專利名稱：具有大體設(shè)計為空氣靜力浮力體的機(jī)身的飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)，其具有一大體設(shè)計成空氣靜力浮力體的機(jī)身以及鉸接在機(jī)身上的、設(shè)有螺旋槳的、并構(gòu)成驅(qū)動裝置的聯(lián)合的浮力-推進(jìn)裝置，后者分別可在浮力位置和推進(jìn)位置之間擺動。在浮力位置，各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面大體是水平的，而對各螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸大體是豎直的；在推進(jìn)位置，各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面大體是豎直的，而對各螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸大體是水平的。
設(shè)有移動驅(qū)動裝置的空氣靜力飛機(jī)例如作為齊柏林飛船已知已很久。這種飛船由于其空氣靜力的浮力特性而可以大體豎直起飛和降落，然而，由于它大部分比空氣輕，因此在每次定靠時都必須系牢在地面上。此外，這種飛船控制相當(dāng)緩慢，因為由于它緩沖的速度和小的空氣動力控制面而具有小的自控性，即控制運動具有很大的反應(yīng)慣性。雖然，已知在早期飛船用圍繞橫軸可相當(dāng)緩慢擺動的主驅(qū)動裝置和橫向作用的輔助驅(qū)動裝置來支持空氣動力的控制，雖然這一控制減小了飛船的回轉(zhuǎn)圓，但是不允許飛船有“點狀準(zhǔn)確的”靈活性。具有細(xì)長流線體形的飛船的另一缺點是其極高的側(cè)風(fēng)敏感性，這就要將飛船系牢在地面，使得它如同一小船在浮標(biāo)旁在風(fēng)中旋轉(zhuǎn)，為此一般需要錨固式桿。
此外已知垂直起飛的飛機(jī)，其驅(qū)動裝置可從具有水平螺旋漿旋轉(zhuǎn)平面的豎直浮力位置和從具有豎直螺旋漿旋轉(zhuǎn)平面的水平推進(jìn)位置擺出來。具有可擺動的驅(qū)動裝置的垂直起飛的飛機(jī)的問題是要控制在驅(qū)動裝置擺動時產(chǎn)生的離心力，該離心力經(jīng)由穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)支撐在飛機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身上。由于上述離心力，驅(qū)動裝置只能相當(dāng)緩慢地擺動。控制這種垂直起飛的飛機(jī)基本上同樣是用空氣動力的控制裝置。在這種飛機(jī)垂直起飛時，由于驅(qū)動裝置必須產(chǎn)生整個飛機(jī)的浮力，因此除了飛機(jī)自重外可運輸?shù)妮d荷是很有限的。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提出一種上述類型的飛機(jī)，它將空氣靜力的飛機(jī)的優(yōu)點和垂直起飛的飛機(jī)的優(yōu)點結(jié)合在一起，從而能夠?qū)⒋蟮呢?fù)荷運輸很長的距離，同時又能快速和精準(zhǔn)地著陸，而為此毋需特殊的地面基礎(chǔ)設(shè)施。
這一任務(wù)按照權(quán)利要求1的特征部分是這樣解決的，即各個螺旋漿旋轉(zhuǎn)平面可相對于對螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸朝四周傾斜。
除了基本上設(shè)計為驅(qū)動裝置可繞橫向軸擺動外，螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的上述可傾斜性實現(xiàn)了飛機(jī)的推力矢量控制，它反應(yīng)快，在飛機(jī)起飛和降落時也能提供非常靈活的控制性能。由于這一推力矢量控制(在足夠的驅(qū)動功率的前提下)能夠使具有空氣靜力的浮力體的飛機(jī)基本上點準(zhǔn)確地著陸。為此獲得了下述優(yōu)點，即飛機(jī)可以在相當(dāng)小的野外著陸場下降，因此例如可在工廠的倉庫裝上荷載并直接在接收方放下。
轉(zhuǎn)子平面的傾斜基于作用在螺旋槳葉片上的空氣動力而實現(xiàn)對各個螺旋槳葉片的各迎角的單獨調(diào)節(jié)。這樣只有推進(jìn)、提升和控制用的推力矢量作為力引入機(jī)身。在推力矢量快速建立時產(chǎn)生的反作用轉(zhuǎn)矩，例如相應(yīng)驅(qū)動機(jī)或螺旋槳的離心力矩支持在周圍的空氣中，而不支持在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)上。按這一方式，螺旋槳平面相對于輸出軸也可以在很大的角度范圍沿每一方向很快地傾斜，而不必將由離心力矩引起的反作用力傳遞到機(jī)身上。螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面相對于對螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸的傾角可以為±20°和±50°之間，優(yōu)先為±25°和±35°之間，最好為30°。由于本發(fā)明飛機(jī)的推力矢量控制不僅在推進(jìn)位置而且在驅(qū)動裝置的浮力位置工作，因此，在驅(qū)動裝置運行時的短暫的著陸定頓只需要很少的費用將飛機(jī)系牢在地面上，因為反應(yīng)快的推力矢量控制即使在有側(cè)風(fēng)或風(fēng)暴時也能使飛機(jī)在著陸場位置穩(wěn)定。因此，本發(fā)明的飛機(jī)與著陸場的形狀或設(shè)置在地面上的著陸裝置例如錨固件無關(guān)，可以牢固系住飛機(jī)。雖然如此，在驅(qū)動裝置切斷，飛機(jī)長時間停留時需要將飛機(jī)按已知的方式系牢在地面上。這可以通過錨固在飛機(jī)下側(cè)整體成型的著陸腳或借助于安裝在機(jī)身上的最好是中央控制的側(cè)風(fēng)系統(tǒng)來實現(xiàn)。本發(fā)明飛機(jī)的反應(yīng)快的推力矢量控制允許從飛機(jī)的懸浮狀態(tài)中接收載荷和位點準(zhǔn)確地放下載荷，而不必使飛機(jī)著陸。
在本發(fā)明的一個特別有利的結(jié)構(gòu)中，機(jī)身被同時設(shè)計為空氣動力的浮力體。為此，機(jī)身在巡航中除了空氣靜浮力外也產(chǎn)生空氣動力浮力。
在本發(fā)明的飛機(jī)中可以取消與飛行壓頭有關(guān)的主動操縱的空氣動力控制裝置，因此不必設(shè)置高度或側(cè)向?qū)驒C(jī)構(gòu)，后者會提高飛機(jī)的側(cè)風(fēng)敏感性和風(fēng)暴敏感性，仍管在起飛和著陸階段飛行速度很低時對飛機(jī)的控制沒有明顯的附帶作用，因此對飛機(jī)的控制只由推力矢量控制承擔(dān)。因此飛機(jī)可以設(shè)計成簡單的造型。
如果機(jī)身具有基本為圓形的平面圖，則一方面在相同長度時由于其體積要比傳動結(jié)構(gòu)的飛船的之字型形狀大而具有明顯較高的浮力，這間接導(dǎo)致較大的有用負(fù)荷；另一方面，在相同體積時，外殼的無價值的表面減少，這導(dǎo)致重量減少和摩擦阻力的降低。此外，由此也明顯減少了側(cè)風(fēng)敏感性。
如果機(jī)身具有基本為橢圓形的橫截面，從而明顯降低水平飛行時的流動阻力，則是有利的。
如果機(jī)身的橫截面具有大致為橢圓形的非對稱形狀，即形成上殼的上部要比形成下殼的平坦的下部更加拱起，則機(jī)身在巡航及水平位置時除了空氣靜力浮力外還有動力浮力，這可以在起飛和著陸時利用到的轉(zhuǎn)子浮動。此外，不同的拱起度平衡了非對稱的有爭議的機(jī)身的上殼和下殼中的結(jié)構(gòu)負(fù)荷。
機(jī)身最好至少在赤道范圍具有一輪圈狀的加固環(huán)，它形成機(jī)身的水平加固，因為它吸收了上殼和下殼的徑向力，此外例如在迎流側(cè)支持了出現(xiàn)在飛身上的風(fēng)滯壓力。
如果加固環(huán)的橫截面的外周圍具有部分橢圓的形狀，則是特別有利的。這樣加固環(huán)的截面適合赤道范圍的機(jī)身橫截面的形狀。
