CN102795070A

CN102795070A - 机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器

Info

Publication number: CN102795070A
Application number: CN2012103196908A
Authority: CN
Inventors: 张廷林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明公开了一种机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器，它包括机身、固定机翼、涵道螺旋桨、浮力桶和车轮等，飞行器机身上部左右两侧各安装有一列涵道螺旋桨，顶部安装有一组固定机翼，垂直升降时，升力由涵道螺旋桨提供，水平飞行时，涵道螺旋桨提供飞行器前行的推动力，升力由固定机翼提供，或由固定机翼和涵道螺旋桨共同提供。每一列涵道螺旋桨用一根纵向拉杆联接，实现同步同角度倾转。用两列涵道螺旋桨同方向倾转或反方向倾转操作配合，来实现飞行器的前进停止转向和后退。飞行器除可以在空中飞行外，也可以在水面和陆地上行驶，在水面行驶时，转向方式与在空中飞行时相同，在陆地上行驶时，转向由方向盘控制。

Description

机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器

技术领域

本发明涉及一种飞行器，更具体地说，它涉及一种机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器。

背景技术

目前，市场上有各种各样的飞行器，例如固定翼飞机，由机身、固定机翼、推进螺旋桨和平衡操控尾翼等构成；再如直升机，由机身、主螺旋桨和平衡操控尾桨等构成。其共同之处都是由提供升力的机翼和提供前进推动力的螺旋桨构成，或是两者合二为一，如直升机。其不足之处：一是机身受力不均匀，过于集中于飞行器的某一部位。如固定翼飞机，其整机的重量虽然由整个机翼承担，但集中受力却位于机翼与机身相连接的部位；再如直升机，其集中受力位于主螺旋桨与机身相连接之处。为了保证集中受力部位的强度，相对于机身其他部位，集中受力部位就不得不使用特殊材料，或在结构上进行特殊处理，增加了制造的难度和成本；在使用过程中，集中受力部位也容易产生疲劳而损坏，影响飞行安全。二是整体结构尺寸过大，即使是超轻型飞机也是这样。为了保证飞行器的起飞重量，在速度一定的条件下，按照现有空气动力学原理，就必须保证飞行器机翼或螺旋桨有足够大的升力面积，在展弦比有要求的条件下，机翼只能向两侧延伸，使得翼展尺寸过大，也使得这些飞行器只能在特定场地起降，这也是一些飞行器虽然可以在水面上起降，但却不易在正常使用的公路上起降，更不能在正常使用的公路上行驶的主要原因，所以目前市场上尚未见到既能在空中飞行，又能在水面行驶，还可以在公路上行驶的真正的三栖交通飞行器。

发明内容

本发明的内容是克服现有技术中的不足，提供一种全新的技术方案和结构，既可以使飞行器整体结构受力均衡，降低飞行器生产制造的难度和成本，提高其安全性和舒适性，同时也可以实现飞行器整体结构更加紧凑小巧，方便地在空中飞行，或在水面和公路上行驶。

机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器，其整体结构包括机身、涵道螺旋桨、固定机翼、驾驶操控室、浮力桶和车轮等。为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：所述飞行器机身上部左右两侧各安装有一列涵道螺旋桨，在机身顶部位置安装有一组固定机翼，垂直升降时，升力由两列涵道螺旋桨提供，水平飞行时，两列涵道螺旋桨提供飞行器前进的推动力，升力由一组固定机翼提供，或由两列涵道螺旋桨和一组固定机翼共同提供。升力和推动力的大小，由发动机转速大小、从而带动涵道螺旋桨桨叶转速的大小来调节。

所述飞行器两列涵道螺旋桨沿飞行器前后方向呈阶梯式排列，即高度上相互错开；机身顶部一组固定机翼沿飞行器前后方向也呈阶梯式排列，即每相邻两个固定机翼之间都有一定的高度差；左右两列涵道螺旋桨各自用一根纵拉杆联为一体，保证各自能同步同角度倾转；涵道螺旋桨与机身连接部位的支承轴为中空结构，使发动机与桨叶相联系的动力轴可以从中空部位通过；驾驶操控室外形与飞机机翼截面形状相仿，既可以减少飞行器前部的迎风阻力和后部的气流涡旋阻力，也可以使飞行器在前行中产生辅助升力。飞行器下部安装有浮力桶和车轮，使其既可以在水面上行驶，也可以在陆地上行驶。

