CN204297065U - 一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机 - Google Patents

Abstract

一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，属航空技术领域，主要由机身、尾翼、左推动装置、右推动装置、左机翼、右机翼和起落架组成。机身内配有操纵系统和能源供给系统。左推动装置和右推动装置结构和工作原理相同，对称布置于左缺口和右缺口处。右推动装置包括发动机、主轴、中心半齿齿轮和三个或四个相同的转叶。每个转叶都包括臂轴、叶轴、近心齿轮、臂轴套管、远心齿轮、叶齿轮和桨叶。右推动装置的转叶的臂轴处于其主轴正右侧横向位置时该转叶的桨叶与该臂轴处于同一横向竖直平面内。中心半齿齿轮与叶齿轮的传动比为1∶1。左推动装置和右推动装置能使机翼上表面的气流加速，有利于机翼产生升力。该飞机效率较高，机动性高且安全性好。

Description

一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机

技术领域

一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，属航空技术领域，尤其涉及一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机。

背景技术

传统的飞机主要采用螺旋桨、涡轮和喷气式发动机作推动装置。螺旋桨推动装置有几个缺点，一是其产生扭转气流，对飞机的安全及效率均有不利影响；二是其迎风面积大对飞机产生较大的阻力，三是其桨叶为曲面，加工制造难度大。其它两种推动装置虽效率高但结构太复杂且能耗较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有飞机推动装置的上述不足，发明一种桨叶结构简单的效率较高的采用平板旋转桨叶推动装置的飞机。

一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，主要由机身、尾翼、左推动装置、右推动装置、左机翼、右机翼和起落架组成。机身内配有操纵系统、能源供给系统、机载设备和各种飞行仪器仪表。尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，水平尾翼由前段的固定部分即水平安定面和后段活动部分即升降舵组成，垂直尾翼由前段的固定部分即垂直安定面和后段活动部分即方向舵组成。左机翼和右机翼对称布置；左机翼设有左襟翼和左副翼，右机翼设有右襟翼和右副翼。在机身的左右两侧左机翼和右机翼的根部处位于左机翼和右机翼的上方设有结构尺寸相同的且对称的左缺口和右缺口，左缺口的开口朝左，右缺口的开口朝右。左推动装置和右推动装置结构和工作原理相同，它们分别对称布置于机身两侧的左缺口和右缺口处。机身左右两侧的左缺口和右缺口为包角约为180°的扇形缺口，它们的弧形内壁的半径恰好使在其间运动的桨叶的前后两个母线边都贴住弧形内壁滑行，左推动装置的主轴的右侧的桨叶基本上被左缺口包住，右推动装置的主轴的左侧的桨叶基本上被右缺口包住。左推动装置的主轴通过轴承安装在固定于左机翼的上表面的左推动装置的中心半齿齿轮中，左推动装置的主轴下端与固定于左机翼内的左推动装置的发动机输出轴相连；右推动装置的主轴通过轴承安装在固定于右机翼的上表面的右推动装置的中心半齿齿轮中，右推动装置的主轴下端与固定于右机翼内的右推动装置的发动机输出轴相连。起落架采用轮式起落架。

