專(zhuān)利名稱(chēng)：高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景-
直升機(jī)是飛機(jī)的一種，與其他飛機(jī)最大的區(qū)別是以一個(gè)或多個(gè)大型水平旋轉(zhuǎn) 的旋翼提供向上升力。直升機(jī)可以做低空(離地面數(shù)米)、低速(從懸停開(kāi)始) 和機(jī)頭方向不變的機(jī)動(dòng)飛行，特別是垂直起降，它無(wú)需跑道，可在狹窄場(chǎng)地垂 直起降。
直升機(jī)的速度之所以這么低，主要是由于它本身的動(dòng)力設(shè)計(jì)，直升機(jī)的動(dòng)力 來(lái)源只有一個(gè)，就是機(jī)身頂部的螺旋槳，而這個(gè)螺旋槳不論在起飛，懸停還是 前進(jìn)，幾乎都是把空氣往下排，以得到飛機(jī)克服重力的浮力。在前進(jìn)時(shí)，只能 提供很小的前進(jìn)動(dòng)力，也就是說(shuō)，目前直升機(jī)一個(gè)螺旋槳就要承擔(dān)浮力和前進(jìn) 的兩項(xiàng)動(dòng)力，可想而知剩下的飛行動(dòng)力有多少
發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明的主要目的是在保持直升機(jī)的懸停技術(shù)和垂直起降免跑道的優(yōu)點(diǎn)前 提下，通過(guò)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼，帶動(dòng)機(jī)身轉(zhuǎn)體來(lái)實(shí)現(xiàn)高速水平飛行。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的
一種高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，該直升機(jī)包括機(jī)身、整流罩、應(yīng)急裝置、螺旋漿、 主動(dòng)力裝置、座椅、尾漿和主控裝置，其特征是該機(jī)身兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)機(jī)翼， 兩機(jī)翼的前端相對(duì)設(shè)置并通過(guò)控制兩者開(kāi)合的外齒相嚙合，其中一機(jī)翼的外齒 與主動(dòng)齒輪I相嚙合，主動(dòng)齒輪I安裝在馬達(dá)I的轉(zhuǎn)軸上；兩機(jī)翼的轉(zhuǎn)軸固定 在支座上，支座套裝在一旋轉(zhuǎn)軸上，該旋轉(zhuǎn)軸連接在機(jī)身上，支座下部設(shè)有調(diào) 整機(jī)翼與機(jī)身之間角度的弧形齒輪，該弧形齒輪與主動(dòng)齒輪II相嚙合，主動(dòng)齒
輪n安裝在馬達(dá)n的轉(zhuǎn)軸上，馬達(dá)i和馬達(dá)n與控制裝置相連。 所述機(jī)翼的迎風(fēng)面采用流線型設(shè)計(jì)。
所述支座與機(jī)身最大調(diào)整角度為15° ，以適于直升機(jī)的轉(zhuǎn)向過(guò)程中調(diào)整角度。
兩機(jī)翼張開(kāi)的最大角度為90° ，適于直升機(jī)的飛行。 本發(fā)明的直升機(jī)還包括定位機(jī)翼的插銷(xiāo)，用于機(jī)翼完全張開(kāi)時(shí)的定位。
座椅為旋轉(zhuǎn)座椅，座椅中部設(shè)有靠重力調(diào)整座椅方位的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端安 裝在機(jī)身的艙壁上。
所述座椅兩側(cè)還裝有旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)，所述圓盤(pán)也穿套在轉(zhuǎn)軸上。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)體高速直升機(jī)，它在起飛的時(shí)候，浮力由螺旋槳提供，螺旋 槳在此時(shí)只提供浮力，在轉(zhuǎn)體完成時(shí)，整個(gè)飛機(jī)的浮力不再由螺旋槳來(lái)提供， 而是由展開(kāi)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼提供的。而此時(shí)的螺旋槳把所有的空氣都往后排， 只提供前進(jìn)的動(dòng)力。這樣來(lái)說(shuō)動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了目前的直升機(jī)，所以可以達(dá)到高 速的目標(biāo)。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的直升機(jī)可用于執(zhí)行一般直升機(jī)任務(wù)以及無(wú)人偵査和執(zhí)行特殊 任務(wù)，尤其是環(huán)境條件惡劣并對(duì)時(shí)間要求極高的任務(wù)，是軍事和搶險(xiǎn)任務(wù)的首 選工具。


