專利名稱：前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水平、垂直起落飛機(jī)，特別是前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)。
一般定翼式飛機(jī)具有航程遠(yuǎn)、速度快等優(yōu)點(diǎn)，但在起落過程中擺脫不了對(duì)機(jī)場(chǎng)的依賴。而直升機(jī)雖能不用機(jī)場(chǎng)進(jìn)行垂直起落，但一般直升機(jī)飛行速度較慢、航程也較短。雖然現(xiàn)在所出現(xiàn)的傾轉(zhuǎn)旋翼式飛機(jī)能進(jìn)一步克服上述定翼飛機(jī)和直升機(jī)的不足，但由于這種飛機(jī)沒有足夠的主機(jī)翼面積，使其在發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，很難依靠槳盤載荷很大的傾轉(zhuǎn)旋翼用自轉(zhuǎn)方式以較低的速度安全著陸。
本發(fā)明的目的是提供一種前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)，這種可水平、垂直起落的飛機(jī)不僅能利用前傾轉(zhuǎn)旋翼和主固定翼完全以水平方式起落，而且也能用前傾轉(zhuǎn)旋翼和后旋翼共同產(chǎn)生升力以垂直方式起落。由于這種水平、垂直起落飛機(jī)具有較大面積的主固定翼，也增加了飛行過程中的安全性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的這種前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)包括一個(gè)采用輪式起落架的機(jī)身，在機(jī)身前部的兩鴨式翼外側(cè)，通過傾轉(zhuǎn)軸分別裝有前傾轉(zhuǎn)旋翼(或傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇)，在機(jī)身的中部設(shè)有主固定翼，機(jī)身前部的兩傾轉(zhuǎn)旋翼通過鴨式翼設(shè)在靠上、靠前的位置處?？可喜贾?，使旋翼在轉(zhuǎn)到向前產(chǎn)生拉力位置時(shí)，讓其旋翼槳葉與地面具有足夠的距離?？壳安贾?，使傾轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)到向上產(chǎn)生升力位置時(shí)，讓旋翼槳葉的直徑范圍避開了機(jī)身中部的主固定翼。在機(jī)身后部的垂直尾翼或凸起結(jié)構(gòu)的頂部，通過容易拆裝的底座設(shè)有向上的較大直徑的升力后旋翼，該后旋翼是由兩幅兩槳葉的共軸反轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)成，所處位置能讓其槳葉的直徑范圍基本避開機(jī)身中部的主固定翼。當(dāng)這種水平、垂直起落飛機(jī)水平飛行時(shí)，后旋翼停止轉(zhuǎn)動(dòng)，兩副旋翼的槳葉被鎖止在上下方向上重合，與機(jī)身對(duì)稱中心線對(duì)齊的位置上。而在垂直起落過程中，前傾轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)到向上位置，與后旋翼共同產(chǎn)生升力，讓飛機(jī)進(jìn)行垂直起落。
通常，后旋翼的槳葉采用可變槳距結(jié)構(gòu)，在前傾轉(zhuǎn)旋翼由向前的位置逐漸轉(zhuǎn)到向上位置過程中，可讓后旋翼槳葉從零升力迎角逐漸達(dá)到最大升力的最大迎角。由于后旋翼只在產(chǎn)生升力時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，它通過傳動(dòng)齒輪、機(jī)身內(nèi)的傳動(dòng)軸和一個(gè)離合器被機(jī)身前部的主發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，或者經(jīng)傳動(dòng)橫軸被鴨式翼兩側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。
在使后旋翼的槳葉具有足夠的強(qiáng)度和剛性后，也可讓槳葉采用固定槳距結(jié)構(gòu)，并被變速驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)，在前傾轉(zhuǎn)旋翼由向前的位置逐漸轉(zhuǎn)到向上位置過程中，后旋翼的轉(zhuǎn)速可從停轉(zhuǎn)的零升力狀態(tài)逐漸達(dá)到最大升力的最高轉(zhuǎn)速。在這里，這種變速驅(qū)動(dòng)裝置由前傾轉(zhuǎn)旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)橫軸和其上的離合器再經(jīng)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)一個(gè)壓氣機(jī)，由壓氣機(jī)的通氣管道通向機(jī)尾的動(dòng)力渦輪裝置的燃燒室，再用動(dòng)力渦輪經(jīng)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)后旋翼。在壓氣機(jī)之后的通氣管道上還設(shè)有相應(yīng)的放氣控制閥門。這種變速驅(qū)動(dòng)裝置也可帶動(dòng)采用可變槳距的后旋翼。
