CN106005373B - 阻力不对称螺旋桨 - Google Patents

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Abstract

一种阻力不对称螺旋桨,采用双层桨叶的变距螺旋桨,上下两层螺旋桨的桨叶是相同的,上下两层螺旋桨的桨叶平面的投影面重叠,上下层桨叶变距连杆控制上下层桨叶的变距方向相反,由总距控制和周期变距控制器控制变距,上下两层螺旋桨的轴套的垂直距离有固定式和可变式两种,前者称为层距固定阻力不对称螺旋桨,后者称为层距可变阻力不对称螺旋桨,前者上下两层桨叶的升力合力为零,生产一个与主轴垂直的夹层阻力合力,方向由周期变距控制器控制,后者可工作于前者状态或常规螺旋桨状态,生产一个与主轴垂直的夹层阻力合力或垂直于旋转面的升力合力。应用于垂直升降飞机时无需倾转螺旋桨也无需倾转飞机机身就能实现垂直升降和水平快速飞行。

Description

阻力不对称螺旋桨
技术领域
本发明涉及一种阻力不对称螺旋桨,能提供垂直于旋转面的拉力,也能提供垂直于旋转轴的夹层阻力合力,应用于垂直升降飞机,无需倾转螺旋桨,也无需倾转机身就能实现垂直升降和水平快速飞行。
背景技术
目前,公知的螺旋桨有定距螺旋桨和变距螺旋桨,变距螺旋桨比定距螺旋桨的效率要高而应用广泛。但螺旋桨的缺点是螺旋桨只能提供垂直于旋转面的拉力,应用于垂直升降飞机时需要倾转螺旋桨或倾转机身才能实现垂直升降和水平快速飞行。
发明内容
为了克服现有螺旋桨不能提供两个互相垂直的拉力的缺点,本发明提供一种阻力不对称螺旋桨,不仅能提供与旋转面垂直的拉力,而且能提供与旋转轴垂直的夹层阻力合力。应用于垂直升降飞机时无需倾转螺旋桨也无需倾转飞机就能实现垂直升降和水平快速飞行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:采用双层桨叶的变距螺旋桨并设置周期变距控制器同时控制上下两层螺旋桨的桨叶的桨距(为方便说明原理和画图最简单的阻力不对称螺旋桨每层2个桨叶,主轴垂直于水平面,桨叶旋转面水平,桨叶在水平面向上的夹角为正,桨叶在水平面向下的夹角为负),上下两层螺旋桨的桨叶是相同的,剖面采用对称无弯度翼型,上层桨叶平面与下层桨叶平面的投影重叠,上层螺旋桨叶铰接在上层桨叶变距轴上,上层桨叶变距轴由上层轴套固接在主轴上。
下层桨叶与主轴有两种连接方式:
第一种是:下层螺旋桨叶铰接在下层桨叶变距轴上,下层桨叶变距轴由下层轴套固接在主轴上,与上层螺旋桨叶的连接方式相同,上下两层螺旋桨的转速相同转向相同。
第二种是:下层螺旋桨叶铰接在下层桨叶变距轴上,下层桨叶变距轴由轴套固接在套筒桨毂上,上层螺旋桨叶的轴套下的主轴上固接花键,套筒桨毂安装在花键上,套筒桨毂连接滑动套筒,滑动套筒由滑动套筒控制杆控制上下移动,滑动套筒驱动套筒桨毂在花键上下移动,套筒桨毂随主轴转动,滑动套筒不转动,下层轴套随套筒桨毂上下移动,下层桨叶变距轴随下层轴套上下移动,下层桨叶随下层桨叶变距轴上下移动,上下两层螺旋桨的转速相同转向相同。
下层桨叶两种连接主轴的方式使上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离有固定式和可变式两种,上下两层螺旋桨因由同一主轴驱动因此上下两层螺旋桨桨叶转速相同转向相同。
现在先说明固定式,上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离固定不变。
上层的桨叶变距拉杆连接在上层桨叶变距轴后靠桨叶后缘方向,变距拉杆的另一端连接在下层桨叶变距轴前靠桨叶前缘方向,这个拉杆称为上下层桨叶变距连杆,上下层桨叶变距连杆在两个连接点上可以转动,上下层桨叶变距连杆在上层桨叶的连接点到上层桨叶变距轴的距离与上下层桨叶变距连杆在下层桨叶的连接点到下层桨叶变距轴的距离相同而且固定不变,上下层桨叶变距连杆的作用是使上下层桨叶变距方向相反而变距变化量相同,下层的桨叶变距拉杆连接在下层桨叶变距轴前靠桨叶前缘方向(或与上下层桨叶变距连杆在下层桨叶的连接点重叠),下层桨叶变距拉杆的另一端连接在周期变距控制器的倾转盘(倾转盘由旋转倾转盘上和固定倾转盘组成)的旋转倾转盘上,下层桨叶变距拉杆比下层桨叶变距轴提前90°,下层桨叶变距拉杆在两个连接点上可以转动。
总距控制和周期变距控制杆连接在固定倾转盘上,通过固定倾转盘控制旋转倾转盘倾转或不倾转移动,使周期变距控制器还能控制总距。
阻力不对称螺旋桨的工作原理是:设旋转倾转盘不倾转在最高位,上下两层桨叶的攻角同时为零,这时上层螺旋桨的升力为零,下层螺旋桨的升力也为零。
上下两层桨叶的夹角为零,空气流过上下两层桨叶的夹层的阻力很小,这个阻力在上下层桨叶夹层内方向与主轴垂直,这个力称为夹层阻力,因上下两层螺旋桨都是2桨叶的,两端上下桨叶的夹角是相同的,两端夹层阻力大小相等方向相反,夹层阻力合力为零。
当旋转倾转盘不倾转向下到最低位时,下层螺旋桨的桨叶前缘被连接在旋转倾转盘上的变距拉杆下拉到最低位,下层桨叶的攻角由零攻角变成负最大攻角(绝对值为最大攻角),下层螺旋桨的升力最大,但方向向下,上层螺旋桨的桨叶后缘被上下层桨叶变距连杆下拉,上层桨叶的攻角变成最大值,这时上层螺旋桨的升力为最大,方向向上,上下两层螺旋桨的升力虽然各自最大,但是方向相反大小相等,升力合力依然为零。
上下两层桨叶的夹角最大,上下两层桨叶的夹层的入口截面积增加到最大,出口截面积减少到最小,空气流过这个形状的夹层的阻力最大,两端夹层阻力同时增大到最大,两端夹层阻力依然大小相等方向相反。
当旋转倾转盘不倾转由最高位向下到中位或由最低位向上返回中位,下层螺旋桨的桨叶前缘被连接在旋转倾转盘上的变距拉杆下拉或上推,下层桨叶的攻角由零值向负较大攻角(绝对值为最大攻角的一半)或由负最大攻角(绝对值为最大攻角)返回负较大攻角(绝对值为最大攻角的一半),下层螺旋桨的升力大小约为最大升力的一半方向向下,上层螺旋桨的桨叶后缘被上下层桨叶变距连杆下拉或上推,上层桨叶的攻角由零值增大为最大攻角的一半或由最大攻角减小为最大攻角的一半,这时上层螺旋桨的升力大小约为最大升力的一半方向向上,上层的升力和下层的力大小相等方向相反,升力合力为零。
上下两层桨叶的夹角介于最小值和最大值的中间,上下两层桨叶的夹层的入口截面积大于出口截面,空气流过这个形状的夹层的阻力的大小介于最小值和最大值的中间,两端夹层形状相同,两端夹层阻力大小相等方向相反,夹层阻力合力为零。
所以这种结构的阻力不对称螺旋桨只改变总距,上下层桨叶升力合力为零,可使两端夹层阻力同时改变(同时增大或减少),但两端夹层阻力依然大小相等方向相反,夹层阻力合力为零。
当固定倾转盘倾转,旋转倾转盘同时倾转,情况就不同了。
每层2桨叶的阻力不对称螺旋桨逆时针旋转一周为360°,设一边桨叶在0°处,则另一边桨叶在180°处。(为方便说明原理和画图,先观察一边上下层桨叶旋转一周,在四个特征点的的夹层阻力变化,这四个点分别是桨叶旋转一周经过0°,90°,180°,270°的夹层阻力变化)设周期变距控制器旋转倾转盘由一边的0°处向另一边180°处倾转到最大倾斜度,即下层的桨叶变距拉杆达到旋转倾转盘的0°处在最高位,下层的桨叶变距拉杆达到旋转倾转盘的180°处在最低位,因此,下层的桨叶变距拉杆达到旋转倾转盘的90°处和270°处都在中位。
上下桨叶逆时针旋转到0°处,下层桨叶变距拉杆因在下层桨叶变距轴之前,已到达90°处,变距拉杆到达旋转倾转盘的中位,下层桨叶的负攻角为绝对值最大攻角的一半,上层桨叶的攻角增加到最大正攻角的一半,上下层的升力大小相等方向相反,合力为零,上下两层桨叶的夹角增大,夹层阻力大小设为半攻角夹层阻力,方向平行于由90°处指向270°处。
上下桨叶逆时针旋转到90°处,下层桨叶变距拉杆因在下层桨叶变距轴之前,已到达180°处,变距拉杆到达旋转倾转盘的最低位;下层桨叶的负攻角绝对值为最大,上层桨叶的攻角为最大正攻角,上下层的升力大小相等方向相反,合力为零,上下两层桨叶的夹角达到最大,夹层阻力达到最大,大小设为全攻角夹层阻力,方向平行于由180°处指向0°处。
上下桨叶逆时针旋转到180°处,下层桨叶变距拉杆因在下层桨叶变距轴之前,已到达270°处,变距拉杆由最低位上升到达旋转倾转盘的中位,下层桨叶的负攻角为绝对值最大攻角的一半,上层桨叶的攻角减少到最大正攻角的一半,上下层的升力大小相等方向相反,合力为零,上下两层桨叶的夹角减少,夹层阻力大小为半攻角夹层阻力,方向平行于由270°处指向90°处。
上下桨叶逆时针旋转到270°处,下层桨叶变距拉杆已到达0°处,下层桨叶变距拉杆到达旋转倾转盘的最高位;下层桨叶的攻角为零,上层桨叶的攻角为零,上下层的升力分别为零,上下两层桨叶的夹角为零,夹层阻力达到最小,大小为零攻角夹层阻力,方向平行于由0°处指向180°处。
上下桨叶逆时针旋转到360°处与桨叶在0°处的位置一样,受力相同。
可见控制固定倾转盘倾转,旋转倾转盘同时倾转,旋转倾转盘由一边的0°处向另一边180°处倾转到最大值,周期变距,一边上下层桨叶旋转一圈,升力合力为零,夹层阻力周期变化,上下层桨叶在90°处夹层阻力最大,在270°处夹层阻力最小,这两处的夹层阻力方向相反;上下层桨叶在0°处夹层阻力为半攻角夹层阻力,在180°处夹层阻力也为半攻角夹层阻力,这两处的夹层阻力方向相反。
将两边的桨叶一起观察,一端的上下层桨叶在0°处夹层阻力大小为半攻角夹层阻力,另一端的上下层桨叶在180°处夹层阻力大小也为半攻角夹层阻力,这两处的夹层阻力方向相反,夹层阻力合力为零;一端的上下层桨叶在90°处夹层阻力为最大值,另一端的上下层桨叶在270°处夹层阻力为最小值,这两处的夹层阻力方向相反,夹层阻力合力为最大值,方向平行于由180°处指向0°处。这个夹层阻力合力如同汽车驱动轮子在地面上转动受到的阻力,可驱动轮子(汽车)向阻力的方向前进。
可见旋转倾转盘由一边的0°处向另一边180°处倾斜,周期变距,产生一个最大值的夹层阻力合力,方向平行于由180°处指向0°处,
同理,旋转倾转盘由一边的180°处向另一边0°处倾斜,周期变距,产生一个最大值的夹层阻力合力,方向平行于由0°处指向180°处。
旋转倾转盘由一边的90°处向另一边270°处倾斜,周期变距,产生一个最大值的夹层阻力合力,方向平行于由270°处指向90°处。
旋转倾转盘由一边的270°处向另一边90°处倾斜,周期变距,产生一个最大值的夹层阻力合力,方向平行于由90°处指向270°处。
