CN103407572A - 一种具有固定翼的垂直起落装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有固定翼的垂直起落装置，由两个结构相同的升力单体并列或同轴线地组成，每个升力单体以装有两个可调整攻角的固定机翼且产生升力的高速气流来自于高速旋转的离心风机为特点，固定机翼翼展方向与离心风机的轴线方向一致，机翼的前缘处于离心风机横断面最高和最低位置且沿切线方向伸展的条形排风口处。其有益效果是：吹过固定翼的高速气流集中，提高了机翼单位面积上的平均升力。

Description

一种具有固定翼的垂直起落装置
技术领域
一种具有固定翼的垂直起落装置，以装有攻角可调整的固定机翼为特点，但产生升力的高速气流来自于高速旋转的离心风机。属于能垂直起飞或着陆的飞机领域。
背景技术
垂直起落飞机的研究和生产已取得令人惊叹的成果，在尖端技术云集的军事领域大显身手，但并没有终止人们对新型垂直起落装置的探索。
相关文献已指明：现有的旋翼式直升机旋翼的品质因数较低，能量损耗较大。事实上，由于多个旋翼以放射状与主轴相连，导致每个旋翼翼展方向上各点的速度呈以零为始点的线性分布，而翼型升力又与速度的平方成正比，故机翼单位面积上的平均升力必定不会很高。而改进的途径，就基于机翼理论产生升力的有翼式垂直起落装置而言，通用方法就是借助风机产生高速气流。
中国专利《新理念飞行及飞行器》（申请号：201010611386.1，申请人：董树功等）公开了一种方法，让人为产生的高速气流全部同时流经机翼及机翼下方机身的上表面，再流向后方。
中国专利《无旋翼垂直升空装置》（授权公告号：CN2714420Y，专利权人：唐山大唐动力机械有限公司）公开了一种包括由左右两侧挡风板组成的半风洞结构，内置一组或多组由（轴流）风扇和与若干翼片组成的衿翼群。
中国专利《垂直起落飞机及其组件》（申请号：87105599，申请人：金伯利.维尔.萨德利阿（澳大利亚））公开了包括一个有固定连接机翼的机身，一个可旋转地安装在机翼内的涡轮螺旋桨和多组布置在涡轮螺旋桨上方或下方的用于控制空气流动方向的导向叶片，……。
上述结构的不足之处在于：无顶盖的狭长式半风洞结构以及轴流风机的圆形出口必将导致排出的高速气流扫过的面积有限，而固定翼展布开阔、延长，又致使吹过固定翼的高速气流不够集中、吹越行程长，排布在后边的翼片处于被前边一片扰动的气流中，升力将急剧下降；从而机翼单位面积上的平均升力依旧不会很高。
发明内容
本发明公开了一种具有固定翼的垂直起落装置，由两个升力单体并列或同轴线地组成，每个升力单体以装有两个可调整攻角的固定机翼且产生升力的高速气流来自于高速旋转的离心风机为特点，固定机翼翼展方向与离心风机的主轴方向一致，机翼的前缘处于离心风机横断面最高和最低位置且沿切线方向伸展的条形排风口处。其有益效果是：吹过固定翼的高速气流集中，提高了机翼单位面积上的平均升力。
一种具有固定翼的垂直起落装置的升力单体包括处于反对称状态的两个排风口和两片机翼；用作离心风机外壳的圆柱状筒体，其两端固装有带圆形进气孔的端板，两个带有后弯式叶片的转子借助固装在所述端板轴线上的轴承座以及转子驱动轮在所述的腔室内旋转；每个所述腔室的最高位置和最低位置各安装一个矩形筒体用作离心风机的排风口，矩形断面的长边沿所述圆柱状筒体的母线方向，而所述的矩形筒体沿离心风机外壳圆形断面的最高点和最低点的切线方向伸展，以确保离心风机排气流顺畅；在两个所述排风口处各安装一片机翼，机翼的前缘面对排风口，并借助机翼两端的转轴、所述端板处的轴承座和机翼驱动轮实现小幅转动，以调整机翼的攻角。
两个所述的升力单体可以并列或同轴线地组成垂直起落装置。
并列安装时，两个所述的升力单体对称于载体（即飞行器）的纵向铅垂对称面，两个转子的轴线与载体的纵向轴线平行；为了确保垂直起落装置及其载体的动量矩守恒，两个转子的转向相反；两个上方的机翼居内侧，而两个下方的固定翼居外侧；或者两个上方的机翼居外侧，而两个下方的固定翼居内侧；以确保垂直起落装置及其载体的受力处于平衡状态。
沿纵向安装时，两个所述的升力单体同轴线地安装于载体（即飞行器）的纵向铅垂对称面内；两个所述转子的转向仍需相反；四个排风口和机翼反对称于载体的纵向铅垂对称面。
本发明只提供飞行器升、降的动力；而飞行器载体前行的动力需另行考虑，且垂直起落装置中转子旋转和机翼攻角改变的动力源亦需来自飞行器载体并借助常规的传动机构。
附图说明
图1一种具有固定翼的垂直起落装置的升力单体横向剖视示意图
图2两个的升力单体并列排放时的横向剖视示意图
图3两个的升力单体同轴线排放时过转子轴线水平面的向下剖视图
图4两个的升力单体同轴线排放时A-A向剖视示意图
具体实施方式
下面给出本发明的优选实施例并结合附图加以说明。
如图1所示，一种具有固定翼的垂直起落装置的升力单体包括圆柱状筒体1、排风口2、转子3、机翼4、载体5、机翼转轴6、端板8、机翼驱动轮9和转子驱动轮10；其中，用作离心风机外壳的圆柱状筒体1，其两端固装有带圆形进气孔的端板8；带有后弯式叶片的转子3借助固装在端板8轴线上的轴承座以及转子驱动轮10在圆柱状筒体1内旋转；圆柱状筒体1内的最高位置和最低位置各安装一个矩形筒体用作离心风机的排风口2，矩形断面的长边沿所述圆柱状筒体1的母线方向，而所述的矩形筒体应沿圆柱状筒体1的圆形断面最高点和最低点的切线方向伸展，以确保离心风机排气流顺畅。在两个排风口2处各安装一片机翼4，机翼4的前缘面对排风口2，并借助机翼4两端的转轴、端板8处的轴承座和机翼驱动轮9实现小幅转动，以调整机翼4的攻角。从图中可以看出两个排风口2和两片机翼4处于反对称状态。
如图2所示，两个所述的升力单体并列地组成垂直起落装置，对称于载体（即飞行器）5的纵向铅垂对称面；两个转子3的轴线与载体5纵向轴线平行；为了确保垂直起落装置及其载体5的动量矩守恒，两个转子3的转向相反；两个上方的机翼4居内侧，而两个下方的机翼4居外侧；或者，两个上方的机翼4居外侧，而两个下方的机翼4居内侧；以确保垂直起落装置及其载体5（即飞行器）的受力处于平衡状态。
如图3、4所示，两个所述的升力单体同轴线地组成垂直起落装置，两个转子3的轴线位于载体5的纵向铅垂对称面内且转向相反；两个上方的机翼4和两个下方的机翼4分别反对称于载体5的纵向铅垂对称面。由于该图为过转子3轴线向下的剖视图故未能示出上方的两个机翼4的位置，而下方的两个机翼4处于反对称状态。
所述的垂直起落装置只提供飞行器升、降的动力；而飞行器载体前行的动力需另行考虑，且垂直起落装置中转子旋转和机翼攻角改变的动力源亦需来自飞行器载体并借助常规的传动机构。
其有益效果是：吹过固定翼的高速气流集中，提高了机翼单位面积上的平均升力。

