專(zhuān)利名稱(chēng)：第二代直升飛機(jī)工作原理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
飛機(jī)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
第一代直升飛機(jī)有一個(gè)共同的致命弱點(diǎn)由操縱系統(tǒng)控制槳葉做飛舞運(yùn)動(dòng)，飛機(jī)才能實(shí)現(xiàn)前飛和懸停的轉(zhuǎn)換。由于大槳不是固定安裝的，產(chǎn)生了許多問(wèn)題。I、降低了大槳的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和負(fù)重能力。
2、增加了飛機(jī)的故障率和地勤的工作量。3、飛機(jī)存在嚴(yán)重的振動(dòng)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
I、調(diào)整平衡架(簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)平架)。2、共軸式軸系。3、立式螺旋槳。4、重力調(diào)整平衡操縱法(簡(jiǎn)稱(chēng)重力調(diào)平法)。本發(fā)明除解決了第二項(xiàng)背景技術(shù)中所述的問(wèn)題外，還消滅了直升飛機(jī)的螺旋病，增強(qiáng)了直升飛機(jī)對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)能力(可以在非常小的場(chǎng)地內(nèi)停放)。鑒于小發(fā)明數(shù)量較多，具體方案請(qǐng)看實(shí)質(zhì)資料。(直升飛機(jī)在尾槳失靈時(shí)，在大槳的帶動(dòng)下，飛機(jī)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，失去控制能力；這種現(xiàn)象叫做螺旋病)


圖I是調(diào)平架前視結(jié)構(gòu)圖、圖2是調(diào)平架后視結(jié)構(gòu)圖、圖3是調(diào)平架側(cè)視結(jié)構(gòu)圖、圖4是調(diào)平架俯視結(jié)構(gòu)圖、圖5是定位管垂直中線縱切面結(jié)構(gòu)圖、圖6是共軸式軸系水平中線切面結(jié)構(gòu)圖、圖7是共軸式軸系垂直中線切面結(jié)構(gòu)圖、圖8是單筒槳架水平中線切面結(jié)構(gòu)圖、圖9是單筒槳架垂直中線切面結(jié)構(gòu)圖、圖10是雙筒槳架垂直中線切面結(jié)構(gòu)圖、圖11是雙筒槳架水平中線切面結(jié)構(gòu)圖、圖12是雙向定位器垂直中線橫切面結(jié)構(gòu)圖、圖13是雙向定位控制系統(tǒng)垂直中線縱切面結(jié)構(gòu)圖、圖14是動(dòng)力調(diào)平飛機(jī)庫(kù)內(nèi)停放三視圖、圖15是動(dòng)力調(diào)平飛機(jī)垂直中線縱切面結(jié)構(gòu)圖、圖16是前飛側(cè)視效果圖、圖17是尾槳型重力調(diào)平飛機(jī)垂直中線縱切面結(jié)構(gòu)圖、圖18是尾舵型重力調(diào)平飛機(jī)垂直中線縱切面結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中1是下架、2是軸承座、3是軸、4是整流罩、5是定位管。在圖2中1是上架、2是下架、3是尾筒、4是鎖、5是定位管。6是整流罩。7、是雙尾筒機(jī)型尾筒安裝處。調(diào)平架是上機(jī)倉(cāng)和下機(jī)倉(cāng)〈見(jiàn)圖15>的結(jié)合部，整流罩〈6>使調(diào)平架和下機(jī)倉(cāng)表面的兩側(cè)圓滑過(guò)渡，可以減少磨擦和轉(zhuǎn)向阻力。尾筒〈3>的結(jié)構(gòu)是用槽形材料焊接成空心長(zhǎng)方柱，外面套上薄圓管，也可以直接用厚圓管代替。在圖3中1是上架、2是下架、3是軸、4是軸承座、5是定位管、6是尾筒、7是鎖。軸〈3>焊接在上架〈1>的前方，軸承座〈4>固定在下架〈2>的上方。上架和下架繞軸開(kāi)放與閉合。在圖4中1是上架、2是下架、3是定位管、4是軸、5是軸承座、6是鎖、7是螺絲、8是整流罩、9是尾筒。下架〈2>的內(nèi)側(cè)要裝上整流罩〈8>，使下機(jī)倉(cāng)〈見(jiàn)圖15>的上表面平整，可以減小飛行阻力并增加機(jī)倉(cāng)空間。調(diào)平架用螺絲〈7>連接上下兩個(gè)機(jī)倉(cāng)〈也可以焊接〉。在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的條件下，尾筒〈9>的直徑越小越好，可以減小飛行和轉(zhuǎn)向阻力。對(duì)提高速度和操作性能都有好處。在圖5中1是上架、2是下架、3是內(nèi)定位管、4是鎖定孔、5是鎖、6是鎖內(nèi)插梢、7是鎖內(nèi)彈簧、8是外定位管、9是蓋板。
定位管是用2根高強(qiáng)度弧形厚管材焊接而成，二管之間的間隙要盡可能地小，打上黃油后可以活動(dòng)即可。為了幫助理解，圖中的間隙做了放大處理。外定位管〈8>焊接在上架〈1>上方，內(nèi)定位管〈3>是穿過(guò)上架〈1>焊接在下架〈2>的上方的。定位管的作用是防止上架和下架左右錯(cuò)位、超限打開(kāi)、扭曲變形。當(dāng)調(diào)平架打開(kāi)到最大角時(shí)，鎖定孔〈4>和鎖內(nèi)插梢〈6>在一條直線上，在鎖內(nèi)彈簧〈7>的壓力推動(dòng)下，鎖內(nèi)插梢進(jìn)入鎖定孔。在圖6中1是驅(qū)動(dòng)軸軸承、2是驅(qū)動(dòng)軸齒輪、3是定位軸、4是定位軸齒輪、5是定位軸軸承、6是內(nèi)軸、7是內(nèi)軸齒輪、8是運(yùn)轉(zhuǎn)方向、9是驅(qū)動(dòng)軸、10是密封蓋、11是軸系外殼、12是內(nèi)軸齒輪定位梢。共軸式軸系和大槳配套使用，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度至少要能承受大槳最大拉力設(shè)計(jì)值的3倍。采用4軸設(shè)計(jì)使軸系工作穩(wěn)定、噪音小、壽命長(zhǎng)。因?yàn)橹辽?個(gè)點(diǎn)才能確定一個(gè)平面，增加一個(gè)點(diǎn)自然會(huì)提高該平面的穩(wěn)定性，振動(dòng)小了自然會(huì)使噪音變?。辉黾拥妮S分擔(dān)了其它各軸的部分壓力，磨損減少了，壽命自然會(huì)變長(zhǎng)。在圖7中1是上槳、2是下槳、3是內(nèi)軸軸承、4是外軸軸承座、5是黃油環(huán)、6是上機(jī)倉(cāng)天花板、7是內(nèi)軸、8是外軸、9是黃油孔、10是外軸齒輪軸承、11是外軸齒輪、12是外軸齒輪定位梢、13是驅(qū)動(dòng)軸、14是內(nèi)軸齒輪、15是內(nèi)軸齒輪定位螺帽、16是卡片、17是內(nèi)軸高度調(diào)整螺絲、18是運(yùn)轉(zhuǎn)方向、19是驅(qū)動(dòng)軸齒輪、20是插梢孔、21是驅(qū)動(dòng)軸軸承、22是軸承蓋、23是軸系外殼、24是上機(jī)倉(cāng)地板、25是定位軸齒輪、26是密封蓋、27是內(nèi)軸齒輪定位梢、28是螺桿。黃油環(huán)〈5>是一個(gè)直徑和內(nèi)軸軸承〈3>直徑相等的短圓管，上面鉆了一個(gè)黃油孔(與外軸黃油孔〈9>重合)，裝在兩個(gè)軸承之間，便于同時(shí)為兩個(gè)軸承加油。外軸〈8>是一條高強(qiáng)度厚壁管，外軸齒輪定位梢〈12>共有4個(gè)，呈十字形分布在同一個(gè)水平面內(nèi)。安裝時(shí)先把外軸齒輪〈11>裝到位，再將外軸齒輪定位梢〈12>從外軸的內(nèi)部插入(外軸齒輪和外軸的相應(yīng)位置鉆有同樣的4個(gè)孔)，再將內(nèi)軸軸承〈3>裝到位即可定位。驅(qū)動(dòng)軸〈13>和驅(qū)動(dòng)軸軸承〈21>固定在上下兩個(gè)軸系外殼〈23>之間,外軸齒輪軸承〈10>和外軸齒輪〈11>以及軸承蓋〈22>之間的間隙由軸承蓋〈22>與軸系外殼〈上23>之間的墊片的厚度來(lái)決定。