CN104773286B - 一种机械传动滚筒翼升力生成装置 - Google Patents
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Abstract
一种机械传动滚筒翼升力生成装置，属航空技术领域。包括机架、主轴、弧形导轨及对称分布在主轴周围的两个结构相同的转翼；每个转翼包括左转臂、右转臂、滚筒轴、滚筒翼、导轮、主动同步轮、同步带、从动同步轮、齿轮和齿轮轴。主轴通过轴承水平安装在机架上。弧形导轨的下表面与高于过主轴的水平面的导轮相接触，处于过主轴水平面的上方的导轮绕主轴轴线公转时，会带动相连的滚筒轴自转而带动相连的滚筒翼自转，该滚筒翼的自转方向与该滚筒翼绕主轴公转的方向相反。处于过主轴水平面的下方的导轮在同步带和齿轮两种传动机构的作用下会按照处于过主轴水平面的上方的导轮的转动的反方向自转。该装置应用于垂直升降飞行器上作升力装置。
Description
技术领域
一种机械传动滚筒翼升力生成装置，属航空技术领域，尤其涉及一种滚筒翼推力生成装置。
背景技术
传统的飞行器是靠机翼或旋翼来产生升力，飞机的机翼和直升机的旋翼的结构相似，它们的截面均为翼型，靠空气流过翼的上下表面产生压差而产生升力，翼型确定时，它们产生升力的大小与攻角、翼面大小和来流速度有关，调整升力的大小是通过改变攻角、速度或翼面大小来实现的。机翼和旋翼的相对厚度均较薄，结构强度较差。固定翼飞机低速飞行性能不高，需要的机翼面积较大，且不能垂直升降。直升机的旋翼转速很高才能产生较大升力。
发明内容
本发明的目的是克服传统机翼和旋翼的上述不足，发明一种具有较高强度的适合制作垂直升降飞行器的机械传动滚筒翼升力生成装置。
一种机械传动滚筒翼升力生成装置，包括机架、主轴、弧形导轨及对称分布在主轴周围的两个结构相同的转翼；每个转翼包括左转臂、右转臂、滚筒轴、滚筒翼、导轮、主动同步轮、同步带、从动同步轮、齿轮和齿轮轴。滚筒翼是能绕滚筒轴轴线灵活转动的滚筒。主轴水平布置，主轴的左端和右端分别通过轴承安装在机架上。弧形导轨纵向安装在过主轴的水平面的上方，并处于导轮的正上方，弧形导轨的下表面与高于过主轴的水平面的导轮相接触。所有转翼通过本身的左转臂和右转臂安装在主轴上。每个转翼的具体结构为：左转臂和右转臂相互平行，它们与主轴垂直连接，滚筒翼与主轴平行布局，滚筒轴的左右两端分别通过轴承安装在左转臂和右转臂的远离主轴的一端。主轴、左转臂、滚筒轴和右转臂处于同一平面内。导轮固定安装在滚筒轴的左端，且导轮处于过主轴的水平面的上方时会贴住弧形导轨的下表面。主动同步轮固定安装在导轮和滚筒翼之间的滚筒轴上，从动同步轮和齿轮同轴地固定安装在齿轮轴上，齿轮轴靠近主轴通过轴承安装在机架上。两个转翼的齿轮相互啮合。从主轴的左端往右观察，由于处于过主轴水平面的上方的导轮与弧形导轨的下表面相接触，它们之间存在摩擦，处于过主轴水平面的上方的导轮绕主轴轴线公转时，会带动相连的滚筒轴自转而带动相连的滚筒翼自转，该滚筒翼的自转方向与该滚筒翼绕主轴公转的方向相反，即公转为顺时针方向时自转为逆时针方向。处于过主轴水平面的下方的导轮在同步带和齿轮两种传动机构的作用下会按照处于过主轴水平面的上方的导轮的转动的反方向自转，即作顺时针自转。
为了方便滚筒翼从过主轴的水平面的下方过渡到过主轴的水平面的上方，弧形导轨的前下端向下并向外侧延伸一小段。
