一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空航天應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代需求對飛行器性能要求的進一步提高，氣動外形的優(yōu)化成為飛行器設(shè)計領(lǐng)域追逐的熱點，機翼的設(shè)計更是總體設(shè)計各個環(huán)節(jié)中的重中之重。
[0003]現(xiàn)有公開的技術(shù)文獻“風扇增升機翼”(南昌航空大學學報，2010年第4期)中，提出在翼型的頭部上方安裝一個可旋轉(zhuǎn)部件，通過它的旋轉(zhuǎn)增加機翼的環(huán)量和利用飛行器上某部件產(chǎn)生的脫落渦對主翼面的干擾，提高機翼升力。該設(shè)計裝置增加了機翼正常工作的全攻角范圍內(nèi)的升力；還通過風扇向后的吹吸作用，有效地抑制了機翼的氣流分離，從而使機翼的失速迎角增大，即機翼的最大升力增大?！帮L扇增升機翼”中提出的風扇增升機翼是利用風扇向后排氣時前端產(chǎn)生的低壓區(qū)來增大機翼升力的，盡管進行了全攻角范圍內(nèi)氣動驗證，并且得到了較為理想的效果；但整體結(jié)構(gòu)的安裝設(shè)置和結(jié)構(gòu)強度并未得到驗證，并且該結(jié)構(gòu)僅適用于低速飛行器的增升。
[0004]在文獻“渦槳飛機短艙/增升裝置一體化氣動設(shè)計研究”(航空科學技術(shù)，2013年)中，針對大型飛機提出了一種通過多段翼型設(shè)計和機翼三維結(jié)構(gòu)變化實現(xiàn)飛行器增升設(shè)計思路及方案，并分析了襟翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計和其增升原理及特點?！皽u槳飛機短艙/增升裝置一體化氣動設(shè)計研究”中，多段翼型設(shè)計與機翼后緣襟翼的安裝作用相似，實際上是通過增大翼型的彎度來提高飛行器的氣動性能，其結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)和氣動驗證也比較成熟，但襟翼設(shè)計的鉸鏈力矩問題一直存在，并且在迎角很大時阻力也會大幅增加，氣動性能得不償失，同時襟翼的控制實現(xiàn)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，其利用機翼嵌入旋槳機構(gòu)產(chǎn)生融合式升力，實現(xiàn)對整個飛行器的升力補充；通過對兩翼旋槳工作狀態(tài)的控制，實現(xiàn)在不同飛行階段對于氣動特性的需求，并實現(xiàn)特定的垂直降落、升力增減和姿態(tài)控制功能。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括機翼，其特征在于還包括加強框、旋槳機構(gòu)安置架、旋槳機構(gòu)、徑向軸架、中心安置環(huán)、螺旋槳、驅(qū)動電機、加強肋、薄壁圓筒、連接框，旋槳機構(gòu)與旋槳機構(gòu)安置架配合位于加強框內(nèi)，加強框嵌套在機翼內(nèi)，且沿兩機翼展向?qū)ΨQ安裝；
[0007]所述旋槳機構(gòu)安置架由中心安置環(huán)、徑向軸架和連接框組成，三根徑向軸架沿中心安置環(huán)周向等角度分布，連接框與中心安置環(huán)通過徑向軸架固定焊接，旋槳機構(gòu)安置架嵌套在加強框內(nèi)，旋槳機構(gòu)安置架的連接框外徑與加強框內(nèi)徑為間隙配合；電路傳輸部分放置在空心徑向軸架內(nèi)部；螺旋槳與驅(qū)動電機連接，旋槳機構(gòu)的驅(qū)動電機與中心安置環(huán)內(nèi)徑配合安裝，驅(qū)動電機帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)；
[0008]所述加強框為雙層薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，雙層薄壁圓筒之間周向等角度分布有三根加強肋，雙層薄壁圓筒與加強肋采用結(jié)點焊接的固定方式，沿加強框內(nèi)環(huán)壁的加強肋處等角度分布有通孔。
[0009]旋槳機構(gòu)、中心安置環(huán)和加強框同軸安裝。
[0010]有益效果
