具有組合槳葉的直升裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是公開一種繞正交軸公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的機構(gòu)以及5類具有組合槳葉的直升裝置。因其用于產(chǎn)生升力的組合槳葉仍由主發(fā)動機驅(qū)動而隸屬直升機系列，但產(chǎn)生升力的原理既有基于機翼理論的部分又有基于馬格努斯效應(yīng)的部分，而產(chǎn)生升力的結(jié)構(gòu)既有組合槳葉整體繞立軸(定軸)公轉(zhuǎn)的部分又有組合槳葉中轉(zhuǎn)動部件繞槳葉軸(動軸)自轉(zhuǎn)的部分，或利用風(fēng)速表原理實現(xiàn)組合槳葉中轉(zhuǎn)動部件的自轉(zhuǎn)。5種組合槳葉的類型包括：轉(zhuǎn)筒式、襟翼棒式、扇翼機式、滾翼式和風(fēng)杯式。每套直升裝置安裝同一類型的組合槳葉，其數(shù)量與旋翼轂上安裝的槳葉軸數(shù)量相等，為2～4。其有益效果在于：充分利用產(chǎn)生升力的各種原理，縮短現(xiàn)有直升機槳葉的長度，提高其強度和升力。
【專利說明】具有組合槳葉的直升裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]具有組合槳葉的直升裝置是對現(xiàn)有直升機垂直起落原理和結(jié)構(gòu)的補充和改進，屬于直升機旋轉(zhuǎn)翼和槳葉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的航空技術(shù)仍主要賴以經(jīng)典的機翼理論，成熟的機型主要有固定翼和旋轉(zhuǎn)翼兩大類。前者的設(shè)計理論已相當(dāng)成熟，整機的大小、重量、速度和飛行高度均達到令人驚嘆的水平，但隸屬后者的直升機雖已在尖端技術(shù)云集的軍事領(lǐng)域大展身手，但一些不足也是明顯的。
[0003]本發(fā)明關(guān)注的是直升機旋轉(zhuǎn)翼槳葉的效率較低。有資料介紹，一般直升機的槳葉少則2支，多則8支，甚至采用雙層，與空氣作用的總有效面積與固定機翼比相差甚遠(yuǎn)，致使載重量差距也相當(dāng)大(例如，安-225運輸機可以載重250噸，而米-26只有20多噸)；但繼續(xù)增加槳葉數(shù)量受槳轂結(jié)構(gòu)和安裝方法的限制；而增加轉(zhuǎn)速至超音速，又會帶來強度、振動等方面的諸多問題。此外，由于直升機槳葉作定軸轉(zhuǎn)動，其軸心點速度為O ;而升力與速度平方成正比，故近軸心部分產(chǎn)生的升力較小，物不盡其用。
[0004]事實上，依據(jù)流體力學(xué)理論，除常規(guī)機翼能產(chǎn)生升力外，早在1672年被初步認(rèn)識至IJ，1852年被上升到理論高度的馬格努斯效應(yīng)(Magnus effect)同樣可以產(chǎn)生“側(cè)向力”，并用于解釋足球運動中的所謂“香蕉球”和乒乓球運動中的“弧圈球”;也有人利用馬格努斯效應(yīng)設(shè)計出了帶旋轉(zhuǎn)的飛艇，用以增加、調(diào)節(jié)飛艇的升力。
[0005]馬格努斯效應(yīng)是指:在流體中邊旋轉(zhuǎn)邊前行的回轉(zhuǎn)體(如球或圓柱體)，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)角速度矢量與前行速度矢量不重合時，則在這兩個矢量作用面的法線方向上產(chǎn)生一個側(cè)向力，并使該回轉(zhuǎn)體前行軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。其物理解釋是:回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時借助流體的粘性可以帶動其周邊流體旋轉(zhuǎn)，致使其一側(cè)的流體增速，而相對側(cè)的流體減速；于是，根據(jù)判定速度和壓力關(guān)系的伯努利原理，兩側(cè)會出現(xiàn)壓力差。
[0006]“馬格努斯效應(yīng)的力學(xué)模型”(浙江體育科學(xué)，1995年(第17卷)第三期，潘慧炬，浙江師范大學(xué)321004) —文摘要:“從伯努里方程出發(fā)，運用數(shù)學(xué)、力學(xué)推導(dǎo)，建立了馬格努斯效應(yīng)的力學(xué)模型。導(dǎo)出了馬格努斯力的數(shù)學(xué)表達式，并進一步探討了在此力作用下，旋轉(zhuǎn)球體在空中飛行時的橫向位移?！钡宋膲焊簧婕捌渌?，特別是航空領(lǐng)域的應(yīng)用問題。
[0007]“馬格納斯效應(yīng)運用于飛行器之研究”(任臺軍，臺灣國立中興大學(xué)機械工程學(xué)系，網(wǎng)傳時間2012.09.11，貢獻者莊書豪)一文摘要:“本研究之目的，主要探討瑪格納斯效應(yīng)運用於垂直起降飛行器之可行性。從文獻資料所得瑪格納斯效應(yīng)升力係數(shù)介於7?9之間，惟未說明實驗方法。本研究擬以從事實驗並驗證之。實驗之轉(zhuǎn)筒直徑160_，長180_，當(dāng)其切線速度為12.56m / s，氣流速範(fàn)圍為3?15m / s時，經(jīng)實驗所量得之轉(zhuǎn)筒升力可逹71?731g或0.394?4.06 (每公尺轉(zhuǎn)筒長之升力)，亦即升力係數(shù)逹3.5?5.1。使轉(zhuǎn)筒週邊環(huán)流增強，則升力係數(shù)可逹4?6，還大於機翼1.0?1.5。故應(yīng)用瑪格納斯效應(yīng)於垂直起降飛行器，來逹到所需升力，為一可行的方法?！钡z憾的是，該文僅用實驗方法測得來流速度，轉(zhuǎn)筒速度和升力大小之間的關(guān)系，說明“瑪格納斯效應(yīng)於垂直起降飛行器，來逹到所需升力，為一可行的方法。”至于用何種結(jié)構(gòu)或裝置實施之，并未奉告。
