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一種前后雙槳雙翼可變形飛機(jī)的制作方法

文檔序號:12756269閱讀:908來源:國知局
一種前后雙槳雙翼可變形飛機(jī)的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及一種前后雙槳雙翼可變形飛機(jī)。雙翼雙垂尾,有利低速重載巡航;雙翼可變形,有利變速巡航和機(jī)務(wù);前后反槳驅(qū)動,避免翼根應(yīng)力集中及氣流干擾;光伏及蜂窩復(fù)材層壓工藝,實現(xiàn)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)及實時充電,屬于飛行器總體設(shè)計領(lǐng)域。



背景技術(shù):

自由飛翔是人類自古以來追求的夢想,萊特兄弟追求飛行夢發(fā)明了第一架飛機(jī),然而不久第一次世界大戰(zhàn)、第二次世界大戰(zhàn),飛機(jī)因技術(shù)難度大和過度重視其軍事用途,忽視了人類最初的愿望——自由飛翔。雖然戰(zhàn)后民航基于軍用運(yùn)輸機(jī)大力發(fā)展,產(chǎn)生世界兩大航空公司美國波音和歐洲空客,但通用航空發(fā)展緩慢,人類仍未真正實現(xiàn)自由飛翔的夢想!

雙翼飛機(jī)流行于一戰(zhàn)期間,因其表現(xiàn)出的低速性能曾風(fēng)靡一時,后期因二戰(zhàn)對高速性能的要求,雙翼機(jī)沒有得到推廣,目前雙翼機(jī)主要用于特技表演、農(nóng)業(yè)作業(yè)等領(lǐng)域。以往雙翼機(jī)因機(jī)翼上下布置導(dǎo)致機(jī)身截面積很大,上下支撐桿較多,結(jié)構(gòu)緊湊性較弱,為使平尾控制俯仰效果明顯,需要機(jī)頭與機(jī)尾前后距離較大,導(dǎo)致機(jī)身縱向尺寸仍然較大,飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重,飛行阻力很大,若存放時為減小橫向尺寸,機(jī)翼設(shè)計成可變形是比較難的,除非每次飛行后將機(jī)翼拆除達(dá)到減小橫向空間的目的,給用戶帶來使用不便。而單翼機(jī)為實現(xiàn)同樣低速大升力效果,翼展將更大,翼弦將更寬,機(jī)身截面將更粗,不適合低速重載作業(yè)。

通常航空動力分為內(nèi)燃、外燃和電動三大類,航空燃油發(fā)動機(jī)一直以來是技術(shù)含量最高的部件之一,價格一直很高,尤其國外進(jìn)口航空發(fā)動機(jī)價格不菲,況且未來幾年即便價格下降被通用航空所接受,加上民航線,航空燃油尾氣直接進(jìn)入大氣,而大氣污染程度現(xiàn)在已經(jīng)成為衡量地區(qū)生產(chǎn)生活質(zhì)量甚至幸福指數(shù)的因素之一,燃油航空未來將不愿被民眾和國家所接受。因電機(jī)和電池技術(shù)趨于成熟,電動飛機(jī)、電動汽車將成必然,市面已有電動飛機(jī)普遍采用單槳布局或左右雙槳布局,但通常情況下,單槳布局可靠性弱且需實時舵面配平螺旋槳扭矩,而機(jī)翼動力短艙布局對飛機(jī)翼身鏈接強(qiáng)度、剛度要求很高,翼根截面要求很大,且機(jī)翼前或后螺旋槳對機(jī)翼表面氣流干擾較大,高速螺旋槳氣流常導(dǎo)致翼面氣流分離。

太陽能是我們地球上的終極能源,經(jīng)過一系列環(huán)節(jié)存儲到物質(zhì)當(dāng)中,再被人類消耗,效率不到10%,目前高效光伏組件光電轉(zhuǎn)換效率超20%,直接利用太陽能提供飛機(jī)動力雖未成熟,但直接用太陽能為機(jī)載設(shè)備供電及實時充電技術(shù)可行,有效延長工作時間及減少大氣污染,太陽能也有望成為輕型飛機(jī)的主動力能源(如瑞士solar impulseⅡ環(huán)球飛行)。