內(nèi)軸高度調(diào)整螺絲<17〉的螺公固定在軸系外殼〈23>上面，它的一側(cè)開(kāi)有上下兩個(gè)螺孔，該螺孔的大小和螺桿〈28>的大小配套。內(nèi)軸高度調(diào)整螺絲的螺母下端的兩側(cè)各開(kāi)一個(gè)缺口，該缺口的大小和卡片〈16>的大小配套?？ㄆ厦骈_(kāi)有兩個(gè)小孔，兩個(gè)小孔的大小和螺桿的大小配套、距離和螺公上面的兩個(gè)螺孔配套。調(diào)整工作完成時(shí)，將卡片和螺母的缺口吻合，將卡片的小孔和螺公的螺孔吻合，再將螺桿穿過(guò)卡片的小孔固定在螺公的螺孔中即可定位。內(nèi)軸齒輪〈14>和外軸齒輪〈11>的直徑、厚度、錐度和齒數(shù)完全相同，以此來(lái)保證在同一根驅(qū)動(dòng)軸〈13>驅(qū)動(dòng)下，內(nèi)軸〈7>和外軸〈8>運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度相等、方向相反。如果上槳〈1>和下槳〈2>的形狀完全相同，那么它們的擾動(dòng)力矩剛好抵消，整個(gè)螺旋槳〈含上槳和下槳〉就不會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)。因此螺旋槳輸出的空氣是圓周對(duì)稱(chēng)、平行于主軸的，也就是垂直于螺旋槳的(這個(gè)時(shí)候要把上槳和下槳看成一個(gè)整體，它和主軸是垂直的)。這種形狀相同的兩個(gè)螺旋槳叫做同形螺旋槳。共軸式復(fù)合無(wú)擾動(dòng)螺旋槳要求雙槳運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度相同、方向相反、雙槳的形狀固定不變、可以不同，關(guān)鍵是無(wú)擾動(dòng)力矩輸出。這種螺旋槳就是本發(fā)明選定的大槳。同形螺旋 槳只是一種用于概念設(shè)計(jì)的理想化的螺旋槳，異形螺旋槳通過(guò)差異法處理也能達(dá)到和同形螺旋槳一樣無(wú)擾動(dòng)輸出的效果。螺旋槳的生產(chǎn)和使用條件具有多樣性。既可垂直使用，也可水平作用；既可單獨(dú)使用，也可復(fù)合使用。為了讓飛機(jī)具有最好的性能，在特定條件下，可以甚至必須把上槳(前槳)和下槳(后槳)做成不同的形狀，例如加裝整流錐，并以此法來(lái)減少擾動(dòng)力矩的輸出等
坐寸ο共軸式軸系由于兩根驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反，角速度相等。選用2臺(tái)性能參數(shù)完全相同的電磁調(diào)速電機(jī)來(lái)同步驅(qū)動(dòng)，再選用共軸式復(fù)合無(wú)擾動(dòng)螺旋槳配套，則整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的擾動(dòng)力矩完全抵消，使飛機(jī)具有極好的穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了上機(jī)倉(cāng)的無(wú)人化。這種無(wú)擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是本發(fā)明得以成功的關(guān)鍵之一，該系統(tǒng)的應(yīng)用使飛機(jī)在空中失去動(dòng)力時(shí)垂直下降，或者在慣性力的作用下向前方降落，不會(huì)進(jìn)入螺旋狀態(tài)。生產(chǎn)過(guò)程中若產(chǎn)生少量擾動(dòng)，這是由于內(nèi)軸和外軸的差異(大小差異、長(zhǎng)短差異)造成的，因?yàn)楦拍钤O(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮這一細(xì)微的差別。糾正時(shí)采用差異配平法上槳和內(nèi)軸組成的順轉(zhuǎn)系統(tǒng)和下槳與外軸組成的反轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用不同的長(zhǎng)度、不同的厚度、不同的材料，使二者的擾動(dòng)力矩相等，就可以做到無(wú)攏動(dòng)力矩輸出。本發(fā)明選定的尾槳系統(tǒng)是共軸式非復(fù)合小擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)〈見(jiàn)圖13>。原理是驅(qū)動(dòng)電機(jī)和內(nèi)軸組成的主動(dòng)系統(tǒng)和外軸與螺旋槳組成的被動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反，所以二者的擾動(dòng)力矩相互抵消，系統(tǒng)的擾動(dòng)力矩很小。具體方法是軸系取消內(nèi)軸高度調(diào)整螺絲〈17>。內(nèi)軸〈7>和外軸〈8>切成等長(zhǎng)，螺旋槳裝在外軸上。內(nèi)軸下端開(kāi)齒并延長(zhǎng)到軸系外殼〈23>以下，通過(guò)內(nèi)部開(kāi)齒的套筒與軸端開(kāi)齒的驅(qū)動(dòng)電機(jī)連成一體〈套筒套在內(nèi)軸下端和驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸上端 >。軸系外殼〈23>用螺絲固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)外殼上。對(duì)比分析俄國(guó)的卡式系列直升機(jī)使用的是共軸式復(fù)合活動(dòng)螺旋槳，工作時(shí)該槳的槳葉是要飛舞的。為了防碰撞，上槳和下槳的高度差設(shè)計(jì)得很大，飛機(jī)的重心變高了，穩(wěn)定性自然會(huì)變差，同時(shí)結(jié)構(gòu)重量也會(huì)增加。共軸式復(fù)合定形螺旋槳的高度差要小很多，結(jié)構(gòu)重量就會(huì)減少；螺旋槳和及其驅(qū)動(dòng)軸都是固定安裝的，所以飛機(jī)的穩(wěn)定性和工作可靠性與渦槳飛機(jī)相當(dāng)。
因?yàn)闃~的飛舞活動(dòng)螺旋槳的工作效率不到30%，太多的功率損失使飛機(jī)的速度和負(fù)重能力大大減小，并產(chǎn)生了嚴(yán)重的振動(dòng)問(wèn)題；這是第一代直升機(jī)固有的缺點(diǎn)，也是它航程太短的根本原因。一般定形螺旋槳的工作效率在50%左右〈例如渦槳飛機(jī) >，負(fù)重能力和速度以及航程的大小主要受動(dòng)力設(shè)備的功率限制，否則沒(méi)有限制。但是，活動(dòng)螺旋槳在產(chǎn)生升力的同時(shí)也能產(chǎn)生前進(jìn)力，因?yàn)樗詭ё詣?dòng)傾斜器，這是第一代直升機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)和特征；定形螺旋槳雖雖然工作效率高，但是水平使用不能產(chǎn)生升力，垂直使用不能產(chǎn)生前進(jìn)力，這個(gè)缺點(diǎn)就是第二代直升機(jī)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。第一代直升機(jī)成也飛舞、敗也飛舞，從這點(diǎn)可以看出 飛機(jī)的性能和軟件關(guān)系很大，硬件不是唯一的因素。在圖8中1是水平板、2是整流罩、3是加強(qiáng)板、4是螺絲，5是槳葉、6是套筒。槳葉〈5>與加強(qiáng)板〈3>的夾角不得大于30度，否則會(huì)影響到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。槳葉〈5>用螺絲〈4>〈或焊接 > 固定在水平板〈1>上，它們共同組成一個(gè)螺旋槳。在圖9中1是插梢、2是加強(qiáng)帽、3是套筒、4是插梢孔、5是槳葉、6是整流罩、7是加強(qiáng)板、8是水平板、9是螺絲。加強(qiáng)帽〈2>是一個(gè)內(nèi)徑與套筒〈3>直徑相等的短圓管，共有2個(gè)，插梢〈1>共有8個(gè)，都是槳架的必要附件。安裝時(shí)先把槳架套在共軸式軸系〈見(jiàn)圖7>的對(duì)應(yīng)位置，使它們的插梢孔重合，再將插梢〈1>插進(jìn)去，然后用火加熱加強(qiáng)帽，套在套筒兩端并維持一分鐘，冷卻后即可定位。