在較大型的水平、垂直起落飛機(jī)中，在機(jī)身前部的每側(cè)鴨式翼上分別橫向設(shè)有兩副前傾轉(zhuǎn)旋翼，兩鴨式翼上的四副前傾轉(zhuǎn)旋翼分別經(jīng)傳動(dòng)齒輪通過傳動(dòng)橫軸協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)速。兩內(nèi)側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼比外側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼布置的更靠前一些。
本發(fā)明的這種水平、垂直起落飛機(jī)除上述基本布局方式外，也可在主固定翼上設(shè)置一對(duì)呈平行布置的外撐。兩外撐的前端通過鉸接軸承分別與兩前旋翼倉的外側(cè)或兩側(cè)鴨式翼的適當(dāng)位置相連，也可以直接連接在鴨式翼的外側(cè)，在兩外撐的后部分別設(shè)有處于外側(cè)的水平尾翼和裝在水平尾翼上的垂直尾翼。
當(dāng)本發(fā)明的這種水平、垂直起落飛機(jī)在懸停和垂直起落過程中，為能作出調(diào)頭等動(dòng)作，在機(jī)身尾部或兩外撐后的下側(cè)設(shè)有沿縱向鉸接軸線垂直安裝的被控制能左右擺動(dòng)的后側(cè)動(dòng)舵。另外，也可在機(jī)身尾部的垂直尾翼之后，沿縱向鉸接軸線設(shè)有垂直的舵叉，在該舵叉上沿豎向鉸接軸線再裝有垂直的起控制方向或側(cè)向動(dòng)作的雙作用舵面。
本發(fā)明的水平、垂直起落飛機(jī)采用上述不同布局及結(jié)構(gòu)后，在垂直起落過程中，由前傾轉(zhuǎn)旋翼和后旋翼共同產(chǎn)生升力。在水平飛行過程中，后旋翼停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并被鎖止在迎風(fēng)面積最小的位置上，由小直徑的前傾轉(zhuǎn)旋翼產(chǎn)生向前的拉力。由于實(shí)際中小直徑的前傾轉(zhuǎn)旋翼(與傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)相比)有利于具有較高的前飛工作效率，這樣便能進(jìn)一步增加飛機(jī)的航行距離。本發(fā)明的水平、垂直起落飛機(jī)除利用前傾轉(zhuǎn)旋翼和后轉(zhuǎn)翼共同產(chǎn)生升力進(jìn)行垂直起落外，還可只用前傾轉(zhuǎn)旋翼產(chǎn)生向前的拉力，靠機(jī)身的主固定翼完全以水平方式在機(jī)場(chǎng)進(jìn)行起落。以水平方式起落無疑能獲得最大的起飛重量，當(dāng)飛臨降落地點(diǎn)時(shí)，因燃料消耗已減輕了一定的飛行重量，便可以在到達(dá)降落地點(diǎn)后用垂直降落方式著陸。如長期執(zhí)行機(jī)場(chǎng)起落的飛行任務(wù)，也可把后旋翼拆掉使之成為一架固定翼飛機(jī)，以便在水平飛行時(shí)消除后旋翼產(chǎn)生的阻力和所增加的多余重量，提高飛機(jī)的飛行效率。雖然本發(fā)明的水平、垂直起落飛機(jī)槳盤載荷也高于普通直升機(jī)，但由于主固定翼具有足夠的翼面積，如飛行中發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，也可以控制飛機(jī)以滑翔方式著陸，從而增加了這種飛機(jī)實(shí)際使用的安全性。
在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)布局上，通過所設(shè)的外撐把主固定翼與鴨式翼或前旋翼倉相連接的結(jié)構(gòu)方式，還進(jìn)一步增加了飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。采用外撐結(jié)構(gòu)后，也能更方便的布置所需的水平尾翼和垂直尾翼。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明的水平、垂直起落飛機(jī)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明的小型前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)的立體圖。
圖2是圖1中水平、垂直起落飛機(jī)的側(cè)視圖。
圖3是拆掉后旋翼的水平、垂直起落飛機(jī)的側(cè)視圖。
圖4是圖1中水平、垂直起落飛機(jī)的俯視圖。
圖5是水平、垂直起落飛機(jī)后旋翼的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖6是本發(fā)明的中型前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)的側(cè)視圖。
圖7是圖6中水平、垂直起落飛機(jī)的俯視圖。
圖8是本發(fā)明的另一種中型前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)的側(cè)視圖。
圖9是圖8中機(jī)身尾部改進(jìn)方案的側(cè)視圖。
圖10是圖8中水平、垂直起落飛機(jī)的俯視圖。
圖11是本發(fā)明的一種較大型前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)的俯視圖。