因此倾转盘向某一方向倾斜,在相反方向(方向相差180°)生产一个最大值的夹层阻力合力。
由于旋转倾转盘可向360°各个方向倾斜,可在上下层桨叶旋转面夹层内产生360°各个方向的最大值的夹层阻力合力,方向与旋转倾转盘倾斜方向相反(方向相差180°)。
如果将逆时针转的阻力不对称螺旋桨主轴平行于水平面,桨叶旋转面垂直于水平面,旋转倾转盘倾斜时,在旋转面里最大值的夹层阻力合力的方向可以是垂直方向的,也可以是水平方向的。
如果将逆时针转的阻力不对称螺旋桨主轴平行于水平面且方向向右,则旋转倾转盘向下倾转,产生方向垂直向上的一个最大值的夹层阻力合力,位置在上下层桨叶旋转面夹层内旋转轴的后边。旋转倾转盘向后倾转,产生方向水平向前的一个最大值的夹层阻力合力,位置在上下层桨叶旋转面夹层内旋转轴的上边。可见通过周期变距控制,控制旋转倾转盘的向下,向后,产生垂直向上和水平向前的互相垂直的2个夹层阻力合力。其大小与阻力不对称螺旋桨的转速和旋转倾转盘的倾转角大小成正比。
如果阻力不对称螺旋桨设计旋转方向为顺时针转,与逆时针转的阻力不对称螺旋桨的旋转桨叶是镜像,同理分析,产生的夹层阻力合力也是镜像的。
因此逆时针转的阻力不对称螺旋桨和顺时针转的阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向相同方向倾转时,各自产生的夹层阻力合力最大值,方向是相同的(都同旋转倾转盘的倾斜方向相反),位置对称于镜面。
如果将顺时针转的阻力不对称螺旋桨主轴平行于水平面且方向向左,桨叶旋转面垂直于水平面,则旋转倾转盘向下倾转,产生方向垂直向上的一个最大值的夹层阻力合力,位置在上下层桨叶旋转面夹层内旋转轴的后边。旋转倾转盘向后倾转,产生方向水平向前的一个最大值的夹层阻力合力,位置在上下层桨叶旋转面夹层内旋转轴的上边。
这种通过周期变距使上层螺旋桨的桨叶攻角由零攻角到最大攻角变化,使下层螺旋桨的桨叶攻角由零攻角到负攻角(绝对值增大攻角)变化,上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离固定不变的阻力不对称螺旋桨称为层距固定阻力不对称螺旋桨。
层距固定阻力不对称螺旋桨的上下层桨叶变距连杆,一边只用一根可满足基本要求,可增加一根,即上层的桨叶变距拉杆连接在上层桨叶变距轴前靠桨叶前缘方向,变距拉杆的另一端连接在下层桨叶变距轴后靠桨叶后缘方向,这个拉杆称为上下层桨叶交叉变距连杆,上下层桨叶交叉变距连杆在两个连接点上可以转动,上下层桨叶交叉变距连杆,有利于上下层桨叶变距受力均匀,上下层桨叶交叉变距连杆只适用于层距固定阻力不对称螺旋桨。
应用于垂直升降飞机,有两种方式,分别是无固定翼式和有固定翼式。无固定翼的垂直升降飞机在机身的前方左右各设置一个层距固定阻力不对称螺旋桨,左边的层距固定阻力不对称螺旋桨顺时针转,右边的层距固定阻力不对称螺旋桨逆时针转(也可右边的层距固定阻力不对称螺旋桨顺时针转,左边的层距固定阻力不对称螺旋桨逆时针转),在机身的后方左右各设置一个层距固定阻力不对称螺旋桨,左边的层距固定阻力不对称螺旋桨顺时针转,右边的层距固定阻力不对称螺旋桨逆时针转(也可右边的层距固定阻力不对称螺旋桨顺时针转,左边的层距固定阻力不对称螺旋桨逆时针转)。这构造的垂直升降飞机称为四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机。
四个层距固定阻力不对称螺旋桨的旋转倾转盘同时向下倾斜,产生四个垂直向上的最大值的夹层阻力合力,当合力大于机体的重力,四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机垂直上升,四个层距固定阻力不对称螺旋桨的旋转倾转盘同时向下和向后倾斜,产生四个垂直向上和水平向前的最大值的夹层阻力合力,四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机水平向前飞行。
四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机的后部两个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直向上的夹层阻力合力与前部两个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直向上的夹层阻力合力的相对大小控制俯仰,左边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直向上的夹层阻力合力与右边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直向上的夹层阻力合力的相对大小控制横滚。
左边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨水平向前的夹层阻力合力与右边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨水平向前的夹层阻力合力的相对大小控制方向。
这样四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机就可以稳定飞行。
四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机水平飞行时,层距固定阻力不对称螺旋桨需要同时提供垂直方向的夹层阻力合力和水平方向的夹层阻力合力,功率负荷高,升力合力为零但升力对上层桨叶的拉力不为零,升力对下层桨叶的拉力也不为零,夹层阻力合力也是不对称的,因此对层距固定阻力不对称螺旋桨的结构强度要求很高,长时间工作易产生金属疲劳。
为减轻层距固定阻力不对称螺旋桨水平飞行的负荷,垂直升降飞机采用有固定翼的结构。
在四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机的重心附近设置固定翼主翼,主翼的气动中心在重心之后靠近重心,尾部设置水平尾翼和垂直尾翼。四个层距固定阻力不对称螺旋桨产生垂直夹层阻力合力和水平夹层阻力合力,垂直起飞到水平飞行后,随着水平飞行速度的提高,固定翼产生的升力增加,可减少四个层距固定阻力不对称螺旋桨生产垂直方向夹层阻力合力,直到固定翼产生的升力等于机体重力,四个层距固定阻力不对称螺旋桨只需产生水平夹层阻力合力,飞机就正常飞行,减轻了四个层距固定阻力不对称螺旋桨的负荷,这种飞机叫有固定翼的四个层距固定阻力不对称螺旋桨垂直升降飞机。
层距固定阻力不对称螺旋桨的特点是升力合力为零,夹层阻力合力最大值与桨叶旋转主轴垂直,方向可由周期变距控制,上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离固定不变。现在说明这个距离可变时阻力不对称螺旋桨的工作原理。
采用双层桨叶的变距螺旋桨并设置周期变距控制器同时控制上下两层螺旋桨的桨叶的桨距(为方便说明原理和画图最简单的阻力不对称螺旋桨每层2个桨叶,主轴垂直于水平面,桨叶旋转面水平),上下两层螺旋桨的桨叶是相同的,剖面采用对称无弯度翼型,上层螺旋桨叶平面与下层螺旋桨叶平面的投影重叠,上下2层螺旋桨叶分别铰接在各自的变距轴上,上层螺旋桨叶的变距轴由轴套固接在主轴上,下层螺旋桨叶的变距轴由轴套固接在套筒桨毂上,上层螺旋桨叶的轴套下的主轴上固接花键,套筒桨毂安装在花键上,套筒桨毂随主轴旋转,上下两层螺旋桨的转速相同转向相同,滑动套筒连接套筒桨毂可驱动套筒桨毂在花键上下移动,滑动套筒不转动,滑动套筒由拉杆控制上下移动(这个拉杆称为滑动套筒拉杆)。
上层的桨叶变距拉杆连接在上层桨叶变距轴后靠桨叶后缘方向,变距拉杆的另一端连接在下层桨叶变距轴前靠桨叶前缘方向,这个拉杆称为上下层桨叶变距连杆,上下层桨叶变距连杆在两个连接点上可以转动,上下层桨叶变距连杆在上层桨叶的连接点到上层桨叶变距轴的距离与上下层桨叶变距连杆在下层桨叶的连接点到下层桨叶变距轴的距离相同而且固定不变,上下层桨叶变距连杆的作用是使上下层桨叶变距方向相反而变距变化量相同,下层的桨叶变距拉杆连接在下层桨叶变距轴前靠桨叶前缘方向(或与上下层桨叶变距连杆在下层桨叶的连接点重叠),变距拉杆的另一端连接在周期变距控制器的倾转盘的旋转倾转盘上,下层桨叶变距拉杆在两个连接点上可以转动,总距控制和周期变距控制杆连接在倾转盘的固定倾转盘上,通过固定倾转盘控制旋转倾转盘倾转或不倾转,使周期变距控制器还能控制总距。
当滑动套筒拉杆在最高点不动,套筒桨毂在花键的最高点,这时,上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离固定,工作状况跟层距固定阻力不对称螺旋桨的一样。
当固定倾转盘下到最低位不倾转时,下层螺旋桨的桨叶前缘被连接在旋转倾转盘上的变距拉杆下拉到最低位,下层桨叶处在负攻角(绝对值为最大攻角),上层螺旋桨的桨叶后缘被上下层桨叶变距连杆下拉,上层桨叶的攻角为最大正攻角,这时滑动套筒拉杆下拉滑动套筒到最低点,套筒桨毂在花键的最低点,下层桨叶的变距轴下降到最低点(由于下层桨叶变距拉杆与下层桨叶的连接点高度不变,下层桨叶的变距轴向下,下层桨叶的攻角向正方向变化),下层桨叶的攻角变为跟上层桨叶的攻角一样(上层桨叶的攻角因上下层桨叶变距连杆的上下两个连接点的高度没变化而不变,攻角为最大正攻角),上下层桨叶的升力方向一样,升力合力达到最大值,这时,阻力不对称螺旋桨的工作状况跟常规螺旋桨相似。
这种可工作于层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态和常规螺旋桨工作状态的阻力不对称螺旋桨称为层距可变阻力不对称螺旋桨。
层距可变阻力不对称螺旋桨应用于常规布局的固定翼飞机,可使固定翼飞机垂直升降和水平飞行。在常规布局的固定翼飞机主翼的左右各安装一个层距可变阻力不对称螺旋桨,主轴水平并与机身纵轴平行安装,上下两层桨叶旋转面与机身纵轴垂直(左边的层距可变阻力不对称螺旋桨顺时针转,右边的层距可变阻力不对称螺旋桨逆时针转;或左边的层距可变阻力不对称螺旋桨逆时针转,右边的层距可变阻力不对称螺旋桨顺时针转),水平尾翼的左右各安装一个(功率比主翼上的要小的)层距可变阻力不对称螺旋桨(左边的层距可变阻力不对称螺旋桨顺时针转,右边的层距可变阻力不对称螺旋桨逆时针转;或左边的层距可变阻力不对称螺旋桨逆时针转,右边的层距可变阻力不对称螺旋桨顺时针转),尾部安装垂直尾翼。
