旋变翼扑翼直升机制造技术

旋变翼扑翼直升机是一种简单可靠能垂直起降的飞行器。其作用原理是利用变翼驱动器控制旋翼角变，使气流对翼面的作用力始终向上。结构：绕筒状导向机侧面刻一凹槽，其第一半周槽形展开为弧形；第二半周与筒体半径在同一平面。槽内置一滑块。动力推动滑块沿槽旋转，在第一半周内，滑块受槽壁推动同时做横向运动（与螺母在螺栓上旋进同理）。与滑块相连的齿条带动翼轴上的齿轮旋转，进而带动翼板角变，使翼板角度从与其运动方向平行旋转至与其运动方向垂直，则气流对翼面的反作用力为飞机提供升力。滑块运行至第二半周，无横向移动，使旋回至与其运动方向平行的翼板在上升半周时气流对翼而的阻力为０。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属飞行器类。飞机的专利技术实现了人类飞行的梦想。但因其昂贵的造价和对驾驶的专业化要求及诸多条件限制，使业外人士少敢问津。千百年来，人类渴望像鸟儿一样自由地在天空中飞翔。自达芬奇以来，人们始终未曾放弃对制造朴翼飞行器的尝试。所以鲜有成功者，均在于人们难以模仿鸟类飞行时鸟翼运动的复杂轨迹。造出的飞行器，要么机翼下扑时产生的升力与机翼抬起时产生的负升力相互抵消；或者升力不足以克服自身和荷载的重力而不堪实用。本专利技术意在设计一种装置，从原理上近似模拟鸟类在飞行时鸟翼的动作变化(以下简称变翼)。使飞机翼面在与气流做相对运动时气流对翼面的作用力方向始终朝向飞机的上方(通常是与重力相反的方向)。这一装置的名称叫“变翼驱动器”。变翼驱动器的作用是产生与飞机姿态同步的力和相关的作动变量，通过连动装置和变翼作动件，控制机翼角度的变化，使翼板与气流作相对运动时气流对翼面的作用力始终朝向飞机的上方(这种力及作动变量简称“作动量”)。因变翼驱动器产生的升力与飞机的水平速度无关，故该飞行器据有垂直起降功能。技术说明一变翼驱动器变翼驱动器有两种设计方案槽轨式和凸轮式〔一〕槽轨式变翼驱动器槽轨式变翼驱动器由两部分组成导向机，轮毂〖一〗结构(一)导向机1结构附图说明图1是导向机的左视图；图2是导向机的右视图。(1)机体机体是一侧面刻有凹槽的筒状机件(2)槽轨用以确定物体空间位置的凹槽2作用机理(1)图解图·3是机体侧面展开图其中Y至Y1是机体的周长。设其半径为R；R＝1；则Y1Y＝2ЛYAY＝Y1YA＝Л(槽轨1/2周长)YO＝YAO＝Л/2OX＝1曲线是半径为R，R＝1的正弦曲线。(2)说明将滑块插入凹槽，在外力作用下，滑块在凹槽内自Y向Y1方向运动(相当于滑块绕机体做圆周运动)。在槽壁的推动下，滑块将同时做OX方向的运动(相当于滑块对机体做横向运动，与螺母在螺栓上旋进同理)。其位移量有如下规律在Y至YA区间(滑块绕机体运动半周，Л弧度)，位移量遵从正弦变量，最大值为1(弧度处于Л/2时)。在YA至Y1区间(滑块绕机体做圆周运动Л至2Л弧度，下半周期)，滑块位移量为0。倘机体空间位置确定(固定不动)，凹槽内各点空间位置自然确定。滑块绕机体在凹槽内绕机体运动，则滑块的横向位移量将与机体同步做周期变化。若将这种力和位移量用以改变机翼角度(变翼)，这一力及位移量即前文所说的“变翼作动量”。由于导向机机体相对飞机空间位置确定(导向机机体固定于飞机上)。则变翼作动量输出将始终与飞机姿态保持一致(同步性)。(二)轮毂轮毂是一圆筒状机件，用以安装可旋转的翼轴及变翼作动件(即齿条，齿轮)，是变翼系统的执行部分。1结构图4是轮毂的正视图；图5是轮毂的侧视图。其中1轮毂毂体，2槽孔，4齿条，5齿轮，6翼轴，7翼板(局部)〖二〗系统组合将轮毂同心套装于导向机外，将滑块穿过槽孔插入凹槽，则滑块的作动量即可通过轮毂的槽孔传递给变翼作动件。〖三〗做动过程图6图7是轮毂侧面展开示意图(局部，4个翼轴之一)。其中1轮毂体，2槽孔，3连接齿条穿过轮毂槽孔插入导向机凹槽内的滑块，4齿条，5齿轮，6翼轴7翼板；0-N表示变翼作动量使齿条产生的位移距离及齿轮旋转所对应的弧长，a翼板旋转角度。滑块在轮毂槽孔推动下绕导向机作圆周运动，同时又被凹槽槽壁推动做横向运动，带动齿条做横向运动(移动距离为N)，与之啮合的齿轮则带动翼轴旋转，而固定于翼轴上的翼板角度将随之改变，角变量a为Л/2(0-90度角)。