中國小型私人飛機(jī)以前因技術(shù)、價格、機(jī)場、機(jī)庫、政策等因素,僅被少數(shù)人接受。目前互聯(lián)網(wǎng)全球化導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)全球化,又值我國進(jìn)入世貿(mào)組織十五年關(guān)稅減免,全球公平競爭與技術(shù)共享的環(huán)境已漸成熟,區(qū)域技術(shù)壁壘和地方價格保護(hù)將被淘汰,產(chǎn)品應(yīng)用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)至政策、機(jī)場、機(jī)庫及運(yùn)輸問題的解決。近年,我國實施開放低空的紅利政策,民航和通航有望成為中國經(jīng)濟(jì)新增長點,而我國耕地資源缺乏,公路及城建已占用大量耕地,數(shù)以幾十萬計的通航機(jī)場和機(jī)庫占地是個問題,將是限制人民自駕飛行的瓶頸。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明提供一種前后雙槳雙翼可變形飛機(jī)總體設(shè)計,解決的問題及目的如下:

(1)傳統(tǒng)低速重載單翼機(jī)面臨翼展大、剛度弱、單翼重、氣動彈性大、機(jī)身橫截面大及可靠性弱問題,而傳統(tǒng)上下雙翼飛機(jī)機(jī)身截面大、上下結(jié)構(gòu)笨重、受光面少,傳統(tǒng)飛機(jī)平尾或鴨翼面積小,不利低速操縱性,前后雙翼可解決這些問題。

(2)傳統(tǒng)單翼或雙翼飛機(jī)不易變形,翼展橫向尺寸及滾動慣量不變,強(qiáng)制變速巡航容易導(dǎo)致氣動效率明顯下降,且因翼展大,不利于存儲和搬運(yùn),機(jī)翼可變形以解決這些問題。

(3)機(jī)頭機(jī)尾采用一對前后反槳驅(qū)動,螺旋槳轉(zhuǎn)軸為機(jī)身中軸線,動力系統(tǒng)置于機(jī)身內(nèi)部。一對反槳共軸避免傳統(tǒng)機(jī)翼短艙動力飛機(jī)的翼根應(yīng)力集中,保證機(jī)翼上下表面氣流為層流,又避免了傳統(tǒng)單槳飛機(jī)由于單槳旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的飛機(jī)滾轉(zhuǎn)力矩。

(4)通常飛機(jī)航空電子系統(tǒng)消耗動力能源,尤其電動飛機(jī)常動力不足,減重的同時,航空電子系統(tǒng)常增加獨立電源。即便如此,仍存在航空電子系統(tǒng)能源隱患,本發(fā)明采用光伏充電+獨立電源解決這個問題。

(5)本發(fā)明一方面要輕質(zhì)高強(qiáng)度剛度整機(jī)結(jié)構(gòu),另一方面要太陽能為系統(tǒng)電源充電,通過光伏組件蒙皮與蜂窩復(fù)材層壓的工藝實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)與功能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

一種前后雙槳雙翼可變形飛機(jī),其特征為機(jī)身前后安裝兩組中單翼,后翼身融合結(jié)構(gòu);前后雙翼具有變形機(jī)構(gòu),前翼通過渦輪蝸桿與錐齒輪減速機(jī)構(gòu)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)收放,后翼通過定軸齒輪與行星齒輪減速機(jī)構(gòu)實現(xiàn)折疊收放;整機(jī)采用機(jī)身前后雙槳驅(qū)動機(jī)構(gòu),動力傳動系統(tǒng)位于機(jī)身內(nèi)部,機(jī)頭驅(qū)動一只拉力螺旋槳和機(jī)尾驅(qū)動一只推力螺旋槳;飛機(jī)蒙皮采用光伏復(fù)材結(jié)構(gòu),機(jī)翼機(jī)身上殼體采用外層光伏組件+中間膠層+內(nèi)層蜂窩復(fù)材的復(fù)合層壓結(jié)構(gòu);起落架采用氣動起降收放機(jī)構(gòu),并采用電控氣缸進(jìn)行收放,收置于翼身融合艙和機(jī)頭艙。具體如下:

