CN2600337Y - 空气喷射驱动螺旋桨直升飞机 - Google Patents

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空气喷射驱动螺旋桨直升飞机,属于航空机械领域,特征是双叶跷板式升力螺旋桨两端各有一个喷口,连通桨叶内喷管及离心鼓风机排气管道。离心鼓风机排出空气,经机架柱、球面轴承等通过桨叶内喷管和两端喷口喷出,以空气喷射反作用力驱动螺旋桨。两叶跷板式螺旋桨支承球面轴轴承上,以特定的自动倾斜器操纵。以特定的转向舵控制方向,可实现垂直升降、悬停、前飞、后飞、转弯和原地转向等各种飞行,比现有同类技术耗能低,更简单可靠、灵活机动,容易驾驶、安全稳定、使用性能良好、所需功率仅及普通单人飞行器的1/3-1/4,成本仅及后者的1/5-1/10。可广泛用于个人或小型飞行交通、联络、游览、摄影、体育运动、军用、商业广告、巡逻等各个方面。

Description

空气喷射驱动螺旋桨直升飞机
技术领域    本专利属于航空机械领域。
背景技术    目前已研究试验的单人飞行器和相关专利技术方案有多种,其中有的技术上不够成熟,有的结构复杂、成本高、或安全性可靠性、稳定性、使用性能等问题。都没有普遍应用。虽然单人飞行也可用普通小型飞机,并达到很好的空气动力的结构性能,但普通飞机造价高,飞行、使用、维护均需专业技术,还必须相应的飞行场跑道。这不符合单人飞行器和小型简易飞机应能垂直升降不需跑道、简单可靠、灵活方便、易于驾驶等要求。
发明内容    本发明的目的是:创造一种新型特定的空气喷射驱动螺旋桨技术。不仅满足上述单人飞行器的要求。而且能空中悬停、倒退飞行。安全可靠、简单实用、稳定性好、价格低。便于操纵维护,推广应用的单人直升飞机或双人、三人小型直升飞机。
根据本发明的目的,要解决特别轻型升力螺旋桨的空气动力性能和材料、结构、强度等问题外,更必需解决螺旋桨特定的新型的驱动方案,以及螺旋桨如何以最简单有效、轻小的方式与桨毂、桨轴的铰接问题,涉及与此有关的连接机架和整体布置问题。
解决这一系列技术问题,本发明的技术方案是:完全取消普通的升力螺旋桨的机械传动系统,而以本发明特定的内部压缩空气在螺旋桨端向后喷出,产生的反作用力来驱动。采取两叶跷板式螺旋桨。桨毂直接与机架上端轴管的球面支承铰接,以特定的自动倾斜器操作和转向舵转向。原理上升力系统与现有技术相同,但整个驱动方式、结构布置、技术方案均与现有技术完全不同。
图1是本发明、空气喷射驱动螺旋桨直升飞机的技术方案与结构布置。由升力螺旋桨部份、操纵部份及机身部份组成,其中升力螺旋桨部份包括升力螺旋桨装置(1),动力装置(发动机及离心式鼓风机)(2),球面支承(4),油箱(6)。
操纵部份包括自动倾斜器操纵装置(3),转向舵(7),油门踏板(8),方向操纵杆(9),前后操纵杆(11)。
机身部份包括机架柱(5),机身罩(12),前、后轮装置(13)。
图2-图4是对应图1各个剖面A-A、B-B、C--C的装置的结构。图5是升力螺旋桨桨毂与球面支承铰接的具体结构。
本发明的主要特征是其升力螺旋桨部份。双叶跷板式升力螺旋桨(1-1)两端,各有一个喷口(1-2)正对桨叶旋转相反方向(图1的A-A剖面图2)。喷口连通桨叶内部的喷管(1--3)。喷管另一端分别与桨毂的下孔b(图5),支管(4-2),上孔a,整流罩(4--1),球面支承(4),机架柱(5)和离心鼓风机(2-5)的排气管d连通(图3),构成喷射驱动螺旋桨的空气流通管路。