如图6调整导向机的初装角度，使其作动量在翼板下行时以正弦趋向输出，翼板的角度同步以正弦趋向变化。至Л/2(90度角，翼板水平位置)时，翼板与其运动方向垂直。翼面与气流的作用力最大(理论上可认为是100％)。在旋翼做旋转运动时，空气对翼面的反作用力为飞机提供升力。在滑块运行于O-YA(图3)区间，变翼作动量及翼板角度以正弦趋向渐减，至下顶点归0。如此周而复始，实现同步变翼的目标。当翼板处于0-Л/2(弧度)和Л/2-Л(弧度)中间时，气流对翼面的作用力为向上向前两个方向的合力，其比例与其角度呈正弦关系。在飞机平飞时，这一向前力和姿态推进器提供的推力共同构成飞机前进的牵引力。在起降阶段，改变姿态推进器推力方向，使其与牵引力方向相反，就能控制飞机垂直起降及悬停，后退等多种姿态。在翼板上升的半周期，滑块运行于导向机无作动量输出的半周，此时翼板处于上升半周，翼板角度与其运动方向平行(即翼面与气流不发生作用)，则翼板上升时产生的负升力(空气对翼面的阻力)为0(理论上)。如图7。这就是该飞行器旋翼只产生升力而不产生阻力的基本原理。(在实际工程设计中，凹槽的曲率是可变的.只要满足齿轮齿数为齿条位移齿数的4倍，就能带动齿轮在0-90度角范围内旋转，实现同步变翼的目标)〔二〕凸轮式变翼驱动器凸轮式变翼驱动器是利用凸轮的偏心性产生同步作动量的。1结构图·8是凸轮式导向机的结构示意图.其中1是轮毂，2是凸轮，3是滑块，N表示凸轮偏心度2作用机理设凸轮同心部分半径为R，偏心半径最大值为R+N，滑块穿过轮毂与凸轮相切，如图·8可知，当轮毂在外力作用下做圆周运动时，将带动滑块绕凸轮做圆周运动。当滑块运行于凸轮同心半周时，滑块径向位移量为0；当其运行于凸起半周时，滑块径向位移量呈正弦变化趋向。其最大值为N。倘以此位移量通过液压或连杆控制翼板角度变化，同样能实现同步变翼的目标。〔三〕补充说明改变凹槽的曲率或凸轮的偏心度，还可以改变机翼的升力引力比。如图·9所示1所示凹槽线型使滑块处于作动量较大值的行程长，是以升力为主的类型。2所示的线型使滑块处于作动量中间值的行程长，是以牵引力为主的类型。改变凸轮作动量原理同上。二整机设计方案在保证安全可靠的前题下，本方案侧重于简单节约的原则。(一)结构图·10是整机结构示意图1机体为一长方体框架。其作用是确定各系统位置(固定部件的支架，以高强轻质复合材料为宜)。2变翼驱动器3姿态推进器4舱体由驾驶舱，动力舱，荷载舱组成。(二)结构说明1四台上置式变翼驱动器组成一个升力平台，下置式舱体使整机重心低于升力平面。故而可利用自身重力自动维持飞机姿态平衡(飞机正常姿态为水平)。2框架式机体能最大限度地节约材料，降低造价。因飞机的低空低速性，故对飞机的气动外型要求极低。如果飞机的动力传输采用柔性结构(如皮带传动)，则允许机体有较大幅度的弹性形变。反过来对材料要求能进一步降低。且弹性形变的减震功能也能增加乘用的舒适度。如进一步开发，在各边框备以能伸出的支杆，则可以在极端情况下(飞机以自由落体状态下落时)，以其弹性形变吸收能量，保证乘员生命安全，极大地提高了飞机的安全性。3姿态推进器可用普通螺旋桨，能做水平垂直两个方向旋转(如装在万向架上)，通过改变推力方向控制飞机姿态。如不考虑成本，采用直升机尾桨结构效果更好。4舱体由货舱，动力舱，驾驶舱三部分组成。(1)货舱存放有效荷载的空间。(2)动力舱安装动力设备的舱体。说明以两台通用发动机为宜。即使两台发动机均发生故障，只要时间略有先后，就能保证飞机安全着陆。加上机体提供的安全因素，本设计对乘员的生命安全的保障几乎可达百分之百。(三)驾驶系统改变姿态推进器的推力向方和大小，就能实现对飞机的控制。故而驾驶系统仅需三种操作动作。1改本文档来自技高网...

【技术保护点】
同步变翼翼板角度周期改变且与飞机姿态同步，使翼板在与气流做相对运动时气流对翼面的作用力始终朝向飞机的上方（通常是与重力相对的方向）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮明振，
申请(专利权)人：阮明振，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]