CN1754777A - 一种垂直起落飞机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直起落飞机,涉及一种飞行器,特别是一种倾转旋翼或倾转涵道风扇推进器的垂直起落飞机。现有的倾转推进器垂起落飞机,使用的发动机台数较多,运行中任何一台发动机出现故障,都会造成整机动力不均衡,影响飞行安全;且前、后旋翼投影部份重合,气动布局不好。本发明的垂直起落飞机,包括机体(1)、主翼(2)、发动机(3)、推进器(4)、垂直尾翼(5)、水平尾翼(6)、起落架(7)及其它机载设备,其特征在于:来自至少一台发动机(3)的动力是集中经过中央变速器或减速器(11)变矩后通过传动系统传递到分布于机体重心或主翼(2)前、后,安装在伸出机体外与机体纵轴向垂直并左、右对称的倾转轴(16)的末端,可随其朝水平、垂直方向作超过90度往复倾转的至少两对推进器(4)上的;并且前、后倾转轴(16)长度各异,使得前、后推进器(4)在水平飞行时的正面投影是分离的。本发明适用于军、民领域人、货运输及作为作战飞机。

Description

一种垂直起落飞机
技术领域
本发明涉及一种飞行器,特别是一种倾转旋翼或倾转涵道风扇推进器的垂直起落飞机。
背景技术
目前关于倾转旋翼或倾转涵道风扇推进器的垂直起落飞机的发明,有美国V-22、V-44倾转旋翼飞机,有中国CN97202712.2号专利——一种垂直起落双翼飞机。V-22使用一对安装在主翼末端的倾转旋翼,其垂直起落性能不够稳定。2002年第6期《航空知识》杂志第16页报道了V-44倾转旋翼飞机设想图,该机使用两对安装在前、后机翼末梢由发动机直接驱动的倾转旋翼,可平稳实现垂直起落,但其前后旋翼的正面投影部份重合,造成前、后旋翼间产生空气震荡,使其平飞性能比常规飞机差;且使用的发动机台数较多,运行中任何一台发动机出现故障,都会造成整机动力不均衡,影响飞行安全。虽然其采取了一种由计算机控制的旋翼协调系统,仍然使机体复杂,可靠性不高。中国CN97202712.2号专利是在前、后机翼上分别安装了四台对称分布的航空发动机作为推力来源,通过倾转机翼来实现垂直、水平飞行,该发明存在的问题与V-44类似。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种垂直起落性能安全稳定,平飞时空气动力布局合理,使用的发动机台数较少,制造成本较低,动力集中均衡输送,不会出现动力失衡现象的飞机。
本发明的技术方案是:将来自至少一台发动机的动力集中经安装在机体内的中央变速器或减速器变矩后通过传动系统传递到分布于机体重心或主翼前后,安装在伸出机体外与机体纵轴向垂直并左、右对称的倾转机构的末端,可随其在水平、垂直方向作超过90度往复倾转的至少两对推进器上;并且前、后倾转机构长度各异使得前、后推进器在水平飞行时的正面投影是分离的。
本发明的推进器还采用了一种双轴双面反转旋翼或一种双轴双面反转涵道风扇。
本发明的优点在于:发动机的动力是集中通过变速器后均衡传递到推进器上的,故不必用四台发动机外置,减少了发动机台数,减短了油路、电路,简化了飞机复杂程度,减轻了整机空重;在一部份发动机出现故障时,其余的发动机仍可提供平衡的动力,大大提高了整机安全性能。由于只有一副主翼且前后推进器的投影不重合,故本发明的飞机具有较好的符合常规的空气动力布局,适飞性能良好。
附图说明
图1是本发明的结构原理图;图2是本发明的推进器为双轴双面反转旋翼时的结构原理图;图3是本发明的推进器为双轴双面反转涵道风扇时的结构原理图;图4是本发明在垂直起落时的主视图;图5是本发明在垂直起落时的侧视图;图6是本发明在垂直起落时的俯视图;图7是本发明在水平飞行时的主视图;图8是本发明采用后副翼取代水平尾翼在水平飞行时的俯视图;图9是图8中A-A向剖视图;图10是采用后副翼取代水平尾翼的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图就具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
在图1中:1是机体,2是主翼,3是发动机,4是推进器,5是垂直尾翼,6是水平尾翼。安置于机体1或主翼2上的发动机3生产的力矩通过传动齿轮8(或传动带、链等)传递到安装于机体1内的离合器9的输入轴10上,离合器9接合着中央变速器(或减速器)11,变速器(或减速器)11将变矩后的力矩通过传动轴12(或传动带、传动链、液力传动机构等)的末端锥齿轮13传递到安置于机体重心或主翼2前后的至少两对推进器4的驱动轴14的轴端输入锥齿轮15上。驱动轴14套在水平垂直于机体纵轴线且两端对称伸出机体外的空心倾转轴16中。推进器4安装于倾转轴16末端呈对称的分布在机体1左、右两侧,可随倾转轴16朝水平与垂直方向作超过90度的往复倾转。控制倾转轴16倾转的是一个电、液力倾转轴作动器17。推进器4的工作方式可分为拉进式和推进式。在拉进式工作方式下,当推进器4倾转至垂直向上方向时,产生向上拉力,飞机可实行垂直起落;当推进器4倾转至水平向前时,产生水平向前拉力,飞机可水平前飞;当推进器4倾转超过垂直向上方向在0-45度内后仰时,产生斜后上拉力,飞机可缓慢后飞或对前飞状态作减速运动。在推进式工作状态下,当推进器4倾转至垂直向下方向时,产生向上推力,飞机可实行垂直起落;当推进器4倾转至水平向后时,产生水平向前推力,飞机可水平前飞;当推进器4倾转超过垂直向下方向在0-45度以内时,产生斜后上推力,飞机可缓慢后飞或对前飞状态作减速运动。
一般情况下,本发明使用的发动机是涡轮轴发动机。也可用万克尔转子式发动机或其它形式的发动机。
推进器4可采用传统的单面桨、扇结构,也可采用图2或图3中的形式。
在图2中推进器4是一种双轴双面反转旋翼。驱动轴14通过其末端输出锥齿轮18驱动安装在推进器壳体19内与驱动轴14垂直的上、下半轴20、21的轴端锥齿轮22、23,使得上、下半轴20、21及安装于其上的上、下旋翼24、25反向对转产生气动推力。推进器壳体19与倾转轴16固定联接随其倾传。图中26是壳体对上、下半轴进行径向中心定位及轴向承力的支承体,27是推力轴承,28是上、下半轴在壳体内轴向定位及通过推力轴承27对支承体26轴向施力的固接轴套体。
在图3中推进器4是一种双轴双面反转涵道风扇。驱动轴14通过其末端输出锥齿轮18驱动安装在推进器壳体19内与驱动轴14垂直的上、下半轴20、21的轴端锥齿轮22、23,使得上、下半轴20、21及分别安装于其上的上、下扇面29、30在涵道31内反向对转产生气动推力。推进器壳体19由上、下支撑杆组32、33固定在涵道31中心,涵道31与倾转轴16固定联接。图中26、27、28的名称及作用与图2中一致。
在图4中7是飞机起落架。
在图6中,前后推进器4是不等径的,当然也可用等径的。通过使用不同直径的变速箱输出齿轮,前、后不同直径锥齿轮13等方法使得前、后推进器4还可以是不等速的。本发明附图中均采用的是前倾转轴长,后倾转轴短的布局形式。本发明还可采用前倾转轴短,后倾转轴长的布局形式。
在图7中可见前、后推进器4的正面投影是分离的。
倾转轴16伸出机体外部份还可加装上梯形、三角形翼面的翼形整流外壳形成前、后副翼34、35为机体提供辅助平飞升力。特别的,如图8所示,水平尾翼6可由后副翼35代替。
图9和图10展示了取代水平尾翼6的后副翼35的结构及工作原理。后副翼35是由多片翼肋37按大小从翼根到翼梢轴向固定安装在后副翼倾转轴36上,翼肋37前、后缘分别固接有前、后缘翼梁38、39形成翼形框架,框架上蒙以机翼蒙皮40构成。后副翼倾转轴36是一个套在倾转轴16外,可独立于倾转轴16在前下方45度至后上方135度范围内往复倾转的管状体。控制后副翼倾转轴36倾转的是一个电、液力后副翼倾转轴作动器41,翼肋37还可采用A-A向剖面为其它公知形状的翼形。
特别的,还可通过倾转轴16使得前、后推进器4在机体纵轴向作正、负45度以内的俯、仰倾转来实现飞机的俯、仰飞行。

