專利名稱：園形直升飛機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機身為半球形的直升飛機，尤其是一種無尾梁、無尾槳、結(jié)構(gòu)緊湊和飛行更安全的園形直升飛機。
背景技術(shù)：
目前，公知的直升飛機主要是由機身、發(fā)動機、主旋翼、尾梁和尾槳組成。當發(fā)動機帶動主旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的升力大于直升機全重時，直升機就飛離地面。而當主旋翼盤向前傾斜時，直升機就向前飛行。但主旋翼對機身的反作用力會使機身不停地反轉(zhuǎn)，導致飛行員無法控制飛行方向，為此，通常在機身尾部加設(shè)尾梁和尾槳來平衡機身的反轉(zhuǎn)和控制飛行方向。因機身粗長，而主旋翼動力場為圓形，且呈現(xiàn)從圓心到園環(huán)邊呈幾何級數(shù)的增長態(tài)勢，機身水平投影形狀和動力場既不同心也不對稱.因而導致壓力分布不均和機身受力不均，從而使機身振動比較大。
近幾年雖然也有一種“球冠形無尾槳單旋翼直升飛機”(專利號ZL00128177.1)已公告，它克服機身反轉(zhuǎn)是通過在球冠形機身下園環(huán)裝設(shè)一些活動導葉，當主旋翼的下洗氣流通過這些導葉時，會對機身產(chǎn)生一個反扭矩去控制機身的反轉(zhuǎn)和飛行方向。該直升機的優(yōu)點是沒有高速旋轉(zhuǎn)的尾槳，所以飛行更安全，也設(shè)有粗長的尾梁，所以結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，而且由主旋翼產(chǎn)生的周期性震動也較少。但這些導葉制造和安裝還是比較復(fù)雜，且飛行時流線可能較亂而導致前飛阻力相對會較大，因此會影響直升機的穩(wěn)定性和速度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有直升飛機的上述缺點，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊的圓形直升飛機，該直升飛機不僅能在空中自由地上、下、左、右飛行和懸停，而且在飛行中機身更穩(wěn)定，機艙內(nèi)乘坐空間更舒適。還有幾種安全措施聯(lián)合作用使飛行更安全可靠。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是機身做成半球型或球冠型，底板平整，主旋翼位于圓形機身正中的上方。機身下圓周上設(shè)貯氣環(huán)罐。半球形機身內(nèi)部的中心做成中空的中心腔體，而駕駛艙、乘客艙和設(shè)備艙圍繞中心腔體外圍經(jīng)向布置。這樣，人體坐姿與機身內(nèi)部空間相適應(yīng)，雙腳可大范圍伸展，從而乘坐舒適。由發(fā)動機帶動空氣壓縮機向貯氣環(huán)罐內(nèi)輸入空氣，而在貯氣環(huán)罐外側(cè)邊設(shè)置若干個電磁閥咀。當人們控制電磁閥咀的開度就可以控制噴氣口的噴氣量，從而控制機身反轉(zhuǎn)的反扭矩大小去抗衡機身自轉(zhuǎn)和控制直升機的飛行方向。
當現(xiàn)有直升飛機的發(fā)動機發(fā)生故障時，都會利用主旋翼自旋去減緩直升飛機向下墜落的速度。本發(fā)明為了更安全，除仍然保留這一安全措施外，還增設(shè)了以下一些安全措施1將起落架改為兩條充氣式橡膠胎起落架，因充氣胎柔軟有彈性，且與地面接觸面積大，機身對地面的壓強小，因此直升機降落到地面的瞬間，它所受到的地面沖擊力就較小，使人們感覺舒適。
2沿機身底板的下邊緣設(shè)一環(huán)狀的救生環(huán)氣墊，平時將其抽成真空成扁平狀，再采用塑料不干膠帶附貼在機身底版下，并不影響飛行。當發(fā)生發(fā)動機事故停機，直升飛機開始向下墜落時。打開充氣電磁閥，使救生環(huán)氣墊鼓起像一個特大型救生圈，可以大大吸收直升機下墮的動能。平時機身底板到地面的高度也較低，人們進出機艙方便快捷。