本发明的有益效果是：

1、飞行器机身整体结构受力均衡。两列涵道螺旋桨位列机身上部左右两侧，每一列在前后和上下两个方向均相互错开，除避免和减少气流相互干扰外，可以实现受力部位在机身两侧的均匀分布；机身顶部位置安装的一组固定机翼，从前至后贯穿整个机身顶部，而且两端分别固定于机身两侧的立板上。以上两种主要升力或推动力装置均匀分布在机身两侧和顶部，而且都在飞行器重心上方；驾驶操控室由于其外形与固定机翼截面形状相仿，在飞行器有水平速度时可以产生一定的辅助升力。以上各种受力综合，使飞行器整体受力均衡。多部位均衡受力，可以使每一部位的受力大大降低，不需要在局部使用特殊材料，或者进行特殊结构处理，可以降低制造的难度和成本；多部位均衡受力，可以减少因局部受力过于集中，而导致疲劳受损情况的发生，提高了飞行器的安全性；多部位均衡受力，可以使飞行器飞行中更加平稳，提高了舒适性。

2、飞行器机身整体结构紧凑小巧。飞行器起降时，两列多个涵道螺旋桨提供升力，可以使每一个涵道螺旋桨只承担飞行器重量的一小部分，可以使其直径大为缩小。直径缩小后转速可以提高，按照升力与机翼面积成正比，与速度平方成正比的原理，速度提高可以使升力提高更多，这种一定范围内的良性互动，可以使涵道螺旋桨的直径做到很小(相对于普通螺旋桨)。顶部安装的一组固定机翼，在飞行器前后方向也呈阶梯式排列，除了可以减少气流相互干扰外，目的就是利用高度上的空间，使单位占地面积能安装更多个固定机翼，从而产生更大的升力，取代翼展尺寸很大的普通机翼。上述两种结构相结合，可以使飞行器整体结构紧凑小巧，使飞行器在不折叠机翼的条件下，满足在公路上行驶时对结构尺寸的要求。

3、涵道螺旋桨比开放式螺旋桨更安全，即使飞行器与障碍物相接触，也不会导致螺旋桨受损而失事。

附图说明

图1是整体结构正视图

图2是整体结构俯视图

图3是整体结构左视图

图4是飞行器前进转向和后退操控原理示意图

图5是图2的C-C剖面图，即发动机动力传递以及涵道螺旋桨与机身联接图

图6是驾驶操控室外形图

图中：飞行器机身1 固定机翼2(一组) 涵道螺旋桨3(两列)座椅4 发动机5 浮力桶6(两个) 油箱7 涵道螺旋桨纵拉杆8 传动轴9 分动器10 涵道螺旋桨支承转向轴11螺旋桨桨叶12 转向齿轮13 齿条14 液压油泵15操控手柄16 车轮17 车轮横拉杆18

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案和结构原理作进一步详细描述。

机身结构1上部左右两侧各安装一列涵道螺旋桨3，在两列涵道螺旋桨之间的飞行器顶部，安装有一组固定机翼2，涵道螺旋桨3工作时产生向下的推力，可以使飞行器获得向上的升力，保证其垂直升降。当飞行器上升至一定高度后，驾驶员同时操控左右两列涵道螺旋桨操控手柄16(图4)，操控手柄16、液压油泵15的活塞、齿条14以及转向齿轮13如箭头所示方向运动。转向齿轮13仅安装于两列涵道螺旋桨3中第一个的支乘转向轴11上(图5)，其他涵道螺旋桨在纵向拉杆8的作用下，围绕各自的支承转向轴11同时同角度向前方倾转(图4下部)，使飞行器获得的升力的一部分转化为其前行的动力，飞行器水平方向获得速度，同时位于飞行器顶部的一组固定机翼2因水平方向的速度而产生升力。随着倾角的逐步加大，飞行器所获得的前行动力也逐步加大，飞行器的速度逐步加快，顶部一组固定机翼2所产生的升力也逐步加大。当涵道螺旋桨3由垂直向前方倾斜90度角达到水平时，涵道螺旋桨3所产生的升力全部转化为飞行器前行的动力，而飞行器所需要的升力则全部由顶部一组固定机翼2提供。当飞行器想要停止时，操控涵道螺旋桨3由水平逐步改变为垂直，飞行器速度由快到慢再到悬停，而飞行器所获得的升力，则从由固定机翼独立提供转变为由固定机翼和涵道螺旋桨共同提供，再到由涵道螺旋桨独立提供。