[0008]有人提出“馬格努斯棒狀前襟翼”(百度發(fā)動機愛好者于2009.06.18編輯)的設(shè)想，即“用適當(dāng)直徑和長度的馬格努斯棒取代前襟翼，在起飛、降落或機動飛行時使其轉(zhuǎn)動前沿向上可以產(chǎn)生極大的增升效果，且升力中心靠前，常規(guī)布局的飛機可減小尾翼的面積，也可用在三角翼或鴨式布局上。馬格努斯棒的剛性較前襟縫翼好，低速時增升效果明顯，且易控制，雖會消耗一定能量，好在只在起飛、降落或機動飛行時使用，影響不會太大。”但他并未給出旋轉(zhuǎn)“馬格努斯棒”的驅(qū)動機構(gòu)；此外，該方案也僅是對固定機翼的改進。[0009]有人將“扇翼機”(2005年06月27日中國航空信息網(wǎng)巴黎航展消息)列為馬格努斯效應(yīng)的應(yīng)用；也有人認(rèn)為它仍是基于傳統(tǒng)機翼理論，只不過是掠過機翼的氣流來自于機翼前緣的“松鼠籠”風(fēng)扇?！吧纫頇C”的結(jié)構(gòu)和原理是:“當(dāng)由發(fā)動機和帶狀傳動裝置驅(qū)動的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時，可從機翼前緣抽入空氣，經(jīng)旋轉(zhuǎn)加速后射入后部機翼表面，從而用很小的功率產(chǎn)生強大的升力。與現(xiàn)有飛機或直升機最大不同的是，其固定翼上裝置有旋轉(zhuǎn)的扇籠，并產(chǎn)生氣流驅(qū)動飛機前進?！且环N歷史上首次由水平旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生升力和推力來維持飛行的飛機。”但該設(shè)計中的機翼依然是固定的，且文中只概略提及“該機利用安裝在每側(cè)機翼前緣的襟翼進行操縱，俯仰和偏航分別由升降舵和方向舵控制，加速和爬升則由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速決定?！?br> [0010]“擺線槳氣動原理及應(yīng)用分析”(西安航空技術(shù)高等專科技術(shù)學(xué)校學(xué)報，2013.01，第31卷第I期，吳晴肖天航)一文提到“其葉片旋轉(zhuǎn)軸線與葉片平面平行，懸停狀態(tài)下葉片運行軌跡為圓周，前進狀態(tài)下葉片軌跡為擺線，故稱之為擺線槳，……?；跀[線槳原理的推進器在船用領(lǐng)域已有一定的應(yīng)用，一般被稱為平旋推進器、直翼推進器或全向推進器，但在航空領(lǐng)域，擺線槳的應(yīng)用實例尚不多見?！?br> [0011]事實上，業(yè)內(nèi)人士常將翼片沿圓柱狀轉(zhuǎn)子母線配置，且在轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)的過程中翼片又自轉(zhuǎn)的一類升力裝置統(tǒng)稱“滾翼機”。通過優(yōu)酷視頻可以看到題為《印度阿三的滾翼機》的實驗展示。用于飛行器的上述“擺線槳推進器”也應(yīng)該歸類為“滾翼”結(jié)構(gòu)。關(guān)于“滾翼機”的中外專利很多，例如:中國發(fā)明專利“用于飛行器的滾翼裝置”(申請?zhí)?0106387.8， 申請人:韓培洲，未見授權(quán)公告)；SU1052248.A公開了一種“丹科夫滾翼機模型轉(zhuǎn)翼的聯(lián)動裝置”(注:譯名，供參考)；中央電視臺、北京電視臺、《航空模型》雜志、兵工科技雜志等媒體也曾對西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院某團隊實施的“風(fēng)火輪滾翼機”做過專題報道；……。
[0012]旋翼飛機，俗名“風(fēng)車飛機”(參見百度百科)，由西班牙工程師謝巴發(fā)明并于1925年首次正式試飛。它是靠飛機運動時激起的氣流驅(qū)動類似于普通直升機旋翼似的槳葉，產(chǎn)生升力，以確保飛機失速時也不會下墜。不究其旋翼結(jié)構(gòu)，“利用氣流驅(qū)動”這一設(shè)計思想也啟發(fā)了本發(fā)明人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是公開一種基于繞一對正交軸公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的機構(gòu)(以下簡稱為“正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)”)和5類具有組合槳葉的直升裝置，它們均對現(xiàn)有直升機垂直起落原理和結(jié)構(gòu)進行補充和改進。因其用于產(chǎn)生升力的組合槳葉(即旋轉(zhuǎn)翼)仍由主發(fā)動機驅(qū)動而隸屬直升機系列，但產(chǎn)生升力的原理既有基于機翼理論的部分又有基于馬格努斯效應(yīng)(Magnuseffect)的部分，而產(chǎn)生升力的結(jié)構(gòu)既有組合槳葉整體繞立軸(定軸)公轉(zhuǎn)的部分又有組合槳葉中轉(zhuǎn)動部件繞槳葉軸(動軸)自轉(zhuǎn)的部分，或利用風(fēng)速表風(fēng)杯原理實現(xiàn)組合槳葉中轉(zhuǎn)動部件的自轉(zhuǎn)，故發(fā)明人將其稱之為“組合槳葉”。組合槳葉的5種類型包括:①轉(zhuǎn)筒式組合槳葉、②襟翼棒式組合槳葉、③扇翼機式組合槳葉、④滾翼式組合槳葉和⑤風(fēng)杯式組合槳葉。每套直升裝置上只需安裝同一類型的組合槳葉，其數(shù)量取決于旋翼轂上安裝的槳葉軸的數(shù)量且相一致，本發(fā)明中將該數(shù)量確定為2?4。