套筒要使用高強(qiáng)度厚壁管，水平板與加強(qiáng)板要使用厚板材，水平板與加強(qiáng)板以及套筒之間的夾角均為90°角。該圖也是立式螺旋槳的安裝圖，實(shí)際使用時(shí)不一定有3層槳葉。當(dāng)槳葉為I層時(shí)，安裝在中層；當(dāng)槳葉為2層時(shí)，安裝在上層和下層。為了簡(jiǎn)化圖紙，在以后的圖中都是用一層槳葉做代表。在圖10中1是插梢、2是加強(qiáng)帽、3是插梢孔、4是內(nèi)架套筒、5是黃油孔、6是內(nèi)架定位鉤、7是外架定位鉤、8是外架套筒、9是水平板、10是加強(qiáng)板、11是整流罩、12是下槳、13是上槳、14是圓臺(tái)形蓋板、15是螺絲。插梢〈1>共有8個(gè)，加強(qiáng)帽〈2>共有2個(gè)，都是槳架的必要附件。外架套筒〈8>不可以上下運(yùn)動(dòng)，只可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)90度角。內(nèi)外兩個(gè)套筒〈4和8>之間的間隙要盡量小些，涂上黃油后能夠轉(zhuǎn)動(dòng)即可。內(nèi)架的下層水平板要做得更大一些，增加的寬度等于外架定位鉤〈7>的厚度的2倍。外架定位鉤焊接固定在外架加強(qiáng)板與水平板的交匯處。使用時(shí)槳架必須倒過(guò)來(lái)。因?yàn)闃~并不是平面結(jié)構(gòu)，它的上緣和下緣有一定的高度差，如果活動(dòng)槳〈13>放在下面，那么槳葉之間高度差的設(shè)計(jì)必須大于槳葉邊緣之間的高度差，因?yàn)榈谙旅娴幕顒?dòng)槳打開(kāi)時(shí)會(huì)碰到上面的固定槳〈12>。倒過(guò)來(lái)使用，活動(dòng)槳在上方就回避了這個(gè)問(wèn)題，槳葉之間的高度差能設(shè)計(jì)得很小。停放時(shí)，將上槳轉(zhuǎn)動(dòng)90°角，上槳和下槳在同一個(gè)垂直平面內(nèi)，幾乎是迭在一起，可以最大限度減小停放空間。飛機(jī)起飛前，在空氣阻力推動(dòng)下，上槳自動(dòng)反轉(zhuǎn)90°角，螺旋槳又變回十字形，可以獲得最大的工作效率；因?yàn)橥粋€(gè)水平面內(nèi)只有一對(duì)槳葉在工作，沒(méi)有任何干擾。也就是把高速螺旋槳空泡現(xiàn)象的不利影響減少到最低水平，提高螺旋槳的工作效率〈功率因數(shù)〉。
本槳架的功能是將同一螺旋槳拆分成兩個(gè)，使螺旋槳具有臥式和立式相互轉(zhuǎn)變的功能，對(duì)停放和飛行都十分有利。用本槳架組裝而成的螺旋槳即不是固定臥式的，也不是固定立式的因?yàn)樗娜繕~既不是工作在同一個(gè)水平面內(nèi)，也不是工作在同一個(gè)垂直平面內(nèi)，所以它是活動(dòng)的立式螺旋槳。在圖11中1是外架定位鉤、2是外架水平板、3是外架套筒、4是內(nèi)架套筒、5是內(nèi)架定位鉤。從本圖可看出，如果內(nèi)架套筒〈4>和外架套筒〈3>之間的間隙過(guò)大，飛機(jī)在大風(fēng)中飛行時(shí)，兩者之間就會(huì)發(fā)生碰撞；間隙過(guò)小則會(huì)卡死。在圖12中1是強(qiáng)力彈簧、2是后外殼、3是上定位板、、4是下定位板、5是軸。左、右兩根強(qiáng)力彈簧〈1>的型號(hào)相同，固定在上定位板〈3>的兩側(cè)。上定位板焊接在的后外殼<2>上，下定位板〈4>焊接在軸〈5>上。在圖13中1是二線電機(jī)、2是減速器、3是軸承座、4是下定位板、5是軸、6是插梢、7是套筒、8是長(zhǎng)方形連接管、9是尾槳系統(tǒng)、10是尾筒、11是上定位板、12是雙向定位器 夕卜殼。長(zhǎng)方形連接管〈8>焊接在軸承座〈3>和雙向定位器的外殼〈12>上，最后用螺絲將整個(gè)系統(tǒng)固定在尾筒〈10>的長(zhǎng)方柱下方。三線電機(jī)〈1>用螺絲固定在尾筒〈10>的長(zhǎng)方柱下方?！措p向定位器的〉軸〈5>和三線電機(jī)〈1>通過(guò)減速器〈2>結(jié)合在一起，在三線電機(jī)<1>驅(qū)動(dòng)下，軸〈5>可以向左或右轉(zhuǎn)動(dòng)90°角，此時(shí)上、下兩個(gè)定位板〈4和11>吻合在一起，將其卡?。浑娏οШ?，在強(qiáng)力彈簧〈見(jiàn)圖12>壓力推動(dòng)下，系統(tǒng)自動(dòng)還原。套筒〈7>是尾槳系統(tǒng)〈9>與雙向定位控制系統(tǒng)的結(jié)合部，固定在尾槳系統(tǒng)重心所在的水平面內(nèi)，用插梢〈6>或螺絲將兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)整體，兩個(gè)系統(tǒng)要盡量靠近并采取必要的整流措施。在雙向定位控制系統(tǒng)控制下，尾槳系統(tǒng)可以在垂直方向和水平方向輸出動(dòng)力，具備了調(diào)力操作和轉(zhuǎn)向操作兩個(gè)功能。尾槳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能請(qǐng)查閱圖7說(shuō)明的第12-13段。在圖14中1是俯視圖、2是側(cè)視圖、3是前視圖。從本圖可以看出飛機(jī)的停放面積=螺旋槳長(zhǎng)度X機(jī)身寬度。本方案中尾槳前移是以軍用飛機(jī)為目標(biāo)的，民用飛機(jī)不必采用。軍用飛機(jī)特別是海軍飛機(jī)要盡量減小停放空間。所以采用可伸縮的變形尾筒，本方案的優(yōu)點(diǎn)是在不減少尾槳力矩的條件下減小停放空間，缺點(diǎn)是麻煩。但是，和第一代直升飛機(jī)普遍使用的折迭大槳的方案相比，折迭變形尾筒的工作量可以忽略不計(jì)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)不言自明。具體做法是把尾槳系統(tǒng)和雙向定位控制系統(tǒng)一起固定在一根更小的尾筒后下方〈不帶圓管 >，將小尾筒插入尾筒的空心長(zhǎng)方柱中，飛機(jī)起飛前將其拉出，再用插梢固定二者的相對(duì)位置即可。兩個(gè)尾筒的相應(yīng)位置要各鉆兩個(gè)插梢孔。如果尾筒直接使用厚圓管，那么小尾筒也使用厚圓管。采用固定尾筒的民用飛機(jī)的停放空間略有增加，但是能顯著減少成本。這是因?yàn)槊裼蔑w機(jī)對(duì)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)要求更高，必須盡量減少生產(chǎn)成本和使用成本。在圖15中1是槳架、2是上槳、3是下槳、4是上機(jī)倉(cāng)、5是駕駛倉(cāng)、6是電源、7是橫向平衡面、8是動(dòng)心、9是拉力作用點(diǎn)、10是尾筒、11是雙向定位控制系統(tǒng)、12是電磁調(diào)速電機(jī)、13是尾獎(jiǎng)系統(tǒng)、14是共軸式軸系、15是尚合器、16是電磁調(diào)速電機(jī)、17是調(diào)角器、18是下機(jī)倉(cāng)、19、是動(dòng)心、20是動(dòng)心、21是橫向平衡線。
上機(jī)倉(cāng)〈4>的動(dòng)力配置就是圖7說(shuō)明中所說(shuō)的共軸式復(fù)合無(wú)擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。離合器〈15>便于切斷戰(zhàn)傷的一臺(tái)電磁調(diào)速電機(jī)〈16>，民用飛機(jī)換用靠背輪。調(diào)角器〈17>通常使用千斤頂，千斤頂?shù)膬啥朔謩e固定在調(diào)平架的上架和下架上。電源〈6>可以是電池組，也可以是發(fā)電機(jī)組，通常以2套完全相同的發(fā)電機(jī)組以短倉(cāng)(兼做整流罩)半外掛的方式掛在橫向平衡面〈7>上(對(duì)速度和安全要求較高的偵察機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和專(zhuān)機(jī)不宜外掛)。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是(I)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣有利。(2)倉(cāng)內(nèi)空間大。(3)廢氣和噪聲對(duì)倉(cāng)內(nèi)人員影響小。