CN112429195A - 一种平动飞行装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器技术领域,具体指一种平动飞行装置;包括平动翼和驱动装置,所述平动翼包括两个翼翅和转动轴承,两个翼翅相对地设置在转动轴承的两侧,且两个翼翅的翅根分别与转动轴承固定连接;所述驱动装置与转动轴承连接从而使平动翼可往复上下运动;本发明结构合理,平动翼在上升时扰流翼面与上方空气相互作用,空气对扰流翼面前侧曲面和后部平滑面之间产生压力差,且该压力差方向一定从而促使平动翼单向旋转;平动翼在下降时扇动翼面与下方空气相互作用,平动翼的旋转使扇动翼面的下行产生矢量攻角C,且该矢量攻角C使扇动翼面与空气之间产生竖直向上的作用力,平动翼旋转运动产生升力使飞行装置获得升力实现飞行目的。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域,具体指一种平动飞行装置。
背景技术
飞行器的升力装置是一种基于空气动力学的机构,根据结构可以分为固定翼和旋翼,固定翼飞行器一般具有机身以及对称设置的固定翼,由推进器提供动力以获得较大的飞行速度和机动性。其飞行原理在于固定翼与空气之间存相对的速度,空气与固定翼的各面相互作用产生升力从而使飞机获得飞行能力。固定翼飞行器的缺陷在于不能在空中悬停,需要在跑道上滑行起飞或降落以及机场设施建设的支持。旋翼飞行器如直升机,特点在于起飞时无需跑道,可以在空中悬停,其动力系统包括发动机和旋翼,发动机驱动旋翼旋转产生向下的作用力,该作用力即升力克服地球引力使飞机离地飞行。其缺陷在于巡航速度较低,载重量不高,效率较低,结构复杂,但对地面设施的依赖度很少。
自转旋翼机是结合了固定翼和旋翼两种方式的飞行器,其主要结构包括了旋翼、轮式起落架和推进器,推进器驱动自转旋翼机在跑道上滑行,滑行过程中空气与旋翼叶片相互作用,空气可以推动旋翼叶片旋转,而旋翼叶片旋转则相对滑行方向产生作用力,当旋翼叶片的转速足够高时,该作用力使飞机升空从而实现飞行。其优点是对起飞跑道要求较低但仍旧需要滑行距离,而且不能在空中悬停应用范围有限。因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种结构合理,平动翼可同轴多层布局、输出效率高,可直升悬停的平动飞行装置。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明所述的一种平动飞行装置,包括平动翼和驱动装置,所述平动翼包括两个翼翅和转动轴承,两个翼翅相对地设置在转动轴承的两侧,且两个翼翅的翅根分别与转动轴承固定连接;所述驱动装置与转动轴承连接从而使平动翼可往复上下运动。
根据以上方案,所述翼翅的上侧面为扰流翼面,翼翅的下侧面为扇动翼面;所述扰流翼面由前部曲面以及后部平滑面连接构成,扰流翼面的前部曲面相对于平动翼的旋转平面向上凸起,所述扰流翼面和扇动翼面在纵向的投影平面呈非对称结构。
根据以上方案,所述扰流翼面与扇动翼面的前侧缘相互闭合构成前翅缘,扰流翼面与扇动翼面的后侧缘相互闭合构成后翼尾;所述扰流翼面前部曲面的最大拱高点所在的翼展经线靠近前翅缘。
根据以上方案,所述扇动翼面与平动翼的旋转平面之间存在安装角C,C的取值范围在-2°~6°之间。
根据以上方案,所述驱动装置上设有两个平动翼,两个平动翼上下间隔设置,驱动装置通过异步机构分别连接两个平动翼上的转动轴承,从而使两个平动翼之间产生相对的张合运动。
根据以上方案,所述驱动装置包括中心轴、套筒轴和动力装置,中心轴穿设于套筒轴的内孔中,且中心轴与套筒轴之间通过直线轴承连接;所述中心轴和套筒轴上分别通过转动轴承连接对应的平动翼,动力装置通过异步机构分别连接中心轴和套筒轴。
