CN106542094A - 同轴对转涵道飞行器 - Google Patents

Abstract

一种同轴对转涵道飞行器，主要由飞行舱、同轴对转涵道风扇螺旋桨系统、控制百页盘、发动机、变速皮带轮、传动皮带、控制台、整机降落伞、起落架、缓冲装置、座椅构成；其中同轴对转涵道风扇螺旋桨系统由主动齿轮轴、从动齿轮轴、正转齿圈、反转齿圈、正转旋翼、反转旋翼、涵道环、从动皮带轮、支架组成且成圆环状；控制百页盘为圆环状，由前进百页和方向百页组成；同轴对转涵道风扇螺旋桨系统和安装在其下方的控制百页盘一起通过支架套装在飞行舱中上部的外周，三者的轴心线在纵向上重合；工作时，发动机驱动同轴对转涵道风扇螺旋桨系统旋转工作，为飞行器提供上升和飞行动力，通过调控控制百页盘控制飞行器的飞行方向；当飞行器在飞行期间失去动力或动力不足迫降时，则弹出整机降落伞，让飞行器整体安全着陆。

Description

同轴对转涵道飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器结构设计和应用技术领域，特别是一种同轴对转涵道飞行器。

背景技术

目前，固定翼飞行器需要跑道进行起降，在战场监视时不能停在空中凝视战区环境。相对与固定翼飞行器，直升机具有垂直起降并且可悬停的优势，但是直升机气动效率低，飞行时噪声很大，在战场监视时很容易被敌方发现，并且在森林搜寻中翼尖容易撞上树枝造成机体损毁，同时高速旋转的螺旋桨会给人员造成伤害。螺旋桨的运动分解为水平运动和旋转运动。螺旋桨运动时主要存在的阻力有空气摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。桨叶因高速圆周运动使叶尖处速度最高，诱导阻力比较大，对外界气流产生冲击造成噪声大，这是自由螺旋桨动力效率低的主要原因。自由螺旋桨由于是悬臂梁结构杆件，在气动作用下叶尖处容易变形导致效率进一步恶化，这是限制螺旋桨高速运动的瓶颈之一，也是螺旋桨飞机及直升机速度限制之关键。同时，直升机的前进倒退是调节主旋翼力的方向，力在水平向前或向后的力来调节，也就是使主翼的升力不垂直与地平线，这样给直升机的驾驶操作和旋翼轴结构增加复杂性，操作指令的响应会有一定的滞后。随着飞行器在安保，救灾与反恐方面作用越来越大，传统的固定翼飞行器与直升机已无法满足要求。

涵道风扇较同样直径的孤立风扇能产生更大的升力，且风扇环括在涵道内，既可阻挡风扇气动声向外传播，又结构紧凑、安全性高。因此，涵道风扇螺旋桨的优点：叶尖处受涵道限制，冲击噪声减小，诱导阻力减少，效率较高。在同样功率消耗下，涵道风扇较同样直径的孤立螺旋桨，会产生更大的推力。同时由于涵道的环括作用，其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好，因此作为一种推力或升力装置，被应用于飞行器设计当中。

目前已出现有不少的涵道飞行器，但它们主要是广泛的应用作涵道尾桨，也有的涵道飞行器中，涵道风扇作为升力风扇，而推力则需要另加风扇风，所以目前的涵道飞行器体积都比较庞大和复杂，升力和推力都是分别来源于不同的风扇系统。涵道风扇直径越大，其功率越大，但是，因其结构特点，涵道风扇直径受限，所以飞行器需要有大功率升力时就要装上两个以上的涵道风扇了，这些双涵道或多涵道的飞行器就存在了飞行的平衡性问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种设计合理，结构紧凑简单，操作灵活指令响应快飞行稳定的同轴对转涵道飞行器。

