CN113335500A - 共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种共转垂直起降膜翼飞机，尤其涉及一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，包括机翼支架和设置在机翼支架上的机翼横梁，所述机翼横梁包括转动设置在机翼支架两外侧的外横梁，所述外横梁的中部设有折叠角度调节机构，所述机翼横梁上固定设置有若干膜翼板，所述机翼横梁和所述若干膜翼板构成飞机的飞行机翼。本发明通过在机翼梁上设置折叠角度调节机构，使飞机的外横梁可以进行多段式地、多角度的折叠，从而在飞行时可最大幅度地提高飞机的适航范围和飞行稳定性，将飞机在一定高度时的最优巡航速度由一个点拓展为一个范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种共转垂直起降膜翼飞机，尤其涉及一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构。
背景技术
现有的飞机按不同的分类方法种类繁多,按起降方式主要分为两类:滑跑起降飞机和垂直起降飞机，滑跑起降飞机采用固定翼，而垂直起降飞机采用旋桨翼，固定翼飞机对起降场地要求很高，通常需要有固定的机场进行起降，起降时机翼受力巨大，且固定翼飞机的机翼结构复杂，而螺旋翼飞机一般旋翼巨大，飞行过程中噪音和油耗都较大，而目前想要做到固定翼飞机垂直起降或旋桨翼飞机滑跑起降技术难度都很大。
目前所公开的垂直起降膜翼飞机中，有采用前后两端为可旋转的动力翼梁结构，在停放和起飞时为飞机提供竖直方向的升力，并且在起飞以后还可以旋转动力翼梁的角度，为飞机提供向前的动力，此外，此种飞机采用的为可折叠式的膜翼结构，其主要起到在起降前后减少飞机旋翼与膜翼之间的干扰作用，起到降低机翼在竖直方向上在飞机升降时的阻力作用。然而此种飞机缺难以克服飞行时飞行高度和飞行稳定性的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，本发明通过在机翼梁上设置折叠角度调节机构，使飞机的外横梁可以进行多段式地、多角度的折叠，从而在飞行时可最大幅度地提高飞机的适航范围和飞行稳定性，将飞机在一定高度时的最优巡航速度由一个点拓展为一个范围，实现飞机飞行时的飞行高度稳定和飞行速度稳定。
本发明的上述技术目的，是通过以下技术方案得以实现的，一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，包括机翼支架和设置在机翼支架上的机翼横梁，所述机翼横梁包括转动设置在机翼支架两外侧的外横梁，所述外横梁的中部设有折叠角度调节机构，所述机翼横梁上固定设置有若干膜翼板，所述机翼横梁和所述若干膜翼板构成飞机的飞行机翼。
发明人在改进垂直起降膜翼飞机的机翼横梁时发现，如果将机翼横梁划分为与飞机宽度相当的内横梁和从内横梁两端延伸至飞机外沿的外横梁，并通过转动机构调节使外横梁相对于内横梁进行转动，采用此种改进结构的飞机在巡航飞行时，飞机可以获得一个较为稳定的飞行速度和高度，然而随着飞机巡航速度的增加，为保证飞机在恒定的高度巡航飞行，需要进行外横梁的折叠，而外横梁折叠至一定角度时，其在水平面提供的升力较为有限，从而使巡航飞机难以保持稳定的高度，因此本发明通过在外横梁上设置若干个膜翼横梁模块及折叠角度调节机构，使外横梁可以分多段式地进行折叠，在部分外横梁进行折叠时仍有一部分外横梁处于水平状态为飞机的巡航提供稳定的升力，从而更大程度的提高了飞机的适航范围和飞行稳定性，使飞机在一定高度的最优巡航速度由一个点拓展为一个范围，实现了共转垂直起降膜翼飞机的节能稳定飞行。
在其中一个实施例中，所述外横梁包括沿膜翼翼展方向排列的至少两段膜翼横梁模块，所述膜翼板设置在所述膜翼横梁模块上，所述折叠角度调节机构设置在相邻的膜翼横梁模块之间。
