新概念垂直起降飛機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空飛行器技術(shù)，特別是一種新概念垂直起降飛機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]迄今，有許多種垂直起降飛行器，這些飛行器以垂直升起所采用的方式分為兩種類型:1)噴氣型-以垂直下噴高速氣流實(shí)現(xiàn)垂直升起；2)旋翼型-用旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇或螺旋槳產(chǎn)生垂直上拉力實(shí)現(xiàn)垂直升起。噴氣型垂直升起，耗能嚴(yán)重，若在空中浮停，耗能更巨大，所以垂直升起效率低下，它極不適用在空中浮停執(zhí)行任務(wù)。噴氣型垂直起降飛行器的主要代表是垂直起降戰(zhàn)斗飛機(jī)，它飛行快、靈活。旋翼型垂直起降飛行器垂直升起時(shí)，效率比噴氣型垂直起降飛行器高許多。旋翼型垂直起降飛行器的典型代表是直升機(jī)，它垂直升起、空中懸停耗能較少，但它飛行速度慢，不適用于快速運(yùn)輸。人們千方百計(jì)，已研制出高效垂直升起且能較快速飛行的垂直起降飛行器，這種類型的飛行器設(shè)置專門的垂直起降風(fēng)扇，或者設(shè)置垂直起降和飛行共用的傾轉(zhuǎn)翼(一種螺旋槳)。美國V-22傾轉(zhuǎn)翼飛機(jī)就是典例。然而，風(fēng)扇、螺旋槳均是在一根軸上安裝葉片，效率并不高。因?yàn)椋D(zhuǎn)的風(fēng)扇或螺旋槳沿徑向靠近軸心，線速度越來越小，越靠近軸心葉片的效率越低，只有葉片的末端部分效率較高，而且風(fēng)扇或螺旋槳的軸頭風(fēng)阻很大，所以，風(fēng)扇、螺旋槳的總效率低。再者，受結(jié)構(gòu)、葉片材料性能、葉片末端線速度限制，風(fēng)扇、螺旋槳的轉(zhuǎn)速不能很高。故風(fēng)扇和螺旋槳都存在較大的缺陷。V-22傾轉(zhuǎn)翼飛機(jī)，在垂直升起時(shí)，其螺旋槳的渦旋下洗流，有不少部分直接吹壓在其固定機(jī)翼上平面形成烏龍阻力。所以，這種頗具名望的垂直起降飛機(jī)，垂直升起時(shí)，能耗很大，效率遭詬病?？傊瑧?yīng)竭力改變依靠風(fēng)扇或螺旋槳垂直升起的垂直起降飛機(jī)的現(xiàn)狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有垂直起降飛機(jī)上述缺陷，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種新概念垂直起降飛機(jī)。
[0004]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0005]如圖1圖2示。新概念垂直起降飛機(jī)由機(jī)身1、機(jī)翼12、襟翼7、副翼5、水平尾翼9、升降舵10、垂直尾翼8、方向舵11、起落架(圖中未畫)、發(fā)動(dòng)機(jī)2組成。和常規(guī)布局形式的飛機(jī)一樣，機(jī)翼12、襟翼7、副翼5、水平尾翼9、升降舵10、垂直尾翼8、方向舵11、起落架(圖中未畫)、發(fā)動(dòng)機(jī)2在機(jī)身I兩側(cè)對(duì)稱布置。垂直尾翼8、方向舵11在機(jī)身I軸線上方。機(jī)翼12由上機(jī)翼12-1、下機(jī)翼12-2組成，上機(jī)翼12-1聯(lián)接在機(jī)身I上部，下機(jī)翼12_2聯(lián)接在機(jī)身I下部，上機(jī)翼12-1的根部與下機(jī)翼12-2的根部垂直聯(lián)接，下機(jī)翼12-2的末端斜向上與上機(jī)翼12-1的末端圓滑聯(lián)接，在此聯(lián)接處聯(lián)接前錐形整流罩3、后錐形整流罩4。在上機(jī)翼12-1的翼展方向聯(lián)結(jié)固定翼12-3。襟翼7和副翼5與上機(jī)翼12-1的聯(lián)系、升降舵10與水平尾翼9的聯(lián)系、方向舵11與垂直尾翼8的聯(lián)系方式均與常規(guī)布局形式的飛機(jī)一樣。發(fā)動(dòng)機(jī)2聯(lián)接在下機(jī)翼12-2、或設(shè)置在機(jī)身I中、或設(shè)置在機(jī)身I的尾部的外面(如圖1虛線示)。圖3是圖1左半部的A-A剖視放大圖(圖1右半部相同的剖視放大圖與此圖對(duì)稱于機(jī)身縱向中心線)，如圖3 7K,在上機(jī)翼12-1上有一號(hào)上百葉窗6、一號(hào)下百葉窗16 ;在下機(jī)翼12-2上有二號(hào)上百葉窗35、二號(hào)下百葉窗34。