本发明所述同轴对转涵道飞行器，主要由飞行舱、同轴对转同轴对转涵道风扇螺旋桨系统、控制百页盘、发动机、变速皮带轮、传动皮带、控制台、整机降落伞、起落架、缓冲装置、座椅构成；其中同轴对转涵道风扇螺旋桨系统由主动齿轮轴、从动齿轮轴、正转齿圈、反转齿圈、正转旋翼、反转旋翼、涵道环、从动皮带轮、支架组成且成圆环状；控制百页盘为圆环状，由前进百页和方向百页组成。

本发明所述的同轴对转涵道飞行器的发动机装置在飞行舱内的下部，发动机的传动轴上装有变速皮带轮，发动机的上面设置有座椅，在座椅的正前方设置控制台，飞行舱的顶部设置有整机降落伞，飞行舱外面的下侧装有起落架，起落架与飞行舱之间设置有缓冲装置，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统的下方同轴心装有圆环状的控制百页盘，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统和控制百页盘一起通过支架套装在飞行舱中上部的外周，即飞行舱被环绕在同轴对转涵道风扇螺旋桨系统和控制百页盘共同的轴心线的中心位置，三者的轴心线在纵向上重合；

本发明所述的同轴对转涵道风扇螺旋桨系统中，正转旋翼均布在正转齿圈外周上，反转旋翼均布在反转齿圈外周上，直径相等的正转齿圈与反转齿圈上下同轴心对合，主动齿轮轴和从动齿轮轴均布在正转齿圈与反转齿圈上下对合的环形齿缝中，主动齿轮轴和从动齿轮轴的轴身上的齿与正转齿圈、反转齿圈的轮齿，四者是相互啮合，同时正转旋翼和反转旋翼之间保持有水平面平行的间距，当主动齿轮轴转动，与其轴身啮合的上下方的正转齿圈和反转齿圈在从动齿轮轴的辅助下，同步进行同轴心的正反方向对转旋转，同时也带动分别与它们相连的正转旋翼和反转旋翼进行同轴对转旋转；在同轴对转的正转旋翼和反转旋翼组的外周设有一个涵道环，从外形上看，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统是一个以对合在一起的正转齿圈和反转齿圈为内环以涵道环为外环的大圆环状，主动齿轮轴连接飞行舱的一端装有从动皮带轮，从动皮带轮通过传动皮带与发动机上的变速皮带轮相连动，组成飞行器的动力传动机构；

本发明所述的控制百页盘中，与飞行器前进方向的垂直的左右两侧安装的是前进百页，与飞行器前进方向同向的前后方安装方向百页，前进百页和方向百页中的百页组都是可以调整垂直向下或倾斜向下角度的导流片组。

本发明所述的同轴对转涵道飞行器工作时，首先通过控制台启动发动机，发动机的动力通过传动机构的主动皮带轮、传动皮带起动同轴对转涵道风扇螺旋桨系统的从动皮带轮转动工作，从而带动同轴对转涵道风扇螺旋桨系统旋转工作，为飞行器提供上升和飞行动力，同时，通过调控控制百页盘的前进百页和方向百页的百页组导流角度，以控制飞行器的飞行方向；当飞行器在飞行期间失去动力或动力不足迫降时，则弹出整机降落伞，让飞行器整体安全着陆。

综上所述，本发明比现有的涵道飞行器更具有显著特点：首先由于有齿轮圈的设计，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统为大圆环状，直径可以更大，升力和飞行动力更充足；第二飞行舱设置在同轴对转涵道风扇螺旋桨系统的轴心线纵向的位置，充分利用了螺旋桨系统中心无动力的闲置轴向空间，使到飞行器的结构更紧凑，动力分布更均衡，整机重心分布更合理，确保飞行器的飞行稳定性；第三控制百页盘直接安装在同轴对转涵道风扇螺旋桨系统的下方，上升、推力和调整方向的动力气流来源共享，使用到飞行器的上升、悬停、飞行和转向的操作更灵活简单和响应指令及时；第四涵道风扇的的同轴对转的设计，使飞行器的飞行更稳定，杜绝了双涵道或多涵道的平衡匹配问题，简化飞行器的控制系统；第五设置的整体降伞，更为飞行器提供了整体的飞行安全保障。所以，本发明具有较为巨大的经济价值和社会价值。