转向与后退。如飞行器处于悬停状态，当右侧一列涵道螺旋桨由垂直向后方倾转一角度，而同时左侧一列涵道螺旋桨由垂直向前方倾转一角度时，则飞行器向右转向；相反当左侧一列涵道螺旋桨由垂直向后方倾转一角度，同时右侧一列涵道螺旋桨由垂直向前方倾转一角度时，则飞行器向左转向。如飞行器处于行进中转向，以垂直方向为基准，左右两列涵道螺旋桨哪一列前倾角度相对小，则飞行器向哪一方向转向。当左右两列涵道螺旋桨同时由垂直向后方倾转一角度时，飞行器会后退。

飞行器发动机动力传递以及涵道螺旋桨与机身联接见图5，发动机5的动力经传动轴9、分动器10传递给涵道螺旋桨桨叶12，而螺旋桨桨叶12产生的升力则通过涵道螺旋桨支承转向轴11传递给飞行器机身1。涵道螺旋桨支承转向轴11为中空结构，是集传递桨叶产生的升力给机身、供发动机动力轴从中空部位通过、以及供涵道螺旋桨前后倾角旋转功能于一体的特殊结构(参见图5)

飞行器左右两列涵道螺旋桨一列是顺时针旋转，另一列是逆时针旋转，其产生的旋转力短相互抵消。

飞行器下部安装有两个浮力桶6，使飞行器可以在水面起降，也可以在水面上行驶。在水面上行驶时，两列涵道螺旋桨3均处于水平状态，其工作时产生向后的推力，使飞行器获得向前的动力。在飞行器前行中，顶部一组固定机翼2因为有水平速度会产生一定升力，使飞行器相对于水面的压力减轻，浮力桶的吃水深度减少，行驶时水对飞行器的阻力也随之减小，使飞行器的速度可以进一步提高，这样可以通过对飞行器速度的调节，来实现飞行器既在水面行驶，同时又使浮力桶6吃水很浅或不吃水，达到与气垫船或地效飞行器相近的效果。飞行器在水面行驶时的转向操作，与其在空中飞行时的转向操作相同。

飞行器下部安装有从动车轮，即车轮不与发动机动力系统相联，只与转向和刹车系统相联。飞行器在陆地上行驶时，动力仍然由两列涵道螺旋桨3提供，两列涵道螺旋桨3同时向前方倾转时，飞行器获得前行的动力；如两列涵道螺旋桨3同时向后方倾转，则飞行器获得后退的动力。飞行器在陆地上行驶时的转向与刹车，则是分别由方向盘和刹车泵控制车轮来实现的。

Claims

1.一种机身全面均衡受力空水陆三栖交通飞行器，包括机身、涵道螺旋浆、固定机翼、驾驶操控室、浮力桶和车轮等，其特征是，所述飞行器机身上部左右两侧各安装有一列涵道螺旋桨，在机身顶部安装有一组固定机翼，垂直升降时，升力由两列涵道螺旋桨提供，水平飞行时，两列涵道螺旋桨提供飞行器前进的推动力，升力由机身顶部一组固定机翼提供，或由一组固定机翼和两列涵道螺旋桨共同提供。

2.根据权利要求1所述飞行器，其特征是，所述两列涵道螺旋桨沿飞行器前后方向呈阶梯式排列，即高度上相互错开。

3.根据权利要求1所述飞行器，其特征是，所述机身顶部一组固定机翼沿飞行器前后方向也是呈阶梯式排列，即每相邻两个固定机翼之间都有一定的高度差。

4.根据权利要求1所述飞行器，其特征是，所述左右两列涵道螺旋桨各自用一根纵向拉杆联接。

5.根据权利要求1所述飞行器，其特征是，所述涵道螺旋桨与机身连接部位的支承转向轴为中空结构。

6.根据权利要求1所述飞行器，其特征是，所述驾驶操控室外形与飞机机翼截面形状相同。