右推动装置的具体结构为：右推动装置包括发动机、主轴、中心半齿齿轮和均匀分布在中心半齿齿轮周围的三个或四个仅桨叶的安装角度不同的结构相同的转叶。中心半齿齿轮的齿没有布满整个圆周，只布置了半个圆周，另半个圆周是无齿的光滑面，该光滑面低于齿谷，以免与中心半齿齿轮啮合的近心齿轮的齿在主轴左侧时碰触该光滑面；带齿半周与无齿半周的连接处的过渡齿的齿高比其他齿矮些，以便与中心半齿齿轮啮合的近心齿轮顺利过渡。主轴竖直布置，主轴的中段通过轴承与中心半齿齿轮相连于中心半齿齿轮的中心孔内，主轴在中心半齿齿轮的中心孔内能灵活转动。中心半齿齿轮固定安装在右机翼的上表面。中心半齿齿轮的带齿半周朝右，中心半齿齿轮的无齿半周朝左。主轴的下端与发动机的输出轴相连。每个转叶都包括臂轴、叶轴、近心齿轮、臂轴套管、远心齿轮、叶齿轮和桨叶。桨叶为矩形刚性平板。叶轴与臂轴垂直固连于叶轴的下端，叶轴竖直布置，臂轴水平布置。叶轴的上端通过轴承与叶齿轮相连，叶齿轮能绕叶轴灵活转动。叶齿轮与桨叶固连于桨叶的下边的正中处。叶轴与桨叶在同一竖直平面内。臂轴套管通过轴承套装在臂轴中段周围，臂轴能在臂轴套管内灵活转动。近心齿轮和远心齿轮分别固连于臂轴套管的两端。远心齿轮与叶齿轮啮合，其传动比为1∶1。主轴的上端与所有转叶的臂轴垂直固连。所有转叶的近心齿轮在过主轴的纵向铅垂面的右侧时都与中心半齿齿轮啮合，中心半齿齿轮与近心齿轮啮合的传动比为1∶1。中心半齿齿轮、近心齿轮、远心齿轮和叶齿轮均采用锥齿轮。组装右推动装置时，确保其任一转叶的臂轴处于其主轴正右方横向位置时该转叶的桨叶与该臂轴处于同一横向竖直平面内。这样，由于中心半齿齿轮固定不动，且中心半齿齿轮与叶齿轮的传动比为1∶1，该转叶转至臂轴处于主轴右侧任何位置时该转叶的桨叶都处于横向竖直状态。由于中心半齿齿轮的左半周无齿，且因机身的右缺口的限制，转叶转至臂轴处于主轴左侧任何位置时该转叶的桨叶都处于与该转叶的臂轴垂直状态。所有桨叶的与右缺口内壁接触的前后两个母线边安装有用以减小桨叶紧贴右缺口内壁滑动摩擦的减摩滚筒。

左推动装置的转叶的个数与右推动装置的转叶的个数相同。组装左推动装置时，确保其任一转叶的臂轴处于其主轴正左侧横向位置时该转叶的桨叶与该臂轴处于同一横向竖直平面内。

右推动装置的工作原理是：因每个转叶的臂轴处于主轴正右侧横向位置时臂轴与桨叶共面，中心半齿齿轮与叶齿轮的传动比为1∶1，且中心半齿齿轮固定不动。右推动装置转动时，在主轴右侧的桨叶会保持横向竖直状态向后拍风，处于主轴左侧的桨叶会保持与相应的臂轴垂直前行。这样产生推力的效率较高。

从上往下看，即俯视该采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，左推动装置和右推动装置的工作原理是：启动左推动装置的发动机和右推动装置的发动机，分别带动左推动装置的转叶逆时针转动和右推动装置的转叶顺时针转动，产生向前的推力。因左推动装置和右推动装置安装于左机翼和右机翼的上表面，它们能使左机翼和右机翼上表面的气流加速，有利于左机翼和右机翼产生升力。故该飞机效率较高。

升降舵在操纵系统的操控下能上下偏转，向上偏转会使该飞机抬头，实现上仰；升降舵向下偏转会使该飞机低头，实现下俯。方向舵在操纵系统的操控下左右偏转，能使该飞机向左或向右偏航。操控左副翼和右副翼上下差动偏转，能使该飞机左右横向滚转；操控左襟翼和右襟翼同时向后下方伸出，能使该飞机升力增加，有利起降和爬升。

由于该发明飞机采用两套推动装置，故机动性高且安全性好。

附图说明

图1是本发明一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机的后视示意图；图2是图1的俯视示意图；图3是图1的左视示意图；图4是放大了的带四个转叶的右推动装置的后视示意简图；图5是图4的俯视示意图；图6是右推动装置的放大了的与主轴连接的安装在中心半齿齿轮上的一个转叶的结构示意图；图7是放大了的右推进装置的中心半齿齿轮的示意图。