附图说明

图1为本发明的主视图，包括有飞行舱01、同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02、控制百页盘03、发动机04、变速皮带轮05、传动皮带06、控制台07、整机降落伞08、起落架09、缓冲装置10、座椅11、主动齿轮轴021、从动齿轮轴022、正转齿圈023、反转齿圈024、正转旋翼025、反转旋翼026、涵道环027、从动皮带轮028、支架029。

图2为本发明的同轴对转涵道风扇螺旋桨系统的俯视图，包括有主动齿轮轴021、从动齿轮轴022、正转齿轮圈023、正转旋翼025、反转旋翼026、涵道环027。

图3为本发明的控制百页盘的俯视图，包括有控制台07、座椅11、前进百页031、方向百页032。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明所述的同轴对转涵道飞行器，主要由飞行舱01、同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02、控制百页盘03、发动机04、变速皮带轮05、传动皮带06、控制台07、整机降落伞08、起落架09、缓冲装置10、座椅11构成；其中同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02如图2所示，由主动齿轮轴021、从动齿轮轴022、正转齿圈023、反转齿圈024、正转旋翼025、反转旋翼026、涵道环027、从动皮带轮028组成且成圆环状；控制百页盘03为圆环状，由前进百页031和方向百页032组成。

本发明述的同轴对转涵道飞行器的发动机04装置在飞行舱01内的下部，发动机04的传动轴上装有变速皮带轮05，发动机04的上面设置有座椅11，座椅11可根据飞行器的用途选择安装或取消；座椅11的正前方设置控制台07，控制台07可根据飞行器的用途和操作方式选择其安装位置，但需要不影响飞行器其它设备功能的实施；飞行舱01的顶部设置有整机降落伞08；飞行舱01外部的下侧装有起落架09，起落架09与飞行舱01之间布置有缓冲装置10；同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02的下方同轴心装有圆环状的控制百页盘03，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02和控制百页盘03一起通过支架固定套装在飞行舱中上部的外周，即飞行舱01设置被环绕在同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02和控制百页盘03共同的轴心线的中心位置中，三者的轴心线在纵向上重合。

本发明所述的同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02中，正转旋翼025均布在正转齿圈023外周上，旋翼数量最少不低于3只；反转旋翼026均布在反转齿圈024外周上，旋翼数量最少不低于3只；直径相等的正转齿圈023与反转齿圈024上下同轴心对合，主动齿轮轴021和从动齿轮轴022均布在正转齿圈023与反转齿圈024上下对合的环形齿缝中，主动齿轮轴021和从动齿轮轴022的轴身上的齿与正转齿圈023、反转齿圈024的齿，四者是相互啮合，主动齿轮轴021的数量最少是一个，从动齿轮轴022的数量最少是两个，主动齿轮轴021和从动齿轮轴022，是柱形齿轮或锥形齿轮；同时正转旋翼025和反转旋翼026之间保持有水平面平行的间距，当主动齿轮轴021转动，与其轴身啮合的上下方的正转齿圈023和反转齿圈024在从动齿轮轴022的辅助下，同步进行同轴心的正反方向对转旋转，同时也带动分别与它们相连的正转旋翼025和反转旋翼026进行同轴对转旋转，在同轴对转的正转旋翼025和反转旋翼026的外周设有一个涵道环027，涵道环027的内涵道由正转旋翼025和反转旋翼026共用，或者在涵道环27内分别为正转旋翼025和反转旋翼026设置独立的涵道，从外观上看，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02是一个以对合在一起的正转齿圈023和反转齿圈024为内环以涵道环027为外环的大圆环状，主动齿轮轴021连接飞行舱01的一端装有从动皮带轮028，从动皮带轮通028过传动皮带06与发动机04上的变速皮带轮05相连动，组成飞行器的动力传动机构。

