CN202987500U - 空气能高速直升飞机 - Google Patents
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Abstract
空气能高速直升飞机：机身做成流线型壳体。蓄电池、控制器、仪器仪表设置在机身内的舱室内。气压、温度及湿度传感器探入机身内。在机身正上方联接联接箱，在联接箱左右两侧设置与箱内控制电机联接的机翼，在左、右机翼尖部设置一个螺旋桨，左、右螺旋桨的空心轴用穿过联接箱及控制电机转轴中孔的水平空心轴、锥齿轮副联系。机身内通过电磁阀门与联接箱内、各空心轴、螺旋桨桨叶的气道联通。在桨叶端部的气道出口垂直于桨叶后沿。传感器、仪器仪表、蓄电池、控制电机、电磁阀门均与控制器连接。螺旋桨以注入机身内的压缩空气从桨叶的出气口喷出而旋转。机尾有垂翼、方向舵、水平翼、升降舵。控制机翼及其上的螺旋桨倾转，飞机能高速直升和前飞。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器技术，特别是一种空气能高速直升飞机。
背景技术
美国的V-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机，能垂直起降，能象以螺旋桨驱进的固定翼飞机一样飞行，飞行速度能达到500km/h，而常规的直升机最大飞行速度难以超过370km/h。两者相比，倾转旋翼飞机可称为高速直升机。倾转旋翼飞机兼具传统直升机和以螺旋桨(旋翼)驱进的固定翼飞机的优点，性能优越。但是，倾转旋翼飞机有天生的严重缺陷：一是倾转旋翼飞机的发动机置于固定翼的翼尖，使固定翼成为受力恶劣的悬臂樑，这是造成稳定性差、可靠性差、结构复杂、造价昂贵的主要原因；其二，由于倾转旋翼飞机垂直升起过程中其固定翼风阻很大，所以直升速度慢，而且能耗大。
发明内容
本实用新型设计一种空气能高速直升飞机，克服现有倾转旋翼飞机的上述缺陷，用压缩空气作动力，螺旋(旋翼)桨质量小，螺旋桨(旋翼)和机翼能同时倾转，所以稳定性好、可靠性高、结构简单、直升和飞行都较快、能耗小。
本实用新型按下述技术方案实现。
如图1图2示。机身1做成流线型密闭壳体。在机身1内下部用隔板16间隔出一个舱室14，隔板16与机身1密封联结。气压传感器17、温度传感器18、湿度传感器21分别穿透隔板16并与其密封联接。蓄电池19、控制器20、仪器仪表(图中未画)设置在舱室14内。气压传感器17、温度传感器18、湿度传感器21、所述仪器仪表、蓄电池19均与控制器20连接。在机身1下部有支腿13。在机身1设置充气门15。联接箱2垂直联接在机身1正上部。联接箱2内上部用隔板32隔出一号空腔30。
在机身垂直平分线的上部的左侧部分是：左控制电机的外壳34的外圆上部固定于隔板32的下表面；控制电机的定子33固定于外壳34、左端板35、右端板24；控制电机的转子体22固定在转子转轴29的外圆；转子转轴29分别用一号轴承52、二号轴承25联系于左端板35的中孔、右端板24的中孔；转子转轴29的左端伸到联接箱2的左侧板外，并用三号轴承38联系于联接箱2的左侧板。一号密封圈37套在转子转轴29的外圆，并与转轴29的外圆、一号轴承52的外圈左端面、三号轴承38的外圈右端面密封粘接。在所述控制电机、一号密封圈37、联接箱2所围成的空间填充一号硬质轻材料36；在所述控制电机、一号密封圈37、联接箱2、机身1所围成的空间填充二号硬质轻材料53。在联接箱2的左侧上部设置一号电磁销8，在联接箱2的左侧距一号电磁销8的左下位设置二号电磁销3。