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太強了:國人自創(chuàng)的全新直升機旋翼結(jié)構(gòu)方案,!(圖文)
7 q8 o5 N" d% t5 M; @' _實用性強的直升機旋翼又一方案
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轉(zhuǎn)自“航空天地”wuxinbao2008
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0 P! K* `0 v `$ f公知的直升機旋翼一般由數(shù)片柔性槳葉.槳轂和揮舞鉸.擺振鉸等組成,槳葉通過鉸接方式和槳轂與旋翼軸連接組成,。眾所周知,,旋翼是圓周運動,由于半徑的關(guān)系,,槳葉尖處線速度已經(jīng)非常高時,,圓心處線速度為零,!所以旋翼靠近圓周的地方產(chǎn)生最大的升力,,而靠近圓心的地方只產(chǎn)生微不足道的升力。槳葉向前劃行時,,槳葉和空氣的相對速度高于旋轉(zhuǎn)本身所帶來的線速度,;反之,槳葉向后劃行時,,槳葉和空氣的相對速度就低于旋轉(zhuǎn)本身所帶來的線速度,,這樣,導致旋翼兩側(cè)產(chǎn)生的升力不均勻,。所以,,現(xiàn)有的旋翼直升機在前行時,其旋翼槳葉并不在一個平面上勻速旋轉(zhuǎn),,因為它要上下?lián)]舞和前后擺震來解決飛機前行時旋翼左右兩側(cè)的升力差,為了避免揮舞的過程槳葉產(chǎn)生失速現(xiàn)象,,槳葉的前緣還要設(shè)計的圓潤些,。這樣做的弊端是:槳葉的上下?lián)]舞和前后擺震增加了對機體的震動和噪音,,并降低了效率,圓潤的槳葉前緣增加了空氣對其產(chǎn)生的激波阻力,,槳葉外端處線速度已經(jīng)接近音速時,圓心處線速度幾乎為零,,所以槳葉難以突破音障,,致使旋翼無法突破音障超音速旋轉(zhuǎn),限制了旋翼直升機的飛行速度,;而且槳葉外端無支撐,槳轂處受力過大,,對槳片材料的要求較高,,在懸崖. 峽谷. 超低空有大樹的地方,高樓營救等作業(yè)時,,槳葉容易碰到障礙物,,從而限制了旋翼直升機的使用范圍。
. {# a, w) @( q% _3 U4 v眾所周知,,把固定翼螺旋槳飛機上的螺旋槳用涵道包覆起來,,變成涵道螺旋槳,和沒有涵道的螺旋槳相比,,除了提高其安全性,還可以產(chǎn)生一些額外推力,,國外一些傾轉(zhuǎn)翼飛機如貝爾X-22,,等,采用的涵道風扇,,沒有不對稱升力和后行槳葉失速的問題,,可以放心采用剛性槳葉,,但是像大水桶一樣的涵道是不可能用在旋翼直升機的旋翼上應用的,。據(jù)此,本人想出一套新的技術(shù)方案用于直升機的旋翼,,不需槳葉的上下?lián)]舞和前后擺震來解決飛機前行時旋翼左右兩側(cè)的升力差,,而是用一種帶有整流網(wǎng)罩的直升機旋翼,由其上面的整流網(wǎng)罩解決前飛時旋翼兩側(cè)的升力差,,該旋翼為剛性槳葉,,免去了導致飛機振動的上下?lián)]舞,其槳葉在一個平面上勻速旋轉(zhuǎn),,并且外端有支撐,,所以既安全,效率又高,,最終達到超聲速旋轉(zhuǎn),,( d6 F4 i8 P" r, r1 y
圖 2 為本旋翼無整流網(wǎng)罩的俯視圖;5 b( \; a p. V; L2 q, [& a
圖 3 為整流網(wǎng)罩俯視圖,;
! `$ T4 d8 b. f3 G( [ 圖 4 為圖2中虛線圓內(nèi)放大4倍的槳片安裝示意圖,,為便于理解,,左上角畫出的是部分的剖視圖;; w) g9 z/ y0 L* q1 @( S" W
圖 5 為圖2中控制環(huán)調(diào)整器的A-A剖視放大16倍結(jié)構(gòu)示意圖,;
' d/ I$ j: W2 h/ P 圖 6 為圖2中的B-B放大4倍剖視圖,,;
# ~2 C$ D+ x9 g: n 圖 7 為圖6的槳葉有迎角時的示意圖,;$ W( w) f; B2 ]# E/ Y: [" Q4 Y
圖 8 為本旋翼的旋翼軸傾斜盤結(jié)構(gòu)示意圖,;
