專利名稱：機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以特殊方式垂直起降的新概念飛行器，這種新概念飛行器能垂直起降，又能以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有直升機(jī)的速度平飛，名稱為“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”，屬于航空技術(shù)，尤其是飛行器(英文aircraft)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，飛機(jī)(英文airplane)和直升機(jī)(英文Helicopter)還是兩種概念不同的飛行器，普通飛機(jī)起降需要很大的空地、很長的跑道，另外高速起降有很大的難度，而軍用飛機(jī)過于依賴機(jī)場，很容易受到敵方打擊；直升機(jī)能基本實(shí)現(xiàn)垂直起降，但其飛行速度很低，航程比同一級別飛機(jī)短。歷代設(shè)計(jì)師都在試圖研制出結(jié)合飛機(jī)和直升機(jī)特點(diǎn)的、能基本實(shí)現(xiàn)垂直起降的飛機(jī)，已經(jīng)出現(xiàn)過的垂直起落飛機(jī)，如果除掉火箭動力和玩具垂直起落飛行器，一方面，按照換向方案分，通常有4種①飛機(jī)轉(zhuǎn)向； 動力裝置轉(zhuǎn)向；③推/拉力轉(zhuǎn)向復(fù)合推/拉力。另一方面按照提供垂直和水平推/拉力的裝置分有5種①旋翼；②推/拉力螺旋槳；③涵道風(fēng)扇；④渦輪風(fēng)扇-渦輪噴氣(渦扇-渦噴)電力。可組成4 X 5個(gè)組合，從而構(gòu)成各種垂直起落飛機(jī)方案。另外按照航空專家朱寶流的觀點(diǎn)，垂直起落飛機(jī)(不含直升機(jī))由垂直升/降狀態(tài)轉(zhuǎn)為水平飛行狀態(tài)，主要分為以下幾種形式1，機(jī)身整體尾坐式(朱寶流在幾篇相關(guān)文章中稱之為“尾座式”，這是個(gè)錯誤，也是語文課上教師經(jīng)常糾正的錯誤寫法，因?yàn)椤白笔莻€(gè)名詞，指座位，這樣朱寶流所稱的“尾座式”就容易被讀者理解為“有尾部座位的飛行器”，實(shí)際上他本來想說的是一類飛機(jī)尾部坐地的飛行器，故應(yīng)稱為“尾坐式”。如美國的XFY-I和瑞安公司的X-13，都是機(jī)身后半部不可折疊，起降時(shí)整個(gè)機(jī)身豎立，機(jī)頭和駕駛艙太高，接觸地面的部分狹小，起降極為危險(xiǎn)，易翻倒，最終證明此路不通；2，傾轉(zhuǎn)動力裝置式。如美國的V-22，經(jīng)過近20年的研制后勉強(qiáng)服役，但仍然多次發(fā)生事故，可用度未達(dá)到用戶基本要求。3，推力轉(zhuǎn)向式。如英國的“鷂”式(Harrier)就是使用偏轉(zhuǎn)噴管方式的垂直起降飛機(jī)。其重大缺陷將在“本發(fā)明的有益效果”中提到。4，專用升力動力裝置式。如法國的“巴爾扎克”，在試飛中墜毀了 I架試驗(yàn)機(jī)，暴露了大量問題，研制失敗。還有蘇聯(lián)的雅克-38，盡管勉強(qiáng)服役，但因事故頻發(fā)，以及向下的高溫噴流燒熔航母甲板的問題，最終提前退役。5，升力發(fā)動機(jī)與偏轉(zhuǎn)推力混合式。如美國的F-35B飛機(jī)，采用升力風(fēng)扇與尾部主發(fā)動機(jī)噴口轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)垂直起降，但該機(jī)在十幾年研制后仍有大量問題，無法實(shí)用。我對朱寶流的介紹再補(bǔ)充一種，那就是半固定半旋轉(zhuǎn)機(jī)翼式，如近年美國的X-50A鴨式旋翼/機(jī)翼驗(yàn)證機(jī)，在長期研制后，該型號兩架驗(yàn)證機(jī)在試飛中全部墜毀，已經(jīng)下馬，試驗(yàn)失敗?？傊?，從二戰(zhàn)后期德國開始研制垂直起降高速飛機(jī)，大約70年來，經(jīng)過各國設(shè)計(jì)師的努力，真正成功的垂直起降飛機(jī)只有“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)，勉強(qiáng)服役的有雅克-38和V-22。尋找前人失敗的原因，我認(rèn)為主要在于一是許多方案一味追求高性能、高指標(biāo)而不顧現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平；二是垂直起降飛機(jī)本身設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)外環(huán)境嚴(yán)酷、技術(shù)難度大且風(fēng)險(xiǎn)高，所以導(dǎo)致許多方案最終失敗。因此我發(fā)明了這種結(jié)構(gòu)相對簡單、技術(shù)難度小、安全可靠、性能適中的新垂直起降方案。