CN202071984U - 一种前缘带风轮的动面翼飞机 - Google Patents

Abstract

一种前缘带风轮的动面翼飞机，由主升力机翼、机身、水平尾翼、垂直尾翼、动力系统、操控系统和起落架组成，其中的主升力机翼为左右对称固连于机身两侧的前缘带风轮的动面翼，该动面翼由前缘风轮、导流罩、环形皮带、驱动滚筒、驱动滚筒轴、改向滚筒、改向滚筒轴、固定柱体、近端板、远端板、减摩滚针、轴承、驱动电机和控制系统组成；机身的机舱内有座位等设施；动力系统包括发动机、发电机、电池组、电动机等；操控系统包括操作系统和控制系统。该飞机升力主要由前缘带风轮的动面翼产生，该结构效率高，能产生很大的升力，且机动性强，起飞和降落所需的跑道短，飞行平稳，安全可靠，应用该原理和结构可制造超重型低速飞机。

Description

一种前缘带风轮的动面翼飞机

技术领域

一种前缘带风轮的动面翼飞机，属于航空技术领域，尤其涉及低速重型飞行器技术领域。

背景技术

目前低速飞机的主升力机翼是具翼型断面的柱体，效率较低，产生的升力不大，机动性较差，起飞和降落所需的跑道较长。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种前缘带风轮的动面翼飞机，该飞机升力主要由前缘带风轮的动面翼产生，该结构效率高，能产生很大的升力。应用该原理和结构可制造超重型低速飞机，是将来物流的首选交通运输工具。

本实用新型所采用的技术方案是：一种前缘带风轮的动面翼飞机，由主升力机翼、机身、水平尾翼、垂直尾翼、动力系统、操控系统和起落架组成，其中的主升力机翼为左右对称固连于机身两侧的前缘带风轮的动面翼，该动面翼由前缘风轮、导流罩、环形皮带、驱动滚筒、驱动滚筒轴、改向滚筒、改向滚筒轴、固定柱体、近端板、远端板、减摩滚针、轴承、驱动电机和控制系统组成；机身的机舱内有座位等设施；动力系统包括发动机、发电机、电池组、电动机等；操控系统包括操作系统和控制系统。

近端板和远端板互相平行，固定柱体断面为前缘端和后缘端有弧形缺口的翼型，其翼展方向与近端板垂直，固定柱体两端分别与近端板和远端板固连；驱动滚筒置于固定柱体前缘端的弧形缺口内，且驱动滚筒和驱动滚筒轴固连，驱动滚筒轴两端安装在近端板和远端板上的轴承内，驱动滚筒与固定柱体之间存在尽量小的空隙，应确保驱动滚筒转动时不与固定柱体发生摩擦；改向滚筒置于固定柱体后缘端的弧形缺口内，且改向滚筒通过轴承与改向滚筒轴连接，改向滚筒轴两端通过近端板和远端板上的孔用螺丝固定在近端板和远端板上，改向滚筒与固定柱体之间也存在尽量小的空隙，应确保改向滚筒转动时不与固定柱体发生摩擦；环形皮带紧套在驱动滚筒和改向滚筒上，且将固定柱体包括在内；前缘处安装有前缘风轮，前缘风轮的结构类似于横流风机，前缘风轮与翼展方向一致，其两端通过其风轮轴安装在近端板和远端板上的轴承内，前缘风轮靠近端板一端是封闭的，靠远端板一端是敞开的，该侧可以进风，风轮马达通过导线与控制系统和动力系统相连。

为了使环形皮带紧贴驱动滚筒不致打滑，近端板和远端板上固定改向滚筒轴用的孔制成腰形孔，以便调节环形皮带的张紧度，该腰形孔长度方向与动面翼的弦线方向一致。

为减小环形皮带紧贴固定柱体表面滑动时的摩擦，在固定柱体上下表面的适当位置镶上若干个用以减小摩擦的减摩滚针。

驱动滚筒轴与驱动电机相连，驱动电机通过导线与控制系统和动力系统相连，在动力的驱动下，驱动滚筒转动，带动固定柱体外表的环形皮带运动，动面翼自身产生了环量，该环量的大小可由驱动滚筒的转速来确定，如果前方有来流，在适当迎角时前方来流也会使动面翼产生环量，再加上前缘风轮在风轮马达的驱动下转动，将前方来流及远端板外的空气轴入前缘风轮内然后再从动面翼上表面射出，该射流使动面翼上表面的空气流速大大增加，两环量叠加为总环量，根据库塔-儒可夫斯基升力公式，该动面翼产生的升力大小与来流速度和总环量的乘积成正比，升力的方向由来流速度的方向沿总环量的反方向旋转90°来确定，如果固定柱体上表面的环形皮带运动的方向与来流的方向一致，动面翼产生向上的升力，反之则产生向下的升力。该动面翼能产生的最大升力比传统的低速固定机翼大很多，具体的数据可通过风洞实验获得。该动面翼产生的升力大小和方向均是可调节的，机动性能良好。值得说明的是，该动面翼即使断面是对称翼型在迎角为零度时或者断面为普通翼型在几何零升迎角时也会产生升力。当动面翼下表面的环形皮带的线速度与来流速度大小相等，方向相反时，此时下表面的压力最大，能产生很大的升力。该动面翼产生升力的原理可以用马格努斯效应来解释。