[0006]如圖3示。在機(jī)翼12中:一號(hào)軸19順著機(jī)身I的長方向聯(lián)接在上機(jī)翼12-1的根部，一號(hào)軸19上有兩個(gè)間隔的驅(qū)動(dòng)齒盤17 ;二號(hào)軸29順著機(jī)身I的長方向聯(lián)系在下機(jī)翼12-2的根部,二號(hào)軸29上有兩個(gè)間隔的一號(hào)導(dǎo)輪28 ;三號(hào)軸13順著機(jī)身I的長方向聯(lián)系在上機(jī)翼12-1與下機(jī)翼12-2的接合區(qū)，三號(hào)軸13上有兩個(gè)間隔的二號(hào)導(dǎo)輪14 ;傳動(dòng)帶36繞在驅(qū)動(dòng)齒盤17、一號(hào)導(dǎo)輪28、二號(hào)導(dǎo)輪14上,傳動(dòng)帶36上均勻聯(lián)接若干四號(hào)軸21,如圖4示，傳動(dòng)帶36有左右兩條；截面為柳葉形的風(fēng)板20鉸聯(lián)在四號(hào)軸21上；風(fēng)板20的對(duì)稱中心與四號(hào)軸21的軸線重合，風(fēng)板20處于左右兩條傳動(dòng)帶36之間；風(fēng)板20向著前進(jìn)方向傾斜-在上機(jī)翼12-1內(nèi)向固定翼12-3的翼尖方向傾斜，在下機(jī)翼12-2內(nèi)向其翼根方向傾斜；如圖4圖5示，風(fēng)板20的下部中央有一缺口，一號(hào)支板23的上端插入此缺口，并用五號(hào)軸22把風(fēng)板20和支板23聯(lián)系起來,一號(hào)支板23能繞五號(hào)軸22轉(zhuǎn)動(dòng),一號(hào)支板23處于風(fēng)板20的缺口部分與缺口配成滑轉(zhuǎn)配合；在一號(hào)支板23的下部的左側(cè)，間隔地聯(lián)接六號(hào)軸24、七號(hào)軸25，一號(hào)滾子26安裝在六號(hào)軸24上并能繞六號(hào)軸24轉(zhuǎn)動(dòng)，二號(hào)滾子27安裝在七號(hào)軸25上并能繞七號(hào)軸25轉(zhuǎn)動(dòng)，一號(hào)滾子26和二號(hào)滾子27夾住軌道15，且能在軌道15滾轉(zhuǎn)移動(dòng)；如圖3 7K,軌道15圍繞在一號(hào)軸19、二號(hào)軸29、三號(hào)軸13外,處于傳動(dòng)帶36內(nèi)側(cè)；在上機(jī)翼12-1內(nèi)，軌道15與傳動(dòng)帶36平行；軌道15從三號(hào)軸13上方轉(zhuǎn)到其下方后，逐漸平滑靠近傳動(dòng)帶36，止于一定距離后又與傳動(dòng)帶36平行；軌道15從二號(hào)軸29下方轉(zhuǎn)到其右方后，逐漸平滑過渡到離傳動(dòng)帶36的距離等于二者在上機(jī)翼12-1內(nèi)的距離為止；如圖4示，軌道15的左端與若干二號(hào)支板37垂直聯(lián)結(jié)，二號(hào)支板37垂直聯(lián)接在上機(jī)翼12-1的殼內(nèi)，軌道15與二號(hào)支板37用桿38斜聯(lián)加固；在下機(jī)翼12-2內(nèi)、機(jī)翼12根部內(nèi)(靠近機(jī)身I處)，軌道15、二號(hào)支板37、桿38之間聯(lián)結(jié)方法同上機(jī)翼12-1內(nèi)的；如圖3示，在機(jī)翼12殼根部垂直邊開有若干斜孔18、一個(gè)底部垂直泄氣孔33 ;在下機(jī)翼12-2下部內(nèi)聯(lián)結(jié)導(dǎo)氣板30，其位置以利于盡多的氣走向泄氣孔33。機(jī)翼12的垂直邊與機(jī)身I的側(cè)邊31間隔出一垂直跑氣道，跑氣道的下端有跑氣孔32。如圖5示，左支板41、右支板39垂直聯(lián)接在上機(jī)翼12-1的殼內(nèi)。