[0014]所述的正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)由立軸、立軸座、定傘齒輪、公轉(zhuǎn)軸套、公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪、旋翼轂、止推軸承、緩沖彈簧、槳葉軸、自轉(zhuǎn)軸套和動傘齒輪組成。其中，立軸下端借助立軸座與直升機本體固連，其頂端同軸線固裝齒形朝下的定傘齒輪；公轉(zhuǎn)軸套可繞立軸自由轉(zhuǎn)動且前者外部自上而下同軸線固裝旋翼轂和公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪，下端裝有支撐在緩沖彈簧上的止推軸承；槳葉軸沿旋翼轂徑向均布地相互連接，連接方式與現(xiàn)有直升機槳葉的連接方式相同；公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪借助齒輪或同步帶輪系被直升機主引擎驅(qū)動并帶動公轉(zhuǎn)軸套連同旋翼轂和槳葉軸繞立軸公轉(zhuǎn)。組合槳葉中的轉(zhuǎn)動部件(如轉(zhuǎn)筒、襟翼棒、風(fēng)扇或滾翼筒)借助兩端中心處固裝的自轉(zhuǎn)軸套在槳葉軸上自由轉(zhuǎn)動；與齒形朝下的定傘齒輪嚙合的動傘齒輪固裝在所述轉(zhuǎn)動部件靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套上并確保在轉(zhuǎn)動過程中相互始終嚙合；于是，在直升機主引擎的驅(qū)動下，借助動傘齒輪在定傘齒輪上的純滾動即可實現(xiàn)組合槳葉中的所述轉(zhuǎn)動部件在繞立軸公轉(zhuǎn)的同時又繞槳葉軸自轉(zhuǎn)。
[0015]顯而易見，每套直升裝置中定傘齒輪的數(shù)量只有I個，而動傘齒輪的數(shù)量與槳葉軸的數(shù)量一致，本發(fā)明中初定為2?4個。
[0016]現(xiàn)將5種類型的組合槳葉的結(jié)構(gòu)分述如下。
[0017]①轉(zhuǎn)筒式組合槳葉包括:由兩側(cè)的平直框板和與其正交的一根連桿固結(jié)成的一體式槳葉框架、兩端固裝有自轉(zhuǎn)軸套的轉(zhuǎn)筒、同步帶輪；其中，槳葉框架用于將多個轉(zhuǎn)筒組合成一體并借助同步帶輪完成所需要的同向轉(zhuǎn)動，而自身僅隨槳葉軸一體地繞立軸公轉(zhuǎn)——即兩者須在槳葉軸外端固接(例如采用花鍵副或焊接)。轉(zhuǎn)筒數(shù)量為2或3個，置于所述槳葉框架內(nèi)，所述轉(zhuǎn)筒的軸線相互平行且共面，每個轉(zhuǎn)筒兩端的中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套，且靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套穿過所述平直框板上的軸承套后再在其上固裝I個同步帶輪；而繞槳葉軸自轉(zhuǎn)的一個轉(zhuǎn)筒該側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套上還須再加裝一個與定傘齒輪嚙合的動傘齒輪；且當(dāng)該槳葉軸穿過該轉(zhuǎn)筒兩側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套后與所述槳葉框架外側(cè)的所述平直框板固結(jié)。
[0018]上述結(jié)構(gòu)能夠確保整個轉(zhuǎn)筒式組合槳葉繞所述立軸公轉(zhuǎn)時，套裝在槳葉軸上的轉(zhuǎn)筒在動傘齒輪的拖動下產(chǎn)生馬格努斯效應(yīng)所需要的轉(zhuǎn)動，而另I或2個轉(zhuǎn)筒在同步帶輪的帶動下同向轉(zhuǎn)動，成倍地增加了馬根努斯升力。
[0019]②襟翼棒式組合槳葉包括:一段具有常規(guī)展弦比的等寬翼片，其展向兩端的端板在前緣側(cè)向外延伸出兩段耳板，用于安裝襟翼棒(注:實則也是轉(zhuǎn)筒，此處只是沿用了現(xiàn)有技術(shù)的術(shù)語)；襟翼棒兩端各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套；且靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套穿過所述耳板上的軸承套后再在其上固裝一個與定傘齒輪嚙合的動傘齒輪；所述槳葉軸穿過襟翼棒兩端的自轉(zhuǎn)軸套后與另一側(cè)的所述耳板固結(jié)(例如采用花鍵副或焊接)。
[0020]上述結(jié)構(gòu)能夠確保整個襟翼棒式組合槳葉繞所述立軸公轉(zhuǎn)時，套裝在槳葉軸上的襟翼棒在動傘齒輪的拖動下繞所述槳葉軸作馬格努斯效應(yīng)所需要的轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生馬根努斯升力；而翼片則在繞所述立軸公轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生由機翼理論所決定的升力。兩種所述升力的疊加必定大于翼片獨自公轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的升力。
