專利名稱：可垂直起降的渦輪式飛機的制作方法
一、該發(fā)明屬航空技術(shù)領(lǐng)域。
二、目的該發(fā)明的渦輪式垂直起降飛機飛行速度快，無需特殊設(shè)置的機場，既具有直升機的各種優(yōu)點，又具有普通翼展飛機的各種優(yōu)點，可以在0～0.8馬赫的速度范圍內(nèi)以任何速度飛行，可垂直起降、側(cè)飛、倒飛、懸停，同時較直升機飛行平穩(wěn)，速度快，續(xù)航能力強。
該飛機可用于農(nóng)、林、救護、滅火、軍事、交通運輸?shù)软椆ぷ?，做為未來家庭使用更為方便，在軍事上作為敵后突擊，空降部隊使用及支援陸軍進行地面進攻代替現(xiàn)在的直升機執(zhí)行各種任務(wù)都是相當有效的空間進攻性裝備。
三、基本原理該發(fā)明的總裝置構(gòu)造如附

圖1，在機翼的前緣及水平尾翼的尖端各安一渦輪推進器，共四只，該渦輪推進器與普通飛機的渦輪推進器安裝方式不同，它與機翼或尾翼連接不是固定的，而是用鉸鏈與機翼或尾翼相連，并且設(shè)置了一套可以用液動使渦輪推進器的旋轉(zhuǎn)平面旋轉(zhuǎn)180°，通過渦輪推進器的旋轉(zhuǎn)平面，使渦輪推進器在飛機飛行過程中產(chǎn)生不同的作用。圖1中(1)為平飛時渦輪的位置，(2)為起飛時渦輪旋轉(zhuǎn)位置。
圖2是飛機尾部只設(shè)置一個渦輪推進器的結(jié)構(gòu)，與圖1機翼上渦輪推進器的旋轉(zhuǎn)裝置同樣構(gòu)造，只是該渦輪推進器只能旋轉(zhuǎn)90°，共作用與旋轉(zhuǎn)180°的渦輪推進器相似。用于輕型飛機構(gòu)造簡單，為對稱設(shè)計，在水平尾翼的尖端各設(shè)計一垂直端尾翼，同時操作以控制飛機。
圖2中(1)(2)是起降時尾部構(gòu)造的主、俯視圖，(3)是平飛時尾部構(gòu)造的A-A剖面圖。
圖7是渦輪機軸線與機翼平面各種夾角時的作用，圖中F渦輪機產(chǎn)生的推力，F(xiàn)1是F在水平方向的分力，使飛機產(chǎn)生加速或減速，F(xiàn)2是F在垂直方向的分力，用于克服飛機的部分重量。
四、基本構(gòu)造1、機翼上渦輪推進器的旋轉(zhuǎn)裝置構(gòu)造附圖4所示，渦輪推進器的旋轉(zhuǎn)平面既可以在180°的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，又不影響渦輪推進器所需功率的傳遞。使渦輪機產(chǎn)生的拉力由向前直到旋轉(zhuǎn)的向后。圖中(1)動力傳動齒輪(2、3)動力傳動傘齒輪(4)使渦輪推進器旋轉(zhuǎn)平面旋轉(zhuǎn)180°的傳動蝸輪(有自鎖作用)(5)動力傳動軸(6)使渦輪機旋轉(zhuǎn)平面轉(zhuǎn)動180°的套軸(7)動力傳動軸(8)渦輪機固定轉(zhuǎn)臂。其工作原理是a、發(fā)動機功率通過齒輪(1)軸(5)傘齒輪(2、3)及軸(7)傳遞到渦輪推進器使其高速旋轉(zhuǎn)b油泵使蝸桿旋轉(zhuǎn)帶動蝸輪(4)使套軸(6)旋轉(zhuǎn)，套軸(6)使轉(zhuǎn)臂繞軸(5)的中心旋轉(zhuǎn)，使渦輪推進器的旋轉(zhuǎn)平面改變。這時傘齒輪(3)的轉(zhuǎn)向如圖中箭頭所示，這時，它所受的園周力抵消部分渦輪的拉力對套軸(6)的扭矩，可降低套軸(6)的設(shè)計強度。
2、尾翼上渦輪推進器的旋轉(zhuǎn)裝置構(gòu)造附圖3所示，用于尾部安裝雙渦輪機的大型飛機(1)動力傳動軸(2)使渦輪機可旋轉(zhuǎn)180°的套軸(3)動力傳動齒輪(4)轉(zhuǎn)動套軸的蝸輪其工作原理是a、齒輪(3)通過軸(1)將發(fā)動機功率傳遞到渦輪推進器，b、液壓泵使渦桿轉(zhuǎn)動，蝸桿帶動蝸輪使套軸旋轉(zhuǎn)，然后使渦輪推進器旋轉(zhuǎn)平面轉(zhuǎn)動。并且在轉(zhuǎn)動中不影響發(fā)動機動力傳遞。