使滑动套筒拉杆在最高点不动,滑动套筒推动套筒桨毂上移到花键的最高点,这时,上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离固定,层距可变阻力不对称螺旋桨进入层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态,四个层距可变阻力不对称螺旋桨同时向下倾转旋转倾转盘,分别产生垂直向上的夹层阻力合力,尾部两个层距可变阻力不对称螺旋桨产生垂直向上的夹层阻力合力可控制俯仰,尾部两个层距可变阻力不对称螺旋桨产生水平方向的夹层阻力合力可控制方向,右边前后两个层距可变阻力不对称螺旋桨产生垂直向上的夹层阻力合力和左边前后两个层距可变阻力不对称螺旋桨产生垂直向上的夹层阻力合力可控制横滚,飞机前俯时4个垂直方向的夹层合力方向倾斜,分解水平飞行的力使飞机平飞,当飞机达到一定的高度和速度,重力由固定翼平衡,可减小层距可变阻力不对称螺旋桨倾转盘的倾斜度并在最低点不倾斜,同时使滑动套筒拉杆在最高点向下移动,套筒桨毂在花键最低点,使上下层桨叶的攻角同为正攻角,层距可变阻力不对称螺旋桨进入常规螺旋桨工作状态,四个层距可变阻力不对称螺旋桨产生水平拉力,主翼的副翼控制横滚,水平尾翼控制俯仰,垂直尾翼控制方向,如同常规固定翼螺旋桨飞机。
层距可变阻力不对称螺旋桨的好处是:可以在层距固定阻力不对称螺旋桨和常规螺旋桨两种工作状态转换,处于层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态的时间短(只在垂直升降和水平飞行的初段),处于常规螺旋桨工作状态的时间长,层距可变阻力不对称螺旋桨的结构强度要求依然很高,但长时间工作于常规螺旋桨工作状态,比较不易产生金属疲劳。
层距固定阻力不对称螺旋桨和层距可变阻力不对称螺旋桨,两者都是阻力不对称螺旋桨。
本实发明的有益效果是,阻力不对称螺旋桨不仅能提供垂直于旋转面的升力,还能提供垂直于主旋转轴在上下层桨叶夹层内的夹层阻力合力,应用于垂直升降飞机时不需要倾转阻力不对螺旋桨或倾转机身就能实现垂直升降和水平快速飞行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明层距固定阻力不对称螺旋桨的结构示意和上下层桨叶的攻角变化图。
图2是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨旋转时的坐标图。
图3是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向X轴正方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=0°的位置时的夹层阻力图。
图4是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向X轴正方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=90°的位置时的夹层阻力图。
图5是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向X轴正方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=180°的位置时的夹层阻力图。
图6是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向X轴正方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=270°的位置时的夹层阻力图。
图7是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向X轴正方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在四个特征位置时的夹层阻力图。
图8是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向X轴正方向倾转到最大倾斜度时,两端上下层桨叶的夹层阻力的合力的坐标在轴的位置图。
图9是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向X轴负方向倾转到最大倾斜度时,两端上下层桨叶的夹层阻力的合力的坐标在轴的位置图。
图10是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向Y轴负方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=0°的位置时的夹层阻力图。
图11是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向Y轴负方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=90°的位置时的夹层阻力图。
图12是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向Y轴负方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=180°的位置时的夹层阻力图。
图13是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向Y轴负方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在Ψ=270°的位置时的夹层阻力图。
图14是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向Y轴负方向倾转到最大倾斜度时,一端上下层桨叶的坐标在四个特征位置时的夹层阻力图。
图15是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向Y轴负方向倾转到最大倾斜度时,两端上下层桨叶的夹层阻力的合力的坐标位置图。
图16是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘向Y轴正方向倾转到最大倾斜度时,两端上下层桨叶的夹层阻力的合力的坐标位置图。
图17是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘分别向四个特征方向倾转到最大倾斜度时,两端上下层桨叶的夹层阻力的合力的坐标位置图。
图18是本发明逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘同时向X轴和Y轴方向倾转到最大倾斜度时,两端上下层桨叶的夹层阻力合力的坐标位置图。
图19是本发明顺时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨,旋转倾转盘分别向四个特征方向倾转到最大倾斜度时,两端上下层桨叶的夹层阻力的合力的坐标位置图。
图20是本发明层距固定阻力不对称螺旋桨,增加上下层桨叶交叉变距连杆的构造局部示意图。
图21是本发明层距固定阻力不对称螺旋桨,应用于无固定翼的垂直升降飞机上的构造示意图。
图22是本发明层距固定阻力不对称螺旋桨,应用于有固定翼的垂直升降飞机上的构造示意图。
图23是本发明逆时针转的层距可变阻力不对称螺旋桨的结构示意和上下层桨叶的初始攻角图。
图24是本发明逆时针转的层距可变阻力不对称螺旋桨的工作原理图。
图25是本发明顺时针转的层距可变阻力不对称螺旋桨的结构示意和上下层桨叶的初始攻角图。
图26是本发明层距可变阻力不对称螺旋桨旋转,应用于有固定翼的垂直升降飞机上的构造示意图。
图中1.右边上层桨叶,2.右边下层桨叶,3.左边上层桨叶,4.左边下层桨叶,5.右边上层桨叶的变距轴,6.右边下层桨叶的变距轴,7.左边上层桨叶的变距轴,8.左边下层桨叶的变距轴,9.右边上下层桨叶变距连杆,10.右边下层桨叶变距拉杆,11.左边上下层桨叶的变距连杆,12.左边下层桨叶的变距拉杆,13. 阻力不对称螺旋桨的旋转主轴,14.上层桨叶变距轴轴套,15.下层桨叶变距轴轴套,16.倾转盘的旋转倾转盘,17.倾转盘的固定倾转盘,18.倾转盘的控制杆,19.上下层桨叶交叉变距连杆,20. 层距固定阻力不对称螺旋桨,21.机身,22.起落架,23.主翼,24.水平尾翼,25.垂直尾翼,26.花键,27.套筒桨毂,28. 滑动套筒,29.支承组件,30.滑动套筒控制杆,31. 层距可变阻力不对称螺旋桨,32. 垂直升降飞机重心,33. 垂直升降飞机副翼, U. 倾转盘的旋转倾转盘可以上升到的最高位线,L.倾转盘的旋转倾转盘可以下降到的最低位线,M. 倾转盘的旋转倾转盘在中位,θ1.上层桨叶攻角,θ2. 下层桨叶攻角,a.桨叶攻角最大值,Ψ.阻力不对称螺旋桨旋转时桨叶位置圆周角,Z.直角坐标系XYZ的垂直轴,Y.直角坐标系XYZ的水平横轴,X.直角坐标系XYZ的水平纵轴,fx0.倾转盘向X轴正方向倾转时上下层桨叶在0°方位的夹层阻力,fx90.倾转盘向X轴正方向倾转时上下层桨叶在90°方位的夹层阻力,fx180.倾转盘向X轴正方向倾转时上下层桨叶在180°方位的夹层阻力,fx270.倾转盘向X轴正方向倾转时上下层桨叶在270°方位的夹层阻力,fdx. 倾转盘向X轴正方向倾转时阻力不对称螺旋桨桨叶的夹层阻力合力最大值,fy0.倾转盘向Y轴负方向倾转时上下层桨叶在0°方位的夹层阻力,fy90.倾转盘向Y轴负方向倾转时上下层桨叶在90°方位的夹层阻力,fy180.倾转盘向Y轴负方向倾转时上下层桨叶在180°方位的夹层阻力,fy270.倾转盘向Y轴负方向倾转时上下层桨叶在270°方位的夹层阻力,fdy. 倾转盘向Y轴负方向倾转时阻力不对称螺旋桨桨叶的夹层阻力合力最大值,fdxy. fdx和fdy的合力,K.层距可变阻力不对称螺旋桨滑动套筒控制杆上升最高位限线,h1. 层距可变阻力不对称螺旋桨上层桨叶变距轴固定高度线,h2. 层距可变阻力不对称螺旋桨工作于层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态时下层桨叶变距轴高度线,h3. 层距可变阻力不对称螺旋桨工作于常规螺旋桨工作状态时下层桨叶变距轴高度线,h4. 层距可变阻力不对称螺旋桨倾转盘处于最低位不倾斜时下层桨叶变距拉杆与下层桨叶前缘连接点的高度线,U1.层距可变阻力不对称螺旋桨套筒桨毂上升最高位线,L1.层距可变阻力不对称螺旋桨套筒桨毂下降最低位线,Fs. 层距可变阻力不对称螺旋桨产生的螺旋桨升力。
