專利名稱：傾斜翼飛機(jī)及其應(yīng)用的制作方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域傾斜翼飛機(jī)及其應(yīng)用屬于對(duì)垂直起降飛行器的改進(jìn)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前具有垂直起降功能的飛行器主要有直升機(jī)和直升飛機(jī)；通常的直升飛機(jī)有垂直/短距離起降飛機(jī)和傾斜旋翼飛機(jī)等。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)直升機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，但是其水平飛行速度較慢；垂直/短距離起降飛機(jī)通常應(yīng)用于噴氣戰(zhàn)機(jī)，它對(duì)飛機(jī)動(dòng)力的制造及其控制要求很高，對(duì)起降場(chǎng)地也有很高的要求，制造成本極高；目前的傾斜旋翼飛機(jī)研制費(fèi)用極高，事故率高，且氣動(dòng)力布局不合理。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有垂直起降飛行器的諸多不足之處，本發(fā)明提出了一種新型直升飛機(jī)——傾斜翼飛機(jī)，也可以稱之為“傾斜機(jī)翼飛機(jī)”。
本發(fā)明由機(jī)身及其部件、相對(duì)機(jī)身可以傾斜(擺動(dòng))的機(jī)翼——傾斜翼、固定在傾斜翼上的推進(jìn)器和控制伺服裝置所組成。其中，機(jī)身及其部件包含了機(jī)艙體、水平翼、方向翼(舵)、起落架、艙內(nèi)儀表和設(shè)備、乘坐設(shè)施等，傾斜翼也包括主翼和副翼。本發(fā)明能夠在保持通常飛機(jī)具有較大水平飛行速度特性的基礎(chǔ)上，使飛機(jī)增加了垂直起降的功能，且氣動(dòng)力布局合理。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的如圖4所示，相對(duì)機(jī)身〔1〕可以傾斜的機(jī)翼〔2〕通過連桿〔6-2〕連接，由水平儀控制的液壓件〔6-1〕調(diào)節(jié)連桿〔6-2〕的擺動(dòng)角α；由飛行儀控制或飛行員手控液壓件〔6-3〕調(diào)節(jié)傾斜翼和推進(jìn)器的擺角β，從而決定飛行器的水平飛行方向和姿態(tài)。當(dāng)機(jī)身處于水平狀態(tài)，擺角β為0度時(shí)，本發(fā)明作水平向前飛行；擺角約為90度時(shí)，本發(fā)明作垂直起降和懸停狀態(tài)；擺角大于90度時(shí)，本發(fā)明向后緩行；擺角β最大不宜大于120度。
如圖6所示，由水平儀控制的液壓件〔6-1〕調(diào)節(jié)連桿〔6-2〕的擺動(dòng)角α的作用在于當(dāng)飛行器的前后重心偏后(位于W’)時(shí)，水平儀在飛行器垂直起降時(shí)控制液壓件〔6-1〕將連桿〔6-2〕與傾斜翼〔2〕的連接點(diǎn)(也就是推進(jìn)器對(duì)機(jī)體的提升點(diǎn))調(diào)節(jié)至g’；當(dāng)飛行器的前后重心偏前(位于W)時(shí)，水平儀在飛行器垂直起降時(shí)控制液壓件〔6-1〕將連桿〔6-2〕與傾斜翼的連接點(diǎn)(推進(jìn)器的提升點(diǎn))調(diào)節(jié)至g點(diǎn)。這樣，本發(fā)明解決了飛行器在垂直起降階段的前后平衡問題。由于本發(fā)明在水平飛行階段的傾斜翼的位置已經(jīng)于現(xiàn)有飛機(jī)一樣了(如圖2、圖3C、圖4B、圖5B所示)，所以水平飛行階段仍然依靠機(jī)體上的水平翼控制平衡和飛行姿態(tài)。本發(fā)明也可以用滑塊或滑槽的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)調(diào)節(jié)提升點(diǎn)的位置。
本發(fā)明在垂直起降階段的左右平衡是依靠陀螺儀輔助，調(diào)節(jié)左右推進(jìn)器推力的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡；同時(shí)，可以通過飛行員的操作，調(diào)節(jié)左右推進(jìn)器推力的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行器垂直起降時(shí)的左右位移。而水平飛行階段也是與現(xiàn)有飛機(jī)一樣，依靠機(jī)體上的方向舵(翼)和傾斜翼上的副翼控制平衡和飛行姿態(tài)。
