桨尖喷气飞行器的制作方法

文档序号:32935379发布日期:2023-01-14 07:32阅读:56来源:国知局
桨尖喷气飞行器的制作方法

1.本发明所述桨尖喷气飞行器,属于航空飞行器领域,是一种横列交叉双旋翼气动布局的 桨尖喷气飞行器。


背景技术:

2.直升机的出现,为人类开辟了更为便捷的空中通道,扩大了人们的活动空间,但是现有 技术的种种不足,也限制了人们更积极、更高效的利用现有飞行器,参与各种飞行活动。
3.一、现有技术单旋翼直升机的动力驱动与反扭尾桨结构复杂,增大了直升机的故障率, 其安全可靠性明显降低。
4.二、现有技术的同轴双旋翼直升机,其动力系统、同轴动力传动和周期变距传动的结构 过于复杂,明显降低了直升机的可靠性,增大了故障率,其安全可靠性明显降低。
5.三、现有技术的k-max横列交叉双旋翼直升机,该机的发动机与减速器仍继承了常规 直升机的结构复杂、重量较大,增大了相关部件的运行损耗,影响力它在安全可靠性方面的 进一步提高。
6.四、现有技术的一种s.o.1221“神灵”桨尖喷气直升机,它在机身之上安装了常规涡轮 发动机,驱动单级离心压气机输出高压气流,通过空心旋翼主轴和旋翼桨叶内部的空心管路, 再输送到旋翼桨尖后缘的桨尖喷气口,用以驱动旋翼转动而为直升机提供飞行动力;
7.该机因其动力部件设置在机身,驱动其飞行的高压气流,需要来自于机身上发动机的高 压气流,再经由的很长的输送管路,其高压气流输送管道路径太长、高压喷气最终输送至旋 翼桨尖后缘喷出的能量损失太大,飞行器的性能受到很大的限制。
8.五、现有技术的一种桨尖喷气直升机,它在旋翼桨尖配置了冲压发动机,利用桨尖冲压 发动机直接喷气驱动旋翼转动,为直升机提供飞行动力。但是,该机因桨尖发动机启动困难, 没有投入实际应用。
9.六、现有技术的v-22倾转旋翼机,只有一套动力系统和升力系统,传动系统与倾转结构 复杂,使用可靠性差,能够以直升机模态垂直起降,也能够以固定翼机模态巡航,整机安全 可靠性明显低于常规直升机,综合使用成本高昂。
10.现有技术各种直升机的不足,现有技术直升机与固定翼机或因为其动力系统等各个部分 的结构十分复杂,大负荷动部件多,可靠性低,空机重量大,成本高昂,综合使用费率高, 明显限制了直升机与固定翼机的广泛应用;现有技术的桨尖喷气直升机,或因喷气能量利用 效率低,没有得到广泛的应用,或因其动力系统设计不完善,而没有实用化。
11.综上所述,现有技术的直升机与固定翼机,不能同时满足人们希望的起降灵活、结构更 为简洁、可靠性更高、明显降低其飞行器综合使用成本的更高要求。
12.发明人注意到,减少直升机的大负荷动部件数量,或者降低大负荷动部件运行的负荷, 明显降低其运行损耗,可以显著提高飞行器可靠性、大幅度降低综合使用费率,如果
在此处 找到研发的突破点,将能够大幅度减少高载荷动部件、精简整机结构,明显提高飞行器的可 靠性,可以大幅度的降低直升机的综合使用成本。
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技术实现要素:

14.本发明所述横列交叉双旋翼直升机与横列交叉双旋翼直升飞机的“桨尖喷气飞行器”,将 其动力部件与升力部件相结合,显著简化了本机结构,大幅度提高其实用可靠性,明显降低 了“本直升机”与“本直升飞机”的制造成本和综合使用费率,为人们低成本乘坐飞行器出 行,提供了优秀的机型选择。
15.本发明所述“桨尖喷气飞行器”是一种桨尖喷气直升机,该机由包含有:横列交叉双旋 翼、旋翼传动系统、周期变距系统、压翼发动机系统、机身、尾翼组成;
16.其压翼发动机系统:由包含有旋翼、桨榖、冲压发动机系统、压气机、压气机传动系统、 空心轴系统组成:
17.其“压翼发动机”系统与现有技术涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机 相比,1、本动力系统配备了直径大、增压比高、成本低的离心式压气机;同时,本动力还配 备了冲压发动机;2、本动力没有工况恶劣、成本高昂的涡轮;所以本动力名称使用了“压
”ꢀ
字,没有了“涡”字;本动力喷气直接推动旋翼转动,所以本动力名称有个“翼”字,全称 为“压翼喷气发动机”系统,本文简称“压翼发动机”系统。
18.其旋翼为空心结构,压气机在桨榖内部,冲压发动机系统配置在旋翼内部;压气机的进 气口与桨榖中心孔相通,压气机的高压出气口与冲压发动机系统的进气道相通;
19.冲压发动机系统由包含有旋翼、进气道、冲压发动机、排气道、桨尖喷气口、输油管、 输送油的油泵、动力控制系统组成;其进气道、冲压发动机、排气道、桨尖喷气口,分别是 从空心的旋翼内部,由其翼根部向翼尖部顺序排列并且连通,最后其排气道在旋翼的翼尖部 位,其排气的喷气口转至指向其旋翼转动切线的后缘方向;
20.本机的双旋翼,有四片旋翼桨叶,旋翼内部相应的共有4台冲压发动机;
21.旋翼传动系统由包含有机身上方的两个旋翼主轴、旋翼主轴下端固定的传动伞型齿轮、 横向传动轴,横向传动轴两端固定的伞型齿轮组成;两个旋翼主轴下端的伞型齿轮分别与横 向传动轴两端的伞型齿轮啮合,两个旋翼主轴之间的传动比为1∶1,为两个旋翼主轴提供镜 像对称反转的传动连接;
22.压气机由包含有压气机壳、离心叶轮、压气机轴、进气口、高压出气口组成;
23.其压气机是安装在桨榖内部的离心式压气机;离心叶轮是固定安装在压气机轴之上;压 气机轴与旋翼主轴其两者轴线重合;压气机高压出气口的数量与每一副旋翼桨叶数量匹配;
24.其压气机的进气口与桨毂附近的大气直接相通,压气机的高压出气口与旋翼内部冲压发 动机的进气道相连通;每一副旋翼的两片桨叶,共享同一桨榖里面压气机提供的进气供应。
25.本机压气机传动系统由包含有:压气机轴、启动电机兼发电机、旋翼主轴、主轴齿轮、 压气齿轮、加速齿轮组和超越离合器组成;主轴齿轮固定在旋翼主轴的下端,压气机轴与启 动电机兼发电机轴是同轴同步转动连接,压气齿轮固定在压气机轴的下端;
26.其旋翼的主轴齿轮与加速齿轮组的小齿轮啮合连接;加速齿轮组的小齿轮转轴、超越离 合器转轴、加速齿轮组的大齿轮转轴,三者之间是同一轴线连接;加速齿轮组的小齿轮转轴 与超越离合器的上端转轴之间同轴同步转动相连;超越离合器下端与加速齿轮组的大齿轮转 轴之间同轴同步转动相连;加速齿轮组的大齿轮与压气齿轮是相互啮合的传动连接;
27.超越离合器下端转速可以大于超越离合器上端转速,超越离合器此时的动力传动是处于 中断状态;当超越离合器上端转速趋近大于超越离合器下端转速时,其超越离合器的动力传 动是处于接通状态,其超越离合器上端可以将动力传递到超越离合器的下端;
28.本机空心轴系统包含有:旋翼主轴、压气机轴、输油管组成;空心的旋翼主轴最粗,内 部同轴的插入压气机轴;旋翼主轴与压气机轴之间的空隙里面,在旋翼主轴内壁,贴附于旋 翼主轴内壁的对称两侧,固定有两根输油管,其输油管与压气机轴之间预留有互不接触的足 够空隙;旋翼主轴与输油管及桨榖之间是相对静止,它们与桨榖及其旋翼同步转动;
29.旋翼主轴内部的输油管是由机身向上方旋翼内部的冲压发动机输送燃料之用;其两侧输 油管的上方分别与本一侧方桨叶内部的冲压发动机相连通;旋翼主轴内部的输油管其下端, 穿出旋翼主轴的内壁,再与旋翼主轴外壁的主轴侧壁出油口相通,而主轴侧壁出油口再与油 泵中部的油料输出油口连通;