3、渦輪推進器的無級調(diào)速飛機由于貨物裝載的不均勻，或設(shè)計制造的不完全對稱，起飛時會造成各渦輪推進器所承受的重力不完全相同。為使飛機在起降時保持平衡，渦輪推進器產(chǎn)生的拉力能較方便的調(diào)節(jié)，為調(diào)節(jié)拉力，渦輪推進器的轉(zhuǎn)速必須能無級調(diào)節(jié)。
對于較大型的雙引擎飛機，前后部渦輪各由一個引擎起動，飛機前后的平衡直接靠調(diào)節(jié)引擎的轉(zhuǎn)速就可以，而飛機左右的平衡用圖5所示的由差速器和鋼球無級調(diào)速器組成的對稱無級調(diào)速系統(tǒng)，以控制飛機左右平衡。
a、機翼上渦輪的無級調(diào)速圖5中ⅠⅡ機翼上兩渦輪，A鋼球無級調(diào)速器，圖5是構(gòu)造原理圖Q發(fā)動機輸出功率本發(fā)明的調(diào)速器是對稱調(diào)速，一個轉(zhuǎn)速降低時，另一個的轉(zhuǎn)速升高，但兩轉(zhuǎn)速之和始終等于2nM。
差速器屬等力矩轉(zhuǎn)速分配傳動系統(tǒng)，不管齒輪1、3的轉(zhuǎn)速多大，齒輪2傳遞到齒輪1及3上的力矩始終相等。當渦輪Ⅰ及Ⅱ的轉(zhuǎn)速不同，所需力矩也不同，而齒輪1，3上的力矩又必須相等，這時，兩渦輪所需力矩差的一部分通過鋼球無級調(diào)速器平衡，并且力矩由渦輪所需力矩小的一邊傳遞到所需力矩大的一邊，但齒輪1，3上的力矩始終是相等。經(jīng)證明，無級調(diào)速器在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中所傳遞的功率N無＝ (N1-iN2)/(1+i)式中i-無級調(diào)速器傳動速比N無-無級調(diào)速器傳遞功率N1-渦輪(Ⅰ)實際消耗功率N2-渦輪(Ⅱ)實際消耗功率也就是說用較小的無級調(diào)速器與差速器組成的如圖5所示結(jié)構(gòu)的無級調(diào)速系統(tǒng)，可用于傳遞較大的功率，并可以使渦輪機在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)無級的調(diào)節(jié)速度。
b、對于只有一個發(fā)動機的小型渦輪式垂直起降飛機，由于有三臺渦輪機，同時傳遞到各渦輪機的轉(zhuǎn)速及功率又能較容易的無級調(diào)節(jié)，此系統(tǒng)由兩個差速器及兩個鋼球無級調(diào)速器組成功率分配及無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其基本構(gòu)造如圖6所示。Q為發(fā)動機輸入功率，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為尾部及機翼上的三個渦輪推進器。
只要改變差速器兩邊的轉(zhuǎn)速比，就可以改變差速器兩邊輸出的功率之比，并且轉(zhuǎn)速之比就等于功率之比，(因扭矩M相等)即 (n1)/(n2) = (N1)/(N2)現(xiàn)以三等分功率分配無級調(diào)速傳動系統(tǒng)為例，說明其工作原理三等分時，有N1＝N3＝N4＝N2/2因 (n1)/(n2) = (N1)/(N2) = 1/2則n2＝2n1設(shè)計時使nH1＝nH2＝n3＝n4＝n11則2nH1＝n2+n1＝3n1n1= 2/3 nH1n2= 4/3 nH1此時有下列傳動比i1-H2＝ 4/3 i23＝2 i45＝ 2/3這樣設(shè)計就可以使發(fā)動機功率三等分，分別帶動三個渦輪機，以同樣的轉(zhuǎn)速同樣的功率消耗產(chǎn)生同樣的升力旋轉(zhuǎn)。同理，也可以按所需的轉(zhuǎn)速、升力比進行設(shè)計。