在其中一个实施例中，所述相邻的膜翼横梁模块通过第一轴承相铰接，所述折叠角度调节机构包括驱动装置和转动连杆，所述驱动装置的一端安装在其中一个相邻的膜翼横梁模块中，所述驱动装置的另一端通过第三轴承与所述转动连杆的一端相铰接，所述转动连杆的另一端通过第二轴承与另一个相邻的膜翼横梁模块相铰接。
在其中一个实施例中，所述第一轴承位于所述第二轴承的上方。
在其中一个实施例中，所述驱动装置包括转动电机、推拉螺杆和动力螺旋套管，所述转动电机连接并驱动所述动力螺旋套管转动，所述动力螺旋套管转动地安装在所述膜翼横梁模块中，所述动力螺旋套管套设在所述推拉螺杆上并与所述推拉螺杆螺纹连接，所述推拉螺杆的一端与所述转动连杆的一端转动连接。
在其中一个实施例中，所述折叠角度调节机构还包括有连接在转动电机输出端的若干减速齿轮，所述减速齿轮与所述螺旋套管相啮合。
在其中一个实施例中，所述折叠角度调节机构还包括配型结构壳，所述动力螺旋套管和所述若干减速齿轮均转动安装在所述配型结构壳内部。
在其中一个实施例中，所述膜翼板的材料为碳纤维。
在其中一个实施例中，还包括控制箱体，所述控制箱体固定安装于飞机内部，所述控制箱体通过控制套管拉索与所述机翼横梁相连接并驱动所述机翼横梁相对机翼支架转动。
在其中一个实施例中，所述机翼横梁还包括转动设置在所述机翼支架上的内横梁，所述内横梁连接在机翼横梁两端的外横梁之间。
本发明的优点在于：
(1)通过在机翼梁上设置折叠角度调节机构，使共转垂直起降膜翼飞机的外横梁可以进行多段式地、多角度地折叠，从而在巡航飞行时最大幅度地提高飞机的适航范围和飞行稳定性，将飞机在一定高度时的最优巡航速度由一个点拓展为一个范围，实现飞机飞行时的飞行高度稳定和飞行速度稳定；
(2)在飞机停放不使用时，还可以通过折叠角度调节机构将外横梁竖直折叠收起，以降低占地空间，即也起到方便入库停机的作用；
(3)通过设置多组机翼横梁的协同配合作用，增大共转垂直起降膜翼飞机的飞行稳定性，也防止在巡航飞行时因极恶劣天气或是遇鸟群袭击等意外因素导致部分膜翼损坏，使飞机丧失巡航能力；
(4)将整块的膜翼层划分为若干个小的膜翼板，并与对应的膜翼横梁模块相结合，减少了共转垂直起降膜翼飞机的外横梁在折叠时的阻力，同时膜翼在损坏时可以针对性地替换损坏部位的膜翼板，减少了共转垂直起降膜翼飞机的维护成本，便于更换维修。
附图说明
图1为共转垂直起降膜翼飞机的正视图；
图2为共转垂直起降膜翼飞机的俯视图；
图3为共转垂直起降膜翼飞机机翼翼梁折叠时的左视图；
图4为共转折叠膜翼的透视图；
图5为第一机翼横梁去除折叠角度调节机构后的局部右视图；
图6为第一机翼横梁的局部右视图；
图7为第一机翼横梁中B处的局部放大图；
图8为第一机翼横梁中B处的4-4的剖面图；
图9为第一机翼横梁中B处时1-1的局部剖面图；
图10为第一机翼横梁中B处成直角时1-1的局部剖面图；
图11为第一机翼横梁中B处时2-2的剖面图；
图12为第一机翼横梁中A-A的局部剖面图；
图13为机翼横梁及机翼共转联动机构的局部俯视图；
图14为机翼横梁及机翼共转联动机构的正视图；
图15为联动杆的局部视图；
图16为机翼横梁及联动支脚的局部俯视图；
图17为弹性卡环的正视图；
图18为控制箱体的透视图；
图19为第一单槽传动轮盘的局部剖视图。
图中：1、机翼支架；2、机翼横梁；21、第一机翼横梁；211、第一单槽传动轮盘；212、锁绳螺栓；22、第二机翼横梁；23、第三机翼横梁；3、机翼共转联动机构；31、联动杆；311、套环；32、联动支脚；321、附梁支板；322、凸轴；323、卡环凹槽；33、弹性卡环；4、内横梁；5、外横梁；6、折叠角度调节机构；7、膜翼板；8、膜翼横梁模块；81、第一膜翼横梁模块；812、检修盖板；82、第二膜翼横梁模块；9、第一轴承；10、第二轴承；11、第三轴承；12、控制套管拉索；13、转动连杆；14、转动电机；15、推拉螺杆；16、动力螺旋套管；17、减速齿轮；18、配型结构壳；19、控制箱体。
具体实施方式