圖1為本發(fā)明直升機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為旋轉(zhuǎn)機(jī)翼打開(kāi)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為機(jī)翼的截面圖。
圖5為機(jī)翼定位電動(dòng)插銷(xiāo)的示意圖。
圖6為電動(dòng)插銷(xiāo)的電原理圖。
圖7為旋轉(zhuǎn)座椅的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi)-整流罩；2-螺旋槳；3-主動(dòng)力裝置；4-機(jī)翼；5-主尾翼；6-旋轉(zhuǎn)尾 槳；7-副尾翼；8-傳動(dòng)桿；9-撐桿；lO-底座；ll-旋轉(zhuǎn)軸；12-支座；13-馬達(dá)I ; 14曙馬達(dá)II; 15-外齒;16-弧形齒輪;17-電動(dòng)插銷(xiāo);18-座椅;19-旋轉(zhuǎn)圓盤(pán);20-
轉(zhuǎn)軸；21-艙壁；22-動(dòng)軸；23-彈簧線圈；24-線圈；25-定軸；26-電源；27-開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式
下ir結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
如圖l、圖2所示，本發(fā)明的高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)包括機(jī)身、整流罩l、應(yīng)急 裝置、螺旋漿2、主動(dòng)力裝置3.、座椅、尾翼和主控裝置。尾翼包括主尾翼5和 副尾翼7。螺旋槳l由三個(gè)葉片組成。主動(dòng)力裝置3由兩個(gè)相同的馬達(dá)組成，通 以相反的電流，使它們的旋轉(zhuǎn)方向相反。傳動(dòng)桿8設(shè)在兩馬達(dá)轉(zhuǎn)軸連線的中心 位置，兩個(gè)馬達(dá)的齒輪同時(shí)和傳動(dòng)桿8上的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)力系統(tǒng)。該設(shè) 計(jì)還有可以讓兩個(gè)馬達(dá)從兩面用同樣的力擠壓著傳動(dòng)桿，防止傳動(dòng)桿8左右搖 晃。傳動(dòng)桿8下端外邊固定有齒輪，與主動(dòng)力裝置3的馬達(dá)上的齒輪相嚙合， 上端外邊固定有螺旋槳2。這樣實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)帶動(dòng)螺旋槳2的轉(zhuǎn)動(dòng)。
機(jī)身內(nèi)部設(shè)有撐桿9，它有三個(gè)作用 一是固定傳動(dòng)桿8，防止傳動(dòng)桿8搖 擺，二是連接傳動(dòng)桿8和機(jī)身，因?yàn)樯τ陕菪龢?傳給傳動(dòng)桿8，再由傳動(dòng)桿 8傳給內(nèi)部撐桿9，而內(nèi)部撐桿9與機(jī)身連接，所以帶動(dòng)整個(gè)機(jī)身。三是將整流 罩l固定在內(nèi)部撐桿上。
尾翼尾部開(kāi)有一個(gè)圓孔，在個(gè)位置安裝平衡旋轉(zhuǎn)尾槳6。在起飛時(shí)由于向下 流動(dòng)的空氣會(huì)受到螺旋槳2的作用力而出現(xiàn)渦旋，從而使得機(jī)身會(huì)繞中軸線旋 轉(zhuǎn)，在此時(shí)，可以啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)尾槳6，向相同方向快速排空氣，獲得相反的力，從 而穩(wěn)定機(jī)身的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題。
該機(jī)身兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)機(jī)翼4，兩機(jī)翼4的前端相對(duì)設(shè)置并通過(guò)控制兩者開(kāi) 合的外齒15相嚙合，其中一機(jī)翼4的外齒15與主動(dòng)齒輪I相嚙合，主動(dòng)齒輪 I安裝在馬達(dá)I 13的轉(zhuǎn)軸上；兩機(jī)翼4的轉(zhuǎn)軸固定在支座12上，支座12套裝 在一旋轉(zhuǎn)軸ll上，該旋轉(zhuǎn)軸11連接在機(jī)身上，支座12下部設(shè)有調(diào)整機(jī)翼4與 機(jī)身之間角度的弧形齒輪16，該弧形齒輪16與主動(dòng)齒輪II相嚙合，主動(dòng)齒輪II 安裝在馬達(dá)II14的轉(zhuǎn)軸上，馬達(dá)I 13和馬達(dá)ni4與主控裝置相連。兩機(jī)翼4能 夠通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)，旋轉(zhuǎn)伸開(kāi)、收縮；并能由支座12帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)前后傾斜，和機(jī)身 中線成一定角度。飛機(jī)轉(zhuǎn)體和穩(wěn)定飛行時(shí)的升力完全靠這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼來(lái)完成