一號(hào)軸19的左端部用左軸承42聯(lián)系于左支板41, 一號(hào)軸19的右部用右軸承40聯(lián)系于右支板39 ;驅(qū)動(dòng)齒盤17與傳動(dòng)帶36配合傳動(dòng)；一號(hào)軸19的右端穿出上機(jī)翼12-1與離合變速裝置(圖中未畫)連接。所述離合變速裝置通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未畫)與發(fā)動(dòng)機(jī)2連接。二號(hào)軸29、三號(hào)軸13與機(jī)翼12的聯(lián)系方式與一號(hào)軸19的相同。上機(jī)翼12-1的殼、下機(jī)翼12-2的殼的截面形狀與常規(guī)機(jī)翼截面形狀相似。
[0007]如圖3示，新概念垂直起降飛機(jī)要升起時(shí)，打開所有百葉窗，然后使左右兩邊的驅(qū)動(dòng)齒盤17互相反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)2不產(chǎn)生推力。驅(qū)動(dòng)齒盤17帶動(dòng)傳動(dòng)帶36，風(fēng)板20、支板23、滾子26、滾子27隨著運(yùn)動(dòng)。它們轉(zhuǎn)到導(dǎo)輪14下方后，滾子26、滾子27、支板23隨著軌道15平滑接近傳動(dòng)帶36，在此過程中，支板23推轉(zhuǎn)風(fēng)板20，使其與在向翼根運(yùn)動(dòng)方向成一定角度為止。風(fēng)板20、支板23、滾子26、滾子27轉(zhuǎn)到導(dǎo)輪28右側(cè)，它們隨著軌道15平滑遠(yuǎn)離傳動(dòng)帶36，在此過程中，支板23拉轉(zhuǎn)風(fēng)板20，使其與垂直向上方向成一定角度為止，此角度等于風(fēng)板20在上機(jī)翼12-1內(nèi)與傳動(dòng)帶36的交角。
[0008]如圖6示，上機(jī)翼12-1內(nèi)的風(fēng)板20象機(jī)翼一樣在空中飛行，Vl表示氣流相對(duì)于風(fēng)板20的水平速度，由于風(fēng)板20的阻擋作用，氣流大部分被偏轉(zhuǎn)為下洗流V2，氣流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致氣流動(dòng)量改變，必然對(duì)風(fēng)板20產(chǎn)生合反作用力Fl，F(xiàn)l可分解為垂直向上的分力LI和水平分力Dl，F(xiàn)l為氣流對(duì)風(fēng)板20產(chǎn)生的升力，Dl為氣流對(duì)風(fēng)板20的阻力。在上機(jī)翼12_1內(nèi)運(yùn)動(dòng)的η個(gè)風(fēng)板20獲得的升力為nLl。如圖7示，下機(jī)翼12_1內(nèi)的風(fēng)板20象機(jī)翼一樣在空中飛行，V3表示迎著風(fēng)板20的氣流速度，由于風(fēng)板20的阻擋作用，氣流大部分被偏轉(zhuǎn)為向斜下方的氣流，其速度由V4表示，氣流偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致氣流動(dòng)量改變，必然對(duì)風(fēng)板20產(chǎn)生合反作用力F2，F(xiàn)2可分解為垂直向上的分力L2和水平分力D2，L2為氣流對(duì)風(fēng)板20產(chǎn)生的升力，D2為氣流對(duì)風(fēng)板20的阻力。在下機(jī)翼12-2內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的η個(gè)風(fēng)板20獲得的升力為nL2。下機(jī)翼12-1內(nèi)的風(fēng)板20難免推送部分空氣到機(jī)翼根部，這部分空氣由于導(dǎo)氣板30的作用，大部分從泄氣孔33下泄，下泄氣流的反作用對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生升力。總之，飛機(jī)要升起時(shí)獲得的升力為nLl、nL2、泄氣孔25下泄氣流的反作用產(chǎn)生的升力之合升力。當(dāng)此合升力大于飛機(jī)全重時(shí)，飛機(jī)垂直升起。要使飛機(jī)在空中浮停，改變驅(qū)動(dòng)齒盤17的轉(zhuǎn)速，使飛機(jī)獲得的合升力等于飛機(jī)全重即可。要使飛機(jī)下降，改變驅(qū)動(dòng)齒盤17的轉(zhuǎn)速，使飛機(jī)獲得的合升力小于飛機(jī)全重即可。
