无人轮翼飞机制造技术

本发明专利技术的名称为无人轮翼飞机，所属的技术领域是（Ｂ６４Ｃ）飞机；直升飞机。发明专利技术了一种具有新型升力和推力系统的无人小型飞机，称为无人轮翼飞机。轮翼是由安装在一个旋转轮子上的许多小翼片组成，这些小翼片在随轮子一起转动时，可以自动改变其相对气流的姿态，使整个轮翼只会产生有效的向上升力和向前推力。其结构简单、性能可靠，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飞机的研制。装有四个轮翼的小型无人飞机，通过遥控轮翼的转速以及机身前部轮翼向两侧方向的转动，可以实现飞机的加速或减速、上升或下降以及向两侧的转弯飞行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所属
为，(B64C)飞机；直升飞机二.
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向前飞行。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翼片向后快速推动气流，使飞机产生向前的推力。喷气发动机使进入进气道的气流通过高温高压的燃烧室，再由喷管加速向后喷出，从而使飞机得到强大的推力。只有当飞机具有一定的向前飞行速度时，在其固定的机翼上才能产生足够的升力。正是因为如此，固定翼飞机需要在较长的加速跑道上起飞。喷气发动机具有极其复杂得结构，其小型化甚至微型化加工制造比较困难。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，同时提供飞行所需的升力和推力。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。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。三.
技术实现思路
本专利专利技术人经过长期的空气动力学研究，专利技术了一种具有新型升力和推力系统的无人小型飞机，称为无人轮翼飞机。轮翼是由安装在一个旋转轮子上的许多小翼片组成，这些小翼片在随轮子一起转动时，可以自动改变其相对气流的姿态，使整个轮翼只会产生有效的向上升力和向前推力。其结构简单、性能可靠，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飞机的研制。装有4个轮翼的小型飞机，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、翼帘就像飞鸟的羽毛，由轻便高强度复合材料制成的细长矩形小薄片，称为翼片。翼片上固连的转轴与矩形薄片的长边平行，并位于中线位置上。用4条相同的细绳，以相同的方式将若干个(5片以上)相同翼片的4个对应角点顺序连接，使两两翼片平行且之间的距离都相等，其距离长度略小于细长矩形翼片的宽度(比如为宽度的96％左右)。这样一串像百叶窗帘的翼片组，称为翼帘。2.支杆、翼面和翼栅用两条相同的细长平行支杆，在4条细绳都伸展的翼帘两侧，与所有翼片的转轴相连。就像一面旗帜的旗杆，细长支杆的顶端与翼帘第一片翼片相齐，支杆的尾端超出翼帘2至3个翼片宽度。每个翼片受支杆的支撑和约束，使其能而且只能绕各自的转轴在90度角(与支杆平行至垂直)的范围内来回自由地转动。由于上述4条细绳的牵引，任何时候翼帘上所有的翼片都将保持相互平行。当翼片与支杆平行时，由于翼片转轴之间的距离刚好小于翼片宽度，所有翼片就形成一个没有缝隙完全闭合的整体翼面。当翼片与支杆垂直时，所有翼片就形成一个完全开启的翼栅。3.翼片转动控制齿轮在翼帘一边支杆的外侧，靠近支杆尾端的某个翼片的转轴上固连一齿轮，当齿轮转动时翼片随其一起转动。该齿轮称为翼片转动控制齿轮，可以用来控制翼帘的开启和闭合。由于4条细绳的牵引，所有翼片将随翼片转动控制齿轮一起转动。由于支杆对翼片的约束限制，翼片转动控制齿轮也只能在90度角的范围内来回转动。将支杆沿垂直上下方向放置并旋转翼片使其与支杆成90度夹角，这时两个相互垂直的平面(与齿轮相固连的翼片平面以及所有翼片转轴所在的平面)就将该齿轮以90度角分为4个部分，顺时针地称为右上、右下、左下及左上部分。在该齿轮的上述4个部分，分别设置不同的半径长度及齿牙分布。右上部分半径长度最大并分布有齿牙，左下部分半径长度较小也分布有齿牙，而右下和左上部分无齿牙分布，其半径长度相同而且最小。4.轮翼将若干个(一般采用4个)相同翼帘的两侧支杆尾端固连在同一个转轴上，翼帘沿周向以均匀的角度分布并能随转轴一起转动。这样一个组合了多个翼帘的轮子，称为轮翼。以上下垂直方向以及左右水平方向，将轮翼转角区间分为90度角的4个不同部分，顺时针地称为右上、右下、左下及左上部分。简单的空气动力学分析可以发现，当一个完全闭合的翼面绕其转轴顺时针匀速转动时，在上述的右下转角范围内翼面上能产生有效的向上升力和向前(右方)推力。而且，升力和推力将随转速的增加而增大。然而，在其它的转角范围内，会产生向下的负升力(在左下及左上转角部分)或向左的阻力(在左上及右上转角部分)。对于匀速转动的完全开启的翼栅，在任何转角范围内气流基本上都可以平行翼片地通过翼栅，因此几乎不会产生任何负升力和阻力。轮翼就是要实现翼帘在绕顺时针方向转动的过程中翼面与翼栅状态之间的自动转换，并使翼帘在右下部分的转角范围内保持为完全闭合的翼面状态，而在其它大部分转角范围内保持为完全开启的翼栅状态。这样，在匀速转动的轮翼上只会有升力和推力产生。5.翼片转动导引齿轮为了实现翼帘在随轮翼顺时针转动时由翼栅到翼面以及又由翼面到翼栅的自动转换，在轮翼靠近机身的一侧，位于翼片转动控制齿轮的同一平面内，安置不随轮翼转动(相对机身固定)的翼片转动导引齿轮。作为轮翼的一个重要组成部分，导引齿轮由两部分组成，用来驱动翼片转动控制齿轮。导引齿轮的一部分是小于45度角的部分内齿轮(齿牙沿径向指向齿轮中心)，其齿牙分布个数及圆周长度等于(或略大于)翼片转动控制齿轮上半径较大齿轮部分的齿牙个数及圆周长度。其中心位于轮翼轴心，其半径长度刚好能使其与翼片转动控制齿轮中半径长度最大齿轮部分相齿合，并安置于轮翼转角区的右上部分且紧靠右下部分的转角范围内。当轮翼绕顺时针方向转动时，对于每一个经过这一转角范围的完全开启的翼栅，其上的翼片转动控制齿轮都会在该部分导引齿轮的驱动下刚好绕逆时针方向旋转90度角，从而使翼栅随轮翼的转动逐渐闭合并自动形成一个完全闭合的翼面。与之相反，导引齿轮的另一部分是小于45度角的部分外齿轮(齿牙沿径向指向齿轮外沿)，其齿牙分布个数及圆周长度等于(或略大于)翼片转动控制齿轮上半径长度较小齿轮部分的齿牙个数及圆周长度。同样，其中心位于轮翼轴心，其半径长度刚好能使其与翼片转动控制齿轮中半径长度较小齿轮部分相齿合，并安置于轮翼转角区的左下部分且紧靠右下部分的转角范围内。当轮翼绕顺时针方向转动时，对于每一个经过这一转角范围的完全闭合的翼面，其上的翼片转动控制齿轮都会在该部分导引齿轮的驱动下刚好绕顺时针方向旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
轮翼是一种新型的飞机升力和推力系统，由安装在一个旋转轮子上的许多小翼片组成，这些小翼片在随轮子一起转动时，可以自动改变其相对气流的姿态，使整个轮翼只会产生有效的向上升力和向前推力。

【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]