CN104773293B - 一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置 - Google Patents
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Abstract
一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，属航空技术领域。包括机架、动力输入轴、齿轮组、主轴、第一旋翼、第二旋翼、第一风轮轴、第二风轮轴、第一风轮、第二风轮、第一风球和第二风球。动力输入轴通过轴承垂直安装在机架上。主轴通过轴承垂直安装在机架上。第一风轮轴和第二风轮轴同轴地对称地且水平布置。第一风轮轴的远离主轴的一端的端头固定着第一风球；第二风轮轴的远离主轴的一端的端头固定着第二风球。第一风轮置于第一旋翼的前缘槽内，第二风轮置于第二旋翼的前缘槽内。在动力的驱动下，两旋翼绕主轴公转，两风轮在两风球的驱动下在旋翼前缘槽内自转，该装置应用于垂直升降飞行器上作升力装置。
Description
技术领域
一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，属航空技术领域，尤其涉及一种旋翼升力生成装置。
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。直升机的旋翼转速很高才能产生较大升力，且产生升力的效率不高。
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旋翼转速较低就能产生大升力的带风球驱动风轮的旋翼升力装置。
一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，包括机架、动力输入轴、齿轮组、主轴、第一旋翼、第二旋翼、第一风轮轴、第二风轮轴、第一风轮、第二风轮、第一风球和第二风球。第一风轮和第二风轮的结构和参数相同，它们的叶片的攻角均在3°~20°之间。第一旋翼和第二旋翼的结构和参数相同，它们的前缘开有弧形槽口，它们的后缘尖细，从该带风球驱动风轮的旋翼升力装置的上方往下看，第一旋翼的前缘和第二旋翼的前缘均按顺时针方向指向前方。动力输入轴通过轴承垂直安装在机架上。齿轮组包括原动齿轮和从动齿轮。动力输入轴的上端与原动齿轮相连，主轴与从动齿轮固连。动力输入轴的下端为动力的输入端。主轴通过轴承垂直安装在机架上。第一风轮轴和第二风轮轴同轴地对称地且水平布置，第一风轮轴为第一风轮的转轴，第二风轮轴为第二风轮的转轴。第一风轮轴的靠近主轴的一端通过轴承安装在第一旋翼的翼根处，第一风轮轴的远离主轴的一端通过轴承安装在第一旋翼的翼尖处，第一风轮轴的远离主轴的一端的端头固定着第一风球；第二风轮轴的靠近主轴的一端通过轴承安装在第二旋翼的翼根处，第二风轮轴的远离主轴的一端通过轴承安装在第二旋翼的翼尖处，第二风轮轴的远离主轴的一端的端头固定着第二风球。第一风球和第二风球结构相同，它们在风的吹动下会转动分别带动第一风轮和第二风轮转动。第一风轮与第一风轮轴固连，第二风轮与第二风轮轴固连。第一风轮置于第一旋翼的前缘槽内，第二风轮置于第二旋翼的前缘槽内。
本发明一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置的工作原理是：动力从动力输入轴输入，从下往上仰视该装置，动力输入轴在动力的驱动下顺时针转动，通过齿轮组的传递，主轴逆时针转动，带动第一旋翼、第二旋翼、第一风轮轴、第二风轮轴、第一风轮、第二风轮、第一风球和第二风球一起在水平面内作逆时针旋转。由于第一风球和第二风球处于第一旋翼和第二旋翼的翼尖处，在风的作用下会转动，带动第一风轮和第二风轮自转，自转的方向为往第一风轮和第二风轮绕主轴的轴线公转水平面的向心方向观察为顺时针方向。第一风轮和第二风轮会分别将第一旋翼和第二旋翼的大部分前方来流引向上表面流动，这样，第一旋翼和第二旋翼的上表面气流的速度远远大于它们的下表面的气流速度，根据流体的连续性方程和伯努利原理，第一旋翼和第二旋翼将产生很大的升力，升力的大小与动力输入轴的转速成增函数关系。即动力输入轴的转速越快，该装置产生的升力越大。
该装置能产生较大的升力，应用于垂直升降飞行器上作升力装置比较方便。
附图说明
图1是本发明一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置的示意图；图2是放大了的第二旋翼的中段A-A处的断面示意图。
图中，1-机架；2-动力输入轴；3-齿轮组，31-原动齿轮，32-从动齿轮；4-主轴；5-第一旋翼；6-第二旋翼，61-第二旋翼的前缘，62-第二旋翼的后缘；7-第一风轮轴，8-第二风轮轴；9-第一风轮；10-第二风轮；11-第一风球；12-第二风球。
具体实施方式