本發(fā)明的前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)如圖1至圖5所示，圖中給出的是一架四座小型飛機(jī)，它具有一個(gè)采用輪式起落架的機(jī)身1，在機(jī)身1前部的兩鴨式翼3外側(cè)裝有前傾轉(zhuǎn)旋翼13。當(dāng)然，也可采用傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇來代替傾轉(zhuǎn)旋翼。在機(jī)身1中部設(shè)有主固定翼20，主固定翼采用下單翼布局，并具有一定的上反角。在機(jī)身1后部的垂直尾翼28頂部，設(shè)有向上的較大直徑升力后旋翼52，后旋翼所處的位置能讓其槳葉55的直徑范圍基本避開機(jī)身中部的主固定翼20(參看圖4)。在機(jī)身的主固定翼20上設(shè)有一對(duì)呈平行布置的外撐22，在兩外撐的后部分別設(shè)有垂直尾翼36和處于外側(cè)的水平尾翼26。
為讓水平、垂直起落飛機(jī)能進(jìn)行水平飛行和垂直起落，前傾轉(zhuǎn)旋翼13通過鴨式翼設(shè)在了靠上、靠前的位置處。在前傾轉(zhuǎn)旋翼13處于向上產(chǎn)生升力的位置時(shí)，為避免下洗氣流打在主固定翼20上，靠前布置旋翼可使旋翼槳葉15的直徑范圍基本避開機(jī)身中部的主固定翼20(參看圖2和圖4)，以消除機(jī)翼阻擋所造的升力損失。在前傾轉(zhuǎn)旋翼13處于向前產(chǎn)生拉力位置時(shí)，靠上布置的旋翼可使旋翼槳葉15與地面具有足夠的距離，如圖2中雙點(diǎn)劃線14所示的旋翼槳葉位置，以使這種飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)用水平方式起飛時(shí)防止槳葉碰到地面。在鴨式翼3與前傾轉(zhuǎn)旋翼13的具體布置上，即可讓鴨式翼3與前旋翼倉11連成一體，隨前旋翼倉一起傾轉(zhuǎn)，也可采用固定的鴨式翼，只讓外側(cè)的前旋翼倉進(jìn)行傾轉(zhuǎn)。在圖1至圖5示出的實(shí)施例中，在前傾轉(zhuǎn)旋翼產(chǎn)生升力時(shí)為防止鴨式翼因阻擋氣流而造成升力損失，采用了把前旋翼倉11與鴨式翼3制成一體的結(jié)構(gòu)，讓鴨式翼通過根部的傾轉(zhuǎn)軸5安裝在機(jī)身1的前部，如圖4所示。設(shè)在機(jī)身內(nèi)的控制橫軸7和其上兩側(cè)的齒輪8可同步帶動(dòng)傾轉(zhuǎn)軸5上的從動(dòng)半圓齒輪6，以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩側(cè)鴨式翼和其外側(cè)前傾轉(zhuǎn)旋翼的工作角度進(jìn)行控制。
設(shè)在機(jī)身后部垂直尾翼28上的后旋翼52是由兩副兩槳葉的共軸反轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)成，由于前飛時(shí)后旋翼是停止轉(zhuǎn)動(dòng)的，為減小后旋翼所帶來的飛行阻力，停轉(zhuǎn)后的兩副旋翼槳葉被鎖止在上下方向上重合、與機(jī)身對(duì)稱中心線10對(duì)齊的位置上，如圖4中狀態(tài)所示。后旋翼52采用兩副兩葉片的共軸反轉(zhuǎn)旋翼后，首先是可讓停轉(zhuǎn)后的旋翼槳葉都能停在具有最小迎風(fēng)面積的位置上。其次。由于可利用共軸反轉(zhuǎn)槳葉的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，在把兩副旋翼所產(chǎn)生的不同受力相應(yīng)平衡后，降低了后旋翼對(duì)不同工作狀態(tài)的適應(yīng)要求，以便能讓后旋翼采用較簡(jiǎn)單的槳轂結(jié)構(gòu)。雖然如此，為能適應(yīng)從水平前飛過渡到垂直起落的狀態(tài)，至少應(yīng)對(duì)后旋翼52的槳葉采用可變槳距結(jié)構(gòu)，以便在前傾轉(zhuǎn)旋翼13由向前的位置逐漸轉(zhuǎn)到向上位置過程中，利用變距控制機(jī)構(gòu)，讓后旋翼的槳葉從零升力迎角逐漸達(dá)到最大升力的最大迎角，與前傾轉(zhuǎn)旋翼的傾轉(zhuǎn)動(dòng)作相互配合。實(shí)際中，由于可采用一套機(jī)械性的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)對(duì)前傾轉(zhuǎn)旋翼的傾轉(zhuǎn)角度和后旋翼的迎角進(jìn)行控制，使不同狀態(tài)過渡時(shí)的轉(zhuǎn)換操作變得較為容易。圖5給出了一種可變槳距的后旋翼槳轂結(jié)構(gòu)，如圖所示，上、下兩副旋翼的槳轂58、60分別通過軸承安裝在垂直尾翼28頂部的主軸套66上，兩副旋翼的各槳葉55分別通過各自的變距鉸接套56裝在上、下槳轂的變距軸頸62上。帶動(dòng)后旋翼的傳動(dòng)軸70穿過主軸套66與上部槳轂58相連，上部槳轂再經(jīng)主軸套上的中間傘齒輪63帶動(dòng)下部槳轂60反轉(zhuǎn)。為降低傳動(dòng)軸70所承受的扭矩，也可讓傳動(dòng)軸通過設(shè)在主軸套頂部的行星減速齒輪帶動(dòng)上部槳轂(圖中未畫)。