如图1-3所示，一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，包括机翼支架1和机翼横梁2，机翼横梁2设置有三组，分别是第一机翼横梁21、第二机翼横梁22和第三机翼横梁23，第一机翼横梁21、第二机翼横梁22和第三机翼横梁23之间还设置有机翼共转联动机构3，机翼横梁2包括转动设置在机翼支架1上的内横梁4和连接于内横梁4两端的外横梁5，外横梁5上设有可使外横梁5进行至少两段折叠的折叠角度调节机构6，机翼横梁2上固定设置有若干膜翼板7，机翼横梁2和若干膜翼板7构成飞机的飞行机翼。当飞机停放降落或起飞时，可通过转动折叠角度调节机构6使外横梁5与内横梁4相垂直，进而降低外横梁5在竖直方向上对飞机的阻力作用，确保飞机在垂直升降时具有稳定性。当飞机进行巡航飞行时，外横梁5可以多段式地进行折叠，在部分外横梁5进行折叠时仍有一部分外横梁5处于水平状态，为飞机的巡航提供升力，从而更大程度的提高了飞机的适航范围和飞行稳定性，使飞机在一定高度的最优巡航速度由一个点拓展为一个范围，实现了共转垂直起降膜翼飞机的节能稳定飞行。此外，本发明还设置了三组机翼横梁2，通过三组机翼横梁2的协同配合作用，增大共转垂直起降膜翼飞机的飞行稳定性，也防止在巡航飞行时因极恶劣天气或是遇鸟群袭击等意外因素导致部分膜翼损坏，使飞机丧失巡航能力。
进一步地，外横梁5包括沿膜翼翼展方向排列的至少两段膜翼横梁模块8，膜翼板7设置在膜翼横梁模块8上，折叠角度调节机构6设置在相邻的膜翼横梁模块8之间。折叠角度调节机构6设置在相邻的膜翼横梁模块8之间，用于调节相邻的膜翼横梁模块8中相对远离内横梁4的其中一个膜翼横梁模块8围绕另一膜翼横梁模块8在水平方向进行转动。
进一步地，相邻的膜翼横梁模块8通过第一轴承9相铰接，折叠角度调节机构6包括驱动装置和转动连杆13，驱动装置的一端安装在其中一个相邻的膜翼横梁模块8中，驱动装置的另一端通过第三轴承11与转动连杆13的一端相铰接，转动连杆13的另一端通过第二轴承10与另一个相邻的膜翼横梁模块8相铰接。进一步地，第一轴承9位于第二轴承10的上方。通过将整块的膜翼层划分为若干个小的膜翼板7，并与对应的膜翼横梁模块8相结合，减少了共转垂直起降膜翼飞机的机翼外横梁5在折叠时的阻力，同时膜翼在损坏时可以针对性地替换损坏部位的膜翼板7，而不用对整个机翼横梁2上的膜翼进行更换，减少了共转垂直起降膜翼飞机的维护成本，便于更换维修。
进一步地，在本实施例中，膜翼横梁模块8设置有两段，相对靠近内横梁4的其中一个膜翼横梁模块为第一膜翼横梁模块81，相对远离内横梁4的其中一个膜翼横梁模块8为第二膜翼横梁模块82。
进一步地，在本实施例中，驱动装置包括转动电机14、推拉螺杆15和动力螺旋套管16，转动电机14固定设置于第一膜翼横梁模块81中，第一膜翼横梁模块81具有一空腔，空腔上设置有检修盖板812，转动电机14连接并驱动动力螺旋套管16转动，动力螺旋套管16转动地安装在第一膜翼横梁模块81中，动力螺旋套管16套设在推拉螺杆15上并与推拉螺杆15螺纹连接，推拉螺杆15的一端与转动连杆13的一端转动连接。折叠角度调节机构6的运作原理为：转动电机14的输出轴驱动动力螺旋套管16转动，由于动力螺旋套管16套设在滑动设置于第一膜翼横梁模块81中的推拉螺杆15上，并与推拉螺杆15螺纹连接，使得动力螺旋套管16可以实现推动推拉螺杆15在第一膜翼横梁模块81中移动的目的，推拉螺杆15推动转动连杆13往第二膜翼横梁模块82的方向移动时，因第一膜翼横梁模块81和第二膜翼横梁模块82通过第一轴承9相铰接，转动连杆13就可以推动第二膜翼横梁模块82以使第二膜翼横梁模块82绕着其与第一膜翼横梁模块81之间的转动铰接点转动，以使得第二膜翼横梁模块82可以实现相对于第一膜翼横梁模块81转动的目的。
进一步地，折叠角度调节机构6还包括连接在转动电机14输出端的若干减速齿轮17和配型结构壳18，减速齿轮17与动力螺旋套管16相啮合，配型结构壳18安装于第一膜翼横梁模块81中，动力螺旋套管16和若干减速齿轮17均转动安装在配型结构壳18内部。