(4)保養(yǎng)方便。用戶需要時(shí)，電源〈6>的兩套發(fā)電機(jī)組可以直接替換兩套電磁調(diào)速電機(jī)〈16>，同時(shí)發(fā)電機(jī)換成更小的型號(hào)，電磁調(diào)速改成油門(mén)調(diào)速。但是，油門(mén)的控制必須保證正常情況下整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)力矩輸出〈油門(mén)同步>。尾槳系統(tǒng)〈13>既可以朝上安裝，也可以朝下安裝，具體方案要根據(jù)用戶的具體情 況來(lái)確定(三線電機(jī)可以通過(guò)電路的轉(zhuǎn)換來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向)。尾槳系統(tǒng)〈13>槳葉的迎角要設(shè)定為45°，使順轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的工作效率相同。本方案的優(yōu)點(diǎn)是(I)全機(jī)電氣化操作，機(jī)組人員工作量小，3人機(jī)組即可長(zhǎng)途飛行(2名駕駛員可以輪班、一名機(jī)械師應(yīng)急)。(2)故障率低。用得最多的設(shè)備是電機(jī)，而電機(jī)制造技術(shù)已經(jīng)非常成熟可靠。(3)飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，人員培訓(xùn)快。動(dòng)心是物體的動(dòng)力學(xué)中心的簡(jiǎn)稱(chēng)，重心是物體的靜力學(xué)中心，卻不一定是動(dòng)力學(xué)中心。因?yàn)槲矬w在動(dòng)力作用下與空氣相互作用，其作用效果與物體的表面形狀關(guān)系很大，只有完全對(duì)稱(chēng)的物體的重心和動(dòng)心才是完全重合的，例如球體。靜力學(xué)中心是固定的，動(dòng)力學(xué)中心是不固定的。以本資料所示的飛機(jī)為例大漿輸出的空氣作用在飛機(jī)身上，由于飛機(jī)(看圖14)的左右兩側(cè)的布局是相同的，飛機(jī)左右兩側(cè)的力矩(包括重力力矩和升力力矩)是相等的，所以飛機(jī)的左右方向是平衡的。由于飛機(jī)(看圖14和15)的前后兩端的布局是不同的，飛機(jī)前后兩端的力矩就不一定相同了。因?yàn)榧词箖啥说闹亓α叵嗟取匆簿褪钦f(shuō)大槳拉力以重心為作用點(diǎn)〉，如果升力力矩不相等，那么兩端之間的升力力矩差會(huì)使飛機(jī)產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)效應(yīng)，也就是升力力矩大的一端向升力的方向運(yùn)動(dòng)，另一端則相反；所以飛機(jī)的前后方向就不平衡了。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是前后兩端的不同配置造成的升力力矩?fù)p失不相等。糾正的辦法是將拉力的作用點(diǎn)向升力力矩較小的一端移動(dòng)，使飛機(jī)獲得一個(gè)前后方向的重力力矩差，同時(shí)減少前后方向的升力力矩差，隨著拉力作用點(diǎn)移動(dòng)距離的不斷增加，當(dāng)飛機(jī)的重力力矩差與升力力矩差相等時(shí)，前后兩端的力矩差為零，飛機(jī)就平衡了，該拉力的作用點(diǎn)〈9>就是飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)中心〈8>。前面已經(jīng)講過(guò)共軸式無(wú)擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)輸出的擾動(dòng)力矩為零。所以，穩(wěn)定型飛機(jī)在沒(méi)有外力擾動(dòng)的情況下是垂直上升的，不會(huì)有任何其它跡象；因?yàn)榉€(wěn)定型飛機(jī)的前后、左右兩個(gè)方向的力矩差都為零〈就是升力力矩差和重力力矩差相等〉，飛機(jī)的動(dòng)心〈8>和拉力作用點(diǎn)〈9>重合。這時(shí)把尾槳系統(tǒng)〈13>發(fā)動(dòng)起來(lái)，讓其產(chǎn)生升力，那么飛機(jī)后部的升力力矩就會(huì)大于前部的升力力矩，飛機(jī)就得到一個(gè)前后方向的升力力矩差，動(dòng)心就會(huì)向后方移動(dòng)，形成新的動(dòng)心〈19>，飛機(jī)進(jìn)入了前方超重狀態(tài)，就變成不穩(wěn)定型飛機(jī)了，就會(huì)向升力力矩較小的前方傾斜，就會(huì)在大槳帶動(dòng)下向前飛行，就實(shí)現(xiàn)了大槳拉力向前進(jìn)力的轉(zhuǎn)變。前部與后部的力矩差越大，飛機(jī)的傾斜角越大，動(dòng)心的移動(dòng)量越大，飛機(jī)就能以更大的速度向前飛行，因此尾槳系統(tǒng)〈13>必須配用電磁調(diào)速電機(jī)〈12>。以上事實(shí)證明對(duì)于同一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，升力增加的效果與重力減少的效果是一樣的，升力減少的效果與重力增加的效果是一樣的，負(fù)升力等于重力。根據(jù)這個(gè)原理，我們可以對(duì)不穩(wěn)定型飛機(jī)進(jìn)行有效的操縱。前方不穩(wěn)定型飛機(jī)的力學(xué)特性與穩(wěn)定型飛機(jī)的力學(xué)特性相反。由于飛機(jī)的動(dòng)心<20>靠前配置，或者說(shuō)拉力作用點(diǎn)〈9>滯后，飛機(jī)前部的重力力矩大于后部的重力力矩，飛機(jī)處于前方超重狀態(tài)。重力力矩差的存在使飛機(jī)無(wú)法垂直起飛。這個(gè)時(shí)候要使尾槳系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)升力，用來(lái)抵消飛機(jī)后部的升力；從效果來(lái)說(shuō)也等于增加了后部的重力，使飛機(jī)動(dòng)心向后方移動(dòng)。調(diào)高尾槳系統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)增加的負(fù)升力力矩抵消了原有的重力力矩差時(shí)，飛機(jī)的前后力矩差為零，新的動(dòng)心〈8>與拉力作用點(diǎn)〈9>重合，飛機(jī)就變成穩(wěn)定型飛機(jī)了，就可以垂直起飛。需要前飛時(shí)，飛機(jī)必須重新進(jìn)入前方超重狀態(tài)。把尾槳系統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)低直到 為零，前后方向的力矩差越來(lái)越大，動(dòng)心向前移動(dòng)越來(lái)越多，飛機(jī)越來(lái)越不穩(wěn)定，飛機(jī)前飛的速度就可以慢慢提上來(lái)。如果需要高速飛行，就得像穩(wěn)定型飛機(jī)一樣增加尾部的升力，力口大動(dòng)心的提前量，就要把尾槳系統(tǒng)電機(jī)的電路接反，讓尾槳系統(tǒng)產(chǎn)生升力。需要減速和降落時(shí)，上述的過(guò)程就反轉(zhuǎn)一遍。任何一架直升機(jī)都有一個(gè)預(yù)定的動(dòng)心。如果大槳拉力作用點(diǎn)脫離了該動(dòng)心，飛機(jī)處于某個(gè)方向超重狀態(tài)，必須重新配平才能垂直起飛。因此任何消耗性物品〈例如燃油、貨物 > 都必須等量對(duì)稱(chēng)地分布在飛機(jī)的縱向平衡面和橫向平衡面兩側(cè)，并且同時(shí)等量地消耗，否則都會(huì)產(chǎn)生和外力擾動(dòng)效果相同的內(nèi)力擾動(dòng)。綜上所述直升飛機(jī)的穩(wěn)定性是支點(diǎn)〈拉力作用點(diǎn) > 和平衡點(diǎn)〈動(dòng)心 > 的相互關(guān)系決定的。二者重合時(shí)兩端的力矩差等于零，飛機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)〈靜止〉；二者分離時(shí)兩端的力矩差大于零，飛機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)〈不穩(wěn)定 > ;穩(wěn)定型飛機(jī)運(yùn)動(dòng)需要力矩差的增加，不穩(wěn)定型飛機(jī)靜止需要力矩差的歸零。