[0009]如圖3示，轉(zhuǎn)到導(dǎo)輪28和驅(qū)動(dòng)齒盤17之間的風(fēng)板20會(huì)將一些空氣往上提，這些空氣的一部分會(huì)從斜孔18進(jìn)入垂直跑氣道，最終從跑氣孔32擠出，擠出的氣流的反作用能產(chǎn)生少許升力，減少一點(diǎn)能量損耗。
[0010]當(dāng)新概念垂直起降飛機(jī)升高時(shí)，收回起落架。升高到所要的平飛高度時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)2產(chǎn)生推力并逐漸加大，固定翼12-3獲得的升力逐漸增大，同時(shí)逐漸減小驅(qū)動(dòng)齒盤17的轉(zhuǎn)速，飛機(jī)升力足夠時(shí)，操作離合變速裝置，使驅(qū)動(dòng)齒盤17停轉(zhuǎn)并關(guān)閉所有百葉窗，機(jī)翼12變?yōu)橥暾墓潭ㄒ?。新概念垂直起降飛機(jī)飛行工況的操控同常規(guī)布局固定翼飛機(jī)。
[0011]新概念垂直起降飛機(jī)從平飛轉(zhuǎn)換到空中浮停，先打開百葉窗，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒盤17并逐漸加速，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)2逐漸喪失推力。當(dāng)飛機(jī)獲得的升力等于飛機(jī)全重時(shí)，浮停實(shí)現(xiàn)。
[0012]新概念垂直起降飛機(jī)從平飛逐漸轉(zhuǎn)入降落，可先打百葉窗，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒盤17并逐漸加速，但使飛機(jī)獲得的升力略小于飛機(jī)全重，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)2逐漸喪失推力，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2完全喪失推力且平飛速度為零時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)垂直降落。落地前打開起落架。
[0013]新概念垂直起降飛機(jī)，不打開百葉窗、不啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒盤17時(shí)，也能象常規(guī)布局固定翼飛機(jī)一樣滑跑起飛、下滑降落。
[0014]本發(fā)明有益的效果:
[0015]新概念垂直起降飛機(jī)，機(jī)翼形板20上的各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度一致，可以較高速度運(yùn)動(dòng)。而旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇或螺旋槳沿徑向心線速度越來越小，越靠近軸心葉片的效率越低，只有葉片的末端部分效率較高，而且風(fēng)扇或螺旋槳的軸頭風(fēng)阻很大。再者，受結(jié)構(gòu)、葉片材料性能、葉片末端線速度限制，風(fēng)扇、螺旋槳的轉(zhuǎn)速不能很高，這限制了提高效率。
[0016]在螺旋槳掃過的圓形面積內(nèi)，欲通過增加螺旋槳的槳葉的數(shù)量來提高效率會(huì)適得其反。因?yàn)閷?duì)多漿葉螺旋槳來說，其上的每個(gè)葉片都要經(jīng)受更多的擾動(dòng)空氣，因而會(huì)出現(xiàn)功率轉(zhuǎn)移、效率降低的情況。在一般情況下，槳葉數(shù)越少，螺旋槳效率越高。因此，對(duì)螺旋槳來說，兩片漿葉的螺旋槳的效率已是它的能力極限了。然而，若把螺旋槳掃過的圓形面積變成矩形，就可設(shè)置更多的風(fēng)板20，就能突破螺旋槳的極限效率值，獲得更高的效率。所以，與現(xiàn)有的直升機(jī)、現(xiàn)有的垂直起降飛機(jī)相比，新概念垂直起降飛機(jī)垂直升起和空中浮停時(shí)能耗小許多，而且