3將普通座椅改為彈性救生座椅，下方設(shè)有彈簧和兩邊兩個園管導軌，當直升飛機墜落至地面的到那一瞬間，座椅靠背不動，但座椅的海綿座墊可向下移動一段距離，從而減少地面對人體的沖擊力，即減少對人體的傷害4為了進一步減緩直升飛機事故狀態(tài)下墮落的速度。本發(fā)明在直升飛機旋翼盤根安裝“氣動彈傘裝置”，當直升飛機事故墜落達到一定速度時，駕駛員按下儀器儀表盤上的發(fā)射機按鈕，安裝在“氣動彈傘裝置”內(nèi)的接受機受到發(fā)射機的無線電波信號后，便控制電磁銷釘動作，充氣壓力罐內(nèi)的空氣就將鋼活塞頭相連的傘盒蓋彈出。在空中此傘盒蓋起牽引小降落傘的作用，帶動大降落傘張開。由于機身本來已經(jīng)具備較大的下墜速度，傘盒蓋打開和降落傘張開都不會被主旋翼的漿葉攪纏，即可以正常打開和工作。雖然主旋翼漿葉以每秒幾百圈的速度旋轉(zhuǎn)，但由于本發(fā)明在降落傘與與主旋翼盤根連接處安裝了軸向單列軸承。因此降落傘不會隨著漿葉快速旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，即便有旋轉(zhuǎn)，也很緩慢。不會出現(xiàn)降落傘纏繞而失去作用的現(xiàn)象。
本發(fā)明在總體設(shè)計基本不變的情況下的第二種圓形直升飛機。其機身仍為半球形，而發(fā)動機設(shè)在機身中心位置的中心腔體內(nèi)。但駕駛艙與乘客艙分別設(shè)在其前方和后方。而其左邊和右邊分別為行李艙和油箱?？刂茩C身自轉(zhuǎn)的方式改為在右側(cè)(或左側(cè))另增設(shè)一個小噴氣發(fā)動機?？刂拼诵姎獍l(fā)動機的進油量就可以控制機身自轉(zhuǎn)的環(huán)量扭矩。因不采用氣動控制機身自轉(zhuǎn)。則不設(shè)貯氣環(huán)罐。因此不能在機身底版下設(shè)救生環(huán)氣墊，但可設(shè)充氣式起落架。
本發(fā)明直升飛機的有益效益是結(jié)構(gòu)簡潔、機艙內(nèi)乘坐空間舒適、占地空間最少、無粗長尾梁、無高速旋轉(zhuǎn)的尾漿、還有多種安全措施共同保護乘客安全。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明圖1是圓形直升飛機氣動受力的縱剖面2是園形直升飛機氣動受力的平面3是圓形直升飛機的結(jié)構(gòu)縱剖面4是圓形直升飛機的結(jié)構(gòu)平面5是圓形直升飛機的前視立面6是圓形直升飛機(5座)的結(jié)構(gòu)平面7是圓形直升飛機氣動系統(tǒng)后半部結(jié)構(gòu)放大8是救生椅平時狀態(tài)9是救生椅事故墜落觸地瞬時狀態(tài)10是救生椅結(jié)構(gòu)剖面11是圖10的Q_Q剖視12是圓形直升飛機氣動彈傘裝置剖面13是氣動彈傘裝置鎖定部位的放大14是氣動彈傘裝置與旋翼盤根相連部位的結(jié)構(gòu)放大15是圓形直升飛機事故降落救生的狀態(tài)16是圓形直升飛機事故降落時的機身底板仰視17是第二種圓形直升飛機氣動受力的縱剖面示意18是第二種圓形直升飛機氣動受力的平面示意19是第二種圓形直升飛機的結(jié)構(gòu)縱剖面20是第二種圓形直升飛機結(jié)構(gòu)平面21是第二種圓形直升飛機前視立面22是第二種園形直升飛機發(fā)動機安裝在機身內(nèi)側(cè)的前視立面23是第三種園形大型直升飛機縱向結(jié)構(gòu)剖面24是第三種園形大型直升飛機平面結(jié)構(gòu)中 1.主旋翼，2.自動傾斜器，3.機身，4.儀器儀表盤，5.操縱桿線，6.向下電磁閥咀，7.機艙，8.充氣式起落架，9.齒輪，10.減速器，11.離合器，12.發(fā)動機，13.底板，14.皮帶，15.空氣壓縮機，16.逆止閥，17.貯氣環(huán)罐，18.