二者狀態(tài)〈重合或分離 > 的保持或轉(zhuǎn)換的過(guò)程就是飛機(jī)狀態(tài)〈靜止或運(yùn)動(dòng) > 的保持或轉(zhuǎn)換的過(guò)程，或者說(shuō)是飛機(jī)穩(wěn)定性的保持或變化的過(guò)程。直升機(jī)的不穩(wěn)定有兩種類(lèi)型前方超重的現(xiàn)象叫做前方不穩(wěn)定，后方超重的現(xiàn)象的叫做后方不穩(wěn)定。后方超重型的操縱方法和穩(wěn)定型的操縱方法相同，但是難度非常大。因?yàn)榍胺匠赜欣谙蚯帮w行，后方超重有利于向后飛行。也就是說(shuō)后方超重越多前飛越難，勉強(qiáng)前飛就會(huì)消耗飛機(jī)的調(diào)平能力，這和飛機(jī)的前飛工作模式是不相符的，除非飛機(jī)具有前飛與后飛兩種工作模式。但是多模工作會(huì)造成更高的生產(chǎn)成本和維護(hù)成本，是不可取的；單向飛行的飛機(jī)通過(guò)調(diào)頭就能實(shí)現(xiàn)任何方向的飛行而其成本更低。所以使用過(guò)程中不可以出現(xiàn)人為的后方超重，前方超重也不能太多，要盡力維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。也就是說(shuō)飛機(jī)有限的調(diào)平能力主要用來(lái)抵消外力的擾動(dòng)，調(diào)平能力的浪費(fèi)就是安全指標(biāo)的浪費(fèi)。飛機(jī)在空中失去動(dòng)力時(shí)因重力加速而下墜，共軸式無(wú)擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在空氣阻力推動(dòng)下自動(dòng)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生少量升力。由于動(dòng)心和重心并不是同一個(gè)點(diǎn)，所以飛機(jī)超重的一端因滾轉(zhuǎn)效應(yīng)而首先接地；如果動(dòng)心和重心重合，飛機(jī)就是自由落體。研究飛機(jī)的穩(wěn)定性是使用的需要，其次才是生產(chǎn)的需要。因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中，飛機(jī)和它的負(fù)載(包括機(jī)內(nèi)任何有質(zhì)量的物品和飛機(jī)受到的外力)形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。飛機(jī)的類(lèi)型可以有很多種，而系統(tǒng)的狀態(tài)只有穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種類(lèi)型，能操縱這兩種類(lèi)型的飛機(jī)就能操縱這兩種類(lèi)型的系統(tǒng)。從力學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，飛機(jī)的操縱過(guò)程是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操縱過(guò)程，是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的兩種狀態(tài)的保持或轉(zhuǎn)換的過(guò)程。真實(shí)的飛機(jī)只能是穩(wěn)定型〈這句話的含義如下飛機(jī)的動(dòng)心就是大槳拉力作用點(diǎn)，垂直中線縱切面就是縱向平衡面，垂直中線橫切面就是橫向平衡面；這兩個(gè)平衡面與下機(jī)倉(cāng)地板的切線分別叫做縱向平衡線和橫向平衡線，這兩個(gè)平衡面的切線就是動(dòng)心的垂線，叫做垂直平衡線，也叫做最佳平衡線；與拉力垂直的動(dòng)心所在的平面叫垂向平衡面〉，真實(shí)的系統(tǒng)卻在兩種狀態(tài)之間經(jīng)常地轉(zhuǎn)換，而且大多數(shù)情況下是不穩(wěn)定的，飛機(jī)的尾槳系統(tǒng)也是經(jīng)常使用的。這是因?yàn)槔硐霠顟B(tài)下空氣是靜止的，飛機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換很少，尾槳系統(tǒng)的使用自然就是很少。這是用戶必須了解的理論和實(shí)踐的區(qū)別。為了避免出現(xiàn)后方超重，便于貨物配置，必須把橫向平衡線〈21>標(biāo)在下機(jī)倉(cāng)〈18>地板上。由此可見(jiàn)橫向平衡面體現(xiàn)飛機(jī)的縱向平衡，縱向平衡面體現(xiàn)飛機(jī)的橫向平衡，垂向平衡面體現(xiàn)飛機(jī)的垂向平衡。同理，左右方向的力矩差也會(huì)破壞飛機(jī)的橫向平衡；也就是說(shuō)縱向超重有利于縱向飛行，橫向超重有利于橫向飛行，超重方向就是飛行方向，無(wú)處超重則無(wú)法飛行。由于飛機(jī)左右方向的長(zhǎng)度〈也就是力臂〉很小，無(wú)論內(nèi)力還是外力產(chǎn)生的力矩差都是很小的；其·次飛機(jī)的橫向運(yùn)動(dòng)阻力非常大。飛機(jī)憑借強(qiáng)大的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)〈尾槳系統(tǒng)〉可以輕易抵消橫向擾動(dòng)力矩的影響。所以理論研究時(shí)飛機(jī)的橫向運(yùn)動(dòng)是忽略不計(jì)的，只要機(jī)內(nèi)負(fù)載配平即可。生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)平方法與前文所述的縱向調(diào)平方法相同。同理，上下方向的力矩差也會(huì)破壞飛機(jī)的垂向平衡。由于飛機(jī)上下方向的力臂是一個(gè)點(diǎn)而不必計(jì)算〈I乘任何數(shù)得原數(shù) >，飛機(jī)的重力也是一定的，所以只要控制升力的大小就可以控制飛機(jī)的垂向平衡而控制高度?？偠灾w機(jī)的狀態(tài)體現(xiàn)在三個(gè)方向〈前后方向即縱向、左右方向即橫向、上下方向即垂向〉，不同方向的狀態(tài)可以相同，也可以不同。例如飛機(jī)垂向穩(wěn)定即高度不變時(shí)，縱向和橫向可以是穩(wěn)定狀態(tài)，也可以是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)〈不穩(wěn)定 > ;若三個(gè)方向都處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)〈全向穩(wěn)定 >，飛機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)〈停放或懸停>。綜上所述物體的狀態(tài)是由力〈拉力或推力 > 的作用點(diǎn)和力學(xué)中心〈平衡點(diǎn) > 的相互關(guān)系決定的。二者重合時(shí)物體處于穩(wěn)定狀態(tài)〈靜止>，二者分離時(shí)物體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)〈不穩(wěn)定> ;二者狀態(tài)〈重合或分離 > 的保持或轉(zhuǎn)換的過(guò)程就是物體狀態(tài)〈靜止或運(yùn)動(dòng) > 的保持或轉(zhuǎn)換的過(guò)程，或者說(shuō)是物體穩(wěn)定性的保持或變化的過(guò)程。具體地說(shuō)力學(xué)中心包括動(dòng)力學(xué)中心〈動(dòng)心〉和靜力學(xué)中心〈重力 >。物體在靜止?fàn)顟B(tài)或真空中運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)運(yùn)動(dòng)阻力，動(dòng)心和重心是同一個(gè)點(diǎn)；多數(shù)物體在流體中有運(yùn)動(dòng)阻力，動(dòng)心和重心不是同一個(gè)點(diǎn)；球體具有萬(wàn)向擾動(dòng)力矩相等的特性，它的動(dòng)心和重心都是球心。