筒有操纵杆通过的地方留出两个圆环空间，一个在浆榖活塞的底盖上，另一个在活塞套筒的底盖上。

运行方式：使用本铰链式旋翼的飞机，当需要起飞的时候，首先让浆榖活塞升出飞机顶部，接着让发动机低速旋转，然后让桨叶卷扬机，把铰链式桨叶慢慢伸出桨叶伸缩口，通过浆榖活塞带动桨叶旋转，利用离心力的作用，让桨叶小段展开成一个平直的桨叶，当发动机的转速逐渐提高时，桨叶就会产生足够的升力，提升飞机垂直起飞。当然，为了平衡主旋翼带来的单向扭矩，还需要在飞机的尾部安装一个副旋翼，此副旋翼，可以采用现有的涵道旋翼。由于本发明的桨叶伸缩口有一个固定的倾角，就造成本发明的桨叶采用固定桨距的模式飞行，不需要对桨叶的桨距采取操作动作。如果需要调整飞机的升力，一个是可以调整发动机的转速，另一个是可以调整桨叶伸出的长度。当飞机提升到足够高度后，利用方向操纵杆，就可以进行前后左右各个方向的飞行。当需要降落时可以同时调整发动机的转速和铰链式桨叶的长度，当飞机安全降落地面后，先用桨叶卷扬机收回桨叶，然后才能让发动机停转，否则容易让桨叶砸落在飞机顶盖上，造成损坏。

以上是本发明联合机翼两部分的单独说明，下面说明它们如何联合及如何联合运行。

联合：在飞机的重心位置，将本发明联合机翼的两部分安装在同一架飞机上，其中，栅型固定翼安装在飞机两侧，铰链式旋翼安装在飞机的顶部，它们在机舱内部的结构不能互相影响，飞机的机舱要有足够的空间安装它们。由于是两种机翼，但它们的操作方式不同，所以在飞机上有两套操作系统。

联合运行：联合机翼的目的就是要发挥两种机翼各自的优点，消除它们的弱点。旋翼对于垂直起飞和降落以及在空中悬停有很好的操控性能，固定翼对滑行、高速飞行、高机动性有很好的操控性，现在将它们的这些优点集中起来使用。

使用本联合机翼的飞机，当需要进行垂直起飞的时候，按照铰链式旋翼的操作方式起飞即可，但由于在旋翼下面正对的是栅型固定翼，为防止栅型固定翼对旋翼产生的向下高压气流造成阻碍，就需要在起飞前，先将栅型固定翼的翼片向上旋转90°，保持与机身中心轴线垂直，这样就可以让旋翼产生的气流顺利吹向机身下方。当飞机上升到足够高度后，需要进行高速运行时，就需要按照栅型固定翼的操作方式飞行，此时不能直接把旋翼收起，而是在空中先启动喷气式发动机或螺旋桨发动机，产生一定向前推力后，然后将与机身中心轴线成90°的栅型固定翼翼片向前旋转，结合飞机向前的推力，当达到一定直线飞行速度后，逐渐回收铰链式旋翼，并降低其发动机的速率。当栅型固定翼操作系统已经足以能够在空中独立运行时，就完全回收铰链式旋翼，并停止其发动机的运行，这样就完成了铰链式旋翼操作到栅型固定翼操作的转换过程。当飞机需要垂直降落时，按照和垂直起飞相反的操作顺序操作即可完成。如果需要在空中进行悬停和高速飞行的转换，直接按照上述两种操作方式操作即可。需要说明的是，由于本联合机翼中使用了旋翼，所以在飞机的尾部就要安装用于平衡其单向扭矩的副旋翼，此副旋翼最好采用涵道旋翼，可以减小副旋翼在高速飞行时产生的阻碍作用。

本发明的有益效果是：

使用本联合机翼的飞机，可以发挥固定翼和旋翼的各自优点，摒弃其各自的缺点，而且互不干扰。可以让飞机既能垂直起飞和降落，又能高速飞行和悬停，是现代飞机的理想模式。而且其结构相比现有的对应类型更加简单，制造成本也随之下降。

附图说明：

图1是本发明的栅型固定翼机舱外结构示意图，图2是本发明的栅型固定翼机舱外翼片变换角度示意图，

图3是本发明的栅型固定翼机舱内外整体结构示意图，图4是本发明的铰链式旋翼结构示意图，图5是本发明的联合机翼整体外观结构示意图。

图中：(1)翼片转轴，(2)栅型翼片，(3)翼外轴连杆，(4)机舱外部，(5)旋转角度的栅型翼片，(6)机舱，(7)舱内固定架，(8)机舱外部的栅型固定翼部分，(9)驱动蜗杆，(10)驱动电机，(11)铰链式桨叶，(12)浆榖活塞，(13)桨叶托架，(14)旋翼转轴，(15)桨叶托架和方向轴承内圈之间的连杆，(16)滚珠和保持架，(17)上伸缩口滚轴，(18)桨叶伸缩口，(19)下伸缩口滚轴，(20)托架上的防磨滚轴，(21)桨叶卷扬机，(22)方向轴承外圈，(23)活塞套筒，(24)水平方向X轴操纵杆，(25)水平方向Y轴操纵杆，(26)升降齿条，(27)升降蜗杆，(28)铰链式旋翼，，(30)机舱。

具体实施方式：

本发明的联合机翼由铰链式旋翼(28)和栅型固定翼(29)组合而成。

铰链式旋翼(28)由铰链式桨叶(11)、浆榖活塞(12)、桨叶托架(13)、旋翼转轴(14)、桨叶托架和方向轴承内圈之间的连杆(15)、滚珠和保持架(16)、上伸缩口滚轴(17)、桨叶伸缩口(18)、下伸缩口滚轴(19)、托架上的防磨滚轴(20)、桨叶卷扬机(21)、方向轴承外圈(22)、活塞套筒(23)、水平方向X轴操纵杆(24)、水平方向Y轴操纵杆(25)、升降齿条(26)、升降蜗杆(27)共同构成。

栅型固定翼(29)由翼片转轴(1)、栅型翼片(2)、翼外轴连杆(3)、舱内固定架(7)、驱动蜗杆(9)、驱动电机(10)共同构成。

Claims

1.一种联合机翼，由固定翼和旋翼组成，其特征是：此固定翼是一种栅型固定翼，此旋翼是一种铰链式旋翼。

2.根据权利要求1中所述的一种联合机翼，其特征是：此栅型固定翼包括栅型翼片、翼片转轴、翼外轴连杆。

3.根据权利要求1中所述的一种联合机翼，其特征是：此铰链式旋翼包括铰链式桨叶、浆榖活塞、桨叶托架、桨叶伸缩口、上伸缩口滚轴、下伸缩口滚轴、托架上的防磨滚轴、桨叶卷扬机、活塞套筒、升降齿条、升降蜗杆。