以適應(yīng)今后對垂直起降飛機(jī)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種以特殊方式垂直起降的新概念飛行器，這種新概念飛行器能垂直起降，又像普通飛機(jī)那樣能以較高速度飛行。它由發(fā)動機(jī)及其艙段、駕駛艙、前機(jī)身、后機(jī)身、 主翼、尾翼等構(gòu)成，其機(jī)體外形和普通固定翼飛機(jī)類似，但它的機(jī)身后部由2 4個(gè)可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這些可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)有一定長度，不載運(yùn)貨物以及人員或重型武器，結(jié)構(gòu)盡量簡化、輕型化，最好把尾翼安裝在這2 4個(gè)承力結(jié)構(gòu)尾部以加長縱向力矩、提高操縱的效率；這些承力結(jié)構(gòu)在平飛狀態(tài)時(shí)與前機(jī)身(包括雙機(jī)身布局的左右兩個(gè)機(jī)身)縱軸在同一軸線上結(jié)合，它們在此狀態(tài)下可以連接或扣合為一體，并且盡量保持飛行器低阻力外形，降落時(shí)該飛行器先轉(zhuǎn)入垂直狀態(tài)，機(jī)身后部承力結(jié)構(gòu)向垂直于機(jī)身縱軸的方向平衡地轉(zhuǎn)折，當(dāng)然不一定非得剛好轉(zhuǎn)折90度，然后以尾坐方式降落，此時(shí)此類飛機(jī)兩邊的主翼外端后緣就能接觸地\艦面(其外端安置有接觸地面\艦面的支撐結(jié)構(gòu))，后機(jī)身承力結(jié)構(gòu)尾部與所在的著陸平面\艦面形成基本垂直于機(jī)身縱軸的、很大的接觸\支撐平面(其轉(zhuǎn)折點(diǎn)必須具有一定的彈性)，從而在此類飛機(jī)尾坐時(shí)多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)能在水平面各個(gè)方向上支撐住豎立的前機(jī)身(這里也可稱為上機(jī)身)；起飛時(shí)機(jī)頭向上啟動發(fā)動機(jī)升入空中，然后這2 4個(gè)承力結(jié)構(gòu)收回到與前機(jī)身處于同一軸線上，飛行器逐漸轉(zhuǎn)入平飛。本發(fā)明簡稱“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”。它可以采用各類發(fā)動機(jī)，輕型機(jī)最好采用電動螺旋槳發(fā)動機(jī)，大中型的最好采用渦槳發(fā)動機(jī)，其次為槳扇、渦扇發(fā)動機(jī)。它可應(yīng)用單機(jī)身、雙機(jī)身布局(支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量不計(jì)入機(jī)身數(shù)量內(nèi))。本發(fā)明的有益效果是，它比現(xiàn)有的直升機(jī)速度要快得多，而且航程遠(yuǎn)得多?，F(xiàn)有的普通直升機(jī)時(shí)速最快只有300多公里，采用本發(fā)明方案的飛行器，如果是使用渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)，最高時(shí)速能達(dá)到900多公里，因?yàn)槭褂美鲜綔u槳發(fā)動機(jī)的TU-95遠(yuǎn)程重型轟炸機(jī)就能達(dá)到這一速度，如果在采用本發(fā)明方案的飛行器上使用噴氣式發(fā)動機(jī)則更快。相對于現(xiàn)有固定翼飛機(jī)，采用本發(fā)明方案的飛行器能垂直起降，省卻了修建巨大機(jī)場、占用遼闊地面、空間的弊病，在軍事上，它極大減少了飛機(jī)對機(jī)場、航母的依賴，避免遭到敵方毀滅性突擊，減少了修建機(jī)場、航母的巨額費(fèi)用，它能使軍機(jī)部署于小塊空地、較小的艦面上，極大提高靈活性和靠前部署能力，增強(qiáng)本軍戰(zhàn)斗力。相對于“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)，采用本發(fā)明方案的飛行器航程、安全性將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前者，因?yàn)椤苞_”式整個(gè)后機(jī)身安裝在其噴氣發(fā)動機(jī)高溫噴口正后方(我的發(fā)明方案則避開了這一危險(xiǎn)，保持了較好的流線型機(jī)身)，二者之間用厚重的耐高溫隔熱板隔開，平飛時(shí)噴口不得不繞道噴氣，垂直起落時(shí)噴口再轉(zhuǎn)向，還必須分流幾條噴氣流用于操縱，這都增加了重量、油耗和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、危險(xiǎn)性，極大限制了速度?！