在圖16中1是動(dòng)心1、2是動(dòng)心2、3是動(dòng)心3、4是拉力作用點(diǎn)、5是升力作用點(diǎn)、6是傾斜角Θ、7是前進(jìn)力作用點(diǎn)、8是調(diào)平角、9是橫向平衡面、10是定位管、11是調(diào)角器。為了減少飛行阻力，也為了使機(jī)倉(cāng)內(nèi)的人與貨物不會(huì)傾倒，在飛機(jī)開(kāi)始前飛向前傾斜時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)調(diào)角器〈11>，調(diào)平架就會(huì)打開(kāi)一個(gè)角，這個(gè)角就是調(diào)平角〈8>，最佳調(diào)平角=傾斜角。飛機(jī)前飛時(shí)尾槳系統(tǒng)產(chǎn)生升力，如果調(diào)平架不打開(kāi)，那么整架飛機(jī)向前傾斜，大槳拉力的作用點(diǎn)還是原來(lái)的動(dòng)心1〈1>，但是飛機(jī)的動(dòng)心會(huì)向后移動(dòng)，形成一個(gè)新的動(dòng)心2〈2>。調(diào)平架打開(kāi)以后，由于上機(jī)身的重心提高，所以整架飛機(jī)的動(dòng)心〈2>也會(huì)相應(yīng)地提高為動(dòng)心3〈3>。同時(shí)，拉力的作用點(diǎn)也向后移動(dòng)，形成一個(gè)新的拉力作用點(diǎn)。結(jié)果是新的動(dòng)心3〈3>和拉力的作用點(diǎn)與原來(lái)的動(dòng)心1〈1>的距離更大，前后方向的力矩差更大，飛機(jī)更不穩(wěn)定也就飛得更快。同時(shí)可知兼做轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的調(diào)力機(jī)構(gòu)尾槳系統(tǒng)〈或尾舵系統(tǒng) > 只能用于飛機(jī)的狀態(tài)和方向的轉(zhuǎn)換或保持，不可以任意使用，否則飛機(jī)無(wú)法保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)〈懸停或運(yùn)動(dòng)>。飛機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，飛機(jī)垂直中線縱切面和原來(lái)所在平面之間的夾角叫偏航角。單位時(shí)間內(nèi)飛機(jī)獲得的偏航角叫偏航率，單位是度/秒，公式是偏航率=A/T,其中A是偏航角，T是時(shí)間。飛機(jī)的偏航率越大，調(diào)平能力越強(qiáng)。很明顯飛機(jī)的偏航率越大、加速性越好、調(diào)平能力越強(qiáng)。也就是飛機(jī)的控制能力越強(qiáng)，或者說(shuō)飛機(jī)的變穩(wěn)能力越強(qiáng)。沒(méi)有變穩(wěn)能力的飛機(jī)是沒(méi)有使用價(jià)值的，變穩(wěn)的實(shí)質(zhì)就是調(diào)平。反過(guò)來(lái)說(shuō)就是任何一架能夠使用的飛機(jī)都是變穩(wěn)飛機(jī)，不同之處是不同的飛機(jī)變穩(wěn)的方式不同，能力不同。 調(diào)平的目的可以是保持穩(wěn)定〈航向、高度、速度 >，也可以是破壞穩(wěn)定〈航向、高度、速度>。因此評(píng)價(jià)飛機(jī)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)是穩(wěn)得住、變得快?？磮D16可以知道
傾斜率(q)=~^
前進(jìn)力(F前)=拉力拉)X傾斜率
拉力轉(zhuǎn)化率⑵-JiL.-座x土 —i
Π力轉(zhuǎn)化率(Z)- F拉一 F拉-90°拉力轉(zhuǎn)化率等于傾斜率,所以傾斜角越大,前飛速度越大。如果因?yàn)樽畲髢A斜角設(shè)計(jì)偏大造成升力偏小則必須采取增升措施，否則飛機(jī)在高速飛行時(shí)就會(huì)失速墜毀，例如象米-24飛機(jī)一樣增設(shè)固定短翼；同時(shí)要控制下機(jī)倉(cāng)的長(zhǎng)度，避免槳葉打機(jī)頭。對(duì)于高速飛機(jī)來(lái)說(shuō)，拉力最大轉(zhuǎn)化率也是一個(gè)很重要的參數(shù)。新舊對(duì)比直升飛機(jī)是特種飛機(jī)，它既要垂直運(yùn)動(dòng)，又要水平運(yùn)動(dòng)。由于動(dòng)力設(shè)備的功率和工作模式限制，用定形飛機(jī)直接使用是不現(xiàn)實(shí)的，所以變形飛機(jī)就成了最佳選擇。第一代直升機(jī)選擇的是螺旋槳變形方案，就是將螺旋槳拆開(kāi)，做成活動(dòng)螺旋槳。但是，由于槳葉飛舞造成的螺旋槳功率損失太大(剩下不足30% )，導(dǎo)致第一代直升機(jī)的速度和載重量很小，導(dǎo)致航程很小。這是槳葉的前行過(guò)程與后行過(guò)程的拉力差造成的，槳葉拉力差造成的功率損失就是振動(dòng)能量的主要來(lái)源。由于高速飛舞的螺旋槳磨損很快，又需要自動(dòng)傾斜器，所以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障率很高，地勤的工作量很大。飛機(jī)的實(shí)用性很差是有目共睹的。第一代直升飛機(jī)速度和航程太小的主要原因除了槳葉飛舞造成的功率損失太大以外，另一個(gè)主要原因就是最大傾斜角太小導(dǎo)致拉力最大轉(zhuǎn)化率太小，飛機(jī)損失速度的同時(shí)損失了航程。這種軟件缺陷造成的問(wèn)題除了更換軟件以外不可能得到解決。因?yàn)闃~的飛舞量越大，功率的損失率越大，飛機(jī)的振動(dòng)量越大，阻力的增加量越大；最大傾斜角設(shè)計(jì)太大必然導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法使用。
本發(fā)明選擇了機(jī)身變形的方案。固定安裝的螺旋槳不再飛舞槳葉，保證了螺旋槳的工作效率不會(huì)降低(約50% )，強(qiáng)大的功率儲(chǔ)備和較高的拉力最大轉(zhuǎn)化率使飛機(jī)的速度和載重量必然會(huì)有較大的提高，航程也會(huì)加大。槳葉拉力差的消失使飛機(jī)的振動(dòng)問(wèn)題得到根本上的解決。由于固定安裝的螺旋槳沒(méi)有磨損，也不要自動(dòng)傾斜器，所以飛機(jī)的故障率必然會(huì)顯著減少，地勤的工作量自然顯著減少，飛機(jī)的實(shí)用性更高。在圖17中1是駕駛倉(cāng)、2是尾獎(jiǎng)系統(tǒng)、3是機(jī)內(nèi)調(diào)平負(fù)載、4是后方終點(diǎn)、5是如方終點(diǎn)、6是距離控制器、7是最佳平衡線、8是機(jī)外調(diào)平負(fù)載。尾槳系統(tǒng)〈2>只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向操縱，不需要控制系統(tǒng)，所以橫向固定在尾筒的最后端，采用普通電機(jī)即可。控制電機(jī)的通電時(shí)間即可控制飛機(jī)的偏航角，控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向(順轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))即可控制飛機(jī)的偏航方向(左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn))參于調(diào)平過(guò)程可以變化的負(fù)載叫做調(diào)平負(fù)載〈大小變化、位置變化 >。調(diào)平負(fù)載〈3和8>的運(yùn)動(dòng)距離叫做調(diào)平距離，前方終點(diǎn)〈5>和后方終點(diǎn)〈4>之間的距離叫最大調(diào)平距 離。在距離控制器〈6>控制下(距離控制器可以是千斤頂，也可以是升降機(jī))，如果前方超重，調(diào)平負(fù)載向后方移動(dòng)；如果后方超重，調(diào)平負(fù)載向前方移動(dòng)；系統(tǒng)都能調(diào)平。調(diào)平負(fù)載可以是專(zhuān)用負(fù)載，也可以是兼用負(fù)載，任何有質(zhì)量的物品都能使用，例如電源、油料、武器等。