[0011]本發(fā)明提出的一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，在不影響飛行器結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的前提下，通過驅(qū)動電機操控內(nèi)嵌式旋槳機構(gòu)，驅(qū)動其以不同的轉(zhuǎn)速和方向旋轉(zhuǎn)，滿足飛行器在不同的飛行階段對氣動性能的要求。旋槳機構(gòu)工作可保證飛行器在無起跑、無攻角狀態(tài)下垂直起飛和降落；通過控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動速度，實現(xiàn)對升力大小的控制，配合改變驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動方向，實現(xiàn)縱向?qū)ΨQ面兩側(cè)產(chǎn)生法向力差，從而改變飛行姿態(tài)；巡航階段需要飛行器升力面提供較小升力時，可通過減慢驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動速度，甚至停止驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動來達到節(jié)能的目的。
[0012]本發(fā)明用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，由于對稱翼型在嵌入安裝和機構(gòu)固定方面實現(xiàn)方便，適用于任何形狀對稱翼型。利用旋槳轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的升力，實現(xiàn)飛行器的垂直起降、升力補償、提升法向機動過載和姿態(tài)控制功能。
[0013]本發(fā)明用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)代輕型的復合材料，一方面能實現(xiàn)機構(gòu)強度的要求，另一方面，又不會對飛行器結(jié)構(gòu)總體質(zhì)量的設(shè)計帶來更多的困擾。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)作進一步詳細說明。
[0015]圖1為本發(fā)明對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明旋槳式增升結(jié)構(gòu)的加強框示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的旋槳機構(gòu)安置架連接框示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明的徑向軸架與中心安置環(huán)連接示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明的螺旋槳與驅(qū)動電機安裝部位示意圖。
[0020]圖中:
[0021]1.機翼2.加強框3.旋槳機構(gòu)安置架4.旋槳機構(gòu)5.徑向軸架6.中心安置環(huán)7.螺旋槳8.驅(qū)動電機9.加強肋10.薄壁圓筒11.連接框
【具體實施方式】
[0022]本實施例是一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)。
[0023]參閱圖1?圖5，本實施例用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，是一種能為飛行器提供融合升力的內(nèi)嵌式旋槳機構(gòu)，整個機構(gòu)增升效果的實現(xiàn)是通過內(nèi)部各部分機構(gòu)的被控協(xié)同作用，通過驅(qū)動電機驅(qū)動使其與機翼共同為飛行器提供升力，結(jié)構(gòu)有效地保證了升力的大小和方向可控，且適應(yīng)于不同飛行段的氣動要求；結(jié)構(gòu)對于低空低速飛行環(huán)境的增生效果更為明顯。
[0024]本實施例中，用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)由機翼1、加強框2、旋槳機構(gòu)安置架3、旋槳機構(gòu)4、徑向軸架5、中心安置環(huán)6、螺旋槳7、驅(qū)動電機8、加強肋9、薄壁圓筒10、連接框11組成；旋槳機構(gòu)4與旋槳機構(gòu)安置架3配合，與加強框2固定連接，加強框2嵌套在機翼I內(nèi)，且加強框2沿兩機翼I展向?qū)ΨQ安裝。加強框2為契合機翼蒙皮高度的雙層薄壁圓筒10結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)選用與機翼I內(nèi)部結(jié)構(gòu)材質(zhì)一致，與內(nèi)部骨架之間采用結(jié)點焊接的固定方式。雙層薄壁圓筒10之間周向等角度分布有三根加強肋9，雙層薄壁圓筒與加強肋采用焊接固定，沿加強框2內(nèi)環(huán)壁的加強肋9處等角度分布加工有通孔。加強肋9保證了結(jié)構(gòu)的抗壓抗剪強度，利用薄壁圓筒10在其軸向的應(yīng)力極限較大的特點，通過雙層薄壁圓筒的加強連接不僅可靠的保證記憶的氣動外形，防止在較大氣動力作用下發(fā)生變形，并且為旋槳機構(gòu)安置架3提供連接位置。