專利名稱：前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直起落飛機(jī)，特別是前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)。
在申請(qǐng)?zhí)枮?3137211.2的發(fā)明專利申請(qǐng)書(shū)中，所介紹的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的主翼設(shè)在了前旋翼與后旋翼之間的位置處。主翼的這種位置安排要求兩前旋翼與后旋翼所產(chǎn)生的升力不能相差較大，如讓后旋翼所產(chǎn)生的升力較大，主翼的位置便不容易適應(yīng)飛機(jī)升力重心后移的變化。另外，在水平飛行時(shí)，因飛機(jī)重量基本由中部位置的主翼承載，垂直起飛時(shí)前翼所具有的承受前旋翼升力載荷的能力便未被利用，從而因功能閑置造成了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其結(jié)構(gòu)布局不僅更為合理，而且還有利于獲得更高的飛行效率。
本發(fā)明的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)具有采用輪式起落架的機(jī)身，在機(jī)身前部靠上的位置設(shè)有前翼，在前翼兩端通過(guò)傾轉(zhuǎn)艙和前旋翼軸分別裝有前旋翼，兩前旋翼軸之間經(jīng)前旋翼內(nèi)的橫傳動(dòng)軸傳動(dòng)連接，在機(jī)身后部上面的凸起座上設(shè)有同軸反轉(zhuǎn)后旋翼，每副后旋翼由兩個(gè)槳葉構(gòu)成，后旋翼停轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉被停在與機(jī)身中心線對(duì)齊的位置處，后旋翼的旋翼軸經(jīng)其上設(shè)有離合器的中間傳動(dòng)軸與前旋翼的橫傳動(dòng)軸傳動(dòng)連接，在機(jī)身上還設(shè)有主翼；后旋翼的槳盤(pán)面積較大于兩個(gè)前旋翼的槳盤(pán)面積，主翼基本被設(shè)在后旋翼的旋翼軸下面位置處，前翼與主翼的面積大小之比基本上同兩前旋翼產(chǎn)生的較小升力與后旋翼產(chǎn)生的較大升力之比相對(duì)應(yīng)。
在對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步完善中，在主翼的后側(cè)設(shè)有仍具襟翼功能的較大面積的下折翼，在主翼與下折翼之間安裝有回位油缸，下折翼在下洗氣流中可相應(yīng)下折。在主翼的下折翼以外部分，被制成通過(guò)傾轉(zhuǎn)軸裝有的傾轉(zhuǎn)外翼，該外翼經(jīng)傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)與前翼上的傾轉(zhuǎn)艙既可同步傾轉(zhuǎn)，也可進(jìn)行單獨(dú)的角度控制。另外，在每側(cè)的主翼或傾轉(zhuǎn)外翼上分別設(shè)有垂直尾翼，垂直尾翼設(shè)在傾轉(zhuǎn)外翼上時(shí)，在傾轉(zhuǎn)外翼由水平轉(zhuǎn)到垂直位置后，垂直尾翼上的方向舵仍能被轉(zhuǎn)向操縱。
為使本發(fā)明中前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的后旋翼能被有效控制，在后旋翼的旋翼軸上分別設(shè)有卡盤(pán)、從動(dòng)輪和剎車盤(pán)(或剎車轂)，在卡盤(pán)的外圓面(或者上下側(cè)的一個(gè)端面)上設(shè)有一或兩個(gè)對(duì)稱布置的雙斜面卡槽，在凸起座的支撐軸上裝有受油缸控制、其頭部具有壓輪的定位壓臂；旋翼軸上的從動(dòng)輪經(jīng)傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)輪和單向離合器被低速驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)；后旋翼被剎車盤(pán)制動(dòng)停轉(zhuǎn)后，低速驅(qū)動(dòng)裝置經(jīng)單向離合器帶動(dòng)后旋翼的旋翼軸低速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)油缸使定位壓臂上的壓輪壓入轉(zhuǎn)到的卡盤(pán)上的卡槽中時(shí)，低速驅(qū)動(dòng)裝置停轉(zhuǎn)，相對(duì)應(yīng)的后旋翼的槳葉也轉(zhuǎn)到與機(jī)身中心線對(duì)齊的位置處。另外，也可讓定位壓臂經(jīng)一個(gè)液壓或彈簧定中套筒鉸接在凸起座的支撐軸上。
在本發(fā)明的前旋翼傾轉(zhuǎn)艙安裝方式中，傾轉(zhuǎn)艙通過(guò)軸承安裝在前翼外側(cè)結(jié)構(gòu)的支撐軸套上，在外側(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有軸承和傳動(dòng)室，帶動(dòng)前旋翼的橫傳動(dòng)軸穿過(guò)軸承、傳動(dòng)室和支撐軸套后伸到傾轉(zhuǎn)艙內(nèi)的軸承上，在支撐軸套內(nèi)裝有套在橫傳動(dòng)軸上的變距控制套，該控制套內(nèi)端與傳動(dòng)室內(nèi)的變距從動(dòng)輪相連，另一端伸進(jìn)傾轉(zhuǎn)艙，經(jīng)傳動(dòng)輪和變距機(jī)構(gòu)與前旋翼各槳葉的變距臂傳動(dòng)連接。