Claims (8)

1.一种垂直起落飞机,包括机体(1)、主翼(2)、发动机(3)、推进器(4)、垂直尾翼(5)、水平尾翼(6)、起落架(7)及其它机载设备,其特征在于:来自至少一台发动机(3)的动力是集中经过中央变速器或减速器(11)变矩后通过传动系统传递到分布于机体重心或主翼(2)前、后,安装在伸出机体外与机体纵轴向垂直并左、右对称的倾转轴(16)的末端,可随其朝水平、垂直方向作超过90度往复倾转的至少两对推进器(4)上的;并且前、后倾转轴(16)长度互异,使得前、后推进器(4)在水平飞行时的正面投影是分离的。
2.根据权利要求1所述的一种垂直起落飞机,其特征在于:所述的推进器(4)是一种双轴双面反转旋翼,它由驱动轴(14)通过其末端锥齿轮(18)驱动安装在推进器壳体(19)内与驱动轴(14)垂直的上、下半轴(20)、(21)的轴端锥齿轮(22)、(23),使得上、下半轴(20)、(21)及分别安装于其上的上、下旋翼(24)、(25)反向对转,推进器壳体(19)固定安装于倾转轴(16)上。
3.根据权利要求1所述的一种垂直起落飞机,其特征在于:所述的推进器(4)是一种双轴双面反转涵道风扇,它由驱动轴(14)通过其末端锥齿轮(18)驱动安装在推进器壳体(19)内与驱动轴(14)垂直的上、下半轴(20)、(21)的轴端锥齿轮(22)、(23),使得上、下半轴(20)、(21)及分别安装于其上的上、下扇面(29)、(30)在涵道(31)内反向对转,推进器壳体(19)由上、下支撑杆组(32)、(33)固定在涵道(31)中心,涵道(31)与倾转轴(16)固定联接。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种垂直起落飞机,其特征在于:所述的倾转轴(16)采用的是前长后短式布置。
5.根据权利要求1、2、3所述的一种垂直起落飞机,其特征在于:所述的倾转轴(16)采用的是前短后长式布置。
6.根据权利要求1所述的一种垂直起落飞机,其特征在于:所述的倾转轴(16)加装上梯形或三角形翼面的翼形整流外壳形成了前副翼(34)、后副翼(35)。
7.根据权利要求1、6所述的一种垂直起落飞机,其特征在于:所述的水平尾翼(6)由后副翼(35)所取代。
8.根据权利要求1、2、3所述的一种垂直起落飞机,其特征在于:机体(1)是通过倾转轴(16)带动前、后推进器(4)在机体纵轴向作正、负45度以内的俯、仰倾转来实现俯、仰飞行的。
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