变翼直升机制造技术

变翼直升机。利用变翼驱动器使飞行器旋翼与机身姿态同步改变角度，产生垂直向上的升力，因而飞行器能垂直起降。且结构简单，安全可靠。其工作方式为：利用定位齿轮表达飞行器姿态信息；利用作动齿轮采集该信息；利用偏心装置产生与飞行器姿态同步的作动量；利用连动装置驱动旋翼翼轴及翼板改变角度，使旋翼产生垂直向上的升力。

【技术实现步骤摘要】
变翼直升机本专利技术属飞行器类。如附图说明图1.传统飞机的升力是由空气流过机翼上下面的速度差产生的，因而需要二者具有足够的相对速度。既限制了飞机的起降性能；也增加了技术材料成本和操 纵难度。扑翼机利用空气对机翼的反作用力产生垂直升力；但往往因机翼抬起 时产生的负升力与升力相互抵消而不堪实用。本专利技术意在设计一种装置，能够产生与飞行器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正向(向上)作用力始终大于负向(向下)作用力。因 该升力与飞行器的水平速度无关，故该专利技术能使飞行器据有垂直或短距起降的 功能。这一装置的名称叫"变翼驱动器"；该飞行器称之为"变翼直升机"。技术说明一变翼驱动器图2是变翼驱动器的正视图 图解l机轴，2轮毂，3翼轴，4翼板 结构(一)机轴机轴是一带有齿轮的筒状轴体图示图3是机轴的正视图图4是机轴的侧视图其中l为轴体；2为定位齿轮(伞形)(二) 轮毂轮毂为套装于机轴外的筒状构件，是变翼作动系统的载体 图示图5是轮毂的正视图 图6是轮毂的侧视图图7是轮毂的侧面展开图其中3为毂体；4为作动齿轮轴；5为翼轴孔(用以安装可旋转的翼轴) 附注在实际工程应用中，毂体外圆允许为非圆结构；翼轴孔允许少 于4个。如图8示图解l机轴，2轮毂，3翼轴，4翼板(三) 变翼作动件变翼作动件是实现变翼目标的动作执行组件(1) :图示图9是轮毂及变翼作动件结构关系图(2) :图解1:机轴；2:定位齿轮；3:毂体；4:作动齿轮轴；6:作 动齿轮(伞形，与定位齿轮规格相同且相互啮合)；7:偏心轴；'8: 翼轴(可旋转)；9:曲柄；10:连杆；11:翼板(通称旋翼或螺旋桨页)作用机理 1:系统组合如图9示将轮毂3套装在机轴1匕使作动齿轮6与定位齿轮 2相互啮合；且使偏心轴7位于X0点。调整翼板11初始角度，使之 位于水平位置。为说明现方便，定义此时轮毂3初始角度a:0;翼板 11初始角度b=0;偏心轴7与作动齿轮轴6距离为R。偏心轴在轮穀纵向(XO—X方向)的位移量(以下称"作动量")N=0 (从图可知，其值在0—2R之间)。2:作用机理 如图9示外力(发动机动力)带动轮毂3绕机轴1作圆周(顺时针)运动， 作动齿轮6 —方面被轮毂带动绕机轴作圆周运动；同时受定位齿轮2作 用自旋(逆时针)，因二者规格相同，故其旋转周期相同。如果机轴固定于机身，则定位齿轮相对飞机空间位置确定，其姿态 可表达(或蕴含)飞机姿态信息。因齿轮啮合的关联作用，则作动齿 轮各点角变量及偏心轴7在轮毂纵向(XO""X方向)的位移量(作动量 N)与飞机姿态确定(同步性)。(在每一周期里，)作动量N与二分之一的轮毂旋转角度a (轮毂作 动齿轮因周期相同而角变相同)呈正弦关系(N=sin (a/2) *2R)。当轮 毂旋转半周(a-180)至最大值2R; (N=Sin(180/2)*2R);以后逐渐减小, 至360度(一周)减至初始状态即a:O;N:O;如此周而复始。从图可知在连杆10的关联作用下，作动量N的变化将通过连 杆带动曲柄9位移，曲柄的位移带动翼轴8作旋转(角变)运动，进 而翼轴带动翼板11改变角度(变翼)；其幅度b与作动量N成正比。 调态曲柄9的长度(约为N+V2)，使角变幅度b在0—90度之 间，艮卩N-O，贝Ub-O (度)；N=2R，贝Ub-90 (度)。当整个系统规格确定时，曲柄的长度是确定并可计算的。在实际 装配过程中，曲柄的长度仅需简单试调就能完成。当系统处于工作状态(旋转)时，根据牛顿第三定律，空气对翼板具有反作用力；(在速度与翼板规格确定的情况下)力在垂直方向 的大小与翼板在其垂直方向上的投影面积S成正比；而S与翼板角度b的余弦成正比，即S-COS (b)。