(1)本發(fā)明設(shè)計了前后雙翼、雙槳和左右雙垂尾的總體布局。如圖1,前翼1、后翼2構(gòu)成前后雙翼,雙垂尾及其前部短艙將后翼分為后外翼和內(nèi)翼身融合段兩部分,垂尾短艙又與內(nèi)翼身融合段連為一體,外翼折疊執(zhí)行機(jī)構(gòu)及兩后起落架鉸鏈位于垂尾短艙內(nèi)部,機(jī)身前后雙螺旋槳5,四水平舵4和雙垂尾后部方向舵3總體氣動布局。飛行時,前翼1和后翼2處于全面展開狀態(tài),雙翼面適用于低速重載巡航。地面時,如圖2,前翼1和后翼2處于完全收回狀態(tài),縮小飛機(jī)翼展和滾動慣量。該前后雙翼機(jī)身截面小,整機(jī)風(fēng)阻小,雙翼大翼面提高升力,尤其適合噴灑、載人等低速大載荷作業(yè),且前后雙翼可無平尾或鴨翼,雙翼具有更大縱向操縱面,提高低速飛行縱向操縱性和安全性。

(2)本發(fā)明采用前后翼可變形,根據(jù)需要調(diào)整橫向尺寸和飛機(jī)滾轉(zhuǎn)慣量。一方面,飛行控制系統(tǒng)控制率根據(jù)電機(jī)動力、螺旋槳轉(zhuǎn)速指令,自動調(diào)整機(jī)翼折疊和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu),從而調(diào)整前翼1及后翼2的翼展及后掠角,進(jìn)而調(diào)節(jié)整機(jī)氣動效率,實時最佳升阻比,實現(xiàn)變速巡航效率最大化。另一方面,地面翼展完全收回也便于地面行駛、牽引、搬運(yùn)和存儲。前翼1可通過圖8的渦輪蝸桿傳動和錐齒輪傳動實現(xiàn)前翼旋轉(zhuǎn)變形,由大錐齒輪22、小錐齒輪23、渦輪24和蝸桿25構(gòu)成。后翼2可通過圖9的定軸輪系與行星輪系組合傳動實現(xiàn)后翼折疊變形,由后翼伺服電機(jī)26、行星齒輪架27、左行星齒輪28、右行星齒輪30、后翼折疊驅(qū)動齒輪31構(gòu)成。

(3)本發(fā)明動力系統(tǒng)沒有采用左右雙槳或四槳布局,而是最終采用機(jī)頭機(jī)尾雙槳驅(qū)動,如圖1,前后一對螺旋槳5,箭頭表示轉(zhuǎn)向,這是一對電驅(qū)動反槳,整機(jī)扭矩大小相等方向相反相互抵消,同時產(chǎn)生對整機(jī)大小相等方向向前的拉力和推力,對此動力布局,內(nèi)部動力系統(tǒng)采用兩種方案:1)、動力系統(tǒng)置于機(jī)頭和機(jī)尾艙內(nèi)部,雙電源+雙電機(jī)的前后獨立動力傳動系統(tǒng);2)、采用動力源置于中機(jī)身艙內(nèi)部,單電源單電機(jī)的共軸雙傳動動力系統(tǒng)。無論哪種方案,動力重量和震動都位于機(jī)身內(nèi),相比機(jī)翼短艙動力情況,動力重量和震動更加靠近飛機(jī)中軸線,滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好,翼身結(jié)合處應(yīng)力集中更小,機(jī)翼剛度和強(qiáng)度要求更低,也不需要方向舵配平螺旋槳產(chǎn)生的自扭矩。

