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CN101602403A - 垂直起降飞机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直起降飞机，旨在提供一种结构简单、易于生产制造、能垂直起降并能高速平飞而不必额外大幅增加航空发动机功率的垂直起降飞机，包括驾驶舱、机身、航空发动机、机翼、水平尾翼、垂直尾翼和控制系统，机身上部装有旋翼，旋翼上装有旋翼自动定位装置，旋翼与旋翼轴连接，旋翼轴与减速器、旋翼轴伸缩装置连接，旋翼轴上装有旋翼轴自动定位装置，机身顶部装有可启闭的旋翼舱，航空发动机经传动轴、离合器与减速器连接，航空发动机后部装有转向矢量尾喷管，飞机垂直起降时旋翼舱开启，旋翼和旋翼轴伸出旋翼舱，平飞时旋翼轴和旋翼缩进旋翼舱内，旋翼舱关闭，本发明的主要用途是提供一种能垂直起降又能高速平飞的垂直起降飞机。

Description

垂直起降飞机
技术领域
本发明属于一种飞机，更具体地说，它涉及一种垂直起降飞机。
背景技术
到目前为止，垂直起降飞机先后研制过五大类型：尾座式、倾转动力装置式、推力转向式、专用升力动力装置式和上述后三类的混合配置式，典型代表如美国波音公司的V-22倾转旋翼机，英国的“鹞”式偏转喷管方式垂直起降飞机，美国洛克希德·马丁公司的F-35使用升力风扇和带转向矢量喷管的加力式涡轮风扇发动机的短距起飞/垂直降落飞机。上述几种垂直起降、短矩起飞/垂直降落飞机均已投入使用，由于不需要专门的机场和跑道，使其在增加战争中的机动性和灵活性方面起得较好的效果。但同时也有许多重大的缺点，倾转旋翼机由于旋翼直径大，平飞时速度只能在400公里/小时以内，“鹞”式偏转喷管方式垂直起降飞机，由于要实现垂直起降，飞机的起飞重量只能是发动机推力的83％-85％，这就使飞机的有效载荷大大受到限制，影响了飞机的载油量和航程，同时，飞机垂直起飞时发动机工作在最大状态，耗油量极大，限制了飞机的作战半径，而美国洛克希德·马丁公司研制的F-35采用升力风扇和带转向矢量喷管的短距起飞/垂直降落，由于升力风扇和带转向矢量喷管产生的升力不足以使飞机实现垂直起降，只能忍痛改为短距起飞/垂直起降，使飞机的机动灵活性大打折扣，而要大幅增加发动机功率在目前技术条件下是很难的。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种结构简单、易于生产制造、能垂直起降并能高速平飞的垂直起降飞机，为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的垂直起降飞机包括驾驶舱、机身、航空发动机、机翼、水平尾翼、垂直尾翼和飞机控制系统，所述垂直起降飞机机身上部装有旋翼，旋翼上装有旋翼自动定位装置，旋翼与旋翼轴连接，旋翼轴与减速器、旋翼轴伸缩装置连接，旋翼轴上装有旋翼轴自动定位装置，机身顶部装有可启闭的旋翼舱，航空发动机经传动轴、离合器与减速器连接，航空发动机后部装有转向矢量尾喷管。
所述的垂直起降飞机，机身上部的旋翼结构可为共轴反转双旋翼，旋翼轴为共轴反转旋翼轴。
所述的垂直起降飞机，减速器经与之相对应的传动轴、离合器可与多台航空发动机连接，垂直尾翼上装有辅助航空发动机。
所述的垂直起降飞机，其航空发动机前装有螺旋浆，辅助航空发动机后装有螺旋浆。
所述的垂直起降飞机，旋翼舱前、后部分别装有旋转方向相反的旋翼和与之对应连接的旋翼自动定位装置、旋翼轴、减速器、旋翼轴自动定位装置、旋翼轴伸缩装置、传动轴、航空发动机，垂直尾翼向下安装。
所述的垂直起降飞机机身上部的旋翼结构为共轴双旋翼，旋翼轴为共轴反转旋翼轴，航空发动机前部经离合器、传动轴与螺旋浆连接，后部经离合器、传动轴与减速器连接，机身顶后部装有可调旋翼固定杆。