该机械传动滚筒翼升力生成装置的工作原理是：从主轴的左端往右端观察，动力从主轴输入，在主轴的带动下，转翼作顺时针转动。在过主轴的水平面的上方，滚筒翼围绕主轴顺时针公转，滚筒翼与弧形导轨相接触，在与弧形导轨的摩擦力的作用下，导轮转动带动滚筒翼作逆时针方向自转，导轮带动滚筒轴逆时针自转再带动主动同步轮逆时针自转，在同步带和齿轮两种传动机构的作用下处于过主轴水平面的下方的滚筒轴会作顺时针自转再带动处于过主轴水平面的下方的滚筒翼顺时针自转。由于在过主轴的水平面的上方，滚筒翼的自转方向为逆时针方向；在过主轴的水平面的下方，滚筒翼的自转方向为顺时针方向。根据库塔-儒科夫斯基升力定律可得，该装置将产生向上的推力。
该装置能产生推力，推力的大小可通过调节主轴的转速来实现，可应用于垂直升降飞行器上作升力装置。
附图说明
图1是本发明一种机械传动滚筒翼升力生成装置的正视示意图；图2是图1的左视示意图。
图中，1-机架；2-主轴；3-转翼，31-左转臂，32-右转臂，33-滚筒轴，34-滚筒翼，35-导轮，36-主动同步轮，37-同步带，38-从动同步轮，39-齿轮，310-齿轮轴；4-弧形导轨；5-滚筒轴的运动轨迹和运动方向指示。
具体实施方式
现结合附图对本发明加以具体说明：一种机械传动滚筒翼升力生成装置，包括机架1、主轴2、弧形导轨4及对称分布在主轴2周围的两个结构相同的转翼3；每个转翼3包括左转臂31、右转臂32、滚筒轴33、滚筒翼34、导轮35、主动同步轮36、同步带37、从动同步轮38、齿轮39和齿轮轴310。滚筒翼34是能绕滚筒轴33轴线灵活转动的滚筒。主轴2水平布置，主轴2的左端和右端分别通过轴承安装在机架1上。弧形导轨4纵向安装在过主轴2的水平面的上方，并处于导轮35的正上方，弧形导轨4的下表面与高于过主轴2的水平面的导轮35相接触。所有转翼3通过本身的左转臂31和右转臂32安装在主轴2上。每个转翼3的具体结构为：左转臂31和右转臂32相互平行，它们与主轴2垂直连接，滚筒翼34与主轴2平行布局，滚筒轴33的左右两端分别通过轴承安装在左转臂31和右转臂32的远离主轴2的一端。主轴2、左转臂31、滚筒轴33和右转臂32处于同一平面内。导轮35固定安装在滚筒轴33的左端，且导轮35处于过主轴2的水平面的上方时会贴住弧形导轨4的下表面。主动同步轮36固定安装在导轮35和滚筒翼34之间的滚筒轴33上，从动同步轮38和齿轮39同轴地固定安装在齿轮轴310上，齿轮轴310靠近主轴2通过轴承安装在机架1上。两个转翼3的齿轮39相互啮合。从主轴2的左端往右观察，由于处于过主轴2水平面的上方的导轮35与弧形导轨4的下表面相接触，它们之间存在摩擦，处于过主轴2水平面的上方的导轮35绕主轴2轴线公转时，会带动相连的滚筒轴33自转而带动相连的滚筒翼34自转，该滚筒翼34的自转方向与该滚筒翼34绕主轴2公转的方向相反，即公转为顺时针方向时自转为逆时针方向。处于过主轴2水平面的下方的导轮35在同步带和齿轮两种传动机构的作用下会按照处于过主轴2水平面的上方的导轮35的转动的反方向自转，即作顺时针自转。
为了方便滚筒翼34从过主轴2的水平面的下方顺利过渡到过主轴2的水平面的上方，弧形导轨4的前下端向下并向外侧延伸一小段。