對(duì)于后旋翼52槳葉的變距控制，由套在傳動(dòng)軸70上的推盤71各經(jīng)推桿72和推管65分別控制下部槳轂的變矩環(huán)73和上部槳轂的變矩環(huán)蓋75，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上、下槳轂上的旋翼槳葉進(jìn)行變距控制。由于圖5中的后旋翼只具有變距功能，不能完全適應(yīng)后旋翼所受到的不同氣流作用力，因此要求旋翼的槳葉應(yīng)具有較高的剛性和強(qiáng)度，以讓槳葉能夠抵抗飛機(jī)從水平前飛逐漸轉(zhuǎn)到懸停過程中所受到的不同氣流作用力，并防止上下距離較近的兩副反轉(zhuǎn)旋翼的槳葉因過度變形發(fā)生碰撞，否則，仍要對(duì)旋翼的槳葉進(jìn)行周期性槳距控制。在水平前飛時(shí)，為讓停轉(zhuǎn)的后旋翼所受的空氣阻力較小，對(duì)槳葉的變距鉸接套56應(yīng)增設(shè)如雙點(diǎn)劃線78所示的整流罩，對(duì)傘形傳動(dòng)齒輪組也要通過與主軸套66相連的支桿(如雙點(diǎn)劃線79所示)增設(shè)流線型的外殼80。由于本發(fā)明的這種水平、垂直起落飛機(jī)可按水平或垂直兩種方式起飛和降落，在長期利用機(jī)場(chǎng)執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)，也可把后旋翼拆卸下來，以進(jìn)一步降低飛行中受到的空氣阻力和后旋翼所帶來的多余重量。為能拆卸后旋翼，如圖5中所示，后旋翼是通過主軸套66下部容易拆裝的底座68用螺栓固定在垂直尾翼28的頂部。同時(shí)，帶動(dòng)后旋翼的傳動(dòng)軸70也采用滑鍵或其它方便拆裝的插接結(jié)構(gòu)與其下方的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸51相連。如有必要，對(duì)機(jī)身內(nèi)的長傳動(dòng)軸41也可設(shè)計(jì)成能從機(jī)尾抽出去的結(jié)構(gòu)。圖3中所示的水平、垂直起落飛機(jī)因拆去了后旋翼，已不能再用垂直方式起落，只能依靠機(jī)場(chǎng)按水平方式起飛。
由于后旋翼52只是在垂直起落過程中為配合前傾轉(zhuǎn)旋翼產(chǎn)生升力，通常不為后旋翼設(shè)置專門的發(fā)動(dòng)機(jī)，而是讓其由前旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，前、后旋翼被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖4所示，兩前傾轉(zhuǎn)旋翼13分別經(jīng)傳動(dòng)傘齒輪16、中間的傳動(dòng)橫軸17和其上的從動(dòng)主齒輪19被機(jī)身前部的主發(fā)動(dòng)機(jī)(未畫)帶動(dòng)。后旋翼52通過傳動(dòng)齒輪42、機(jī)身內(nèi)的傳動(dòng)軸41被傳動(dòng)橫軸上與從動(dòng)主齒輪19制成一體的離合器39控制，以便能被機(jī)身前部的主發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。在大中型水平、垂直起落飛機(jī)中(參看圖6和圖7)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)在鴨式翼外側(cè)的前旋翼倉11后，后旋翼經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)橫軸17被兩側(cè)前旋翼倉11內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)18帶動(dòng)。在需從水平飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到懸停或垂直起落狀態(tài)時(shí)，接合離合器39帶動(dòng)后旋翼52轉(zhuǎn)動(dòng)，由于后旋翼的槳葉這時(shí)處在零升力的迎角狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)的后旋翼對(duì)此時(shí)飛機(jī)的水平飛行沒有太大影響，隨著前旋翼13由向前的位置逐漸轉(zhuǎn)到向上的位置，后旋翼的槳葉也被聯(lián)動(dòng)控制相應(yīng)增加工作迎角，以逐漸產(chǎn)生與前旋翼13相平衡的升力。當(dāng)前旋翼完全轉(zhuǎn)到向上的位置后，后旋翼的槳葉55也達(dá)到了較大的迎角位置，相應(yīng)的飛機(jī)也停止了前飛過程而處在懸停狀態(tài)。這時(shí)如減小發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，便會(huì)讓飛機(jī)垂直降落，加大功率輸出，便會(huì)控制飛機(jī)垂直上升。從懸停過程轉(zhuǎn)到前飛狀態(tài)也是很容易的，只要讓前旋翼13從向上的位置逐漸轉(zhuǎn)到向前產(chǎn)生拉力的位置，同時(shí)也相應(yīng)逐漸減小后旋翼槳葉的工作迎角，使其產(chǎn)生的升力相應(yīng)減小，便可讓飛機(jī)開始前飛。隨著飛機(jī)前飛速度的增加，兩前旋翼和后旋翼所減少的升力也由機(jī)身的主固定翼產(chǎn)生。飛機(jī)完全進(jìn)入前飛狀態(tài)后，帶動(dòng)后旋翼52的離合器39分離，停轉(zhuǎn)的后旋翼被鎖止在與機(jī)身中心對(duì)稱線對(duì)齊、并處在空氣阻力最小的位置上。在本發(fā)明的這種水平、垂直起落飛機(jī)中，為適應(yīng)水平前飛和垂直起落的兩種不同工作狀態(tài)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩種功率輸出特性，即可用中低功率驅(qū)動(dòng)前傾轉(zhuǎn)旋翼水平飛行，也可用最大功率同時(shí)帶動(dòng)前、后旋翼垂直起落。