其它有利的結(jié)構(gòu)是加固環(huán)在夾層結(jié)構(gòu)中具有纖維結(jié)合的材料。這樣，在高強(qiáng)度和低重量時獲得了所要求的彈性，這一彈性允許加固環(huán)在預(yù)定的極限內(nèi)變形。由于這一彈性變形，例如由驅(qū)動裝置支撐結(jié)構(gòu)引入加固環(huán)的力和扭矩可以由機(jī)身外殼結(jié)構(gòu)承受并繼續(xù)傳遞。在壓力作用下橢圓形的機(jī)身的盡可能大的力臂和固有的形狀穩(wěn)定性尤其適用。輪圈狀的加固環(huán)的首要任務(wù)是吸收從外殼結(jié)構(gòu)至機(jī)身的水平加固件的徑向力。
由此合成的壓力由兩個整體成形在加固環(huán)中的具有很高耐壓強(qiáng)度的支撐件承受是有利的。在上述支撐件上最好也錨固著機(jī)身的上殼和下殼。
為了限定要求的徑向彈性，加固環(huán)至少具有一個最好設(shè)計成構(gòu)架結(jié)構(gòu)的支撐架，該支撐架的橫截面最好基本上為三角形，其中的兩個角由整體形成在加固環(huán)中的支撐件形成，三角形的頂點指向機(jī)身內(nèi)側(cè)。
如果支撐架至少部分整體形成在加固環(huán)中，則是有利的。
按照本發(fā)明的另一有利的結(jié)構(gòu)，如果每兩個驅(qū)動裝置共同固定在一個最好是非剛性安裝在機(jī)身上的支撐結(jié)構(gòu)上，則在起飛和著陸階段由各驅(qū)動機(jī)的提升推力和懸掛安裝的螺旋槳軸引起的彎曲力矩直接從一個驅(qū)動裝置導(dǎo)向另一個，而且是將力通過整個機(jī)身結(jié)構(gòu)傳遞。這兩個驅(qū)動裝置相互支撐在它們的支撐結(jié)構(gòu)上。
各驅(qū)動裝置和/或它們的支撐結(jié)構(gòu)連同驅(qū)動裝置最好經(jīng)推力支柱而相互非剛性連接，以形成一個驅(qū)動裝置支撐架，后者由于其非剛性連接而可以交叉和扭曲。
驅(qū)動裝置和/或其支撐結(jié)構(gòu)最好非剛性地安裝在輪圈狀的加固環(huán)上。按這一方式，驅(qū)動裝置整合在驅(qū)動裝置支承架中，后者非剛性地安裝在輪圈狀的加固環(huán)上。通過這一結(jié)構(gòu)，由各驅(qū)動裝置引起的力大部分經(jīng)驅(qū)動裝置支撐架傳遞，從而加固環(huán)和機(jī)身外殼結(jié)構(gòu)由上述的傳遞而減輕負(fù)荷。此外，由此支持了振動技術(shù)上的脫開。
如果前驅(qū)動裝置和后驅(qū)動裝置分別離縱向中間平向間隔不同的距離，則保證后驅(qū)動裝置不處于前驅(qū)動裝置的渦漩尾跡中。
此外，或作為另一種方案，前后驅(qū)動裝置也可以安裝在飛機(jī)的不同高度，以便獲得尚要改善的效果。
在本發(fā)明的一個特別有利的結(jié)構(gòu)中，飛機(jī)設(shè)有四個驅(qū)動裝置，它們最好成雙設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)上。最好分別在圍繞飛機(jī)的圓形平面圖的假想的四角或部分穿過圓形平面圖的四角的范圍設(shè)置一個驅(qū)動裝置(或者根據(jù)驅(qū)動裝置的數(shù)目而且不同的角)。
在每個驅(qū)動裝置中最好設(shè)置兩個相互平行運轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)。
這樣在每個驅(qū)動裝置內(nèi)獲得冗余，而在一個驅(qū)動裝置的驅(qū)動機(jī)故障時在只有很小推力損失時也能可靠地運行整個驅(qū)動裝置。這樣提高了飛機(jī)的運行可靠性，因為整個驅(qū)動裝置的完全故障由于有雙倍的驅(qū)動機(jī)而大為減少。設(shè)置四個這樣的雙倍驅(qū)動裝置提供了完全的驅(qū)動冗余，即使在帶最大起飛質(zhì)量起飛時，即垂直飛行時有一個驅(qū)動機(jī)故障。在起飛時，如果一個驅(qū)動裝置故障，則只有兩個對角線相對的驅(qū)動裝置提供浮力，在最大起飛質(zhì)量時也能保持很小的下降速度。其中可以使用第三個有運行能力的驅(qū)動裝置來穩(wěn)定飛機(jī)防止繞橫軸和縱軸搖動。在這種驅(qū)動裝置損失時，如果已經(jīng)達(dá)到足夠的飛行高度，則可以在巡航中進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在巡航中，按要求的方式設(shè)有四個驅(qū)動裝置的飛機(jī)在一個驅(qū)動裝置完全停機(jī)時也保留完全的飛行性和可操縱性，因為在這種情況下保證在飛機(jī)的每一側(cè)相對于縱向中間平面尚有一個驅(qū)動裝置起作用，其中第三個起作用的驅(qū)動裝置用于飛行狀態(tài)調(diào)節(jié)。
在機(jī)身的下部最好設(shè)計成輸送貨物的貨艙，在貨艙下方一個最好設(shè)計成板狀的著陸腳可以移出。
在一個有利的實施例中，貨艙設(shè)有至少一個斜面，其中最好在兩個相互背離的側(cè)面設(shè)有兩個斜面。設(shè)置一個斜面使飛機(jī)的裝載和卸載容易，而在相互背離的兩側(cè)設(shè)置兩個斜面可以在所謂的滾裝作業(yè)中快速地裝載和卸載。
如果在貨艙的下方，在其四周的范圍向下指向地設(shè)置一個可氣動移出的膜盒狀的環(huán)狀凸起作為著陸腳，則通過由環(huán)狀凸起構(gòu)成的著陸腳可以緩沖著陸沖擊，并且由于小的面積壓力而也可以在未加固的基礎(chǔ)上著陸。為了調(diào)整確定的高度，氣動可移出的環(huán)狀凸起具有一體的高度限制。
在本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)中，在機(jī)身赤道范圍的前部設(shè)置一個最好部分為雙層結(jié)構(gòu)的客艙，這樣飛機(jī)可作為乘客運輸工具使用。
其中，客艙最好懸掛在輪圈狀的加固環(huán)中，最好也懸掛在驅(qū)動裝置支撐架的支持結(jié)構(gòu)中。
在一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，在機(jī)身赤道范圍的后部設(shè)置一個行李艙和貨艙。行李艙和貨艙設(shè)置在飛機(jī)的后部連同設(shè)置在飛機(jī)前部的客艙而盡可能使飛機(jī)基本平衡。
行李艙和貨艙最好懸掛在輪圈狀的加固環(huán)中，最好也懸掛在驅(qū)動裝置支撐架的后支撐結(jié)構(gòu)中。
在一個有利的改進(jìn)中，在下殼中設(shè)置一個在下殼中一體形成的中央體，在其下側(cè)最好設(shè)計一個可氣動移出的膜盒狀的環(huán)狀凸起作為著陸腳。
如果中央體這樣懸掛在由上殼和下殼組成的機(jī)身的外殼結(jié)構(gòu)中，即它在硬性著陸時能向上彈起，則可以緩沖客艙、行李艙和貨艙以及驅(qū)動裝置支撐架，避免了客艙的著陸沖擊，從而避免了乘客的著陸沖擊，以及行李艙和貨艙以及驅(qū)動裝置支撐架的著陸沖擊。
中央體最好至少設(shè)有一個用于從外部接近的斜面。
如果客艙和行李艙以及貨艙經(jīng)未包殼的輸送支柱與中央體連接，則提供了在中央體和客艙以及行李艙、貨艙之間的相對于周圍的機(jī)身內(nèi)腔未防護(hù)的連接途徑。如果輸送支柱和中央體之間的連接被設(shè)計成非剛性的，則中央體可以彈起。其中至少設(shè)置兩個最好三個輸送支柱。
在另一個有利的實施例中，機(jī)身具有一個支撐結(jié)構(gòu)和一外殼，其中，機(jī)身外殼至少在上殼范圍的一部分可以加熱。加熱，尤其是對朝向機(jī)身內(nèi)側(cè)的上殼一側(cè)的加熱可以去除機(jī)身外殼上的冰，從而在壞天氣時明顯提高了飛機(jī)的運行安全性。
機(jī)身外殼的可加熱段最好設(shè)計成雙壁形，并由熱空氣或另種一種比機(jī)身環(huán)境熱的氣體按需要流過。為此不僅能使用驅(qū)動裝置的廢熱，也能設(shè)置獨立的加熱裝置。如果機(jī)身外殼內(nèi)的壓力是可調(diào)的，則是有利的。這種結(jié)構(gòu)支持了機(jī)身外殼有效地去冰，從而支持了飛機(jī)在壞天氣時的可靠飛行。
