專利名稱：上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種可大角度升降亞音速飛機(jī)。
背景技術(shù)：
對(duì)于某些飛機(jī)起落受限制地區(qū)，如山地、森林、河谷、海上、戰(zhàn)場(chǎng)等，和短途緊急搶 救、輸送、偵查作戰(zhàn)、巡邏、旅游、觀光等場(chǎng)合，特別需要可垂直升降的直升飛機(jī)。直升飛機(jī)飛行性能、經(jīng)濟(jì)性等均不如普通飛機(jī)，但使用更加靈活機(jī)動(dòng)、方便。因此 長(zhǎng)期以來(lái)，直升飛機(jī)不斷改進(jìn)的同時(shí)，航空界也一直研究如何結(jié)合直升飛機(jī)與普通飛機(jī)這 兩者的特點(diǎn)。提出、試驗(yàn)、研制一些其他能垂直起落或短距離起落的飛機(jī)，這些方案中如旋 翼，可偏轉(zhuǎn)的噴管，可偏轉(zhuǎn)的螺旋槳或發(fā)動(dòng)機(jī)，風(fēng)扇甚至可偏轉(zhuǎn)的機(jī)翼，或采取矢量發(fā)動(dòng)機(jī)， 助推火箭等等。這些方案只有少數(shù)得到實(shí)施，各自還存在布局、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、可靠性、經(jīng)濟(jì) 性較差、成本高等不同程度的問(wèn)題。主要只用于軍事和特定用途。對(duì)于民用，既能垂直或 大角度升降，又不改變普通飛機(jī)固定翼基本結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)可靠，簡(jiǎn)單方便的直升飛機(jī)目前還沒(méi) 有。中國(guó)專利翼面射流固定翼直升飛機(jī)(專利號(hào)ZL200520112432. 8)在這方面提供 了一種在翼面上通過(guò)射流形成升力一種新技術(shù)。在固定翼飛機(jī)上也能實(shí)現(xiàn)近似的垂直升 降，但其氣動(dòng)布局、射流方式、結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生升力大小尚有些不足和缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的一些直升飛機(jī)方案技術(shù)，各自不同的問(wèn)題、缺點(diǎn)和不足，創(chuàng)新發(fā) 明了一種“上翼面循環(huán)射流固定翼飛機(jī)”。這種飛機(jī)的固定機(jī)翼從氣動(dòng)布局、原理、結(jié)構(gòu)等， 以及推進(jìn)系統(tǒng)均與現(xiàn)代普通飛機(jī)有很大的不同。它不僅利用從前方流過(guò)飛機(jī)翼型表面的繞 流，形成繞機(jī)翼的環(huán)量產(chǎn)生升力，而且通過(guò)其機(jī)翼上翼面前面噴孔噴出射流，流過(guò)上翼面從 后部吸入，進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)增壓后又從鼓風(fēng)機(jī)流出，再至前面噴孔噴出射流，如此構(gòu)成沿上翼面 的循環(huán)射流，大大增加其環(huán)量及升力。當(dāng)飛行速度等于0時(shí)，也有相當(dāng)大的升力，不需要飛 機(jī)場(chǎng)和跑道(甚至不需要公路路面)。既可直接以大角度升降(接近于直升飛機(jī))，也可以 普通起落與飛行方式，其固定翼與普通飛機(jī)固定翼一樣簡(jiǎn)單可靠，升力大，飛行性能(包括 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、操縱性等)較好。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是沒(méi)有普通飛機(jī)的螺旋槳、渦輪噴氣、風(fēng)扇等 推進(jìn)裝置，而在兩側(cè)機(jī)翼之間各裝一套特定的離心鼓風(fēng)機(jī)，由中間的發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置、 驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)排氣管與上翼面前端前緣縫翼相連，進(jìn)氣管與上翼面后部的吸氣管相連，沿翼 面上方后部吸入空氣，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)排出空氣，又通過(guò)翼面前端前緣縫翼上方噴口流出，形成射 流，誘導(dǎo)管附近大量空氣隨之流動(dòng)，如此循環(huán)，組成新的有效升力系統(tǒng)。