筒言之，空气对翼板在垂直方向上 的作用力与翼板角度成反比。 3:工作过程如图9示在系统处于初始状态下，翼轴处于水平位置(和轮毂角变同位)。翼板角度b为O (水平)，翼轴运动方向向下，空气对翼板的反作用力最大且方向向上(正向升力)。如图10示当轮毂转过半周(a=180)时，翼轴处于水平位置(和 轮毂角变同位)，运动方向向上；作动量N为2R,翼板角度b为90(垂 直)，翼板平面与其运动方向平行，空气对翼板的反作用力(负升力) 为O (理论上)。在轮毂(或翼板)运转的每一周期里，翼板在下行半周(a=0±90) 过程中，作动量N在0-R之间，翼板角变在0_^5 (度)之间；在翼 板上行半周(a-180土90)里，作动量N在R—2R之间，翼板角变在45-90 (度)之间；显而易见，空气对翼板的正向作用力(升力)总是大于负 向作用力(负升力)。当翼板处于水平至垂直中间状态时，其受力方向为水平与垂直两个 方向的合力，可利用其水平方向的分力为飞机提供平飞阶段的牵引力。在翼板11位于X点(水平位置)时,轮毂及翼轴旋转角度为零(a-O);运动方向向下；翼板姿态为水平(b=0,与运动方向垂直)；受力大且方向向上(正向作用力，升力)。在翼板位于X0点(水平位置)时，轮毂及翼轴旋转半周(a=180);运动方向向上；翼板姿态为垂直(b=90，翼板与运动方向平行)；翼板与空气不发生作用(理论上)，因而翼板受力(负向升力)为(K理论上)。在翼板位于YO和Y点(垂直方向)时，翼板角度b约为45度，因其无垂直方向上的运动，故分析升力因素时，通常可不考虑。4:其它变翼作动方案如图12;图13(1) 因凸轮与偏心轴具有等效作用，故偏心轴可用凸轮代替。(2) 在翼轴上套装齿轮，以齿条代替连杆，也能作动翼轴翼板角变。图解图12:作动齿轮轴4;作动齿轮6;凸轮7;翼轴8;曲柄9;连杆10; 翼板11图13:作动齿轮轴4;作动齿轮6;凸轮7;翼轴8;齿轮9;齿条10; 翼板11说明在齿轮齿条作动系统中，齿轮齿数为齿条位移齿数的4倍，则齿条的位移即可作动齿轮作1/4圆周(90度)的旋转。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。结构图1是整机结构示意图(一) 机体如图1 (1)机体为一立方体框架。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)。 '(二) 辅翼辅翼由主副翼两部分组成1:主翼固定翼，可折叠。如图l (2)作用使其翼截面如传统固定翼，可为飞行器提供辅助升力；在特殊情况下(无动力)，其滑翔能力能增加飞行器迫降时安全性。2:副翼如图1 (3)结构工作方式如传统飞机副翼，用以操控飞行器水平姿态。(三) 方向舵如图1 (4)利用气流对舵板作用力操控飞行器方向。(四) 变翼驱动器如图1 (5)作用如技术说明一(五) 水平推进器如图1 (6)利用拨杆系统改变浆页角度(如直升机旋翼角变结构)使其产生前后方向的推力，控制飞行器前进，悬停，后退等姿态。'(六) 舱体如图1 (7)承载自身系统及荷载的平台，由驾驶舱，动力舱，荷载舱组成。(七)平衡机1:图示图14是平衡机示意图其中1为机体底部框架(可兼做滑轨)；2为移动平台；3为纵向移动液压活塞；4为横向移动液压活塞。2:作用将可移动物体(如荷载甚至舱体)配置在移动平台上，通过操纵系统使平台在滑轨上前后左右移动以改变飞行器重心；是驾驶系统的辅助部分。(八)悬挂式座椅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直升机，其特征是利用装在框架机体上的变翼驱动器产生的变翼作动量，驱动翼板角度周期改变且与飞机姿态同步，使翼板在与空气做相对运动时气流对翼面的正向（向上）作用力始终大于负向（向下）作用力，因该升力与飞机的水平速度无关，故该专利技术能使飞机据有垂直或短距起降的功能。

【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]