在本發(fā)明又一特別有利的實施例中，設(shè)置一中央調(diào)節(jié)，最好是數(shù)字調(diào)節(jié)，以便單獨或共同控制所有驅(qū)動裝置的螺旋槳葉片的迎角，最好只用于飛行狀態(tài)調(diào)節(jié)，以及在垂直起飛和著陸中、水平巡航中以及在上述兩種狀態(tài)中的飛行控制。中央調(diào)節(jié)用于飛機(jī)的所有運行狀態(tài)，保證了穩(wěn)定的飛行性能，從而減輕了飛機(jī)駕駛員的任務(wù)。
作為中央調(diào)節(jié)的冗余設(shè)有一附加的人工飛行控制，在中央調(diào)節(jié)故障的情況下能夠使駕駛員穩(wěn)定飛機(jī)的性能。
本發(fā)明飛機(jī)的推力矢量控制由具有至少一個螺旋槳的驅(qū)動裝置提供，其中，螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面設(shè)計成可相對于對螺旋槳軸加載的驅(qū)動機(jī)的輸出軸傾斜，其中螺旋槳的旋轉(zhuǎn)運動的均勻性可這樣實現(xiàn)，即螺旋槳軸和對螺旋槳軸加載的驅(qū)動機(jī)的輸出軸最好經(jīng)由雙萬向接頭相互鉸接。通過本發(fā)明的驅(qū)動裝置的這一結(jié)構(gòu)獲得了與螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面在浮力位置和推進(jìn)位置之間的擺動狀態(tài)無關(guān)的螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面以假想圓盤的形狀附加地朝四周有效傾斜，這樣實現(xiàn)了推力矢量的快速和立即的有效改變。驅(qū)動裝置具有相對于驅(qū)動機(jī)的輸出軸可朝四周傾斜的螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的這種特殊結(jié)構(gòu)不僅可用于本申請中所述的飛機(jī)，也能用于一般的飛機(jī)例如飛船，其條件是由旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置引起的推力矢量能快速地改變其作用方向。
對于尤其在飛機(jī)中的實際應(yīng)用，除了高靈活的推力矢量控制用的前述的性能外，螺旋槳驅(qū)動裝置具有下列優(yōu)點-螺旋槳平面可以與飛行狀態(tài)或飛行位置無關(guān)地始終垂直于入流方向指向。
-在側(cè)風(fēng)入流時可以建立補償?shù)钠胶馔屏Ψ至俊?br> -在螺旋槳平面傾斜入流時沒有彎曲力矩作用在螺旋槳軸上，因為螺旋槳平面的擺動力矩在循環(huán)單獨調(diào)節(jié)葉片時被消除。
如果將螺旋槳的槳轂經(jīng)由萬向節(jié)環(huán)安裝成萬向的，從而推力矢量控制能實現(xiàn)螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的傾斜，則是有利的。
在驅(qū)動裝置的一個有利的改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，螺旋槳葉片無水平鉸和豎直鉸或等效作用的彈性件而安裝在相應(yīng)的螺旋槳槳轂上。
各螺旋槳葉片的迎角最好借助于擺動輪盤公共調(diào)節(jié)，以及相對于螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面單獨調(diào)節(jié)。這樣布置的螺旋槳葉片和經(jīng)擺動輪盤對其迎角的控制實現(xiàn)了螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面直接跟蹤迎角變化的傾斜，從而獲得了控制飛機(jī)用的要求的推力矢量改變。
葉片迎角的循環(huán)改變?nèi)缤鄙w機(jī)轉(zhuǎn)子中一樣經(jīng)由擺動輪盤實現(xiàn)。然而不同的是，螺旋槳葉片的根部在螺旋槳平面的動態(tài)擺動過程之后不再被循環(huán)調(diào)節(jié)到垂直于入流方向的平面內(nèi)，因為與直升機(jī)固定的螺旋槳轂不同，本發(fā)明的螺旋槳槳轂連同螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面相對于輸出軸擺動。在本發(fā)明的上述實施例中，擺動輪盤、螺旋槳槳轂和螺旋槳葉片在擺動過程之后又在相互平行的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
原則上螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面相對于對螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動機(jī)的輸出軸的傾角可以是±20°和±50°之間，優(yōu)先是±25°和±35°之間，最好是±30°，如前面所述。然而，如果螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面相對于對螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動機(jī)的輸出軸的傾角為大于±45°，則在驅(qū)動機(jī)適當(dāng)傾斜安裝在飛機(jī)上時，只要通過螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的傾斜就可調(diào)節(jié)浮力位置和推進(jìn)位置。
然而，最好設(shè)置一個擺動機(jī)構(gòu)用來將驅(qū)動裝置固定在飛機(jī)上，允許驅(qū)動裝置圍繞擺動軸在浮力位置和推進(jìn)位置之間擺動。在浮力位置，輸出軸大體豎直指向，而在推進(jìn)位置，輸出軸大體水平指向。飛機(jī)在垂直飛行和水平飛行之間的每一過渡階段，螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面從水平位置(浮力位置)擺動到豎直位置(推進(jìn)位置)同樣是螺旋槳葉片的單獨的迎角調(diào)節(jié)經(jīng)由流體動力實現(xiàn)，并使驅(qū)動機(jī)的輸出軸圍繞擺動軸例如一根平行于飛機(jī)橫軸的軸線擺動。
最好設(shè)置一個跟蹤裝置，它跟蹤由于作用在螺旋槳上的流體動力和由此引起的離心力產(chǎn)生的驅(qū)動裝置尤其是螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的擺動運動，并最好無反作用力地支持這一擺動運動。其中，該跟蹤裝置以很緩慢的調(diào)節(jié)速度(約系數(shù)5)跟蹤螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的擺動運動。該擺動運動是由于作用在螺旋槳上的流體動力(在飛機(jī)上應(yīng)用時是空氣動力)和由此引起的離心力而產(chǎn)生的。
在另一結(jié)構(gòu)形式中，螺旋槳槳轂安裝在一單根軸的傾斜接頭中，其傾斜軸線垂直于驅(qū)動裝置的擺動軸延伸，因此，螺旋槳槳殼繞傾斜軸線的可傾斜性連同驅(qū)動裝置繞其擺動軸的可擺動性就允許螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面沿所有方向傾斜，其中，跟蹤繞驅(qū)動裝置的擺動軸的擺動運動的跟蹤裝置的調(diào)節(jié)速度與流體動力引起的螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的傾斜運動的調(diào)節(jié)速度大致相同，以便獲得一種基本上無反作用的擺動運動。在這一結(jié)構(gòu)型式中，取消了上述的螺旋槳槳轂的萬向節(jié)的支承。
在一個優(yōu)選的改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，在螺旋槳槳轂中整體形成一個設(shè)計成行星齒輪箱的減速箱。該減速箱從驅(qū)動機(jī)的輸出軸最好經(jīng)由雙萬向接頭或同步接頭而承受旋轉(zhuǎn)，并在減小輸出軸的轉(zhuǎn)速后輸給螺旋槳槳轂。為此使螺旋槳驅(qū)動裝置的雙萬向接頭或同步接頭減輕很大的力矩，后者尤其是在大直徑的螺旋槳運行時可能產(chǎn)生。