具体实施方式
在图1所示实施例中,阻力不对称螺旋桨逆时针转动,右边上层桨叶(1)铰接在右边上层桨叶的变距轴(5)上,左边上层桨叶(3)铰接在左边上层桨叶的变距轴(7)上,右边上层桨叶的变距轴(5)和左边上层桨叶的变距轴(7)通过上层桨叶变距轴轴套(14)固接在阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)上,右边下层桨叶(2)铰接在右边下层桨叶的变距轴(6)上,左边下层桨叶(4)铰接在左边下层桨叶的变距轴(8)上,右边下层桨叶的变距轴(6)和左边下层桨叶的变距轴(8)通过下层桨叶变距轴轴套(15)固接在阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)上,上层桨叶变距轴轴套(14)和下层桨叶变距轴轴套(15)的距离固定不变。
右边上下层的桨叶变距连杆(9)连接在右边上层变距轴(5)后靠右边上层桨叶(1)后缘方向,右边上下层的桨叶变距连杆(9)的另一端连接在右边下层桨叶变距轴(6)前靠右边下层桨叶(2)前缘方向,右边上下层的桨叶变距连杆(9)在两个连接点上可以转动,右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边上层桨叶(1)的连接点到右边上层桨叶变距轴(5)的距离与右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边下层桨叶(2)的连接点到右边下层桨叶变距轴(6)的距离相同而且固定不变,右边上下层桨叶变距连杆(9)的作用是使右边上层桨叶(1)的变距方向和右边下层桨叶(2)的变距方向相反而且变距变化量相同,右边下层的桨叶变距拉杆(10)连接在右边下层桨叶变距轴(6)前靠右边下层桨叶(2)前缘方向(或与右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边下层桨叶(2)的连接点重叠),右边下层的桨叶变距拉杆(10)的另一端连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上,比右边下层桨叶变距轴(6)提前90°方位角。右边下层的桨叶变距拉杆(10)在两个连接点上可以转动。
左边上下层的桨叶变距连杆(11)连接在左边上层桨叶的变距轴(7)后靠左边上层桨叶(3)的后缘方向,左边上下层的桨叶变距连杆(11)的另一端连接在左边下层桨叶变距轴(8)前靠左边下层桨叶(4)的前缘方向,左边上下层的桨叶变距连杆(11)在两个连接点上可以转动,左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边上层桨叶(3)的连接点到左边上层桨叶变距轴(7)的距离与左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边下层桨叶(4)的连接点到左边下层桨叶变距轴(8)的距离相同而且固定不变,左边上下层桨叶变距连杆(11)的作用是使左边上层桨叶(3)的变距方向和左边下层桨叶(4)的变距方向相反而且变距变化量相同,左边下层的桨叶变距拉杆(12)连接在左边下层桨叶变距轴(8)前靠左边下层桨叶(4)前缘方向(或与左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边下层桨叶(4)的连接点重叠),左边下层的桨叶变距拉杆(12)的另一端连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上,比左边下层桨叶变距轴(8)提前90°方位角,左边下层的桨叶变距拉杆(12)在两个连接点上可以转动。
右边下层的桨叶变距拉杆(10)和左边下层的桨叶变距拉杆(12)连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)(倾转盘由固定倾转盘(17)和旋转倾转盘(16)组成)上的连接点在旋转倾转盘圆周上相差180°,即对称于旋转倾转盘(16)圆心。
总距控制和周期变距控制杆(18)有三根分别连接在周期变距控制器倾转盘的固定倾转盘(17)的圆周上相差120°,总距控制和周期变距控制杆(18)可以控制倾转盘的固定倾转盘(17)上下移动和倾斜。
当倾转盘的固定倾转盘(17)不倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)在最高位U线上,这时,右边上层桨叶(1)和左边上层桨叶(3)右的上层桨叶攻角(θ1)为0°,右边下层桨叶(2)和左边下层桨叶(4)的攻角(θ2)为0°。
当倾转盘的固定倾转盘(17)不倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)在最低位L线上,这时,右边上层桨叶(1)和左边上层桨叶(3)右的上层桨叶攻角(θ1)为a°(a为桨叶最大攻角值),右边下层桨叶(2)和左边下层桨叶(4)的攻角(θ2)为-a°。
当倾转盘的固定倾转盘(17)不倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)在中位M线上,这时,右边上层桨叶(1)和左边上层桨叶(3)的上层桨叶攻角(θ1)为a°/2,右边下层桨叶(2)和左边下层桨叶(4)的攻角(θ2)为-a°/2。
这种倾转盘由高位U到低位L,上层桨叶攻角由0°到a°变化同时下层桨叶由0°到-a°变化,上层桨叶变距轴轴套(14)和下层桨叶变距轴轴套(15)的距离固定不变的阻力不对称螺旋桨称为层距固定阻力不对称螺旋桨,标记号(20)。
在图2中,设直角坐标系XYZ的Z轴为垂直轴,X轴为纵轴,Y轴为横轴,XY平面为水平面,层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的转轴在Z轴上,旋转面在XY平面上。逆时针转动的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的桨叶旋转一周为360°,层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的桨叶旋转到X轴的负向的方位角Ψ为0°,桨叶旋转到X轴的正向的方位角Ψ为180°,桨叶旋转到Y轴的负向的方位角Ψ为90°,桨叶旋转到Y轴的正向的方位角Ψ为270°。
在图3中, 只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为0°处(在X轴负向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为90°处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的中位(M),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为-a/2°, 右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为a/2°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力大小相等方向相反,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角增大(夹角相当于a°),倾转盘向X轴正向倾转时在方位角Ψ为0°处的夹层阻力大小为fx0,方向平行于Y轴指向Y轴正向,位置在X轴负向。
在图4中, 由图3继续只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为90°处(在Y轴负向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为180°处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的最低位线(L),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为-a°, 右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为a°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力大小相等方向相反,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角增大到最大(夹角相当于2a°),倾转盘向X轴正向倾转时在方位角Ψ为90°处的夹层阻力大小为fx90,方向平行于X轴指向X轴负向,位置在Y轴负向。
在图5中, 由图4继续只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为180°处(在X轴正向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为270°处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的中位(M),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为-a/2°, 右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为a/2°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力大小相等方向相反,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角减小(夹角相当于a°),倾转盘向X轴正向倾转时在方位角Ψ为180°处的夹层阻力大小为fx180,方向平行于Y轴指向Y轴负向,位置在X轴正向。