与传统固定翼飞机比较，该实用新型的优点有：一、同样外形尺寸的主升力翼片，能产生更大的升力，利用该原理和结构可制造大升力机翼，适用于超重型超低速飞机；二、飞机前行速度不变的情况下升力的大小和方向可改变，提高了机动性，当飞机需要侧飞或转弯时只要改变一侧主升力翼的升力大小即可，当飞机需要快速下降时，只要让驱动滚筒快速反转且前缘风轮停转即可，由于升力方向可以改变，也可方便地实现倒飞；三、由于主升力翼产生的升力大，飞机起飞的起跑距离和起飞速度可大大降低，可缩短跑道；四、同样的起飞重量，机翼的外形尺寸可以比传统的固定机翼小得多；五、由于固定柱体上表面的环形皮带向后运动，加上空气粘性的存在，会推迟机翼表面的空气分离，比传统固定机翼效率高；六、由于前缘风轮的作用，把飞机前方来流及两侧的空气抽至动面翼上表面，大大地提高了机翼的效率。

改变飞机水平尾翼角度可以克服由于环形皮带运动和前缘风轮转动而产生的扭转力矩。

本实用新型效率高，产生的升力大，机动性强，起飞和降落时所需的跑道较短，飞行平稳，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型一种前缘带风轮的动面翼飞机的主升力机翼断面结构示意图；

图2是本实用新型一种前缘带风轮的动面翼飞机的右侧主升力机翼俯视示意图；

图3是图1的局部放大图；

图4是本实用新型一种前缘带风轮的动面翼飞机的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～4对本实用新型的结构原理和工作原理作详细说明。

一种前缘带风轮的动面翼飞机，由主升力机翼1、机身2、水平尾翼3、垂直尾翼4、动力系统5、操控系统和起落架组成，其中的主升力机翼1为左右对称固连于机身两侧的前缘带风轮的动面翼，该动面翼由前缘风轮11、导流罩12、环形皮带13、驱动滚筒14、驱动滚筒轴141、改向滚筒15、改向滚筒轴151、固定柱体16、近端板17、远端板18、减摩滚针19、轴承、驱动电机和控制系统组成；机身2的机舱内有座位等设施；动力系统5包括发动机、发电机、电池组、电动机等；操控系统包括操作系统和控制系统。

近端板17和远端板18互相平行，固定柱体16断面为前缘端和后缘端有弧形缺口的翼型，其翼展方向与近端板17垂直，固定柱体16两端分别与近端板17和远端板18固连；驱动滚筒14置于固定柱体16前缘端的弧形缺口内，且驱动滚筒14和驱动滚筒轴141固连，驱动滚筒轴141两端安装在近端板17和远端板18上的轴承内，驱动滚筒14与固定柱体16之间存在尽量小的空隙，确保驱动滚筒14转动时不与固定柱体16发生摩擦；改向滚筒15置于固定柱体后缘端的弧形缺口内，且改向滚筒15通过轴承与改向滚筒轴151连接，改向滚筒轴151两端通过近端板17和远端板18上的孔用螺丝固定在近端板17和远端板18上，改向滚筒15与固定柱体16之间也存在尽量小的空隙，确保改向滚筒15转动时不与固定柱体16发生摩擦；环形皮带13紧套在驱动滚筒14和改向滚筒15上，且将固定柱体16包括在内；前缘处安装有前缘风轮11，前缘风轮11的结构类似于横流风机，前缘风轮11与翼展方向一致，其两端通过其轴安装在近端板17和远端板18上的轴承内，前缘风轮11靠近端板17一端是封闭的，靠远端板18一端是敞开的，该侧可以进风，风轮马达通过导线与控制系统和动力系统5相连。

为了使环形皮带13紧贴驱动滚筒14不致打滑，近端板17和远端板18上固定改向滚筒轴151用的孔制成腰形孔，以便调节环形皮带13的张紧度，该腰形孔长度方向与动面翼的弦线方向一致。为减小环形皮带13紧贴固定柱体16表面滑动时的摩擦，在固定柱体16上下表面的适当位置镶上若干个用以减小摩擦的减摩滚针19。