本發(fā)明驅(qū)動裝置的這一結(jié)構(gòu)，基于其由螺旋槳葉片的迎角的可變節(jié)距的調(diào)節(jié)所引起的螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的傾斜，保證了螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面無反作用地從其當(dāng)前位置移出，從而保證無反作用地改變推力矢量。因此在這一結(jié)構(gòu)中沒有離心力作用在機(jī)身上，從而在要求靈活的飛行控制和飛行狀態(tài)調(diào)節(jié)的快速推力矢量改變時也可以消取昂貴的和笨重的支撐結(jié)構(gòu)以及對機(jī)身的加強(qiáng)。
此外，本發(fā)明涉及一種控制帶螺旋槳驅(qū)動裝置的飛機(jī)的方法，其中，每個螺旋槳的各個葉片的迎角可單獨循環(huán)調(diào)節(jié)，因此，螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面無反作用地由于空氣動力和由此引起的離心力而傾斜。這一方法能反應(yīng)快速地控制螺旋槳飛機(jī)，從而尤其在低飛行速度的范圍能夠比傳統(tǒng)的經(jīng)由升降舵、方向舵和橫向舵的空氣動力的控制更快地改變方向。
下面借助于實施例參考附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中

圖1處于巡航狀態(tài)的客運型式的本發(fā)明飛機(jī)，圖2客運型式的本發(fā)明飛機(jī)的等高剖視圖，圖3處于在無地面設(shè)施著陸狀態(tài)的客運型式的本發(fā)明的飛機(jī)，圖4處于在無地面設(shè)施著陸狀態(tài)的貨運型式的本發(fā)明的飛機(jī)，圖5貨運型式的本發(fā)明飛機(jī)的等高剖視圖，圖6貨運型式的本發(fā)明飛機(jī)的剖切俯視圖，其具有一個前后驅(qū)動裝置用的支撐架，圖7具有加固環(huán)和支撐結(jié)構(gòu)的本發(fā)明飛機(jī)的局部剖開的側(cè)視圖片斷，圖8可傾斜的驅(qū)動裝置的第一實施例的局剖側(cè)視圖，圖9可傾斜的驅(qū)動裝置的第二實施例的局剖側(cè)視圖。
圖1表示處于巡航狀態(tài)的本發(fā)明飛機(jī)的客運型式的側(cè)視圖。飛機(jī)具有一個大體設(shè)計為空氣靜力的浮力體的機(jī)身1。機(jī)身1主要充有比空氣輕的氣體，最好是氦氣。
機(jī)身1設(shè)計成旋轉(zhuǎn)的橢圓，從而具有大致為圓形的輪廓和橢圓形的橫截面。機(jī)身1相對于其赤道面的上部，其被稱為上殼2，要比位于赤道面下方的、稱為下殼3的機(jī)身1的下部拱起更多，下部設(shè)計得較為平坦，因此，與上殼2相比具有較小的高度。
盡管機(jī)身1在平面圖中被設(shè)計成圓形，但它沿飛行方向具有一定的前端，該前端由鼻狀地安裝在機(jī)身1的赤道圓周上的駕駛艙4限定。機(jī)身1的赤道圓周的前半部設(shè)有在機(jī)身壁上構(gòu)成的雙層客艙38的上層窗口5(圖2)。下層另一排設(shè)計為全景窗6的窗口設(shè)置在機(jī)身1的最前部分在駕駛艙4的下方和其側(cè)面。在機(jī)身1的兩側(cè)設(shè)置兩個前驅(qū)動裝置7、8以及兩個后驅(qū)動裝置9、10。
前驅(qū)動裝置7、8分別設(shè)有一個沿飛行方向向前指向的螺旋槳11、12，它們被設(shè)計成牽引式螺旋槳，其葉片11’，12’設(shè)計成如同傳統(tǒng)螺旋槳飛機(jī)的葉片。螺旋槳的直徑在直升飛機(jī)的螺旋槳的直徑范圍。
后驅(qū)動裝置9、10具有一個相對于飛行方向向后指向的螺旋槳13、14，它們被設(shè)計成推進(jìn)式螺旋槳。后驅(qū)動裝置9、10的螺旋槳葉片13’，14’同樣設(shè)計成直升飛機(jī)類型，后螺旋槳13，14的直徑大致與前螺旋槳11、12的直徑相同。
前驅(qū)動裝置7、8經(jīng)各自的橫向控制桿15、16或18、19以及縱向控制桿17或20安裝在機(jī)身上。
后驅(qū)動裝置9、10經(jīng)各自的橫向控制桿21、22或24、25以及各自的縱向控制桿23或26安裝在機(jī)身上。
前驅(qū)動裝置7、8位于赤道面的上方，后驅(qū)動裝置9、10位于機(jī)身1的赤道面的下方。
圖2表示客運型式的本發(fā)明飛機(jī)的等高的剖視圖，其中，上殼2的機(jī)身外殼2’絕大部分被剖去，下殼3的機(jī)身外殼3’在左邊后驅(qū)動裝置9的范圍被剖去。
在機(jī)身1的赤道范圍設(shè)置了一個輪圈狀的加固環(huán)27，其在上邊緣和下邊緣分別具有一個環(huán)狀的耐壓支撐件28、29。在環(huán)狀的支撐件28、29之間設(shè)置一環(huán)狀的壁30，它將前支撐件28和后支撐件29相互連接在一起。加固環(huán)27的結(jié)構(gòu)下面借助于圖7還要作詳細(xì)的說明。
前驅(qū)動裝置7、8經(jīng)一個構(gòu)架狀的前支撐結(jié)構(gòu)31相互連接，其中，前上橫向控制桿15、18和前下橫向控制桿16、19構(gòu)成前支撐結(jié)構(gòu)31的構(gòu)件。
后驅(qū)動裝置9、10經(jīng)后支撐結(jié)構(gòu)32相互連接，其中，后橫向控制桿21、22、24、25構(gòu)成后支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。
每一側(cè)的前縱向控制桿17、20與飛機(jī)同一側(cè)的后縱向控制桿23、26相連接，其中，在各自的連接部位設(shè)置一個構(gòu)架狀結(jié)構(gòu)33、34，以便平衡驅(qū)動機(jī)構(gòu)不同的高度位置，從而平衡其縱向控制桿的不同高度位置。
縱向控制桿17、23或20、26連同有關(guān)的構(gòu)架狀連接結(jié)構(gòu)33或34分別構(gòu)成左推力支柱36或右推力支柱37。
前支撐結(jié)構(gòu)31、后支撐結(jié)構(gòu)32、左前縱向控制桿17、左后縱向控制桿23、它們的左構(gòu)架狀連接結(jié)構(gòu)33、右前縱向控制桿20、右后縱向控制桿26和它們的右構(gòu)架狀連接結(jié)構(gòu)34共同構(gòu)成驅(qū)動支撐架35，它將四個驅(qū)動裝置7、8、9、10相互連接在一起，其中，各自的縱向控制桿17、23、24、26與相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)31、32非剛性連接，以使允許驅(qū)動支撐架35的扭轉(zhuǎn)和交叉。
驅(qū)動支撐架35在前后支撐結(jié)構(gòu)31、32以及左右推力支柱36、37的范圍非剛性地懸掛在輪圈狀的加固環(huán)27上，以便允許在驅(qū)動支撐架35和輪圈狀的加固環(huán)27之間的扭轉(zhuǎn)。
在機(jī)身1的前部設(shè)有半環(huán)形的乘客艙38，它懸掛在輪圈狀的加固環(huán)27和驅(qū)動支撐架35、尤其是其前支撐結(jié)構(gòu)31上。乘客艙38的窗口5設(shè)計在加固環(huán)27的前部，在其環(huán)形壁上。
在機(jī)身1的下部設(shè)有貨物和乘客行李箱用的行李艙和貨艙39。行李艙和貨艙39懸掛在加固環(huán)27和后支撐結(jié)構(gòu)32上。在行李艙和貨艙39的下側(cè)設(shè)有井筒40，它從行李艙和貨艙39的底部通至下殼3的壁。井筒40的下側(cè)可被一個安裝在下殼3壁中的活板41封閉。一個圖2中未示出的繩索牽行機(jī)或提升機(jī)設(shè)置在行李艙和貨艙39的井筒40的范圍，以便將貨物從行李艙和貨艙39下降至著陸場的表面，或?qū)⒇浳飶哪抢镙斔偷斤w機(jī)內(nèi)。