30.本机油泵包含有:油泵壳、油泵叶轮、旋翼主轴、进油口、出油口、启动泵组成;
31.其油泵与常规离心式水泵的结构相似,但是其区别在于:1、本油泵转动的方向与常规涡 轮相反;2、其出油口、进油口也与常规离心泵相反,即本油泵“离心式”涡轮中心的部位设 置为油泵出口,本油泵涡轮外缘对应油泵壳的开孔为进油口;
32.其油泵叶轮与旋翼主轴同轴固定连接,同步旋转,旋翼主轴也成为油泵轴;油泵叶轮中 心孔位置是油泵出口,其油泵出口与旋翼主轴内壁穿出的油管进油口之间是固定连通;油泵 出油口与旋翼主轴下方内壁贴附的输油管进油口固定连通,其油泵的叶轮中心孔轴线与旋翼 主轴的中心轴线互相重合;
33.当油泵的叶轮跟随旋翼主轴同步旋转时,燃料油从油泵的进油口吸入,再压进旋翼主轴 内部的输油管里面,为旋翼内部冲压发动机提供燃料供应;
34.油泵下端的油路上,串联接通有电驱动的启动泵;该启动泵是为了本动力启动时专用供 油;其启动泵是使用电驱动的轴流泵;
35.动力控制系统包含有驾驶舱的操纵控制电路,发动机检测电路,发动机控制电路,双向 信息传输通道组成:
36.双向信息传输通道是一种光耦双向信息传输通道,它是由包含有下行传输电路、下行圆 环形发光二极管、下行环形光敏管、放大电路、上行传输电路、上行圆环形发光二极管、上 行环形光敏管、光学隔离罩、放大电路组成;
37.下行信号,由其发动机检测电路,通过下行传输电路、下行圆环形发光二极管,再经由 下行环形光敏管、放大电路、下行传输电路,向驾驶舱发送出下行的有关发动机状态的检测 信号;
38.上行信号,由其驾驶舱通过操纵发动机控制电路,发送出控制发动机运行的上行信号, 通过上行传输电路、上行圆环形发光二极管,再经由上行环形光敏管、放大电路、上
行传输 电路,向发动机发送上行的控制信号;
39.在接近空心旋翼主轴的下部,将下行圆环形发光二极管固定在旋翼主轴外表面,下行圆 环形发光二极管与旋翼主轴同步转动,下行圆环形发光二极管外环的轴线与旋翼主轴的轴线 重合在一起;下行环形光敏管的内环与旋翼主轴的外表面互不接触,保持一定的间距;下行 环形光敏管是固定的,它不跟随旋翼主轴进行旋转;其下行环形光敏管的光敏窗与下行圆环 形发光二极管的圆环发光表面保持固定间隙的近距离光学耦合;下行圆环形发光二极管跟随 旋翼主轴转动时,下行环形光敏管可以准确接收下行圆环形发光二极管发来的下行信息;
40.其下行圆环形发光二极管只与下行环形光敏管之间有光学耦合;下行圆环形发光二极管 和下行环形光敏管分别与周围环境之间设置有光学隔离罩;
41.类似的,在空心旋翼主轴下部,将上行环形光敏管固定在旋翼主轴外表面,上行环形光 敏管与旋翼主轴同步转动,其上行环形光敏管外环的轴线与旋翼主轴的轴线重合在一起;其 上行圆环形发光二极管是固定的,它不跟随旋翼主轴进行旋转;其上行环形光敏管的光敏窗 与上行圆环形发光二极管的圆环发光表面有固定间隙的近距离光学耦合;上行环形光敏管跟 随旋翼主轴转动时,上行环形光敏管可以准确接收上行圆环形发光二极管发来的上行信息;
42.其上行圆环形发光二极管只与上行环形光敏管之间有光学耦合;上行圆环形发光二极管 和上行环形光敏管分别与周围环境之间设置有光学隔离罩。
43.本机的启动过程是,当启动电机兼发电机接通启动电源时,启动电机兼发电机此时的功 能是电动机,它驱动压气机旋转,压气机高压出气口的压缩空气通过进气道为旋翼桨尖的冲 压发动机提供进气供给;
44.接续的,在油泵下端的油路上,接通其电驱动的启动泵,为冲压发动机提供燃油供应; 再打开冲压发动机的油门并点火,冲压发动机开始工作,冲压发动机在旋翼桨尖的喷气推力 作用下,驱动旋翼旋转;
45.随着旋翼逐渐加速旋转,其旋翼的主轴齿轮与加速齿轮组的小齿轮啮合,驱动超越离合 器上端转动;当旋翼主轴的转速增加,当其超越离合器上端的转速与超越离合器下端相同, 并且有进一步增加的趋势时,超越离合器由其动力传动断开的状态,转换到了动力连接的传 动状态,超越离合器上端将驱动超越离合器下端跟随转动;
46.再接续的,其超越离合器下端再通过加速齿轮组的大齿轮与压气齿轮啮合,带动压气机 轴旋转,冲压发动机喷气推动旋翼趋近额定转速,逐渐正常旋转运行;原来其启动电机兼发 电机已经接通的启动电源,在此时关闭,则其启动电机兼发电机这时的功能由电动机转换为 发电机,通过转换电路,为本机提供正常的电力供应,本机完成启动的过程。
47.进一步的,将上述油泵系统里面包含的启动泵,由其轴流泵改为使用离心式启动泵;其 它部分不变;
48.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
49.进一步的,将上述横列交叉双旋翼直升飞机的周期变距系统更换为总距变距系统;
50.本机虽然因此而减少了常规直升机的横向机动能力,但是它的制造成本有所降低,具有 了更高的运行可靠性,也减少了维护工作量,还比常规固定翼机增加了垂直起降
能力;在垂 直起降时,调整其双旋翼的左右总距变距的差值,从而可以在空中原地转向,比起来固定翼 机的飞行与机动能力也是好得太多了;
51.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
52.进一步的,将上述横列交叉双旋翼直升机,再增加固定翼,使得“桨尖喷气飞行器”构 成桨尖喷气直升飞机,它包含有:横列双旋翼、旋翼传动系统、周期变距系统、压翼发动机 系统、机身、机翼、水平尾翼、垂直尾翼、固定翼舵面操作系统、推进螺旋桨发动机、推进 发动机操作系统组成;
53.本机的前述横列交叉双旋翼和新增加的固定机翼构成了双升力系统;本机的前述压翼发 动机系统和新增加的推进发动机构成了双动力系统;本机可靠性得到了大幅度的提升;
54.本机在起飞和降落时采用直升机模态方式飞行,起降灵活方便;在空中巡航飞行时采用 固定翼模态方式飞行,此时其旋翼趋近于零升力安装角,迎面气流作用于非对称旋翼的翼面 时,其旋翼是处于低速旋转的状态,旋翼上面的气动损失小,固定翼机巡航飞行时气动效率 高,航程远;
55.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
56.进一步的,上所述的各飞行器,其压翼发动机系统,在这里可以改而使用燃气作为本机 动力的燃料,本机气体燃料依靠燃气自身压力提供燃气,本机的油泵也可以减免省略;
57.本机其它部分与上述飞行器的结构相同,从而构成本机;
58.进一步的,为了减少旋翼内部冲压发动机进气道的气动阻力,在旋翼内部还可以并列设 置两根、三根或若干根进气道,减小进气阻力,为冲压发动机提供更为充足的进气供给;
59.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
60.进一步的,在前述每一片旋翼桨尖里面,只配置了一台冲压发动机的基础之上,在这里 改而并列配置安排有两台相同的冲压发动机,其两台冲压发动机的进气道都是经过空心旋翼, 由其桨榖离心式压气机提供进气供应;
61.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