机翼4的右端与转子转轴29的左端密封联接，在机翼4内左部用弯形隔板42将机翼4内间隔成二号空腔41、三号空腔49。垂直空心转轴7的下端依次垂直穿过机翼4的左部前沿、弯形隔板42的水平部分左部，并分别用四号轴承44、五号轴承46联系于左机翼4的前沿、弯形隔板42的水平部分；二号密封圈47套在垂直空心转轴7下部外圆并与其密封粘接，还与弯形隔板42的水平部分的下平面密封联接；在垂直空心转轴7下端同轴心安装一号锥齿轮48。在垂直空心转轴7的上端联接数个桨叶5，垂直空心转轴7、桨叶5组成螺旋桨；在桨叶5内有沿叶长方向的一号气道43，在桨叶5尖部内有二号气道6，二号气道6的出口与桨叶5的后沿垂直，三号空腔49、垂直空心转轴7的空心45、一号气道43、二号气道6依次联通。密封套筒40的两端分别与弯形隔板42垂直部分右侧面、机翼4的右内侧面密封联接，密封套筒40的外周下部及前后部与机翼4的相对应内壁密封粘接。在机翼4的右端打两个止动盲孔，两个止动盲孔分别对应机翼4转到其弦长沿垂直方向和与水平方向有一迎角时的一号电磁销8、二号电磁销3的位置。如图2示，以机身垂直平分线为对称中心线，在其右侧设置对称于所述的左侧部分。
水平空心轴27非接触地穿过转子转轴29的中孔，并与其同轴心，分别用六号轴承39、七号轴承51将水平空心轴27联系于机翼4、弯形隔板42的垂直部分；在水平空心轴27的两端各同轴心安装一个二号锥齿轮50，二号锥齿轮50与一号锥齿轮48啮合传动，并且二号锥齿轮50的轴线与一号锥齿轮48的轴线相垂直。在水平空心轴27的中部圆周打有数个小孔26，小孔26与水平空心轴27的空心28相通，也与两控制电机之间的间隔31相通，水平空心轴27的空心28的端头与三号空腔49相通。
电磁阀门23穿透机身1的顶部并与其密封联接，电磁阀门23上部处于所述两控制电机之间的间隔31，当电磁阀门23在打开状态时将两控制电机之间的间隔31和机身1内部联通。
在机身1的尾部设置垂直尾翼9、方向舵10；在机身1的尾部设置水平尾翼12、升降舵11；方向舵10、升降舵11均由设置在机身1尾部内的舵机(图中未画)控制。
所述控制电机、电磁阀门23、一号电磁销8、二号电磁销3、所述舵机均与控制器20连接。
将压缩空气从充气门15注入机身1内。空气能高速直升飞机要起飞，螺旋桨、机翼4的弦长沿垂直方向，一号电磁销8的头部插入机翼4相应的盲孔(如图2示)使机翼4固定。这时操动控制器20，打开电磁阀门23，机身1内压缩空气依次通过电磁阀门23、小孔26、空心28、空心45、一号气道43、二号气道6，最后经二号气道6的喷口喷出，反作用力使桨叶5产生转矩，使螺旋桨旋转产生升力，空气能高速直升飞机直升。当空气能高速直升飞机上升到欲达的高度时，操动控制器20，先使电磁销8的头部从机翼4的盲孔拔出，再逐渐使控制电机正向转动，同时带动螺旋桨、机翼4向前倾转直到机翼4达到合适的迎角为止，这时使二号电磁销3的头部插入机翼4相应的盲孔以固定机翼4，随后飞机进入高速(与现有直升机相比)前飞状态(如图3示)。飞机要降落，操动控制器20，先使二号电磁销3的头部从机翼4的盲孔拔出，再逐渐使控制电机反向转动，同时带动螺旋桨、机翼4向后倾转直到机翼4达到垂直方向为止，这时将一号电磁销8的头部插入机翼4相应的盲孔以固定机翼4，同时，操动控制器20关闭电磁阀门23，飞机垂直降落，空气阻力带动螺旋桨自由旋转，螺旋桨起到降落伞的作用。由于水平空心轴27、二号锥齿轮50、一号锥齿轮48的作用，左螺旋桨和右螺旋桨保持同速反向旋转，所以不会使飞机产生非平衡侧倾力矩。在飞行全过程，气压传感器17、温度传感器18、湿度传感器21实时感知机身1内的压力、温度、湿度并传给控制器20，经过分析计算，控制器20控制电磁阀门23的开度，使螺旋桨达到需要的转速。操动控制器20，驱动舵机以控制飞机前飞时的方向和姿态。