图中，1-机身，11-左缺口，12-右缺口；2-尾翼，21-水平尾翼，22-垂直尾翼；3-左推动装置；4-右推动装置，40-发动机，41-主轴，42-中心半齿齿轮，421-中心半齿齿轮的带齿半周，422-中心半齿齿轮的无齿半周，423-中心半齿齿轮的中心孔，43-转叶，43a、43b、43c和43d为均匀分布于主轴41周围的不同位置的转叶；431-臂轴，432-叶轴，433-近心齿轮，434-臂轴套管，435-远心齿轮，436-叶齿轮，437-桨叶；5-左机翼，51-左副翼，52-左襟翼；6-右机翼，61-右副翼，62-右襟翼；7-左推动装置3的旋转方向指示，8-右推动装置4的旋转方向指示，9-起落架。

具体实施方式

以下结合附图1~7对本发明加以具体说明。

一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，主要由机身1、尾翼2、左推动装置3、右推动装置4、左机翼5、右机翼6和起落架9组成。机身1内配有操纵系统、能源供给系统、机载设备和各种飞行仪器仪表。尾翼2包括水平尾翼21和垂直尾翼22，水平尾翼21由前段的固定部分即水平安定面和后段活动部分即升降舵组成，垂直尾翼22由前段的固定部分即垂直安定面和后段活动部分即方向舵组成。左机翼5和右机翼6对称布置；左机翼5设有左襟翼52和左副翼51，右机翼6设有右襟翼62和右副翼61。在机身1的左右两侧左机翼5和右机翼6的根部处位于左机翼5和右机翼6的上方设有结构尺寸相同的且对称的左缺口11和右缺口12，左缺口11的开口朝左，右缺口12的开口朝右。左推动装置3和右推动装置4结构和工作原理相同，它们分别对称布置于机身1两侧的左缺口11和右缺口12处。机身1左右两侧的左缺口11和右缺口12为包角约为180°的扇形缺口，它们的弧形内壁的半径恰好使在其间运动的桨叶的前后两个母线边都贴住弧形内壁滑行，左推动装置3的主轴的右侧的桨叶基本上被左缺口11包住，右推动装置4的主轴41的左侧的桨叶基本上被右缺口12包住。左推动装置3的主轴通过轴承安装在固定于左机翼5的上表面的左推动装置3的中心半齿齿轮中，左推动装置3的主轴下端与固定于左机翼5内的左推动装置3的发动机输出轴相连；右推动装置4的主轴41通过轴承安装在固定于右机翼6的上表面的右推动装置4的中心半齿齿轮42中，右推动装置4的主轴41下端与固定于右机翼6内的右推动装置4的发动机40输出轴相连。起落架9采用轮式起落架。