為控制傾轉(zhuǎn)艙的傾轉(zhuǎn)，在傾轉(zhuǎn)艙內(nèi)側(cè)面下部的支出軸與前翼外側(cè)翼下凸出部的支撐軸套上裝有傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器，該作動(dòng)器經(jīng)其前部殼體內(nèi)的軸承座安裝在支撐軸套上，在穿過(guò)支撐軸套進(jìn)入殼體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸外端設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪，與之相嚙合的從動(dòng)齒輪經(jīng)其內(nèi)側(cè)連為一體的傘齒輪帶動(dòng)軸承座后面的螺桿上的從動(dòng)傘齒輪，螺桿裝在殼體后部的軸承與后側(cè)連接筒后座的軸承上，并由其前端的從動(dòng)傘齒輪和后端的擋圈軸向限位，從裝在螺桿上的螺母作動(dòng)板伸出兩平行的伸縮桿，兩伸縮桿穿過(guò)前部殼體上軸承座兩側(cè)的滑孔與帶有軸承孔的連接頭連成一體，傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器經(jīng)其前端的連接頭與傾轉(zhuǎn)艙上的支出軸相連。
在傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器的伸縮桿處于收回位置時(shí)，傾轉(zhuǎn)艙的支出軸與翼下凸出部上的支撐軸套基本處于同一水平位置上。
在本發(fā)明前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的動(dòng)力裝置布置中，帶動(dòng)前旋翼的活塞或渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)在機(jī)身的前或后部，通過(guò)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)離合器前面的前段中間傳動(dòng)軸，帶動(dòng)后旋翼的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)在機(jī)身后部，通過(guò)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)離合器后面的后段中間傳動(dòng)軸。
本發(fā)明采用改進(jìn)的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)后，由于主翼基本上設(shè)在后旋翼的旋翼軸下面，在確定前翼與主翼的翼面積大小時(shí)，便可根據(jù)兩前旋翼與后旋翼在垂直起落時(shí)所產(chǎn)生的升力大小來(lái)決定，兩前旋翼產(chǎn)生的升力較小，前翼的翼面積也要相應(yīng)減少。后旋翼的升力較大，其下面主翼的面積也應(yīng)較大。依據(jù)這種方式所確定出的前翼與主翼在飛機(jī)平飛時(shí)，前翼可產(chǎn)生與前旋翼相同的升力(垂直起落時(shí))，消除了改進(jìn)前不需前翼產(chǎn)生升力的這一不足，也讓主翼所承擔(dān)的升力相應(yīng)減小，使飛機(jī)的結(jié)構(gòu)及機(jī)翼的升力分配更為合理。
由于較小直徑的前旋翼與一般螺旋槳飛機(jī)相比也是較大，仍然能產(chǎn)生足夠的前飛作用力。因此，在采用相對(duì)更大直徑的后旋翼時(shí)，不僅可讓這種垂直起落飛機(jī)具有更大的垂直上升力，使運(yùn)載能力增加。而且在水平飛行時(shí)，因帶動(dòng)后旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)功率更大，在后旋翼停轉(zhuǎn)關(guān)閉后，使燃油被大量節(jié)省，用所節(jié)省的這部分燃油讓發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)前旋翼更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，便可大幅度增加飛機(jī)的飛行距離。
在本發(fā)明具體實(shí)施過(guò)程中，不僅要使前旋翼和后旋翼具有適當(dāng)?shù)拇笮〔煌睆?，也要讓兩者具有不同的槳盤(pán)載荷。前旋翼的槳盤(pán)載荷要更大一些，以有利于達(dá)到較快的前飛速度和較高的巡航效率，使其平飛狀態(tài)與普通固定翼飛機(jī)相近。后旋翼的槳盤(pán)載荷要比前旋翼相對(duì)減小，以使這種飛機(jī)在垂直起落時(shí)平均下洗氣流不是很大，接近于一般直升機(jī)。
本發(fā)明的這種垂直起落飛機(jī)在懸停過(guò)程中，因通過(guò)調(diào)整兩前旋翼和后旋翼的槳距改變升力大小便可讓飛機(jī)前行、向左右側(cè)移和后退，而操縱兩傾轉(zhuǎn)外翼使其處于不同的下折偏轉(zhuǎn)角度及改變垂直尾翼上的方向舵便可分別實(shí)現(xiàn)飛機(jī)前部的調(diào)頭及后部的擺動(dòng)，使這種垂直起落飛機(jī)的前、后旋翼采用具有變距功能的簡(jiǎn)單槳轂結(jié)構(gòu)即可，不必象直升機(jī)那樣采用復(fù)雜的槳轂結(jié)構(gòu)。
由于本發(fā)明的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)具有較大的垂直起飛載荷，同時(shí)飛行速度較快、飛行距離較遠(yuǎn)，實(shí)際中只要不是用于專門(mén)的懸停作業(yè)，都可替代現(xiàn)有的普通直升機(jī)。可垂直起落，又速度快航程遠(yuǎn)的綜合優(yōu)點(diǎn)，也使這種垂直起落飛機(jī)能執(zhí)行很多固定翼飛機(jī)難以完成的任務(wù)，從而可進(jìn)一步擴(kuò)大本發(fā)明這種垂直起落飛機(jī)的應(yīng)用范圍。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明大型垂直起落飛機(jī)的俯視圖。