本实用新型的有益效果：
1、与美国的V-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机相比：一是空气能高速直升飞机，以压缩空气作动力，直接驱动螺旋桨，省去了传统笨重的螺旋桨发动机，极大地减轻机翼翼尖负荷，所以稳定性好、可靠性高、安全；二是空气能高速直升飞机的机翼和螺旋桨能同时转动，直升时，机翼和螺旋桨均转到垂直状态，受到的空气阻力小得多，因而直升速度更快。
2、结构简单，成本小。由于结构简单，所以检修维护工作简单且工作量小。
3、机身、机翼、螺旋桨的质量，可以做到(用复合材料)比现有飞行器的机壳及起落架质量小得多，而且电磁阀门、电磁销、控制电机、蓄电池的总质量远比现有飞行器的发动机及传动机构的总质量小许多，它携带的压缩空气质量比现有飞行器携带燃料质量小得多，总之空气能高速直升飞机的比重远比现有飞行器的小，所以它的载荷比现有飞行器大得多、能耗小。
4、现有的飞行器启动时间在1-10分钟，而空气能高速直升飞机启动时间短到可以立即起飞，这对执行紧急任务非常给力，现有的飞行器无法企及。
5、给空气能高速直升飞机注压缩空气时，常在室温环境，完成后，空气能飞球若到室外，它能吸收环境的热量或太阳光的热量，使其内部压缩空气升温而产生压力增量，这相当于增能。所以，它能顺便无偿地利用太阳能或环境热能。这是它的又一突出优点。
6、操作控制简单，飞行灵活。
7、空气能高速直升飞机的结构和工作原理决定了它比现有的飞行器工作可靠、寿命长。
8、空气能高速直升飞机易做成比其它无人飞机性能更优越的无人飞机，用途广泛。
9、以空气能作动力，环保。
10、由于上述优点，所以所述空气能高速直升飞机性价比极高。
附图说明
图1是空气能高速直升飞机的侧向示意图，也是空气能高速直升飞机直升时的姿态示意图；
图2是图1的A-A剖视放大图；
图3是空气能高速直升飞机前飞时的姿态示意图。
具体实施方式
如图1图2示。机身1做成流线型密闭壳体。在机身1内下部用隔板16间隔出一个舱室14，隔板16与机身1密封联结。气压传感器17、温度传感器18、湿度传感器21分别穿透隔板16并与其密封联接。蓄电池19、控制器20、仪器仪表(图中未画)设置在舱室14内。气压传感器17、温度传感器18、湿度传感器21、所述仪器仪表、蓄电池19均与控制器20连接。在机身1下部有支腿13。在机身1设置充气门15。联接箱2垂直联接在机身1正上部。联接箱2内上部用隔板32隔出一号空腔30。
在机身垂直平分线的上部的左侧部分是：左控制电机的外壳34的外圆上部固定于隔板32的下表面；控制电机的定子33固定于外壳34、左端板35、右端板24；控制电机的转子体22固定在转子转轴29的外圆；转子转轴29分别用一号轴承52、二号轴承25联系于左端板35的中孔、右端板24的中孔；转子转轴29的左端伸到联接箱2的左侧板外，并用三号轴承38联系于联接箱2的左侧板。一号密封圈37套在转子转轴29的外圆，并与转轴29的外圆、一号轴承52的外圈左端面、三号轴承38的外圈右端面密封粘接。在所述控制电机、一号密封圈37、联接箱2所围成的空间填充一号硬质轻材料36；在所述控制电机、一号密封圈37、联接箱2、机身1所围成的空间填充二号硬质轻材料53。在联接箱2的左侧上部设置一号电磁销8，在联接箱2的左侧距一号电磁销8的左下位设置二号电磁销3。