[0021]③扇翼機式組合槳葉包括:一段具有常規(guī)展弦比的等寬翼片，其展向兩端的端板在前緣側(cè)向外延伸出兩段耳板，用于安裝能轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇和僅有下半周的固定風(fēng)扇罩；風(fēng)扇兩端各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套；且靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套穿過所述耳板上的軸承套后再在其上固裝一個與定傘齒輪嚙合的動傘齒輪；所述槳葉軸穿過風(fēng)扇兩端的自轉(zhuǎn)軸套后與另一側(cè)的所述耳板固結(jié)(例如采用花鍵副或焊接)。
[0022]上述結(jié)構(gòu)能夠確保整個風(fēng)扇機式組合槳葉繞所述立軸公轉(zhuǎn)時，套裝在槳葉軸上的風(fēng)扇在動傘齒輪的拖動下繞所述槳葉軸作馬格努斯效應(yīng)所需要的轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生馬根努斯升力；而所述翼片前緣的來流速度則因其繞所述立軸的公轉(zhuǎn)和風(fēng)扇的附加轉(zhuǎn)動共存而加大，并產(chǎn)生與疊加速度平方成正比的加大的翼片升力；這兩種所述升力的疊加必定遠(yuǎn)大于翼片獨自公轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的升力。
[0023]④滾翼式組合槳葉由導(dǎo)流罩和滾翼筒組成；其中的導(dǎo)流罩是一段由兩側(cè)扇形端板夾固的I / 4圓柱面曲板，且后者軸線與一側(cè)的扇形端板交匯處加裝有軸承套；滾翼筒上的3?5片等寬等長的翼片借助兩側(cè)的圓形端板固連成一體，翼片的翼弦位于正6?10邊形的間隔邊上，翼面與中軸線平行；滾翼筒兩端的中軸線處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套，且靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套穿過所述扇形端板上的軸承套后再在其上固裝一個與所述定傘齒輪嚙合的動傘齒輪；所述的槳葉軸穿過滾翼筒兩側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套后與另一側(cè)的所述扇形端板固結(jié)(例如采用花鍵副或焊接)。
[0024]上述結(jié)構(gòu)能夠確保整個滾翼式組合槳葉在槳葉軸的帶動下繞所述立軸公轉(zhuǎn)時，套裝在槳葉軸上的滾翼筒在動傘齒輪的拖動下繞所述槳葉軸作馬格努斯效應(yīng)所需要的轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生馬根努斯升力；而翼片則在隨槳葉軸繞所述立軸公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的過程中也同時產(chǎn)生由機翼理論所決定的升力(所述翼片運動至自轉(zhuǎn)圓周上半部分時)和“降力”(所述翼型槳葉運動至自轉(zhuǎn)圓周下半部分時)；但“降力”部分會因所述導(dǎo)流罩的存在而轉(zhuǎn)換成為“系統(tǒng)內(nèi)力”，對直升裝置的副作用也隨之消失。
[0025]事實上，滾翼式組合槳葉在公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)時產(chǎn)生升力的機理較為復(fù)雜:初等機翼理論多基于理想流體，而馬格努斯效應(yīng)則是基于粘性流體；兩者同時存在時，孰重孰輕，有待于實驗結(jié)果驗證。或許實驗結(jié)果會表明:所述定傘齒輪應(yīng)該齒形朝上地與所述定傘齒輪嚙合，于是，組合槳葉中的滾翼筒變向轉(zhuǎn)動；基于此，當(dāng)所述翼片運動至自轉(zhuǎn)圓周上半部分時，由理論力學(xué)中的剛體復(fù)合運動原理，翼片上各點由公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的牽連速度與由自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相對速度同向，絕對速度加大(I =1+1 )，故由初等機翼理論所決定的升力也取較大值；而此時馬格努斯效應(yīng)產(chǎn)生的“降力”部分，連同所述翼片運動于自轉(zhuǎn)圓周下半部分時由機翼理論決定的“降力”部分均被所述導(dǎo)流罩轉(zhuǎn)化為“系統(tǒng)內(nèi)力”而化解。
[0026]盡管如此，仍不妨礙本發(fā)明將滾翼式組合槳葉作為實現(xiàn)本發(fā)明主題的一種有益結(jié)構(gòu)。
[0027]⑤風(fēng)杯式組合槳葉是用現(xiàn)有風(fēng)速表上的風(fēng)杯結(jié)構(gòu)取代所述動傘齒輪(只是為了獲得較好的驅(qū)動效果，所述風(fēng)杯應(yīng)安裝在所述轉(zhuǎn)筒或襟翼棒或風(fēng)扇或滾翼筒等轉(zhuǎn)動部件的外側(cè))，定傘齒輪也同時被取消；于是，所述轉(zhuǎn)動部件自轉(zhuǎn)的動力將來自于它們被所述槳葉軸帶動公轉(zhuǎn)時作用于風(fēng)杯上的相對氣流；而其自轉(zhuǎn)方向與所述風(fēng)杯杯口的朝向相反。