苞_”式事故率高，印度購買的在訓(xùn)練中墜毀了一半，英國自用的沒有公開數(shù)據(jù)，但仍很高，它的維護(hù)也非常的困難?！苞_”式在載重量為1060千克垂直起飛時(shí)，作戰(zhàn)半徑只有92公里，其航程和戰(zhàn)斗力受限。勉強(qiáng)服役的V-22，其渦槳發(fā)動機(jī)在起降過程中來回反復(fù)轉(zhuǎn)折，而兩臺發(fā)動機(jī)的燃油、操縱、潤滑油、監(jiān)控的大量管線也跟著一起反復(fù)轉(zhuǎn)折，一旦攪亂、疲勞破損，要么起火，要么失去平衡，就會機(jī)毀人亡。我的發(fā)明方案只有尾部的操縱管線轉(zhuǎn)折，比前述V-22來回轉(zhuǎn)折的管線少得多，特別是沒有易燃的燃油、滑油管線來回轉(zhuǎn)折，安全性肯定要好得多。另外據(jù)2012年第16期《兵工科技》介紹，美國防部對外宣稱V-22在經(jīng)過24年研制和多年試用后已經(jīng)合格，近期發(fā)生的V-22墜毀事故都應(yīng)歸咎于飛行員操縱失誤，因?yàn)橐郧暗鸟{駛員要么是開飛機(jī)的，要么是駕駛直升機(jī)的，不習(xí)慣駕駛V-22這種思維上要在飛機(jī)和直升機(jī)駕駛方法上來回切換的飛行器，故容易操縱失誤，我認(rèn)為，即使美國防部的說法是真的，也證明V-22不及我的發(fā)明方案，因?yàn)槲业陌l(fā)明方案在操縱方面本質(zhì)上類似飛機(jī)(英文airplane)，而不是直升機(jī)(英文Helicopter)，故飛行員的思維不需要在飛機(jī)和直升機(jī)駕駛方法上來回切換，我的方案簡單、安全可靠。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例(方案)對本發(fā)明進(jìn)一步說明?！?br> 在列舉附圖之前先做一說明由于我的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”機(jī)身在縱、橫方向上來回變化，造成一般飛機(jī)說明圖中所說的前后方、上下方在本附圖系列中無效，因此本附圖系列說明中常常采用“前(或者說上)方、后(或者說下)方”的說法，一般固定翼飛機(jī)“前方正視圖”在本附圖系列說明中稱為“飛機(jī)發(fā)動機(jī)前方正視圖”，語言較為繁瑣，敬
請審閱者諒解。圖I是第一個(gè)實(shí)施例采用單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”側(cè)視圖；圖2是第一個(gè)實(shí)施例采用單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”平飛狀態(tài)上視圖；圖3是第一個(gè)實(shí)施例采用單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”著陸\著艦狀態(tài)機(jī)背方向正視圖；圖4是第一個(gè)實(shí)施例采用單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”發(fā)動機(jī)前方正視圖；圖5是老式“機(jī)身整體尾坐式飛機(jī)”(美國的XFY-1)立體側(cè)視圖，從圖中可以看至IJ，它們機(jī)身后半部不可折疊，起降時(shí)整個(gè)機(jī)身豎立，機(jī)頭和駕駛艙太高，接觸地面的部分狹小，起降極為危險(xiǎn)，容易翻倒。此圖用于和我的方案對比。圖6是“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”(標(biāo)記為a)與其它固定翼飛機(jī)(標(biāo)記為b，采用三點(diǎn)式起落架)、直升機(jī)(標(biāo)記為C，采用滑撬式起落架)在著陸狀態(tài)下，各自起落架支撐面積(用斜線陰影表示)對比圖；圖7是第一個(gè)實(shí)施例采用單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”起飛過程示意圖。此圖中①為機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)從地\艦面啟動發(fā)動機(jī)開始垂直起飛，②為該飛機(jī)起飛并獲得較高上升速度后，機(jī)身后部合攏，主翼支撐板業(yè)合攏成流線型，成為一種高速上升的普通飛機(jī)形態(tài)，③為該飛機(jī)從高速上升轉(zhuǎn)為平飛狀態(tài)；圖8是第一個(gè)實(shí)施例采用單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”降落過程示意圖。