同時(shí)產(chǎn)生向后推力， 飛行速度較大，鼓風(fēng)機(jī)還可另行從其排氣噴口直接向后噴射空氣，構(gòu)成新的推力系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是固定翼比普通直升飛機(jī)旋翼簡(jiǎn)單、可靠，沒(méi)有通常的推進(jìn)裝 置和旋翼傳動(dòng)裝置。利用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)推、吸翼面上方形成的循環(huán)射流的升力系統(tǒng)，和從排氣口向后噴射形成的推力系統(tǒng)，簡(jiǎn)單有效。綜合普通飛機(jī)和直升飛機(jī)兩者的特點(diǎn)，整個(gè) 飛機(jī)升阻比大，緊湊，簡(jiǎn)單、可靠，輕小，使用靈活方便。以下結(jié)合圖1-圖5，對(duì)本發(fā)明的布局、結(jié)構(gòu)和原理做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明為上單翼式，機(jī)身前方有前小翼、升降舵。后端有垂直尾翼和方向舵的鴨式 飛機(jī)(圖1)(圖2)。發(fā)動(dòng)機(jī)(9)和與其相連的傳動(dòng)箱、兩個(gè)離心式鼓風(fēng)機(jī)(8)均位于 機(jī)身(1)內(nèi)，只有鼓風(fēng)機(jī)(8)的排氣噴管(7)露出機(jī)身外的上方。排氣噴管口方向向后，兩 側(cè)機(jī)翼(5)與機(jī)身(1)緊固連接，機(jī)翼(5)前端有前緣縫翼G)，前緣縫翼的上端有若干條 縫形噴氣孔，機(jī)翼后方內(nèi)部裝有吸氣管(13)，吸氣管連接上翼面上部，有一排朝上的吸氣孔 (14)、吸氣管(1 與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管(17)相連。鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管(17)內(nèi)裝有可操縱的蝶閥 (23)。機(jī)翼(6)前方的前緣縫翼(4)呈特定異形管狀，外端封閉，內(nèi)端開(kāi)口與鼓風(fēng)機(jī)排氣 管(16)相連，由此前緣縫翼G)、上翼面、吸氣管(13)與鼓風(fēng)機(jī)、進(jìn)排氣管(17、16)，通過(guò)旋 轉(zhuǎn)的葉輪(18)組成開(kāi)式循環(huán)射流的流路。如圖1圖2中箭頭所示流動(dòng)方向。鼓風(fēng)機(jī)蝸殼下方通過(guò)導(dǎo)管連接控制閥06)直至機(jī)身前方下部的導(dǎo)管噴口(25)。 控制起落時(shí)飛機(jī)的縱向平衡。發(fā)動(dòng)機(jī)(9)通過(guò)傳動(dòng)箱中齒輪驅(qū)動(dòng)兩側(cè)對(duì)稱布置的鼓風(fēng)機(jī)葉 輪(18)，組成動(dòng)力裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)(9)散熱片及外圍導(dǎo)風(fēng)罩(11)套在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管(10)外圍，組成由排氣 引射的散熱裝置，由此發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣，引射冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)空氣，一起向后噴出，產(chǎn)生一定的 推力。前小翼(2)和前升降舵(24)位于機(jī)身(1)的前端，垂直尾翼(19)和方向舵(20) 位于機(jī)身的后端，分別控制飛行中升降和航向，以及縱向和偏航的穩(wěn)定。機(jī)身(1)下方是懸 掛機(jī)輪⑶。本發(fā)明第一特征是兩個(gè)離心鼓風(fēng)機(jī)(8)分別位于發(fā)動(dòng)機(jī)(9)、傳動(dòng)箱兩側(cè)， 鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管(17)與機(jī)翼吸氣管(13)相連，排氣管(16)與前緣縫翼(1)相連。第二特征是機(jī)翼前端的前緣縫翼(1)呈特定異形管狀，上端有一排條縫形噴口， 噴口方向向后，吸氣管(13)位于機(jī)翼后方內(nèi)部，上方有一排條縫形吸氣口(14)，吸氣口方 向朝上。第三特征是發(fā)動(dòng)機(jī)(9)輸出軸依次與傳動(dòng)箱的主、從動(dòng)軸與兩側(cè)的鼓風(fēng)機(jī) 葉輪軸、葉輪(18)相連。