專利名稱：航空航行器萬(wàn)向輪推進(jìn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的槳輪作為主要升力和推進(jìn)カ來(lái)源，能在流體中(空中或水中)垂直及前后移動(dòng)的航空航行器的推進(jìn)系統(tǒng)。在主軸的截面上萬(wàn)向轉(zhuǎn)換カ的方向。主要應(yīng)用于航空，航海領(lǐng)域
背景技術(shù)：
目前的飛機(jī)中垂直飛行性能和前飛性能不能兼顧，直升機(jī)能垂直起落，但前后飛行推力不足，以至定常平飛性能不理想，續(xù)航性能也差。固定翼機(jī)和旋翼機(jī)定常平飛性能較高，但又不能垂直起落以及往后飛行。所有使用螺旋槳的飛機(jī)中，螺旋槳產(chǎn)生的上升力和推進(jìn)カ之間不能方便地自由轉(zhuǎn)換，即A:當(dāng)飛機(jī)需要上升時(shí)，用于推進(jìn)的螺旋槳不能將發(fā)動(dòng)機(jī)的功效完全用于上升力(這里主要指螺旋槳固定翼機(jī)和旋翼機(jī))。這就造成對(duì)失速時(shí)的飛機(jī)沒(méi)有可靠安全保障。B:當(dāng)飛機(jī)在前后飛行狀態(tài)需要加速吋，螺旋槳卻不能將發(fā)動(dòng)機(jī)的功效完全用于推進(jìn)力(這里只指螺旋槳直升機(jī)和旋翼機(jī))。這就限制了螺旋槳直升機(jī)和旋翼機(jī)的定常平飛性能。雖然撲翼飛行低速飛行時(shí)所需要的功率和普通飛機(jī)相比要小得多，并具有優(yōu)異的垂直或短距起落能力，撲翼機(jī)撲動(dòng)的機(jī)翼不僅產(chǎn)生升力，還產(chǎn)生向前的推動(dòng)力，但是由于控制技術(shù)、材料和結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題一直未能解決，撲翼機(jī)仍停留在模型制作和設(shè)想階段，實(shí)用的撲翼機(jī)并沒(méi)有真正制造出來(lái)。就算制造出來(lái)了，往復(fù)撲動(dòng)也不是最高效最節(jié)能的運(yùn)動(dòng)方式。在水中除上述相似的原理外，潛水艇當(dāng)用于民用及短時(shí)間淺水域潛水時(shí)還通過(guò)壓縮空氣的方式成本高且復(fù)雜。再者目前也沒(méi)有一種能夠在水下，水中，空中，以及陸上四棲的交通工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了螺旋槳不能自由360度變換上升力和前后推力的不足，提供一種以動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的槳輪作為主要升力和推進(jìn)カ來(lái)源，在流體中(空中或水中)隨時(shí)方便地360度變換カ的方向來(lái)推動(dòng)航空航行器的推進(jìn)系統(tǒng)。本發(fā)明不但具有設(shè)想中的撲翼機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，而且有著比撲翼更高效的上升力，尤其更強(qiáng)大自如的推進(jìn)カ。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用多個(gè)水平放置且垂直于機(jī)體的槳輪(槳輪主軸中心線垂直于機(jī)體由前至后的中心線，且平行于地平線)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生垂直或前后的推力來(lái)驅(qū)動(dòng)航空航行器。槳翼狀態(tài)控制器周期性控制安裝在槳輪臂上的槳翼的角度。以實(shí)現(xiàn)槳翼在不同象限中的周期變距的需要。無(wú)論是在上升或是前后行進(jìn)中，槳翼狀態(tài)控制器對(duì)槳翼的運(yùn)動(dòng)全程進(jìn)行控制，達(dá)到最高效的升力或前后推力。有效減少了槳輪所做的無(wú)用功，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率。槳翼狀態(tài)控制器的部件半輪和滑瓦是不隨槳輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，方便操控系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)的對(duì)接，増大了操控的可靠性。綜上所述，達(dá)成的技術(shù)效果就顯而易見(jiàn)了 首先是性能優(yōu)良，功能擴(kuò)展方便(如將兩輪安裝在機(jī)身兩邊，則可實(shí)現(xiàn)機(jī)體原地360度轉(zhuǎn)向以及左右側(cè)翻；如果在機(jī)身尾部加ー輪，則可實(shí)現(xiàn)機(jī)身前后翻滾；增加機(jī)艙的密封和供氧以及起落架的方向控制，則可實(shí)現(xiàn)陸上，空中，水上，水下四棲。垂直起降，空中懸停都只是最簡(jiǎn)單基本的功能了，定常平飛性能、續(xù)航性能、有地效懸停和無(wú)地效懸停都將得到較大的提高。其次是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，且穩(wěn)定可靠，安全性高。再次是效率高，向下?lián)鋭?dòng)的槳翼效率高于螺旋槳，轉(zhuǎn)動(dòng)效率又高于往復(fù)的撲動(dòng)，前后的推力就更高于二者。更重要的是全世界沒(méi)有這類機(jī)型，不管應(yīng)用于軍事，還是造福百姓，改變?nèi)祟惖某鲂心Ｊ?。搶占這類機(jī)型技術(shù)的制高點(diǎn)都有著不可估量的戰(zhàn)略意義。