在图6中, 由图5继续只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为270°处(在Y轴正向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为360°(相当于0°)处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的最高位(U),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为0°, 右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为0°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力为零,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角最小(夹角相当于0°),倾转盘向X轴正向倾转时在方位角Ψ为270°处的夹层阻力大小为fx270,方向平行于X轴指向X轴正向,位置在Y轴正向。
在图7中,只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转一周时,产生升力合力为零,分别在方位角Ψ为0°,90°,180°,270°时产生的夹层阻力为fx0,fx90,fx180,fx270(参见图3,图4,图5,图6);由于右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角在方位角Ψ为0°和180°时相同,所以夹层阻力fx0和fx180大小相等,方向相反(fx0方向平行于Y轴指向Y轴正向,位置在X轴负向;fx180方向平行于Y轴指向Y轴负向,位置在X轴正向),由于右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角在方位角Ψ为90°时达到最大,所以夹层阻力fx90达到最大,方向平行于X轴指向X轴负向,位置在Y轴负向,由于右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角在方位角Ψ为270°时为零,所以夹层阻力fx270变成最小,方向平行于X轴指向X轴正向,位置在Y轴正向。
在图8中,分析逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的左右两端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转一周时,产生升力合力为零;同样,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)逆时针旋转一周时,产生升力合力为零。右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转在方位角时Ψ为0°时产生夹层阻力为fx0,同时,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)则对应在方位角Ψ为180°(参见图7),产生夹层阻力为fx180,因fx0和fx180大小相同方向相反,左右夹层阻力合力为零。
右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转由方位角Ψ0°向方位角Ψ90°转,产生夹层阻力由fx0向fx90增大(因fx90最大),同时,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)逆时针旋转由方位角Ψ180°向方位角Ψ270°转,产生夹层阻力由fx180向fx270减小(因fx270最小),左右夹层阻力合力增大。
右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转到向方位角Ψ90°时,产生夹层阻力最大值fx90,同时,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)逆时针相应旋转到方位角Ψ270°,产生夹层阻力最小值fx270,左右夹层阻力合力增大为dfx(左右夹层阻力合力的最大值),方向平行于X轴指向X轴负向,位置在Y轴负向。dfx的方向刚好与倾转盘的倾斜方向相反(倾转盘向X轴正向倾斜)。
在图9中, 分析逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的左右右两端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),倾转盘的旋转倾转盘(16)的倾斜面与((参见图8)倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M))图8的倾转盘的旋转倾转盘(16)的倾斜面是中心对称图形,产生的左右夹层阻力合力最大值dfx也是中心对称图形,因此,产生的左右夹层阻力合力最大值dfx方向平行于X轴指向X轴正向,位置在Y轴正向。
在图10中, 只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为0°处(在X轴负向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为90°处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的最低位(L),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为-a°, 右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为a°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力大小相等方向相反,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角最大(夹角相当于2a°),倾转盘向Y轴负向倾转时在方位角Ψ为0°处的夹层阻力大小为fy0,方向平行于Y轴指向Y轴正向,位置在X轴负向。
在图11中, 由图10继续只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为90°处(在Y轴负向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为180°处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的中位(M),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为-a/2°,右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为a/2°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力大小相等方向相反,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角减小(夹角相当于a°),倾转盘向Y轴负向倾转时在方位角Ψ为90°处的夹层阻力大小为fy90,方向平行于X轴指向X轴负向,位置在Y轴负向。
在图12中, 由图11继续只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为180°处(在X轴正向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为270°处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的最高位(U),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为0°,右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为0°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力为零,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角为零,倾转盘向Y轴负向倾转时在方位角Ψ为180°处的夹层阻力大小为fy180,方向平行于Y轴指向Y轴负向,位置在X轴正向。
在图13中, 由图12继续只观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)同时逆时针转到方位角Ψ为270°处(在Y轴正向处),右边下层桨叶变距拉杆(10)因在右边下层桨叶变距轴(6)之前90°,已到达方位角Ψ为360°(0°)处,转到倾转盘的旋转倾转盘(16)的中位(M),右边下层桨叶(2)的攻角(θ2)为-a/2°, 右边上层桨叶(1)的攻角(θ1)为a/2°,右边上层桨叶(1)的升力和右边下层桨叶(2)的升力大小相等方向相反,合升力为零,右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角增大(夹角相当于a°),倾转盘向Y轴负向倾转时在方位角Ψ为270°处的夹层阻力大小为fy270,方向平行于X轴指向X轴正向,位置在Y轴正向。
在图14中,观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的右边一端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转一周时,产生升力合力为零,分别在方位角Ψ为0°,90°,180°,270°时产生的夹层阻力为fy0,fy90,fy180,fy270(参见图10,图11,图12,图13);由于右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角在方位角Ψ为90°和270°时相同,所以夹层阻力fy90和fy270大小相等,方向相反(fy90方向平行于X轴指向X轴负向,位置在Y轴负向;fy270方向平行于X轴指向X轴正向,位置在Y轴正向),由于右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角在方位角Ψ为0°时达到最大,所以夹层阻力fy0达到最大,方向平行于Y轴指向Y轴正向,位置在X轴负向,由于右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角在方位角Ψ为180°时为零,所以夹层阻力fx180变成最小,方向平行于Y轴指向Y轴负向,位置在X轴正向。
