共軸反槳球形飛行器控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)，在機艙中安裝座椅，在座椅23下面安裝彈簧24，駕駛員通過座椅移動來控制飛行器來槳葉傾斜度；連桿27一端和連桿28一端分別固定在控制把26同一側(cè)，連桿35一端和連桿36一端分別固定在控制把37兩側(cè)，連桿27一端和連桿35一端分別連接彈簧29兩端，閥門31固定在彈簧29中間點上，連桿28一端和連桿36一端分別連接彈簧30兩端上，閥門32固定在彈簧30中間點上；控制把26同步控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32的大??；控制把37差動控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32的大??；本發(fā)明能有效地控制共軸反槳球形飛行器F-1型飛行狀態(tài)，控制飛行器機艙相對平衡。
【專利說明】 共軸反槳球形飛行器控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器類，具體涉及一種共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]單旋翼直升機的旋翼系統(tǒng)由主旋翼、尾旋翼和穩(wěn)定陀螺儀組成。單旋翼直升機尾旋翼是為了抵消主旋翼旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生反向力矩。因此尾旋翼旋轉(zhuǎn)動時要額外消耗一部分功率；單旋翼直升機的尾槳直徑為主旋翼的16% _22%，這樣，假設(shè)尾旋翼槳盤緊鄰主旋翼槳盤，則單旋翼直升機主旋翼槳盤最前端到尾旋翼槳盤最后端是主槳盤直徑的1.16-1.22倍，長長尾梁的傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，飛行過程中尾梁振動和變形是引起傳動機構(gòu)的故障隱患。針對單翼直升機的缺陷，目前的人們設(shè)計共軸反槳直升機，它是由一正一反的上下兩副機翼構(gòu)成，這種直升機無需尾翼。由于上下旋翼轉(zhuǎn)向相反，兩副旋翼產(chǎn)生的扭矩在航向不變飛行狀態(tài)下相互平衡，改變飛行航向通常是通過上下機翼總距差動產(chǎn)生不平衡扭矩來實現(xiàn)操縱的。其上述特征決定了它與傳統(tǒng)的單機翼帶尾槳直升機相比有著自身的特點。20世紀(jì)40年代初，這種結(jié)構(gòu)引起了航空愛好者相大的興趣，并試圖將變成可實用的飛行器。然而由于當(dāng)時人們對共軸反槳氣動特性認(rèn)識缺乏以及在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面遇到的困難，許多設(shè)計者最終放棄了努力，而在很長一段時間對共軸反槳直升機的研究停留在實驗階段。由于共軸反槳直升機要解決兩螺旋槳槳葉的周期變距、變總距問題，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，也非常難于實現(xiàn)的，迄今為止，也只有俄羅斯獨家掌握了載人直升機共軸式螺旋槳技術(shù)。如目前投入使用的俄羅斯的卡-28。共軸反槳直升機有很大的優(yōu)點:共軸反槳直升機與同重量的單旋翼直升機相比，由于沒有尾槳，既可以省去一部分復(fù)雜的傳動結(jié)構(gòu)，又不需要用額外功率來用于航向操縱；共軸反槳直升機的機身部分一般情況均在槳盤面積之內(nèi)，機體總共縱向尺寸就是槳盤尺寸。這樣，在槳盤載荷、發(fā)動機和相同的載重的總重下，共軸反槳直升機的總體縱向尺寸僅為單旋翼直升機的60%左右；共軸反槳直升機主要靠它的傾斜器和變距機構(gòu)來實行操縱的，大部分飛行狀態(tài)時，旋翼的迎角是在每周不停的改變著，通過不斷地改變旋翼不同角度的迎角，使直升機可以懸停、前后左右飛行自如；由于雙槳葉提供升力，在相同的拉力和旋翼直徑下，剛性共軸旋翼的誘導(dǎo)阻力比單翼機低20%-30%;共軸反槳直升機可以提供較大的升力，又可用直徑較小的主槳，所以占用的停飛的空間小了很多，低空飛行時受障礙物的影響也小了很多，無論對戰(zhàn)斗還是艦載都有好處的。然而，目前共軸反槳直升機也存在不少缺陷:共軸反槳直升機的操縱系統(tǒng)部分非流線形狀的上下槳轂及其他部件暴露在氣流中，因而廢面阻力增大；共軸反槳直升機的機身部分一般情況均在槳盤面積之內(nèi)，槳葉帶動的流體沖擊機身要損耗掉一部分功率；共軸反槳直升機在飛行過程中，旋翼變距機構(gòu)以及傾斜角始終在非常高頻率的動作下，故障率相對固定翼飛機來說，要多得多。