[0028]由于本發(fā)明集總了流體力學(xué)中產(chǎn)生升力的各種原理，其有益效果在于:充分發(fā)揮槳葉作用，特別是極大地提高了現(xiàn)有直升機靠近轉(zhuǎn)軸部分槳葉的升力；在產(chǎn)生相同升力的前提下，可顯著縮短槳葉長度，有利于改善其結(jié)構(gòu)強度，并縮小機體外形尺寸和艦載占位空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)示意圖
[0030]圖2轉(zhuǎn)筒式組合槳葉示意圖
[0031]圖3圖2中的A-A剖面示意圖
[0032]圖4襟翼棒式組合槳葉示意圖
[0033]圖5圖4中的B-B剖面示意圖
[0034]圖6扇翼機式組合槳葉示意圖
[0035]圖7圖6中的C-C剖面示意圖
[0036]圖8滾翼式組合槳葉示意圖
[0037]圖9圖8中的D-D剖面示意圖
[0038]圖10以轉(zhuǎn)筒式組合槳葉為例的風(fēng)杯式組合槳葉示意圖【具體實施方式】
[0039]下面給出本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并結(jié)合附圖加以說明。
[0040]如圖1所示，一種具有組合槳葉的直升裝置的正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括:立軸1、旋翼轂
2、定傘齒輪3、公轉(zhuǎn)軸套4、公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪5、止推軸承6、緩沖彈簧7、立軸座8、自轉(zhuǎn)軸套9、槳葉軸10和動傘齒輪11 ;其中，立軸I下端借助立軸座8與直升機本體固連，而頂端同軸線固裝齒形朝下的定傘齒輪3 ;公轉(zhuǎn)軸套4與立軸I轉(zhuǎn)動配合，且前者外部自上而下固裝同軸線的旋翼轂2和公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪5，下端裝有支承在緩沖彈簧7上的止推軸承6 ;槳葉軸10沿旋翼轂2徑向均布地連接，連接方式與現(xiàn)有直升機槳葉的連接方式相同；公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪5借助齒輪系或同步帶輪系被直升機主引擎驅(qū)動并帶動公轉(zhuǎn)軸套4連同旋翼轂2和槳葉軸10繞立軸I軸線公轉(zhuǎn)；組合槳葉中的轉(zhuǎn)筒21 (或襟翼棒31或風(fēng)扇41或滾翼筒51等轉(zhuǎn)動部件)借助兩端中心處固裝的自轉(zhuǎn)軸套9在槳葉軸10上轉(zhuǎn)動；與齒形朝下的定傘齒輪3嚙合的動傘齒輪11固裝在轉(zhuǎn)筒21 (或所述轉(zhuǎn)動部件)靠近立軸I側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9上并確保在轉(zhuǎn)動過程中兩者始終相互嚙合。每套直升裝置只有I個定傘齒輪3，而動傘齒輪11的數(shù)量與槳葉軸10的數(shù)量相同,本發(fā)明初定為2?4個。
[0041]如圖2、3所示，一種具有組合槳葉的直升裝置中的轉(zhuǎn)筒式組合槳葉包括:由兩側(cè)的平直框板和與其正交的一根連桿固結(jié)成的一體式槳葉框架20、兩端固裝有自轉(zhuǎn)軸套9的轉(zhuǎn)筒21、同步帶輪12 ;其中，槳葉框架20用于將多個轉(zhuǎn)筒21組合成一體并借助同步帶輪12完成所需要的同向轉(zhuǎn)動，而槳葉框架20自身僅隨槳葉軸10 —體地繞立軸I公轉(zhuǎn)，即槳葉軸10的外端須與槳葉框架20固接(例如可以采用花鍵副；圖中簡化為焊接)；轉(zhuǎn)筒21的數(shù)量為2或3個，置于槳葉框架20內(nèi)，轉(zhuǎn)筒21的軸線相互平行且共面；轉(zhuǎn)筒21兩端的中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套9，且靠近立軸I側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9穿過所述槳葉框架20框板上的軸承套后再在其上固裝I個同步帶輪12 ;而繞槳葉軸10自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒21該側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9上還須再加裝一個與定傘齒輪3嚙合的動傘齒輪11 ;槳葉軸10穿過該轉(zhuǎn)筒21兩側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9后與所述槳葉框架20外側(cè)的框板固結(jié)(例如可以采用花鍵副；圖中簡化為焊接)。
[0042]如圖4、5所示，一種具有組合槳葉的直升裝置中的襟翼棒式組合槳葉包括:一段具有常規(guī)展弦比的等寬翼片32，其展向兩端的端板在前緣側(cè)向外延伸出用于安裝襟翼棒31的兩段耳板；襟翼棒31兩端中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套9 ;且靠近立軸I側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9穿過所述耳板上的軸承套后再在其上固裝一個與定傘齒輪3嚙合的動傘齒輪11 ;槳葉軸10穿過襟翼棒31兩端的自轉(zhuǎn)軸套9后與另一側(cè)的所述耳板固結(jié)(例如可以采用花鍵副；圖中簡化為焊接)。