机翼4的右端与转子转轴29的左端密封联接，在机翼4内左部用弯形隔板42将机翼4内间隔成二号空腔41、三号空腔49。垂直空心转轴7的下端依次垂直穿过机翼4的左部前沿、弯形隔板42的水平部分左部，并分别用四号轴承44、五号轴承46联系于左机翼4的前沿、弯形隔板42的水平部分；二号密封圈47套在垂直空心转轴7下部外圆并与其密封粘接，还与弯形隔板42的水平部分的下平面密封联接；在垂直空心转轴7下端同轴心安装一号锥齿轮48。在垂直空心转轴7的上端联接数个桨叶5，垂直空心转轴7、桨叶5组成螺旋桨；在桨叶5内有沿叶长方向的一号气道43，在桨叶5尖部内有二号气道6，二号气道6的出口与桨叶5的后沿垂直，三号空腔49、垂直空心转轴7的空心45、一号气道43、二号气道6依次联通。密封套筒40的两端分别与弯形隔板42垂直部分右侧面、机翼4的右内侧面密封联接，密封套筒40的外周下部及前后部与机翼4的相对应内壁密封粘接。在机翼4的右端打两个止动盲孔，两个止动盲孔分别对应机翼4转到其弦长沿垂直方向和与水平方向有一迎角时的一号电磁销8、二号电磁销3的位置。如图2示，以机身垂直平分线为对称中心线，在其右侧设置对称于所述的左侧部分。
水平空心轴27非接触地穿过转子转轴29的中孔，并与其同轴心，分别用六号轴承39、七号轴承51将水平空心轴27联系于机翼4、弯形隔板42的垂直部分；在水平空心轴27的两端各同轴心安装一个二号锥齿轮50，二号锥齿轮50与一号锥齿轮48啮合传动，并且二号锥齿轮50的轴线与一号锥齿轮48的轴线相垂直。在水平空心轴27的中部圆周打有数个小孔26，小孔26与水平空心轴27的空心28相通，也与两控制电机之间的间隔31相通，水平空心轴27的空心28的端头与三号空腔49相通。
电磁阀门23穿透机身1的顶部并与其密封联接，电磁阀门23上部处于两控制电机之间的间隔31，当电磁阀门23在打开状态时将两控制电机之间的间隔31和机身1内部联通。
在机身1的尾部设置垂直尾翼9、方向舵10；在机身1的尾部设置水平尾翼12、升降舵11；方向舵10、升降舵11均由设置在机身1尾部内的舵机(图中未画)控制。
所述控制电机、电磁阀门23、一号电磁销8、二号电磁销3、所述舵机均与控制器20连接。
Claims (1)
1.空气能高速直升飞机，其特征是：
机身(1)做成流线型密闭壳体；在机身(1)内下部用隔板(16)间隔出一个舱室(14)，隔板(16)与机身(1)密封联结；气压传感器(17)、温度传感器(18)、湿度传感器(21)分别穿透隔板(16)并与其密封联接；蓄电池(19)、控制器(20)、仪器仪表设置在舱室(14)内；气压传感器(17)、温度传感器(18)、湿度传感器(21)、所述仪器仪表、蓄电池(19)均与控制器(20)连接；在机身(1)下部有支腿(13)；在机身(1)设置充气门(15)；联接箱(2)垂直联接在机身(1)正上部；联接箱(2)内上部用隔板(32)隔出一号空腔(30)；
在机身垂直平分线的上部的左侧部分是：左控制电机的外壳(34)的外圆上部固定于隔板(32)的下表面；控制电机的定子(33)固定于外壳(34)、左端板(35)、右端板(24)；控制电机的转子体(22)固定在转子转轴(29)的外圆；转子转轴(29)分别用一号轴承(52)、二号轴承(25)联系于左端板(35)的中孔、右端板(24)的中孔；转子转轴(29)的左端伸到联接箱(2)的左侧板外，并用三号轴承(38)联系于联接箱(2)的左侧板；一号密封圈(37)套在转子转轴(29)的外圆，并与转轴(29)的外圆、一号轴承(52)的外圈左端面、三号轴承(38)的外圈右端面密封