在圖1和圖2所示的這種小型水平、垂直起落飛機(jī)中，由于兩前傾轉(zhuǎn)旋翼的工作角度是被同步控制的，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，在前傾轉(zhuǎn)旋翼采用固定槳距時(shí)，如飛機(jī)處在懸停狀態(tài)，也只能控制飛機(jī)完成前移或后退的簡(jiǎn)單動(dòng)作。為能讓飛機(jī)在懸停和垂直起落過程中作出調(diào)頭等動(dòng)作，在機(jī)身1尾部的下側(cè)(后旋翼后側(cè)半徑范圍內(nèi))，設(shè)有沿縱向鉸接軸線32垂直安裝、被控制能左右擺動(dòng)的后側(cè)動(dòng)舵31，該后側(cè)動(dòng)舵設(shè)在了方向舵29的下面。
圖6和圖7給出的是一種中型前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)，在機(jī)身1前部靠上、靠前的鴨式翼3外側(cè)設(shè)有前傾轉(zhuǎn)旋翼13，帶動(dòng)前傾轉(zhuǎn)旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)18設(shè)在前旋翼倉11內(nèi)，兩前傾轉(zhuǎn)旋翼分別經(jīng)傳動(dòng)齒輪16由中間的傳動(dòng)橫軸17協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)速。在機(jī)身中部設(shè)有靠上布置的主固定翼20，在機(jī)身后部的凸起結(jié)構(gòu)30頂部設(shè)有較大直徑的升力后旋翼52。在主固定翼20上設(shè)有一對(duì)平行布置的外撐22，每個(gè)外撐的前端通過鉸接軸承與前旋翼倉11的外側(cè)相連，在兩外撐的后部分別設(shè)有處于外側(cè)的水平尾翼26及處于水平尾翼上的垂直尾翼36。垂直尾翼設(shè)在水平尾翼上面，可防止垂直尾翼與后旋翼52靠得太近。
為能在懸停和垂直起落過程中控制飛機(jī)作出調(diào)頭等動(dòng)作，在兩外撐22后部的下側(cè)分別設(shè)有沿縱向鉸接軸線32垂直安裝的后側(cè)動(dòng)舵31。兩側(cè)動(dòng)舵被同時(shí)控制，能按相同的方向擺動(dòng)。
在本發(fā)明的水平、垂直起落飛機(jī)中，因機(jī)身后部的后旋翼52是由兩副兩槳葉的共軸反轉(zhuǎn)旋翼所構(gòu)成，由于上下兩副旋翼具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，也可充分利用這一特點(diǎn)，在使旋翼槳葉具有足夠的彈性和強(qiáng)度條件下，把旋翼的槳葉制成固定槳距結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)一步簡(jiǎn)化旋翼的槳轂構(gòu)造。把后旋翼制成固定槳距結(jié)構(gòu)后，對(duì)升力大小的控制是通過改變其轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的，為此，后旋翼要采用變速驅(qū)動(dòng)裝置來帶動(dòng)，以便在前旋翼由向前的位置逐漸轉(zhuǎn)到向上位置過程中，讓后旋翼的轉(zhuǎn)速可從停轉(zhuǎn)的零升力狀態(tài)逐漸達(dá)到最大升力的最高轉(zhuǎn)速。帶動(dòng)后旋翼的變速驅(qū)動(dòng)裝置如圖6和圖7所示，由前傾轉(zhuǎn)旋翼13的發(fā)動(dòng)機(jī)18經(jīng)傳動(dòng)齒輪16、傳動(dòng)橫軸17和其上的離合器39再經(jīng)傳動(dòng)齒輪43帶動(dòng)一個(gè)壓氣機(jī)44，由壓氣機(jī)的通氣管道45通向機(jī)尾的動(dòng)力渦輪裝置48的燃燒室47，再用動(dòng)力渦輪49經(jīng)傳動(dòng)齒輪50帶動(dòng)后旋翼52。為讓變速驅(qū)動(dòng)裝置能從零功率狀態(tài)逐漸輸出動(dòng)力，在壓氣機(jī)44之后的通氣管道45上設(shè)有相應(yīng)的放氣控制閥門(圖中未畫)。在需啟動(dòng)圖6和圖7中的這種變速驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，前傾轉(zhuǎn)旋翼13的發(fā)動(dòng)機(jī)18經(jīng)傳動(dòng)橫軸上的已接合的離合器39等帶動(dòng)壓氣機(jī)44排氣，吹動(dòng)動(dòng)力渦輪49，由于壓氣機(jī)的排氣只能帶動(dòng)動(dòng)力渦輪為后旋翼提供從停止?fàn)顟B(tài)到低速旋轉(zhuǎn)所需的部分動(dòng)力，隨著后旋翼所需驅(qū)動(dòng)功率的增加，噴油器46開始向燃燒室47內(nèi)噴油燃燒，進(jìn)一步增加動(dòng)力渦輪49的功率輸出，帶動(dòng)后旋翼提高轉(zhuǎn)速以配合前傾轉(zhuǎn)旋翼加大所產(chǎn)生的升力。