本發(fā)明通常采用上置機(jī)翼的布局，并在機(jī)身頂部設(shè)置一個(gè)機(jī)翼契槽〔1-2〕，用于本發(fā)明作水平飛行時(shí)傾斜翼前端與機(jī)身的緊密結(jié)合，以保障飛行安全和減少空氣阻力。通過液壓件〔6-1〕和連桿〔6-2〕的作用，能夠?qū)A斜翼〔2〕的前端向前嵌入契槽〔1-2〕中。即便當(dāng)本發(fā)明垂直起飛重心在前時(shí)，傾斜翼〔2〕不能直接依靠液壓件〔6-3〕調(diào)節(jié)β角將其前緣調(diào)制到契槽〔1-2〕的后面，則可以通過液壓件〔6-1〕將連桿〔6-2〕后推，待傾斜翼能夠到達(dá)進(jìn)入契槽的位置后，再通過液壓件〔6-1〕、〔6-3〕和連桿〔6-2〕聯(lián)合調(diào)節(jié)將傾斜翼嵌入契槽。而這時(shí)的本發(fā)明已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)乃剿俣龋渌揭硪呀?jīng)能夠起到調(diào)節(jié)本發(fā)明前后水平的功能。而本發(fā)明在垂直降落之前也是通過液壓件〔6-1〕、〔6-3〕和連桿〔6-2〕的聯(lián)合調(diào)節(jié)，先將傾斜翼〔2〕退出契槽〔1-2〕，并通過水平儀將連桿〔6-2〕與傾斜翼的連接點(diǎn)調(diào)節(jié)至重心點(diǎn)，然后由飛行儀控制或飛行員手控液壓件〔6-3〕調(diào)節(jié)傾斜翼和推進(jìn)器的擺角β，使本發(fā)明垂直或短距離降落。但是，本發(fā)明推薦傾斜翼〔2〕前端嵌入契槽〔1-2〕時(shí)，連桿〔6-2〕或滑塊與傾斜翼〔2〕的連接點(diǎn)為該點(diǎn)向前運(yùn)動(dòng)的前止點(diǎn)，這樣，當(dāng)本發(fā)明作水平飛行時(shí)傾斜翼(2)與機(jī)身(1)是緊密貼在一起的。
本發(fā)明在垂直起降過程中能夠通過調(diào)節(jié)傾斜翼上的左右副翼〔2-2L〕和〔2-2R〕的擺角來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的左旋右轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的推進(jìn)器推薦安置在機(jī)翼的中部(機(jī)翼在推進(jìn)器的軸線側(cè)向位置)，也可以如圖8安置在機(jī)翼的上部或下部。本發(fā)明還可以在傾斜翼上對(duì)稱布局多個(gè)推進(jìn)器，以增加飛行器的運(yùn)載能力。
綜上所述，本發(fā)明的要點(diǎn)在于傾斜機(jī)翼〔2〕相對(duì)機(jī)身〔1〕是可以傾斜(擺動(dòng))的，且推進(jìn)器〔3〕固定在可傾斜的機(jī)翼〔2〕上。它與通常飛機(jī)的最大區(qū)別在于其機(jī)翼是可以擺動(dòng)的；它與傾斜旋翼飛機(jī)的最大不同之處在于推進(jìn)器是隨著機(jī)翼的傾斜而傾斜的；它與直升機(jī)的最大區(qū)別在于其有機(jī)翼，且推進(jìn)器是隨機(jī)翼能夠擺動(dòng)，而機(jī)翼又可以固定。
本發(fā)明的有益效果是在保持通常飛機(jī)具有較大水平飛行速度特性的基礎(chǔ)上，使飛行器增加了垂直起降的功能，且氣動(dòng)力布局合理。
本發(fā)明氣動(dòng)力布局合理性的體現(xiàn)如圖8所示，圖中的A、B、C分別為傾斜旋翼飛機(jī)在垂直起降狀態(tài)A和水平飛行狀態(tài)C及其過渡階段B氣流對(duì)機(jī)翼的作用示意；圖中的A’、B’、C’分別為本發(fā)明在垂直起降狀態(tài)A’和水平飛行狀態(tài)C’及其過渡階段B’氣流對(duì)機(jī)翼的作用示意，圖中的箭頭→表示氣流運(yùn)動(dòng)方向。可以從圖中明顯地看到傾斜旋翼飛機(jī)在垂直起降狀態(tài)和過渡階段氣流阻力很大，推進(jìn)器與機(jī)翼之間相互損耗了很大的升力和能量；而本發(fā)明則沒有這種損耗。
本發(fā)明特別適于支線飛機(jī)。在不發(fā)達(dá)地區(qū)不需要建設(shè)專用跑道，只需要一個(gè)中型汽車站(甚至一個(gè)籃球場(chǎng))大小的空間就可以起降飛機(jī)，開通航線。這樣，可以節(jié)省大量土地、投資資金和建設(shè)工期、降低運(yùn)營(yíng)成本。
本發(fā)明還特別適于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和軍事用途的無(wú)人機(jī)，它不需要專用的起降場(chǎng)地，幾乎可以隨時(shí)隨地地起飛和回收。


圖1是本發(fā)明垂直起降時(shí)的三視圖。
圖2是本發(fā)明水平飛行時(shí)或降落后停放時(shí)的三視圖。