其中以飛機(jī)本身必不可少的負(fù)載(也就是無(wú)效負(fù)載)兼用最好，使飛機(jī)在空載甚至油料即將用完時(shí)也能正常使用，經(jīng)濟(jì)效益是最高的。電源和用電設(shè)備之間是用電線連接的，屬于柔性連接，電源的運(yùn)動(dòng)不會(huì)影響電力的使用，只要定期檢查即可(防止電線磨損導(dǎo)致短路)，而且電源(可以是電池組，也可以是發(fā)電機(jī)組)的質(zhì)量較大，非常適合兼做調(diào)平負(fù)載。調(diào)平負(fù)載可以是較大負(fù)載，也可以是較小負(fù)載。由于力矩等于力和力臂的乘積；調(diào)平力矩一定時(shí)〈調(diào)平負(fù)載產(chǎn)生的力矩叫做調(diào)平力矩 >，較大負(fù)載只需較小的調(diào)平距離，較小負(fù)載必需較大的調(diào)平距離。調(diào)平負(fù)載可以是機(jī)內(nèi)負(fù)載，也可以是機(jī)外負(fù)載。由于二者都必須配備距離控制器并且功能相同，所以二者不宜分開(kāi)使用，可以合并共用一個(gè)距離控制器。調(diào)平負(fù)載的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)因調(diào)平負(fù)載的不同而不同，由此影響到飛機(jī)的外觀和性能。根據(jù)以上分析可知應(yīng)當(dāng)選用較大的機(jī)外兼用負(fù)載做為調(diào)平負(fù)載，消耗性物品可以使用但不是最佳選擇〈例如燃油、彈藥、食品 >，機(jī)內(nèi)調(diào)平負(fù)載一般應(yīng)用在體積〈特別是長(zhǎng)度 > 較大的機(jī)型上〈例如圖17所示的運(yùn)輸機(jī)>。調(diào)平負(fù)載的一部分要設(shè)計(jì)成〈可以有不同方案 > 一個(gè)厚度不大〈約10cm>的長(zhǎng)方塊叫做底板，其余部分固定在底板的上方〈機(jī)內(nèi)調(diào)平負(fù)載 > 或者下方〈機(jī)外調(diào)平負(fù)載〉。調(diào)平負(fù)載的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是用4根槽形材料焊成的開(kāi)口向內(nèi)的空心長(zhǎng)方體叫做軌道，底板被限制在軌道空間內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)，但不能左右運(yùn)動(dòng)。所以二者之間左右方向的間隙要盡量設(shè)計(jì)得小些，打上黃油后能活動(dòng)即可。調(diào)平負(fù)載只能在飛機(jī)的垂直中線縱切面以內(nèi)運(yùn)動(dòng)〈也就是縱向平衡面 >，否則左右方向的力矩差會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橫向擾動(dòng)力矩，導(dǎo)致飛機(jī)偏航。為了獲得巨大的調(diào)平力矩，減少內(nèi)部空間的浪費(fèi)，減少飛機(jī)的自身重量，調(diào)平負(fù)載可以由整個(gè)下機(jī)倉(cāng)〈含駕駛倉(cāng) > 及其內(nèi)部物品兼任，軌道由調(diào)平架的下架兼任，距離控制器<千斤頂 > 安裝在底板正后方〈下機(jī)倉(cāng)背上 >。該方案是重力調(diào)平飛機(jī)的最佳方案，因其不能適用于動(dòng)力調(diào)平飛機(jī)而重新申請(qǐng)〈超范圍>。分析對(duì)比使用重力調(diào)平法的飛機(jī)〈例如圖17>的動(dòng)心是向重力增加的一端運(yùn)動(dòng)的，從效果來(lái)說(shuō)是向升力減少的一端運(yùn)動(dòng)。使用動(dòng)力調(diào)平法〈動(dòng)力調(diào)整平衡操縱法的簡(jiǎn)稱(chēng)〉的飛機(jī)〈例如圖15>的動(dòng)心是向動(dòng)力增加的一端運(yùn)動(dòng)，從效果來(lái)說(shuō)可以是向重力增加的一端運(yùn)動(dòng)〈前方不穩(wěn)定型 >，也可以是向重力減少的一端運(yùn)動(dòng)〈穩(wěn)定型 >。這就是使用不同操縱法的兩種飛機(jī)的力學(xué)特性的區(qū)別。目前廣泛使用的動(dòng)力調(diào)整平衡操縱法要在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)消耗大量能源，一旦動(dòng)力消失，所需要的調(diào)平力矩立刻減少到零；而重力調(diào)整平衡操縱法只需要在短時(shí)間內(nèi)消耗少量能源，將某個(gè)物品移動(dòng)到某個(gè)位置，所以需要的調(diào)平力矩將會(huì)永遠(yuǎn)存在；因?yàn)橹亓κ俏镔|(zhì)的原始力量，它的存在不需要消耗能源。第一代直升飛機(jī)的大槳被設(shè)計(jì)成效率低下槳葉飛舞的活動(dòng)螺旋槳，是在有限的硬件條件下?tīng)奚布男阅苓m應(yīng)軟件〈動(dòng)力調(diào)平法 > 的需要，所以能源的浪費(fèi)和故障的增加就成了無(wú)法回避的事實(shí)。本發(fā)明研制了專(zhuān)用的調(diào)平硬件〈調(diào)平架〉，不需要犧牲硬件的性能就可以適應(yīng)各種軟件〈動(dòng)力調(diào)平法或重力調(diào)平法 > 的需要，因此回避了第一代直升飛機(jī)特有的缺陷?！ぴ趫D18中1是尾航、2是雙向定位控制系統(tǒng)、3是機(jī)內(nèi)調(diào)平負(fù)載、4是后方終點(diǎn)、5是前方終點(diǎn)、6是距離控制器、7是最佳平衡線、8是機(jī)外調(diào)平負(fù)載、9是駕駛倉(cāng)。尾舵〈1>焊接在雙向定位控制系統(tǒng)〈2>的套筒下方〈見(jiàn)圖13>。為了增大尾舵的轉(zhuǎn)向力矩，必須盡量加大尾舵的面積；為了減少尾舵的橫向擾動(dòng)力矩，必須盡量減小尾舵的面積；解決這一矛盾的有效辦法就是使用兩套轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)〈包括尾舵和雙向定位控制系統(tǒng)，由此增加一根尾筒 >，這種雙尾筒機(jī)型的尾筒安裝在調(diào)平架下架后方的兩側(cè)〈見(jiàn)圖2>。轉(zhuǎn)向操作時(shí)兩個(gè)舵必須同步同向運(yùn)用，必要時(shí)可以同步異向運(yùn)用。就是必要時(shí)用尾舵生產(chǎn)負(fù)升力。具體操作如下將其中一個(gè)雙向定位控制系統(tǒng)的電機(jī)線路接反而使該電機(jī)反轉(zhuǎn)。兩套轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)同步運(yùn)用時(shí)一個(gè)尾舵向左轉(zhuǎn)，另一個(gè)尾舵必然向右轉(zhuǎn)，所以兩個(gè)轉(zhuǎn)向力矩剛好抵消，飛機(jī)既不會(huì)左轉(zhuǎn)也不會(huì)右轉(zhuǎn)，而是獲得一個(gè)負(fù)升力力矩，此法可以用來(lái)糾正飛機(jī)的前方超重狀態(tài)。當(dāng)然，這種做法會(huì)消弱飛機(jī)的轉(zhuǎn)向能力。把圖18和圖17進(jìn)行對(duì)比可知兩種機(jī)型〈尾槳型和尾舵型 > 的區(qū)別僅僅是轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)不同，具體應(yīng)用是基本上相同的。本機(jī)型的停放空間小，無(wú)論室內(nèi)室外，無(wú)論軍用民用都一樣，而且無(wú)需額外的勤務(wù)工作〈尾槳型飛機(jī)必需收起尾槳系統(tǒng)才有同樣大小的停放空間 >，具有很高的經(jīng)濟(jì)性和通用性。特別適用于艦載航空兵而不適用于陸軍的戰(zhàn)斗機(jī)，因?yàn)榘〉奈捕嫘蛻?zhàn)斗機(jī)貼地飛行時(shí)容易撞壞尾舵。所以，本機(jī)型的全壽命費(fèi)效比明顯高于尾槳型飛機(jī)的全壽命費(fèi)效比，使用價(jià)值更高。當(dāng)然這個(gè)結(jié)論對(duì)于某些用戶是不成立的〈例如陸航部隊(duì)>。