因此，在前人對共軸反槳直升機研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計共軸反槳球形飛行器F-1型，其核心技術(shù)共分四個部分:1、共軸反槳球形飛行器F-1型傳動系統(tǒng)；2、共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)；3、共軸反槳球形飛行器F-1型轉(zhuǎn)向顯示器；4、共軸反槳球形飛行器F-1型雙軸離合器；本發(fā)明具體涉及一種共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:解決共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)問題。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案是:共軸反槳球形飛行器控制系統(tǒng)，如圖1所示，主要包括座椅、彈簧、連桿、發(fā)動機油門閥、控制把；其特征在于:座椅23下面安裝彈簧24，駕駛員通過座椅移動來控制飛行器重心位置；彈簧25安裝在控制把26上，彈簧38安裝在控制把37上；連桿27 —端和連桿28 —端分別固定在控制把26同一側(cè),連桿35 —端和連桿36 —端分別固定在控制把37兩側(cè)；連桿27的一端和連桿35的一端分別連接彈簧29兩端，發(fā)動機I油門閥31固定在彈黃29中間點上，彈黃33 —端固定在發(fā)動機I油門閥31上；連桿28 —端和連桿36 —端分別連接彈簧30兩端，發(fā)動機II油門閥32固定在彈簧30中間點上，彈簧34一端固定在發(fā)動機II油門閥32上；控制把26同步控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32，控制把37差動控制發(fā)動機I的油門閥31和發(fā)動機II油門閥32 ；
[0005]本發(fā)明的有益效果是:共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)，通過座椅重心移動來改變機翼旋盤傾斜度，通過同步控制發(fā)動機油門閥來控制飛行器飛行狀態(tài)，通過差動控制發(fā)動機油門閥來改變上下旋翼的轉(zhuǎn)動力矩，保證機艙相對平衡。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0006]圖1為本發(fā)明主視示意圖。
[0007]圖中:23、座椅；24彈簧；25、彈簧；26、控制把；27連桿；28、連桿；29、彈簧；30、彈簧；31、發(fā)動機I油門閥；32、發(fā)動機II油門閥；33、彈簧；34、彈簧；35、連桿；36、連桿；37、控制把；38、彈簧。

【具體實施方式】
[0008]1、以下結(jié)合附圖和實施例加以說明。
[0009]如圖1所示，共軸反槳球形飛行器控制系統(tǒng)，主要包括座椅、彈簧、連桿、發(fā)動機閥門、控制把；其特征在于:座椅23下面安裝壓縮彈簧24，駕駛員通過座椅移動來改變飛行器的重心位置，從而改變上、下旋翼的傾斜度，控制飛行器前進、后退、上升、下降、懸停飛行狀態(tài)；扭轉(zhuǎn)彈簧25安裝在控制把26上，扭轉(zhuǎn)彈簧25用于平衡控制把26 ;扭轉(zhuǎn)彈簧38安裝在控制把37上，扭轉(zhuǎn)彈簧38用于平衡控制把37 ;連桿27 —端和連桿28 —端分別固定在控制把26同一側(cè)，控制把26轉(zhuǎn)動時可同時同向拉動連桿27和連桿28 ;連桿35 —端和連桿
36一端分別固定在控制把37兩側(cè)，控制把37轉(zhuǎn)動時可同時分別推、拉連桿27和連桿28 ；連桿27另一端和連桿35的另一端分別連接彈簧29兩端，發(fā)動機I油門閥31固定在彈簧29中間點上，彈簧33 —端固定在發(fā)動機I油門閥31上，彈簧33用于平衡發(fā)動機I油門閥31 ;連桿28另一端和連桿36另一端分別連接彈簧30兩端，彈簧30中間點固定在發(fā)動機II油門閥32上，彈簧34 —端固定在發(fā)動機II油門閥32上，彈簧34用于平衡發(fā)動機II油門閥32 ;控制把26通過連桿27和連桿28的拉力，同步控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32的大小；控制把37分別通過連桿35和連桿36的推力和拉力，差動控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32的大??；