圖3是本發(fā)明垂直起降、水平飛行及其過渡的立體圖；圖3A是本發(fā)明垂直起降時(shí)的立體圖，圖3B是本發(fā)明垂直起降與水平飛行過渡時(shí)的立體圖，圖3C是本發(fā)明水平飛行時(shí)的立體圖，圖4是本發(fā)明傾斜翼工作位置及其液壓伺服機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的剖視圖；圖4A是本發(fā)明垂直起降(β角約90度)時(shí)，其傾斜翼工作位置及其液壓伺服機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的剖視圖，
圖4B是本發(fā)明水平飛行(β角為0度)時(shí)，其傾斜翼工作位置(傾斜翼前端嵌入契槽)及其液壓伺服機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的剖視圖。
圖5是本發(fā)明傾斜翼工作位置及其齒輪傳動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)剖視圖；圖5A是本發(fā)明垂直起降(β角約90度)時(shí)，其傾斜翼工作位置及其齒輪傳動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的剖視圖，圖5B是本發(fā)明水平飛行(β角為0度)時(shí)，其傾斜翼工作位置(傾斜翼前端嵌入契槽)及其齒輪傳動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的剖視圖。
圖6是本發(fā)明垂直起降時(shí)因重心位置不同，推進(jìn)器的提升點(diǎn)的位置示意；圖6A是本發(fā)明重心相對(duì)偏后時(shí)，連桿與傾斜翼的連接點(diǎn)(也就是推進(jìn)器對(duì)機(jī)體的提升點(diǎn))的位置，圖6B是本發(fā)明重心相對(duì)偏前時(shí)，連桿與傾斜翼的連接點(diǎn)(推進(jìn)器提升點(diǎn))的位置，圖6C是本發(fā)明傾斜翼伺服機(jī)構(gòu)的連桿擺角α與推進(jìn)器提升點(diǎn)位置關(guān)系的示意。
圖7是本發(fā)明采用不同推進(jìn)器形式和安置位置的示意；圖7A是渦漿推進(jìn)器置于機(jī)翼上部的示意，圖7B是渦扇推進(jìn)器置于機(jī)翼下部的示意，圖7C是渦扇推進(jìn)器置于機(jī)翼上部的示意。
圖8是傾斜旋翼飛機(jī)于本發(fā)明氣動(dòng)力布局合理性的對(duì)比示意；圖8中的A、B、C分別為傾斜旋翼飛機(jī)在垂直起降狀態(tài)A和水平飛行狀態(tài)C及其過渡階段B氣流對(duì)機(jī)翼的作用示意，圖8中的A’、B’、C’分別為本發(fā)明在垂直起降狀態(tài)A’和水平飛行狀態(tài)C’及其過渡階段B’氣流對(duì)機(jī)翼的作用示意，圖8中的箭頭→表示氣流運(yùn)動(dòng)方向。
圖9是本發(fā)明推進(jìn)器安置在機(jī)翼的中部(機(jī)翼在推進(jìn)器的軸線側(cè)向位置)處于垂直起降狀態(tài)的三視圖。
附圖中1是機(jī)身(機(jī)體)、1-2是契槽2是傾斜翼(傾斜機(jī)翼)、2-2是副翼(傾斜機(jī)翼的副翼)3是推進(jìn)器4是垂直尾翼(方向翼或方向舵)5是水平尾翼(水平翼)6是傾斜翼的伺服機(jī)構(gòu)
6-1是連接機(jī)體1和連桿6-2的液壓缸和液壓桿6-2是安置在機(jī)體1上并連接傾斜翼2的連桿(擺桿)6-3是連接連桿6-2和傾斜翼2的液壓缸和液壓桿6-1’是安置在機(jī)體上的伺服主動(dòng)齒輪6-2’是安置在機(jī)體上并連接傾斜翼的連桿(擺桿)及其連體的從動(dòng)扇形齒輪6-3’是安置在連桿6-2’上的伺服主動(dòng)齒輪6-4’是固定在傾斜翼2上的從動(dòng)扇形齒輪α是連桿的擺動(dòng)角β是傾斜翼與機(jī)體的傾斜角W是相對(duì)連桿6-2與機(jī)體1連接點(diǎn)靠前的重心W’是相對(duì)連桿6-2與機(jī)體1連接點(diǎn)靠后的重心g是向?qū)?yīng)重心W的提升點(diǎn)g’是向?qū)?yīng)重心w’的提升點(diǎn)具體實(shí)施方式
在圖9的實(shí)施例中，機(jī)身及其部件全部采用成熟型號(hào)的飛機(jī)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上采用傾斜翼上置，推進(jìn)器中置；采用圖4所示的液壓伺服機(jī)構(gòu)，傾斜翼擺角0度≤β≤110度可調(diào)。在飛行器垂直起降或懸停時(shí)，用水平儀控制機(jī)身的前后水平，用陀螺儀輔助控制機(jī)身的左右平衡。
