CN108860628B - 半封闭后掠角滚翼离心动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半封闭后掠角滚翼离心动力装置，它包括半封闭式中空壳体、至少两片后掠角式滚动旋转翼片、传动机构、旋转基座、管状旋转翼、进气通道、排气通道和发动机，半封闭式中空壳体内设有螺型腔，管状旋转翼包括中部管状气流通道和侧部气流流出通道，管状旋转翼将螺型腔分割形成气流排出区和工作运转区，管状旋转翼设在所述工作运转区内，进气通道与所述中部管状气流通道连通，中部管状气流通道通过侧部气流流出通道与所述气流排出区连通，气流排出区与设在半封闭式中空壳体下部的排气通道连通。本发明工作效率高、平衡性能高、稳定性能好、安全性能可靠、续航距离远、能耗较小、噪音较弱、操作控制简单、成本造价相对较低。

Description

半封闭后掠角滚翼离心动力装置

技术领域

本发明涉及一种用于飞行器的滚翼动力装置，具体来说，涉及一种用于直升机这类垂直起落型飞行器的半封闭后掠角滚翼离心动力装置。

背景技术

前的航空技术仍主要依赖经典的机翼理论，成熟的机型主要有固定翼和旋转翼两大类。现有的如直升机这种飞行器，主要是依靠绕垂直轴转动的螺旋桨，即旋翼来提供升力和拉力，以实现直升机的升降航行。从旋翼的工作状态看，它总是以一定的迎角把空气向下方排出的方式产生举升作用力，由于旋翼在转动过程中没有扑翼那种效率较高的工作特性，这就会使得旋翼本身的效率较低。同时，现有技术的螺旋桨旋翼型直升机或者飞行器，因螺旋桨旋转时的各种缺陷的限制，使得现有技术的直升机或者飞行器还存在平衡性能不高、稳定性较差、安全性不好、续航距离短、能耗较大、噪音较强、操纵性复杂、成本造价过高的缺点而难以实现直升机或者飞行器的批量生产与应用，从而极大地制约了直升机或者类似直升机的飞行器的普及与大范围推广应用。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供了一种工作效率高、平衡性能高、稳定性能好、安全性能可靠、续航距离远、能耗较小、噪音较弱、操作控制简单、成本造价相对较低的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，它包括半封闭式中空壳体、至少两片后掠角式滚动旋转翼片、传动机构、旋转基座、管状旋转翼、进气通道和排气通道，所述半封闭式中空壳体内设有螺型腔，所述管状旋转翼由至少两片后掠角式滚动旋转翼片与传动机构以及旋转基座组合形成，所述管状旋转翼包括相互连通的中部管状气流通道和侧部气流流出通道，所述管状旋转翼将所述螺型腔分割形成气流排出区和工作运转区，所述管状旋转翼设置在所述工作运转区内；所述进气通道设置在半封闭式中空壳体的上部并位于中部管状气流通道的一端，所述进气通道设有进气口，所述进气通道与所述中部管状气流通道连通，所述中部管状气流通道通过侧部气流流出通道与所述气流排出区连通，所述气流排出区与设置在半封闭式中空壳体下部的排气通道连通。

为了进一步实现本发明，它还包括发动机，所述发动机用于驱动管状旋转翼在半封闭式中空壳体螺型腔的工作运转区内进行高速离心滚动旋转，所述发动机与所述传动机构连接。

为了进一步实现本发明，所述后掠角式滚动旋转翼片和所述传动机构均设置在所述螺型腔内，传动机构与旋转基座相互平行间隔设置，传动机构与旋转基座分别通过轴承可转动地安装在固定支架上，每一所述后掠角式滚动旋转翼片呈长度方向与所述传动机构的轴向方向保持平行的横向放置的状态设置，且每一所述后掠角式滚动旋转翼片设置在传动机构与旋转基座之间，每一所述后掠角式滚动旋转翼片沿着所述传动机构的圆周方向等间隔均匀布置，每一所述后掠角式滚动旋转翼片的长度方向的两侧分别与两个传动机构的内侧面固定连接，以使得所述后掠角式滚动旋转翼片围绕传动机构的中心轴线形成一个呈横向设置的管状旋转翼。

为了进一步实现本发明，所述进气通道的数量设置为两个，两个进气通道分别设置在半封闭式中空壳体的上部并位于所述中部管状气流通道的两端的位置，两个进气通道分别与所述中部管状气流通道两端连通。