在機(jī)身的中部設(shè)置一個圓柱形的中央體42，它豎在下殼3的下側(cè)上構(gòu)成的著陸腳43上并經(jīng)過未包殼的輸送連桿44、45、46與乘客艙38和行李艙和貨艙39相連。中央體42至少伸至赤道面的范圍或略微超出，然而在中央體42的上側(cè)和上殼2的壁之間留有明顯的豎向間距。中央體42這樣懸掛在由上殼2、下殼3和加固環(huán)27構(gòu)成的機(jī)身1的套筒結(jié)構(gòu)上，使得其在飛機(jī)硬性著陸時能向上彈起，從而能緩沖乘客艙38、行李艙和貨艙39以及驅(qū)動支撐架35，其中，輸送桿44、45、46與中央體42非剛性相連，以便它們也能夠彈起。
在下殼3的下部設(shè)置一個未包殼的通道47，從中央體42徑向向外延伸至下殼3的壁或外殼3’，通道47可由一個在下殼3的壁中構(gòu)成的通道斜面48關(guān)閉。在中央體42內(nèi)部設(shè)置有梯子和/或升降機(jī)，它們將通道47高度上的中央體42的下登機(jī)區(qū)與輸送桿44、45、46的通道區(qū)相連。
此外，從圖2可以看出，驅(qū)動裝置7、8、9、10設(shè)計成有角度的，其中驅(qū)動機(jī)49、50、51、52分別設(shè)置成垂直于通過中央體和駕駛艙延伸的飛機(jī)的縱向中間平面，最好是水平的。前驅(qū)動機(jī)49、50與各自的前上橫向控制桿15或18同軸取向，而后驅(qū)動機(jī)51、52與各自相應(yīng)的后下橫向控制桿22或25同軸取向。因此，驅(qū)動機(jī)49、50、51、52的軸線位于平行于飛機(jī)的赤道面的平面內(nèi)。
每個驅(qū)動機(jī)49、50、51、52經(jīng)一個在圖中未示出的錐齒輪傳動裝置分別與相應(yīng)的驅(qū)動裝置的前部53、54或后部55、56相連，錐齒輪傳動裝置的各輸入軸與相應(yīng)的驅(qū)動機(jī)的輸出軸相連，傳動各螺旋槳的傳動軸位于一個與各傳動機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸成直角的平面內(nèi)。為此，在圖2中傳動軸處于水平位置。每個驅(qū)動裝置7、8、9、10中的錐齒輪傳動裝置可從圖2中的驅(qū)動裝置7、8、9、10的成角度的結(jié)構(gòu)中看到。
每一驅(qū)動裝置7、8、9、10安裝成可繞它們相應(yīng)的驅(qū)動機(jī)49、50、51、52的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，這樣前驅(qū)動裝置7、8的圖2中處于水平的各前段53、54或各后驅(qū)動裝置9、10的圖2中處于水平的后段55、56可在圖2所示的水平方向和垂直方向之間擺動。傳動機(jī)構(gòu)的相應(yīng)傳動軸分別位于各段內(nèi)。
圖3中表示處于著陸后的狀態(tài)的飛機(jī)的側(cè)視圖，其中，各傳動軸所處的驅(qū)動裝置7、8、9、10的段53、54、55、56擺動到垂直位置。因此，在圖3中驅(qū)動裝置7、8、9、10的各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面是水平延伸，因此圖3同時也表示了驅(qū)動裝置的起飛和著陸位置。
此外，在圖3中可以看到行李艙和貨艙39的打開的活板41以及通向中央體42的通道47的放下的通道斜面48。在機(jī)身1的下殼3的下方可以看到一膜盒式的環(huán)狀凸起57，它從下殼3的下壁向下移出，已著陸的飛機(jī)支撐在上述環(huán)形凸起上，其中該環(huán)形凸起57用作著陸腳。
此外，從圖3中可以看出，前驅(qū)動裝置7和未示出的前驅(qū)動裝置8相對于圖1所示的巡航位置向上轉(zhuǎn)動，這樣，螺旋槳11的平面位于相應(yīng)的驅(qū)動機(jī)49的上方，后驅(qū)動裝置9的螺旋槳13的平面同樣如同不可看到的后驅(qū)動裝置10一樣位于相應(yīng)的驅(qū)動機(jī)51的下方。各螺旋槳平面的不同的位置是由前螺旋槳為牽引式螺旋槳而后螺旋槳為推進(jìn)式螺旋槳引起的，因此，用圖3所示的裝置不僅能使前驅(qū)動裝置，而且能使后驅(qū)動裝置產(chǎn)生向上的推力。
圖4表示本發(fā)明飛機(jī)的一個實施例，它被設(shè)計成貨運型式，如同圖3中用于客運型式一樣處于運行狀態(tài)。在貨運型式中沒有在客運型式中設(shè)置的窗口5和7。為此，在下殼3中設(shè)計有圖5中所示的、在平面圖中大體為八角形的貨艙58(圖5)。貨艙58在其底部設(shè)有與平面圖相適應(yīng)的向下指向的膜盒狀環(huán)形凸起59。該凸起具有客運型式中的環(huán)形凸起57相同的用于著陸腳的功能，然而其所界定的適應(yīng)于貨艙平面圖的底面要大于客運型式的環(huán)形凸起57。
此外，在圖4所示的貨運型式中設(shè)置有一個在下殼3的壁中的前斜面60和一個后斜面61。前后斜面從前方和后方通過前通道62或后通道63通向貨艙58(圖5)，這樣就能容易地同時對貨艙58進(jìn)行裝貨和卸貨。
圖5再次給出了本發(fā)明飛機(jī)的局部剖開的等高視圖，其中，圖5的視圖原則上與圖2的客運型式的視圖相同。這一型式中的驅(qū)動支撐架64的結(jié)構(gòu)也基本上與客運型式的驅(qū)動支撐架35相同。具有上殼2和下殼3以及輪圈狀加固環(huán)27的機(jī)身1基本上與圖2中所示的客運型式相同，為了避免重復(fù)，因此有關(guān)結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)基本相同的驅(qū)動裝置的說明請參閱圖2的說明。貨艙58基本上位于機(jī)身1的下殼3范圍，貨艙58的上壁與上殼2的上壁明顯隔開，以便貨艙58也能彈起，從而使驅(qū)動支撐架64緩沖。貨艙58的高度最大為飛機(jī)總體高度的四分之一。
圖6表示圖4和5的貨運型式的剖切平面視圖，其中，在沿飛行方向看去的右側(cè)表示了前右驅(qū)動裝置8和后右驅(qū)動裝置10處于其豎直飛行位置(具有水平的螺旋槳平面)，沿飛行方向看去的左側(cè)驅(qū)動裝置，左前驅(qū)動裝置7和左后驅(qū)動裝置9處于巡航位置(具有豎直的螺旋槳平面)。這一具有不同轉(zhuǎn)向的驅(qū)動裝置的圖示只是用于更好的理解，而不代表實際的飛行狀態(tài)。
驅(qū)動裝置基于浮力的分配最好設(shè)置在縱向方向，這樣，在垂直起飛時所有驅(qū)動裝置Arot的浮力重心和機(jī)身體積Aaerostat的空氣靜力浮力的合力通過飛機(jī)的質(zhì)量重心G。質(zhì)量的分布和空氣靜力學(xué)的浮力Aaerostat的分布最好這樣來布置，即質(zhì)量重心G在空心靜力浮力中心前這樣遠(yuǎn)，即在例如因燃料耗盡而使所有驅(qū)動裝置停機(jī)后，在預(yù)選的低的飛行速度時能建立飛行力學(xué)穩(wěn)定的滑行。相應(yīng)地，在圖6中描述了用各名稱表示的點，Aaerodyn表示空氣動力的合成浮力的作用點，Aaerostat表示機(jī)身體積的空心靜力的浮力的作用點，Arot表示所有驅(qū)動裝置的浮力重心，G表示飛機(jī)的質(zhì)量重心。
在圖6中可以清楚看出，各橫向控制桿15，16；18，19；21，22；24，25相對于飛機(jī)的橫向軸y從設(shè)置在機(jī)身內(nèi)的前支撐結(jié)構(gòu)31的中間段或設(shè)置在機(jī)身內(nèi)的后支撐結(jié)構(gòu)32的中間段起略微向外指向，即從前支撐結(jié)構(gòu)31向前和從后支撐結(jié)構(gòu)32向后成角度。在圖1的側(cè)視圖中可以看到巡航狀態(tài)的螺旋槳平面相對于通過飛機(jī)橫向軸的豎直平面的傾斜位置。傾斜位置的作用是環(huán)繞飛機(jī)的空氣流大致軸向地流過巡航狀態(tài)(圖1)的處于正常位置的螺旋槳。
圖7表示本發(fā)明的飛機(jī)在赤道范圍的局剖側(cè)視圖片斷。加固環(huán)27具有一管環(huán)的上支撐件28和一管狀的下支撐件29，它們在壁30的上周緣或下周緣上層壓在夾層狀的環(huán)狀壁30中。壁30的輪廓部分橢圓狀地外凸。上殼2的機(jī)身外殼2’以及下殼3的機(jī)身3’通過適當(dāng)?shù)木o固裝置固定在上支撐件28或下支撐件29上。為此，各支撐件28、29具有一個不同于圖7所示的圓形的適當(dāng)形狀的橫截面形狀，而能將各機(jī)身外殼的相應(yīng)緊固件安裝在相應(yīng)的上支撐件28或下支撐件29上。