右推动装置4的具体结构为：右推动装置4包括发动机40、主轴41、中心半齿齿轮42和均匀分布在中心半齿齿轮42周围的三个或四个仅桨叶的安装角度不同的结构相同的转叶43。中心半齿齿轮42的齿没有布满整个圆周，只布置了半个圆周，另半个圆周是无齿的光滑面，该光滑面低于齿谷，以免与中心半齿齿轮42啮合的近心齿轮的齿在主轴41左侧时碰触该光滑面；带齿半周421与无齿半周422的连接处的过渡齿的齿高比其他齿矮些，以便与中心半齿齿轮42啮合的近心齿轮顺利过渡。主轴41竖直布置，主轴41的中段通过轴承与中心半齿齿轮42相连于中心半齿齿轮42的中心孔423内，主轴41在中心半齿齿轮的中心孔423内能灵活转动。中心半齿齿轮42固定安装在右机翼6的上表面。中心半齿齿轮42的带齿半周421朝右，中心半齿齿轮的无齿半周422朝左。主轴41的下端与发动机40的输出轴相连。每个转叶43都包括臂轴431、叶轴432、近心齿轮433、臂轴套管434、远心齿轮435、叶齿轮436和桨叶437。桨叶437为矩形刚性平板，采用碳纤维材料制作。叶轴432与臂轴431垂直固连于叶轴432的下端，叶轴432竖直布置，臂轴431水平布置。叶轴432的上端通过轴承与叶齿轮436相连，叶齿轮436能绕叶轴432灵活转动。叶齿轮436与桨叶437固连于桨叶437的下边的正中处。叶轴432与桨叶437在同一竖直平面内。臂轴套管434通过轴承套装在臂轴431中段周围，臂轴431能在臂轴套管434内灵活转动。近心齿轮433和远心齿轮435分别固连于臂轴套管434的两端。远心齿轮435与叶齿轮436啮合，其传动比为1∶1。主轴41的上端与所有转叶43a、43b、43c和43d的臂轴垂直固连。所有转叶43a、43b、43c和43d的近心齿轮在过主轴41的纵向铅垂面的右侧时都与中心半齿齿轮42啮合，中心半齿齿轮42与近心齿轮433啮合的传动比为1∶1。中心半齿齿轮42、近心齿轮433、远心齿轮435和叶齿轮436均采用锥齿轮。组装右推动装置4时，确保其任一转叶43的臂轴处于其主轴41正右方横向位置时该转叶的桨叶与该臂轴处于同一横向竖直平面内。这样，由于中心半齿齿轮42固定不动，且中心半齿齿轮42与叶齿轮436的传动比为1∶1，该转叶转至臂轴处于主轴41右侧任何位置时该转叶的桨叶都处于横向竖直状态。由于中心半齿齿轮42的左半周无齿，且因机身1的右缺口12的限制，转叶转至臂轴处于主轴左侧任何位置时该转叶的桨叶都处于与该转叶的臂轴垂直状态。所有桨叶的与右缺口12内壁接触的前后两个母线边安装有用以减小桨叶紧贴右缺口12内壁滑动摩擦的减摩滚筒。

左推动装置3的转叶的个数与右推动装置4的转叶的个数相同。组装左推动装置3时，确保其任一转叶的臂轴处于其主轴正左侧横向位置时该转叶的桨叶与该臂轴处于同一横向竖直平面内。

左推动装置3和右推动装置4的发动机相同，它们都采用电机时用锂电池供电。

右推动装置4的工作原理是：因每个转叶的臂轴处于主轴41正右侧横向位置时臂轴与桨叶共面，中心半齿齿轮42与叶齿轮的传动比为1∶1，且中心半齿齿轮42固定不动。右推动装置4转动时，在主轴41右侧的桨叶会保持横向竖直状态向后拍风，处于主轴41左侧的桨叶会保持与相应的臂轴垂直前行。这样产生推力的效率较高。

从上往下看，即俯视该采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，左推动装置3和右推动装置4的工作原理是：启动左推动装置3的发动机和右推动装置4的发动机40，分别带动左推动装置3的转叶逆时针转动和右推动装置4的转叶顺时针转动，产生向前的推力。因左推动装置3和右推动装置4安装于左机翼5和右机翼6的上表面，它们能使左机翼5和右机翼6上表面的气流加速，有利于左机翼5和右机翼6产生升力。故该飞机效率较高。

升降舵在操纵系统的操控下能上下偏转，向上偏转会使该飞机抬头，实现上仰；升降舵向下偏转会使该飞机低头，实现下俯。方向舵在操纵系统的操控下左右偏转，能使该飞机向左或向右偏航。操控左副翼51和右副翼61上下差动偏转，能使该飞机左右横向滚转；操控左襟翼52和右襟翼62同时向后下方伸出，能使该飞机升力增加，有利起降和爬升。

由于该发明飞机采用两套推动装置，故机动性高且安全性好。

Claims (5)