此圖中①為機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)從平飛轉(zhuǎn)為上升狀態(tài)，②為該飛機(jī)轉(zhuǎn)為上升狀態(tài)后，機(jī)頭向上，機(jī)尾朝下轉(zhuǎn)入懸停，③為該飛機(jī)從從懸停轉(zhuǎn)為垂直下降，此時(shí)機(jī)身后部一前一后地轉(zhuǎn)折分開，同時(shí)打開主翼外端支撐板，準(zhǔn)備著地\艦，④為該飛機(jī)垂直下降到地\艦面后，該機(jī)停放狀態(tài)；圖9是第二個(gè)實(shí)施例采用兩臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”平飛狀態(tài)立體側(cè)視圖；圖10第二個(gè)實(shí)施例采用兩臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”預(yù)備著地\艦狀態(tài)立體側(cè)視圖；圖11是第三個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”平飛狀態(tài)上視圖；圖12是第三個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”著陸\著艦狀態(tài)機(jī)背方向正視圖；·圖13是第三個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”發(fā)動機(jī)前方正視圖；圖14是第三個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”側(cè)視圖；圖15是第四個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺噴氣發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”平飛狀態(tài)立體側(cè)視圖；圖16是第四個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺噴氣發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”垂直起飛\降落示意圖；圖17是第五個(gè)實(shí)施例采用單機(jī)身、兩臺噴氣發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”平飛狀態(tài)側(cè)視圖；圖18是第五個(gè)實(shí)施例采用單機(jī)身、兩臺噴氣發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”著地\艦面立體側(cè)圖；圖19是第六個(gè)實(shí)施例采用單臺電動機(jī)的超輕型“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”平飛狀態(tài)側(cè)視圖；圖20是第六個(gè)實(shí)施例采用單臺電動機(jī)的超輕型“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”停放于地\艦面?zhèn)纫晥D；圖21是第七個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、兩臺發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”立體側(cè)視圖；圖中I是上下(前后)對轉(zhuǎn)的螺旋槳，2是前向駕駛員，3是后向駕駛員，4是后機(jī)身下部(或叫左部)可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)，5是后機(jī)身上部(或叫右部)可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)，6是主翼兩外端接地支撐板(在各圖中畫成黑色，以便與其它部分區(qū)別開，平飛時(shí)轉(zhuǎn)動到與主翼同一平面，著陸\艦時(shí)橫置或者說平放支撐住機(jī)體)，7是著陸\艦時(shí)向垂直于機(jī)身縱軸方向轉(zhuǎn)折的后機(jī)身(圖中用虛線繪出)，8是圖I中X尾翼下部(或叫左部)兩片中接近觀察者的一片，另一片被遮住了，8是X尾翼(共4片)，圖I中只能顯示接近觀察者的2片，另2片被遮住了，9是主翼，10是圖I中地面線或艦面線(I-I)，11是后機(jī)身降落時(shí)轉(zhuǎn)折方向箭頭(起飛時(shí)相反)，12是上下或者左右對稱布置在主翼上的掛架，13是渦槳發(fā)動機(jī)尾噴口，其噴流本來就遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于噴氣發(fā)動機(jī)，如圖2布置可避免噴流直接沖擊地面，14是可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)合攏處標(biāo)記線，15是發(fā)動機(jī)螺旋槳旋轉(zhuǎn)