62.进一步的,在前述每一片旋翼桨叶里面,对于只配置了一台冲压发动机的案例基础之上, 在这里将内侧冲压发动机改而作为辅助冲压发动机;同时,在辅助冲压发动机的外侧,配置 的冲压发动机为提供主要动力的主冲压发动机;其辅助冲压发动机和主冲压发动机的进气供 给的来源是由旋翼内部的两个进气道来为辅助冲压发动机和主冲压发动机提供进气供应;
63.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
64.进一步的,在前述每一片旋翼桨叶里面,对于只配置了一台冲压发动机的案例基础之上, 在这里将内侧冲压发动机改而作为主冲压发动机;同时,在主冲压发动机的外侧,配置的冲 压发动机为提供辅助动力的辅助冲压发动机;其主冲压发动机的进气供给的来源是由旋翼内 部的两个进气道来提供进气;其外侧的辅助冲压发动机的进气供给,是由旋翼前缘方向的空 气直接进入辅助冲压发动机的进气道,为辅助冲压发动机提供进气供应;
65.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
66.进一步的,在前述每一片旋翼桨叶里面,对于只配置了一台冲压发动机的案例基础之上, 在这里是改而作为辅助冲压发动机;同时,在辅助冲压发动机的外侧,增加配置有提供主要 动力的主冲压发动机;其辅助冲压发动机的进气供给的来源是由旋翼内部的进气道来为辅助 冲压发动机提供进气供应;其外侧的主冲压发动机的进气供给,是由旋翼前缘方向的空气直 接进入主冲压发动机的进气道,为主冲压发动机提供进气供应;
67.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
68.对于上述的,在每一片旋翼桨叶里面,使用了一台辅助冲压发动机和一台主冲压发动机, 其进气分别是由内部进气道和旋翼前缘空气供给的各个机型:本机在启动时,先启动内侧的 冲压发动机,驱动其旋翼由静止到预旋转的加速转动,当旋翼加速旋转之后,其外侧冲压发 动机,其旋翼前缘的空气,由进气口充入足够的空气,打开其外侧冲压发动机的油门并且点 火启动外侧冲压发动机,外侧冲压发动机完成启动的过程,本机即可正常运行;
69.进一步的,在前述每一片旋翼桨尖里面,配置了两台冲压发动机的案例基础之上,在这 里改而并列配置安排有三台冲压发动机,其它部分各自分别与前面相同;
70.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
71.进一步的,其上述冲压发动机配置的部位,可以由上述旋翼桨叶的桨尖部位修改其安装 的部位,改而配置在每一片旋翼桨叶的中部;因为其冲压发动机安装于旋翼桨叶的中部,冲 压发动机排出的高温喷气,可以加热旋翼桨叶的前部,在直升机遇到冻雨的结冰气象时,可 以因为旋翼桨叶前部的主要升力面的温度较高,避免直升机旋翼失去升力而失事;
72.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
73.进一步的,其上述冲压发动机的配置部位,可以由上述旋翼桨叶的桨尖部位修改其安装 的部位,改而配置在每一片旋翼桨叶的根部;因为其冲压发动机安装于旋翼桨叶的根部,冲 压发动机排出的高温喷气,可以加热旋翼桨叶,在直升机遇到冻雨的结冰气象时,可以因为 旋翼桨叶的温度较高,避免直升机旋翼失去升力而失事;
74.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
75.由上述可见,本发明针对现有直升机与固定翼机的各种问题,提出了很好的解决方案, 克服了原有的各种不足,使得本机兼具:结构简单、布局紧凑、大负荷动部件少、空机重量 轻、可靠性高、综合使用成本低廉等多种优势。
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77.本发明所述“桨尖喷气飞行器”针对现有直升机与固定翼机的各种不足,实现了上述发 明之目的,本机综合了现有各种动力与直升机和固定翼机的不同优势,克服了现有技术动力 与直升机和固定翼机的各种不足,提出了新的、更为合理的解决办法,本发明具体采用了如 下的技术方案:
78.方案一、本发明所述“桨尖喷气飞行器”是一种桨尖喷气直升机,它由包含有:横列交 叉双旋翼、旋翼传动系统、周期变距系统、压翼发动机系统、机身、尾翼组成;
79.旋翼传动系统由包含有机身上方的两个旋翼主轴、两个旋翼主轴下端固定的传动伞型齿 轮、横向传动轴,横向传动轴两端固定的伞型齿轮组成;两个旋翼主轴下端的伞型齿轮分别 与横向传动轴两端的伞齿啮合,两个旋翼主轴之间的传动比为1∶1,为两个旋翼
主轴提供镜 像对称反转的传动连接;
80.其压翼发动机系统:由包含有旋翼、桨榖、冲压发动机系统、压气机、压气机传动系统、 空心轴系统组成:
81.其旋翼为空心结构,其压气机配置于桨榖内部,冲压发动机系统配置在旋翼内部;压气 机的进气口与桨榖中心孔相通,压气机的高压出气口与冲压发动机系统的进气道相通;
82.冲压发动机系统由包含有旋翼、进气道、冲压发动机、排气道、桨尖喷气口、输油管、 输送油的油泵、动力控制系统组成;其进气道、冲压发动机、排气道、桨尖喷气口,分别是 从空心的旋翼内部,由其翼根部向翼尖部顺序排列并且连通,最后其排气道在旋翼的翼尖部 位,其排气的喷气口转至指向其旋翼转动切线的后缘方向;
83.本机的双旋翼,其每一副旋翼各自有两片桨叶,两副旋翼共有四片旋翼桨叶,在每一片 桨叶的桨尖内部配置1台冲压发动机,双旋翼的四片旋翼桨叶内部相应的共有4台冲压发动 机;
84.压气机由包含有压气机壳、离心叶轮、压气机轴、进气口、高压出气口组成;
85.其压气机是安装在桨榖内部的离心式压气机;离心叶轮是固定安装在压气机轴之上;压 气机是配置在桨榖里面,压气机轴与旋翼主轴其两者的轴线重合;压气机的高压出气口的数 量与每一副旋翼桨叶数量匹配;
86.其压气机的进气口与桨毂附近的大气直接相通,压气机的高压出气口与旋翼内部冲压发 动机的进气道相连通;每一副旋翼的两片桨叶,各自内部冲压发动机的进气道,共享同一个 桨榖里面压气机提供的进气供应;
87.本机压气机传动系统由包含有:压气机轴、启动电机兼发电机、旋翼主轴、主轴齿轮、 压气齿轮、加速齿轮组和超越离合器组成;其主轴齿轮是固定安装在旋翼主轴的下端,压气 机轴与启动电机兼发电机轴是同轴同步转动连接,压气齿轮是固定安装在启动电机兼发电机 轴的下端,该端也是其压气机轴的下端;
88.其旋翼的主轴齿轮与加速齿轮组的小齿轮互相啮合传动连接;加速齿轮组的小齿轮转轴、 超越离合器转轴、加速齿轮组的大齿轮转轴,三者之间都是同一轴线连接的配置;加速齿轮 组的小齿轮转轴与超越离合器的上端转轴之间同轴同步转动相连;超越离合器下端与加速齿 轮组的大齿轮转轴之间同轴同步转动相连;加速齿轮组的大齿轮与压气机轴上面的压气齿轮 是相互啮合的传动连接;
89.超越离合器下端的转速可以高于超越离合器上端的转速,超越离合器此时的动力传动是 处于中断状态;当超越离合器上端的转速趋近并且达到等于超越离合器下端的转速时,其超 越离合器的动力传动是处于接通状态,其超越离合器上端可以将动力传递到超越离合器的下 端;
90.本机空心轴系统包含有:旋翼主轴、压气机轴、输油管组成;空心的旋翼主轴最粗,内 部同轴的插入压气机轴;旋翼主轴与压气机轴之间的空隙里面,在旋翼主轴内壁,贴附于旋 翼主轴内壁的对称两侧,固定有两根输油管,其输油管与压气机轴之间预留有互不接触的足 够空隙;旋翼主轴与输油管及桨榖之间是相对静止,它们与桨榖及其旋翼同步转动;