[0043]如圖6、7所示，一種具有組合槳葉的直升裝置中的扇翼機式組合槳葉包括:一段具有常規(guī)展弦比的等寬翼片32，其展向兩端的端板在前緣側(cè)向外延伸出兩段耳板，用于安裝風(fēng)扇41和僅有下半周的固定風(fēng)扇罩33 ;風(fēng)扇41兩端中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套9 ;且靠近立軸I側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9穿過所述耳板上的軸承套后再在其上固裝一個與定傘齒輪3嚙合的動傘齒輪11 ;所述槳葉軸10穿過風(fēng)扇41兩端的自轉(zhuǎn)軸套9后與另一側(cè)的所述耳板固結(jié)。
[0044]如圖8、9所示，一種具有組合槳葉的直升裝置中的滾翼式組合槳葉由導(dǎo)流罩52和滾翼筒51組成；其中的導(dǎo)流罩52是一段由兩側(cè)扇形端板夾固的I / 4圓柱面曲板，且后者軸線與靠近立軸I側(cè)的扇形端板交匯處裝有軸承套；滾翼筒51上的3?5片(圖中畫出4片)等寬等長的翼片借助兩側(cè)的圓形端板固連成一體；翼片的翼弦位于正6?10邊形的間隔邊上，翼面與轉(zhuǎn)軸平行；滾翼筒51兩端中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套9，且靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9穿過導(dǎo)流罩52靠近立軸I側(cè)的扇形端板上的軸承套后再在其上固裝一個與所述定傘齒輪3嚙合的動傘齒輪11 ;所述的槳葉軸10穿過滾翼筒51兩側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套9后與另一側(cè)的所述扇形端板固結(jié)。
[0045]如圖10所示，一種具有組合槳葉的直升裝置中的風(fēng)杯式組合槳葉是用現(xiàn)有風(fēng)速表上的風(fēng)杯61取代所述動傘齒輪11，也即同時取消定傘齒輪3 ;風(fēng)杯61同軸線地固裝在轉(zhuǎn)筒21或襟翼棒31或風(fēng)扇41或滾翼筒51等轉(zhuǎn)動部件的遠(yuǎn)離立軸I側(cè)；于是這些轉(zhuǎn)動部件的自轉(zhuǎn)動力將來自其隨同槳葉軸10公轉(zhuǎn)時作用于風(fēng)杯61上的相對氣流；而它們自轉(zhuǎn)的方向與風(fēng)杯61的杯口朝向相反。
[0046]—種具有組合槳葉的直升裝置最終由一套所述正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)和五擇一的所述組合槳葉組成；這5種直升裝置是:①具有轉(zhuǎn)筒式組合槳葉的直升裝置、②具有襟翼棒式組合槳葉的直升裝置、③具有扇翼機式組合槳葉的直升裝置、④具有滾翼式組合槳葉的直升裝置和⑤具有風(fēng)杯式組合槳葉的直升裝置。
[0047]通過上述結(jié)構(gòu)描述可進一步體會到本發(fā)明能集總流體力學(xué)中產(chǎn)生升力的各種原理，其有益效果在于:充分發(fā)揮槳葉的作用，特別是極大地提高了現(xiàn)有直升機靠近轉(zhuǎn)軸部分槳葉的升力；在產(chǎn)生相同升力的前提下，可顯著縮短槳葉長度；有利于改善其結(jié)構(gòu)強度；并縮小機體外形尺寸和艦載占位空間。
【權(quán)利要求】
1.一種具有組合槳葉的直升裝置，包括立軸(I)、旋翼轂(2);其特征在于:它由正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)和轉(zhuǎn)筒式組合槳葉兩大部分構(gòu)成；其中的正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)還包括定傘齒輪(3)、公轉(zhuǎn)軸套(4)、公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)、止推軸承(6)、緩沖彈簧(7)、立軸座(8)、自轉(zhuǎn)軸套(9)、槳葉軸(10)和動傘齒輪(11);其中，立軸(I)下端借助立軸座(8)與直升機本體固連，而頂端同軸線地固裝齒形朝下的定傘齒輪(3);公轉(zhuǎn)軸套(4)與立軸(I)轉(zhuǎn)動配合，且前者下端裝有支承在緩沖彈簧(7)上的止推軸承(6)，外部自上而下同軸線地固裝旋翼轂(2)和公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5);2~4根槳葉軸(10)沿旋翼轂(2)徑向均布地相互連接，連接方式與現(xiàn)有直升機槳葉的連接方式相同；公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)借助齒輪系或同步帶輪系被直升機主引擎驅(qū)動并帶動公轉(zhuǎn)軸套(4)連同旋翼轂(2)和槳葉軸(10)繞立軸(I)公轉(zhuǎn)；每套直升裝置上只有I個定傘齒輪(3)，而動傘齒輪(11)的數(shù)量與槳葉軸(10)的數(shù)量相同，亦為2~4個；所述轉(zhuǎn)筒式組合槳葉包括由兩側(cè)的平直框板和與其正交的一根連桿固結(jié)成的一體式槳葉框架(20)、轉(zhuǎn)筒(21)、同步帶輪(12);其中，槳葉框架(20)用于將2或3個軸線相互平行且共面的轉(zhuǎn)筒(21)組裝成一體并完成所需要的同向轉(zhuǎn)動，而自身僅隨槳葉軸(10) —體地繞立軸(I)公轉(zhuǎn)，即槳葉軸(10)的外端須與槳葉框架(20)固接；轉(zhuǎn)筒(21)兩端的中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套(9)，且靠近立軸(I)側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)穿過槳葉框架(20)的所述平直框板上的軸承套后再在其上固裝I個同步帶輪(12);而繞槳葉軸(10)自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒(21)該側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)上還須再加裝一個與定傘齒輪(3)嚙合的動傘齒輪(11);槳葉軸(10)穿過該轉(zhuǎn)筒(21)兩端的自轉(zhuǎn)軸套(9)后與所述槳葉框架(20)外側(cè)的所述平直框板固結(jié)。