粘接；在所述控制电机、一号密封圈(37)、联接箱(2)所围成的空间填充一号硬质轻材料(36)；在所述控制电机、一号密封圈(37)、联接箱(2)、机身(1)所围成的空间填充二号硬质轻材料(53)；在联接箱(2)的左侧上部设置一号电磁销(8)，在联接箱(2)的左侧距一号电磁销(8)的左下位设置二号电磁销(3)；机翼(4)的右端与转子转轴(29)的左端密封联接，在机翼(4)内左部用弯形隔板(42)将机翼(4)内间隔成二号空腔(41)、三号空腔(49)；垂直空心转轴(7)的下端依次垂直穿过机翼(4)的左部前沿、弯形隔板(42)的水平部分左部，并分别用四号轴承(44)、五号轴承(46)联系于左机翼(4)的前沿、弯形隔板(42)的水平部分；二号密封圈(47)套在垂直空心转轴(7)下部外圆并与其密封粘接，还与弯形隔板(42)的水平部分的下平面密封联接；在垂直空心转轴(7)下端同轴心安装一号锥齿轮(48)；在垂直空心转轴(7)的上端联接数个桨叶(5)，垂直空心转轴(7)、桨叶(5)组成螺旋桨；在桨叶(5)内有沿叶长方向的一号气道(43)，在桨叶(5)尖部内有二号气道(6)，二号气道(6)的出口与桨叶(5)的后沿垂直，三号空腔(49)、垂直空心转轴(7)的空心(45)、一号气道(43)、二号气道(6)依次联通；密封套筒(40)的两端分别与弯形隔板(42)垂直部分右侧面、机翼(4)的右内侧面密封联接，密封套筒(40)的外周下部及前后部与机翼(4)的相对应内壁密封粘接；在机翼(4)的右端打两个止动盲孔，两个止动盲孔分别对应机翼(4)转到其弦长沿垂直方向和与水平方向有一迎角时的一号电磁销(8)、二号电磁销(3)的位置；以机身垂直平分线为对称中心线，在其右侧设置对称于所述的左侧部分；
水平空心轴(27)非接触地穿过转子转轴(29)的中孔，并与其同轴心，分别用六号轴承(39)、七号轴承(51)将水平空心轴(27)联系于机翼(4)、弯形隔板(42)的垂直部分；在水平空心轴(27)的两端各同轴心安装一个二号锥齿轮(50)，二号锥齿轮(50)与一号锥齿轮(48)啮合传动，并且二号锥齿轮(50)的轴线与一号锥齿轮(48)的轴线相垂直；在水平空心轴(27)的中部圆周打有数个小孔(26)，小孔(26)与水平空心轴(27)的空心(28)相通，也与两控制电机之间的间隔(31)相通，水平空心轴(27)的空心(28)的端头与三号空腔(49)相通；
电磁阀门(23)穿透机身(1)的顶部并与其密封联接，电磁阀门(23)上部处于所述两控制电机之间的间隔(31)，当电磁阀门(23)在打开状态时将两控制电机之间的间隔(31)和机身(1)内部联通；
在机身(1)的尾部设置垂直尾翼(9)、方向舵(10)；在机身(1)的尾部设置水平尾翼(12)、升降舵(11)；方向舵(10)、升降舵(11)均由设置在机身(1)尾部内的舵机控制；
所述控制电机、电磁阀门(23)、一号电磁销(8)、二号电磁销(3)、所述舵机均与控制器(20)连接。
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| CN110155371A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-23 | 北京航空航天大学 | 一种充气喷射起飞滑翔回收的火星飞行器及其使用方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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