圖6和圖7所示的變速驅(qū)動(dòng)裝置也可用來帶動(dòng)采用變距槳葉的后旋翼，由于在變距后旋翼中能通過槳距變化來控制升力的大小，這對(duì)變速驅(qū)動(dòng)裝置的功率輸出要求也相應(yīng)降低，只要能發(fā)出額定的功率即可。后旋翼利用圖6和圖7所示的這種驅(qū)動(dòng)裝置后，由于前傾轉(zhuǎn)旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)只是通過離合器等帶動(dòng)壓氣機(jī)，壓氣機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)功率較小。同時(shí)，由于壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性不大，也很容易控制離合器的接合。后旋翼采用固定槳距后，前傾轉(zhuǎn)旋翼必須采用變距結(jié)構(gòu)，以防止當(dāng)帶動(dòng)后旋翼的變速驅(qū)動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，能控制前傾轉(zhuǎn)旋翼迅速調(diào)整升力，并盡快轉(zhuǎn)到前飛狀態(tài)。圖6和圖7中所示的這種中型水平、垂直起落飛機(jī)的垂直起飛重量可達(dá)到20噸。
圖8、9、和10給出的是另一種中型前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)，由圖可見，在機(jī)身1的前部兩側(cè)設(shè)有固定的鴨式翼3，在兩鴨式翼的外端分別設(shè)有前旋翼倉11和前傾轉(zhuǎn)旋翼13。由于機(jī)身的尾部未設(shè)水平尾翼，在兩前旋翼倉11的外側(cè)便增設(shè)了隨動(dòng)的鴨式翼9。在機(jī)身的中部設(shè)有主固定翼20，在主固定翼上設(shè)有與鴨式翼相連的外撐22，以增加鴨式翼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。后旋翼52設(shè)在垂直尾翼28的頂部，在垂直尾翼后側(cè)設(shè)有方向舵29。在機(jī)身1尾部的下側(cè)設(shè)有沿縱向軸線32垂直安裝的后側(cè)動(dòng)舵31，該舵處于方向舵29的下方。實(shí)際飛行中，如果方向舵和后側(cè)動(dòng)舵的翼面積不能滿足控制要求時(shí)，也可采用圖9所給出的舵面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是在機(jī)身1尾部的垂直尾翼28之后，沿縱向鉸接軸線32裝有垂直的舵叉33，在該舵叉上沿豎向鉸接軸線34裝有垂直的起控制方向或側(cè)向動(dòng)作的雙作用舵面35，沿縱向軸32控制舵叉33擺動(dòng)，可在飛機(jī)垂直起落過程中控制飛機(jī)作出調(diào)頭等動(dòng)作。沿豎向軸34控制雙作用舵面35，可在飛機(jī)水平飛行時(shí)控制飛機(jī)轉(zhuǎn)向。
圖11給出的是一種大型前傾轉(zhuǎn)旋翼式水平、垂直起落飛機(jī)，這種飛機(jī)的主要特點(diǎn)是在機(jī)身1前部的每側(cè)鴨式翼3上分別橫向設(shè)有兩副前傾轉(zhuǎn)旋翼13和25，其中，內(nèi)側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼13比外側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼25布置的更靠前一些(前傾轉(zhuǎn)旋翼處在向前位置時(shí))，以防止內(nèi)外側(cè)的兩副旋翼發(fā)生碰撞。兩前旋翼倉11分別通過鉸接軸安裝在每側(cè)的鴨式翼3上，內(nèi)側(cè)的前旋翼倉11與外側(cè)前旋翼25的前旋翼倉37之間由隨動(dòng)的鴨式翼9連在一起。兩側(cè)鴨式翼上的四副前傾轉(zhuǎn)旋翼13和25分別經(jīng)傳動(dòng)齒輪通過傳動(dòng)橫軸(未畫)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)速，并由內(nèi)側(cè)的兩前旋翼倉11內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。采用四副前傾轉(zhuǎn)旋翼后，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可把外側(cè)的兩副前傾轉(zhuǎn)旋翼25制成固定槳距結(jié)構(gòu)，并由各側(cè)的前旋翼倉11內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器帶動(dòng)，以防止當(dāng)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障停車后，能及時(shí)中斷對(duì)外側(cè)傾轉(zhuǎn)旋翼25的驅(qū)動(dòng)，讓另一臺(tái)正常工作的發(fā)動(dòng)機(jī)只帶動(dòng)內(nèi)側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼13，防止發(fā)動(dòng)機(jī)所承受的負(fù)荷過大。