環(huán)向電磁閥咀，19.向上電磁閥咀，20.設(shè)備艙，21.玻璃窗，22.主軸，23.中心腔體，24.中心腔框架，25.氣動彈傘裝置，26.艙門，27.油箱，28.行李艙，29.旋翼盤根，30.充氣電磁閥，31.救生環(huán)氣墊，32.真空救生環(huán)氣墊，33.抽真空閥，34.立柱，35.救生氣囊，36.噴氣發(fā)動機，37.不干膠粘帶，38.海綿墊，39.固定靠背，40.活動導管，41.椅架，42.彈簧，43.園管，44.椅柱，45.座墊板，46.海綿座墊，47.茶幾，48.帶壓力罐傘盒，49.傘盒蓋，50.電磁銷釘組合(成品)，51.鋼活塞頭，52.鈿釘，53.栓傘頂孔，54.吊傘孔和吊耳，55.降落傘，56.無線電接受機及天線，57.提碗與法蘭，58.制動鈿帽，59.軸向單列軸承，60.觀地窗，61.充氣閥，62.密封圈，63.條形橡膠胎。
具體實施例方式在圖1中，表示直升飛機向前飛行時的受力狀態(tài)，主旋翼盤在自動傾斜器(2)作用下向前傾斜，主旋翼對機身的作用力F可分解成F1和F2兩個分力，其中F1與直升飛機重量G平衡。F2使飛機前飛，但F2與重心O之間有距離H，其產(chǎn)生力偶M1，但M1使機身向前傾斜。為了減少這種傾斜幅度，本發(fā)明通過安裝在貯氣環(huán)罐(17)上的向下電磁閥嘴(6)和向上電磁閥嘴(19)同時噴氣，產(chǎn)生的力偶M2可平衡M1，從而使直升飛機由懸停狀態(tài)突然改為向前飛行的時候，機身不會因無平尾而向前過度傾斜去影響人們乘坐的舒適性。
在圖2中，M3為主旋翼旋轉(zhuǎn)時空氣對機身(3)產(chǎn)生的的力矩，M3將使機身(3)不停地反轉(zhuǎn)，從而無法控制飛行方向，本發(fā)明采用在儲氣環(huán)罐(17)周圍安裝若干個環(huán)向電磁閥嘴(18)同時噴氣產(chǎn)生反扭矩M4來平衡M3，達到控制直升飛機飛行方向，改變噴氣量的大小就可以改變M4的大小，從而控制機身(3)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。
在圖3和圖4中，機身(3)中心設(shè)有中心腔框架(24)構(gòu)成的中心腔體(23)，機艙(7)、設(shè)備艙(20)、行李艙(28)和油箱(27)環(huán)繞中心腔體(23)徑向分布，結(jié)構(gòu)緊湊，有利減輕機身(3)自重。因駕駛員和乘員座椅的椅架(41)也圍繞中心腔體(23)外圍徑向安放，機艙(7)的空間形狀與人的座姿吻合，且雙腳可以前后左右自由的收放，所以人們乘坐舒適。
在圖5中，駕駛員視線寬闊，條形充氣式起落架(8)雖然很長，但前進方向的迎風面積并不大，因此遇到的阻力也不大。
在圖6中，表示了園形直升機(5座)的平面結(jié)構(gòu)布置。
在圖7中，空氣壓縮機(15)也可以采用高壓軸流式鼓風機，貯氣環(huán)罐(17)和機身(3)與底板(13)連接處應(yīng)設(shè)橡膠海綿墊(38)防震。在空氣壓縮機(15)和貯氣環(huán)罐(17)之間設(shè)逆止閥(16)。救生環(huán)氣墊(32)設(shè)在機艙(7)外緣靠貯氣環(huán)罐(17)處，其間設(shè)有充氣電磁閥(30)。當事故發(fā)生時，關(guān)閉向下電磁閥咀(6)、向上電磁閥咀(19)和環(huán)向電磁閥咀(18)后可以維持貯氣環(huán)罐(17)內(nèi)的氣壓。再打開充氣電磁閥(30)就可確保向原先處于真空狀態(tài)的真空救生環(huán)氣墊(32)充氣，這樣，當直升機機身(3)下墮觸地的瞬間，救生環(huán)氣墊(31)和充氣式起落架(8)就能聯(lián)合吸收直升機下墮的動能。
圖中充氣式起落架(8)可用簿鋼板做成長條狀，并與條形橡膠胎(63)園滑相接，條形橡膠胎(63)的觸地部分應(yīng)加貼耐磨橡膠層。本圖中，為了好表達，將充氣式起落架(8)轉(zhuǎn)90度表示。