鼓風(fēng)機(jī)排氣噴口方向朝后。第四特征是鼓風(fēng)機(jī)(8)蝸殼下方與導(dǎo)管、控制閥06)相連，導(dǎo)管噴口 05)位于 機(jī)身(1)前端，管口方向朝下。第五特征是(圖3、圖4、圖5)弧形閥(XT)位于鼓風(fēng)機(jī)⑶蝸殼內(nèi)，蝶閥03)(圖 1)位于鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管(17)內(nèi)。本發(fā)明起落的飛行的原理是(圖3、圖4、圖幻，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前，關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管 (17)內(nèi)的蝶閥03)，以降低起動(dòng)負(fù)荷。起動(dòng)后，蝶閥全開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)(9)帶動(dòng)傳動(dòng)箱中 主從動(dòng)齒輪軸及兩側(cè)鼓風(fēng)機(jī)葉輪(18)旋轉(zhuǎn)，吸氣口(14)吸入翼面上空氣，此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)蝸殼 內(nèi)弧形閥(XT)位于OA位置，(圖3)襟翼(15)向下偏轉(zhuǎn)。由此進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)的空氣增壓后， 經(jīng)弧形閥(XT)連通排氣管。通過(guò)前緣縫翼G)，從其上端的條縫形噴口( 噴出，形成翼 面上方射流，誘導(dǎo)卷吸附近大量空氣，隨之流動(dòng)向后，上翼面附面層附近氣流由吸氣口(14)再次被吸入吸氣管(13)，經(jīng)進(jìn)氣管、鼓風(fēng)機(jī)、排氣管、前緣縫翼噴口再又噴出射流，如此不斷 循環(huán)流動(dòng)。(圖3流動(dòng)流線箭頭)按流體能量守恒的柏努利定理，機(jī)翼上方空氣加速流動(dòng)，相應(yīng)壓力必然降低，而此 時(shí)機(jī)翼下方空氣幾乎靜止，壓力相對(duì)較高。雖然飛機(jī)不動(dòng)，機(jī)翼下、上壓力差也構(gòu)成相當(dāng)大 的升力L1(圖3)。機(jī)翼吸氣管將上方空氣吸入，也產(chǎn)生相應(yīng)的升力。而經(jīng)前緣縫翼向后噴出的射流， 又形成向前的推力Ttl (圖3)，推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。飛機(jī)前進(jìn)，為減少阻力，操縱襟翼(15)向上偏轉(zhuǎn)(圖4)。鼓風(fēng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，保持上 翼面循環(huán)射流相應(yīng)加速流動(dòng)，并與前方來(lái)流疊加，(圖4中箭頭所示流場(chǎng))，使推力T1升力 L” L2相應(yīng)增大，克服飛機(jī)重力起飛，必要時(shí)操縱噴氣導(dǎo)管路內(nèi)控制閥(沈)，幫助維持飛機(jī) 縱向平衡。發(fā)動(dòng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速愈高，起飛距離愈短，起飛角度愈大。較大速度飛行時(shí)，操縱前緣襟翼與機(jī)翼合并成一體。同時(shí)將鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)弧形閥(XT) 轉(zhuǎn)動(dòng)至OB位置，關(guān)閉排氣管(16)通道，而蝸殼內(nèi)通道全開(kāi)，鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)經(jīng)蝸殼通道擴(kuò)壓后空 氣，直接從排氣噴管(7)噴出，推力T(圖幻更大，此時(shí)飛行狀態(tài)與操縱，以及平衡穩(wěn)定的控 制，和普通飛機(jī)飛行方式基本相同。但由于機(jī)翼后方吸氣口吸入氣流，對(duì)氣流附面層的控 制，使翼面上方?jīng)]有氣流分離，不僅推力、升力增加，阻力也減少，從而提高了升阻比和整機(jī) 的空氣動(dòng)力品質(zhì)。低速飛行時(shí)或下降時(shí)，操縱推開(kāi)前緣縫翼，使與機(jī)翼前端之間有一定空隙，同 時(shí)弧形閥(Xi)轉(zhuǎn)動(dòng)回至OA位置，鼓風(fēng)機(jī)排氣管連通，(圖4)，機(jī)翼上循環(huán)射流又與前方來(lái) 流疊加，同樣具有較大的升力。如繼續(xù)下降，放下后部襟翼(15)(圖3)，速度很小直至等于 0，仍然有相當(dāng)大的升力，因此其失速速度遠(yuǎn)低于同類普通飛機(jī)，不僅安全性好，還可實(shí)現(xiàn)大 角度安全降落，一般不需要機(jī)場(chǎng)和跑道。(此外也可按普通飛機(jī)飛行方式在跑道上起落)本發(fā)明中的襟翼不僅用于飛機(jī)起落，當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí)，也可作為附翼來(lái)操縱。