6 u% y# K0 Z( v; [% k: j 圖 9為圖1中的C-C剖面示意圖。$ v' n4 d& c% \( X9 m. ~1 i
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2010-3-18 17:10下面是本發(fā)明的第二個實施例:
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如圖2,;圖3,;圖4;圖5,;圖6所示,, 圖 4 為圖2中虛線圓內(nèi)放大4倍的槳片安裝示意圖,為便于理解,,左上角畫出的是部分的剖視圖,;圖 5 為圖2中控制環(huán)調(diào)整器的A-A剖視放大16倍結(jié)構(gòu)示意圖;圖 6 為圖2中的B-B放大4倍剖視圖,;圖 7 為圖6的槳葉有迎角時的示意圖,;8 ?1 A; a" G& f( h) }8 s: D
本實施例包括:八片槳葉;四套控制環(huán)調(diào)整器,;一個環(huán)形槳轂,;一個環(huán)形外支撐架;一面整流網(wǎng)罩,;環(huán)形外支撐架的內(nèi)側(cè)面有一圈環(huán)槽,;環(huán)槽內(nèi)有一圈可以上下移動的槳葉迎角控制環(huán);四條輻板,;每片槳葉上有兩片翼刀防止氣流離心向外滑,。環(huán)形槳轂與旋翼軸之間由四條剛性輻板剛性固定連接。槳葉均勻的分布在環(huán)形外支撐架與環(huán)形槳轂之間,,槳葉相互之間留有空隙,,空隙前面槳葉產(chǎn)生的下洗氣流由此空隙向下通過;
1 u; l3 a9 d9 G, N: ?0 I 如圖4,;圖6所示:槳葉與外支撐架相連的翼稍部分比較寬的外弦有兩個軸,;主軸與副軸,槳葉內(nèi)弦與環(huán)形槳轂相連接處有一個軸,,為主要承重軸,,旋翼槳葉的內(nèi)弦由此軸以轉(zhuǎn)軸與軸套的方式與環(huán)形槳轂連接;旋翼槳葉外端的主軸的軸心線與槳葉內(nèi)弦軸的軸心線在一條直線上,,旋翼槳葉的外弦主軸支撐在環(huán)形外支撐架的一個軸套中,,外弦副軸和環(huán)形外支撐架環(huán)槽內(nèi)的槳葉迎角控制環(huán)以軸與軸套的方式連接,;4 ]( I2 G% H1 j4 ]5 F; L6 r( x
如圖5所示:控制環(huán)調(diào)整器包括:蓄電池;電動機,;螺旋軸,;遙控信號接收裝置以及換相開關(guān),其中:螺旋軸與迎角控制環(huán)上相對應的螺旋孔內(nèi)有螺旋紋相互咬合,;蓄電池.電動機和遙控信號接收裝置以及換相開關(guān)相互連接通電,。旋翼工作時,旋翼的環(huán)形外支撐架.槳葉和環(huán)形槳轂由四條剛性輻板帶動,,繞旋翼軸的軸心線快速旋轉(zhuǎn),。
, ^$ E3 r9 Z+ Z/ [ 如圖2;圖4,;圖5,;圖6;圖7所示:迎角控制環(huán)由控制環(huán)調(diào)整器進行上下調(diào)整,,控制環(huán)調(diào)整器由機身內(nèi)的駕駛室中的遙控器遙控操縱,,當飛機需要增加升力,旋翼槳片需要上迎角時,,在駕駛艙內(nèi)用遙控器發(fā)出指令:遙控信號接收裝置以及換相開關(guān)接到信號指令使蓄電池與電動機連接通電,,電動機帶動螺旋軸順時針旋轉(zhuǎn),迎角控制環(huán)被向上拉,,帶動槳葉的外弦副軸以主軸和內(nèi)弦軸的軸心線為旋轉(zhuǎn)軸向上旋轉(zhuǎn),;旋翼槳片不要上迎角時,遙控器發(fā)出指令:遙控信號接收裝置以及換相開關(guān)接到信號指令使電動機帶動螺旋軸逆時針旋轉(zhuǎn),,迎角控制環(huán)被螺旋軸向下推,,帶動槳葉的外弦副軸以主軸為旋轉(zhuǎn)軸向下做旋轉(zhuǎn)。因為環(huán)形外支撐架高速旋轉(zhuǎn),,離心力很大,,控制環(huán)調(diào)整器也可以為重量較輕的其他結(jié)構(gòu),如以發(fā)電機或?qū)щ娋代替蓄電池等,。4 u( j0 v5 ^3 B) a5 o