在圖8、9、10、11中，當直升機事故下墜觸地瞬間，固定靠背(39)不動，但海綿座墊(46)、座墊板(45)和椅柱(44)在人體的下墮動能作用下向下運動一段距離，從而壓縮園管(43)內(nèi)的彈簧(42)而消能。為了便椅柱(44)能在園管(43)內(nèi)正常上下移動而不被卡塞，在座墊板(45)的后二角做活動導管(40)，活動導管(40)可沿椅架(41)的二根直管上下運動。
在圖12、13、14中，氣動彈傘裝置(25)的結(jié)構(gòu)是將帶壓力罐傘盒(48)通過提碗與法蘭(57)安裝在直升機的主軸(22)頂端。壓力罐上端有安裝在小氣缸內(nèi)的鋼活塞頭(51)通過鈿釘(52)與傘盒蓋(49)相連。平時鋼活塞頭(51)被電磁銷釘(50)鎖住在小氣缸內(nèi)，并有電線和無線電接收機及天線(56)連接。降落傘(55)放在帶壓力罐傘盒(48)內(nèi)。降落傘(55)傘頂有繩聯(lián)接鋼活塞頭(51)，傘底也用繩連結(jié)傘吊孔和吊耳(54)。
當無線電接收機及天線(56)收到安裝在儀器儀表盤上的發(fā)射機發(fā)來的無線電波信號，電磁銷釘(50)吸入銷釘，鋼活塞頭(51)在壓力罐的氣壓作用下，和傘盒蓋(49)一起被彈射到空中，從而帶動降落傘(55)沖出帶壓力罐(48)傘盒而張開。
在圖15、16中，當發(fā)生發(fā)動機事故停車，直升機失去動力，開始進入主旋翼自旋消能下墮過程?，F(xiàn)有直升機由于尾梁粗長，慣性大，機身易大幅傾斜而發(fā)生主旋翼先觸地的大事故。而本發(fā)明由于機身(3)是園形，與主旋翼盤是同心園，又無尾梁和尾槳，因此直升機主旋翼自旋消能下墮時可以保持主旋翼在上，機身在下的姿態(tài)，即不會發(fā)生主旋翼先觸地的大事故，而總是機身(3)的底板(13)先觸地，加上本發(fā)明在底板(13)下方設(shè)有充氣式起落架(8)和事故用的救生環(huán)氣墊(31)共同作用去使直升機軟著陸。不僅如此，為了使直升機下墮速度再減緩，使機身(3)下墮時姿態(tài)更正，在旋翼盤根(29)上安裝氣動彈傘裝置(25)。圖15為本發(fā)明直升機事故狀態(tài)下的降落景象。
在圖17、18圖中，表示本發(fā)明第二種園形直升飛機的氣動工作原理圖。在半球形機身(3)的一側(cè)邊安裝一個噴氣發(fā)動機(36)來平衡直升機自轉(zhuǎn)的扭矩，這樣結(jié)構(gòu)更簡單，而且噴發(fā)動機(36)產(chǎn)生的推力和直升機飛行方向一致，因此此力可以增加直升飛機的飛行速度，一舉二得。但缺點是增加了一個發(fā)動機，造價和故障率略有增加。
在圖19、20中，表示本發(fā)明第二種園形直升飛機的結(jié)構(gòu)圖。發(fā)動機(12)、減速器(10)、離合器(36)和主軸(22)均安裝在中心腔體(23)內(nèi)，結(jié)構(gòu)更緊湊，噴氣發(fā)動機(36)安裝在機身(3)的側(cè)邊，沒有貯氣環(huán)罐(17)和各種電磁閥咀，其余結(jié)構(gòu)和第一種園形直升機基本相同。
在圖21、22中，表示了第二種園形直升機中噴氣發(fā)動機(36)安裝在機身(3)外側(cè)一邊和安裝在內(nèi)側(cè)一邊的前視立面圖。
在圖23、24中，表示本發(fā)明第三種大型園形直升飛機的結(jié)構(gòu)。將發(fā)動機(12)、減速器(10)不安裝在機艙(7)內(nèi)，而是像現(xiàn)有一些直升機將它們安放在機身(3)的頂部的第三種園形直升機，機艙(7)內(nèi)的中心可設(shè)中心腔體(23)，也可只設(shè)一根立柱(34)，這樣可以減少機艙(7)的跨度，有利減輕直升飛機自重。其余部位和第一種園形直升機基本相同。此種直升機的主要優(yōu)點是機艙(7)內(nèi)的空間寬暢好用。圖中以20多座位為例進行設(shè)計布局。
權(quán)利要求