為了方便觀察和說(shuō)明以下勻以本發(fā)明的右式輪說(shuō)明，左式輪原理相同，只是左右手的關(guān)系；
圖I是本發(fā)明的垂直方向力變化規(guī)律示意 圖2是本發(fā)明的某一操作狀態(tài)下カ變化規(guī)律示意 圖3是本發(fā)明的主視圖；·
圖4是本發(fā)明的俯視 圖5是本發(fā)明的左視 圖6是本發(fā)明的槳輪結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明的輪臂結(jié)構(gòu)示意 圖8是本發(fā)明的槳翼結(jié)構(gòu)示意 圖9是本發(fā)明的槳翼狀態(tài)控制器結(jié)構(gòu)示意 圖10是本發(fā)明的槳翼狀態(tài)控制器傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)示意 圖11是本發(fā)明應(yīng)用于運(yùn)輸機(jī)假想 圖12是本發(fā)明應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)假想 圖13是本發(fā)明應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)假想俯視 圖中主軸I、輪轂2、輪臂3、槳翼4、槳翼軸孔5、槳翼軸齒輪6、控制器傳動(dòng)軸承座7、控制器傳動(dòng)軸8、控制器傳動(dòng)軸小齒輪9、控制器傳動(dòng)軸大齒輪10、槳葉11、槳葉架12、槳翼軸13、控制器傳動(dòng)軸鎖凸14、控制器傳動(dòng)軸鎖彈簧15、下半輪16、下半輪滑瓦17、上半輪18、上半輪滑瓦19、控制器傳動(dòng)軸鎖十字凹20。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理以及工作原理作具體的說(shuō)明
本發(fā)明的萬(wàn)向輪航空航行器推進(jìn)系統(tǒng)主要分為槳輪和槳翼狀態(tài)控制器兩部分構(gòu)成，槳輪包括主軸I、輪轂2、輪臂3、槳翼4等機(jī)件構(gòu)成，由多對(duì)輪臂3環(huán)繞固定于輪轂2，每ー對(duì)輪臂3上裝有多付可轉(zhuǎn)動(dòng)的槳翼4，其中每ー付槳翼4由多片槳葉11 (多片槳葉11之間保持一定的錯(cuò)位距離)和一對(duì)槳葉架12、ー對(duì)槳翼軸13及軸承組成；槳翼狀態(tài)控制器包括下半輪16、下半輪滑瓦17、上半輪18、上半輪滑瓦19、控制器傳動(dòng)軸鎖凸14、控制器傳動(dòng)軸鎖凸彈簧15、控制器傳動(dòng)軸大齒輪10、控制器傳動(dòng)軸8、控制器傳動(dòng)軸小齒輪9、控制器傳動(dòng)軸承座7等機(jī)件構(gòu)成，其中下半輪16、下半輪滑瓦17為一整體，上半輪18、上半輪滑瓦19為一整體，都是固定在機(jī)架上，不隨槳輪轉(zhuǎn)動(dòng)，只通過(guò)操控系統(tǒng)可調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動(dòng)(調(diào)節(jié)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡是以主軸I的軸心為圓心的圓)，這就有利于方便可靠地與操控系統(tǒng)對(duì)接，起著操控系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)之間的橋梁和接ロ作用。整個(gè)槳翼狀態(tài)控制器控制著槳翼4在公轉(zhuǎn)中的方向，保證槳翼4只會(huì)產(chǎn)生有效的升力和推力，以及接收、傳遞并實(shí)施操控系統(tǒng)的意圖，達(dá)到控制機(jī)體的運(yùn)行狀態(tài)和姿態(tài)的目的。所有部件的聯(lián)動(dòng)機(jī)理如下發(fā)動(dòng)機(jī)的力距經(jīng)過(guò)變速箱傳遞至主軸1，從而帶到輪轂2、輪臂3、槳翼4繞主軸I中心線公轉(zhuǎn)。通過(guò)槳翼狀態(tài)控制器周期性控制安裝在輪臂3上的槳翼4的角度，以實(shí)現(xiàn)槳翼4只產(chǎn)生需要的力。