圖2是圖1中垂直起落飛機(jī)的側(cè)視圖。
圖3是圖1中垂直起落飛機(jī)的正視圖。
圖4是本發(fā)明垂直起落飛機(jī)中主翼及其后側(cè)下折翼的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖5是本發(fā)明的后旋翼剎車、低速驅(qū)動(dòng)裝置和定位壓臂的結(jié)構(gòu)示意6是本發(fā)明中帶定中套筒的定位壓臂結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明的垂直起落飛機(jī)傾轉(zhuǎn)艙的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖8中的傾轉(zhuǎn)艙處于水平狀態(tài)，前旋翼轉(zhuǎn)到前翼前面。
圖9中的傾轉(zhuǎn)艙處在垂直狀態(tài)，前旋翼轉(zhuǎn)到主翼的上面。
圖10是本發(fā)明中傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器的俯視剖視圖。
圖11是圖10中傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器的側(cè)視剖視圖。
圖12是本發(fā)明的小型垂直起落飛機(jī)的俯視圖。
圖13是圖12中小型垂直起落飛機(jī)的側(cè)視圖。
圖14是本發(fā)明的小型垂直起落飛機(jī)前、后旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置圖。
圖1、圖2和圖3給出的是本發(fā)明大型前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的三視圖。它具有采用輪式起落架的機(jī)身1，在機(jī)身上設(shè)有前翼11和主翼78，前翼設(shè)在機(jī)身1的前部靠上位置處，在前翼兩端通過(guò)傾轉(zhuǎn)艙31和前旋翼軸29分別裝有前旋翼26，兩前旋翼軸29之間經(jīng)前翼內(nèi)的橫傳動(dòng)軸23傳動(dòng)連接，以使兩前旋翼同步運(yùn)轉(zhuǎn)。后旋翼98設(shè)在機(jī)身后部上面的凸起座4上，同軸反轉(zhuǎn)的兩副后旋翼使其在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所存在的不平衡力被相互抵消，由兩個(gè)槳葉構(gòu)成的每副后旋翼在停轉(zhuǎn)時(shí)，可被停在與機(jī)身中心線10對(duì)齊的最小阻力位置處，讓后旋翼在飛機(jī)平飛時(shí)所受到的阻力較小。主翼78位于機(jī)身1的后部，基本設(shè)在后旋翼98的旋翼軸106下面位置處。在本發(fā)明的垂直起落飛機(jī)中，在垂直起落時(shí)，因前翼11處于前旋翼26的下面，在把主翼78設(shè)在后旋翼98下面位置后，前翼11與主翼78的面積大小之比要基本上同兩前旋翼26產(chǎn)生的較小升力與后旋翼98產(chǎn)生的較大升力之比相對(duì)應(yīng)。
在確定前旋翼與后旋翼的各自直徑及升力大小時(shí)，由于較小直徑的前旋翼與一般螺旋槳飛機(jī)相比也是較大，仍然能讓前旋翼產(chǎn)生足夠的前飛作用力。因此，實(shí)際中要讓后旋翼98的槳盤(pán)面積較大于兩個(gè)前旋翼26的槳盤(pán)面積，讓后旋翼所產(chǎn)生的升力也較大于兩前旋翼所產(chǎn)生的升力(垂直起落時(shí))。升力大小不僅與槳盤(pán)面積有關(guān)，也與所確定的槳盤(pán)載荷大小有關(guān)，為有利于使前旋翼具有較高的前飛效率和讓飛機(jī)達(dá)到更快的飛行速度，應(yīng)讓前旋翼的槳盤(pán)載荷更大一些，而后旋翼的槳盤(pán)載荷要相應(yīng)低于前旋翼，以便在懸停狀態(tài)中使飛機(jī)的平均下洗氣流不是很大。根據(jù)前、后旋翼應(yīng)具有的直徑及槳盤(pán)載荷大小確定出相應(yīng)的前、后旋翼升力大小后，便可確定出平飛時(shí)前翼11應(yīng)產(chǎn)生的與前旋翼26相同的較小升力(懸停時(shí))，相應(yīng)的前翼面積也要較小；也確定出平飛時(shí)主翼78應(yīng)產(chǎn)生的與后旋翼98相同的較大升力(懸停時(shí))，相應(yīng)的主翼面積也要較大，如圖1俯視圖所示。一般情況下，兩前旋翼所產(chǎn)生的升力可確定為相當(dāng)于2/3-1/4后旋翼的升力，前翼和主翼的面積也應(yīng)根據(jù)前、后旋翼的升力大小進(jìn)行確定，在具體實(shí)施中還要考慮到有利于飛機(jī)平穩(wěn)飛行的重心前移量。
雖然前翼11相比主翼78面積較小，但當(dāng)機(jī)身1與傾轉(zhuǎn)艙31之間的前翼面積不夠時(shí)，如圖1所示，可在傾轉(zhuǎn)艙31外側(cè)增設(shè)前外翼53。