为了进一步实现本发明，所述进气通道上部设有喇叭形进气部。

为了进一步实现本发明，所述喇叭形进气部的大端开口端设有进气口。

为了进一步实现本发明，每一位于所述工作运转区内的后掠角式滚动旋转翼片的尖端部与所述螺型腔的内侧壁以气密封的方式滑动接触。本发明的有益效果：

1、本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，由后掠角式滚动旋转翼片和两个传动机构组合形成的管状旋转翼设置在半封闭式中空壳体的螺型腔内，只开放进气通道的进气口和排气通道的出气口，现对于现有技术飞行器的外置螺旋桨，将后掠角式滚动旋转翼片内置在半封闭式中空壳体的螺型腔内，使得后掠角式滚动旋转翼片在运行时处于一个半封闭的空间内，使得自上向下流动的气流更加集中在半封闭的空间内，并通过自上而下的单向流通通道将空气气流自上向下的方式方排出，以对飞行器产生强大的举升作用力，后掠角式滚动旋转翼片利用空气气流产生举升作用力的效率高。此外，后掠角式滚动旋转翼片在运行时处于一个半封闭的空间内，还避免后掠角式滚动旋转翼片碰触外物造成损坏，安全性能高。

2、本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，由后掠角式滚动旋转翼片和两个传动机构组合形成的管状旋转翼设置在半封闭式中空壳体的螺型腔内，除由长条形的后掠角式滚动旋转翼片在流动空气产生伯努利效应的作用下，以对飞行器产生连续不断的强大的举升作用力，还将空气气流集中在半封闭的空间内，使得半封闭空间内采用高速离心的自上向下的方式方排出的空气流不容易受到外界环境影响，而且只允许气流通过向下的的一个方向垂直排出，提高了飞行器在空中航行的稳定性。

3、本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，可克服现有直升机类型飞行器的螺旋桨位于飞行器的正上方，产生的向下流动的气流对飞行器的机身产生向下的扰流而会产生反推力，造成举升力的部分抵消，不仅运行不平稳，而且造成能耗大，效率不高的缺陷，利用高速离心原理，使得后掠角式滚动旋转翼片在高速流动的单向气流作用下产生举升力，随着管状旋转翼的连续不间断高速滚动旋转运转，后掠角式滚动旋转翼片就会不断产生升力，再加上高速离心气流在本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置形成自上而下的单向流通通道，会在进气通道与出气通道的压强差的差，从而形成空气自下而上方向的反作用力，使得本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置连续不间断地飞行器产生升空航向的向上推力作用，不会对飞行器的机身产生任何反推力，效率更高，能耗更低，可有效提高续航距离。

4、本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，由后掠角式滚动旋转翼片和两个传动机构组合形成的管状旋转翼设置在半封闭式中空壳体的螺型腔内，只开放进气通道的进气口和排气通道的出气口，可有高速离心流动的气流以及管状旋转翼上的后掠角式滚动旋转翼片在，高速运转时产生的噪音，可达到更好的降噪效果，减少噪音污染，使得飞行器在城市上空或者低空飞行时不会对附近居民生活产生较大影响和干扰，拓宽了飞行器的应用范围。

5、本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，安装方便，操作控制简单易行，能够将其安装在现有技术的汽车底盘上，使得本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置拓宽了应用领域，从而使得能批量生产汽车的工厂就能量产升降型飞行器，降低生产成本，使得飞行器的民用用途的普及成为了可能。。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例一的结构示意图；

图3为本发明实施例一的结构示意图；

图4为本发明的管状旋转翼的结构示意图；

图5为本发明的后掠角式滚动旋转翼片一种实施例的结构示意图；

图6为本发明的后掠角式滚动旋转翼片另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步阐述，其中，本发明的方向以图1为标准。

实施例一：

如图1、图3至图6所示，本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，它包括半封闭式中空壳体1、传动机构2、六片后掠角式滚动旋转翼片3、旋转基座、管状旋转翼4、进气通道5、排气通道6和发动机7，其中：