圓面圓形輪廓線，16是美國專門為XFY-I尾坐式飛機(jī)駕駛員進(jìn)出座艙而設(shè)計(jì)制造的約5米高的梯子，可見以前的機(jī)身整體尾坐式飛機(jī)多么復(fù)雜，我的發(fā)明方案因?yàn)闄C(jī)身低，不需要這么高的梯子，17是美國XFY-I尾坐式飛機(jī)的著陸輪，這樣的設(shè)計(jì)容易滑動，機(jī)身易翻到，18是采用本發(fā)明方案的飛機(jī)、以前多種主流飛行器各自起落架著陸\艦后形成的接觸平面(用斜線陰影區(qū)表示)，19是機(jī)頭艙罩(可安裝觀測設(shè)備，或設(shè)計(jì)為透明罩，便于飛行員肉眼觀察)，20是平尾，21是垂尾，22是采用雙機(jī)身布局時(shí)，前機(jī)身與后部可轉(zhuǎn)折承力結(jié)構(gòu)扣合\分離線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方案有很多種具體實(shí)施例，最佳實(shí)施方案應(yīng)根據(jù)機(jī)體重量和速度要求來決定。例如中型“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”最好采用圖I 4第一個(gè)實(shí)施例的方案，采用 單臺大型渦槳發(fā)動機(jī)，螺旋槳為上下(前后)對轉(zhuǎn)以提高效率、消除轉(zhuǎn)動的螺旋槳的反作用力。機(jī)身后部由2個(gè)可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這些可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)有一定長度，不載運(yùn)貨物以及人員或重型武器，結(jié)構(gòu)盡量簡化、輕型化，最好把尾翼安裝在這2個(gè)承力結(jié)構(gòu)尾部以加長縱向力矩、提高操縱的效率；最好采用X形尾翼，其好處是能使尾翼對稱平衡地安裝在2個(gè)可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)上，不影響尾翼的操縱效果，抗損壞能力強(qiáng)于T形尾翼。當(dāng)然，該機(jī)用其它形式尾翼也可以。對于該機(jī)著陸時(shí)觀察地面、確定飛機(jī)相對位置，操縱飛機(jī)降落的問題，我認(rèn)為，隨著當(dāng)代實(shí)時(shí)實(shí)地顯示屏幕技術(shù)的發(fā)展，特別是立體顯示技術(shù)的快速進(jìn)步，一名駕駛員能夠在這些技術(shù)幫助下看到地面、確定飛機(jī)相對位置，安全起降?？紤]到有的航空業(yè)界人士對上述技術(shù)不信任，我覺得，實(shí)在不行的話，就在駕駛艙前方安裝一塊可收放的大鏡子也行嘛！但為嚴(yán)肅起見，我在第一至五和第七個(gè)實(shí)施例的方案中，還是設(shè)置了兩名駕駛員，一名面朝前(或叫上)，負(fù)責(zé)平飛及轉(zhuǎn)換階段駕駛，一名面朝后(或叫下)，方便觀察地面方向，負(fù)責(zé)垂直起落及轉(zhuǎn)換階段駕駛，座椅設(shè)置以飛行員感到方便為宜。主翼應(yīng)為后掠式，主翼末梢后緣與機(jī)身后部可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)的觸地點(diǎn)處于同一平面，即處于同一個(gè)垂直于機(jī)身縱軸的平面上。主翼兩外端觸地支撐板可設(shè)計(jì)為開合式，也可設(shè)計(jì)為整體轉(zhuǎn)動式，在平飛時(shí)或合攏為流線型，或轉(zhuǎn)動到與主翼同一平面，著陸\艦時(shí)張開支撐住機(jī)體，或者說橫置或者說平放。這2個(gè)承力結(jié)構(gòu)在平飛狀態(tài)時(shí)與前機(jī)身縱軸合攏于同一軸線上，并且盡量保持飛行器低阻力外形，降落時(shí)向垂直于機(jī)身縱軸的方向平衡地轉(zhuǎn)折，當(dāng)然不一定剛好轉(zhuǎn)折90度，而是說該飛行器先轉(zhuǎn)入垂直狀態(tài)，以尾坐方式降落時(shí)，這2個(gè)承力結(jié)構(gòu)與所在的著陸平面\艦面形成很大的接觸平面(在圖I中用虛線表示已經(jīng)轉(zhuǎn)折停放在地面\艦面的2個(gè)承力結(jié)構(gòu)，地面線或艦面線I-I也用虛線表示)，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)必須具有一定的彈性，從而在此類飛機(jī)尾坐時(shí)能在水平方向上支撐住豎立的前機(jī)身(這里也可稱為上機(jī)身)；起飛時(shí)機(jī)頭向上啟動發(fā)動機(jī)升入空中，然后這2個(gè)承力結(jié)構(gòu)收回到與前機(jī)身處于同一縱軸上，飛行器逐漸轉(zhuǎn)入平飛。后掠翼渦槳動力飛機(jī)，如TU-95重型轟炸機(jī)在重載狀態(tài)下，時(shí)速可接近900公里！