圖1是本發(fā)明“上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)”的結(jié)構(gòu)俯視圖，箭頭表示空氣從 前緣縫翼經(jīng)翼面上方吸氣口、吸氣管、鼓風(fēng)機(jī)排出至前緣縫翼循環(huán)射流流線方向。圖3、圖4、圖5分別是本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)和機(jī)翼所構(gòu)成推力和升力系統(tǒng)，在不同飛行狀 態(tài)時(shí)的繞流流場(chǎng)，(圖3-圖5實(shí)線箭頭)和相關(guān)構(gòu)件(前緣襟翼、弧形閥、機(jī)翼后部襟翼) 的不同位置的簡(jiǎn)圖。圖1-圖5中各部件1-機(jī)身；2-前小翼；3-懸掛機(jī)輪；4-前緣縫翼；5-條縫形噴口 ；6_機(jī)翼；7_排氣 噴管；8-離心鼓風(fēng)機(jī)；9-發(fā)動(dòng)機(jī)；10-發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管；11-導(dǎo)罩；12-翼梢小翼；13-吸氣管； 14——吸氣口 ； 15-襟翼；16-鼓風(fēng)機(jī)排氣管；17-鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管；18-葉輪；19-垂直尾翼； 20-方向舵；21-傳動(dòng)箱；22-葉輪軸；23-蝶閥；24——前襟翼；25-導(dǎo)管噴口 ；26-控制閥； 27-弧形閥(圖3-圖5)。圖3-圖5中各實(shí)線箭頭表示繞流流場(chǎng)，流線方向；ω-鼓風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)角速度； T-推力；L1-機(jī)翼升力；L2-吸氣造成的附加升力；OA、OB-分別是處在不同位置的弧形閥； V-前方來(lái)流
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合本發(fā)明的附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明一個(gè)較好的實(shí)施例名稱上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)形式超輕型飛機(jī)外形尺寸全長(zhǎng)3. 85米，全寬8. 5米，全高1. 75米機(jī)翼翼展8. 4米，翼面積10. 08平方米前小翼翼展3. 6米，翼面積2. 6平方米發(fā)動(dòng)機(jī)形式風(fēng)冷、雙缸、電起動(dòng)汽油機(jī)、帶齒輪減速箱最大功率40千瓦最大轉(zhuǎn)速6500轉(zhuǎn)/分重量空機(jī)重量170公斤最大燃油重量30公升最大起飛重量380公斤，可載2 人性能最大平飛速度150公里/小時(shí)最大巡航速度110公里/小時(shí)失速速度25公里/小時(shí)最大爬升率5. 5米/秒起飛距離(大角度升降):30米實(shí)用升限3500米航程；300公里，最大航程單人加副油箱800公里最大使用過(guò)載+3. 8g -1. 9g本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明上翼面循環(huán)射流升力系統(tǒng)，在大速度飛行時(shí)比同類大小普通飛機(jī)機(jī)翼升 力和升阻比大30%以上，低速飛行升力、升阻比提高比值更大。即使飛機(jī)速度等于0時(shí)，也 有相當(dāng)大的升力。可實(shí)現(xiàn)原地大角度升降，綜合直升飛機(jī)、短距離起落飛機(jī)和普通飛機(jī)各自 的優(yōu)點(diǎn)，而克服了其各自的不足。