半封闭式中空壳体1内设有螺型腔，六片后掠角式滚动旋转翼片3和传动机构2、旋转基座均设置在半封闭式中空壳体1的螺型腔内，传动机构2与旋转基座相互平行间隔设置，传动机构2和旋转基座分别通过轴承可转动地安装在固定支架(图中未示出)上，六片后掠角式滚动旋转翼片3呈长度方向与传动机构2的轴向方向保持平行的横向放置状态设置在传动机构2和旋转基座之间，且六片后掠角式滚动旋转翼片3沿着传动机构2的圆周方向等间隔均匀布置(每一相邻的后掠角式滚动旋转翼片3之间的面夹角相等，即每一相邻的后掠角式滚动旋转翼片3之间的面夹角均为60°)，每一后掠角式滚动旋转翼片3的长度方向的两侧分别与传动机构2和旋转基座的内侧面(传动机构2和旋转基座相互正对的一侧面)固定连接，其固定连接方式可以是焊接，也可以是通过螺栓等固定件固定安装，本实施例的传动机构2采用传动齿轮或者其他类似传动齿轮并可替代传动齿轮的传动装置。后掠角式滚动旋转翼片3采用现有技术的伯努利原理理论设计，六片后掠角式滚动旋转翼片3沿着传动机构2的圆周方向等间隔均匀布置在传动机构2和旋转基座之间，以使得六片后掠角式滚动旋转翼片3围绕传动机构2的中心轴线形成一个呈横向设置的管状旋转翼4，即管状旋转翼4是由六片后掠角式滚动旋转翼片3与传动机构2以及旋转基座组合形成，管状旋转翼4包括相互连通的中部管状气流通道41和侧部气流流出通道42，管状旋转翼4将半封闭式中空壳体1的螺型腔分割形成气流排出区11(开放区)和工作运转区12(半包围的封闭区)，管状旋转翼4可翻滚旋转地设置在工作运转区12(半包围的封闭区)内，每一位于工作运转区12的后掠角式滚动旋转翼片3的尖端部31与半封闭式中空壳体1螺型腔的内侧壁以气密封的方式滑动接触，以形成工作运转区12对管状旋转翼4圆周方向的两侧分别形成半开放半封闭的方式，构成气体单向流通通道。进气通道5设置在半封闭式中空壳体1的上部并位于中部管状气流通道41的一端，进气通道5上部设有喇叭形进气部51，喇叭形进气部51的大端开口端设有进气口52，进气通道5与管状旋转翼4的中部管状气流通道41连通，管状旋转翼4的中部管状气流通道41通过侧部气流流出通道42与半封闭式中空壳体1螺型腔的气流排出区11(开放区)连通，气流排出区11(开放区)与设置在半封闭式中空壳体1下部的排气通道6连通，以使得从上方进气通道5进气口52进入的气流依次通过进气通道5、管状旋转翼4的中部管状气流通道41、侧部气流流出通道42、气流排出区11(开放区)，最后经过下方排气通道6排出。发动机7用于驱动管状旋转翼4在半封闭式中空壳体1螺型腔的工作运转区12(半包围的封闭区)内进行高速离心滚动旋转，发动机7通过齿轮控制箱与传动机构2连接，发动机7和齿轮控制箱均采用现有技术结构实现，发动机7可以是涡轮电机或者内燃机等航天航空动力驱动装置。

实施例二：

如图2所示，本实施例与实施例一不同之处在于，在半封闭式中空壳体1的上部并位于管状旋转翼4的中部管状气流通道41的两端处分别设有进气通道5，两个进气通道5分别与管状旋转翼4的中部管状气流通道41的前后两端连通，从而更好地实现半封闭式中空壳体1上方的空气气流向管状旋转翼4的中部管状气流通道41内集中，并均匀地从管状旋转翼4的侧部气流流出通道42流出，达到气流流通更均匀稳定的效果，有效提高了本发明装置的稳定可靠性。

此外，图5至图6管状旋转翼4上的后掠角式滚动旋转翼片3不局限实施例一的六片，其可以设置为两片以上的复数片，比如可以设置两片、四片、六片、八片、十片等，具体片数可以根据实际需要而设计。后掠角式滚动旋转翼片3可以设置平直翼，也可以设置外边缘呈弧形凸起或者其它形状的非平直翼。