我建議這種機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)干脆取消常規(guī)起落架(即機(jī)輪及其收放裝置)，其目的是盡量簡化結(jié)構(gòu)，減少部件從而降低此類飛機(jī)故障率。因?yàn)檫@種飛機(jī)本來就以垂直起降為主，而且由于這樣可以對稱地布置尾翼及其它設(shè)備，整個(gè)飛行器可以對稱地操作，安全性高，還可避免像很多飛機(jī)那樣設(shè)置折疊式腹鰭，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化了。但如果有設(shè)計(jì)師愿意在我這種飛機(jī)方案上安置機(jī)輪也可以，仍屬于本發(fā)明的一種具體方案。
我建議這種飛機(jī)在采用渦槳動力時(shí)，尾噴口開于主翼的副翼稍前處，這樣起降時(shí)飛行員能操作副翼調(diào)整噴流以對抗地面不穩(wěn)定氣流，穩(wěn)定姿態(tài)，還可以避免噴流直接沖擊地面，損害飛機(jī)各個(gè)部件。在圖3中貼地面的半橢圓狀物就是轉(zhuǎn)折的后機(jī)身，它上面兩個(gè)尖刺狀物體就是X形尾翼中靠近觀察者的兩片，另一半后機(jī)身和X形尾翼中的兩片遮住了。在圖4中4片葉狀物為渦槳發(fā)動機(jī)的螺旋槳，可以根據(jù)速度要求設(shè)計(jì)其直徑大??；4片小尖刺狀物體就是平飛狀態(tài)的X形尾翼。虛線部分為著陸\艦狀態(tài)的兩條后機(jī)身，小的虛線部分為著陸\艦狀態(tài)的主翼的支撐板，已經(jīng)打開，支撐于地面，后機(jī)身觸地部分和支撐板形成新概念的起落架，由此圖可見，我的這種飛機(jī)在著陸\艦狀態(tài)時(shí)，其起落架支撐的長、寬達(dá)到了該飛機(jī)長、寬的100%，比圖6中以前各類飛機(jī)起落架支撐的面積比例大得多；該實(shí)施例的起降過程可參見圖7、8。由于上述實(shí)施例說明比較細(xì)致，為避免讀者誤以為本人的發(fā)明只有這一種方案， 本人強(qiáng)調(diào)，上述方案中部件的具體布置可以按設(shè)計(jì)要求靈活處理。而且總體布局也有大量變異方案，我在后文再列舉6種實(shí)施例。圖9、10是第二個(gè)實(shí)施例采用兩臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”，圖中該方案采用X形尾翼、小直徑螺旋槳、小后掠主翼，但在具體設(shè)計(jì)中可按照要求靈活安排。圖11 14是第三個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺渦槳發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”，請注意，該實(shí)施例中左右兩個(gè)機(jī)身后部雖有尾翼，但其尾翼并沒有將兩個(gè)后機(jī)身連接，這樣，兩個(gè)后機(jī)身就可以分別向不同的方向轉(zhuǎn)折。這種布局的好處是，兩個(gè)后機(jī)身可以獨(dú)立地向不同的方向轉(zhuǎn)折，而與前機(jī)身單獨(dú)合攏也更方便。圖11、12中一側(cè)的垂尾面向觀察者，可見到；另一側(cè)垂尾被遮住了，不可見。而兩側(cè)平尾均可見。圖12中左下方的半橢圓為左側(cè)后機(jī)身，因面向觀察者方向折疊，故呈半橢圓狀，并可見這一側(cè)的垂尾和平尾，另一側(cè)后機(jī)身折向圖后方，只能見到其大半個(gè)橢圓形及其平尾。圖13、14中虛線為著陸\艦狀態(tài)兩個(gè)后機(jī)身位置，可見其著陸\艦狀態(tài)支撐面積很大。我建議此類布局的尾翼采用半T字形，這樣兩個(gè)后機(jī)身折疊后尾翼均離陸\艦面較遠(yuǎn)，避免撞壞尾翼。若采用第四個(gè)實(shí)施例，其尾翼也應(yīng)如此。圖16是第四個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、單臺噴氣發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”垂直起降狀態(tài)立體側(cè)視圖，圖中可見一側(cè)后機(jī)身已經(jīng)開始轉(zhuǎn)折，一側(cè)主翼外端支撐板已經(jīng)打開。此圖為了方便讀者理解，采用了有后向駕駛員的方案，后向駕駛員在起降狀態(tài)臉部基本朝下，視野開闊，駕駛飛機(jī)起降，在平飛狀態(tài)可作輔助工作。而且起降時(shí)尾翼、后機(jī)身都在離尾噴口很遠(yuǎn)的地方，避免遭高溫噴氣流傷害。我建議凡是采用噴氣動力的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”，主翼盡量設(shè)計(jì)為大后掠角，這樣不僅有利于高速飛行，而且其著陸\艦狀態(tài)尾噴口離地面遠(yuǎn)一些，起降時(shí)尾翼、后機(jī)身都在離尾噴口很遠(yuǎn)的地方，避免遭高溫噴氣流傷害。當(dāng)然，在我的這項(xiàng)發(fā)明中，應(yīng)少采用噴氣式方案。圖17、18是第五個(gè)實(shí)施例采用單機(jī)身、兩臺噴氣發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”，它采用X形尾翼，可避開兩側(cè)噴氣發(fā)動機(jī)噴流，主翼為大后掠角，起降時(shí)尾翼、后機(jī)身都在離尾噴口很遠(yuǎn)的地方，避免遭高溫噴氣流傷害。