在槳輪順時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，垂直上升時(shí)カ的變化規(guī)律是如圖1，從O度到180度(即第一第象限和ニ象限)時(shí)，槳翼做由上而下的位移，產(chǎn)生上升力，為有用功，因此要讓其做功最大。此時(shí)各部件的動(dòng)作過(guò)程如下，在O度時(shí)上半輪滑瓦19頂動(dòng)控制器傳動(dòng)軸鎖凸14到控制器傳動(dòng)軸鎖十字凹20的中點(diǎn)，因?yàn)槭职嫉闹悬c(diǎn)正好是控制器傳動(dòng)軸大齒輪10底面軸心點(diǎn)，即控制器傳動(dòng)軸鎖凸14和控制器傳動(dòng)軸大齒輪10同軸同心，控制器傳動(dòng)軸大齒輪10便可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)樯习胼?8、下半輪16不參與公轉(zhuǎn)，即可齒動(dòng)控制器傳動(dòng)軸大齒輪10同速自轉(zhuǎn)，經(jīng)控制器傳動(dòng)軸8、控制器傳動(dòng)軸小齒輪9、槳翼軸齒輪6帶動(dòng)槳翼4逆時(shí)針同速自轉(zhuǎn)，因公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)同速，那么槳翼4始終保持平行于地平面，所以這ー過(guò)程中主要產(chǎn)生向上的力，直至到達(dá)180度自轉(zhuǎn)結(jié)束。從180度到360度(即第三象限和第四象限)時(shí)，槳翼做由下而上位移，為復(fù)位運(yùn)動(dòng)，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生無(wú)效的下降力，屬無(wú)用功，因此要讓其做功最小，理論上不讓其做功。在180度時(shí)，下半輪16工作完成，不再齒動(dòng)控制器傳動(dòng)軸大齒輪10，槳翼4自轉(zhuǎn)結(jié)束，下半輪滑瓦17也完成工作，在控制器傳動(dòng)軸鎖彈簧15的作用下，控制器傳動(dòng)軸鎖凸14復(fù)位，位移到控制器傳動(dòng)軸鎖十字凹20的十字端，控制器傳動(dòng)軸鎖凸14和控制器傳動(dòng)軸大齒輪10不再同軸同心，鎖定控制器傳動(dòng)軸大齒輪10。槳翼4不能再自轉(zhuǎn)，這時(shí)槳翼4始終以最小迎風(fēng)面運(yùn)行至360度，即在第三象限和第四象限中槳翼4始終是軌跡圓的切線。這樣便完成一個(gè)循環(huán)周期。水平方向上的力的變化規(guī)律也同理，當(dāng)需要前后的推力時(shí)，通過(guò)操 作系統(tǒng)將半輪轉(zhuǎn)動(dòng)，(順時(shí)針為向前，反時(shí)針為向后)根據(jù)需要前后推力的大小來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)半輪的角度，從而改變升カ和推力的比例分配。角度越大推力越大，產(chǎn)生推力的功率是從上升力中分配過(guò)來(lái)的，即前后推力和上升力是此增彼減的關(guān)系。下半輪16從第二象限轉(zhuǎn)至第三象限，上半輪從第一象限轉(zhuǎn)至第二象限吋，即兩個(gè)半輪同時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90度為最大前進(jìn)速度；反之兩個(gè)半輪同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90度為最大后退速度。此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)功效完全用于前后的推力，沒(méi)有一點(diǎn)上升力。但如果此時(shí)的速度達(dá)到必要的大，固定的副翼以及機(jī)體產(chǎn)生的上升力也會(huì)平衡掉機(jī)體的重力。也可単獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)半輪，另一半輪不動(dòng)仍產(chǎn)生上升力。如圖2當(dāng)通過(guò)操作系統(tǒng)將下半輪16轉(zhuǎn)動(dòng)90度至第三象限時(shí)，槳翼4在第一象限中產(chǎn)生向上的升力不變，槳翼4在第三象限中產(chǎn)生向前的推力不變，此時(shí)不同之處是槳翼4在第二象限吋，即90度至180度之間槳翼4始終是軌跡圓的垂線，也是從上升力的最大迎風(fēng)面過(guò)度到前進(jìn)カ的最大迎風(fēng)面，所產(chǎn)生的カ則是一半是上升力，一半是前進(jìn)力，也即45度前上方的力。無(wú)論是在垂直方向還是水平方向槳翼4都在做著最高效的有用功，復(fù)位時(shí)則以最或較節(jié)能的方式運(yùn)行，整個(gè)萬(wàn)向輪基本上只會(huì)產(chǎn)生有效的升力和推力。另外槳翼4采用多片槳葉的錯(cuò)位排列結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)減少了無(wú)效的阻力，提高了效率，同時(shí)也提高了機(jī)體的穩(wěn)定性和舒適性以及安全性。