进一步地，膜翼的材料为碳纤维。碳纤维材料具有非常优异的抗拉特性，其抗拉平均强度可达到5000Mpa及以上，因此采用碳纤维材料制得的膜翼，其抗拉强度足以适应低空飞行的需求，并且采用薄膜的形式可以实现大大减轻机翼重量的作用。当然还可以采用超薄高铝合金板或者其他轻质高抗拉膜材。
进一步地，内横梁4和外横梁5均采用高强度铝合金航材，质量轻，且结构强度能够满足飞行需求。
进一步地，共转垂直起降膜翼飞机内部固定安装有控制箱体19，控制箱体19通过控制套管拉索12与机翼横梁2相连接，控制箱体19驱动机翼横梁2相对机翼支架1转动，在本实施例中，第一机翼横梁21外缘还固定设置有第一单槽传动轮盘211，控制套管拉索12通过锁绳螺栓212固定在第一单槽传动轮盘211上，从而使控制套管拉索12与第一单槽传动轮盘211无相对位移，当控制控制箱体19拉动控制套管拉索12时，因控制套管拉索12与第一单槽传动轮盘211相固定，从而带动第一单槽传动轮盘211旋转，进而带动第一机翼横梁21旋转。
进一步地，机翼共转联动机构3包括联动杆31，联动杆31平行设置有两个，两个联动杆31对应位置上各设置有三个套环311，两个联动杆31上相对应的套环311之间连接有联动支脚32，联动支脚32设置有三个。
进一步地，三个联动支脚32分别卡接于第一机翼横梁21、第二机翼横梁22、第三机翼横梁23上，联动支脚32包括附梁支板321和设置于附梁支板321两端的凸轴322，两个联动杆31上对应位置的套环311套入附梁支板321两端的凸轴322上，凸轴322上还设置有卡环凹槽323，卡环凹槽323上卡接有弹性卡环33。机翼共转联动机构的原理为：在本实施例中，第一机翼横梁21为主动梁，第二机翼横梁22和第三机翼横梁23为从动梁，当第一机翼横梁21转动时将带动第一机翼横梁21上的联动支脚32进行转动，联动支脚32的两端连接有联动杆31，从而带动联动杆31相互运动，进一步地带动联动杆31上其他的联动支脚32进行转动，因联动支脚32与第二机翼横梁22、第三机翼横梁23相卡接，最终带动第二机翼横梁22、第三机翼横梁23进行同步转动，从而实现多组机翼横梁2之间的同步转动。
综上，共转垂直起降膜翼飞机原理如下:
1、机翼功能单一化——仅用于提供升力。机翼受力工况简单，使机翼可以采用轻骨架+膜的超轻结构，同时膜翼的折叠、转动功能也能很好实现。
2、发动机安装在动力翼梁上，动力翼梁受力工况简单，使动力翼梁轻易实现转动、折叠功能。
3、动力翼梁与机翼错开设置，避免发动机和机翼在发挥各自功能时相互影响。
4、采用多个发动机以降低噪音和提高安全度。
5、采用大翼展以实现低空经济性能和提高安全度。
6、采用主动尾桨系统，使飞机更易于操纵。
7、动力翼梁和膜翼的实现单一控制、同步共转，使发动机与膜翼永远处在最佳协同状态、操控简单。
8、共转垂直起降膜翼飞机应做到像直升机一样起降、象固定翼飞机一样爬升和巡航、像动力滑翔机一样滑降，并具有在紧急情况下在水面起降的能力。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于,包括机翼支架(1)和设置在机翼支架(1)上的机翼横梁(2)，所述机翼横梁(2)包括转动设置在机翼支架(1)两外侧的外横梁(5)，所述外横梁(5)的中部设有折叠角度调节机构(6)，所述机翼横梁(2)上固定设置有若干膜翼板(7)，所述机翼横梁(2)和所述若干膜翼板(7)构成飞机的飞行机翼。
2.根据权利要求1所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述外横梁(5)包括沿膜翼翼展方向排列的至少两段膜翼横梁模块(8)，所述膜翼板(7)设置在所述膜翼横梁模块(8)上，所述折叠角度调节机构(6)设置在相邻的膜翼横梁模块(8)之间。