2.一種具有組合槳葉的直升裝置，包括立軸(I)、旋翼轂(2)、襟翼棒(31)和翼片(32);其特征在于:它由正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)和襟翼棒式組合槳葉兩大部分構(gòu)成；其中的正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)還包括:定傘齒輪(3)、公轉(zhuǎn)軸套(4)、公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)、止推軸承(6)、緩沖彈簧(7)、立軸座(8)、自轉(zhuǎn)軸套(9)、槳葉軸(10)和動傘齒輪(11);其中，立軸(I)下端借助立軸座(8)與直升機本體固連，而頂端同軸線地固裝齒形朝下的定傘齒輪(3);公轉(zhuǎn)軸套(4)與立軸(I)轉(zhuǎn)動配合，且前者下端裝有支承在緩沖彈簧(7)上的止推軸承(6)，外部自上而下同軸線地固裝旋翼轂⑵和公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5) ;2~4根槳葉軸(10)沿旋翼轂(2)徑向均布地相互連接，連接方式與現(xiàn)有直升機槳葉的連接方式相同；公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)借助齒輪系或同步帶輪系被直升機主引擎驅(qū)動并帶動公轉(zhuǎn)軸套(4)連同旋翼轂(2)和槳葉軸(10)繞立軸(I)公轉(zhuǎn)；襟翼棒(31)借助兩端中心處固裝的自轉(zhuǎn)軸套(9)在槳葉軸(10)上自由轉(zhuǎn)動；與齒形朝下的定傘齒輪(3)嚙合的動傘齒輪(11)固裝在襟翼棒(31)靠近立軸(I)側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)上并確保在轉(zhuǎn)動過程中始終相互嚙合；每套直升裝置只有I個定傘齒輪(3)，而動傘齒輪(11)的數(shù)量與槳葉軸(10)的數(shù)量相同，亦為2~4個；所述襟翼棒式組合槳葉包括一段具有常規(guī)展弦比的等寬翼片(32)和襟翼棒(31);其中，翼片(32)展向兩端的端板在前緣側(cè)向外延伸出用于安裝襟翼棒(31)的兩段耳板；襟翼棒(31)兩端中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套(9);且靠近立軸(I)側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)穿過所述耳板上的軸承套后再在其上固裝一個與定傘齒輪(3)嚙合的動傘齒輪(11);槳葉軸(10)穿過襟翼棒(31)兩端的自轉(zhuǎn)軸套(9)后與另一側(cè)的所述耳板固結(jié)。
3.一種具有組合槳葉的直升裝置，包括立軸(I)、旋翼轂(2)、風(fēng)扇(41)、翼片(32);其特征在于:它由正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)和扇翼機式組合槳葉兩大部分構(gòu)成；其中的正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)還包括:定傘齒輪(3)、公轉(zhuǎn)軸套(4)、公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)、止推軸承(6)、緩沖彈簧(7)、立軸座(8)、自轉(zhuǎn)軸套(9)、槳葉軸(10)和動傘齒輪(11);其中，立軸(I)下端借助立軸座(8)與直升機本體固連，而頂端同軸線地固裝齒形朝下的定傘齒輪(3);公轉(zhuǎn)軸套(4)與立軸(I)轉(zhuǎn)動配合，且前者下端裝有支承在緩沖彈簧(7)上的止推軸承(6)，外部自上而下同軸線地固裝旋翼轂⑵和公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5) ;2~4根槳葉軸(10)沿旋翼轂(2)徑向均布地相互連接，連接方式與現(xiàn)有直升機槳葉的連接方式相同；公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)借助齒輪或同步帶輪系被直升機主引擎驅(qū)動并帶動公轉(zhuǎn)軸套(4)連同旋翼轂(2)和槳葉軸(10)繞立軸(I)公轉(zhuǎn)；每套直升裝置機只有I個定傘齒輪(3)，而動傘齒輪(11)的數(shù)量與槳葉軸(10)的數(shù)量相同，亦為2~4個；所述扇翼機式組合槳葉包括一段具有常規(guī)展弦比的翼片(32)和風(fēng)扇(41)、風(fēng)扇罩(33);其中，翼片(32)展向兩端的端板在前緣側(cè)向外延伸出兩段耳板，用于安裝能轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇(41)和僅有下半周的固定風(fēng)扇罩(33);風(fēng)扇(41)兩端中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套(9);且靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)穿過所述耳板上的軸承套后再在其上固裝一個與定傘齒輪⑶嚙合的動傘齒輪(11);所述槳葉軸(10)穿過風(fēng)扇(41)兩端的自轉(zhuǎn)軸套(9)后與另一側(cè)的所述耳板固結(jié)。