本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置基本工作原理：将本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置安装在直升机这类垂直起落型飞行器上，工作时，发动机7驱动管状旋转翼4在半封闭式中空壳体1螺型腔的工作运转区12(半包围的封闭区)内进行高速离心滚动旋转，位于飞行器上方的空气从半封闭式中空壳体1的上部并位于管状旋转翼4的中部管状气流通道41的两端处设的有进气通道5流入，以使得从上方进气通道5进气口52进入的气流依次通过进气通道5、管状旋转翼4的中部管状气流通道41、侧部气流流出通道42、气流排出区11(开放区)，最后经过下方排气通道6排出，这样就形成一个自伤而下单向流通的气体连续不间断的单向流通通道，因为位于飞行器上方的空气是向管状旋转翼4的中部管状气流通道41的两端流入，并通过管状旋转翼4的侧部气流流出通道42集中从一个侧向方向形成单向流动气流流入气流排出区11(开放区)，最终从下方排气通道6排出。在此过程中，管状旋转翼4的中部管状气流通道41内的空气，在发动机7驱动带动的高速离心旋转的管状旋转翼4沿逆时针滚动旋转，在管状旋转翼4上设置的后掠角式滚动旋转翼片3的作用下，被快速从管状旋转翼4的中部管状气流通道41内抽出至气流排出区11(开放区)，继而从下方排气通道6排出。根据伯努利原理，高速离心气流从管状旋转翼4的侧部气流流出通道42流向气流排出区11(开放区)的过程中，会对后掠角式滚动旋转翼片3产生向上的升力作用，随着管状旋转翼4的连续不间断高速滚动旋转运转，后掠角式滚动旋转翼片3就会不断产生升力，再加上高速离心气流在本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置形成自上而下的单向流通通道，会在进气通道5与出气通道6的压强差的差，从而形成空气自下而上方向的反作用力，使得本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置连续不间断地飞行器产生升空航向的向上推力作用。

此外，一台飞行器可以根据实际航行需要安装多个本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，可以通过改变本发明的半封闭后掠角滚翼离心动力装置出气口和进气口的大小，使得推力方向发生改变，进而控制飞行器的航行方向。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (6)

1.一种半封闭后掠角滚翼离心动力装置，其特征在于：它包括半封闭式中空壳体、至少两片后掠角式滚动旋转翼片、传动机构、旋转基座、管状旋转翼、进气通道和排气通道，所述半封闭式中空壳体内设有螺型腔，所述管状旋转翼由至少两片后掠角式滚动旋转翼片与传动机构以及旋转基座组合形成，所述管状旋转翼包括相互连通的中部管状气流通道和侧部气流流出通道，所述管状旋转翼将所述螺型腔分割形成气流排出区和工作运转区，所述管状旋转翼设置在所述工作运转区内；所述进气通道设置在半封闭式中空壳体的上部并位于中部管状气流通道的一端，所述进气通道设有进气口，所述进气通道与所述中部管状气流通道连通，所述中部管状气流通道通过侧部气流流出通道与所述气流排出区连通，所述气流排出区与设置在半封闭式中空壳体下部的排气通道连通；位于所述工作运转区内的后掠角式滚动旋转翼片的尖端部与所述螺型腔的内侧壁以气密封的方式滑动接触，以在所述工作运转区形成半包围的封闭区，位于所述气流排出区内的后掠角式滚动旋转翼片的尖端部与所述螺型腔的内侧壁之间具有间隙，以在所述气流排出区内形成半包围的开放区，发动机驱动所述管状旋转翼旋转时，可压缩气流集中在所述半包围的封闭区内，且所述半包围的封闭区内的压缩气流经由所述侧部气流流出通道单向流入所述气流排出区。

2.根据权利要求1所述的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，其特征在于：它还包括发动机，所述发动机用于驱动管状旋转翼在半封闭式中空壳体螺型腔的工作运转区内进行高速离心滚动旋转，所述发动机与所述传动机构连接。

3.根据权利要求1或2所述的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，其特征在于：所述后掠角式滚动旋转翼片和所述传动机构均设置在所述螺型腔内，传动机构与旋转基座相互平行间隔设置，传动机构与旋转基座分别通过轴承可转动地安装在固定支架上，每一所述后掠角式滚动旋转翼片呈长度方向与所述传动机构的轴向方向保持平行的横向放置的状态设置，且每一所述后掠角式滚动旋转翼片设置在传动机构与旋转基座之间，每一所述后掠角式滚动旋转翼片沿着所述传动机构的圆周方向等间隔均匀布置，每一所述后掠角式滚动旋转翼片的长度方向的两侧分别与两个传动机构的内侧面固定连接，以使得所述后掠角式滚动旋转翼片围绕传动机构的中心轴线形成一个呈横向设置的管状旋转翼。

4.根据权利要求1所述的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，其特征在于：所述进气通道的数量设置为两个，两个进气通道设置在半封闭式中空壳体的上部并分别位于所述中部管状气流通道的两端的位置，两个进气通道分别与所述中部管状气流通道两端连通。

5.根据权利要求1或4所述的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，其特征在于：所述进气通道上部设有喇叭形进气部。

6.根据权利要求5所述的半封闭后掠角滚翼离心动力装置，其特征在于：所述喇叭形进气部的大端开口端设有进气口。

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