3.根据权利要求2所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述相邻的膜翼横梁模块(8)通过第一轴承(9)相铰接，所述折叠角度调节机构(6)包括驱动装置和转动连杆(13)，所述驱动装置的一端安装在其中一个相邻的膜翼横梁模块(8)中，所述驱动装置的另一端通过第三轴承(11)与所述转动连杆(13)的一端相铰接，所述转动连杆(13)的另一端通过第二轴承(10)与另一个相邻的膜翼横梁模块(8)相铰接。
4.根据权利要求3所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述第一轴承(9)位于所述第二轴承(10)的上方。
5.根据权利要求3所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述驱动装置包括转动电机(14)、推拉螺杆(15)和动力螺旋套管(16)，所述转动电机(14)连接并驱动所述动力螺旋套管(16)转动，所述动力螺旋套管(16)转动地安装在所述膜翼横梁模块(8)中，所述动力螺旋套管(16)套设在所述推拉螺杆(15)上并与所述推拉螺杆(15)螺纹连接，所述推拉螺杆(15)的一端与所述转动连杆(13)的一端转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述折叠角度调节机构(6)还包括连接在转动电机(14)输出端的若干减速齿轮(17)，所述减速齿轮(17)与所述动力螺旋套管(16)相啮合。
7.根据权利要求6所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述折叠角度调节机构(6)还包括配型结构壳(18)，所述动力螺旋套管(16)和所述若干减速齿轮(17)转动安装在所述配型结构壳(18)内部。
8.根据权利要求1所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述膜翼板(7)的材料为碳纤维。
9.根据权利要求1所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，还包括控制箱体(19)，所述控制箱体(19)固定安装于飞机内部，所述控制箱体(19)通过控制套管拉索(12)与所述机翼横梁(2)相连接并驱动所述机翼横梁(2)相对机翼支架(1)转动。
10.根据权利要求1所述的一种共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构，其特征在于，所述机翼横梁(2)还包括转动设置在所述机翼支架(1)上的内横梁(4)，所述内横梁(4)连接在机翼横梁(2)两端的外横梁(5)之间。
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| CN202110808615.7A Pending CN113335500A (zh) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | 共转垂直起降膜翼飞机的共转折叠膜翼结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113335500A (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112874758A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-01 | 曾昭达 | 一种膜翼折叠系统及其膜翼飞机 |
-
2021
- 2021-07-16 CN CN202110808615.7A patent/CN113335500A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112874758A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-01 | 曾昭达 | 一种膜翼折叠系统及其膜翼飞机 |
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