機(jī)身外殼由適當(dāng)柔性材料制成，例如用于飛船的那種。本申請中所選用的名稱上殼和下殼并不意味著剛性結(jié)構(gòu)，而只是表示處于低壓狀態(tài)的機(jī)身的幾何形狀。
上殼2設(shè)計成雙壁，其中，內(nèi)殼2”與外殼2’隔開，并形成一個通道。在上支撐件28中構(gòu)成的排氣孔65通入上述通道。外殼2’和內(nèi)殼2”之間構(gòu)成的空間也可以子午線狀地分成多個通道。在上殼2的最高點，在外殼2’中設(shè)置一個未示出的中心上排氣孔。這樣通過上支撐件28輸入的熱空氣可以從孔65流入內(nèi)殼2”和外殼2’之間構(gòu)成的通道內(nèi)，并從中心上排氣孔再次選出，其中，熱空氣加熱外殼2’，從而能使外殼除冰。
此外，圖7表示了構(gòu)架狀的支撐架66，它安裝在加固環(huán)27的徑向內(nèi)側(cè)，并在拉入環(huán)形內(nèi)支撐件67的情況下將上支撐件28和下支撐件29連接在一起。支撐架66用于加強(qiáng)加固環(huán)27。
為了控制，沒有傳統(tǒng)空氣動力學(xué)控制裝置的飛機(jī)具有特殊的驅(qū)動裝置7、8、9、10，它們由于具有可傾的螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面113的特殊設(shè)計的轉(zhuǎn)子頭部110而可借助于螺旋槳來進(jìn)行推力矢量控制。
這種驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子頭部110以及其變型將在下面參考圖8和9說明。
在圖8中表示了驅(qū)動裝置7、8、9、10中的一個驅(qū)動裝置的本發(fā)明轉(zhuǎn)子頭部的第一實施例。轉(zhuǎn)子頭部在其圖8的下部具有一個螺旋槳支架的設(shè)計成空心圓筒形的前段101或驅(qū)動裝置外殼，它與本發(fā)明飛機(jī)的前驅(qū)動裝置7、8的前段53、54或后驅(qū)動裝置9、10的后段55、56相同。
在前段101的內(nèi)部同軸設(shè)置一個圓柱形的內(nèi)輔助支撐管102，它經(jīng)過環(huán)狀的間隔墊103與圓筒形的前段101相連。
圓柱形的內(nèi)輔助支撐管102的內(nèi)部同軸經(jīng)軸承可旋轉(zhuǎn)地安裝一根軸104。軸104是圖2示意所示的驅(qū)動機(jī)49、50、51、52之一的輸出軸。它可以與相應(yīng)的驅(qū)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，或者如同圖1～7中的例子經(jīng)一錐齒輪傳動裝置與驅(qū)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸相連。此外，軸104可以是設(shè)置在驅(qū)動機(jī)后的減速器或主傳動箱的輸出軸。
在螺旋槳支架的圓筒形前段101或驅(qū)動裝置外殼的自由端，在前段101的空心圓筒形的外殼內(nèi)可轉(zhuǎn)動地安裝一個萬向節(jié)環(huán)106。萬向節(jié)環(huán)106的旋轉(zhuǎn)軸106’與圓筒形前段101的縱軸101’成直角。萬向節(jié)環(huán)106按已知的方法經(jīng)支承螺栓107、108支承在空心圓筒形的前段101上。
在萬向節(jié)環(huán)106的內(nèi)部借助于兩個在空心圓柱形支撐管109的下端徑向相對的兩側(cè)軸向凸起的連接板111將螺旋槳槳轂110的圓柱形支撐管109可旋轉(zhuǎn)地安裝在萬向節(jié)環(huán)106中。連接板111和空心圓柱形支撐管109繞著轉(zhuǎn)動的傾斜軸111’垂直于空心圓柱形支撐管109的縱軸109’，并垂直于萬向節(jié)環(huán)106的旋轉(zhuǎn)軸106’。按這一方式形成一個外萬向接頭112，其中心點由軸線101’，106’和111’的交點構(gòu)成。該萬向接頭允許螺旋槳平面113相對于螺旋槳支架的前段101或驅(qū)動裝置外殼的縱軸101’沿任意方向傾斜，上述縱軸同時構(gòu)成輸出軸104的旋轉(zhuǎn)軸104’。
在輸出軸104的自由端范圍設(shè)置兩個直徑相對的內(nèi)部的下回轉(zhuǎn)軸承114、114’，其中安裝一根徑向穿過輸出軸104的軸115，其旋轉(zhuǎn)軸線115’與輸出軸104的旋轉(zhuǎn)軸線104’成直角。旋轉(zhuǎn)軸線104’本身與前段101的縱向軸線101’同軸延伸。軸115為了在其中間構(gòu)成一個下萬向接頭(沿縱向看)而設(shè)置兩個側(cè)軸頸116，其旋轉(zhuǎn)軸線116’與旋轉(zhuǎn)軸線115’成直角。
在軸頸116上分別可旋轉(zhuǎn)地安裝一根從空心的輸出軸104的自由端延伸出的連接軸118，它的背離軸頸116的一端支承在軸頸117上。軸頸117的旋轉(zhuǎn)軸線117’平行于旋轉(zhuǎn)軸線116’。為了在軸119的中心(沿縱向看)構(gòu)成一個上萬向接頭將軸頸117側(cè)向安裝在軸119上，其旋轉(zhuǎn)軸線119’垂直于旋轉(zhuǎn)軸線117’地延伸。
軸119可旋轉(zhuǎn)地安裝在兩個內(nèi)部上回轉(zhuǎn)軸承120、120’中，它們設(shè)置在螺旋槳軸121的自由端的范圍。螺旋槳軸121的旋轉(zhuǎn)軸線121’垂直于螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面113和旋轉(zhuǎn)軸線119’。
按這一方式構(gòu)成一內(nèi)部的雙萬向接頭122，其萬向節(jié)十字頭定位成與外萬向接頭112的中心點等距。這樣就做到了在螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面113傾斜時，輸出軸104的旋轉(zhuǎn)軸和連接軸118以及連接軸118和螺旋槳軸121之間的角度總是大小相同并與螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸113的傾角之半相同。輸出軸104的旋轉(zhuǎn)從這樣構(gòu)成的雙萬向接頭均勻地傳遞到螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面113任意傾斜位置的螺旋槳軸121上。
螺旋槳軸121的旋轉(zhuǎn)軸線121’和輸出軸104的旋轉(zhuǎn)軸線104’在外萬向接頭112的中心相交，也就是說，在萬向節(jié)環(huán)106的轉(zhuǎn)動軸線106’和連接板111的傾斜軸線111’的交點。
在螺旋槳槳轂116中設(shè)置一行星齒輪箱123，其中心輪與螺旋槳軸121相連，在空心輪124上安裝螺旋槳葉片125。行星齒輪箱123的行星輪安裝在行星輪架上，后者與圓柱形的支撐管109固定連接。
螺旋槳葉片125、125’是這樣安裝在空心輪124上，即可以調(diào)節(jié)螺旋槳葉片125、125’的迎角。為此，每個螺旋槳葉片125、125’經(jīng)相應(yīng)的上調(diào)節(jié)桿126、126’借助于各自的上萬向球接頭128，128’與擺動輪盤127鉸接。擺動輪盤127由一個內(nèi)支承環(huán)129和一個外支承環(huán)130組成，其中上萬向球接頭128、128’設(shè)置在內(nèi)支承環(huán)129上。環(huán)狀擺動輪盤127的平面延伸通過外萬向接頭112的中點，它也可以與螺旋槳槳轂錯開。
在擺動輪盤127的外支承環(huán)130上設(shè)置有下萬向球接頭131、131’，其上支承著下調(diào)節(jié)桿132，132’，它們沿著螺旋槳支架的前段101或驅(qū)動裝置外殼延伸，并可經(jīng)由相應(yīng)的活塞-缸體單元133、133’軸向調(diào)節(jié)?；钊?缸體單元133、133’設(shè)置在前段101外，但是它們也可以設(shè)置在管狀前段101的內(nèi)部，在前段和圓柱形的內(nèi)輔助支撐管102之間。