1.一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，主要由机身（1）、尾翼（2）、左推动装置（3）、右推动装置（4）、左机翼（5）、右机翼（6）和起落架（9）组成，其特征在于：机身（1）内配有操纵系统、能源供给系统、机载设备和仪器仪表；尾翼（2）包括水平尾翼（21）和垂直尾翼（22），水平尾翼（21）由水平安定面和升降舵组成，垂直尾翼（22）由垂直安定面和方向舵组成；左机翼（5）和右机翼（6）对称布置；左机翼（5）设有左襟翼（52）和左副翼（51），右机翼（6）设有右襟翼（62）和右副翼（61）；在机身（1）的左右两侧设有结构尺寸相同的且对称的左缺口（11）和右缺口（12），左缺口（11）的开口朝左，右缺口（12）的开口朝右；左推动装置（3）和右推动装置（4）结构和工作原理相同，它们分别对称布置于机身（1）两侧的左缺口（11）和右缺口（12）处；机身（1）左右两侧的左缺口（11）和右缺口（12）为包角约为180°的扇形缺口，它们的弧形内壁的半径恰好使在其间运动的桨叶的前后两个母线边都贴住弧形内壁滑行，左推动装置（3）的主轴的右侧的桨叶基本上被左缺口（11）包住，右推动装置（4）的主轴（41）的左侧的桨叶基本上被右缺口（12）包住；起落架（9）采用轮式起落架；

右推动装置（4）的具体结构为：它包括发动机（40）、主轴（41）、中心半齿齿轮（42）和均匀分布在中心半齿齿轮（42）周围的三个或四个仅桨叶的安装角度不同的结构相同的转叶（43）；中心半齿齿轮（42）的齿没有布满整个圆周，只布置了半个圆周，另半个圆周是无齿的光滑面，该光滑面低于齿谷；主轴（41）竖直布置，主轴（41）的中段通过轴承与中心半齿齿轮（42）相连于中心半齿齿轮（42）的中心孔（423）内，主轴（41）在中心半齿齿轮的中心孔（423）内能灵活转动；中心半齿齿轮（42）固定安装在右机翼（6）的上表面；中心半齿齿轮（42）的带齿半周（421）朝右，中心半齿齿轮的无齿半周（422）朝左；主轴（41）的下端与发动机（40）的输出轴相连；每个转叶（43）都包括臂轴（431）、叶轴（432）、近心齿轮（433）、臂轴套管（434）、远心齿轮（435）、叶齿轮（436）和桨叶（437）；桨叶（437）为矩形刚性平板；叶轴（432）与臂轴（431）垂直固连于叶轴（432）的下端，叶轴（432）竖直布置，臂轴（431）水平布置；叶轴（432）的上端通过轴承与叶齿轮（436）相连，叶齿轮（436）能绕叶轴（432）灵活转动；叶齿轮（436）与桨叶（437）固连于桨叶（437）的下边的正中处；叶轴（432）与桨叶（437）在同一竖直平面内；臂轴套管（434）通过轴承套装在臂轴（431）中段周围，臂轴（431）能在臂轴套管（434）内灵活转动；近心齿轮（433）和远心齿轮（435）分别固连于臂轴套管（434）的两端；远心齿轮（435）与叶齿轮（436）啮合，其传动比为1∶1；主轴（41）的上端与所有转叶的臂轴垂直固连；所有转叶的近心齿轮在过主轴（41）的纵向铅垂面的右侧时都与中心半齿齿轮（42）啮合，中心半齿齿轮（42）与近心齿轮（433）啮合的传动比为1∶1；中心半齿齿轮（42）、近心齿轮（433）、远心齿轮（435）和叶齿轮（436）均采用锥齿轮；转叶（43）的臂轴处于其主轴（41）正右方横向位置时该转叶的桨叶与该臂轴处于同一横向竖直平面内；

左推动装置（3）的转叶的个数与右推动装置（4）的转叶的个数相同；左推动装置（3）中，任一转叶的臂轴处于其主轴正左侧横向位置时该转叶的桨叶与该臂轴处于同一横向竖直平面内。

2. 根据权利要求1所述的一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，其特征在于：所有桨叶的与机身左右两侧的缺口内壁接触的前后两个母线边都安装有用以减小桨叶紧贴缺口内壁滑动摩擦的减摩滚筒。

3. 根据权利要求1所述的一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，其特征在于：中心半齿齿轮的带齿半周与无齿半周的连接处的过渡齿的齿高比其他齿矮些。

4. 根据权利要求1或2所述的一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，其特征在于：所有桨叶采用碳纤维材料制作。

5. 根据权利要求1所述的一种采用平板旋转桨叶推动装置的飞机，其特征在于：发动机采用电机时用锂电池供电。