91.旋翼主轴内部的输油管是由机身向上方旋翼内部的冲压发动机输送燃料之用;其
两侧输 油管的上方分别与本一侧方桨叶内部的冲压发动机相连通;旋翼主轴内部的输油管其下端, 穿出旋翼主轴的内壁,再与旋翼主轴外壁的主轴侧壁出油口相通,而主轴侧壁出油口再与油 泵中部的油料输出油口连通;
92.本机油泵包含有:油泵壳、油泵叶轮、旋翼主轴、进油口、出油口、启动泵组成;
93.其油泵与常规离心式水泵的结构相似,但是其区别在于:1、本油泵转动的方向与常规涡 轮相反;2、其出油口、进油口也与常规离心泵相反,即本油泵“离心式”涡轮中心的部位设 置为油泵出口,本油泵涡轮外缘对应油泵壳的开孔为进油口;
94.其油泵叶轮与旋翼主轴同轴固定连接,同步旋转,旋翼主轴也成为油泵轴;油泵叶轮中 心孔位置是油泵出口,其油泵出口与旋翼主轴内壁穿出的油管进油口之间是固定连通;油泵 出油口与旋翼主轴下方内壁贴附的输油管进油口固定连通,其油泵的叶轮中心孔轴线与旋翼 主轴的中心轴线互相重合;
95.当油泵的叶轮跟随旋翼主轴同步旋转时,燃料油从油泵的进油口吸入,再压进旋翼主轴 内部的输油管里面,为旋翼内部冲压发动机提供燃料供应;
96.油泵下端的油路上,串联接通有电驱动的启动泵;该启动泵是为了本动力启动时专用供 油的;其启动泵是使用电驱动的轴流泵;
97.动力控制系统包含有驾驶舱的操纵控制电路,发动机检测电路,发动机控制电路,双向 信息传输通道组成:
98.双向信息传输通道是一种光耦双向信息传输通道,它是由包含有下行传输电路、下行圆 环形发光二极管、下行环形光敏管、放大电路、上行传输电路、上行圆环形发光二极管、上 行环形光敏管、光学隔离罩、放大电路组成;
99.下行信号,由其发动机检测电路,通过下行传输电路、下行圆环形发光二极管,再经由 下行环形光敏管、放大电路、下行传输电路,向驾驶舱发送出下行的有关发动机状态的检测 信号;
100.上行信号,由其驾驶舱通过操纵发动机控制电路,发送出控制发动机运行的上行信号, 通过上行传输电路、上行圆环形发光二极管,再经由上行环形光敏管、放大电路、上行传输 电路,向发动机发送上行的控制信号;
101.在接近空心旋翼主轴的下部,将下行圆环形发光二极管固定在旋翼主轴外表面,下行圆 环形发光二极管与旋翼主轴同步转动,下行圆环形发光二极管外环的轴线与旋翼主轴的轴线 重合在一起;下行环形光敏管的内环与旋翼主轴的外表面互不接触,保持一定的间距;下行 环形光敏管是固定的,它不跟随旋翼主轴进行旋转;其下行环形光敏管的光敏窗与下行圆环 形发光二极管的圆环发光表面保持固定间隙的近距离光学耦合;下行圆环形发光二极管跟随 旋翼主轴转动时,下行环形光敏管可以准确接收下行圆环形发光二极管发来的下行信息;
102.其下行圆环形发光二极管只与下行环形光敏管之间有光学耦合;下行圆环形发光二极管 和下行环形光敏管分别与周围环境之间设置有光学隔离罩;
103.类似的,在空心旋翼主轴的下部,将上行环形光敏管固定在旋翼主轴外表面,上行环形 光敏管与旋翼主轴同步转动,其上行环形光敏管外环的轴线与旋翼主轴的轴线重合在一起; 其上行圆环形发光二极管是固定的,它不跟随旋翼主轴进行旋转;其上行环形光敏管的光敏 窗与上行圆环形发光二极管的圆环发光表面保持固定间隙的近距离光学耦
合;上行环形光敏 管跟随旋翼主轴转动时,上行环形光敏管可以准确接收上行圆环形发光二极管发来的上行信 息;
104.其上行圆环形发光二极管只与上行环形光敏管之间有光学耦合;上行圆环形发光二极管 和上行环形光敏管分别与周围环境之间设置有光学隔离罩;
105.本发明由包含有上述各个部分所组成,从而构成本机;
106.方案二、在上述横列交叉双旋翼直升机基础之上,再增加固定翼,使得“桨尖喷气飞行 器”构成桨尖喷气直升飞机的方案二,它包含有:横列交叉双旋翼、旋翼传动系统、周期变 距系统、压翼发动机系统、机身、机翼、水平尾翼、垂直尾翼、固定翼舵面操作系统、推进 螺旋桨发动机、推进发动机操作系统组成;
107.本机由前述横列交叉双旋翼和新增加的固定机翼构成了双升力系统;本机由前述压翼发 动机系统和新增加的推进发动机构成了双动力系统;本机在起飞和降落时采用直升机模态方 式飞行,起降灵活方便;在空中巡航飞行时采用固定翼模态方式飞行速度高,此时其旋翼处 于准零升力安装角,迎面气流作用于非对称旋翼的翼面时,其旋翼是处于低速旋转的状态, 旋翼上面的气动损失小,固定翼机巡航飞行时气动效率高,航程远;
108.其它部分与上述飞行器相同,从而构成本机;
109.方案三、在上述方案二的基础之上,将周期变距系统更换为总距变距系统,构成本机的
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桨尖喷气飞行器”成为一种桨尖喷气直升飞机的方案三;本机虽然减少了常规直升机的横 向机动能力,但是它的制造成本有所降低,具有了更高的运行可靠性,也减少了维护工作量, 还比常规固定翼机增加了垂直起降能力;在垂直起降时,调整其双旋翼左右总距变距的差值, 从而可以在空中实现原地转向,比起来固定翼机的飞行与机动能力好得太多了;
110.其它部分与方案二的飞行器相同,从而构成本机的方案三;
111.方案四、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案与上述各个方案的区别在于,本方案为了 减少旋翼内部冲压发动机进气道的气动阻力,在旋翼内部还可以并列设置两根或若干根进气 道,减小进气阻力,为冲压发动机提供更为充足的进气供给。
112.本机的其它部分方案与上述飞行器相同,从而构成本机新的方案四;
113.方案五、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案与上述各个方案的区别在于,在前述每一 片旋翼桨尖里面,只配置一台冲压发动机的基础之上,在这里改而并列配置安排有两台冲压 发动机,其两台冲压发动机的进气道都是经过空心旋翼,由其桨榖离心式压气机提供进气供 应。
114.本机的其它部分方案与上述飞行器相同,从而构成本机新的方案五;
115.方案六、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案保持了方案五两台冲压发动机的基础之上, 本方案与上述方案五的区别在于,两台冲压发动机,其一仍是由旋翼内部的一个进气道的供 给;其二是在较粗的主冲压发动机进气口与进气管之间的间隙是作为辅助进气口,该辅助进 气口是利用旋翼前缘的前方空气来为主冲压发动机提供另一部分空气的直接供给。
116.本机的其它部分方案与上述飞行器相同,从而构成本机新的方案六;
117.方案七、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案在上述方案六仍保持配置了一台辅助冲压 发动机和一台主冲压发动机的基础之上,其辅助冲压发动机仍由旋翼内部的进气
道供给;其 区别是在于,这里将其主冲压发动机的进气供给的来源是单独改由旋翼前缘方向的主冲压发 动机的进气口,来通过前方空气直接进入主冲压发动机的进气道,为主冲压发动机提供进气 供应;
118.本机的其它部分方案与上述飞行器相同,从而构成本机方案七;