借助于活塞-缸體單元133，133’、下調(diào)節(jié)桿132、132’、擺動輪盤127和上調(diào)節(jié)桿126、126’，不僅可以單獨調(diào)節(jié)每個螺旋槳葉片125、125’的迎角，而且經(jīng)由上述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)同樣可以共同調(diào)節(jié)螺旋槳葉片的迎角，其量為所有螺旋槳葉片具有共同的迎角差。
圖9表示圖8的轉(zhuǎn)子頭部的變型，其中的外萬向接頭112由一個簡單的圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的接頭代替，如同下面借助于與圖8的轉(zhuǎn)子頭部的差別所說明的一樣。
在螺旋槳支架的前段101或驅(qū)動裝置外殼的圖9的上自由端設(shè)置一個連接板134，后者從圓柱形的前段101的自由端的端側(cè)沿前段101的縱向凸起，并設(shè)置在前段101的對角線相對的兩側(cè)。在下連接板134上可轉(zhuǎn)動地安裝螺旋槳槳轂的圓柱形支撐管109的連接板111，其中，傾軸111’垂直于前段101的縱向軸線101’。按這一方式形成一個傾斜接頭134’。為此，軸線101’和111’分別與將驅(qū)動裝置固定在飛機(jī)上的緊固裝置135的轉(zhuǎn)動軸線135’成直角延伸。
在這一轉(zhuǎn)子頭部中，螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面113同樣可以沿每一個任意的方向傾斜，因為，轉(zhuǎn)動軸線135’提供了自由度，該自由度在圖8的實施例中由萬向節(jié)環(huán)106的轉(zhuǎn)動軸106’提供。
在圖8所示的具有外萬向接頭112的實施例中也設(shè)置有圍繞轉(zhuǎn)軸135’可轉(zhuǎn)動的緊固裝置135。
本發(fā)明不限定在上述的實施例，它只用于一般性解釋本發(fā)明的核心構(gòu)思。在保護(hù)范圍內(nèi)，本發(fā)明的裝置也可以不同于上述的結(jié)構(gòu)形式實施。本發(fā)明的裝置具有特別的特征，這些特征表現(xiàn)為權(quán)利要求的各特征的組合。
權(quán)利要求書，說明書和附圖中的標(biāo)號只用于更好地理解本發(fā)明，而不應(yīng)限制保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.飛機(jī)，具有一個大體上設(shè)計成空氣靜力浮力體的機(jī)身(1)以及鉸接在機(jī)身(1)上、設(shè)有螺旋槳(11，12，13，14)的、并構(gòu)成驅(qū)動裝置(7，8，9，10)的聯(lián)合的浮力裝置和推進(jìn)裝置，上述裝置分別可以在浮力位置和推進(jìn)位置之間擺動；在浮力位置，各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面大致是水平的，對各螺旋槳軸(121)加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置(49、50、51、52)的輸出軸(104)大致位于豎直方向；在推進(jìn)位置，各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面大致是豎直的，對各螺旋槳軸(121)加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置(49、50、51、52)的輸出軸位于大致水平方向，其特征在于，各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面(113)可相對于對螺旋槳軸(121)加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置(49，50，51，52)的輸出軸可朝四周傾斜。
2.按照權(quán)利要求1的飛機(jī)，其特征為，機(jī)身(1)同時被設(shè)計成空心動力的浮力體。
3.按照權(quán)利要求1或2的飛機(jī)，其特征為，沒有設(shè)置與飛行空氣動壓頭相關(guān)的可主動操縱的空氣動力的控制裝置。
4.按照權(quán)利要求1，2或3的飛機(jī)，其特征為，機(jī)身(1)具有一大體為圓形的計計平面。
5.按照權(quán)利要求4的飛機(jī)，其特征為，機(jī)身(1)具有大體為橢圓形的橫截面。
6.按照上述權(quán)利要求之一的飛機(jī)，其特征為，機(jī)身橫截面具有非對稱的形狀，它大致由上半橢圓和下半橢圓確定，其中，上部分構(gòu)成上殼(2)，它要比構(gòu)成下殼(3)的較平坦的下部分更加拱起。
7.按照權(quán)利要求4～6中之一的飛機(jī)，其特征為，機(jī)身(1)在其赤道范圍至少具有一個輪圈狀的加固環(huán)(27)。
8.按照權(quán)利要求7的飛機(jī)，其特征在于，加固環(huán)(27)的橫截面在其外圓周上具有部分橢圓的形狀。
9.按照權(quán)利要求7或8的飛機(jī)，其特征為，加固環(huán)(27)具有一種纖維連接的材料，最好在夾層結(jié)構(gòu)中。
10.按照權(quán)利要求7～9中之一的飛機(jī)，其特征為，耐壓的支撐件(28，29)與加固環(huán)(27)成整體。
11.按照權(quán)利要求7，8，9或10的飛機(jī)，其特征為，加固環(huán)(27)至少具有一個支撐架(66)，它的橫截面最好大體上設(shè)計成三角形。
12.按權(quán)利要求11的飛機(jī)，其特征為，支撐架(66)至少部分地整體形成在加固環(huán)(27)中。
13.按照上述權(quán)利要求之一的飛機(jī)，其特征為，每兩個驅(qū)動裝置(7，8，；9，10)一起固定在最好非剛性安裝在機(jī)身(1)上的支撐結(jié)構(gòu)(31；32)上。
14.按照權(quán)利要求13的飛機(jī)，其特征為，驅(qū)動裝置(7，8，9，10)和7或它們的支撐結(jié)構(gòu)(31，32)經(jīng)由推力支柱(36，37)與驅(qū)動支撐架(35，64)相互連接。
15.按照權(quán)利要求13或14的飛機(jī)，其特征為，驅(qū)動裝置(7，8，9，10)和/或它們的支撐結(jié)構(gòu)(31，32)經(jīng)由驅(qū)動可支撐架(35，64)非剛性地安裝在輪圈狀的加固環(huán)(27)上。
16.按照權(quán)利要求13～15中之一的飛機(jī)，其特征為，前驅(qū)動裝置(7，8)和后驅(qū)動裝置(9，10)分別與飛機(jī)的縱向中間平面間隔不同的距離。
17.按照權(quán)利要求13～16中之一的飛機(jī)，其特征為，前驅(qū)動裝置(7，8)和后驅(qū)動裝置(9，10)分別以不同高度安裝在飛機(jī)上。
18.按照權(quán)利要求13～17中之一的飛機(jī)，其特征為，至少設(shè)置四臺驅(qū)動裝置(7，8，9，10)。
19.按照前述權(quán)利要求中之一的飛機(jī)，其特征為，在每個驅(qū)動裝置(7，8，9，10)中設(shè)置兩個可相互平行驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)。
20.按照前述權(quán)利要求中之一的飛機(jī)，其特征為，在機(jī)身(1)的下部設(shè)計有貨艙(58)。
21.按照權(quán)利要求20的飛機(jī)，其特征為，貨艙(58)至少設(shè)有一個斜面，最好在相背離的兩側(cè)設(shè)置兩個斜面(60，61)。
22.按照權(quán)利要求20或21的飛機(jī)，其特征為，在貨艙(58)下方的圓周范圍設(shè)置一向下指向的膜盒狀的環(huán)狀凸起(57)用作著陸腳，它設(shè)計成可氣動地移出。
23.按照權(quán)利要求1～18中之一的飛機(jī)，其特征為，在機(jī)身(1)的赤道范圍的前部設(shè)置一最好部分為雙層的客艙(38)。