(4)本發(fā)明主動力電源和航空電子系統(tǒng)電源均采用獨立鋰電二次電池,光伏實時為航空電子系統(tǒng)供電及為其二次電池充電。飛機(jī)起飛前,動力電池和航空電子系統(tǒng)電池起飛前充滿,容量由全功率和續(xù)航時間確定。如圖4,飛機(jī)上表面布置光伏組件蒙皮8,采用單晶硅或砷化鎵高效組件(目前光電轉(zhuǎn)換效率分別為單晶硅21%,單結(jié)砷化鎵28%,多結(jié)砷化鎵33%),機(jī)身上表面整張為非一次曲面,整張模具成型,機(jī)翼上表面同理。對此,在光伏發(fā)電單元材料生長過程中,采用曲面襯底開始生長,實現(xiàn)曲面光伏發(fā)電單元,再采用熱壓罐,通過抽真空、加壓、加熱工藝制作翼身多層結(jié)構(gòu),最后整體層壓成型。光伏蒙皮通過光伏控制器(MPPT)與航空電子系統(tǒng)二次電池并聯(lián),為航空電子系統(tǒng)電池實時充電,同時為航空電子系統(tǒng)供電,可使航空電子系統(tǒng)工作時間遠(yuǎn)超過動力系統(tǒng)工作時間,防止因系統(tǒng)二次電池突然斷電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,如通訊中斷、失控等。

(5)本發(fā)明翼身結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料,如圖3和圖4。機(jī)身機(jī)翼上殼體采用光伏組件蒙皮8+Kevlar蜂窩板+多角度碳纖板的復(fù)合材料層壓,光伏組件蒙皮8在Kevlar蜂窩板外;機(jī)身機(jī)翼下殼體、翼肋、翼梁、垂尾及所有舵面采用多角度碳纖板+Kevlar蜂窩板+多角度碳纖板的復(fù)材層壓結(jié)構(gòu),機(jī)頭艙蓋采用玻纖復(fù)材,起落架主承力件、翼身鏈接件及傳動件為合金鋼;其它功能件,包括前后起落架收放電機(jī)或電控氣缸、機(jī)翼變形電機(jī)或電控氣缸、橡膠空心輪胎、機(jī)載任務(wù)設(shè)備等,巡航狀態(tài)時,所有功能件均位于機(jī)體艙內(nèi)部,減小阻力;

綜述,該發(fā)明通過前后雙翼可變形,減小飛機(jī)橫向尺寸,便于飛機(jī)變速巡航和地面機(jī)務(wù),且采用雙翼雙垂尾,大翼面和操縱面(舵面)實現(xiàn)飛機(jī)低速大升力、高操縱性。前后一對電驅(qū)動反槳,無進(jìn)排氣道,無進(jìn)氣無尾氣,反槳驅(qū)動產(chǎn)生的機(jī)身自扭矩相互抵消,且中立面螺旋槳氣流不影響左右機(jī)翼層流。主動力電池為電驅(qū)動系統(tǒng)供電,獨立二次電池及光伏為航空電子系統(tǒng)供電。采用碳纖蒙皮或光伏蒙皮+蜂窩復(fù)材的輕質(zhì)結(jié)構(gòu),尤其適用低速重載應(yīng)用,如農(nóng)林牧噴灑、載人低速飛行等,配合公路起降可大大減少跑道用地,利于推廣通航私人飛行。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下:

對比相同升力的單翼機(jī),本雙翼飛機(jī)機(jī)身截面和橫向翼展尺寸可縮小約1/3,機(jī)身風(fēng)阻減小約1/4,因雙翼剛度提高使翼梢撓度縮減一半,氣動彈性收斂速度提高一倍;雙翼變形收回,使得整機(jī)橫向尺寸縮減為展開時的1/3,極大地節(jié)省了橫向空間和左右搖擺滾動慣量,機(jī)庫存儲空間縮小為原來的1/3,搬運(yùn)速度和安全性預(yù)計提高一倍;機(jī)頭機(jī)尾一對電驅(qū)動反槳,前后反槳轉(zhuǎn)速相等轉(zhuǎn)向相反,扭矩大小相等方向相反,對整機(jī)不產(chǎn)生附加滾轉(zhuǎn)扭矩,螺旋槳氣流居中對機(jī)翼來流影響甚微,低速飛行時機(jī)翼表面氣流始終保持層流且無氣流分離,動力系統(tǒng)位于機(jī)身內(nèi)部,使整機(jī)重量分布更靠近中軸線,滾轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量較?。浑妱訖C(jī)無需氧氣燃燒,不需進(jìn)氣道,無尾氣排放,噪音小,且光伏實時為航空電子系統(tǒng)獨立電池充電,按北回歸線光照最弱的冬至?xí)r節(jié),20%光電效率的光伏組件可滿足航空電子系統(tǒng)白天4小時穩(wěn)壓供電,30%光電效率可達(dá)5小時穩(wěn)壓供電,最終實現(xiàn)低噪、環(huán)保、安全巡航;整機(jī)碳纖及蜂窩復(fù)合材料主結(jié)構(gòu),與全鋁合金結(jié)構(gòu)對比,整機(jī)結(jié)構(gòu)重量減輕1/3,續(xù)航時間提高一倍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的機(jī)翼展開作業(yè)圖;

圖2為本發(fā)明的機(jī)翼變形存儲圖;

圖3為本發(fā)明的蜂窩復(fù)材布置圖;

圖4為本發(fā)明的光伏組件鋪設(shè)圖;

圖5為本發(fā)明的飛行作業(yè)軌跡圖;

圖6為本發(fā)明的翼身結(jié)構(gòu)層壓圖;

圖7為本發(fā)明的起降收放機(jī)構(gòu)圖;

圖8為本發(fā)明的前翼旋轉(zhuǎn)原理圖;

圖9為本發(fā)明的后翼折疊原理圖;

圖10為本發(fā)明的動力驅(qū)動方案圖。

圖1~圖10中,前翼(1)、后翼(2)、方向舵(3)、水平舵(4)、螺旋槳(5)、起落架(6)、蜂窩復(fù)材(7)、光伏組件蒙皮(8)、光伏前擋膜(9)、光伏發(fā)電單元(11)、光伏后擋膜(13)、Kevlar蜂窩板(15)、膠層(10)(12)(14)(16)、多角度碳纖板(17)、前電控氣缸(18)、前緩沖器(19)、后電控氣缸(20)、后緩沖器(21)、大錐齒輪(22)、小錐齒輪(23)、渦輪(24)、蝸桿(25)、后翼伺服電機(jī)(26)、行星齒輪架(27)、左行星齒輪(28)、右行星齒輪(30)、后翼折疊驅(qū)動齒輪(31)、單軸動力電機(jī)(32)、動力電池(33)、雙軸動力電機(jī)(34)、前動力軸(35)、后動力軸(36)、滾針齒輪(37)、滾針齒輪軸架(38)。