機(jī)翼的迎風(fēng)面采用流線型設(shè)計(jì)，以減小直升機(jī)飛行過(guò)程中的氣流阻力。機(jī) 翼前段迎風(fēng)，造成上表面流速快，壓強(qiáng)小，下表面流速相對(duì)慢，壓強(qiáng)大，提供 水平飛行時(shí)的升力。截面結(jié)構(gòu)如如圖4所示。支座12與機(jī)身最大調(diào)整角度為15° ，以適于直升機(jī)的轉(zhuǎn)向過(guò)程中調(diào)整角度。 兩機(jī)翼4張開(kāi)的最大角度為90° ，適于直升機(jī)高速飛行。機(jī)翼4完全打開(kāi) 狀態(tài)如圖2所示。
本發(fā)明的直升機(jī)還包括定位機(jī)翼的電動(dòng)插銷(xiāo)，用于機(jī)翼完全張開(kāi)時(shí)的定位。 本發(fā)明設(shè)計(jì)的機(jī)翼是直升機(jī)垂直上升和垂直上升到水平飛行轉(zhuǎn)向飛行的要 點(diǎn)，也是與現(xiàn)在的直升機(jī)的不同所在。本發(fā)明的直升機(jī)上升時(shí)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼 收縮，整體機(jī)身處于平衡狀態(tài)，便于起飛；在達(dá)到一定高度(根據(jù)要汆提前設(shè) 定)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向到水平飛行時(shí)發(fā)出信號(hào)，緩緩使兩側(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼4傾斜，最大傾斜 角為15°時(shí)，由于此時(shí)機(jī)翼己經(jīng)受到一個(gè)斜向下的壓力，因此機(jī)身開(kāi)始緩慢轉(zhuǎn) 向，此時(shí)再緩慢展開(kāi)機(jī)翼4，使機(jī)翼4受到大氣的具有較大向上分力的支持力， 機(jī)身在這個(gè)力的作用下緩慢轉(zhuǎn)向，當(dāng)機(jī)身轉(zhuǎn)向達(dá)到30。(此時(shí)機(jī)身與水平面角) 時(shí)，由于此時(shí)機(jī)翼4傾斜的角度已經(jīng)較大，不便于提高水平飛行時(shí)的速度，因 此此時(shí)需要調(diào)整傾斜角度變小，控制傾斜角度減小到5。，也就是水平飛行時(shí)的 迎角。
為了在水平飛行時(shí)機(jī)翼能夠固定，本發(fā)明還設(shè)置了一個(gè)由繼電器控制的電 動(dòng)插銷(xiāo)來(lái)固定機(jī)翼4,其示意圖如圖5所示。電動(dòng)插銷(xiāo)17包括動(dòng)軸22、定軸25， 繞在動(dòng)軸22上的彈簧線圈23，繞在定軸25上的線圈24，電源26和開(kāi)關(guān)27; 斷電情況下，彈簧線圈23壓縮動(dòng)軸22打開(kāi)電動(dòng)插銷(xiāo)17;通電情況下，因斥力， 電動(dòng)插銷(xiāo)17插入機(jī)翼4。在機(jī)翼上和和在機(jī)翼4完全展開(kāi)時(shí)接觸的機(jī)身上分別 安裝一個(gè)金屬片，在機(jī)翼4完全展開(kāi)時(shí)兩個(gè)金屬片接觸，此時(shí)電動(dòng)插銷(xiāo)17作用 固定機(jī)翼4。
當(dāng)直升機(jī)要降落時(shí)，發(fā)出信號(hào)繼電器起作用，拔開(kāi)電動(dòng)插銷(xiāo)17，馬達(dá)S1同 時(shí)加反向電壓，收縮機(jī)翼4，開(kāi)始降落。該電動(dòng)插銷(xiāo)17的工作過(guò)程如圖6所示: Jl和J2為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，Jl的作用是控制馬達(dá)的電壓方向，J2的作用控制馬達(dá) Sl和電動(dòng)插銷(xiāo)電源的開(kāi)關(guān)。當(dāng)飛機(jī)起飛時(shí)，J2接通馬達(dá)Sl，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼旋 轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到預(yù)定角度時(shí)，通過(guò)J2開(kāi)關(guān)使電動(dòng)插銷(xiāo)接通電源，伸出動(dòng)軸，固定機(jī)翼。當(dāng)降落，需要機(jī)翼收縮時(shí)，J2接通馬達(dá)S1，電動(dòng)插銷(xiāo)此時(shí)沒(méi)有電流，動(dòng)軸就會(huì)縮回。然后再由J1控制電動(dòng)馬達(dá)S1轉(zhuǎn)變電流方向，實(shí)5見(jiàn)馬達(dá)S1翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的收回。