在图15中,观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)左右两端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转一周时,产生升力合力为零;左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)逆时针旋转一周时,产生升力合力为零。右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转在方位角时Ψ为90°时产生夹层阻力为fy90,同时,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)则相应在方位角Ψ为270°,产生夹层阻力为fy270,因fy90和fy270大小相同方向相反,左右夹层阻力合力为零(参见图14)。
右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转由方位角Ψ90°向方位角Ψ180°转,产生夹层阻力由fy90向fy180减小,同时,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)逆时针旋转相应由方位角Ψ270°向方位角Ψ0°转,产生夹层阻力由fy270向fy0增大,左右夹层阻力合力增大。
右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)逆时针旋转到向方位角Ψ180°时,产生夹层阻力最小值fy180,同时,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)逆时针相应旋转到方位角Ψ0°,产生夹层阻力最大值fy0,左右夹层阻力合力增大为dfy(最大值),方向平行于Y轴指向Y轴正向,位置在X轴负向。dfy的方向刚好与倾转盘的倾斜方向相反(倾转盘向Y轴负向倾斜)。
在图16中, 观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)左右两端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)的倾斜面与图15倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)的倾斜面成中心对称图形(参见图15),同样,倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜的高点在最高位线(U),另一端倾斜的最低点在最低位线(L),倾斜的中位在中位线(M),根据相同原理分析,产生的左右夹层阻力合力最大值dfy也成中心对称图形,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴正向倾斜,产生的右夹层阻力合力最大值dfy,方向平行于Y轴指向Y轴负向,位置在X轴正向。
在图17中,有8个小图,分成4组图,分别是左边上面两小图是图8,左边下面两小图是图9,右边上面两小图是图15,右边下面两小图是图16(参见图8,图9,图15,图16),观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)左右两端桨叶受力情况,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴负向倾斜,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴正向倾斜,倾转盘的固定倾转盘(17)倾转一周,倾转盘的旋转倾转盘(16)也倾转一周,夹层阻力合力(最大值)也转一周,比倾转盘的固定倾转盘(17)提前180°,层距固定阻力不对称螺旋桨使升力合力为零,在桨叶上下层桨叶旋转面夹层内产生一个夹层阻力合力(最大值),垂直于旋转主轴,方向可控地指向桨叶上下层桨叶旋转面夹层内360°任意方位。
在图18中, 有10个小图,分别是左边由上到下1,2,3,4,5个小图,右边由上到下1,2,3,4,5个小图;左边1,2个小图是图8,左边3,4个小图是图15,右边1,2个小图是图8,右边3,4个小图是图16(参见图8,图15,图16),观察逆时针转的层距固定阻力不对称螺旋桨(20)左右两端桨叶受力情况,左边由上到下1,2,小图和3,4,小图是倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,同时,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴负向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)也跟随同向倾斜,层距固定阻力不对称螺旋桨桨叶升力合力为零,在桨叶上下层桨叶旋转面夹层内同时产生两个夹层阻力合力dfx和dfy,dfx和dfy的合力dfxy,方向由dfx和dfy的相对大小决定,标示在左边由上到下第5小图上。
右边由上到下1,2,小图和3,4,小图是倾转盘的固定倾转盘(17)向X轴正向倾斜,同时,倾转盘的固定倾转盘(17)向Y轴正向倾斜,倾转盘的旋转倾转盘(16)也跟随同向倾斜,层距固定阻力不对称螺旋桨桨叶升力合力为零,在桨叶上下层桨叶旋转面夹层内同时产生两个夹层阻力合力dfx和dfy,dfx和dfy的合力dfxy,方向由dfx和dfy的相对大小决定,标示在右边由上到下第5小图。
在图19中,层距固定阻力不对称螺旋桨(20) 顺时针转时左右两端桨叶受力情况,有8个小图,分成4组图,别是左边上面两小图,左边下面两小图,右边上面两小图,右边下面两小图,比较图19和图17,层距固定阻力不对称螺旋桨(20)逆时针转和顺时针转,倾转盘的固定倾转盘(17)的倾斜方向相同(倾转盘的旋转倾转盘(16)也跟随同向倾斜),桨叶旋转成镜像,因此产生的左右夹层阻力合力(最大值)也成镜像(参见图17)。
在图20中, 层距固定阻力不对称螺旋桨的右边上下层桨叶变距连杆(9),可满足基本要求,可增加一根上下层桨叶变距连杆,即上层的桨叶变距拉杆连接在变距轴前靠桨叶前缘方向,变距拉杆的另一端连接在下层桨叶变距轴后靠桨叶后缘方向,拉杆在两个连接点可以转动,这个拉杆称为上下层桨叶交叉变距连杆(19),上下层桨叶交叉变距连杆(19),有利于上下层桨叶变距受力均匀,上下层桨叶交叉变距连杆(19)只适用于层距固定阻力不对称螺旋桨。
在图21中,无固定翼直升飞机的机身(21)的前端左右各安装一个层距固定阻力不对称螺旋桨(20),两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)是逆时针转和顺时针转配对;无固定翼直升飞机的机身(21)的后端左右各安装一个层距固定阻力不对称螺旋桨(20),两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)也是逆时针转和顺时针转配对。层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的旋转轴与机身纵向垂直,旋转面与机身纵向平行,无固定翼直升飞机的重心(32)在机体中心附近,机体底部安装起落架(22),4个层距固定阻力不对称螺旋桨(20),可同时控制倾转盘向下,产生4个垂直向上的夹层阻力合力,分别控制倾转盘向下倾斜度,4个垂直向上的夹层阻力合力分别改变大小,后端左右两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)垂直方向的夹层阻力合力和前端左右两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)垂直方向的夹层阻力合力可用于控制俯仰,右边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)垂直方向的夹层阻力合力和左边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)垂直方向的夹层阻力合力控制横滚。可同时控制倾转盘向后,产生4个水平向前的夹层阻力合力,分别控制倾转盘向后倾斜度,4个水平向前的夹层阻力合力分别改变大小,右边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)水平方向的夹层阻力合力和左边前后两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)水平方向的夹层阻力合力控制控制方向和水平飞行。
在图22中,常规布局的固定翼飞机的机身(21)的前端左右各安装一个层距固定阻力不对称螺旋桨(20), 两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)是逆时针转和顺时针转配对;常规布局的固定翼飞机的机身(21)的后端左右各安装一个层距固定阻力不对称螺旋桨(20),两个层距固定阻力不对称螺旋桨(20)也是逆时针转和顺时针转配对;
层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的旋转轴与机身纵向垂直,旋转面与机身纵向平行,常规布局的固定翼飞机的重心(32)在机体中心附近,常规布局的固定翼飞的机身(21)安装固定翼主翼(23),固定翼主翼(23)的气动中心在重心(32)之后靠近重心(32),尾部安装水平尾翼(24)和垂直尾翼(25),垂直飞行方式和初始飞行跟图21的无固定翼直升飞机的相同。当飞机获得水平飞行速度使固定翼产生的升力足够克服重力,4个层距固定阻力不对称螺旋桨(20),可不用向下倾斜倾转盘,只需同时向后倾斜倾转盘,产生水平向前夹层阻力合力,减轻层距固定阻力不对称螺旋桨(20)的负荷,横滚由固定翼(23)的副翼(33)控制,俯仰由水平尾翼(24)控制,方向由垂直尾翼(25)控制。机体底部安装起落架(22)。