119.方案八、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案与上述各个方案的区别在于,本方案将原 来方案其压翼发动机系统之中的旋翼传递系统里面的主轴齿轮、加速齿轮组的小齿轮、超越 离合器、加速齿轮组的大齿轮、压气齿轮这5个零部件,在这里全部都被取消而省略;
120.原来其启动电机兼发电机19在这里改为专门的启动电机19,同时,本机配备了容量增 大了的,足够其飞行消耗的蓄电池组;本机在启动时,为了减小蓄电池组的电能损耗,本机 使用了外接电源为启动电机19供电,完成本机的启动工作之后,启动电机停转,辅助冲压发 动机停止工作,只有主冲压发动机正常运行;
121.本机的其它部分与上述各个方案分别相同,从而构成本机方案八;
122.方案九、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案在前述每一片旋翼桨尖里面,配置了两台 冲压发动机的各个方案基础之上,在这里改而并列配置安排有三台冲压发动机,其它部分各 自分别与前面相同。
123.本机的其它部分方案与上述飞行器相同,从而构成本机方案九;
124.方案十、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案与上述各个方案的区别在于,在其上述各 个方案的冲压发动机配置部位,可以由上述旋翼桨尖部位修改其安装的部位,将其冲压发动 机改而配置在每一片旋翼桨叶的中部。
125.本机的其它部分方案与上述飞行器相同,从而构成本机方案一;
126.方案十一、本发明所述桨尖喷气飞行器,本方案与上述各个方案的区别在于,在其上述 冲压发动机的配置部位,在这里改而将冲压发动机配置在每一片旋翼桨叶的根部。
127.本机的其它部分方案与上述飞行器相同,从而构成本机方案十一;
128.方案十二、本发明所述的各飞行器,其压翼发动机系统,在这里改而使用燃气作为本机 动力的燃料,本机前述的油泵也可以减免省略;
129.本机其它部分与上述飞行器的结构相同,从而构成本机方案十二。
130.本发明针对现有直升机与固定翼机的各种问题,提出了上述的各个解决方案,克服了原 有各种不足,使得本机兼具:结构简单、布局紧凑、大负荷动部件少、空机重量轻、可靠性 高、综合使用成本低廉等多种优势。
131.本机将动力部件与升力部件相结合,显著简化了整机结构,大幅度删减了大负荷动部件, 明显减轻其空机重量,在采用相同技术水平制造时,本机可靠性比常规直升机提高一个数量 级或更多。
132.本机折旧、维修、保险三大费率有望降低一个数量级,其综合使用费率有望趋于常规直 升机的三分之一或更低,本发明综合使用费率的大幅度降低,为提高直升机的实用普及率, 提供了优秀的新选择。
附图说明
133.本机的各个部件包含有:
旋翼主轴1的侧壁开孔,再与旋翼主轴1管壁的主轴侧壁出油口28a相通;其旋翼主轴1与 油泵叶轮20固定连接;图中实曲线箭头的方向,指示的就是油泵叶轮20的转动方向;
151.旋翼主轴1以其轴线为对称轴的两侧,分别各自有一根输油管12和主轴侧壁出油口28a; 该图只是简略的画出了其中的一根输油管12和主轴侧壁出油口28a;在以旋翼主轴1的轴线 为对称轴的另外一侧,有第二根输油管12和主轴侧壁出油口28a,在该图之上被省略;
152.图11、这是关于压气机和旋翼主轴1油泵叶轮20相关部分的结构示意图,图中从上至 下依次有压气机壳50、离心叶轮51、进气口53、高压出气口54、上行传输电路13、下行传 输电路14、输油管12、旋翼主轴1、输油管12、油泵叶轮20、主轴侧壁出油口28a、压气机 轴52;
153.图11之中的旋翼主轴1以其轴线为对称轴的两侧,分别各自有一根输油管12和主轴侧 壁出油口28a,还分别有上行传输电路13、下行传输电路14;其每一侧的一根输油管12和 上行传输电路13以及下行传输电路14,都是用来连通本侧旋翼桨叶上面的冲压发动机;为 了简略起见,在本图上面,这里都是只画出了其中一侧的一根输油管12和上行传输电路13 以及下行传输电路14,省略了其另一侧的一根输油管12、上行传输电路13、下行传输电路 14;
154.图11上部的压气机其压气机壳50的左侧与右侧上半部的前半部压气机壳51已经被剖 开,只留有压气机壳50的下半部外侧轮廓与里面的离心叶轮51;压气机壳50的右侧下部仍 保留画有前半部的压气机壳51;
155.图11,其旋翼主轴1的上部没有被剖开;在旋翼主轴1的中部被剖开,可以看到里面的 输油管12;
156.旋翼主轴1的下部是被剖开了的示意图,可以看到从旋翼主轴1里面,有其上方下来的 输油管12,再从旋翼主轴1内侧与主轴侧壁出油口28a相连通;
157.旋翼主轴1下部的左侧画有半个油泵叶轮20的示意图,其油泵叶轮20的右侧半部则被 省略未画,其压气机壳也被省略;
158.图12、这是相关压气机、油泵、压气机传动系统等各部分的结构示意图;图中从上至下 依次是高压出气口54、压气机壳50、进气口53、高压出气口54、旋翼主轴1、输油管12、 油泵壳21、进油口22;主轴齿轮23、加速齿轮组的小齿轮24、超越离合器25、启动电机兼 发电机19、加速齿轮组的大齿轮26、压气齿轮27、压气机轴52;
159.由图12可见:当旋翼主轴1停转时,接通启动电源,其启动电机兼发电机19此时作为 电动机,驱动其压气机轴52旋转,固定在压气机轴52上面的压气齿轮27也跟随转动,其加 速齿轮组的大齿轮26与压气齿轮27啮合,大齿轮26也跟随转动,其大齿轮26被固定在超 越离合器25下端的转轴上面,大齿轮26因此而带动超越离合器25下端跟随转动;其超越离 合器25此时是处于传动中断的状态,超越离合器25上端不会跟随转动;
160.电动机驱动其压气机轴52旋转,压气机的高压出气口54为冲压发动机提供进气供给, 驾驶员开启启动泵,打开冲压发动机的油门与点火开关,冲压发动机开始喷气推动旋翼转动, 旋翼主轴1跟随旋转,主轴齿轮23与加速齿轮组的小齿轮24互相啮合转动连接;其加速齿 轮组的小齿轮24安装在超越离合器25上端的转轴上面,当其超越离合器25上端的转速等于 超越离合器25下端的转速,并且趋于进一步加速时,其超越离合器25将是处于动
力传动接 通的状态,超越离合器25上端的转动可以带动其超越离合器下端跟随转动,其加速齿轮组的 大齿轮26与压气齿轮27啮合,其压气机轴52跟随转动,进一步增加压气机的驱动力,而加 大冲压发动机的喷气推力,直至旋翼加速达到额定转速;
161.图13、是横列交叉双旋翼桨尖喷气直升飞机的侧视图,其固定翼为鸭式气动布局;
162.图14、是横列交叉双旋翼桨尖喷气直升飞机的前视图,其固定翼为鸭式气动布局;
163.图15、是横列交叉双旋翼桨尖喷气直升飞机的俯视图,其固定翼为鸭式气动布局;
164.图13、图14、图15所示,这是本“桨尖喷气飞行器”构成交叉双旋翼桨尖喷气直升飞 机的三视图,其固定翼为鸭式气动布局;
165.本机比图1所示的交叉双旋翼直升机,新增加了机翼、鸭式前翼、垂直尾翼、固定翼舵 面操作系统、推进螺旋桨发动机、推进发动机操作系统组成交叉双旋翼的直升飞机;