本发明所述的控制百页盘03中，与飞行器前进方向的垂直的左右两侧安装的是前进百页031，与飞行器前进方向同向的前后两侧安装方向百页032，前进百页031和方向百页032中的百页组都是可以调整垂直向下和倾斜向下角度的导流片组。

本发明所述的同轴对转涵道飞行器工作时，通过控制台07启动发动机04，发动机04的动力通过传动机构的主动皮带轮05、传动皮带06起动同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02的从动皮带轮028转动工作，从而带动同轴对转涵道风扇螺旋桨系统02旋转工作，为飞行器提供上升和飞行动力，同时，通过调控控制百页盘03的前进百页031和方向百页032的百页组导流角度，以控制飞行器的飞行方向；当飞行器在飞行期间失去动力或动力不足迫降时，则弹出整机降落伞08，让飞行器整体安全着陆。

Claims (6)

1.一种同轴对转涵道飞行器，由飞行舱、同轴对转涵道风扇螺旋桨系统、控制百页盘、发动机、变速皮带轮、传动皮带、控制台、整机降落伞、起落架、缓冲装置、座椅构成，其特征在于同轴对转涵道风扇螺旋桨系统由主动齿轮轴、从动齿轮轴、正转齿圈、反转齿圈、正转旋翼、反转旋翼、涵道环、从动皮带轮、支架组成且成圆环状，控制百页盘为圆环状，由前进百页和方向百页组成，发动机的传动轴上装有变速皮带轮，发动机的上面布置有座椅，座椅的正前方设置控制台，飞行舱的顶部布置有整机降落伞，飞行舱外面的下侧装有起落架，起落架与飞行舱之间布置有缓冲装置，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统的下方同轴心装有圆环状的控制百页盘，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统和控制百页盘分别上下一起通过支架固定套接在飞行舱的外壳中上部，三者的轴心线在纵向上重合。

2.如权利要求1所述的一种同轴对转涵道飞行器，其特征在于同轴对转涵道风扇螺旋桨系统中，正转旋翼均布在正转齿圈外周上，反转旋翼均布在反转齿圈外周上，直径相等的正转齿圈与反转齿圈上下同轴心对合，主动齿轮轴和从动齿轮轴均布在正转齿圈与反转齿圈上下对合的环形齿缝中，主动齿轮轴和从动齿轮轴的轴身上的齿与正转齿圈、反转齿圈的轮齿，四者是相互啮合，正转旋翼和反转旋翼之间保持有水平面平行的间距，当主动齿轮轴转动，与其轴身啮合的上下方的正转齿圈和反转齿圈在从动齿轮轴的辅助下，同步进行同轴心的正反方向对转旋动，同时也带动分别与它们相连的正转旋翼和反转旋翼进行同轴对转旋转，在同轴对转的正转旋翼和反转旋翼的外周设有一个涵道环，从外形上看，同轴对转涵道风扇螺旋桨系统是一个以对合在一起的正转齿圈和反转齿圈为内环涵道环为外环的大圆环状，主动齿轮轴连接飞行舱的一端装有从动皮带轮，从动皮带轮通过传动皮带与发动机上的变速皮带轮相连动，组成飞行器的动力传动机构。

3.如权利要求1所述的一种同轴对转涵道飞行器，其特征在于控制百页盘的前进百页和方向百页中的百页组都是可以调整垂直向下和倾斜向下角度的导流片组。

4.如权利要求1所述的一种同轴对转涵道飞行器，其特征在于动力传动机构不仅限于只是皮带传动，还可以是其它的可以实现的动力传动机构。

5.如权利要求1所述的一种同轴对转涵道飞行器，其特征在于主动齿轮轴的数量最少是一个，从动齿轮轴的数量最少是2个，主动齿轮轴和从动齿轮轴，是柱状齿轮或者是锥状齿轮。

6.如权利要求1所述的一种同轴对转涵道飞行器，其特征在于在正转旋翼和反转旋翼外周的涵道环的内涵道由正转旋翼和反转旋翼共用，或者在涵道环内分别为正转旋翼和反转旋翼设置独立的涵道。