本发明的第2特征是:双叶螺旋桨(1-1)的桨毂(1-4)以桨毂螺栓(1-5)连接。桨毂(1-4)与机架柱(5)上端的球面支承(4)铰接,(图2)、(图5)。
本发明第3特征是:离心鼓风机(2-5)装在发动机(2-1)前端,  (图3)、(图1),压缩机进气口C正对飞行前进方向。
本发明第4特征是:其自动倾斜器(3)装置(图4):螺旋桨轮毂(1-4)装有桨毂肖(3-2),通过铰接方式与拉杆(3-3),下肖(3-4)连接。下肖装在轴承环套(3-5)上。环套内有环形轴承(3-6),并由其内的横臂(3-7)和铰接的横肖(3-1)支承。横臂上固定有前后操纵杆(11)。
本发明第5特征是:转向舵7呈特定翼型(图1),位于螺旋桨以下机身的后方,并与方向操纵杆9连接。
本发明是这样实现的,位于座位(10)上驾驶员,操纵油门踏板8控制发动机(2-1)及离心鼓风机(2-5)运转。从鼓风机进气口c(图1,图2,图3)吸入前方空气,压缩后空气通过排气管d进入中空管形的机架柱(4),向上流经球面轴承(4),经过整流罩(4-1),上孔a,支管(4-2),下孔b分别流入螺旋桨(1-1)内两喷管(1-3),(图5)从两端喷口(1-2)喷出(如图2中虚线箭头)。其反作用力与喷射气流相反,推动螺旋桨旋转,产生升力,使飞机升降。
驾驶员操纵前后操纵杆(11),横臂(3-7),环形轴承(3-6),轴承环套(3-5),下肖(3-4),拉杆(3-3),桨毂肖(3-2),使环形轴承及桨毂1-4处于水平位置。此时两端两螺旋桨叶的安装角相等Φ1=Φ2。(如图4),桨盘旋转面内气流垂直向下。实现飞机垂直升降或空中悬停。
当推动前后操纵杆向前,则横臂绕横肖(3-1)转动一个角度,同样通过上述自动倾斜器装置使轮桨毂向上倾斜(如图4中双向箭头)。造成一端(向后划的一端)螺旋桨叶安装角Φ2增大,Φ1<Φ2。形成向前推力,使飞机向前飞行。与普通直升飞机飞行原理基本相同。
反之,当推动前后操纵杆向后,则通过上述自动倾斜器装置。使桨毂向下倾斜(如图4中双向箭头)。Φ1<Φ2造成向后推力,使飞机倒退飞行。
转弯时,摆动方向操纵杆(9),使转向舵(6)绕操纵杆轴转过一角度,此时转向舵本身特定的翼型与螺旋桨下气流的空气动力作用,推动转向舵,形成绕机架柱的转向力距。使飞机改变方向。当空气中悬停时还可绕垂直轴原地转向。
飞机中离心压缩机吸气口从前方吸入空气。发动机排气管排出废气向后。这些也产生推力推动飞机前进。
对照同类现有技术,本发明的有益效果、优点是:
1、本发明两叶跷板式升力螺旋桨空气动力特性具有优良的平衡性能,桨两叶端空气喷射装置,减少了叶端涡流和诱导阻力,提高了升阻比。
2、螺旋桨内部喷管又是翼梁,此翼梁直接与桨毂连与一体,铰接在机架柱顶部球面轴承上,内部管道相通,使离心鼓风机排气管中气流进入机架柱,最后顺畅从喷口喷出,没有传动装置,没有因此而引起的反作用力矩,也没有普通直升机常有的机尾部螺旋桨装置。结构十分简单可靠,轻小紧凑。
3、升力螺旋桨相对直径很大,转速很低,翼载很小。良好翼型和翼端空气喷射驱动,使所需发动功率大大减少,只相当于普通同类单人飞行器动力的1/3-1/4。(例如相当美国Solo Trek函道风扇单人飞行器的1/10),燃料消耗很少,经济性好。同时安全性、稳定性很好,即使发动机因故停转,垂直下降也可依赖螺旋桨自转和着地前“飘降”安全着陆,不会造成事故和人身伤害。
4、整个飞机零部件少,简单、实用、速度低,非常容易操纵,即使操纵失误也很易纠正(在空中继续飞行),普通人很容易学会,不需专业驾驶技能。重量轻,便于维护。而且可垂直升降,悬停、转向、前飞、后飞、滑翔。非常灵活方便。容易制造,成本只及同类小型飞机的1/5-1/10。