166.本机由前述横列交叉双旋翼和新增加的机翼、鸭式前翼构成了双升力系统;本机还由前 述压翼发动机系统和新增加的推进发动机构成了双动力系统;本机在起飞和降落时采用直升 机模态方式飞行,起降灵活方便;在空中巡航飞行时采用固定翼机模态方式飞行,此时其旋 翼接近于零升力安装角,迎面气流作用于非对称旋翼的翼面时,其旋翼是处于低速旋转的状 态,旋翼上面的气动损失极小,固定翼机模态巡航飞行时气动效率高,航程远;
167.图16,这是本机一种旋翼桨尖的剖面图,在其桨尖安装的这一台辅助冲压发动机41,其 辅助冲压发动机41的进气道3是由旋翼桨榖内部的压气机提供的进气供给;辅助冲压发动机 并排安装了主动力的冲压发动机4;主动力冲压发动机4通过进气口9,利用旋翼桨叶前缘进 来的空气,为冲压发动机4提供进气供给;本机启动时,辅助冲压发动机41率先以低推力启 动,带动旋翼逐渐加速转动,再启动主冲压发动机4,主冲压发动机4在迎面气流进气供给 下,点火产生主喷气推进动力,当旋翼达到额定转速时,本动力完成启动;
168.图17、图18、图19所示,这是本“桨尖喷气飞行器”构成交叉双旋翼桨尖喷气直升飞 机的三视图;
169.本机比交叉双旋翼直升机,新增加了常规气动布局的固定翼,包含有机翼、水平尾翼、 垂直尾翼、固定翼舵面操作系统、推进螺旋桨发动机、推进发动机操作系统组成;
170.本机由前述直升机的旋翼和新增加了的固定翼,构成了双升力系统;本机还由前述直升 机的压翼发动机系统和新增加的推进发动机构成了双动力系统;本机在起飞和降落时采用直 升机模态方式飞行,起降灵活方便;在空中巡航飞行时采用固定翼机模态方式飞行,此时其 旋翼接近于零升力安装角,迎面气流作用于非对称旋翼的翼面时,其旋翼是处于低速旋转的 状态,旋翼上面的气动损失很小,固定翼机模态巡航飞行时气动效率高,航程远;
171.图17、是横列交叉双旋翼桨尖喷气直升飞机的侧视图,其固定翼为下单翼常规气动布局;
172.图18、是横列交叉双旋翼桨尖喷气直升飞机的前视图,其固定翼为下单翼常规气动布局;
173.图19、是横列交叉双旋翼桨尖喷气直升飞机的俯视图,其固定翼为下单翼常规气动布局;
174.图20、是横列交叉双旋翼桨尖喷气直升飞机的前视图,其固定翼为中单翼常规气
动布局;
具体实施方式
175.下面结合附图,叙述本机的具体结构:
176.本发明在保持了常规直升机垂直起降的飞行灵活性基础之上,保持了常规固定翼机结构 简单、飞行效率高的基础之上,发明出结构显著简化、布局紧凑、可靠性获得了大幅度的提 高、制造和使用都成本大幅度的降低、空机重量小、承载能力强、综合使用费率十分低廉, 本发明所述“桨尖喷气飞行器”技术可以用于直升机,也可以用于直升飞机,这是对直升机 技术的重大革新与进步,是一种垂直起降灵活、运行安全、可靠性高,综合使用成本十分低 廉的优秀直升飞机与直升飞机。
177.本发明所述“桨尖喷气飞行器”针对现有技术直升机与固定翼机的各种不足,为实现上 述发明之目的,本发明合理的综合利用了现有技术的各种优势,克服了现有技术的各种不足, 提出了合理的解决办法和实施例:
178.本发明方案的各个部分都有多种结构的不同方案,各个部分之间可以交互穿插出大量的 不同组合,可以衍生出数目众多的不同实施例;
179.实施例一、本发明如图1、图2所示的“桨尖喷气飞行器”由包含有:横列交叉双旋翼、 旋翼传动系统、周期变距系统、压翼发动机系统、机身、尾翼组成;
180.旋翼传动系统由包含有机身上方的左、右侧两个旋翼主轴1、两个旋翼主轴1下端固定 的传动伞型齿轮、横向传动轴、横向传动轴两端固定的伞型齿轮组成;两个旋翼主轴1下端 的伞型齿轮分别与横向传动轴两端的伞齿啮合,两个旋翼主轴之间的传动比为1∶1,为两副 旋翼提供交叉的反向转动的传动连接;
181.其压翼发动机系统:包含有旋翼、桨榖2(图1的c分图)、冲压发动机系统、压气机(图 2的b分图)、压气机传动系统(图2的c分图)、空心轴系统组成:
182.其旋翼为空心结构,其压气机配置于桨榖2的内部,冲压发动机系统配置在旋翼内部; 压气机的进气口与桨榖2的中心孔相通,压气机的高压出气口与冲压发动机系统的进气道相 通;
183.冲压发动机系统由包含有旋翼、进气道3、冲压发动机4、排气道5、桨尖喷气口6、输 油管12、输送油的油泵、动力控制系统组成,见图1的d分图、图2的b分图、图2的d分 图和图3、图4、图5所示;
184.其进气道3、冲压发动机4、排气道5、桨尖喷气口6,分别是从空心的旋翼内部,由其 翼根部向翼尖部分顺序连通,最后其排气道5在旋翼的翼尖部位,其排气的喷气口6转至指 向其旋翼的后缘方向;
185.本机的双旋翼,其每一副旋翼各自有两片桨叶,两副旋翼共有四片旋翼桨叶,在每一片 桨叶的桨尖内部配置1台冲压发动机4,双旋翼的四片旋翼桨叶内部相应的共有4台冲压发 动机4;
186.压气机由包含有压气机壳50、离心叶轮51、压气机轴52、进气口53、高压出气口54组 成,见图2的b分图、图4、图5、图11、图12所示;
187.其压气机是安装在桨榖2内部的离心式压气机;离心叶轮51是固定安装在压气机轴52 之上;压气机是配置在桨榖里面,压气机轴52与空心的旋翼主轴1其两者的轴线重合;
压气 机的高压出气口54的数量与每一副旋翼的桨叶数量匹配;
188.其压气机的进气口53与桨毂2附近的大气直接相通,压气机的高压出气口54与旋翼内 部冲压发动机4的进气道3相连通;每一副旋翼的两片桨叶,各自桨叶内部冲压发动机4的 进气道3,共享同一个桨榖2里面压气机提供的进气供应;
189.本机压气机传动系统由包含有(见图2的c分图、图12):压气机轴52、启动电机兼发 电机19、旋翼主轴1、主轴齿轮23、压气齿轮27、加速齿轮组和超越离合器25组成;其主 轴齿轮23是固定安装在旋翼主轴1的下端,压气机轴52与启动电机兼发电机19的转轴是同 轴同步转动连接,压气齿轮27是固定安装在压气机轴52的下端;
190.旋翼的主轴齿轮23与加速齿轮组的小齿轮24互相啮合传动连接;加速齿轮组的小齿轮24转轴、超越离合器25转轴、加速齿轮组的大齿轮转轴26,三者之间是同一轴线连接的配 置;加速齿轮组的小齿轮24转轴与超越离合器25的上端转轴之间同轴同步转动相连;超越 离合器25下端与加速齿轮组的大齿轮26转轴之间同轴同步转动相连;加速齿轮组的大齿轮 26与压气齿轮27是相互啮合的传动连接;
191.超越离合器25下端的转速可以高于超越离合器25上端的转速,超越离合器25此时的动 力传动是处于中断状态;当超越离合器25上端的转速达到超越离合器25下端的转速,并且 趋于超过超越离合器25下端的转速时,其超越离合器25的动力传动是处于接通状态,其超 越离合器25上端可以将动力传递到超越离合器25的下端;
192.本机空心轴系统包含有:旋翼主轴1、压气机轴52、输油管12组成(见图9);空心的 旋翼主轴1最粗,内部同轴的插入压气机轴52;旋翼主轴1与压气机轴52之间的空隙里面, 贴附于旋翼主轴1内壁的对称两侧,固定有两根输油管12,其输油管12与压气机轴52之间 预留有互不接触的足够空隙;旋翼主轴1与输油管12及桨榖2之间是相对静止,它们与桨榖 2及其旋翼同步的转动;
193.旋翼主轴1内部的输油管12是由机身向上方旋翼内部的冲压发动机4输送燃料之用;其 旋翼主轴1内部两侧输油管12的上方分别与本侧一方桨叶内部的冲压发动机4相连通;旋翼 主轴1内部输油管12的下端,在其下方穿出旋翼主轴1的内壁,再与旋翼主轴1外壁的主轴 侧壁出油口28a相通,而主轴侧壁出油口28a再与油泵中部的油料输出油口28连通;