由于主翼78設(shè)在后旋翼98的下面，為避免垂直起落時(shí)主翼在后旋翼的下洗氣流中產(chǎn)生較大阻力，如圖1中所示，在主翼的后側(cè)設(shè)有較大面積的下折翼86，下折翼86在主翼后側(cè)的結(jié)構(gòu)安裝如圖4所示，在主翼78與下折翼86之間安裝有的回位油缸91，該油缸使下折翼在飛機(jī)平飛時(shí)處在收回位置。而飛機(jī)垂直起落時(shí)，切斷供給回位油缸91的壓力油，下折翼便在后旋翼的下洗氣流作用下相應(yīng)下折，如圖中虛線所示，以減少主翼所產(chǎn)生的氣流阻力，這時(shí)的回位油缸也會(huì)對(duì)下折翼在氣流中所產(chǎn)生的擺動(dòng)沖擊進(jìn)行阻尼。因下折翼占據(jù)了原機(jī)翼后側(cè)的襟翼位置，如飛行中通過(guò)控制下折翼的向下角度偏轉(zhuǎn)也起到足夠的襟翼作用，可仍讓下折翼替代原來(lái)位置的襟翼。如只有采用后退式襟翼才能達(dá)到應(yīng)有的控制作用，可在下折翼后側(cè)增設(shè)后退式襟翼(圖中未畫(huà))。同樣，為減少主翼78在下洗氣流中所產(chǎn)生的阻力，在主翼的下折翼86以外部分被制成通過(guò)傾轉(zhuǎn)軸81裝有的傾轉(zhuǎn)外翼94，該外翼經(jīng)傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)與前翼11上的傾轉(zhuǎn)艙31既可同步傾轉(zhuǎn)，也可為完成相應(yīng)的懸停姿態(tài)而進(jìn)行單獨(dú)的角度控制。如在下洗氣流中讓已轉(zhuǎn)到垂直位置的傾轉(zhuǎn)外翼94′同時(shí)向前或向后偏轉(zhuǎn)，便可讓?xiě)彝Ｖ械拇怪逼鹇滹w機(jī)向前或向后移動(dòng)。如控制兩側(cè)的傾轉(zhuǎn)外翼94′向相反的角度位置偏轉(zhuǎn)，便可讓機(jī)身前部向被控制的方向擺動(dòng)。
因機(jī)身后部安裝后旋翼的凸起座4面積較小，難以完全起到垂直尾翼的作用，在每側(cè)的主翼78或傾轉(zhuǎn)外翼94上分別設(shè)有垂直尾翼96。圖中的垂直尾翼設(shè)在了傾轉(zhuǎn)外翼的外端，垂直尾翼采用這種方式布置后，在懸停狀態(tài)中為能控制機(jī)身1后部向兩側(cè)擺動(dòng)，在傾轉(zhuǎn)外翼94由水平轉(zhuǎn)到垂直位置94′后，垂直尾翼上的方向舵97要仍能被轉(zhuǎn)向操縱(參看圖2)。
實(shí)際中如主翼78在后旋翼的下洗氣流作用下發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，可在主翼與機(jī)身之間設(shè)斜拉加強(qiáng)梁，以加強(qiáng)主翼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
在前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的不同飛行狀態(tài)中，當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行垂直起落時(shí)，前旋翼26上轉(zhuǎn)到26′所示位置(參看圖2和圖3)，與旋轉(zhuǎn)的后旋翼98共同產(chǎn)生向上的升力。在這種狀態(tài)中，主翼78上的下折翼86下轉(zhuǎn)到86′的位置，主翼外側(cè)的傾轉(zhuǎn)外翼94也轉(zhuǎn)到94′的位置，如圖3中虛線所畫(huà)。當(dāng)飛機(jī)完成垂直起飛過(guò)程需轉(zhuǎn)入前飛狀態(tài)時(shí)，前旋翼從26′位置逐漸向前傾轉(zhuǎn)，產(chǎn)生出使飛機(jī)前飛的分力，讓飛機(jī)開(kāi)始前飛，在這一過(guò)程中，飛機(jī)的前翼11和主翼78也開(kāi)始產(chǎn)生相應(yīng)的升力，配合運(yùn)轉(zhuǎn)的后旋翼98則相應(yīng)減小槳葉的迎角，逐漸減少其產(chǎn)生的上升力。當(dāng)前旋翼26完全轉(zhuǎn)到向前的位置時(shí)，前旋翼產(chǎn)生的所有作用力都用來(lái)使飛機(jī)向前飛行，飛機(jī)也達(dá)到了一定的前飛速度，飛機(jī)的重量便改由前翼11和主翼78分別承載，主翼上的下折翼86和傾轉(zhuǎn)外翼94也回到平直位置，相對(duì)應(yīng)的后旋翼槳葉99則被調(diào)整到零升力角度。如果飛機(jī)轉(zhuǎn)入長(zhǎng)距離巡航狀態(tài)，帶動(dòng)后旋翼的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)便被關(guān)閉，讓后旋翼停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并使其槳葉停在與機(jī)身中心線10對(duì)齊的最小阻力位置處，以直接降低燃料的消耗、減小后旋翼阻力，從而大幅度提高飛機(jī)的巡航效率。
后旋翼98從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)到停止轉(zhuǎn)動(dòng)并被鎖止在與機(jī)身中心線對(duì)齊的位置處，是在機(jī)身后部凸起座4內(nèi)的不同控制機(jī)構(gòu)作用下實(shí)現(xiàn)的，各機(jī)構(gòu)的設(shè)置如圖5所示，在后旋翼的旋翼軸106上分別設(shè)有卡盤(pán)108，從動(dòng)輪112和剎車盤(pán)118(或剎車轂)，剎車盤(pán)用來(lái)使不被驅(qū)動(dòng)的后旋翼盡快停轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪可讓停轉(zhuǎn)的后旋翼槳葉回到定位位置，卡盤(pán)使移到定位位置的后旋翼被卡緊。在卡盤(pán)108的外圓面109上設(shè)有一或兩個(gè)對(duì)稱布置的雙斜面卡槽110(也可把卡槽設(shè)在卡盤(pán)108上下側(cè)的一個(gè)端面上)，相對(duì)應(yīng)的在凸起座內(nèi)的支撐軸128上裝有受油缸130控制，其頭部具有壓輪121的定位壓臂120，定位壓臂在后旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)由回位彈簧123保持在收回位置。設(shè)在旋翼軸106上的從動(dòng)輪112可經(jīng)傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)輪114和單向離合器115被低速驅(qū)動(dòng)裝置117的驅(qū)動(dòng)軸116帶動(dòng)。