具體實施方式

具體飛行作業(yè)軌跡,如圖5中a、b、c、d和e,及參考圖1和圖2。a)-出庫滑行,滑跑前機(jī)翼展開變形,前翼1以翼根為軸縱向旋轉(zhuǎn)展開,后翼2橫向折疊展開(內(nèi)翼身融合段固定不變),機(jī)頭機(jī)尾一對反槳驅(qū)動,參數(shù)大小相等方向相反,產(chǎn)生飛機(jī)向前的推力和拉力,推動前三點起落架6加速滑行,雙翼大翼面可提供低速大升力,克服整機(jī)重量離開地面。b)-飛機(jī)起飛,起落架6感應(yīng)無壓力十秒后,前起落架前轉(zhuǎn)收至機(jī)頭艙,兩后起落架對稱收至翼身融合艙,減小風(fēng)阻,雙翼產(chǎn)生的富裕升力持續(xù)飛機(jī)爬升,調(diào)整飛行運(yùn)動參數(shù)時,左右同向偏轉(zhuǎn)水平舵4(功能相當(dāng)于傳統(tǒng)飛機(jī)的升降舵或鴨翼),控制飛機(jī)縱向姿態(tài)、俯仰速度和加速度,左右反向偏轉(zhuǎn)水平舵4(功能相當(dāng)于傳統(tǒng)飛機(jī)副翼),控制飛機(jī)滾轉(zhuǎn)速度和加速度,同向偏轉(zhuǎn)雙垂尾方向舵3,控制飛機(jī)橫向姿態(tài)、速度和加速度。c)-飛行巡航,達(dá)到一定高度和速度時,飛機(jī)進(jìn)入低速巡航狀態(tài),任務(wù)載荷正常工作,雙翼大翼面提供低速大升力,雙翼雙垂尾大操縱面快速調(diào)整飛行姿態(tài)。當(dāng)需要加速巡航時,動力加速,前翼旋轉(zhuǎn)變后掠角度,后翼變外翼折疊角度,可進(jìn)入快速巡航狀態(tài)。d)-飛機(jī)降落,降落地面前,飛機(jī)全翼展巡航,對齊跑道,起落架6全部放下,螺旋槳5減速,四個水平舵4和兩個方向舵3全部滿舵充當(dāng)減速板,增加風(fēng)阻快速減速。e)-降落地面,飛機(jī)降落后,螺旋槳零動力,水平舵和方向舵保持滿舵繼續(xù)增加阻力減速,同時起落架輪子剎車減速,縮小跑道距離,停機(jī)后,前翼旋轉(zhuǎn)后翼折疊變形收縮至最小橫向尺寸或最小轉(zhuǎn)動慣量狀態(tài),提高地面橫向穩(wěn)定性,防止因地面不平飛機(jī)側(cè)向傾斜,起落架6的輪子電動行駛或用牽引車快速入庫。

具體翼身結(jié)構(gòu)層壓,如圖6,機(jī)身及機(jī)翼上殼體采用光伏組件蒙皮8與蜂窩復(fù)材7層壓的方式,其中光伏組件蒙皮8包括光伏前擋膜9、光伏發(fā)電單元11、膠層10、12和光伏后擋膜13,蜂窩復(fù)材7包括Kevlar蜂窩板15、膠層16和多角度碳纖板17。機(jī)身機(jī)翼上殼體結(jié)構(gòu)采用三次成型工藝完成,具體為:第一次成型,采用非一次曲面的襯底在大型MOCVD設(shè)備中生長成機(jī)身或單個機(jī)翼光伏發(fā)電單元11,對于一般MOCVD設(shè)備可能工藝空間不夠,可采用先將該曲面分割成多曲面的多襯底生長,后將幾塊發(fā)電單元內(nèi)部互聯(lián)完成光伏發(fā)電單元11,再將9、10、11、12、13放入上下曲面模具之間,采用光伏組件層壓技術(shù)完成封裝光伏組件蒙皮8。第二次成型,采用超厚Kevlar板進(jìn)行拉伸蜂窩,再根據(jù)數(shù)控銑削或熱削加工成Kevlar蜂窩板15,多角度碳纖板17由多片多角度碳纖布層壓固化而成或由數(shù)控編織碳纖預(yù)浸料固化而成,再采用熱壓罐,通過抽真空、加壓、加熱工藝將Kevlar蜂窩板15、膠層16和多角度碳纖板17層壓成蜂窩復(fù)材7。第三次成型,由于前兩次層壓溫度和壓力不同,所以前兩次成型分次完成外層光伏組件蒙皮8和內(nèi)層蜂窩復(fù)材7,最后再將光伏組件蒙皮8、中間膠層14、蜂窩復(fù)材7在常溫下低壓固化,完成單個機(jī)翼上殼體結(jié)構(gòu),其它機(jī)翼及機(jī)身(包括后翼身融合段)上殼體結(jié)構(gòu)工藝與此相同。機(jī)身機(jī)翼下殼體及舵面整體采用多角度碳纖板+膠層+Kevlar蜂窩板+膠層+多角度碳纖板的對稱層壓結(jié)構(gòu),具體工藝同上第二次成型和第三次成型(多角度碳纖板取代光伏組件蒙皮)。