现结合附图对本发明加以具体说明：一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，包括机架1、动力输入轴2、齿轮组3、主轴4、第一旋翼5、第二旋翼6、第一风轮轴7、第二风轮轴8、第一风轮9、第二风轮10、第一风球11和第二风球12。第一风轮9和第二风轮10的结构和参数相同，它们的叶片的攻角均在3°~20°之间。第一旋翼5和第二旋翼6的结构和参数相同，它们的前缘开有弧形槽口，它们的后缘尖细，从该带风球驱动风轮的旋翼升力装置的上方往下看，第一旋翼5的前缘和第二旋翼6的前缘均按顺时针方向指向前方。动力输入轴2通过轴承垂直安装在机架1上。齿轮组3包括原动齿轮31和从动齿轮32。动力输入轴2的上端与原动齿轮31相连，主轴4与从动齿轮32固连。动力输入轴2的下端为动力的输入端。主轴4通过轴承垂直安装在机架1上。第一风轮轴7和第二风轮轴8同轴地对称地且水平布置，第一风轮轴7为第一风轮9的转轴，第二风轮轴8为第二风轮10的转轴。第一风轮轴8的靠近主轴4的一端通过轴承安装在第一旋翼5的翼根处，第一风轮轴7的远离主轴4的一端通过轴承安装在第一旋翼5的翼尖处，第一风轮轴7的远离主轴4的一端的端头固定着第一风球11；第二风轮轴8的靠近主轴4的一端通过轴承安装在第二旋翼6的翼根处，第二风轮轴8的远离主轴4的一端通过轴承安装在第二旋翼6的翼尖处，第二风轮轴8的远离主轴4的一端的端头固定着第二风球12。第一风球11和第二风球12结构相同，它们在风的吹动下会转动分别带动第一风轮9和第二风轮10转动。第一风轮9与第一风轮轴7固连，第二风轮10与第二风轮轴8固连。第一风轮9置于第一旋翼5的前缘槽内，第二风轮10置于第二旋翼6的前缘槽内。
该装置是这样工作的：动力从动力输入轴2输入，从下往上仰视该装置，动力输入轴2在动力的驱动下顺时针转动，通过齿轮组3的传递，主轴4逆时针转动，带动第一旋翼5、第二旋翼6、第一风轮轴7、第二风轮轴8、第一风轮9、第二风轮10、第一风球11和第二风球12一起在水平面内作逆时针旋转。由于第一风球11和第二风球12处于第一旋翼5和第二旋翼6的翼尖处，在风的作用下会转动，带动第一风轮9和第二风轮10自转，自转的方向为往第一风轮9和第二风轮10绕主轴4的轴线公转水平面的向心方向观察为顺时针方向。第一风轮9和第二风轮10会分别将第一旋翼5和第二旋翼6的大部分前方来流引向上表面流动，这样，第一旋翼5和第二旋翼6的上表面气流的速度远远大于它们的下表面的气流速度，根据流体的连续性方程和伯努利原理，第一旋翼5和第二旋翼6将产生很大的升力，升力的大小与动力输入轴的转速成增函数关系。即动力输入轴2的转速越快，该装置产生的升力越大。
该装置能产生较大的升力，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，两个装置呈“一”字形对称排列。利用四个结构相同且两两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，四个装置环形阵列对称布局。由于该装置效率高，可用于人力和机动混合动力飞行。
Claims (5)
1.一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，其特征在于：包括机架（1）、主轴（4）、第一旋翼（5）、第二旋翼（6）、第一风轮轴（7）、第二风轮轴（8）、第一风轮（9）、第二风轮（10）、第一风球（11）和第二风球（12）；第一风轮（9）和第二风轮（10）的结构和参数相同；第一旋翼（5）和第二旋翼（6）的结构和参数相同，它们的前缘开有弧形槽口，它们的后缘尖细，从该装置的上方往下看，第一旋翼（5）的前缘和第二旋翼（6）的前缘均按顺时针方向指向前方；主轴（4）通过轴承垂直安装在机架（1）上；第一风轮轴（7）和第二风轮轴（8）同轴地对称地且水平布置，第一风轮轴（7）为第一风轮（9）的转轴，第二风轮轴（8）为第二风轮（10）的转轴；第一风轮轴（8）的靠近主轴（4）的一端通过轴承安装在第一旋翼（5）的翼根处，第一风轮轴（7）的远离主轴（4）的一端通过轴承安装在第一旋翼（5）的翼尖处，第一风轮轴（7）的远离主轴（4）的一端的端头固定着第一风球（11）；第二风轮轴（8）的靠近主轴（4）的一端通过轴承安装在第二旋翼（6）的翼根处，第二风轮轴（8）的远离主轴（4）的一端通过轴承安装在第二旋翼（6）的翼尖处，第二风轮轴（8）的远离主轴（4）的一端的端头固定着第二风球（12）；第一风球（11）和第二风球（12）结构相同，它们在风的吹动下会转动分别带动第一风轮（9）和第二风轮（10）转动；第一风轮（9）置于第一旋翼（5）的前缘槽内，第二风轮（10）置于第二旋翼（6）的前缘槽内。
2.根据权利要求1所述的一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，其特征在于：主轴（4）和动力输入轴（2）通过齿轮组（3）相连，动力输入轴（2）通过轴承垂直安装在机架（1）上；齿轮组（3）包括原动齿轮（31）和从动齿轮（32）；动力输入轴（2）的上端与原动齿轮（31）相连，主轴（4）与从动齿轮（32）固连；动力输入轴（2）的下端为动力的输入端。
3.根据权利要求1或2所述的一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，其特征在于：第一风轮（9）和第二风轮（10）的叶片的攻角均在3°~20°之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，其特征在于：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，两个装置呈“一”字形对称排列。
5.根据权利要求1或2所述的一种带风球驱动风轮的旋翼升力装置，其特征在于：利用四个结构相同且两两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，四个装置环形阵列对称布局。
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