從后旋翼停止被渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)、到固定在與機(jī)身中心線對(duì)齊的位置處是這樣實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入正常巡航狀態(tài)、帶動(dòng)后旋翼的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，在慣性作用下轉(zhuǎn)動(dòng)的后旋翼經(jīng)旋翼軸106上的剎車盤(pán)118被剎車裝置119作用停止轉(zhuǎn)動(dòng)。后旋翼停轉(zhuǎn)后，低速驅(qū)動(dòng)裝置117經(jīng)其上的驅(qū)動(dòng)軸116、單向離合器115、驅(qū)動(dòng)輪114和傳動(dòng)帶113帶動(dòng)旋翼軸106上的從動(dòng)輪112低速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，控制油缸130也被壓力油作用使定位壓臂120經(jīng)其上的壓輪121壓向旋翼軸106上的卡盤(pán)108，當(dāng)定位壓臂上的壓輪121壓入轉(zhuǎn)到的卡盤(pán)108上的卡槽110中時(shí)，后旋翼被壓輪卡緊停轉(zhuǎn)，低速驅(qū)動(dòng)裝置117也相應(yīng)停止驅(qū)動(dòng)，這時(shí)相對(duì)應(yīng)的后旋翼槳葉99正轉(zhuǎn)到與機(jī)身中心線10對(duì)齊的最小阻力位置處(參看圖1)。在圖5所示的狀態(tài)中，卡盤(pán)108上的卡槽110沿箭頭111所示方向?qū)⒁D(zhuǎn)到壓輪121的位置被卡住，被卡住的卡盤(pán)在槳葉的低慣性作用下仍少量偏移，通過(guò)卡槽110的斜面使壓輪121相應(yīng)回彈，而油缸130的壓力使槳葉的慣性被消減并又被壓輪121壓回到卡緊位置，后旋翼的槳葉連同其卡盤(pán)在幾次這樣越來(lái)越小的擺動(dòng)后，最終被壓輪卡緊定位(參看圖6中卡盤(pán)位置)。在旋翼軸106的軸套內(nèi)是上層另一副后旋翼的旋翼內(nèi)軸102，兩者轉(zhuǎn)速相同轉(zhuǎn)向相反，停轉(zhuǎn)后的兩副旋翼槳葉都被定位在與機(jī)身中心線對(duì)齊的位置處。
圖6給出的定位壓臂120是經(jīng)液壓定中套筒129鉸接在凸起座內(nèi)的支撐軸128上，采用這種結(jié)構(gòu)后，剛壓入卡盤(pán)108上卡槽110內(nèi)的壓輪121將不再回彈，后旋翼槳葉的低慣性力由液壓定中套筒129消減。在具體實(shí)施中，也可用強(qiáng)力彈簧代替液壓力制成彈簧式定中套筒。圖5和圖6中的卡盤(pán)108上設(shè)置了兩個(gè)對(duì)稱的卡槽110，為增大定位壓臂的卡緊作用力，也可相應(yīng)設(shè)置兩個(gè)定位壓臂120。
在本發(fā)明的垂直起落飛機(jī)中，前旋翼26通過(guò)傾轉(zhuǎn)艙31裝在前翼11的外端，在大中型飛機(jī)中，因前旋翼的直徑相對(duì)較大，可讓前旋翼由設(shè)在傾轉(zhuǎn)艙內(nèi)的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。由于后旋翼在飛機(jī)前飛時(shí)被鎖止，其旋翼軸106是經(jīng)帶離合器8的中間傳動(dòng)軸5與兩前旋翼的橫傳動(dòng)軸23傳動(dòng)連接(參看圖1)。后旋翼由設(shè)在機(jī)身后部的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)齒輪傳遞到離合器8后面的后段中間傳動(dòng)軸9，再由該軸經(jīng)傘齒輪和減速器帶動(dòng)后旋翼98。而在中小型飛機(jī)中，因前旋翼的直徑也相對(duì)變小，可由設(shè)在機(jī)身1內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。
在采用讓前旋翼由機(jī)身內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式后，安裝前旋翼的傾轉(zhuǎn)艙結(jié)構(gòu)如圖7所示，前旋翼26的傾轉(zhuǎn)艙31通過(guò)其結(jié)構(gòu)殼32上的軸承36安裝在前翼外側(cè)結(jié)構(gòu)12的支撐軸套14上，在外側(cè)結(jié)構(gòu)12內(nèi)設(shè)有軸承21和傳動(dòng)室13，帶動(dòng)前旋翼26的橫傳動(dòng)軸23穿過(guò)軸承21、傳動(dòng)室13和支撐軸套14后伸到傾轉(zhuǎn)艙結(jié)構(gòu)殼32內(nèi)的軸承38上，在橫傳動(dòng)軸23的外端裝有驅(qū)動(dòng)齒輪42，該齒輪經(jīng)相嚙合的從動(dòng)齒輪43和相連的傘齒輪40帶動(dòng)中間短軸37上的傘齒輪41，讓橫傳動(dòng)軸23實(shí)現(xiàn)進(jìn)入傾轉(zhuǎn)艙后轉(zhuǎn)折90度的傳動(dòng)連接，中間短軸37的前端再通過(guò)行星減速齒輪組39帶動(dòng)裝有前旋翼26的前旋翼軸29。