具體起降收放機(jī)構(gòu),如圖7,X軸為前后螺旋槳的公共轉(zhuǎn)軸,位于飛機(jī)對稱面上和機(jī)身內(nèi)部,Y軸為后起落架鉸鏈中心的連線(與X軸垂直相交),位于后翼身融合段和機(jī)身內(nèi)部,后起落架鉸鏈中心位于垂尾短艙內(nèi)部及垂尾安定面上,前起落架鉸鏈位于X軸上,X、Y軸上起落架鉸鏈位置和氣缸鉸鏈位置相對機(jī)身固定不動。起落架的收放通過前電控氣缸18和后電控氣缸20來實現(xiàn),電控氣缸根據(jù)需要執(zhí)行起落架收起和放下,對比傳統(tǒng)液壓起降,氣動簡單快速,控制容易,極大減重,節(jié)省能源。當(dāng)飛機(jī)起飛離地時,前緩沖器19和后緩沖器21不僅僅用于降落和地面行駛減震,還感應(yīng)壓力信號和緩沖位移信號,兩個脈沖信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算為離地信號,飛控計算機(jī)確認(rèn)離地信號后延時超過10s,并達(dá)到起飛安全高度后,才電控氣缸18和20,氣缸桿沿箭頭方向全程收回,起落架收起,前起落架向前收至機(jī)頭艙,兩個后起落架對稱收至翼身融合艙。當(dāng)飛機(jī)要降落時,電控氣缸18和20,氣缸桿沿箭頭方向全程伸出,起落架放下,準(zhǔn)備降落。

具體前翼旋轉(zhuǎn)原理,如圖8,為從機(jī)尾向機(jī)頭看的內(nèi)部視圖。驅(qū)動電機(jī)位于機(jī)身中立面,電機(jī)軸通過聯(lián)軸器與蝸桿25等比傳動,蝸桿25與渦輪24嚙合,傳動比為i1=100,渦輪24通過花鍵傳遞扭矩,渦輪24所在轉(zhuǎn)軸兩端固定兩小錐齒輪23,小錐齒輪23與前翼轉(zhuǎn)軸大錐齒輪22嚙合,傳動比為i2=2,總傳動比i=i1×i2=200,所有齒輪所在轉(zhuǎn)軸兩端通過軸承固定于機(jī)身。工作原理:1)、控制電機(jī)根據(jù)機(jī)翼展開指令正轉(zhuǎn)驅(qū)動,根據(jù)需要電機(jī)轉(zhuǎn)速及時間可調(diào),再通過該二級減速傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)前翼展開。2)、控制電機(jī)根據(jù)機(jī)翼固定指令停止轉(zhuǎn)動,前翼氣動扭矩通過轉(zhuǎn)軸傳遞給大錐齒輪22,大錐齒輪22再通過該二級傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)減扭,傳遞給蝸桿25,因渦輪蝸桿傳動設(shè)計為反向自鎖,所以機(jī)翼氣動扭矩旋轉(zhuǎn)反向自鎖。3)、控制電機(jī)根據(jù)機(jī)翼收回指令反轉(zhuǎn)驅(qū)動,再通過該二級減速機(jī)構(gòu)實現(xiàn)前翼收回。