该机械传动滚筒翼升力生成装置的工作原理是：从主轴2的左端往右端观察，动力从主轴2输入，在主轴2的带动下，转翼3作顺时针转动。在过主轴2的水平面的上方，滚筒翼34围绕主轴2顺时针公转，滚筒翼34与弧形导轨4相接触，在与弧形导轨4的摩擦力的作用下，导轮35转动带动滚筒翼34作逆时针方向自转，导轮35带动滚筒轴33逆时针自转再带动主动同步轮36逆时针自转，在同步带和齿轮两种传动机构的作用下处于过主轴2水平面的下方的滚筒轴33会作顺时针自转再带动处于过主轴2水平面的下方的滚筒翼34顺时针自转。由于在过主轴2的水平面的上方，滚筒翼34的自转方向为逆时针方向；在过主轴2的水平面的下方，滚筒翼34的自转方向为顺时针方向。根据库塔-儒科夫斯基升力定律可得，该装置将产生向上的升力。
该装置能产生升力，升力的大小是通过调节主轴2的转速来实现的，应用于垂直升降飞行器上作升力装置。利用两个结构相同且对称的该装置与适应的控制系统和动力系统组合制作垂直升降飞行器时，两个装置的主轴2呈“一”字形水平排列，两个装置的主轴2转动的方向相反。利用四个结构相同的该装置制作垂直升降飞行器时，四个装置呈“十”字形水平排列，它们的主轴2指向同一中心，两两相对的主轴2转向相反。
Claims (4)
1.一种机械传动滚筒翼升力生成装置，其特征在于：包括机架（1）、主轴（2）、弧形导轨（4）及对称分布在主轴（2）周围的两个结构相同的转翼（3）；每个转翼（3）包括左转臂（31）、右转臂（32）、滚筒轴（33）、滚筒翼（34）、导轮（35）、主动同步轮（36）、同步带（37）、从动同步轮（38）、齿轮（39）和齿轮轴（310）；主轴（2）水平布置，主轴（2）的左端和右端分别通过轴承安装在机架（1）上；弧形导轨（4）纵向安装在过主轴（2）的水平面的上方，并处于导轮（35）的正上方，弧形导轨（4）的下表面与高于过主轴（2）的水平面的导轮（35）相接触；所有转翼（3）通过本身的左转臂（31）和右转臂（32）安装在主轴（2）上；每个转翼（3）的具体结构为：左转臂（31）和右转臂（32）相互平行，它们与主轴（2）垂直连接，滚筒翼（34）与主轴（2）平行布局，滚筒轴（33）的左右两端分别通过轴承安装在左转臂（31）和右转臂（32）的远离主轴（2）的一端；主轴（2）、左转臂（31）、滚筒轴（33）和右转臂（32）处于同一平面内；导轮（35）固定安装在滚筒轴（33）的左端，且导轮（35）处于过主轴（2）的水平面的上方时会贴住弧形导轨（4）的下表面；主动同步轮（36）固定安装在导轮（35）和滚筒翼（34）之间的滚筒轴（33）上，从动同步轮（38）和齿轮（39）同轴地固定安装在齿轮轴（310）上，齿轮轴（310）靠近主轴（2）通过轴承安装在机架（1）上；两个转翼（3）的齿轮（39）相互啮合。
2.根据权利要求1所述的一种机械传动滚筒翼升力生成装置，其特征在于：为了方便滚筒翼（34）从过主轴（2）的水平面的下方顺利过渡到过主轴（2）的水平面的上方，弧形导轨（4）的前下端向下并向外侧延伸一小段。
3.根据权利要求1或2所述的一种机械传动滚筒翼升力生成装置，其特征在于：利用两个结构相同且对称的该装置制作垂直升降飞行器时，两个装置的主轴（2）呈“一”字形水平排列，两个装置的主轴（2）转动的方向相反。
4.根据权利要求1或2所述的一种机械传动滚筒翼升力生成装置，其特征在于：利用四个结构相同的该装置制作垂直升降飞行器时，四个装置呈“十”字形水平排列，它们的主轴（2）指向同一中心，两两相对的主轴（2）转向相反。
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