在支撐軸套14內(nèi)裝有套在橫傳動(dòng)軸23上的變距控制套20，該控制套內(nèi)端與傳動(dòng)室13內(nèi)的變距從動(dòng)輪19相連，另一端伸入傾轉(zhuǎn)艙31的結(jié)構(gòu)殼32內(nèi)，經(jīng)其端部的傳動(dòng)輪18、螺桿搖臂變距機(jī)構(gòu)49與結(jié)構(gòu)殼32前部的支出軸套35上的變距環(huán)50相連，變距環(huán)再分別經(jīng)變距拉桿51與前旋翼各槳葉27的變距臂28相連。在圖7給出的傾轉(zhuǎn)艙結(jié)構(gòu)中，因穿過(guò)支撐軸套14的橫傳動(dòng)軸23并不與支撐軸套相接觸，留出了安裝變距控制套20的空間，從而能讓前旋翼受到可靠的變距控制。對(duì)變距控制套20的操縱，既可采用如圖中所示的通過(guò)傳動(dòng)桿17帶動(dòng)變距從動(dòng)輪19的方式，也可采用由設(shè)在前翼外側(cè)結(jié)構(gòu)12內(nèi)的液壓或電控驅(qū)動(dòng)器直接帶動(dòng)變距主動(dòng)輪18的方式。
對(duì)于傾轉(zhuǎn)艙的傾轉(zhuǎn)控制，在本發(fā)明中也給出了相應(yīng)的傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案。傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器54的安裝位置如圖8和圖9所示，它被安裝在傾轉(zhuǎn)艙31內(nèi)側(cè)面下部的支出軸33與前翼外側(cè)翼下凸出部15的支撐軸套16上。圖8中的傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器54處于收回狀態(tài)，這時(shí)傾轉(zhuǎn)艙31的支出軸33與翼下凸出部15的支撐軸套16基本處于同一水平位置上，相應(yīng)的前旋翼26隨傾轉(zhuǎn)艙31被轉(zhuǎn)到前翼11的前面，此狀態(tài)中的傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器54也轉(zhuǎn)到水平位置，并上擺到前翼外側(cè)的整流罩25下面。圖9中傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器54的雙伸縮桿74處于完全伸出狀態(tài)，其后部也相應(yīng)下擺，這時(shí)的傾轉(zhuǎn)艙31被推動(dòng)到向上的垂直位置，讓其上的前旋翼轉(zhuǎn)到前翼11的上面，配合飛機(jī)進(jìn)行垂直起落。
傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖10和圖11所示，傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器54經(jīng)其前部殼體55內(nèi)的軸承座57套裝在翼下凸出部15的支撐軸套16上，在穿過(guò)支撐軸套進(jìn)入殼體55的驅(qū)動(dòng)軸59的外端部設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪60，與之相嚙合的從動(dòng)齒輪61經(jīng)內(nèi)側(cè)連為一體的傘齒輪62帶動(dòng)軸承座57后面的螺桿66上的從動(dòng)傘齒輪65。螺桿66裝在殼體55后部的軸承68與后側(cè)連接筒后座70的軸承71上，并由其前端的從動(dòng)傘齒輪65和后端的擋圈67軸向限位。在螺桿66上裝有螺母作動(dòng)板73，從該作動(dòng)板上伸出兩平行的伸縮桿74，兩伸縮桿穿過(guò)前部殼體55上軸承座57兩側(cè)的滑孔56，與帶有軸承孔76的連接頭75連成一體。傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器54經(jīng)其前端的連接頭75與傾轉(zhuǎn)艙31上的支出軸33相連。圖中所給出的傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器利用雙伸縮桿74帶動(dòng)傾轉(zhuǎn)艙，在結(jié)構(gòu)上能承受較大的拉伸作用力。讓兩伸縮桿從殼體內(nèi)的軸承座兩側(cè)伸出，也減小了作動(dòng)器沿驅(qū)動(dòng)軸59方向上的厚度。帶動(dòng)兩伸縮桿的螺桿66是通過(guò)承受拉力的形式作用螺母作動(dòng)板73的，受力方式較為合理。
實(shí)際中，也可把這種結(jié)構(gòu)的傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器用于控制主翼78兩側(cè)的傾轉(zhuǎn)外翼94，以便與前旋翼的傾轉(zhuǎn)艙31保持整體動(dòng)作的同步性。
圖12和圖13給出的是本發(fā)明小型前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的外觀圖，這種小型飛機(jī)有4～5個(gè)座位，因不方便把中間傳動(dòng)軸設(shè)在機(jī)身的中心線上，便把它的前段傳動(dòng)軸設(shè)在了機(jī)身座艙2側(cè)面的結(jié)構(gòu)框3內(nèi)。