由于采用上述技术方案，本发明提供的垂直起降飞机有益效果是结构简单可靠，航空发动机使用效率大幅提高，垂直起降时在相同功率下旋翼产生的升力是现有其它形式垂直起降飞机的数倍甚至十多倍，可轻而易举地实现垂直起降，转入平飞时，由于旋翼缩入旋翼舱内，使其能以普通飞机一样的速度正常飞行，必需时飞行速度可达到或超过音速，而不必额外大幅增加航空发动机功率。
附图说明
图1是本发明的第一个实施例原理结构示意图；
图2是本发明的第二个实施例原理结构示意图；
图3是本发明的第三个实施例原理结构示意图；
图4是本发明的第四个实施例原理结构示意图；
图5是本发明的第五个实施例原理结构示意图；
图6是本发明的第六个实施例原理结构示意图。
图中：驾驶舱1  旋翼舱2  旋翼轴3  旋翼自动定位装置4  旋翼5  垂直尾翼6  水平尾翼7  转向矢量尾喷管8  机翼9  航空发动机10  传动轴11离合器12  减速器13  旋翼轴伸缩装置14  旋翼轴自动定位装置15  机身16辅助航空发动机17  螺旋浆18  可调旋翼固定杆19  可转向垂直尾翼20
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
在图1中，垂直起降飞机由驾驶舱1、机身16、航空发动机10、机翼9、水平尾翼7、垂直尾翼6和控制系统构成，机身16上部装有旋翼5，旋翼5上装有旋翼自动定位装置4，旋翼5与旋翼轴3连接，旋翼轴3与减速器13、旋翼轴伸缩装置14连接，旋翼轴3上装有旋翼轴自动定位装置15，机身16顶部装有可启闭的旋翼舱2，航空发动机10经传动轴11、离合器12与减速器13连接，航空发动机10后部装有转向矢量尾喷管8。飞机的外形设计基本与普通飞机设计相似，而在飞机顶部设置有可启闭的旋翼舱2，飞机垂直起降时旋翼舱2打开，旋翼轴伸缩装置14将旋翼轴3和与之连接的旋翼5伸出旋翼舱2外，图中旋翼轴3为可伸缩的花键轴式传动结构，航空发动机10工作，经传动轴11、离合器12、减速器13带动旋翼轴3和与旋翼轴3连接的旋翼5旋转，旋翼5为与旋翼轴3上端分上下层对称排列连接，相互叉开的两组对称排列的旋翼片构成，相对应的两片旋翼之间装有旋翼自动定位装置4，旋翼自动定位装置4由弹性部件和限位部件构成，旋翼5旋转时，由于强大的离心力大于旋翼自动定位装置4的收缩力使旋翼5成X形旋转，旋翼5旋转时产生向上升力，带动飞机垂直起降，同时对飞机产生一反作用力，此反作用力通过砣螺仪控制转向矢量尾喷管8向反作用力相反方向和向下喷气产生的反作用力平衡，使飞机稳定上升和前进，当飞机升到一定高度转至平飞时，经离合器12将减速器13与传动轴11断开，转向矢量尾喷管8转向后方，推动飞机加速飞行，减速器13与传动轴11断开后，旋翼5停止旋转，旋翼5失去离心力，旋翼自动定位装置4将旋翼5自动收拢，旋翼轴自动定位装置15由定位部件和锁紧部件构成，旋翼轴自动定位装置15将旋翼轴3固定在旋翼5收拢后与旋翼舱2平行的位置，然后开启旋翼舱2，旋翼轴伸缩装置14将旋翼轴3、旋翼5收缩进入旋翼舱2内，旋翼舱2关闭，飞机进入正常平飞状态，旋翼轴伸缩装置14由液压伸缩构件及其相关部件构成。
图2中垂直起降飞机装于机身16上部的旋翼5结构形式为共轴双旋翼，旋翼轴3为共轴反转旋翼轴，由于采用共轴反转双旋翼，旋翼产生的反作用力互相抵消，使飞机可平稳垂直起降，此时转向矢量尾喷管8只需转向下方和后方为飞机提供辅助升力和前进推力。