具體后翼折疊原理,如圖9,左上后翼2折疊所示箭頭即為后翼折疊驅(qū)動齒輪31右側(cè)所示箭頭,后翼2的折疊系統(tǒng)通過垂尾艙內(nèi)的電機(jī)減速機(jī)構(gòu)實現(xiàn),且左右后翼折疊系統(tǒng)獨立。具體后翼折疊傳動:后翼伺服電機(jī)26,經(jīng)過二級減速機(jī)構(gòu)(圖左兩對齒輪),二級傳動比為I1=4,將電機(jī)扭矩放大4倍傳遞給行星齒輪架27,齒輪架27再經(jīng)過行星減速機(jī)構(gòu),其中左行星齒輪28和右行星齒輪30共軸為一組,行星齒輪架27共鏈接四組行星齒輪,左行星齒輪28(齒數(shù)30)與垂尾艙內(nèi)固定齒輪29(齒數(shù)29)嚙合,右行星齒輪30(齒數(shù)31)與后翼折疊驅(qū)動齒輪31(齒數(shù)30)嚙合,行星傳動比為I2=(30×30)/( 30×30-29×31)=900,行星減速機(jī)構(gòu)將齒輪架27的扭矩放大900倍傳遞給后翼折疊驅(qū)動齒輪31,總傳動比I=I1×I2=3600,實現(xiàn)后翼2低速大扭矩翻轉(zhuǎn)折疊。例如當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速1800rpm時,后翼2展開或折疊的速度為0.5rpm,后翼展開或折疊θ度所需時間為θ/6秒,假設(shè)后翼全程變形120度,所需時間為120/6=20秒,也就是說需要伺服控制電機(jī)在3600rpm下轉(zhuǎn)動20秒即可完成后翼全程變形,如果想改變后翼變形速度,傳動比不變,控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速即可。機(jī)翼2完全展開時為圖中虛線水平展開位置,在地面行駛、牽引和存儲時,需要后翼2的外翼段從水平展開位置向上翻轉(zhuǎn)全程角度至圖左上實線折疊位置??罩醒埠斤w行時,通常左右后翼變形參數(shù)相同(機(jī)翼展開角度及速度),以保證左右氣動外形完全對稱有利巡航。在空中機(jī)動飛行時,因左右后翼折疊系統(tǒng)相互獨立,整機(jī)通過方向舵3和水平舵4改變姿態(tài),還通過控制左右后翼2不對稱折疊,實現(xiàn)左右氣動外形不對稱調(diào)節(jié),組合控制飛機(jī)俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)。

具體動力驅(qū)動方案,如圖10,圖中所示兩種動力方案,第一種方案(圖10上位置)為采用雙電機(jī)雙槳的動力方案,機(jī)頭機(jī)尾各布置一個單軸動力電機(jī)32,且參數(shù)完全相同,動力電池33貼靠機(jī)身底層利于機(jī)身穩(wěn)定,采用同一個控制器控制雙電機(jī),驅(qū)動前后兩個螺旋槳5(一對反槳,前后兩個螺旋槳的參數(shù)大小相等方向相反),轉(zhuǎn)速及整機(jī)扭矩大小相等方向相反,產(chǎn)生對機(jī)身向前的推拉力。第二種方案(圖10中和下位置)為采用單電機(jī)雙槳的動力方案,雙軸動力電機(jī)34位于機(jī)頭前部,分別向前和向后傳遞扭矩,雙軸為同一個軸即前動力軸35,前動力軸35通過機(jī)尾變向裝置將扭矩傳遞給后動力軸36,具體局部放大圖A及其截面圖B-B,前動力軸35后端加工成外齒輪軸(齒數(shù)100),后動力軸36前端加工成內(nèi)齒輪軸(齒數(shù)120),滾針齒輪37在滾針齒輪軸架38上,滾針齒輪軸架38固定在機(jī)身內(nèi)且保持十二個滾針齒輪37為定軸齒輪傳動系,前動力軸35與滾針齒輪37(齒數(shù)10)外嚙合,滾針齒輪37與后動力軸36內(nèi)嚙合,實現(xiàn)前后動力軸同軸轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)向相反,后驅(qū)動軸36的轉(zhuǎn)速和扭矩取決于滾針齒輪分度圓直徑,滾針齒輪分度圓直徑越小,前后軸轉(zhuǎn)速和扭矩約接近,按本例齒數(shù)計算,前螺旋槳轉(zhuǎn)速是后螺旋槳轉(zhuǎn)速的120/100=1.2倍(轉(zhuǎn)速扭矩相反),實現(xiàn)一個雙軸動力電機(jī)34驅(qū)動前后一對反螺旋槳5,產(chǎn)生對機(jī)身向前的推力和拉力。

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