采用四副前傾轉(zhuǎn)旋翼后，由于使鴨式翼的總長度增加較多，所以這種飛機(jī)基本不設(shè)水平尾翼。在這種大型的水平、垂直起落飛機(jī)的其它部分布局中，在機(jī)身1的后部設(shè)有后旋翼52，為可靠控制后旋翼的升力大小，并能與前傾轉(zhuǎn)旋翼相互協(xié)調(diào)所產(chǎn)生的升力，后旋翼52采用的是變距槳葉結(jié)構(gòu)。在主固定翼20上設(shè)有一對(duì)外撐22，兩外撐的前端通過鉸接軸承分別與外側(cè)鴨式翼9中部靠外的適當(dāng)位置相連，以增加鴨式翼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另外，也可把外撐前部用斜拉桿與機(jī)身下側(cè)相連，以便從整體上進(jìn)一步增加飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在兩外撐22的后部下側(cè)，分別設(shè)有后側(cè)動(dòng)舵31。在兩外撐22后部的外側(cè)，通過小尺寸的水平連接翼分別設(shè)有與后旋翼52離開一定距離的垂直尾翼36。圖11中這種采用四副前傾轉(zhuǎn)旋翼的大型水平、垂直起落飛機(jī)的垂直起飛重量可超過35噸。
在以上所給出的不同前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)中，即可讓前、后旋翼在垂直起落狀態(tài)中所產(chǎn)生的升力基本相同，也可為增加載重量，適當(dāng)加大后旋翼的直徑，讓其產(chǎn)生的升力較大。當(dāng)后旋翼的升力較大于前傾轉(zhuǎn)旋翼時(shí)，兩者的升力中心必然相應(yīng)后移，為讓主固定翼的升力也適應(yīng)這一變化，可讓主固定翼具有一定的后掠角度，使其升力位置點(diǎn)能處在前、后旋翼的升力中心之后，以適應(yīng)飛機(jī)的水平飛行。
本發(fā)明的前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)充分利用了現(xiàn)有的前傾轉(zhuǎn)旋翼、主固定翼和共軸反轉(zhuǎn)旋翼等部件，以合理的結(jié)構(gòu)布局方式，只通過較簡(jiǎn)單的變距結(jié)構(gòu)的前、后旋翼，再通過所增設(shè)的后側(cè)動(dòng)舵等便能方便的控制飛機(jī)在懸停和垂直起落過程中作出向前、向后、調(diào)頭和側(cè)飛等動(dòng)作，不必采用像普通直升機(jī)那樣復(fù)雜的旋翼槳轂結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的這種水平、垂直起落飛機(jī)由于可利用前傾轉(zhuǎn)旋翼和后旋翼共同來產(chǎn)生向上的升力，不僅有利于獲得較大的垂直起飛重量，而且在更側(cè)重于提高前傾轉(zhuǎn)旋翼的水平前飛效率時(shí)，采用較小直徑的前傾轉(zhuǎn)旋翼也有助于獲得較高的工作效率，以進(jìn)一步增加飛機(jī)的飛行距離，這一點(diǎn)要優(yōu)于現(xiàn)有的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。本發(fā)明的這種水平、垂直起落飛機(jī)因機(jī)身上設(shè)有較大面積的主固定翼，也有利于控制飛機(jī)從垂直起落狀態(tài)順利向水平前飛狀態(tài)的過渡。另外，較大面積的主固定翼也能使飛機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障后，讓飛機(jī)以滑翔的方式安全著陸。
權(quán)利要求
1.一種前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)，它具有采用輪式起落架的機(jī)身(1)，在機(jī)身前部的兩鴨式翼(3)外側(cè)，分別裝有前傾轉(zhuǎn)旋翼(13)(或傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇)，在機(jī)身的中部設(shè)有主固定翼(20)，本發(fā)明的特征是機(jī)身(1)前部兩側(cè)的兩傾轉(zhuǎn)旋翼(13)通過鴨式翼(3)設(shè)在靠上、靠前的位置處，靠上布置，使旋翼在轉(zhuǎn)到向前產(chǎn)生拉力位置時(shí)，讓其旋翼槳葉與地面具有足夠的距離，靠前布置，使旋翼轉(zhuǎn)到向上產(chǎn)生升力位置時(shí)，讓旋翼槳葉的直徑范圍避開機(jī)身中部的主固定翼(20)，在機(jī)身(1)后部的垂直尾翼(28)或凸起結(jié)構(gòu)(30)的頂部，通過容易拆裝的底座(68)設(shè)有向上的較大直徑的升力后旋翼(52)，該后旋翼是由兩副兩漿葉的共軸反轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)成，所處位置能讓其槳葉的直徑范圍基本避開機(jī)身中部的主固定翼(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是后旋翼(52)在停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩副旋翼的槳葉(55)被鎖止在上下方向重合、與機(jī)身對(duì)稱中心線(