一种用于直升飞机的新型升力和推力系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于直升飞机的新型升力和推力系统，它由安装在一个旋转轮子上的许多小翼片组成，随轮翼绕其水平放置的转轴沿顺时针方向转动时，由翼片转动控制装置以及翼片转动导引轨道的驱动和控制，这些小翼片自动改变其相对气流的姿态，整个轮翼基本上只会产生有效的升力和推力，即使是小尺度的轮翼也具有较高的工作效率，适合用于小型和微型直升飞机的研制。装有四个轮翼的小型飞机，通过增大或减小轮翼的转速，可以使飞机的飞行速度增加或减小。通过重置翼片转动导引轨道相对机身的方位，可以使飞机进行垂直升降以及向两侧转弯飞行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直升飞机的升力和推力系统。
技术介绍
小型或微型无人飞行器，在国防和民用领域都有很重要的意义。长期以来，国内外都在 进行大量相关的研究。我们都知道，飞机必须有足够的升力来克服飞机自身的重力。同时， 飞机也必须有足够的推力来克服飞机遇到的阻力，从而使飞机能保持在一定的高度上飞行。 现代的大中型飞机，大多采用螺旋桨发动机和喷气发动机作为推进器。螺旋桨发动机用其高 速旋转的叶片快速推动气流，使飞机产生推力。喷气发动机使进入发动机的气流，通过喷管 加速喷出，从而使飞机得到强大的推力。当飞机具有足够的飞行速度时，气流在机翼的上下 表面上形成很大的压力差，因此在其固定的机翼上可以产生足够的升力。正是因为如此，固 定翼飞机需要在较长的跑道上加速起飞。喷气发动机具有极其复杂得结构，不仅其小型化甚 至微型化加工制造比较困难，而且小型化后其气动性能和效率还值得进一步研究。同时，空 气动力学的研究结果表明，小尺度的螺旋桨，具有较低的工作效率。由于需要有高效率的小 型推进器，因此非常困难使这样具有固定机翼的飞机小型化甚至微型化。现有的直升飞机都采用螺旋桨式的旋翼，通过操纵连接旋翼转轴的自动倾斜器改变旋翼 的倾斜方向，同时提供飞行所需的升力和推力。在直升飞机尾部侧向安装的螺旋桨，用来平 衡由旋翼高速旋转所产生的扭矩。在旋翼有足够的转速时，旋翼上就可以产生使飞机垂直起 飞的升力。因此，要使直升飞机小型化，也同样面临如何提高小型旋翼工作效率的问题。而 且，自动倾斜器及其操纵系统比较复杂，增大了小型化直升飞机的控制难度。人们一直在追求能像鸟一样地自由飞行，.进行了各种各样的扑翼飞行器研究。然而，到 目前为止，还没有较为成熟的扑翼飞行器能得到广泛的应用。像鸟类和飞虫的翅膀一样，主 要以上下快速地摆动翼面来提供飞行所需升力和推力的扑翼比较适合应用于小型飞行器。然 而研制小型扑翼飞行器，其主要困难在于如何加工制造、并灵活控制像鸟类或飞虫翅膀一样 的扑翼。空气动力学研究发现，当翼面加速向下摆动时能产生很大的升力，而当翼面加速向 上回返摆动时，将有较大的负升力产生。因此，只靠简单的机翼上下摆动，很难得到足够克 服飞机重力的升力。鸟类及飞虫在飞行时，其翅膀的摆动方式极其复杂。到目前为止，空气 动力学研究还未能完全揭示鸟类及飞虫能够进行如此高效率扑翼飞行的气动机理。从而，制 造仿生小型扑翼飞行器就显得非常困难。本申请人于2007年3月21日曾申请过专利技术专利《无人轮翼飞机》，公开号CN101028868A， 在实审过程中因为公开不充分不符合法26条第3款的有关规定，导致该专利视为撤回。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于直升飞机^I新型升力和推力系统，非常适合用于小型和微 型直升飞机的研制，能够实现直升飞机小型化甚至微型化。实现本专利技术目的的技术方案是一种用于直升飞机的新型升力和推力系统，所述的升力和 推力系统是轮翼，所述轮翼包含四个翼帘以及翼片转动导引轨道，四个翼帘的支杆都固连在 水平放置的轮翼转轴上，顺序地沿轮翼转轴周向以90度角均匀分布，并随轮翼转轴一起绕顺 时针方向转动；所述翼片转动导引轨道是一个光滑的槽型导引轨道环，由机身支撑不随轮翼 转动，可以通过重置其相对机身的位置方位改变升力和推力的比例分配。所述翼帘包含两侧支杆、六个翼片、齿轮以及翼片转动控制装置，六个翼片两两相互平 行且等距，通过其两侧的转轴与两个相互平行支杆上的轴承相连；所述齿轮固连在翼片转轴 根部并位于支杆内侧的圆槽内，驱动所有翼片以相同的方向绕各自的转轴同时转动；翼帘在 右下转角区间保持为完全闭合的翼面状态，在左上转角区间保持为完全开启的翼栅状态，而 在右上和左下转角区间自动进行翼栅与翼面状态的转换,在这个转换过程中所有翼片相对气 流基本保持为平移。