在图23所示的另一个实施例中,阻力不对称螺旋桨逆时针转动,右边上层桨叶(1)铰接在右边上层桨叶的变距轴(5)上,左边上层桨叶(3)铰接在左边上层桨叶的变距轴(7)上,右边上层桨叶的变距轴(5)和左边上层桨叶的变距轴(7)通过上层桨叶变距轴轴套(14)固接在阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)上;阻力不对称螺旋桨右边下层桨叶(2)铰接在右边下层桨叶的变距轴(6)上,左边下层桨叶(4)铰接在左边下层桨叶的变距轴(8)上,右边下层桨叶的变距轴(6)和左边下层桨叶的变距轴(8)通过下层桨叶变距轴轴套(15)固接在套筒桨毂(27)上,上层桨叶变距轴轴套(14)下边阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)上设置花键(26),套筒桨毂(27)安装在花键(26)上,套筒桨毂(27)随阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)转动,滑动套筒(28)上端连接套筒桨毂(27),滑动套筒(28)不转动,下端连接滑动套筒控制杆(30),滑动套筒控制杆(30)的另一端连接在支承组件(29)上,滑动套筒控制杆(30)向下移动离开最高位线K,拉动滑动套筒(28),滑动套筒(28)拉动套筒桨毂(27)由花键(26)上的最高位线U1向下移动到最低位线L1,固接在套筒桨毂(27)上的下层桨叶变距轴轴套(15)向下移动,增大了上层桨叶变距轴轴套(14)和下层桨叶变距轴轴套(15)的距离,使右边上层桨叶的变距轴(5)与右边下层桨叶的变距轴(6)的距离和左边上层桨叶的变距轴(7)与左边下层桨叶的变距轴(8)的距离同时增大。
右边上下层的桨叶变距连杆(9)连接在右边上层变距轴(5)后靠右边上层桨叶(1)后缘方向,右边上下层的桨叶变距连杆(9)的另一端连接在右边下层桨叶变距轴(6)前靠右边下层桨叶(2)前缘方向,右边上下层的桨叶变距连杆(9)在两个连接点上可以转动,右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边上层桨叶(1)的连接点到右边上层桨叶变距轴(5)的距离与右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边下层桨叶(2)的连接点到右边下层桨叶变距轴(6)的距离相同而且固定不变,右边上下层桨叶变距连杆(9)的作用是使右边上层桨叶(1)的变距方向和右边下层桨叶(2)的变距方向相反而且变距变化量相同,右边下层的桨叶变距拉杆(10)连接在右边下层桨叶变距轴(6)前靠右边下层桨叶(2)前缘方向(或与右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边下层桨叶(2)的连接点重叠),右边下层的桨叶变距拉杆(10)的另一端连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上,比右边下层桨叶变距轴(6)提前90°方位角。右边下层的桨叶变距拉杆(10)在两个连接点上可以转动。
左边上下层的桨叶变距连杆(11)连接在左边上层变距轴(7)后靠左边上层桨叶(3)的后缘方向,左边上下层的桨叶变距连杆(11)的另一端连接在左边下层桨叶变距轴(8)前靠左边下层桨叶(4)的前缘方向,左边上下层的桨叶变距连杆(11)在两个连接点上可以转动,左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边上层桨叶(3)的连接点到左边上层桨叶变距轴(7)的距离与左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边下层桨叶(4)的连接点到左边下层桨叶变距轴(8)的距离相同而且固定不变,左边上下层桨叶变距连杆(11)的作用是使左边上层桨叶(3)的变距方向和左边下层桨叶(4)的变距方向相反而且变距变化量相同,左边下层的桨叶变距拉杆(12)连接在左边下层桨叶变距轴(8)前靠左边下层桨叶(4)前缘方向(或与左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边下层桨叶(4)的连接点重叠),左边下层的桨叶变距拉杆(12)的另一端连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上,比左边下层桨叶变距轴(8)提前90°方位角,左边下层的桨叶变距拉杆(12)在两个连接点上可以转动。
右边下层的桨叶变距拉杆(10)和左边下层的桨叶变距拉杆(12)连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上的连接点在旋转倾转盘圆周上相差180°,即对称于旋转倾转盘(16)圆心。
总距控制和周期变距控制杆(18)有三根分别连接在周期变距控制器倾转盘的固定倾转盘(17)的圆周上相差120°,总距控制和周期变距控制杆(18)可以控制倾转盘的固定倾转盘(17)上下移动和倾斜。
套筒桨毂(27)在最高位线U1,倾转盘的倾转盘的旋转倾转盘(16)不倾斜在最高位线U,这时全部桨叶的攻角为0°,这种上层桨叶变距轴轴套(14)和下层桨叶变距轴轴套(15)的距离可变的阻力不对称螺旋桨称为“层距可变阻力不对称螺旋桨” 标记为(31)。
在图24中,有3个小图,分别是上小图,下左图,下右图。
上小图,通过滑动套筒控制杆(30)在最高位线K控制滑动套筒(28)推动套筒桨毂(27)到花键(26)最高位线U1,套筒桨毂(27)在最高位线U1并保持在U1线上,右边上层桨叶的变距轴(5)和左边上层桨叶的变距轴(7)的位置在h1,右边下层桨叶的变距轴(6)和左边下层桨叶的变距轴(8)的位置在h2,h1的高度固定不变,h2的高度由套筒桨毂(27)的高度决定。
倾转盘的控制杆(18)控制倾转盘的固定倾转盘(17)倾斜,使倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜最高的在U线,最低点在L线,中位在M线,这时,右边下层桨叶变距拉杆(10)或左边下层桨叶的变距拉杆(12),经过L线时相应的上下层桨叶夹角最大,经过U线时相应的上下层桨叶夹角为零,层距可变阻力不对称螺旋桨工作在层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态(套筒桨毂(27)在最高位线U1并保持在U1线上),层距可变阻力不对称螺旋桨升力合力为零,产生夹层阻力合力,夹层阻力合力在上下层桨叶旋转面夹层内方向与主旋转轴垂直与旋转倾转盘(16)的倾斜方向相反。
下左图,倾转盘的控制杆(18)控制倾转盘的固定倾转盘(17)从倾斜状态回复,使倾转盘的旋转倾转盘(16)由倾斜的最高U线回复到最低点L线,倾转盘的旋转倾转盘(16)不倾斜在最低位L线上,这时,右边下层桨叶变距拉杆(10)或左边下层桨叶变距拉杆(12),在圆周各处同在最低位,相应的上下层桨叶夹角最大,夹层阻力最大,在圆周各处大小相同,夹层阻力合力为零。这时右边上层桨叶(1)和左边上层桨叶(3)的攻角θ1同为a°,右边下层桨叶(2)和左边下层桨叶(4)的攻角θ2同为-a°,桨叶升力合力为零。
下右图,滑动套筒控制杆(30)向下移动离开最高位线K,拉动滑动套筒(28),滑动套筒(28)联动套筒桨毂(27)由花键上的最高位线U1向下移动到最低位线L1,固接在套筒桨毂(27)上的下层桨叶变距轴轴套(15)向下移动,增大了上层桨叶变距轴轴套(14)和下层桨叶变距轴轴套(15)的距离,右边上层桨叶的变距轴(5)和左边上层桨叶的变距轴(7)的位置在h1不变,右边下层桨叶的变距轴(6)和左边下层桨叶的变距轴(8)的位置由h2下降到h3,上下层的变距轴距离增大,由于右边下层桨叶变距拉杆(10)和右边下层桨叶(2)的靠前缘连接点在高度h4不变,左边下层桨叶变距拉杆(12)和左边下层桨叶(4)的靠前缘连接点也在高度h4不变,因在连接点后的下层变距轴由h2下移到h3,右边下层桨叶(2)和左边下层桨叶(4)的攻角θ2同时由-a°增大到a°,右边上层桨叶(1)和左边上层桨叶(3)的攻角θ1无变化同为a°,上下层桨叶的升力最大,方向相同,升力合力为Fs,
右边上层桨叶(1)和右边下层桨叶(2)的夹角为零,左边上层桨叶(3)和左边下层桨叶(4)的夹角为零,左右夹层阻力大小相同,方向相反,夹层阻力合力为零,层距可变阻力不对称螺旋桨工作在常规螺旋桨工作状态。
反向操作,滑动套筒控制杆(30)向上移动回到最高位线K,套筒桨毂(27)由花键上的最低位线L1回到最高位线U1, 层距可变阻力不对称螺旋桨回到下左图状态,倾转盘的控制杆(18)控制倾转盘的固定倾转盘(17)倾斜,使倾转盘的旋转倾转盘(16)倾斜最高的在U线,最低点在L线,中位在M线,这时,层距可变阻力不对称螺旋桨回到上小图状态,即层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态。
层距可变阻力不对称螺旋桨的工作状态可以在层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态和常规螺旋桨工作状态转换。
在图25所示的另一个实施例中,层距可变阻力不对称螺旋桨顺时针转动。
右边上层桨叶(1)铰接在右边上层桨叶的变距轴(5)上,左边上层桨叶(3)铰接在左边上层桨叶的变距轴(7)上,右边上层桨叶的变距轴(5)和左边上层桨叶的变距轴(7)通过上层桨叶变距轴轴套(14)固接在阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)上;右边下层桨叶(2)铰接在右边下层桨叶的变距轴(6)上,左边下层桨叶(4)铰接在左边下层桨叶的变距轴(8)上,右边下层桨叶的变距轴(6)和左边下层桨叶的变距轴(8)通过下层桨叶变距轴轴套(15)固接在套筒桨毂(27)上,上层桨叶变距轴轴套(14)下边阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)上设置花键(26),套筒桨毂(27)安装在花键(26)上,套筒桨毂(27)随阻力不对称螺旋桨的旋转主轴(13)转动,滑动套筒(28)上端连接套筒桨毂(27),滑动套筒(28)不转动,下端连接滑动套筒控制杆(30),滑动套筒控制杆(30)的另一端连接在支承组件(29)上,滑动套筒控制杆(30)向下移动离开最高位线K,拉动滑动套筒(28),滑动套筒(28)拉动套筒桨毂(27)由花键(26)上的最高位线U1向下移动到最低位线L1,固接在套筒桨毂(27)上的下层桨叶变距轴轴套(15)向下移动,增大了上层桨叶变距轴轴套(14)和下层桨叶变距轴轴套(15)的距离,使右边上层桨叶的变距轴(5)与右边下层桨叶的变距轴(6)的距离和左边上层桨叶的变距轴(7)与左边下层桨叶的变距轴(8)的距离同时增大。