图3中，减速器13可与多台航空发动机连接，航空发动机10与离合器12连接，可转向垂直尾翼20上装有辅助航空发动机17，减速器13经对应的两付传动轴11、离合器12与平行放置的两台航空发动机10连接，离合器12分别装于两台航空发动机10上，其垂直起降工作原理与图1相同，旋翼5产生的反作用力由砣螺仪控制装于可转向垂直尾翼20上的辅助航空发动机17的方向以控制平衡及产生向前推力，飞机平飞后，调整装于可转向垂直尾翼20上的辅助航空发动机17喷口向后产生推力辅助飞机前进，操纵装于可转向垂直尾翼20上的辅助航空发动机17的方向还可辅助飞机转向。
图4中，并排放置的4台航空发动机10前装有螺旋浆18，辅助航空发动机17后装有螺旋浆18，其垂直起降、平飞的工作原理和图3所示的实施例相同，图中旋翼5由对称上下交叉放置的6片旋翼构成，如需增加旋翼片数量，必须成对增加，以便旋翼收拢时能相互错开。
图5中，垂直起降飞机的旋翼舱2前后分别装有旋转方向相反的两组旋翼5和与之对应的旋翼自动定位装置4、旋翼轴伸缩装置14、减速器13、传动轴11、离合器12、航空发动机10，航空发动机10分两组，前面一组为两台平行放置的航空发动机10，提供前面的旋翼5垂直起降动力及前飞动力，后面为单台放置于机尾部的航空发动机10，提供后面旋翼5垂直起降动力及前飞动力，前后旋翼5由于旋转方向相反，使前后旋翼5产生的反作用力互相抵消，因而可使垂直起降飞机平稳起降，由于旋翼5后置，垂直尾翼6向下安装。
图6中，垂直起降飞机装于机身16上部的旋翼5结构形式为共轴双旋翼，旋翼轴3为共轴反转旋翼轴，由于采用共轴反转双旋翼，旋翼产生的反作用力互相抵消，使飞机可平稳垂直起降。航空发动机10前部经离合器12、传动轴11与螺旋浆18连接，后部经离合器12、传动轴11与减速器13连接，机身16顶后部装有可调旋翼固定杆19，可调旋翼固定杆19在垂直起降飞机垂直起降时收起，飞机平飞时伸出固定旋翼5后部，使其平飞时不让旋翼5产生摆动。

Claims (6)

1、一种垂直起降飞机，包括驾驶舱(1)、机身(16)、航空发动机(10)、机翼(9)、水平尾翼(7)、垂直尾翼(6)和控制系统，其特征在于机身(16)上部装有旋翼(5)，旋翼(5)上装有旋翼自动定位装置(4)，旋翼(5)与旋翼轴(3)连接，旋翼轴(3)与减速器(13)、旋翼轴伸缩装置(14)连接，旋翼轴(3)上装有旋翼轴自动定位装置(15)，机身(16)顶部装有可启闭的旋翼舱(2)，航空发动机(10)经传动轴(11)、离合器(12)与减速器(13)连接，航空发动机(10)后部装有转向矢量尾喷管(8)。
2、根据权利要求1所述的垂直起降飞机，其特征在于旋翼(5)结构为共轴反转双旋翼，旋翼轴(3)为共轴反转旋翼轴。
3、根据权利要求1所述的垂直起降飞机，其特征在于减速器(13)可与多台航空发动机连接，航空发动机(10)与离合器(12)连接，可转向垂直尾翼(20)上装有辅助航空发动机(17)。
4、根据权利要求1或3所述的垂直起降飞机，其特征在于航空发动机(10)前装有螺旋浆(18)，辅助航空发动机(17)后装有螺旋浆(18)。
5、根据权利要求1或3所述的垂直起降飞机，其特征在于旋翼舱(2)前、后部分别装有旋翼(5)和与之相对应的旋翼轴(3)、旋翼自动定位装置(4)、减速器(13)、旋翼轴自动定位装置(15)、旋翼轴伸缩装置(14)、传动轴(11)、航空发动机(10)，垂直尾翼(6)向下安装。
6、根据权利要求1或2所述的垂直起降飞机，其特征在于机身(16)上部的旋翼(5)结构为共轴双旋翼，旋翼轴(3)为共轴反转旋翼轴，航空发动机(10)前部经离合器(12)、传动轴(11)与螺旋浆(18)连接，后部经离合器(12)、传动轴(11)与减速器(13)连接，机身(16)顶后部装有可调旋翼固定杆(19)。
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