旋槳機構(gòu)安置架3由中心安置環(huán)6、徑向軸架5和連接框11組成，旋槳機構(gòu)安置架3的材質(zhì)選用強度、硬度大，并且質(zhì)量較輕的復合材料。三根徑向軸架5沿中心安置環(huán)6周向等角度分布，連接框11與中心安置環(huán)6通過徑向軸架5焊接連接，并進行膠接加固。旋槳機構(gòu)安置架3嵌套在加強框2內(nèi)，旋槳機構(gòu)安置架3的連接框11外徑與加強框2內(nèi)徑為間隙配合；電路傳輸部分放置在空心徑向軸架5內(nèi)部；螺旋槳7與驅(qū)動電機8連接，旋槳機構(gòu)4的驅(qū)動電機8與中心安置環(huán)6內(nèi)徑配合安裝，驅(qū)動電機8帶動螺旋槳7旋轉(zhuǎn)，進而產(chǎn)生升力。
[0025]本實施例中，通過驅(qū)動電機8的分級驅(qū)動，螺旋槳7轉(zhuǎn)動速度可控，從而為整個飛行器提供的升力大小和方向可控，不但可實現(xiàn)無需起跑的垂直起降，更能夠控制飛行過程中飛行器姿態(tài)和改變法向機動過載。通過調(diào)整驅(qū)動電機8不同的轉(zhuǎn)速，可滿足在不同飛行要求下為飛行器提供所需升力，通過設(shè)定機翼一側(cè)的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速，使飛行器對稱面兩側(cè)螺旋槳7提供升力方向相反、大小不等，可實現(xiàn)對飛行器姿態(tài)的快速控制。
【主權(quán)項】
1.一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，包括機翼，其特征在于:還包括加強框、旋槳機構(gòu)安置架、旋槳機構(gòu)、徑向軸架、中心安置環(huán)、螺旋槳、驅(qū)動電機、加強肋、薄壁圓筒、連接框，旋槳機構(gòu)與旋槳機構(gòu)安置架配合位于加強框內(nèi)，加強框嵌套在機翼內(nèi)，且沿兩機翼展向?qū)ΨQ安裝； 所述旋槳機構(gòu)安置架由中心安置環(huán)、徑向軸架和連接框組成，三根徑向軸架沿中心安置環(huán)周向等角度分布，連接框與中心安置環(huán)通過徑向軸架固定焊接，旋槳機構(gòu)安置架嵌套在加強框內(nèi)，旋槳機構(gòu)安置架的連接框外徑與加強框內(nèi)徑為間隙配合；電路傳輸部分放置在空心徑向軸架內(nèi)部；螺旋槳與驅(qū)動電機連接，旋槳機構(gòu)的驅(qū)動電機與中心安置環(huán)內(nèi)徑配合安裝，驅(qū)動電機帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)； 所述加強框為雙層薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，雙層薄壁圓筒之間周向等角度分布有三根加強肋，雙層薄壁圓筒與加強肋采用結(jié)點焊接的固定方式，沿加強框內(nèi)環(huán)壁的加強肋處等角度分布有通孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，其特征在于:旋槳機構(gòu)、中心安置環(huán)和加強框同軸安裝。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，由加強框、旋槳機構(gòu)安置架、旋槳機構(gòu)、螺旋槳、驅(qū)動電機組成；旋槳機構(gòu)與旋槳機構(gòu)安置架配合嵌套在加強框內(nèi)，加強框固定在機翼內(nèi)，且加強框沿兩機翼展向?qū)ΨQ安裝。旋槳機構(gòu)安置架與加強框為間隙配合；電路傳輸部分放置在空心徑向軸架內(nèi)部；通過驅(qū)動電機操控旋槳機構(gòu),驅(qū)動螺旋槳以不同的轉(zhuǎn)速和方向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛行器在不同飛行階段對于氣動特性的需求。用于對稱機翼的旋槳式增升結(jié)構(gòu)，在不影響飛行器結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的前提下，利用機翼嵌入旋槳機構(gòu)產(chǎn)生融合式升力，實現(xiàn)對整個飛行器的升力補充；通過對兩翼螺旋槳工作狀態(tài)的控制，實現(xiàn)特定的垂直降落、升力增減和姿態(tài)控制功能。
【IPC分類】B64C3/00, B64C27/22
【公開號】CN105015760
【申請?zhí)枴緾N201510394326
【發(fā)明人】張柯, 李奧, 朱政光, 史祥鵬, 趙成澤, 時圣波, 李春娜
【申請人】西北工業(yè)大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月7日