1.一種直升飛機，它主要由機身，發(fā)動機，主旋翼，氣動彈傘裝置、充氣環(huán)管和起落架組成，其特征是機身是半球形或球冠形，在機身的下園周安裝貯氣環(huán)罐和若干個電磁閥咀，機身底板下安裝充氣式起落架，氣動彈傘裝置則安裝在旋翼盤根處的主軸上端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形直升飛機，其特征是半球形機身中心為中心腔框架構(gòu)成的中心腔體，駕駛艙、乘客艙、設(shè)備艙和行李艙圍繞此中心腔體徑向布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形直升飛機，其特征是在園形機身下園環(huán)安裝貯氣環(huán)罐，沿貯氣環(huán)罐園周安裝若干個環(huán)向電磁閥咀，而在貯氣環(huán)罐后半部上方安裝若干個向上電磁閥咀，還在貯氣環(huán)罐前半部下方安裝若干個向下電磁閥咀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形直升飛機，其特征是貯氣環(huán)罐的正下方的機身底板處對應(yīng)安裝救生環(huán)氣墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形直升飛機，其特征是鋼板彎制的充氣式起落架下面安放條形橡膠胎，橡膠胎下方鑲貼一層耐磨橡膠層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形直升飛機，其特征是氣動彈傘裝置的結(jié)構(gòu)是在帶壓力罐傘盒內(nèi)安放降落傘、無線電接收機及天線，傘盒蓋通過細釘固定在園柱形鋼活塞頭上端，電磁銷釘組合鎖定鋼活塞頭在壓力罐上端的小氣缸內(nèi)，壓力罐帶一個充氣閥，降落傘頂端用繩栓在鋼活塞頭的栓傘頂孔上，降落傘下端用繩栓在吊傘孔和吊耳上。壓力罐下端有法蘭與提碗的法蘭相接，提碗上下各放一個軸向單列軸承后套在主軸上端，再用制動鈿帽緊固。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形直升飛機，其特征是救生椅結(jié)構(gòu)是由固定靠背、海綿座墊和椅架組成，固定靠背固定在椅架上，海綿座墊安放在座墊板上，座墊板下中心設(shè)椅柱，座墊板后邊設(shè)有二個活動導管，活動導管又套裝在椅架后邊二個園腳上，而椅柱則插入椅架的其內(nèi)安放有彈簧的園管內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形直升飛機，其特征是當半球形機身下園環(huán)不設(shè)貯氣環(huán)罐時，可在其一側(cè)安裝一個噴氣發(fā)動機。
全文摘要
一種由機身、發(fā)動機、主旋翼、起落架、充氣環(huán)罐和電磁閥咀組成的直升飛機。其特點是機身半球狀，既無尾梁，也無尾槳，它是通過安裝在機身下園環(huán)的貯氣環(huán)罐上的一些環(huán)向電磁閥咀噴氣產(chǎn)生扭矩來平衡機身的自轉(zhuǎn)和控制飛行方向。因園形機身和旋翼盤的水平投影同心，直升機在飛行和空中懸停時其槳葉產(chǎn)生的下洗氣流對機身的作用較均勻，故機身震動相對較少。另外當事故發(fā)生時，除可采用槳葉自旋減速降落外，本發(fā)明還通過充氣式起落架、救生椅、救生氣襄、救生環(huán)氣墊和氣動彈傘裝置等多項安全措施共同作用來減少事故對人們的傷害。本發(fā)明為人們提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊占地少、乘座更平穩(wěn)舒適和安全更有保障的直升飛機。
文檔編號B64C39/00GK1686758SQ20051001833
公開日2005年10月26日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者劉世英, 劉勁, 劉宇亮 申請人:劉世英