附图说明 图1是空气喷射驱动螺旋桨单人直升飞机的总图。图中:1-升力螺旋浆装置,2-动力装置,3-自动倾斜器操纵装置,4-球面支承,5-机架柱,6-油箱,7-转向舵,8-油门踏板,9-方向操纵杆,10-座位,11-前、后操纵杆,12-机身罩,13-前、后轮装置。
图2是图1的A--A剖面,升力螺旋桨装置。图中:(1--1)升力螺桨,(1--2)喷口,(1--3)喷管,(1--4)桨毂,(1--5)桨毂螺栓。
图3是图1的B--B剖面,为动力装置。图中:(2-1)发动机,(2-2)导风罩,(2-3)空气滤清器,(2-4)化油器,(2-5)离心鼓风机,(2-6)排气管,c-鼓风机进气口,d-鼓风机排气管。
图4是图2的C-C剖面,为其自动倾斜器操纵装置。图中:5-机架柱,(3-1)横肖,(3-2)桨毂肖,(3-3)拉杆,(3-4)下肖,(3-5)轴承环套,(3-6)环形轴承,(3-7)横臂,11-前后操纵杆,1-4桨毂,1-5桨毂螺栓。a-上孔。
图5是桨毂球面支承装置。图中4-球面支承,5-机架柱,(1-1)升力螺旋桨,(1-3)喷管,(1-4)桨毂,(4-1)整流罩,(4-2)支管。a-上孔,b-下孔。
具体实施方式 实现本发明的优选方式,比较适用于小型,单人(双人或3人型),短途、灵活、机动、轻便的飞行器上,特别作为单人用飞行器,效果明显。
以下是本发明的一个实施例:
名称:空气喷射驱动螺旋桨单人直升飞机。
升力螺旋桨型式:两叶跷板型升力螺旋桨,桨毂以球面支承于机架柱上。桨叶内主梁呈中空管状的
                喷管分别与桨毂球面轴承及两端喷口连通。
升力螺旋桨直径:    8米
          转速:    150转/分钟
机架柱:管状
压缩机:单级离心式,直接由发动机曲轴驱动。
发动机:单缸,风冷,4冲程。
        气缸容积:150毫升
        额定转速:8000转/分钟
        额定功率:10仟瓦
自重:58公斤
油箱容量:12公斤
载重量(单人):80公斤
总重量:150公斤
桨盘载荷:2.98公斤力/平方米
功重比:0.067仟瓦/公斤
巡航速度:20-25公里/时
最大速度:30公里/时
最大飞行高度:1000米
续航时间:4小时
本发明可广泛用于个人或其他小型飞机交通、通讯联络、空中游览、摄影、娱乐、侦察军用、体育竞赛、健身运动、超越障碍、商业广告、空中巡逻、检测观察等各方面。

Claims (5)

1,空气喷射驱动螺旋桨直升飞机,其特征是升力螺旋桨两端各有一个喷口,喷口连通桨叶内部的喷管、桨毂的下孔、支管、上孔、整流罩、球面支承、机架柱及离心鼓风机的排气管。
2,根据权利要求1  空气喷射驱动螺旋桨直升飞机,其特征是双叶螺旋桨的桨毂以螺栓连接,桨毂与机架柱上端的球面支承铰接。
3,根据权利要求1,空气喷射驱动螺旋桨直升飞机,其特征是离心鼓风机直接与发动机轴联接,鼓风机进气口正对飞机前进方向。
4,根据权利要求1,空气喷射驱动螺旋桨直升飞机,其特征是螺旋桨的桨毂肖依次与拉杆、轴承环上下肖铰接,其内部环形轴承中的横臂支承于机架柱的横肖上,横臂上连接前后操纵杆。
5,根据权利要求1,空气喷射驱动螺旋桨直升飞机,其特征是转向舵位于螺旋桨下方机身后部,与方向操作杆连接。
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