CN104802989A - 一种导轮式滚筒翼推力生成装置 - Google Patents

Abstract

一种导轮式滚筒翼推力生成装置，属航空技术领域。包括机架、主轴、上弧形导轨、下弧形导轨及均匀分布在主轴周围的四个结构相同的转翼；转翼包括左转臂、右转臂、滚筒轴、滚筒翼和导轮。主轴通过轴承水平安装在机架上。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。下弧形导轨纵向安装在过主轴的水平面的下方，并处于过主轴的水平面的下方的导轮的正上方。动力驱动主轴带动转翼转动。在过主轴的水平面的上方，滚筒翼围绕主轴顺时针公转并作逆时针方向自转。在过主轴的水平面的下方，滚筒翼围绕主轴顺时针公转并作顺时针方向自转。该装置能产生推力，可应用于垂直升降飞行器上作升力装置。

Description

一种导轮式滚筒翼推力生成装置

技术领域

一种导轮式滚筒翼推力生成装置，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导轮式滚筒翼推力生成装置。

一种导轮式滚筒翼推力生成装置，包括机架、主轴、上弧形导轨、下弧形导轨及均匀分布在主轴周围的四个结构相同的转翼；每个转翼包括左转臂、右转臂、滚筒轴、滚筒翼和导轮。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。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，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。下弧形导轨纵向安装在过主轴的水平面的下方，并处于过主轴的水平面的下方的导轮的正上方，下弧形导轨的下表面与低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。由于处于过主轴水平面的上方的导轮与上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。由于处于过主轴水平面的下方的导轮与下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下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同，即公转为顺时针方向时自转也为顺时针方向。

为了方便滚筒翼从过主轴的水平面的上方过渡到过主轴的水平面的下方，下弧形导轨的后上端向上并向内侧延伸一小段；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，上弧形导轨的前下端向下并向外侧延伸一小段。

该导轮式滚筒翼推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，滚筒翼与上弧形导轨相接触，在与上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。在过主轴的水平面的下方，滚筒翼围绕主轴顺时针公转，滚筒翼与下弧形导轨相接触，在与下弧形导轨的摩擦力的作用下，导轮转动带动滚筒翼作顺时针方向自转。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是本发明一种导轮式滚筒翼推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；4-上弧形导轨；5-下弧形导轨；6-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：一种导轮式滚筒翼推力生成装置，包括机架1、主轴2、上弧形导轨4、下弧形导轨5及均匀分布在主轴2周围的四个结构相同的转翼3；每个转翼3包括左转臂31、右转臂32、滚筒轴33、滚筒翼34和导轮35。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。上弧形导轨5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，上弧形导轨4的下表面与高于过主轴2的水平面的导轮35相接触。下弧形导轨5纵向安装在过主轴2的水平面的下方，并处于过主轴2的水平面的下方的导轮35的正上方，下弧形导轨5的下表面与低于过主轴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。由于处于过主轴2水平面的上方的导轮35与上弧形导轨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。由于处于过主轴2水平面的下方的导轮35与下弧形导轨5的下表面相接触，它们之间存在摩擦，处于过主轴2水平面的下方的导轮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公转的方向相同，即公转为顺时针方向时自转也为顺时针方向。

为了方便滚筒翼34从过主轴2的水平面的上方过渡到过主轴2的水平面的下方，下弧形导轨5的后上端向上并向内侧延伸一小段；为了方便滚筒翼34从过主轴2的水平面的下方过渡到过主轴2的水平面的上方，上弧形导轨4的前下端向下并向外侧延伸一小段。

该导轮式滚筒翼推力生成装置是这样工作的：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与上弧形导轨4相接触，在与上弧形导轨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。在过主轴2的水平面的下方，滚筒翼34围绕主轴2顺时针公转，滚筒翼34与下弧形导轨5相接触，在与下弧形导轨5的摩擦力的作用下，导轮35转动带动滚筒翼35作顺时针方向自转。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 (5)

1.一种导轮式滚筒翼推力生成装置，其特征在于：包括机架（1）、主轴（2）、上弧形导轨（4）、下弧形导轨（5）及均匀分布在主轴（2）周围的四个结构相同的转翼（3）；每个转翼（3）包括左转臂（31）、右转臂（32）、滚筒轴（33）、滚筒翼（34）和导轮（35）；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；上弧形导轨（5）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，上弧形导轨（4）的下表面与高于过主轴（2）的水平面的导轮（35）相接触；下弧形导轨（5）纵向安装在过主轴（2）的水平面的下方，并处于过主轴（2）的水平面的下方的导轮（35）的正上方，下弧形导轨（5）的下表面与低于过主轴（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。

2.根据权利要求1所述的一种导轮式滚筒翼推力生成装置，其特征在于：为了方便滚筒翼（34）从过主轴（2）的水平面的上方过渡到过主轴（2）的水平面的下方，下弧形导轨（5）的后上端向上并向内侧延伸一小段。

3.根据权利要求1所述的一种导轮式滚筒翼推力生成装置，其特征在于：为了方便滚筒翼（34）从过主轴（2）的水平面的下方过渡到过主轴（2）的水平面的上方，上弧形导轨（4）的前下端向下并向外侧延伸一小段。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种导轮式滚筒翼推力生成装置，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。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种导轮式滚筒翼推力生成装置，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。