無級調(diào)速器A，可以用來對稱調(diào)節(jié)尾部與機翼上兩渦輪的轉(zhuǎn)速比。控制飛機起降時前后保持水平，無級調(diào)速器B可以對稱調(diào)節(jié)機翼上兩渦輪的轉(zhuǎn)速比，使飛機起降時保持左右方向水平。
完成起飛進入平飛階段，無級調(diào)速器既可以與傳動系統(tǒng)分離，僅靠減速箱差速器傳遞功率。
五 工作原理1、起飛將四只渦輪旋轉(zhuǎn)到90°位置，起動四只(或三只)渦輪產(chǎn)生的升力大于飛機本身重量時飛機即升起。
2、加速當飛機離開地面一定高度后，使渦輪機慢慢向水平方向旋轉(zhuǎn)，這時渦輪機產(chǎn)生的拉力將有一向前的分力，使飛機加速，隨著速度的加快，機翼產(chǎn)生的升力不斷增大，渦輪也不斷向水平方向旋轉(zhuǎn)，當速度達到使機翼產(chǎn)生的升力能克服飛機本身重量時，渦輪旋轉(zhuǎn)到水平位置(0°)，飛機完成加速過程進入平飛階段。
3、降落使渦輪機停轉(zhuǎn)，然后旋轉(zhuǎn)到180°，起動渦輪推進器，這時產(chǎn)生的拉力使飛機慢慢減速，渦輪也慢慢向90°位置旋轉(zhuǎn)，當飛機速度降為0時，渦輪也旋轉(zhuǎn)到90°位置，這時飛機本身的重量會與渦輪機產(chǎn)生的拉力平衡，稍微降低渦輪轉(zhuǎn)速，就可以使其產(chǎn)生的拉力小于飛機本身的重量而垂直降落下來。
4、側(cè)飛或倒飛將渦輪全部轉(zhuǎn)到90°位置，使飛機懸停于空中，這時只要使飛機稍向哪個方向傾斜，飛機就可以向那個方向飛行。
權(quán)利要求
1.可垂直起降的渦輪式飛機，該飛機的機翼及尾翼上安裝有四只可以使渦輪旋轉(zhuǎn)平面旋轉(zhuǎn)180°的渦輪推進器。a.權(quán)利所述的四只渦輪推進器其轉(zhuǎn)速可以在一定范圍內(nèi)無級的調(diào)節(jié)。b.權(quán)利1所述的四只渦輪推進器在旋轉(zhuǎn)平面轉(zhuǎn)動時，并不影響其功率傳遞。
2.機翼上渦輪旋轉(zhuǎn)180°裝置，該裝置有動力傳動軸(5)(7)、動力傳動齒輪(1)、傘齒輪(2)(3)將發(fā)動機功率傳至渦輪機。該裝置還有蝸輪(4)、轉(zhuǎn)臂(8)、使渦輪機旋轉(zhuǎn)平面轉(zhuǎn)動180°。
3.尾翼上渦輪旋轉(zhuǎn)180°的裝置，該裝置有動力傳動齒輪(3)、軸(1)將發(fā)動機功率傳至渦輪。蝸輪(4)、套軸(2)使渦輪機旋轉(zhuǎn)平面轉(zhuǎn)動180°。
4.無級調(diào)速裝置，該裝置由差速器和鋼球無級調(diào)速器并聯(lián)組成，鋼球無級調(diào)速器的兩軸端通過齒輪與差速器兩軸端相連。該裝置對稱調(diào)速，傳遞功率不受鋼球無級調(diào)速器負載能力的限制。該裝置通過自控儀控制調(diào)節(jié)兩邊渦輪的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明主要是解決小型或中型渦輪式飛機實現(xiàn)垂直起降的技術(shù)關(guān)鍵，其特點是將渦輪式飛機的渦輪推進器設(shè)計成其旋轉(zhuǎn)平面可以旋轉(zhuǎn)180°，使渦輪推進器產(chǎn)生的拉力對飛機產(chǎn)生不同的作用(拉力、升力、減速)，使飛機即可以垂直起降，又可以高速平飛。為使飛機在起飛時控制其平衡，渦輪機均可以在一定范圍內(nèi)無級調(diào)速，以調(diào)節(jié)其拉力大小，該無級調(diào)速器由差速器和鋼球無級調(diào)速器并聯(lián)組成，對稱調(diào)速，其傳遞功率不受鋼球無級調(diào)速器負荷能力的限制。
文檔編號B64D27/10GK1061004SQ91103210
公開日1992年5月13日 申請日期1991年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月21日
發(fā)明者安拴印 申請人:安拴印