權(quán)利要求
1.ー種航空航行器的輪式推進(jìn)系統(tǒng)，其特征是以動(dòng)カ裝置驅(qū)動(dòng)的槳輪作為主要升力和推進(jìn)カ來(lái)源，在流體中(空中或水中)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生垂直或水平的推力(在主軸橫截面能產(chǎn)生可控的360度的力)來(lái)驅(qū)動(dòng)航空航行器；通過(guò)操控系統(tǒng)改變升力和推力的比例分配和力的方向，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)體的運(yùn)行狀態(tài)和姿態(tài)；其結(jié)構(gòu)是多個(gè)槳輪水平放置且垂直于機(jī)體(槳輪主軸中心線垂直于機(jī)體由前至后的中心線，且平行于地平線)，部件包括主軸I、輪轂2、輪臂3、槳翼4等機(jī)件構(gòu)成，其中輪轂2、輪臂3、以對(duì)為単位；槳翼4自轉(zhuǎn)時(shí)的軸心線和主軸I的軸心線始終平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其特征還在于槳輪由多對(duì)輪臂3環(huán)繞固定于輪轂.2，每ー對(duì)輪臂3上裝有多付可轉(zhuǎn)動(dòng)的槳翼4，其中每ー付槳翼4由多片槳葉11 (多片槳葉.11之間保持一定的錯(cuò)位距離)和一對(duì)槳葉架12、ー對(duì)槳翼軸13、槳翼軸齒輪6及軸承等機(jī)件組成。
3.—種控制槳翼4在公轉(zhuǎn)中的迎風(fēng)方向，保證槳翼4主要產(chǎn)生有效的升力和推力，以及接收傳遞并實(shí)施操控系統(tǒng)的意圖，達(dá)到控制機(jī)體的運(yùn)行狀態(tài)和姿態(tài)的裝置-槳翼狀態(tài)控制器，所述裝置包括下半輪16、下半輪滑瓦17、上半輪18、上半輪滑瓦19、控制器傳動(dòng)軸鎖凸14、控制器傳動(dòng)軸鎖凸彈簧15、控制器傳動(dòng)軸大齒輪10、控制器傳動(dòng)軸8、控制器傳動(dòng)軸小齒輪9、控制器傳動(dòng)軸承座7等機(jī)件構(gòu)成；其特征在于下半輪16、下半輪滑瓦17、上半輪18、上半輪滑瓦19是固定在機(jī)架上，不隨槳輪公轉(zhuǎn)，只通過(guò)操控系統(tǒng)可調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動(dòng)，起著操控系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)之間的橋梁和接ロ作用；當(dāng)通過(guò)操控系統(tǒng)可調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下半輪.16、下半輪滑瓦17、上半輪18、上半輪滑瓦19是繞主軸I的軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征還在于當(dāng)上半輪18、下半輪16齒動(dòng)傳遞到槳翼.4的轉(zhuǎn)速是公轉(zhuǎn)和槳翼4的自轉(zhuǎn)同速且反向，即主軸I和槳翼4轉(zhuǎn)速相同且方向相反。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的槳輪作為主要升力和推進(jìn)力來(lái)源，能在流體中垂直及前后移動(dòng)的航空航行器的推進(jìn)系統(tǒng)。主要應(yīng)用于航空，航海領(lǐng)域。本發(fā)明克服了螺旋槳不能自由變換上升力和推進(jìn)力的不足，不但具有設(shè)想中的撲翼機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，而且有著比撲翼更高效的動(dòng)力，尤其更強(qiáng)大自如的推進(jìn)力。能輕易擴(kuò)展出多種飛行姿態(tài)(如左右側(cè)翻，前后滾翻)。垂直起降，空中懸停都只是最基本的功能，定常平飛性能、續(xù)航性能、有地效懸停和無(wú)地效懸停都將得到較大的提高。其次是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，且穩(wěn)定可靠，安全性高。更重要的是全世界沒(méi)有這類機(jī)型，不管應(yīng)用于軍事，還是造福百姓，改變?nèi)祟惖某鲂心Ｊ健屨歼@類機(jī)型的制高點(diǎn)都有著不可估量的戰(zhàn)略意義。
文檔編號(hào)B64D35/00GK102658767SQ20111030261
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者羅華東 申請(qǐng)人:羅華東