本发明有益效果为:本发明结构合理,驱动装置通过上下往复运动驱动平动翼,平动翼在上升时扰流翼面与上方空气相互作用,空气对扰流翼面前侧曲面和后部平滑面之间产生压力差,且该压力差方向一定从而促使平动翼单向旋转;平动翼在下降时扇动翼面与下方空气相互作用,平动翼的旋转使扇动翼面的下行产生矢量攻角,且该矢量攻角使扇动翼面与空气之间产生竖直向上的作用力;平动翼将驱动装置的上下往复运动转化为自身的旋转运动,进而通过旋转运动产生升力使飞行装置获得升力实现飞行目的。
附图说明
图1是本发明的整体剖面结构示意图;
图2是本发明的平动翼截面结构示意图;
图3是本发明整体结构的运行状态示意图。
图中:1、平动翼;2、驱动装置;10、翼翅;11、扰流翼面;12、扇动翼面;13、前翅缘;14、后翼尾;21、转动轴承;22、中心轴;23、套筒轴;24、直线轴承。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1-3所示,本发明所述的一种平动飞行装置,包括平动翼1和驱动装置2,所述平动翼1包括两个翼翅10和转动轴承21,两个翼翅10相对地设置在转动轴承21的两侧,且两个翼翅10的翅根分别与转动轴承21固定连接;所述驱动装置2与转动轴承21连接从而使平动翼1可往复上下运动。所述翼翅10的上侧面为扰流翼面11,翼翅10的下侧面为扇动翼面12;所述扰流翼面11由前部曲面以及后部平滑面连接构成,扰流翼面11的前部曲面相对于平动翼1的旋转平面向上凸起,所述扰流翼面11和扇动翼面12在纵向的投影平面呈非对称结构。所述驱动装置2驱动平动翼1上下往复运动,平动翼1在上升时,所述翼翅10的扰流翼面11与上方空气相互作用,空气对扰流翼面11前侧曲面和后部平滑面之间产生压力差,且该压力差推动翼翅10向前运动,两个翼翅10同向作用从而使平动翼1以转动轴承21为中心单向旋转;所述平动翼1在下降时,翼翅10的扇动翼面12与下方空气相互作用,平动翼1的旋转运动结合下行运动使扇动翼面12形成矢量攻角,且该矢量攻角使扇动翼面12与空气之间产生竖直向上的作用力;平动翼1将驱动装置2的上下往复运动转化为自身的旋转运动,进而通过旋转运动产生升力使飞行装置获得升力实现飞行目的。
所述扰流翼面11与扇动翼面12的前侧缘相互闭合构成前翅缘13,扰流翼面11与扇动翼面12的后侧缘相互闭合构成后翼尾14;所述扰流翼面11前部曲面的最大拱高点所在的翼展经线H靠近前翅缘13。所述前翅缘13为曲面从而分别接续扰流翼面11与扇动翼面12的前侧缘,前翅缘13的存在可以提高翼型平动翼1的结构强度,且前翅缘13处于平动翼1旋转方向的前侧,曲面前翅缘13可以降低平动翼1旋转时所受到空气阻力,提高驱动装置2的动力转化效率。如图2所示,图示中X方向为翼型结构的弦长方向,图示中Z方向为翼型结构的展长方向。所述扰流翼面11沿X方向截面的轮廓线相对于平动翼1的旋转平面呈曲线形,其轮廓线的最高点沿Z方向构成翼展经线H,该翼展经线H处于扰流翼面11的前部曲面上且靠近前翅缘13,从而使扰流翼面11呈前后非对称结构。平动翼1在上升时,所述扰流翼面11与上方空气相互作用,空气对扰流翼面11的翼展经线H前后两侧之间产生压力差,且该压力差推动翼翅10向前运动,两个翼翅10同向作用从而使平动翼1以转动轴承21为中心单向旋转。
所述扇动翼面12与平动翼1的旋转平面之间存在安装角C,C的取值范围在-2°~6°之间。所述在平动翼1启动后上下往复运动,扰流翼面11向上运动,空气流动经过扰流翼面11在翼展经线H前后两侧产生压强差,该压强差对翼翅10构成一个向前推动力使平动翼1转动,此时,前翅缘13相对空气产生差速从而对平动翼1构成阻力,推进力克服阻力则驱动平动翼1旋转;所述扇动翼面12向下运动,在平动翼1转速很低时,攻角使空气相对于扇动翼面12作用力基本垂直于平动翼1的旋转平面,则下层空气对翼翅10向前旋转运动造成阻力很小,由此平动翼1可以在上下往复运动一段时间后获得较高的转速。当平动翼1转速较高时,扇动翼面12既存在向下运动还存在向前运动,二者叠加形成的矢量运动相对于平动翼1旋转平面的矢量角大于安装角C,即平动翼1的旋转速度越快扇动翼面12产生的升力更大,通过控制平动翼1的上下运动频率可以提高平动翼1的转速进而改变平动翼1产生的升力。