圖14是圖12和13中前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和中間傳動(dòng)軸等的布置示意圖。在圖14給出的發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案中，為躲開(kāi)飛機(jī)客艙，中間傳動(dòng)軸5的前半部分設(shè)在了機(jī)身1的側(cè)面，該軸的后端經(jīng)側(cè)傳動(dòng)齒輪138、前段中間傳動(dòng)軸7、離合器8、后段中間傳動(dòng)軸9和傳動(dòng)齒輪142與后面的帶動(dòng)旋翼軸106的中間傳動(dòng)軸5傳動(dòng)連接。帶動(dòng)前旋翼26的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)135(也可以是渦軸發(fā)動(dòng)機(jī))設(shè)在了機(jī)身1的后部(或者布置在機(jī)身前部)，通過(guò)傳動(dòng)齒輪137帶動(dòng)離合器8前面的前段中間傳動(dòng)軸7。帶動(dòng)后旋翼98的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)139設(shè)在機(jī)身1后部，通過(guò)傳動(dòng)齒輪141帶動(dòng)離合器8后面的后段中間傳動(dòng)軸9。設(shè)置活塞式和渦軸兩種發(fā)動(dòng)機(jī)是為了利用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)油耗低的特點(diǎn)進(jìn)行巡航飛行，而重量輕、功率大的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)主要用來(lái)帶動(dòng)后旋翼讓飛機(jī)進(jìn)行垂直起落。當(dāng)然，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)也可作為備用發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用，從而增加這種垂直起落飛機(jī)的使用安全性。
如果能安裝這樣一種發(fā)動(dòng)機(jī)，在飛機(jī)垂直起落時(shí)可發(fā)出滿負(fù)荷的功率帶動(dòng)前、后旋翼共同運(yùn)轉(zhuǎn)，而在巡航前飛時(shí)，又能以相應(yīng)降低的油耗用1/3左右的功率只帶動(dòng)前旋翼旋轉(zhuǎn)，則可不必設(shè)置第二臺(tái)帶動(dòng)后旋翼的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，它具有采用輪式起落架的機(jī)身(1)，在機(jī)身前部靠上的位置設(shè)有前翼(11)，在前翼兩端通過(guò)傾轉(zhuǎn)艙(31)和前旋翼軸(29)分別裝有前旋翼(26)，兩前旋翼軸(29)之間經(jīng)前翼內(nèi)的橫傳動(dòng)軸(23)傳動(dòng)連接，在機(jī)身(1)后部上面的凸起座(4)上設(shè)有同軸反轉(zhuǎn)后旋翼(98)，每副后旋翼由兩個(gè)槳葉(99)構(gòu)成，后旋翼停轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉被停在與機(jī)身中心線(10)對(duì)齊的位置處，后旋翼(98)的旋翼軸(106)經(jīng)其上設(shè)有離合器(8)的中間傳動(dòng)軸(5)與前旋翼的橫傳動(dòng)軸(23)傳動(dòng)連接，在機(jī)身(1)上還設(shè)有主翼(78)，本發(fā)明的特征是后旋翼(98)的槳盤(pán)面積較大于兩個(gè)前旋翼(26)的槳盤(pán)面積，主翼(78)基本設(shè)在后旋翼(98)的旋翼軸(106)下面位置處，前翼(11)與主翼(78)的面積大小之比基本上同兩前旋翼(26)產(chǎn)生的較小升力與后旋翼(98)產(chǎn)生的較大升力之比相對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是在主翼(78)的后側(cè)設(shè)有仍具襟翼功能的較大面積的下折翼(86)，在主翼與下折翼之間安裝有回位油缸(91)，下折翼在下洗氣流中可相應(yīng)下折。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是主翼(78)的下折翼(86)以外部分被制成通過(guò)傾轉(zhuǎn)軸(81)裝有的傾轉(zhuǎn)外翼(94)，該外翼經(jīng)傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)與前翼上的傾轉(zhuǎn)艙(31)既可同步傾轉(zhuǎn)，也可進(jìn)行單獨(dú)的角度控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是在每側(cè)的主翼(78)或傾轉(zhuǎn)外翼(94)上分別設(shè)有垂直尾翼(96)，垂直尾翼設(shè)在傾轉(zhuǎn)外翼上時(shí)，在傾轉(zhuǎn)外翼由水平轉(zhuǎn)到垂直位置后，垂直尾翼上的方向舵(97)仍能被轉(zhuǎn)向操縱。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是在后旋翼(98)的旋翼軸(106)上分別設(shè)有卡盤(pán)(108)、從從動(dòng)輪(112)和剎車盤(pán)(118)(或剎車轂)，在卡盤(pán)(108)的外圓面(109)(或者上下側(cè)的一個(gè)端面)上設(shè)有一或兩個(gè)對(duì)稱布置的雙斜面卡槽(110)，在凸起座的支撐軸(128)上裝有受油缸(130)控制、其頭部具有壓輪(121)的定位壓臂(120)；旋翼軸(106)上的從動(dòng)輪(112)經(jīng)傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)輪(114)和單向離合器(115)被低速驅(qū)動(dòng)裝置(117)的驅(qū)動(dòng)軸(116)帶動(dòng)；后旋翼被