由于此直升機(jī)具有的特點(diǎn)使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景。在軍用方面已廣泛應(yīng)用于對(duì)地攻擊、機(jī)降登陸、武器運(yùn)送、后勤支援、戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、反潛掃雷、電子對(duì)抗等。在民用方面應(yīng)用于短途運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)、救災(zāi)救生、緊急營(yíng)救、吊裝設(shè)備、地質(zhì)勘探、護(hù)林滅火、空中攝影等。海上油井與基地間的人員及物資運(yùn)輸是民用的一個(gè)重要方面。有這些優(yōu)點(diǎn)主要是因?yàn)樗母咚俅怪逼鸾岛透咚偎斤w行?！?br> 旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的工作原理起飛時(shí)，螺旋槳2提供升力，達(dá)到一定高度時(shí)，通過(guò)馬達(dá)I13轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)裝置向一個(gè)方向傾斜，最大角度為15。。此時(shí)會(huì)收到來(lái)自這個(gè)方向的壓力，飛機(jī)機(jī)身向相反方向旋轉(zhuǎn)(即轉(zhuǎn)向水平)。當(dāng)飛機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)15°時(shí)，然后開(kāi)動(dòng)馬達(dá)I114，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼展開(kāi)，當(dāng)飛機(jī)機(jī)身轉(zhuǎn)到于水平方向30°時(shí)，由主控裝置的單片機(jī)給馬達(dá)I 13加反向電壓，調(diào)整傾tf角度減小到5° ，即是水平飛行時(shí)的迎角。
降落時(shí)，先由單片機(jī)給馬達(dá)IU4提供反向電壓，此時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼收縮，在收縮時(shí)同時(shí)給馬達(dá)I 13加反向電壓，使機(jī)翼4向相反方向傾斜，這時(shí)飛機(jī)機(jī)身向相反方向旋轉(zhuǎn)(即轉(zhuǎn)向豎直)，當(dāng)ll身豎直時(shí)，降低螺旋槳2的轉(zhuǎn)速，減小升力，飛機(jī)緩慢下降。
如圖7所示，本發(fā)明的座椅為旋轉(zhuǎn)座椅，座椅18中部設(shè)有靠重力調(diào)整座椅方位的轉(zhuǎn)軸20，轉(zhuǎn)軸20的兩端安裝在機(jī)身的艙壁21上。座椅18兩側(cè)還裝有旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)19，旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)19也穿套在轉(zhuǎn)軸20上。由于飛機(jī)在起飛和降落時(shí)是豎直的，當(dāng)水平飛行時(shí)機(jī)身為水平姿勢(shì)，故而里面的人會(huì)顛倒，為防止這樣的問(wèn)題發(fā)生，設(shè)計(jì)了這個(gè)旋轉(zhuǎn)座椅。
旋轉(zhuǎn)座椅的工作原理旋轉(zhuǎn)座椅的原理是利用重力保持座位始終保持豎直向上。當(dāng)人坐在旋轉(zhuǎn)座椅上或沒(méi)人在椅子上時(shí)，整個(gè)座椅18的重心始終保持在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)19圓心的正下方。當(dāng)機(jī)身轉(zhuǎn)體時(shí)，由于重力作用，座椅會(huì)繞轉(zhuǎn)軸20旋轉(zhuǎn)，始終保持豎直向上，坐在上面的人就不會(huì)隨著飛機(jī)機(jī)身的旋轉(zhuǎn)而翻滾顛倒。