圖19、20是第六個(gè)實(shí)施例采用單臺電動機(jī)的超輕型“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”，其螺旋槳距離地面較遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動時(shí)不易揚(yáng)沙，向后的氣流須經(jīng)過主翼副翼操縱面，這樣起降時(shí)飛行員操作副翼調(diào)整氣流以對抗地面中等以下風(fēng)，穩(wěn)定姿態(tài)，還可以避免氣流直接沖擊地面，損害飛機(jī)各個(gè)部件。在大風(fēng)狀態(tài)下，普通電力飛機(jī)都不宜飛行，更別說此類方案的飛機(jī)了。它在地面停放時(shí)只須轉(zhuǎn)折后機(jī)身兩個(gè)承力支架，與主翼外端支撐板一起支住機(jī)身，不需要機(jī)輪，結(jié)構(gòu)簡單可靠。該方案采用普通飛機(jī)單人坐式駕駛姿勢，由于是超輕型飛機(jī)，其機(jī)身除骨架外，蒙皮、座艙大多為透明的，該方案在垂直起降時(shí)飛行員只需稍微低頭向下即可看清地面與飛機(jī)的相互關(guān)系，操縱不太復(fù)雜。圖21是第七個(gè)實(shí)施例采用雙機(jī)身、兩臺發(fā)動機(jī)的“機(jī)身可變式垂直起降飛機(jī)”，它可用作反潛機(jī)、遠(yuǎn)程偵察-監(jiān)控機(jī)、掃雷\布雷機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、“空中炮艇”、電子戰(zhàn)飛機(jī)，其后\下向座艙可用于對后觀察、駕駛、防御、射擊等。本發(fā)明的新穎性、先進(jìn)性、可行性本發(fā)明作為一種既能垂直起降、又能像許多固定翼飛機(jī)那樣高速飛行的新概念飛 行器，與以往所有的垂直起降飛行器都不同。本人在前面“背景技術(shù)”一節(jié)已經(jīng)列舉了航空專家朱寶流對以往所有的垂直起降飛機(jī)所做的總結(jié)資料，本人還補(bǔ)充了相關(guān)的新資料，上述資料表明，此前完全沒人提出過類似本發(fā)明方案的設(shè)計(jì)，這證明本發(fā)明具有獨(dú)一無二的新穎性；相對于亞音速“鷂”式垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)和勉強(qiáng)服役的雅克-38，本發(fā)明在采用上述第四、五兩個(gè)實(shí)施例(使用噴氣發(fā)動機(jī))時(shí)，由于不需要常規(guī)下滑降落\滑跑起飛，不必兼顧低速性能，最好采用大后掠角機(jī)翼，因此其飛行速度可達(dá)2馬赫以上，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“鷂”式、雅克-38和尚未試驗(yàn)成功的跨音速飛機(jī)F-35B，更有發(fā)展前景，在此意義上可以說我的方案更先進(jìn)。而且由附圖可見上述第四、五兩個(gè)實(shí)施例中發(fā)動機(jī)噴口離地\艦面很遠(yuǎn)，超過“鷂”式、F-35、雅克-38的數(shù)值，安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過后3者，在此意義上可以說我的方案更實(shí)用、可行。此外我的第四、五兩個(gè)實(shí)施例中發(fā)動機(jī)噴口在高處，相當(dāng)于“提著”機(jī)體，而“鷂”式、F-35、雅克-38噴口在機(jī)體下方，頂著上方的機(jī)體，類似于雜耍中用一兩根手指頭頂著一根筷子，操縱難度和危險(xiǎn)極大，所以我的方案更符合未來對安全性的要求，即更先進(jìn)、更可行。和勉強(qiáng)服役的V-22相比，我的發(fā)明方案，只有尾部的操縱管線轉(zhuǎn)折，比前述V-22來回轉(zhuǎn)折的管線少得多，特別是沒有易燃的燃油、滑油管線來回轉(zhuǎn)折，安全性好、更實(shí)用。另外我的發(fā)明方案在操縱方面本質(zhì)上是一種飛機(jī)，而不是直升機(jī)，故飛行員的思維不需要在飛機(jī)(英文airplane)和直升機(jī)(英文Helicopter)駕駛方法上來回切換，我的方案簡單、安全可靠。而且V-22最高速度為650公里/小時(shí)，我的發(fā)明方案中即使采用類似上個(gè)世紀(jì)中期TU-95的渦槳發(fā)動機(jī)，其速度將達(dá)到約950公里/小時(shí)，已經(jīng)足以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過V-22最高速度，更不用說像上述本發(fā)明在采用上述第四、五兩個(gè)實(shí)施例(使用噴氣發(fā)動機(jī))時(shí)，其飛行速度可達(dá)2馬赫以上，那就更快了。因此我的發(fā)明更符合未來對高速、安全的要求，更先進(jìn)、更可行。符合發(fā)明必須具備的新穎性、先進(jìn)性、可行性要求。