[0010]2、共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)工作原理:在設(shè)計時基于上位螺旋槳傳動機構(gòu)和下位螺旋槳傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量相等，并采用對稱傳動機構(gòu)來傳遞動力，共軸反槳球形飛行器F-1型在飛行過程中，控制把26同步控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32，使得上位螺旋槳傳動機構(gòu)和下位螺旋槳傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩有相等的趨勢，與座椅變位相配合，來操縱飛行器爬升、下降、懸停、前進、后退等各種飛行狀態(tài)，同時也有維持機艙處于相對平衡人功能。控制把37差動控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32大小，也就是在控制把26同步控制兩發(fā)動機輸出功率的基礎(chǔ)上，微調(diào)兩發(fā)發(fā)動機的輸出功率大小，促使上位螺旋槳傳動機構(gòu)和下位螺旋槳傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩相等。原因在于:由于共軸反槳球形飛行器F-1型在飛行的各種狀態(tài)下均存在氣流干擾，表現(xiàn)為上旋翼對下旋翼的下洗流的影響及下旋翼對上旋翼流態(tài)的影響。飛行器在懸?；蛐∷俣惹帮w狀態(tài)下，旋翼的相互影響使得下洗速度比單旋翼的大得多，而上旋翼的下洗速度與單旋翼幾乎相同或略大一些；上旋翼的滑流流管在下旋翼處收縮，即下槳盤只在槳盤半徑以內(nèi)區(qū)域受到上旋翼下洗流的影響，而上槳盤完全處受下槳盤洗流作用的滑流里；在垂直爬升時，由于上下旋翼的氣流干擾，每組旋翼的軸向速度包括飛行器爬升速度、自身誘導(dǎo)速度和自另一旋翼誘導(dǎo)干擾速度。由于上、下旋翼的誘導(dǎo)速度不同，上、下旋翼的氣動持性不同，表現(xiàn)在當(dāng)上、下旋翼升力相同時，上、下旋翼的力矩不同；上下旋翼的力矩相同時，上下旋翼的升力不同。并且上、下旋翼的拉力系數(shù)和阻力系數(shù)以及上、下旋翼的力矩均隨飛行狀態(tài)和飛行速度而變化。在伴隨航向變化及飛行器升降變化，這種航向與升降運動的耦合響應(yīng)，必須通過控制把
37差動操縱，改變兩發(fā)動機先前的輸出功率大小，使一副旋翼轉(zhuǎn)速加大、另一副旋翼轉(zhuǎn)速減小，在不影響飛行器飛行狀態(tài)的情況下，從而修正上、下位螺旋槳傳動機構(gòu)的力矩變動量，促使上位螺旋槳傳動機構(gòu)和下位螺旋槳傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩相等，達(dá)到控制機艙處于平衡狀態(tài)目的，便于駕駛員操縱飛行器。
【權(quán)利要求】
1.一種共軸反槳球形飛行器控制系統(tǒng)，如圖1所示，主要包括座椅、彈簧、連桿、發(fā)動機閥門、控制把；其特征在于座椅23下面安裝彈簧24 ;彈簧25安裝于控制把26上，彈簧38安裝于控制把37上；連桿27 —端和連桿28的一端固定在控制把26上，連桿35的一端和連桿36的一端固定在控制把37上；連桿27的一端和連桿35的一端分別連接彈簧29兩端，發(fā)動機I油門閥31固定在彈黃29中間點上，彈黃33 —端固定在發(fā)動機I油門閥31上；連桿28 —端和連桿36 —端分別連接彈簧30兩端，發(fā)動機II油門閥32固定在彈簧30中間點上；彈簧34 —端固定在發(fā)動機II油門閥32上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)，其特征在于所述的連桿27 —端和連桿28 —端分別固定于控制把26同一側(cè),控制把26同步控制發(fā)動機I的油門閥31和發(fā)動機II油門閥32 ;連桿35 —端和連桿36 —端分別固定于控制把37兩側(cè)，控制把37差動控制發(fā)動機I油門閥31和發(fā)動機II油門閥32。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軸反槳球形飛行器F-1型控制系統(tǒng)，其特征在于所述的座椅23用于駕駛員乘坐，駕駛員通過座椅移動來改變飛行器的重心位置。
【文檔編號】B64C13/00GK104229124SQ201310231936
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】倪明旺 申請人:倪明旺