10)對(duì)齊的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是后旋翼(52)的槳葉(55)采用可變槳距結(jié)構(gòu)，在前傾轉(zhuǎn)旋翼由向前的位置逐漸轉(zhuǎn)到向上位置過程中，可讓后旋翼槳葉(55)從零升力迎角逐漸達(dá)到最大升力的最大迎角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是后旋翼(52)通過傳動(dòng)齒輪(42)、機(jī)身內(nèi)的傳動(dòng)軸(41)和一個(gè)離合器(39)被機(jī)身前部的主發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，或者經(jīng)傳動(dòng)橫軸(17)被鴨式翼(3)兩側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼(13)的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是后旋翼(52)的槳葉(55)采用固定槳距結(jié)構(gòu)，被變速驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)，在前傾轉(zhuǎn)旋翼由向前的位置逐漸轉(zhuǎn)到向上位置過程中，后旋翼的轉(zhuǎn)速可從停轉(zhuǎn)的零升力狀態(tài)逐漸達(dá)到最大升力的最高轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是所述的變速驅(qū)動(dòng)裝置由前傾轉(zhuǎn)旋翼(13)的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)齒輪(16)、傳動(dòng)橫軸(17)和其上的離合器(39)再經(jīng)傳動(dòng)齒輪(43)帶動(dòng)一個(gè)壓氣機(jī)(44)，由壓氣機(jī)的通氣管道(45)通向機(jī)尾的動(dòng)力渦輪裝置(48)的燃燒室，再用動(dòng)力渦輪(49)經(jīng)傳動(dòng)齒輪(50)帶動(dòng)后旋翼(52)，在壓氣機(jī)之后的通氣管道(45)上還設(shè)有相應(yīng)的放氣控制閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是，在機(jī)身(1)前部的每側(cè)鴨式翼(3)上分別橫向設(shè)有兩副前傾轉(zhuǎn)旋翼(13)和(25)，兩鴨式翼上的四副前傾轉(zhuǎn)旋翼分別經(jīng)傳動(dòng)齒輪通過傳動(dòng)橫軸協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)速，兩內(nèi)側(cè)前傾轉(zhuǎn)旋翼(13)比外側(cè)的前傾轉(zhuǎn)旋翼(25)布置的更靠前一些(前傾轉(zhuǎn)旋翼處在向前位置時(shí))。
8.根據(jù)權(quán)利要7所述水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是在機(jī)身的主固定翼(20)上設(shè)有一對(duì)呈平行布置的外撐(22)，兩外撐的前端通過鉸接軸承分別與兩前旋翼倉(11)的外側(cè)或兩側(cè)鴨式翼的適當(dāng)位置相連，也可以直接連接在鴨式翼(3)的外側(cè)；在兩外撐的后部分別設(shè)有處于外側(cè)的水平尾翼(26)和裝在水平尾翼上的垂直尾翼(36)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3、5或8所述的水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是在機(jī)身(1)尾部或兩外撐(22)后部的下側(cè)，設(shè)有沿縱向鉸接軸線(32)垂直安裝的后側(cè)動(dòng)舵(31)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述水平、垂直起落飛機(jī)，其特征是在機(jī)身(1)尾部的垂直尾翼(28)之后沿縱向鉸接軸線(32)設(shè)有垂直的舵叉(33)，在該舵叉上沿豎向鉸接軸線(34)裝有垂直雙作用舵面(35)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種前旋翼傾轉(zhuǎn)式水平、垂直起落飛機(jī)，它包括機(jī)身1、通過鴨式翼3安裝的前傾轉(zhuǎn)旋翼13和機(jī)身中部的主固定翼20，在機(jī)身尾部的垂直尾翼28或凸起結(jié)構(gòu)上設(shè)有由兩副兩槳葉的旋翼構(gòu)成的同軸反轉(zhuǎn)后旋翼52。本發(fā)明的這種飛機(jī)進(jìn)行垂直起落時(shí)，由轉(zhuǎn)到向上位置的前傾轉(zhuǎn)旋翼和后旋翼共同產(chǎn)生向上的升力。在水平飛行時(shí)，由前傾轉(zhuǎn)旋翼以更高的效率產(chǎn)生向前的拉力，而后旋翼則被鎖止在與機(jī)身對(duì)稱中心線對(duì)齊的最小阻力位置上。
文檔編號(hào)B64C27/22GK1458030SQ0313721
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者韓培洲 申請(qǐng)人:韓培洲