本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種商載飛行器、運(yùn)動(dòng)飛行器、科學(xué)實(shí)驗(yàn)飛行器，還能夠應(yīng)用于各種用途的無(wú)人駕駛傾斜翼飛機(jī)和傾斜翼飛機(jī)模型及其玩具，也能夠作為其它相關(guān)用途。
以上僅僅是本發(fā)明的案例，不局限于此。
權(quán)利要求
1.傾斜翼飛機(jī)由機(jī)身及其部件、推進(jìn)器、傾斜翼及其控制伺服裝置所組成，其特征是其機(jī)翼(傾斜翼)相對(duì)機(jī)身是可以傾斜(擺動(dòng))的，推進(jìn)器固定在傾斜翼上，并且隨傾斜翼一起擺動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于在飛行器垂直起降和懸停過程中，用水平儀控制并調(diào)整傾斜翼伺服裝置的推進(jìn)器提升點(diǎn)的方式來(lái)控制飛行器的前后平衡，伺服裝置推薦采用液壓連桿機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于在飛行器垂直起降過程中，通過調(diào)節(jié)傾斜翼與機(jī)身的擺角來(lái)控制前后運(yùn)動(dòng)方向和速度。
4.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于在飛行器垂直起降和懸停過程中，通過陀螺儀輔助控制左右平衡。
5.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于在飛行器垂直起降和懸停過程中，通過調(diào)節(jié)左右推進(jìn)器升力的差異控制側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于通過調(diào)節(jié)傾斜翼副翼的擺角控制垂直起降和懸停過程的左右旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)向)。
7.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于在機(jī)身的頂部置有契槽，在飛行器水平飛行或停放時(shí)作輔助固定傾斜翼之用；傾斜翼前端嵌入契槽時(shí)，連桿與傾斜翼的連接點(diǎn)為連桿機(jī)構(gòu)向前運(yùn)動(dòng)的前止點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于推進(jìn)器安置在機(jī)翼的中部(機(jī)翼在推進(jìn)器的軸線側(cè)向位置)。
9.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)，其特征在于其傾斜機(jī)翼相對(duì)機(jī)身的傾斜角在0～110度范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，最大不超過120度。
10.如權(quán)利要求1所述的傾斜翼飛機(jī)能夠應(yīng)用于各種商載飛行器、運(yùn)動(dòng)飛行器、科學(xué)實(shí)驗(yàn)飛行器，還能夠應(yīng)用于各種用途的無(wú)人駕駛傾斜翼飛機(jī)和傾斜翼飛機(jī)模型及其玩具。
全文摘要
傾斜翼飛機(jī)由機(jī)身及其部件、相對(duì)機(jī)身可以傾斜(擺動(dòng))的機(jī)翼——傾斜翼、固定在傾斜翼上的推進(jìn)器和控制伺服裝置所組成，它能夠在保持通常飛機(jī)具有較大水平飛行速度特性的基礎(chǔ)上，使飛機(jī)增加了垂直起降的功能，且氣動(dòng)力布局合理。傾斜翼飛機(jī)能夠應(yīng)用于各種商載飛行器、運(yùn)動(dòng)飛行器、科學(xué)實(shí)驗(yàn)飛行器，還能夠應(yīng)用于各種用途的無(wú)人駕駛傾斜翼飛機(jī)和傾斜翼飛機(jī)模型及其玩具，也能夠作為其它相關(guān)用途。它特別適于支線飛機(jī)，在不發(fā)達(dá)地區(qū)不需要建設(shè)專用跑道，只需要一個(gè)中型汽車站(甚至一個(gè)籃球場(chǎng))大小的空間就可以起降飛機(jī)，開通航線。這樣，可以節(jié)省大量土地、投資資金和建設(shè)工期、降低運(yùn)營(yíng)成本。
文檔編號(hào)B64C3/38GK101041380SQ20061004996
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者王建鈞 申請(qǐng)人:李澤奇