本發(fā)明以運(yùn)輸機(jī)為例來(lái)描述第二代直升飛機(jī)的工作原理，因此只有運(yùn)輸機(jī)才能直接參照?qǐng)D紙進(jìn)入后續(xù)設(shè)計(jì)階段。而不同用戶之間的需要是差別很大的，實(shí)施單位應(yīng)當(dāng)結(jié)合用戶的具體要求靈活運(yùn)用，才能獲得理想的使用效果〈軍用型或民用型、高速機(jī)或低速機(jī)、尾漿型或尾舵型、動(dòng)力調(diào)平或重力調(diào)平 >。為了便于理解，下例參考方案是結(jié)合圖紙寫(xiě)的。例I :運(yùn)動(dòng)飛機(jī)無(wú)需貨倉(cāng)，所以下機(jī)身只要將駕駛倉(cāng)〈1>和機(jī)內(nèi)調(diào)平負(fù)載〈3>及其運(yùn)動(dòng)空間組合在一起即可，發(fā)電機(jī)組兼做調(diào)平負(fù)載。上機(jī)倉(cāng)內(nèi)的配置和圖15所示的動(dòng)力調(diào)平飛機(jī)的配置相同，包括圖18所示的尾舵型在內(nèi)的其它類(lèi)型的飛機(jī)也是相同配置，以后舉例時(shí)不再重復(fù)說(shuō)明。例2 :家用飛機(jī)和運(yùn)動(dòng)飛機(jī)都屬于微型飛機(jī)〈有效負(fù)載不超I噸，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮也不可以設(shè)計(jì)得太大 >，因此把運(yùn)動(dòng)飛機(jī)的駕駛倉(cāng)略微加長(zhǎng)〈也就是增加一排3個(gè)座位，和正副駕駛一共2排5座 >，把貨箱與調(diào)平負(fù)載合二為一即可。也就是采用一體化設(shè)計(jì)，調(diào)平負(fù)載預(yù)留一定空間裝貨〈必要時(shí)可以裝人 >，貨物兼做調(diào)平負(fù)載。例3 :專(zhuān)機(jī)需要容納較多人員和大量物品的大空間和大動(dòng)力。包括 若干要員、隨行人員、通信器材、武器彈藥、食品、藥品、衛(wèi)生設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等等，因此必須用運(yùn)輸機(jī)改裝〈如圖15、圖16、圖17、圖18>，也只有運(yùn)輸機(jī)才能同時(shí)提供大空間和大動(dòng)力，其次運(yùn)輸機(jī)寬大的后門(mén)便于大量人員和物品的流動(dòng)。例4 :戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)動(dòng)飛機(jī)構(gòu)造相似，下機(jī)身前端為駕駛倉(cāng)，中后部為調(diào)平負(fù)載及其運(yùn)動(dòng)空間。調(diào)平負(fù)載由發(fā)電機(jī)組、部分燃油、武器彈藥等兼任；不同之處是武器彈藥是腹部外掛的。而且，戰(zhàn)斗機(jī)需要貼地飛行〈包括圖15所示的動(dòng)力調(diào)平飛機(jī)〉，為了防碰撞和防地效，尾槳型戰(zhàn)斗機(jī)尾筒的后端〈大槳不能蓋住的部分 > 必須向上折角45°，使尾槳和大槳高度相同〈便于庫(kù)內(nèi)停放〉。理由是1、戰(zhàn)斗機(jī)體形矮小，貼地飛行時(shí)要做轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)，尾槳容易碰撞障礙物。2、矮小的戰(zhàn)斗機(jī)貼地或貼水飛行時(shí)，大槳吹起的高速尾流在地面或水面阻擋下向后方及左右兩側(cè)高速擴(kuò)散；在尾流中工作的尾槳由于本身和尾流的速度差減小而失速或者部分失速，導(dǎo)致飛機(jī)操縱失靈。例5 :通用飛機(jī)的使用頻率很高，需要很高的任務(wù)適應(yīng)性。但是，很高的任務(wù)適應(yīng)性往往導(dǎo)致飛機(jī)的單項(xiàng)性能不如專(zhuān)用飛機(jī)〈特別是經(jīng)濟(jì)性 >。唯一的解題辦法就是采用分層組合設(shè)計(jì)法，才能顯著提高通用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。具體方法是采用戰(zhàn)斗機(jī)模式設(shè)計(jì)，使飛機(jī)具有大動(dòng)力、小體積、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，使飛機(jī)能經(jīng)濟(jì)高效地執(zhí)行一般的戰(zhàn)斗、訓(xùn)練、偵察、救援、運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)。更大更主要的任務(wù)倉(cāng)以腹部外掛的方式兼做調(diào)平負(fù)載，而且任務(wù)倉(cāng)要分大小、分種類(lèi)，要前端自帶整流罩。執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時(shí)根據(jù)任務(wù)的大小和種類(lèi)選擇與之相應(yīng)的任務(wù)倉(cāng)。使飛機(jī)的自身重量和有效負(fù)載可以根據(jù)任務(wù)的需要來(lái)調(diào)整，使飛機(jī)具有很高的通用性和經(jīng)濟(jì)性。緊急情況下還可以丟掉任務(wù)倉(cāng)來(lái)回避某些不愿意面對(duì)的事物，例如敵情、狂風(fēng)、暴雨、航程不足等等，以此來(lái)回避損失或減少損失。在政府主導(dǎo)下，通用飛機(jī)及其任務(wù)倉(cāng)的規(guī)格和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化集裝箱的規(guī)格相適應(yīng)，就可以形成陸?？杖龡?lián)運(yùn)機(jī)制，使新技術(shù)的社會(huì)效益最大化。例6 :玩具飛機(jī)能飛即可，價(jià)高則無(wú)利可圖。因此上下機(jī)倉(cāng)可以固定結(jié)合在一起，這樣可以省去調(diào)平架的生產(chǎn)成本。例7 :動(dòng)力調(diào)平飛機(jī)〈圖15>的設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，根據(jù)用戶的具體要求來(lái)確定下機(jī)倉(cāng)的大小、形狀以及電源是否外掛即可。說(shuō)明書(shū)附圖所提方案只是描述第二代直升飛機(jī)工作原理的必要方案，不等于第二代直升飛機(jī)工作原理只能適用于這些方案，例如前文所說(shuō)的最佳方案。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的科學(xué)原理〈見(jiàn)圖15和圖16的說(shuō)明 > 是用來(lái)證明本發(fā)明的科學(xué)性的理論依據(jù)。本人并未要求該理論的專(zhuān)利權(quán)〈見(jiàn)權(quán)利要求書(shū)>。
權(quán)利要求
1.調(diào)整平衡架，其特征是上架和下架的前端用軸結(jié)合、后端用調(diào)角器結(jié)合。
2.共軸式軸系，其特征是內(nèi)軸和外軸運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度相等、方向相反。
3.立式螺旋槳，其特征是全部槳葉安裝在同一個(gè)垂直平面內(nèi)。
4.重力調(diào)整平衡操縱法，其特征是使用重力操縱飛機(jī)。
全文摘要
第二代直升飛機(jī)工作原理屬于飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，它能解決飛機(jī)速度太小、故障率太高、振動(dòng)嚴(yán)重等問(wèn)題，技術(shù)方案的要點(diǎn)是使用調(diào)平架、共軸式軸系、立式螺旋槳、重力調(diào)平法等，它的主要用途是提高速度、降低故障率、消除振動(dòng)問(wèn)題、減少停放空間。
文檔編號(hào)B64C27/10GK102837822SQ201210316308
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者黃淵乾 申請(qǐng)人:黃淵乾