權(quán)利要求
1.一種高速垂直起降飛機(jī)，它由發(fā)動機(jī)及其艙段、駕駛艙、前機(jī)身、后機(jī)身、主翼、尾翼等構(gòu)成，其特征是，后機(jī)身由2 4個(gè)承力結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這些可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)有一定長度，在平飛狀態(tài)時(shí)與前機(jī)身(包括雙機(jī)身布局的左右兩個(gè)機(jī)身)縱軸在同一軸線上結(jié)合，它們在此狀態(tài)下可以連接或扣合為一體，降落時(shí)該飛行器先轉(zhuǎn)入垂直狀態(tài)，機(jī)身后部承力結(jié)構(gòu)向垂直于機(jī)身縱軸的方向平衡地轉(zhuǎn)折，然后以尾坐方式降落(起飛過程與此相反)，同時(shí)本發(fā)明方案在此類飛機(jī)兩邊的主翼外端也安置有接觸地面\艦面的支撐結(jié)構(gòu)，從而在此類飛機(jī)尾坐時(shí)多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)能在基本垂直于機(jī)身縱軸的水平面多個(gè)方向上支撐住豎立的前機(jī)身；
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速垂直起降飛機(jī)，其后機(jī)身承力結(jié)構(gòu)有一定長度，不載運(yùn)貨物以及人員或重型武器，結(jié)構(gòu)盡量簡化、輕型化，最好把尾翼安裝在這2 4個(gè)承力結(jié)構(gòu)尾部以加長縱向力矩、提高操縱的效率，后機(jī)身承力結(jié)構(gòu)尾部構(gòu)造能與所在的著陸平面\艦面形成基本垂直于機(jī)身縱軸的、很大的接觸\支撐平面(其轉(zhuǎn)折點(diǎn)必須具有一定的彈性)，從而在此類飛機(jī)尾坐時(shí)多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)能在水平面各個(gè)方向上支撐住豎立的前機(jī)身；
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速垂直起降飛機(jī)，可以采用各類發(fā)動機(jī)，輕型機(jī)最好采用電動螺旋槳發(fā)動機(jī)，大中型的最好采用渦槳發(fā)動機(jī)，其次為槳扇、渦扇發(fā)動機(jī)。它可應(yīng)用單機(jī)身、雙機(jī)身布局(支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量不計(jì)入機(jī)身數(shù)量內(nèi))。
全文摘要
一種新概念飛行器，它能垂直起降，又能以較高速度飛行。它的機(jī)體外形和普通固定翼飛機(jī)類似，其特征是它的機(jī)身后部由2～4個(gè)可轉(zhuǎn)折的承力結(jié)構(gòu)構(gòu)成，它們在平飛狀態(tài)時(shí)與前機(jī)身(包括雙機(jī)身布局的左右兩個(gè)前機(jī)身)縱軸在同一軸線上結(jié)合為一體，降落時(shí)該飛行器先轉(zhuǎn)入垂直狀態(tài)，機(jī)身后部承力結(jié)構(gòu)向垂直于機(jī)身縱軸的方向平衡地轉(zhuǎn)折，然后以尾坐方式降落，此時(shí)此類飛機(jī)兩邊的主翼外端支撐結(jié)構(gòu)就能接觸地\艦面，后機(jī)身承力結(jié)構(gòu)尾部與所在的著陸平面\艦面形成基本垂直于機(jī)身縱軸的、很大的接觸\支撐平面，從而在此類飛機(jī)尾坐時(shí)多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)能在水平面各個(gè)方向上支撐住豎立的前機(jī)身；起飛時(shí)過程與之相反。附圖中虛線表示停放時(shí)的后機(jī)身。
文檔編號B64C29/00GK102897319SQ20121028242
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者江聞杰 申請人:江聞杰