本發(fā)明的直升機(jī)可以裝備在航母上，由于是垂直起飛占用面積很小，因此在同樣大小的地方可以多停放很多直升飛機(jī)，而且反應(yīng)速度塊。也可用在一些搶險(xiǎn)工作上，比如海上救援，森林滅火等。
權(quán)利要求
1、一種高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，該直升機(jī)包括機(jī)身、整流罩、應(yīng)急裝置、螺旋漿、主動(dòng)力裝置、座椅、尾漿和主控裝置，其特征是該機(jī)身兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)機(jī)翼，兩機(jī)翼的前端相對(duì)設(shè)置并通過(guò)控制兩者開(kāi)合的外齒相嚙合，其中一機(jī)翼的外齒與主動(dòng)齒輪I相嚙合，主動(dòng)齒輪I安裝在馬達(dá)I的轉(zhuǎn)軸上；兩機(jī)翼的轉(zhuǎn)軸固定在支座上，支座套裝在一旋轉(zhuǎn)軸上，該旋轉(zhuǎn)軸連接在機(jī)身上，支座下部設(shè)有調(diào)整機(jī)翼與機(jī)身之間角度的弧形齒輪，該弧形齒輪與主動(dòng)齒輪II相嚙合，主動(dòng)齒輪II安裝在馬達(dá)II的轉(zhuǎn)軸上，馬達(dá)I和馬達(dá)II與控制裝置相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求i所述高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，其特征是所述機(jī)翼的迎風(fēng)面 采用流線型設(shè)計(jì)。 -
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，其特征是所述支座與機(jī)身最大調(diào)整角度為15° 。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，其特征是所述兩機(jī)翼張開(kāi)的最大角度為90。。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，其特征是還包括定位機(jī)翼的電動(dòng)插銷(xiāo)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，其特征是所述座椅為旋轉(zhuǎn)座椅，座椅中部設(shè)有靠重力調(diào)整座椅方位的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端安裝在機(jī)身的艙壁 上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，其特征是所述座椅兩側(cè)還裝有旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)，所述旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)也穿套在轉(zhuǎn)軸上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，它在保持直升機(jī)的懸停技術(shù)和垂直起降免跑道的優(yōu)點(diǎn)前提下，通過(guò)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼，帶動(dòng)機(jī)身轉(zhuǎn)體來(lái)實(shí)現(xiàn)高速水平飛行。該高速轉(zhuǎn)體式直升機(jī)，該直升機(jī)包括機(jī)身、整流罩、應(yīng)急裝置、螺旋槳、主動(dòng)力裝置、座椅、尾槳和主控裝置，其特征是該機(jī)身兩側(cè)還設(shè)有一對(duì)機(jī)翼，兩機(jī)翼的前端相對(duì)設(shè)置并通過(guò)控制兩者開(kāi)合的外齒相嚙合，其中一機(jī)翼的外齒與主動(dòng)齒輪I相嚙合，主動(dòng)齒輪I安裝在馬達(dá)I的轉(zhuǎn)軸上；兩機(jī)翼的轉(zhuǎn)軸固定在支座上，支座套裝在一旋轉(zhuǎn)軸上，該旋轉(zhuǎn)軸連接在機(jī)身上，支座下部設(shè)有調(diào)整機(jī)翼與機(jī)身之間角度的弧形齒輪，該弧形齒輪與主動(dòng)齒輪II相嚙合，主動(dòng)齒輪II安裝在馬達(dá)II的轉(zhuǎn)軸上，馬達(dá)I和馬達(dá)II與控制裝置相連。
文檔編號(hào)B64D11/06GK101525049SQ20091002957
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者呂開(kāi)龍, 尹健龍, 晶 張, 張峰彬, 珍 潘, 趙素偉 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)