剎車盤(pán)(118)制動(dòng)停轉(zhuǎn)后，低速驅(qū)動(dòng)裝置(117)經(jīng)單向離合器(115)帶動(dòng)后旋翼的旋翼軸(106)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)油缸(130)使定位壓臂(120)上的壓輪(121)壓入轉(zhuǎn)到的卡盤(pán)(108)上的卡槽(110)中時(shí)，低速驅(qū)動(dòng)裝置停轉(zhuǎn)，相對(duì)應(yīng)的后旋翼槳葉(99)也轉(zhuǎn)到與機(jī)身中心線(10)對(duì)齊的位置處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是定位壓臂(120)經(jīng)一個(gè)液壓或彈簧定中套筒(129)鉸接在凸起座的支撐軸(128)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是前旋翼的傾轉(zhuǎn)艙(31)通過(guò)軸承安裝在前翼外側(cè)結(jié)構(gòu)(12)的支撐軸套(14)上，在外側(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有軸承(21)和傳動(dòng)室(13)，帶動(dòng)前旋翼的橫傳動(dòng)軸(23)穿過(guò)軸承(21)、傳動(dòng)室(13)和支撐軸套(14)后伸到傾轉(zhuǎn)艙(31)內(nèi)的軸承(38)上，在支撐軸套(14)內(nèi)裝有套在橫傳動(dòng)軸(23)上的變距控制套(20)，該控制套內(nèi)端與傳動(dòng)室(13)內(nèi)的變距從動(dòng)輪(19)相連，另一端伸進(jìn)傾轉(zhuǎn)艙(31)、經(jīng)傳動(dòng)輪和變距機(jī)構(gòu)與前旋翼各槳葉的變距臂(28)傳動(dòng)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是在傾轉(zhuǎn)艙(31)內(nèi)側(cè)面下部的支出軸(33)與前翼外側(cè)翼下凸出部(15)的支撐軸套(16)上裝有傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器(54)，該作動(dòng)器經(jīng)其前部殼體(55)內(nèi)的軸承座(57)安裝在支撐軸套(16)上，在穿過(guò)支撐軸套進(jìn)入殼體(55)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸(59)外端設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪(60)，與之相嚙合的從動(dòng)齒輪(61)經(jīng)內(nèi)側(cè)連為一體的傘齒輪(62)帶動(dòng)軸承座(57)后面的螺桿(66)上的從動(dòng)傘齒輪(65)，螺桿(66)裝在殼體后部的軸承(68)與后側(cè)連接筒后座(70)的軸承(71)上，并由其前端的從動(dòng)傘齒輪(65)和后端的擋圈(67)軸向限位，從裝在螺桿(66)上的螺母作動(dòng)板(73)伸出兩平行的伸縮桿(74)，兩伸縮桿穿過(guò)前部殼體(55)上軸承座(57)兩側(cè)的滑孔(56)，與帶有軸承孔(76)的連接頭(75)連成一體，傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器(54)經(jīng)其前端的連接頭(75)與傾轉(zhuǎn)艙(31)上的支出軸(33)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是傾轉(zhuǎn)作動(dòng)器(54)的伸縮桿(74)處于收回位置時(shí)，傾轉(zhuǎn)艙(31)的支出軸(33)與翼下凸出部(15)上的支撐軸套(16)基本處于同一水平位置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，其特征是帶動(dòng)前旋翼的活塞或渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)(135)設(shè)在機(jī)身(1)的前或后部，通過(guò)傳動(dòng)齒輪(137)帶動(dòng)離合器(8)前面的前段中間傳動(dòng)軸(7)，帶動(dòng)后旋翼的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)(139)設(shè)在機(jī)身(1)后部，通過(guò)傳動(dòng)齒輪(141)帶動(dòng)離合器(8)后面的后段中間傳動(dòng)軸(9)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的前旋翼傾轉(zhuǎn)式垂直起落飛機(jī)，帶有前旋翼26的前翼11設(shè)在機(jī)身1前部，在機(jī)身后部的后旋翼98下面位置設(shè)有主翼78，這種布置可讓后旋翼的槳盤(pán)面積較大于兩個(gè)前旋翼26，也使前翼與主翼的面積大小之比基本上同前、后旋翼所產(chǎn)生的升力之比相對(duì)應(yīng)。這樣，在飛機(jī)前飛時(shí)前翼便可分擔(dān)與前旋翼所產(chǎn)生的相同升力，讓主翼承擔(dān)的升力相應(yīng)減小，使飛機(jī)的機(jī)翼布局和升力分配更為合理，也提高了飛機(jī)的前飛效率。
文檔編號(hào)B64C27/00GK1907806SQ20051008737
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者韓培洲 申請(qǐng)人:韓培洲