4.一種具有組合槳葉的直升裝置，包括:立軸(I)、旋翼轂(2)、滾翼筒(51);其特征在于:它由正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)和滾翼式組合槳葉兩大部分構(gòu)成；其中的正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)還包括:定傘齒輪(3)、公轉(zhuǎn)軸套(4)、公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)、止推軸承(6)、緩沖彈簧(7)、立軸座(8)、自轉(zhuǎn)軸套(9)、槳葉軸(10)和動傘齒輪(11);其中，立軸(I)下端借助立軸座(8)與直升機本體固連，而頂端同軸線地固裝齒形朝下的定傘齒輪(3);公轉(zhuǎn)軸套(4)與立軸(I)轉(zhuǎn)動配合，且前者下端裝有支承在緩沖彈簧(7)上的止推軸承(6)，外部自上而下同軸線地固裝旋翼轂(2)和公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5) ;2~4根槳葉軸(10)沿旋翼轂(2)徑向均布地相互連接，連接方式與現(xiàn)有直升機槳葉的連接方式相同；公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)借助齒輪系或同步帶輪系被直升機主引擎驅(qū)動并帶動公轉(zhuǎn)軸套(4)連同旋翼轂(2)和槳葉軸(10)繞立軸(I)軸線公轉(zhuǎn)；每套直升裝置只有I個定傘齒輪(3)，而動傘齒輪(11)的數(shù)量與槳葉軸(10)的數(shù)量相同，亦為2~4個；所述滾翼式組合 槳葉由導(dǎo)流罩(52)和滾翼筒(51)組成；其中的導(dǎo)流罩(52)是一段由兩側(cè)扇形端板夾固的I / 4圓柱面曲板，且后者軸線與一側(cè)的扇形端板交匯處裝有軸承套；滾翼筒(51)上的3~5片等寬等長的翼片借助兩側(cè)的圓形端板固連成一體；所述翼片的翼弦位于正6~10邊形的間隔邊上，翼面與軸線平行；滾翼筒(51)兩端中心處各固裝一個自轉(zhuǎn)軸套(9)，且靠近立軸側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)穿過導(dǎo)流罩(52)的扇形端板上的軸承套后再在其上固裝一個與所述定傘齒輪(3)嚙合的動傘齒輪(11);所述的槳葉軸(10)穿過滾翼筒(51)兩側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)后與另一側(cè)的所述扇形端板固結(jié)。
5.一種具有組合槳葉的直升裝置，包括立軸(I)、旋翼轂(2)、風(fēng)杯(61);其特征在于:它由正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)和風(fēng)杯式組合槳葉兩大部分構(gòu)成；其中的正交轉(zhuǎn)動機構(gòu)還包括:定傘齒輪(3)、公轉(zhuǎn)軸套(4)、公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)、止推軸承(6)、緩沖彈簧(7)、立軸座(8)、自轉(zhuǎn)軸套(9)、槳葉軸(10)和動傘齒輪(11);其中，立軸(I)下端借助立軸座(8)與直升機本體固連，而頂端同軸線地固裝齒形朝下的定傘齒輪(3);公轉(zhuǎn)軸套(4)與立軸(I)轉(zhuǎn)動配合，且前者下端裝有支承在緩沖彈簧(7)上的止推軸承(6)，外部自上而下同軸線固裝旋翼轂(2)和公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5) ;2~4根槳葉軸(10)沿旋翼轂⑵徑向均布地相互連接，連接方式與現(xiàn)有直升機槳葉的連接方式相同；公轉(zhuǎn)驅(qū)動輪(5)借助齒輪系或同步帶輪系被直升機主引擎驅(qū)動并帶動公轉(zhuǎn)軸套(4)連同旋翼轂(2)和槳葉軸(10)繞立軸(I)軸線公轉(zhuǎn)；每套直升裝置只有I個定傘齒輪(3)，而動傘齒輪(11)的數(shù)量與槳葉軸(10)的數(shù)量相同，亦為2~4個；所述風(fēng)杯式組合槳葉是用類似于現(xiàn)有風(fēng)速表上的風(fēng)杯(61)取代所述動傘齒輪(11)，也即同時取消定傘齒輪(3);風(fēng)杯(61)同軸線地固裝在轉(zhuǎn)筒(21)或襟翼棒(31)或風(fēng)扇(41)或滾翼筒(51)等轉(zhuǎn)動部件的遠(yuǎn)離立軸(I)側(cè)的自轉(zhuǎn)軸套(9)上，風(fēng)杯(61)杯口的朝向與其自轉(zhuǎn)方向相反 。
【文檔編號】B64C27/32GK103863562SQ201410132050
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月29日
【發(fā)明者】鄭全逸 申請人:鄭全逸