24.按照權(quán)利要求23的飛機(jī)，其特征為，客艙(38)懸掛在輪圈狀的加固環(huán)(27)中，最好也懸掛在驅(qū)動支撐架(35)的前支撐結(jié)構(gòu)(31)中。
25.按照權(quán)利要求23或24的飛機(jī)，其特征為，在機(jī)身(1)的赤道范圍的后部設(shè)置有行李艙和貨艙(39)。
26.按照權(quán)利要求25的飛機(jī)，其特征為，行李艙和貨艙(39)懸掛在輪圈狀的加固環(huán)(27)中，最好也懸掛在驅(qū)動支撐架(35)的后支撐結(jié)構(gòu)(32)中。
27.按照權(quán)利要求23～26中之一的飛機(jī)，其特征為，在下殼(3)中設(shè)置一整體形成在下殼中的中央體(42)，在其下側(cè)最好設(shè)計一個膜盒狀的可氣動移出的環(huán)狀凸起(43)作為著陸腳。
28.按照權(quán)利要求27的飛機(jī)，其特征為，中央體(42)這樣懸掛在由上殼(2)和下殼(3)構(gòu)成的機(jī)身(1)的外殼結(jié)構(gòu)中，即在硬性著陸時它能向上彈起，從而可以緩沖客艙(38)、行李艙和貨艙(39)以及驅(qū)動支撐架(35)。
29.按照權(quán)利要求27或28的飛機(jī)，其特征為，中央體至少設(shè)有一個用于從外部接近的斜面(48)。
30.按照權(quán)利要求23～29中之一的飛機(jī)，其特征為，客艙(38)和行李艙和貨艙(39)經(jīng)未包殼的輸送桿(44，45，46)與中央體(42)非剛性連接，以便能夠彈起。
31.按照前述權(quán)利要求之一的飛機(jī)，其特征為，機(jī)身(1)具有一支撐結(jié)構(gòu)和一機(jī)身外殼(2’，3’)，機(jī)身外殼(2’)至少部分地在上殼(2)的范圍可以加熱。
32.按照權(quán)利要求31的飛機(jī)，其特征為，可加熱的機(jī)身外殼(2’)的部分被設(shè)計成雙壁(2’，2”)，并按需流過熱空氣或另一種比機(jī)身環(huán)境熱的氣體。
33.按照前述權(quán)利要求之一的飛機(jī)，其特征為，設(shè)置一中央控制最好是數(shù)字控制，用于單獨和共同控制所有驅(qū)動裝置(7，8，9，10)的螺旋槳葉片(11’，12’，13’，14’)的迎角，以便在豎直起飛和著陸中，在水平巡航中和在這兩個運行狀態(tài)之間的過渡中進(jìn)行飛行狀態(tài)調(diào)節(jié)和飛行控制。
34.按照權(quán)利要求33的飛機(jī)，其特征為，附加設(shè)有一手動的飛行控制。
35.具有至少一個螺旋槳的驅(qū)動裝置，尤其用于如權(quán)利要求1～34中之一的飛機(jī)，其特征為，螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面(113)相對于對螺旋槳軸(112)加載的驅(qū)動裝置的輸出軸(104)可朝四周傾斜，螺旋槳軸(121)和對螺旋槳軸(121)加載的驅(qū)動裝置的輸出軸(104)最好經(jīng)由雙萬向接頭(121)或一個同步接頭這樣相互鉸接，即螺旋槳軸(121)均勻地隨輸出軸(104)旋轉(zhuǎn)，并可以循環(huán)地單獨改變每一螺旋槳葉片的迎角。
36.按照權(quán)利要求35的驅(qū)動裝置，其特征為，螺旋槳的轂(110)經(jīng)由一萬向節(jié)環(huán)而安裝成萬向接頭形。
37.按照權(quán)利要求35或36的驅(qū)動裝置，其特征為，螺旋槳葉片(125，125’)安裝在相應(yīng)的螺旋槳槳轂(110)上而不用水平鉸和垂直鉸或其它類似作用的彈性件。
38.按照權(quán)利要求37的驅(qū)動裝置，其特征為，各螺旋槳葉片(125，125’)的迎角借助于擺動輪盤(127)可共同調(diào)節(jié)以及相對于螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面(113)獨自變化地循環(huán)調(diào)節(jié)。
39.按照權(quán)利要求35～38中之一的驅(qū)動裝置，其特征為，螺旋槳一旋轉(zhuǎn)平面(113)相對于對螺旋槳軸(121)加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸(104)的傾斜角度可至大于±45°。
40.按照權(quán)利要求35～38中之一的驅(qū)動裝置，其特征為，設(shè)置一將驅(qū)動裝置固定在飛機(jī)上的擺動機(jī)構(gòu)(135)，后者使驅(qū)動裝置圍繞擺動軸(135’)在浮力位置和推進(jìn)位置之間擺動；在浮力位置，輸出軸(104)大致豎直指向，而在推進(jìn)位置，輸出軸(104)大致水平指向。
41.按照權(quán)利要求40的驅(qū)動裝置，其特征為，設(shè)置有跟蹤裝置，它跟蹤驅(qū)動裝置的擺動運動，尤其是螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面，并最好無反作用地支持上述擺動運動；上述擺動運動是由作用在螺旋槳上的流體動力和由此引起的離心力產(chǎn)生的。
42.按照權(quán)利要求40或41的驅(qū)動裝置，其特征為，螺旋槳槳轂(110)安裝在單一軸線的傾斜關(guān)節(jié)(134’)上，其傾斜軸線垂直于驅(qū)動裝置的擺動軸線(135’)延伸，因此，螺旋槳槳轂(110)圍繞斜軸線(111’)的傾斜連同驅(qū)動裝置圍繞其擺動軸線(135’)的擺動允許螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面(113)沿所有方向傾斜，其中，跟蹤圍繞驅(qū)動裝置的擺動軸(135’)的擺動運動的跟蹤裝置的調(diào)節(jié)速度與流體動力引起的螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面(113)的傾斜運動的調(diào)節(jié)速度基本相同。
43.按照前述權(quán)利要求中之一的驅(qū)動裝置，其特征為，在螺旋槳槳轂(110)中整體形成一個最好為行星齒輪箱結(jié)構(gòu)的減速齒輪箱(123)，后者由驅(qū)動裝置的輸出軸(104)最好經(jīng)由雙萬向接頭(122)或同步接頭而受承旋轉(zhuǎn)運動，并將減少后的輸出軸(104)的轉(zhuǎn)數(shù)傳給螺旋槳槳轂(110)。
44.用螺旋槳驅(qū)動裝置控制飛機(jī)的方法，其特征為，每一個螺旋槳的各個葉片的迎角可以循環(huán)單獨調(diào)節(jié)，因此，由空氣動力和合成的離心力引起的螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面(113)可相對于對螺旋槳軸(121)加載的輸出軸傾斜，以便影響推力矢量。
全文摘要
飛機(jī)具有一大體設(shè)計成空氣靜力浮力體的機(jī)身以及鉸接在機(jī)身上、設(shè)有螺旋槳并構(gòu)成驅(qū)動裝置的聯(lián)合的浮力－推進(jìn)裝置,它們分別可以在浮力位置和推進(jìn)位置之間擺動。在浮力位置,各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面大體是水平的,而對各螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸大體是豎直的;在推進(jìn)位置,各螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面大體是豎直的,而對各螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸大體是水平的。螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面可相對于對螺旋槳軸加載的相應(yīng)驅(qū)動裝置的輸出軸朝四周傾斜。
文檔編號B64D35/00GK1249720SQ98803061
公開日2000年4月5日 申請日期1998年1月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月4日
發(fā)明者赫爾曼·孔克勒 申請人:赫爾曼·孔克勒