Claims (3)

1.一种具有固定翼的垂直起落装置，其特征在于：升力单体包括圆柱状筒体（1）、排风口(2)、转子(3)、机翼(4)、端板(8)、机翼驱动轮(9)和转子驱动轮(10)；其中，两个排风口（2）和两片机翼（4）处于反对称状态；用作离心风机外壳的圆柱状筒体（1），其两端固装有带圆形进气孔的端板（8）；两个带有后弯式叶片的转子（3）借助端板（8）轴线上的轴承座以及转子驱动轮（10）在圆柱状筒体（1）内旋转；圆柱状筒体（1）的最高位置和最低位置各安装一个矩形筒体用作离心风机的排风口（2），其横断面的长边沿所述圆柱状筒体（1）的母线方向，且所述的矩形筒体应沿圆形断面的切线方向伸展；在每个排风口（2）处各安装一片机翼（4），其前缘面对排风口（2），并借助两端的转轴、轴承座和机翼驱动轮（9）实现小幅转动。
2.一种具有固定翼的垂直起落装置，其特征在于：两个所述的升力单体并列地组成垂直起落装置，对称于载体（5）的纵向铅垂对称面；两个转子（3）的轴线与载体（5）纵向轴线平行且转向相反；两个上方的机翼（4）居内侧，而两个下方的机翼（4）居外侧；或者，两个上方的机翼（4）居外侧，而两个下方的机翼（4）居内侧。
3.一种具有固定翼的垂直起落装置，其特征在于：两个所述的升力单体同轴线地组成垂直起落装置，两个转子（3）的轴线位于载体（5）的纵向铅垂对称面内且转向相反；两个上方的机翼（4）和两个下方的机翼（4）分别反对称于载体（5）的纵向铅垂对称面。
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