右边上下层的桨叶变距连杆(9)连接在右边上层变距轴(5)后靠右边上层桨叶(1)后缘方向,右边上下层的桨叶变距连杆(9)的另一端连接在右边下层桨叶变距轴(6)前靠右边下层桨叶(2)前缘方向,右边上下层的桨叶变距连杆(9)在两个连接点上可以转动,右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边上层桨叶(1)的连接点到右边上层桨叶变距轴(5)的距离与右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边下层桨叶(2)的连接点到右边下层桨叶变距轴(6)的距离相同而且固定不变,右边上下层桨叶变距连杆(9)的作用是使右边上层桨叶(1)的变距方向和右边下层桨叶(2)的变距方向相反而且变距变化量相同,右边下层的桨叶变距拉杆(10)连接在右边下层桨叶变距轴(6)前靠右边下层桨叶(2)前缘方向(或与右边上下层桨叶变距连杆(9)在右边下层桨叶(2)的连接点重叠),右边下层的桨叶变距拉杆(10)的另一端连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上,比右边下层桨叶变距轴(6)提前90°方位角。右边下层的桨叶变距拉杆(10)在两个连接点上可以转动。
左边上下层的桨叶变距连杆(11)连接在左边上层变距轴(7)后靠左边上层桨叶(3)的后缘方向,左边上下层的桨叶变距连杆(11)的另一端连接在左边下层桨叶变距轴(8)前靠左边下层桨叶(4)的前缘方向,左边上下层的桨叶变距连杆(11)在两个连接点上可以转动,左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边上层桨叶(3)的连接点到左边上层桨叶变距轴(7)的距离与左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边下层桨叶(4)的连接点到左边下层桨叶变距轴(8)的距离相同而且固定不变,左边上下层桨叶变距连杆(11)的作用是使左边上层桨叶(3)的变距方向和左边下层桨叶(4)的变距方向相反而且变距变化量相同,左边下层的桨叶变距拉杆(12)连接在左边下层桨叶变距轴(8)前靠左边下层桨叶(4)前缘方向(或与左边上下层桨叶变距连杆(11)在左边下层桨叶(4)的连接点重叠),左边下层的桨叶变距拉杆(12)的另一端连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上,比左边下层桨叶变距轴(8)提前90°方位角,左边下层的桨叶变距拉杆(12)在两个连接点上可以转动。
右边下层的桨叶变距拉杆(10)和左边下层的桨叶变距拉杆(12)连接在周期变距控制器倾转盘的旋转倾转盘(16)上的连接点在旋转倾转盘圆周上相差180°,即对称于旋转倾转盘(16)圆心。
总距控制和周期变距控制杆(18)有三根分别连接在周期变距控制器倾转盘的固定倾转盘(17)的圆周上相差120°,总距控制和周期变距控制杆(18)可以控制倾转盘的固定倾转盘(17)上下移动和倾斜。
比较图25和图23,顺时针转层距可变阻力不对称螺旋桨和逆时针转层距可变阻力不对称螺旋桨桨叶转动是镜像关系,产生的夹层阻力合力也是镜像关系。
在图26中,层距可变阻力不对称螺旋桨(31)应用于垂直升降飞机时,采用常规固定翼飞机布局,机身(21)上安装固定翼主翼(23),固定翼主翼(23),上设置副翼(33),尾部安装水平尾翼(24)和垂直尾翼(25),机身的重心(32)在固定翼主翼(23)的气动中心的前面靠近气动中心,机身(21)下面安装起落架(22),固定翼主翼(23)上左右各安装一个功率相同转向相反的层距可变阻力不对称螺旋桨(31),水平尾翼(24)上左右各安装一个功率相同转向相反的层距可变阻力不对称螺旋桨(31),固定翼主翼(23)上的层距可变阻力不对称螺旋桨(31),比水平尾翼(24)上的层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的功率大,全部层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的旋转轴与机身纵轴平行,旋转面与机身纵轴垂直。
起飞时,全部层距可变阻力不对称螺旋桨(31)进入层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态,全部倾转盘向下倾斜,产生垂直向上的夹层阻力合力,全部夹层阻力合力大于飞机重力,固定翼垂直升降飞机垂直上升,尾部两个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的垂直方向夹层阻力合力控制俯仰,尾部两个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的倾转盘向右倾斜,产生向左夹层阻力合力,飞行向右偏航,反之向左偏航,尾部两个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的水平方向夹层阻力合力控制方向,右边前后两个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)垂直方向的夹层阻力合力,大于左边前后两个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)垂直方向的夹层阻力合力,固定翼垂直升降飞机向左横滚 ,反之向右横滚,加大尾部尾部两个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)垂直方向的的夹层阻力合力,固定翼垂直升降飞机前俯,4个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的夹层阻力合力分解出水平飞行的拉力固定翼垂直升降飞机前飞,当固定翼垂直升降飞机获得前飞速度,固定翼主翼(23)产生升力大于重力,将4个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的工作状态控制进入常规螺旋桨工作状态,飞机获得稳定的水平拉力,横滚由副翼(33)控制,水平尾翼(24)控制俯仰,方向由垂直尾翼控制,固定翼垂直升降飞机可以稳定飞行。要降落时减速,将4个层距可变阻力不对称螺旋桨(31)的工作状态控制进入层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态,可控制固定翼垂直升降飞机稳定降落。

Claims (3)

1.一种阻力不对称螺旋桨,采用双层桨叶的变距螺旋桨并设置周期变距控制器同时控制上下两层螺旋桨的桨叶的桨距,上层螺旋桨叶铰接在上层桨叶变距轴上,下层螺旋桨叶铰接在下层桨叶变距轴上,上下层变距轴由轴套固接在主轴上,因此,下层螺旋桨叶与上层螺旋桨叶连接在相同的主轴上,上层桨叶的变距连杆连接在上层桨叶变距轴后靠桨叶后缘方向,变距连杆的另一端连接在下层桨叶变距轴前靠桨叶前缘方向,该变距连杆称为上下层桨叶变距连杆,上下层桨叶变距连杆在上下两个桨叶的连接点上可以转动,下层的桨叶变距拉杆连接在下层桨叶变距轴前靠桨叶前缘方向或与上下层桨叶变距连杆在下层桨叶的连接点重叠,下层桨叶变距拉杆的另一端连接在周期变距控制器的倾转盘的旋转倾转盘上,下层桨叶变距拉杆比下层桨叶变距轴提前90°,下层桨叶变距拉杆在两个连接点上可以转动,总距和周期变距控制杆连接在固定倾转盘上,通过固定倾转盘控制旋转倾转盘倾转或不倾转移动,使周期变距控制器还能控制总距,其特征是:上下两层螺旋桨的桨叶是相同的,剖面采用对称无弯度翼型,上层桨叶平面与下层桨叶平面的投影重叠,上下层桨叶转速相同,转向相同,上下层桨叶变距连杆在上层桨叶的连接点到上层桨叶变距轴的距离与上下层桨叶变距连杆在下层桨叶的连接点到下层桨叶变距轴的距离相同而且固定不变,上下层桨叶变距连杆使上下层桨叶变距方向相反而变距变化量相同,上下层桨叶形成的夹层,其入口面积与出口面积的比可由周期变距控制器控制改变。
2.根据权利要求1所述的阻力不对称螺旋桨,其特征是:上层螺旋桨叶铰接在上层桨叶变距轴上,上层桨叶变距轴由上层轴套固接在主轴上,下层螺旋桨叶铰接在下层桨叶变距轴上,下层桨叶变距轴由下层轴套固接在主轴上,上下层螺旋桨叶连接到主轴的方式相同,上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离固定不变,这种结构的阻力不对称螺旋桨称为“层距固定阻力不对称螺旋”,上层螺旋桨叶变距轴与下层螺旋桨叶变距轴的垂直距离固定不变,上下层桨叶的升力合力为零,通过控制旋转倾转盘倾转在上下层桨叶旋转面内产生夹层阻力合力,方向垂直于层距固定阻力不对称螺旋桨主轴,与旋转倾转盘的倾转方向相反。
3.根据权利要求1所述的阻力不对称螺旋桨,其特征是:上层螺旋桨叶铰接在上层桨叶变距轴上,上层桨叶变距轴由上层轴套固接在主轴上,下层螺旋桨叶铰接在下层桨叶变距轴上,下层桨叶变距轴由下层轴套固接在套筒桨毂上,上层螺旋桨叶的轴套下的主轴上固接花键,套筒桨毂安装在花键上,套筒桨毂连接滑动套筒,滑动套筒由滑动套筒控制杆控制上下移动,滑动套筒驱动套筒桨毂在花键上下移动,套筒桨毂随主轴转动,滑动套筒不转动,下层轴套随套筒桨毂上下移动,上层螺旋桨叶变距轴的轴套与下层螺旋桨叶变距轴的轴套的垂直距离可变,下层桨叶变距轴随下层轴套上下移动,下层桨叶随下层桨叶变距轴上下移动,可独立控制下层桨叶的攻角与上层桨叶的攻角相同,可使层距可变阻力不对称螺旋桨进入常规螺旋桨工作状态,产生垂直于桨叶旋转面的拉力,也可使可使层距可变阻力不对称螺旋桨进入层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态,通过控制旋转倾转盘倾转在上下层桨叶旋转面内产生夹层阻力合力,方向垂直于层距可变阻力不对称螺旋桨旋转轴,与旋转倾转盘的倾转方向相反,这种可工作于层距固定阻力不对称螺旋桨工作状态和常规螺旋桨工作状态的阻力不对称螺旋桨称为层距可变阻力不对称螺旋桨。
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