194.本机油泵包含有:油泵壳21、油泵叶轮20、旋翼主轴1、进油口22、出油口28、启动 泵组成,见图9、图10、图11、图12;其油泵与常规离心式水泵的结构相似,但是其区别在 于:1、本油泵转动的方向与常规涡轮相反;2、其出油口28、进油口22也与常规离心式水 泵相反,即本油泵其油泵叶轮20中心的部位为油泵出油口28,本油泵涡轮外缘对应油泵壳 的开孔为进油口22;
195.其油泵叶轮20与旋翼主轴1同轴固定连接,同步旋转;油泵叶轮20中心孔位置是油泵 出油口28;其油泵出油口28与旋翼主轴1内壁穿出构成的主轴侧壁出油口28a,这两个出油 口之间是固定连通;油泵出油口28与旋翼主轴下方内壁贴附的主轴侧壁出油口28a是固定连 通;其油泵叶轮20中心孔轴线与旋翼主轴1的中心轴线互相重合;
196.当油泵叶轮20跟随旋翼主轴1同步旋转时,燃料油从油泵的进油口22吸入,再压进旋 翼主轴内部的输油管12里面,为旋翼内部冲压发动机4提供燃料供应;
197.油泵下端的油路上,串联接通有电驱动的启动泵;该启动泵是为本动力启动时专用的供 油;其启动泵是使用轴流泵;
198.其动力控制系统包含有驾驶舱的操纵控制电路,发动机检测电路,发动机控制电路,双 向信息传输通道组成:
199.双向信息传输通道是一种光耦双向信息传输通道,如图9所示,它是由包含有下行传输 电路14、下行圆环形发光二极管17、下行环形光敏管18、放大电路,上行传输电路13、上 行圆环形发光二极管16、上行环形光敏管15、光学隔离罩、放大电路、上行传输电路13组 成;
200.下行信号,由其发动机检测电路,通过下行传输电路14、下行圆环形发光二极管17,再 经由下行环形光敏管18、下行传输电路14、放大电路,向驾驶舱发送出下行的有关发动机状 态的检测信号;
201.上行信号,由其驾驶舱通过操纵发动机控制电路,发送出控制发动机运行的上行信号, 通过上行传输电路13、上行圆环形发光二极管16,再经由上行环形光敏管15、放大电路、 上行传输电路13,向发动机发送上行的控制信号;
202.在接近空心旋翼主轴1的下部,将下行圆环形发光二极管17固定在旋翼主轴1外表面, 下行圆环形发光二极管17与旋翼主轴1同步转动,下行圆环形发光二极管17环形的轴线与 旋翼主轴1的轴线重合在一起;下行环形光敏管18的内环与旋翼主轴1的外表面互不接触, 保持一定的间距;下行环形光敏管18是固定的,它不跟随旋翼主轴1进行旋转;其下行环形 光敏管18的光敏窗与下行圆环形发光二极管17的圆环发光表面之间,保持着固定间隙的近 距离光学耦合;下行圆环形发光二极管17跟随旋翼主轴1转动时,下行环形光敏管18可以 准确接收下行圆环形发光二极管17发来的下行信息;
203.其下行圆环形发光二极管17只与下行环形光敏管18之间有光学耦合;下行圆环形发光 二极管17和下行环形光敏管18分别与周围环境之间设置有遮光罩的光学隔离;
204.类似的,在空心旋翼主轴1的下部,将上行环形光敏管15固定在旋翼主轴1外表面,上 行环形光敏管15与旋翼主轴1同步转动,其上行环形光敏管15环形的轴线与旋翼主轴1的 轴线重合在一起;其上行圆环形发光二极管16是固定的,它不跟随旋翼主轴1进行旋转;其 上行环形光敏管15的光敏窗与上行圆环形发光二极管16的圆环发光表面保持固定间隙的近 距离光学耦合;上行环形光敏管15跟随旋翼主轴1转动时,上行环形光敏管15可以准确接 收上行圆环形发光二极管16发来的上行信息;
205.其上行圆环形发光二极管16只与上行环形光敏管15之间有光学耦合;上行圆环形发光 二极管16和上行环形光敏管15分别与周围环境之间设置有遮光罩的光学隔离。
206.本机的启动过程是,当启动电机兼发电机19接通启动电源时,启动电机兼发电机19此 时作为电动机,驱动压气机轴52加速旋转,原来停止的压气机开始旋转,压气机高压出气口 54的压缩空气通过进气道3为旋翼桨尖的冲压发动机4提供进气供给;接续的驱动启动泵、 打开冲压发动机4的油门并点火,冲压发动机4开始工作,冲压发动机4在旋翼桨尖的喷气 推力作用下,驱动旋翼旋转;
207.接续的,旋翼逐渐加速旋转,其主轴齿轮23通过加速齿轮组的小齿轮24驱动超越离合 器25上端转动;随着旋翼主轴1的转速增加,当其超越离合器25上端的转速与超越离合器 25下端相同,并且有进一步增加的趋势时,超越离合器25由其动力传动断开的状态,转换 到了动力连接的传动状态,超越离合器25上端驱动超越离合器25下端跟随转动;
208.再接续的,超越离合器25下端再通过加速齿轮组的大齿轮26驱动压气齿轮27,并
且带 动其压气机轴52加速旋转,其旋翼与压气机轴52,分别趋于额定转速,其旋翼依靠冲压发 动机4喷气推进而正常运行;原来其启动电机兼发电机19已经接通的启动电源,在此时关闭, 则其启动电机兼发电机19这时的功能由电动机转换为发电机,通过转换电路,为本机提供正 常的电力供应;同时关闭启动泵,冲压发动机依靠旋翼主轴上的油泵供油。
209.本发明由上述各个部分组成,从而构成实施例一。
210.实施例二:本发明所述桨尖喷气飞行器,本实施例与上述实施例一的区别在于,是在实 施例一的基础之上再增加了常规气动布局的固定翼(见图17、图18、图19),其“桨尖喷气 飞行器”构成了桨尖喷气直升飞机的实施例二,它是由包含有:横列交叉双旋翼、旋翼传动 系统、周期变距系统、压翼发动机系统、机身、机翼、水平尾翼、垂直尾翼、固定翼舵面操 作系统、推进螺旋桨发动机、推进发动机操作系统组成;
211.本机由前述横列交叉双旋翼和新增加的固定翼构成了双升力系统;本机由前述压翼发动 机系统和新增加的推进发动机构成了双动力系统;本机在起飞和降落时采用直升机模态方式 飞行,起降灵活方便;在空中巡航飞行时采用固定翼模态方式飞行,此时其旋翼处于零升力 安装角,迎面气流作用于非对称旋翼的翼面时,其旋翼是处于低速旋转的状态,旋翼上面的 气动损失小,固定翼机巡航飞行时气动效率高,航程远;
212.其它部分与实施例一相同,从而构成本实施例;
213.实施例三:本发明所述桨尖喷气飞行器,本实施例与上述实施例二的区别在于,本实施 例是在实施例二的基础之上,将其下单翼的机翼布局(见图18),更改为本实施例的中单翼 的机翼布局(见图20);
214.本实施例的其它部分与实施例二相同,从而构成本实施例;
215.实施例四:本发明所述桨尖喷气飞行器,本实施例与上述实施例三的区别在于,本实施 例是将实施例三的常规气动布局的固定翼更换为本实施例的鸭式气动布局固定翼(见图13、 图14、图16、图16),从而构成本实施例;
216.本实施例是由包含有:横列交叉双旋翼、旋翼传动系统、周期变距系统、压翼发动机系 统、机身、机翼、鸭式前翼、垂直尾翼、固定翼舵面操作系统、推进螺旋桨发动机、推进发 动机操作系统组成;
217.本机由横列交叉双旋翼和鸭式固定翼构成了双升力系统;本机由前述压翼发动机系统和 新增加的推进发动机构成了双动力系统;本机在起飞和降落时采用直升机模态方式飞行,起 降灵活方便;在空中巡航飞行时采用固定翼模态方式飞行,此时其旋翼趋近于零升力安装角, 迎面气流作用于非对称旋翼的翼面时,其旋翼是处于低速旋转的状态,旋翼上面的气动损失 小,固定翼机巡航飞行时气动效率高,航程远;