2、本發(fā)明雙離心鼓風(fēng)機(jī)噴氣推力系統(tǒng)，對(duì)稱布置，平衡性好，緊湊(位于機(jī)身內(nèi) 部)阻力小，沒(méi)有普通同類飛機(jī)螺旋槳及其螺旋尾流對(duì)其他部分的影響，加之鼓風(fēng)機(jī)葉輪 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的陀螺(定軸性)穩(wěn)定作用。因此本發(fā)明穩(wěn)定性好，可靠性也優(yōu)于同類直升飛 機(jī)和其他垂直起落飛機(jī)。3、本發(fā)明不僅機(jī)翼產(chǎn)生升力，其內(nèi)吸氣口和前小翼各自產(chǎn)生不同升力，即使飛機(jī) 靜止或低速飛行，起落均有相當(dāng)大的升力，從而大大減少普通飛行失速或迫降下落等危險(xiǎn)， 安全性更好。4、本發(fā)明大角度升降能平順過(guò)渡至爬升、下滑、平飛、滑翔等其他飛行姿態(tài)?？刂?、 操縱簡(jiǎn)便，使用靈活機(jī)動(dòng)，便于實(shí)施推廣。本發(fā)明可廣泛用于各事業(yè)單位、企業(yè)、個(gè)人、民航、公務(wù)、運(yùn)輸、聯(lián)絡(luò)、軍事、體育、競(jìng) 賽、娛樂(lè)、旅游、觀光、搶險(xiǎn)救災(zāi)、巡邏及商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)，包括機(jī)身、前緣縫翼、機(jī)翼、機(jī)翼內(nèi)吸氣管、離 心式鼓風(fēng)機(jī)、進(jìn)排氣管、弧形閥、傳動(dòng)箱、發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于對(duì)稱布置的兩個(gè)離心鼓風(fēng)機(jī)分 別位于發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱兩側(cè)，鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管與吸氣管相連，排氣管與機(jī)翼前緣縫翼相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)，其特征在于前緣縫翼呈 特定異形管狀，上端有一排條縫形噴口，噴口方向朝后，吸氣管位于機(jī)翼內(nèi)部，上方有一排 條縫形吸氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸 依次連接傳動(dòng)箱主、從動(dòng)軸、葉輪軸、葉輪，鼓風(fēng)機(jī)排氣噴口方向朝后。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)，其特征在于鼓風(fēng)機(jī)蝸殼下 方與導(dǎo)管、控制閥相連，導(dǎo)管噴口位于機(jī)身前端，管口方向朝下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)，其特征在于弧形閥位于鼓 風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)，蝶閥位于鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)。
全文摘要
一種上翼面循環(huán)射流固定翼直升飛機(jī)，屬于航空機(jī)械領(lǐng)域，由發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)兩側(cè)對(duì)稱布置的鼓風(fēng)機(jī)葉輪，從上翼面后部吸氣管吸入空氣，增壓后通過(guò)排氣管，從前緣縫翼噴口噴出，流過(guò)翼面上方再進(jìn)入吸氣管，形成循環(huán)射流，當(dāng)飛機(jī)靜止或低速飛行也能產(chǎn)生相當(dāng)大的升力和推力，大速度時(shí)，以弧形閥控制鼓風(fēng)增壓空氣直接噴氣推進(jìn)，升力、升阻比比同類普通飛機(jī)大30％以上，低速時(shí)提高的比值更大，可實(shí)現(xiàn)原地大角度升降，綜合了直升飛機(jī)短距離起落和普通飛機(jī)各自的優(yōu)點(diǎn)，而克服了其各自的不足，安全性、穩(wěn)定性好，便于控制操縱，使用簡(jiǎn)單靈活，便于實(shí)施。可廣泛用于工、農(nóng)、商業(yè)，個(gè)人交通運(yùn)輸、旅游、娛樂(lè)、體育競(jìng)賽，巡邏觀光、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B64C29/04GK102120491SQ20111004457
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者雷良榆 申請(qǐng)人:雷良榆