旋翼上部覆蓋的的整流網(wǎng)罩的外直徑與旋翼的外支撐架直徑相同或略大,內(nèi)直徑與環(huán)形槳榖相同或略小,,整流網(wǎng)罩為六邊形的立體透孔與網(wǎng)罩的軸心線同方向并排緊密排列而成的一個整體結(jié)構(gòu),,網(wǎng)孔的高度和整流網(wǎng)罩的厚度一樣,即網(wǎng)罩中的方孔的高度和寬度相同,,孔與孔之間的孔壁在保證網(wǎng)罩整體強度的前提下盡量要薄,,這樣即節(jié)省了材料,減輕了整流網(wǎng)罩的重量,,又增加了空氣的通透量,,為了達到這個目的,,整流網(wǎng)罩也可以是其他結(jié)構(gòu),如:將網(wǎng)孔做到很小,,網(wǎng)罩很薄,,然后以添加肋條的方式增加整流網(wǎng)罩的整體強度;整流網(wǎng)罩上下距離在旋翼軸處調(diào)整為整流網(wǎng)罩周邊與旋翼的環(huán)形外支撐架貼近而不接觸,,整流網(wǎng)罩的圓心處與旋翼軸的軸心頂端通過軸承活動連接,,使整流網(wǎng)罩不隨旋翼軸一起同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn),由于整流網(wǎng)罩覆蓋在旋翼的整個旋轉(zhuǎn)面的上表面,,在飛機向前飛行的時候,,可以讓前方來的氣流不直接吹向槳葉,而是透過整流網(wǎng)罩的網(wǎng)孔而改變方向,,向下流動,;這樣旋翼的槳葉旋轉(zhuǎn)時,不論前行還是后行,,均是迎來上方向下流動的氣流,,從而解決后行槳葉減速,左右的升力不均勻的問題,。! P. F% y I! x7 G
槳葉的外形為上翼面凸出,,下翼面平或微凹,旋轉(zhuǎn)時其流過上翼面的氣流流速快,,流過下翼面的氣流流速相對較慢,,根據(jù)流體力學的連續(xù)性定理和伯努利定理而獲得升力。槳葉的前緣也可以為彎彎的馬刀形,,由于不需要上下?lián)]舞,,其前緣可以做的非常尖銳,從而在旋翼高速旋轉(zhuǎn)時,,減緩了槳葉的激波阻力,。
& D [0 y& {; o% |8 E 現(xiàn)有直升機應用本旋翼,應:在發(fā)動機上安裝一套液壓油泵,,3 w) B$ M! X9 b, b, @% O
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- I% m; O4 l# H( a4 Y% J B2010-3-18 17:10液壓油泵通過高壓油管與雙作用張拉型液壓千斤頂相連通,;還要將旋翼軸1做以下改動:舍棄原來的旋轉(zhuǎn)斜板或者自動傾斜器,在旋翼軸上增加一個萬向節(jié),,萬向節(jié)的上面連接的旋翼軸上剛性固連一傾斜盤,,傾斜盤隨旋翼軸一起轉(zhuǎn)動,傾斜盤的外套由四套雙作用張拉型液壓千斤頂與機身相連而不旋轉(zhuǎn),,傾斜盤與傾斜盤外套之間的連接面裝有滾珠或者軸承以減少摩擦,。飛機要前進時,要使旋翼旋轉(zhuǎn)平面傾斜,只需操縱旋翼軸上萬向節(jié)外面的雙作用張拉型液壓千斤頂推拉上面的傾斜盤外套,,即可由傾斜盤,,帶動整個旋翼和其上面覆蓋的整流網(wǎng)罩傾斜,以使直升機向前或者后飛行,。# r3 h; X! B3 { @8 D
綜上,,槳葉在環(huán)形外支撐架和整流網(wǎng)罩的保護中;并且其周邊是遮蔽的,,槳葉外端附近的氣流情況大大簡化,;槳葉上的翼刀利于減小氣流由離心力的作用向槳葉外端的甩出量;旋翼上的槳葉明顯擴大了產(chǎn)生升力較大的槳葉外端部分的面積,,由連接輻板代替了槳葉靠近旋翼軸的根部,,并且還可以盡量優(yōu)化槳葉的造型,最終達到超聲速旋轉(zhuǎn),,槳葉以及外支撐架超聲速旋轉(zhuǎn)時,,聲障落在旋翼的連接輻板處;旋翼軸處相對比較簡單,,具有容易實施的優(yōu)點,。我國利用現(xiàn)有的材料和制造水平以及本方案,將可以開發(fā)出新一代具有高效.高速.機動性強.震動小.噪音低.適用范圍更廣范的直升機,。0 |8 ]* @6 k; d3 I
(圖不全) |
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