218.其它部分与实施例三相同,从而构成本实施例;
219.实施例五:本发明所述桨尖喷气飞行器,本实施例在实施例二至实施例四的基础之上, 其区别在于将周期变距系统更换为总距变距系统,从而构成本机的“桨尖喷气飞行器”成为 一种桨尖喷气直升飞机的实施例四;本机虽然减少了常规直升机的横向机动能力,但是它的 制造成本相对降低,具有了更高的运行可靠性,也减少了维护工作量,还比常规固定翼机增 加了垂直起降能力;在垂直起降时,调整其双旋翼左右总距变距的差值,可以在空中实现原 地转向,比起来固定翼机的飞行与机动能力好得太多了;
220.其它部分与实施例二至实施例四的飞行器分别相同,从而构成本机的实施例五;
221.实施例六:本发明所述桨尖喷气飞行器,见图6本实施例与上述各个实施例的区别在于, 本实施例为了减少旋翼内部冲压发动机进气道的气动阻力,在旋翼内部还可以并列设置两根、 三根或若干根进气道,减小进气阻力,为冲压发动机提供更为充足的进气供给。
222.本实施例的其它部分与上述各个实施例相同,从而构成本实施例;
223.实施例七:本实施例与上述各个实施例的区别在于,本实施例在前述各个实施例的每一 片旋翼桨尖里面,只配置一台冲压发动机的基础之上,在这里改而并列配置安排有两台冲压 发动机,其两台冲压发动机的进气道都是经过空心旋翼,由其桨榖离心式压气机提供进气供 应。
224.本实施例的其它部分与上述各个实施例相同,从而构成本实施例;
225.实施例八:如图16所示的本实施例,本实施例与上述各个实施例的区别在于,本实施例 在前述实施例每一片旋翼桨叶里面,配置了一台辅助冲压发动机和一台主冲压发动机;
226.其辅助冲压发动机的进气供给的来源是由旋翼内部的进气道来为辅助冲压发动机提供进 气供应;另外的主冲压发动机是在其前端设置了进气口,该进气口是利用旋翼前缘的前方空 气来为主冲压发动机提供空气的直接供给。
227.本实施例的其它部分与上述各个实施例相同,从而构成本实施例八;
228.实施例九:本实施例保持使用前述实施例八如图16里面的主冲压发动机4与辅助冲压发 动机41;本实施例与实施例八的区别在于,只是将原来其压翼发动机系统之中的旋翼传递系 统里面的主轴齿轮23、加速齿轮组的小齿轮24、超越离合器25、加速齿轮组的大齿轮26、 压气齿轮27这5个零部件,在本实施例这里,全部都被取消;原来其启动电机兼发电机19 在这里改为专门的启动电机19;
229.本实施例飞行器在启动时,为了避免蓄电池组更多的电能损耗,本机使用了外接电源为 启动电机19供电,进行启动;
230.本实施例的其它部分与实施例八分别相同,从而构成本实施例九;
231.实施例十:本发明所述桨尖喷气飞行器的本实施例与上述各个实施例的区别在于,本实 施例在前述配置冲压发动机的基础之上,在这里改而并列配置安排有三台冲压发动机,其它 部分各自分别与前面相同。
232.本实施例的其它部分与上述实施例相同,从而构成本实施例;
233.实施例十一:本发明所述桨尖喷气飞行器的本实施例如图8所示,本实施例在其上述各 个实施例其中,旋翼桨尖冲压发动机的安装部位,在这里修改其安装的部位,改而配置在每 一片旋翼桨叶的中部。
234.本实施例的其它部分与上述各个实施例相同,从而构成本实施例十一;
235.实施例十二、本发明所述桨尖喷气飞行器如图7所示,本实施例与上述各个实施例的区 别在于,本实施例将各个实施例其冲压发动机配置的部位,本实施例修改其安装的部位,在 这里改而配置在每一片旋翼桨叶的根部。
236.本实施例的其它部分与上述各个实施例相同,从而构成本实施例十二;
237.实施例十三、本发明所述的桨尖喷气飞行器与上述各个实施例所述直升机的区别在于本 实施例,其压翼发动机系统,在这里改而使用具有一定存储正压力的燃气作为本机动力的燃 料,利用燃气的正压力为冲压发动机提供输送压力,本实施例对前述实施例的油
泵,在本实 施例里面可以减免与省略;本实施例其它部分与上述各个实施例的结构相同,从而构成本实 施例十三。
238.本发明不仅可以构成上述的各个实施例,同时上述各个实施例之间,还可以互相替代或 拆分、也可以再相互组合,从而构成更多的实施方式;以上这些实施例描述的仅为本发明的 一部分主要实施例,凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的任何润饰、修改或等同替 换,均属于本发明所保护的范围。
239.***
240.综上所述,本发明的“桨尖喷气飞行器”的桨尖喷气直升机与常规直升机相比,本机将 动力部件与升力部件相结合,从而省略了沉重、复杂而昂贵的常规发动机与主减速器以及大 负荷的动力传动部件,它节省这三方面的重量,接近于常规相同载荷量级直升机空机总重量 的百分之四十几或更多;本机代之以低成本、高可靠性的冲压发动机、桨尖喷气、桨榖处高 效率的离心式离心式压气机和小负荷、低成本的压气机传动系统,本机在此的增重接近于常 规直升机空机总重量的百分之十几或更低;本机这一减与一增,从两者其差值来看,本机比 常规直升机的空机重量至少减小了接近25%至35%或更多;
241.本飞行器的动部件,涉及的运行负荷明显减轻,各个动部件的运行负荷大幅度降低,各 个动部件的负荷应力由临近“条件疲劳极限”区域,很容易减小至“材料疲劳极限”之下, 各个动部件由“有限寿命区”接近或转入到“无限寿命区”;即使极个别动部件的负荷应力仍 临近“条件疲劳极限”区域,也可以利用本机空机重量明显减轻的优势,只要付出相对整机 极小比例的重量代价,也很容易将各个动部件的负荷应力减小至趋近于“材料疲劳极限”之 下,各个动部件由“有限寿命区”转入到趋近于“无限寿命区”;从而为将本机可靠性提高一 个数量级或更高,提供了极好的基础,使得本机的运行损耗显著降低。
242.本发明的“桨尖喷气飞行器”的桨尖喷气直升飞机与常规固定翼机相比,本机的水平飞 行性能、载荷能力相近,其制造成本比固定翼机部分的增加,同时还具有垂直起降能力,也 比其常规直升机的制造成本却有明显降低;同时,本机因为具有了双动力系统和双升力系统, 本机不仅其增加了垂直起降的能力,其飞行包线也有了大幅度的扩展,其飞行的实用可靠性 也有了重大的进步,实用安全性也有重大的提升;本机虽然在固定翼机模态飞行时,也使用 了常规螺旋桨推进发动机,似乎其常规推进发动机的常规可靠性,不能为本机大幅度提高运 行可靠性,但是,本机只在其高空的巡航飞行时,使用常规发动机,此时,其常规螺旋桨推 进发动机一旦出现故障,它有时间切换到直升机模态的飞行方式,从而,进一步提高本飞行 器的可靠性,从而,可以大幅度的提高本机的整机实用飞行可靠性和飞行的重大安全性。
243.本发明的“桨尖喷气飞行器”的桨尖喷气直升飞机与v-22倾转翼机相比,本机的飞行性 能、载荷能力相近,但是本机比v-22倾转翼机的制造成本显著降低;同时,本机因为具有了 双动力系统和双升力系统,本机不仅其增加了垂直起降的能力,其飞行包线也有了大幅度的 扩展,其飞行的实用可靠性也有了重大的进步,本机的飞行包线更为宽泛,飞行的安全可靠 性也有了重大的提升;使用的经济性更好。
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