驱动滚筒轴141与驱动电机相连，驱动电机通过导线与控制系统和动力系统相连，在动力的驱动下，驱动滚筒14转动，带动固定柱体16外表的环形皮带13运动，动面翼自身产生了环量，该环量的大小可由驱动滚筒14的转速来确定，如果前方有来流，在适当迎角时前方来流也会使动面翼产生环量，再加上前缘风轮11在风轮马达的驱动下转动，将前方来流及远端板18外的空气轴入前缘风轮11内然后再从动面翼上表面射出，该射流使动面翼上表面的空气流速大大增加，根据伯努利方程，流速大处压力小，反之，流速小处压力大，因而产生向上的合力，即产生一个与来流方向垂直的向上的合力，即升力。如果固定柱体16上表面的环形皮带13运动的方向与来流的方向一致，动面翼产生向上的升力，当前缘风轮停转，且固定柱体16下表面的环形皮带13运动的方向与来流的方向一致时可产生向下的升力。该动面翼能产生的最大升力比传统的低速固定机翼大很多。该动面翼产生的升力大小和方向均是可调节的，机动性能良好，当动面翼下表面的环形皮带13的线速度与来流速度大小相等，方向相反时，此时下表面的压力最大，能产生很大的升力。由于前缘风轮的作用，把飞机前方来流及两侧的空气抽至动面翼上表面，大大地提高了机翼的效率。

本实用新型效率高，产生的升力大，机动性强，起飞和降落时所需的跑道较短，飞行平稳，安全可靠。

Claims (4)

1.一种前缘带风轮的动面翼飞机，其特征在于：由主升力机翼(1)、机身(2)、水平尾翼(3)、垂直尾翼(4)、动力系统(5)、操控系统和起落架组成，其中的主升力机翼(1)为左右对称固连于机身两侧的前缘带风轮的动面翼，该动面翼由前缘风轮(11)、导流罩(12)、环形皮带(13)、驱动滚筒(14)、驱动滚筒轴(141)、改向滚筒(115)、改向滚筒轴(151)、固定柱体(16)、近端板(17)、远端板(18)、减摩滚针(19)、轴承、驱动电机和控制系统组成；动力系统(5)包括发动机、发电机、电池组、电动机；操控系统包括操作系统和控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种前缘带风轮的动面翼飞机，其特征在于：构成主升力机翼(1)的近端板(17)和远端板(18)互相平行，固定柱体(16)断面为前缘端和后缘端有弧形缺口的翼型，其翼展方向与近端板(17)垂直，固定柱体(16)两端分别与近端板(17)和远端板(18)固连；驱动滚筒(14)置于固定柱体(16)前缘端的弧形缺口内，且驱动滚筒(14)和驱动滚筒轴(141)固连，驱动滚筒轴(141)两端安装在近端板(17)和远端板(18)上的轴承内，驱动滚筒(14)与固定柱体(16)之间存在尽量小的空隙，应确保驱动滚筒(14)转动时不与固定柱体(16)发生摩擦；改向滚筒(15)置于固定柱体(16)后缘端的弧形缺口内，且改向滚筒(15)通过轴承与改向滚筒轴(151)连接，改向滚筒轴(151)两端通过近端板(17)和远端板(18)上的孔用螺丝固定在近端板(17)和远端板(18)上，改向滚筒(15)与固定柱体(16)之间也存在尽量小的空隙，应确保改向滚筒(15)转动时不与固定柱体(16)发生摩擦；环形皮带(13)紧套在驱动滚筒(14)和改向滚筒(141)上，且将固定柱体(16)包括在内；前缘处安装有前缘风轮(11)，前缘风轮(11)的结构类似于横流风机，前缘风轮(11)与翼展方向一致，其两端通过其风轮轴安装在近端板(17)和远端板(18)上的轴承内，前缘风轮(11)靠近端板(17)一端是封闭的，靠远端板(18)一端是敞开的，该侧可以进风，风轮马达通过导线与控制系统和动力系统(5)相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种前缘带风轮的动面翼飞机，其特征在于：为了使环形带(13)紧贴驱动滚筒(14)不打滑，近端板(17)和远端板(18)上固定改向滚筒轴(151)用的孔可做成腰形孔，以便调节环形皮带(13)的张紧度，该腰形孔长度方向与动面翼的弦线方向一致。

4.根据权利要求1或2所述的一种前缘带风轮的动面翼飞机，其特征在于：为减小环形皮带(13)紧贴固定柱体(16)表面滑动时的摩擦，在固定柱体(16)上下表面的适当位置镶上若干个用以减小摩擦的减摩滚针(19)。

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