所述翼片转动控制装置安装在轮翼上所有翼帘同一侧支杆上，所述翼片转动控制装置由 翼片转动控制齿轮和翼片转动控制齿条两部分组成，翼片转动控制齿轮包括固连在同一翼片 转轴上的内齿轮和外齿轮，内齿轮只保留两个相对的90度部分的齿牙，而外齿轮则只保留另 外两个相对的90度部分的齿牙；翼片转动控制齿条包括左齿条和右齿条，右齿条能且只能与 内齿轮相齿合，左齿条能且只能与外齿轮相齿合；翼片转动控制齿条在其滑动区间内由尾端 滑动到顶端然后再返回，驱动翼片转动控制齿轮始终绕逆时针方向转动。所述的槽型导引轨道由四部分组成，其中一部分是位于右下转角区内90度的大圆弧轨 道，另外一部分是位于左上转角区内90度的小圆弧轨道，其它两个部分分别是位于右上和左 下转角区间内90度的椭圆弧轨道，圆弧和椭圆弧中心都位于轮翼转轴的中心；两个椭圆弧轨 道分别光滑地连接上述两个圆弧轨道，形成一个完整光滑的槽型导引轨道环，而且两个圆弧 轨道半径之差等于翼片转动控制齿条滑动区间的长度。 附图说明图l是翼片结构示意图。 图2是图1的A-A剖视图。图3是支杆结构示意图。 图4是图3的A-A剖视图。 图5是翼帘在三维正交坐标系中的结构示意图。 图6是内齿轮结构示意图。 图7是外齿轮结构示意图。 图8是翼片转动控制装置结构示意图。 图9是轮翼及翼片转动导引轨道结构示意图。 具体实施例方式本专利专利技术人经过长期的空气动力学研究，专利技术了一种可以用于直升飞机的新型升力和 推力系统，称为轮翼。轮翼是由安装在一个旋转轮子上的许多小翼片组成，这些小翼片在随 水平放置的轮翼转轴一起转动时，自动改变其相对气流的姿态，使整个轮翼几乎只会产生有 效的升力和推力。即使是小尺度的轮翼也具有较高的工作效率，非常适合用于小型和微型直 升飞机的研制。装有轮翼的小型飞机，就像是一台可以垂直起降并能在空中飞行的小型汽车。 一个完整的轮翼由多个基本配件组成，以下就各个配件的结构及其工作原理进行分析说明。1. 翼片如图1所示，由碳纤维材料制成的细长矩形小薄片，称为翼片1。矩形翼片的宽度为1.0 (即翼片的宽度为参考长度单位)，长度为6.0。沿宽度方向翼片的横截面为相同的细长椭圆 如图2所示，椭圆长轴为1.0 (即翼片的宽度)，椭圆短轴(称为翼片厚度)为O. 12。通过所 有椭圆横截面长轴的平面，称为翼片平面。在矩形翼片两端椭圆横截面的中心位置分别置有 一转轴4，转轴4与椭圆横截面垂直(即与翼片平面平行)，其直径与翼片厚度相同，转轴4 的长度为0.3。由于翼片1厚度相对比较小，在空气的粘性力可以不计时，作用在翼片上的 气动力基本上沿翼片平面垂直方向，指向翼片的背风面一侧。同时，由于翼片的宽度相对比 较小且转轴位于其中线，因此可以通过较小的力矩驱动翼片转动，而且翼片转动不会对气流 产生大的扰动。2. 支杆如图3所示，由碳纤维材料制成的细长直杆，称为支杆2。支杆的长度为8.0，其横截 面形状也是细长椭圆，如图4所示，椭圆形的长轴为l.O，短轴为0.3。通过所有椭圆横截面 长轴的平面，称为支杆对称面，通过所有椭圆中心的直线，称为支杆中心线。从支杆一端(称 为支杆尾端，另一端称为支杆顶端)位于2.2425处开始，垂直支杆对称面沿支杆中心线，在 支杆上等距(距离为翼片宽度的一半)地挖通ll个圆孔，在每个圆孔内靠支杆一个侧面(称为支杆外侧)分别紧配合地内置一个能支撑翼片转轴转动的轴承5,其内径与翼片转轴4的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直升飞机的新型升力和推力系统，其特征是所述的新型升力和推力系统是轮翼，所述轮翼包含四个翼帘以及翼片转动导引轨道，四个翼帘的支杆（２）都固连在水平放置的轮翼转轴（１５）上，顺序地沿轮翼转轴周向以９０度角均匀分布，并随轮翼转轴（１５）一起绕顺时针方向转动；所述翼片转动导引轨道（１６）是一个光滑的槽型导引轨道环，由机身支撑不随轮翼转动，可以通过重置其相对机身的位置方位改变升力和推力的比例分配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晋生，
申请(专利权)人：蔡晋生，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]