所述驱动装置2上设有两个平动翼1,两个平动翼1上下间隔设置,驱动装置2通过异步机构分别连接两个平动翼1上的转动轴承21,从而使两个平动翼1之间产生相对的张合运动。所述平动翼1由于采用上下往复运动实现旋转进而产生升力,而翼翅10的扰流翼面11和扇动翼面12分别在其上下行程中做功,因此单个平动翼1的运行存在升力输出间隙,而且单个平动翼1往复运动会产生较大的振动影响飞行装置的稳定性,而两个上下对置运动的平动翼1结构可以很好的抵消振动和弥补升力输出间隙,提高飞行稳定性。
所述驱动装置2包括中心轴22、套筒轴23和动力装置,中心轴22穿设于套筒轴23的内孔中,且中心轴22与套筒轴23之间通过直线轴承24连接;所述中心轴22和套筒轴23上分别通过转动轴承21连接对应的平动翼1,动力装置通过异步机构分别连接中心轴22和套筒轴23。所述异步机构控制中心轴22与套筒轴23分别向上和向下相对运动,从而实现两个平动翼1的张合运动。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式,故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (6)
1.一种平动飞行装置,包括平动翼(1)和驱动装置(2),其特征在于:所述平动翼(1)包括两个翼翅(10)和转动轴承(21),两个翼翅(10)相对地设置在转动轴承(21)的两侧,且两个翼翅(10)的翅根分别与转动轴承(21)固定连接;所述驱动装置(2)与转动轴承(21)连接从而使平动翼(1)能往复上下运动。
2.根据权利要求1所述的平动飞行装置,其特征在于:所述翼翅(10)的上侧面为扰流翼面(11),翼翅(10)的下侧面为扇动翼面(12);所述扰流翼面(11)由前部曲面以及后部平滑面连接构成,扰流翼面(11)的前部曲面相对于平动翼(1)的旋转平面向上凸起,所述扰流翼面(11)和扇动翼面(12)在纵向的投影平面呈非对称结构。
3.根据权利要求2所述的平动飞行装置,其特征在于:所述扰流翼面(11)与扇动翼面(12)的前侧缘相互闭合构成前翅缘(13),扰流翼面(11)与扇动翼面(12)的后侧缘相互闭合构成后翼尾(14);所述扰流翼面(11)前部曲面的最大拱高点所在的翼展经线靠近前翅缘(13)。
4.根据权利要求2所述的平动飞行装置,其特征在于:所述扇动翼面(12)与平动翼(1)的旋转平面之间存在安装角C,C的取值范围在-2°~6°之间。
5.根据权利要求1所述的平动飞行装置,其特征在于:所述驱动装置(2)上设有两个平动翼(1),两个平动翼(1)上下间隔设置,驱动装置(2)通过异步机构分别连接两个平动翼(1)上的转动轴承(21),从而使两个平动翼(1)之间产生相对的张合运动。
6.根据权利要求5所述的平动飞行装置,其特征在于:所述驱动装置(2)包括中心轴(22)、套筒轴(23)和动力装置,中心轴(22)穿设于套筒轴(23)的内孔中,且中心轴(22)与套筒轴(23)之间通过直线轴承(24)连接;所述中心轴(22)和套筒轴(23)上分别通过转动轴承(21)连接对应的平动翼(1),动力装置通过异步机构分别连接中心轴(22)和套筒轴(23)。
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