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太強(qiáng)了：國(guó)人自創(chuàng)的全新直升機(jī)旋翼結(jié)構(gòu)方案！(圖文)* s5 T8 |, F) O$ B; U
實(shí)用性強(qiáng)的直升機(jī)旋翼又一方案' y% R1 X2 P' ~5 X% o+ P, k5 I. N
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7 N1 @) u: l) g. g* h* c! d轉(zhuǎn)自“航空天地”wuxinbao20083 F7 R( p9 i; o, j* t- v. J
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公知的直升機(jī)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(yùn)動(dòng)，由于半徑的關(guān)系，槳葉尖處線速度已經(jīng)非常高時(shí)，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(shí)，槳葉和空氣的相對(duì)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(shí)，槳葉和空氣的相對(duì)速度就低于旋轉(zhuǎn)本身所帶來的線速度，這樣，導(dǎo)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(jī)在前行時(shí)，其旋翼槳葉并不在一個(gè)平面上勻速旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗舷聯(lián)]舞和前后擺震來解決飛機(jī)前行時(shí)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(jì)的圓潤(rùn)些。這樣做的弊端是：槳葉的上下?lián)]舞和前后擺震增加了對(duì)機(jī)體的震動(dòng)和噪音，并降低了效率，圓潤(rùn)的槳葉前緣增加了空氣對(duì)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(shí)，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(jī)的飛行速度；而且槳葉外端無支撐，槳轂處受力過大，對(duì)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(yíng)救等作業(yè)時(shí)，槳葉容易碰到障礙物，從而限制了旋翼直升機(jī)的使用范圍。
; Y( o/ U. O' U* @& y眾所周知，把固定翼螺旋槳飛機(jī)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(guó)外一些傾轉(zhuǎn)翼飛機(jī)如貝爾X-22，等，采用的涵道風(fēng)扇，沒有不對(duì)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(jī)的旋翼上應(yīng)用的。據(jù)此，本人想出一套新的技術(shù)方案用于直升機(jī)的旋翼，不需槳葉的上下?lián)]舞和前后擺震來解決飛機(jī)前行時(shí)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(jī)旋翼，由其上面的整流網(wǎng)罩解決前飛時(shí)旋翼兩側(cè)的升力差，該旋翼為剛性槳葉，免去了導(dǎo)致飛機(jī)振動(dòng)的上下?lián)]舞，其槳葉在一個(gè)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(dá)到超聲速旋轉(zhuǎn)， {! x/ B7 k" U9 U
圖 2 為本旋翼無整流網(wǎng)罩的俯視圖；" R/ S- p( l) \0 t- Z3 K) N0 A7 r# k+ n
圖 3 為整流網(wǎng)罩俯視圖；
0 l- r v- Q* [. S, S) N9 T# e: O 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；5 @3 b- y# b4 j( l+ N. v' [% y
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；; A) m) u: j! v I
圖 6 為圖2中的B-B放大4倍剖視圖，；
1 n/ s) }' v' C n! l3 x 圖 7 為圖6的槳葉有迎角時(shí)的示意圖；2 A$ @; e) \, B
圖 8 為本旋翼的旋翼軸傾斜盤結(jié)構(gòu)示意圖；
7 P4 ~) M( E5 }4 L 圖 9為圖1中的C-C剖面示意圖。, B" Q6 C% g) z
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2 [8 a* ^ n( y! F2010-3-18 17:10下面是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)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(shí)的示意圖；
; W7 L* Z7 V% b R3 P6 g. h本實(shí)施例包括：八片槳葉；四套控制環(huán)調(diào)整器；一個(gè)環(huán)形槳轂；一個(gè)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(dòng)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；# |- X3 @/ Z4 o
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(gè)軸；主軸與副軸，槳葉內(nèi)弦與環(huán)形槳轂相連接處有一個(gè)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(gè)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；
$ ]3 p6 p4 T' _. _ 如圖5所示：控制環(huán)調(diào)整器包括：蓄電池；電動(dòng)機(jī)；螺旋軸；遙控信號(hào)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(duì)應(yīng)的螺旋孔內(nèi)有螺旋紋相互咬合；蓄電池.電動(dòng)機(jī)和遙控信號(hào)接收裝置以及換相開關(guān)相互連接通電。旋翼工作時(shí)，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(dòng)，繞旋翼軸的軸心線快速旋轉(zhuǎn)。
: W. ~# ^5 {9 v- t7 u. X0 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(jìn)行上下調(diào)整，控制環(huán)調(diào)整器由機(jī)身內(nèi)的駕駛室中的遙控器遙控操縱，當(dāng)飛機(jī)需要增加升力，旋翼槳片需要上迎角時(shí)，在駕駛艙內(nèi)用遙控器發(fā)出指令：遙控信號(hào)接收裝置以及換相開關(guān)接到信號(hào)指令使蓄電池與電動(dòng)機(jī)連接通電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，迎角控制環(huán)被向上拉，帶動(dòng)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(shí)，遙控器發(fā)出指令：遙控信號(hào)接收裝置以及換相開關(guān)接到信號(hào)指令使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，迎角控制環(huán)被螺旋軸向下推，帶動(dòng)槳葉的外弦副軸以主軸為旋轉(zhuǎn)軸向下做旋轉(zhuǎn)。因?yàn)榄h(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(jī)或?qū)щ娋€代替蓄電池等。
/ J7 {& l1 P( ~ 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(gè)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(qiáng)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(dá)到這個(gè)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(qiáng)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(dòng)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(gè)旋轉(zhuǎn)面的上表面，在飛機(jī)向前飛行的時(shí)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(dòng)；這樣旋翼的槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，不論前行還是后行，均是迎來上方向下流動(dòng)的氣流，從而解決后行槳葉減速，左右的升力不均勻的問題。! V6 u& c8 r8 t$ X
槳葉的外形為上翼面凸出，下翼面平或微凹，旋轉(zhuǎn)時(shí)其流過上翼面的氣流流速快，流過下翼面的氣流流速相對(duì)較慢，根據(jù)流體力學(xué)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(shí)，減緩了槳葉的激波阻力。
- V- Q/ | i3 B6 m 現(xiàn)有直升機(jī)應(yīng)用本旋翼，應(yīng)：在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝一套液壓油泵，7 W7 a: C5 ]1 k$ H4 N9 }% j
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2010-3-18 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(dòng)：舍棄原來的旋轉(zhuǎn)斜板或者自動(dòng)傾斜器，在旋翼軸上增加一個(gè)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(dòng)，傾斜盤的外套由四套雙作用張拉型液壓千斤頂與機(jī)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(jī)要前進(jìn)時(shí)，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(dòng)整個(gè)旋翼和其上面覆蓋的整流網(wǎng)罩傾斜，以使直升機(jī)向前或者后飛行。1 q; Z- V) W+ O9 Q
綜上，槳葉在環(huán)形外支撐架和整流網(wǎng)罩的保護(hù)中；并且其周邊是遮蔽的，槳葉外端附近的氣流情況大大簡(jiǎn)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(kuò)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?jī)?yōu)化槳葉的造型，最終達(dá)到超聲速旋轉(zhuǎn)，槳葉以及外支撐架超聲速旋轉(zhuǎn)時(shí)，聲障落在旋翼的連接輻板處；旋翼軸處相對(duì)比較簡(jiǎn)單，具有容易實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)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(jī)動(dòng)性強(qiáng).震動(dòng)小.噪音低.適用范圍更廣范的直升機(jī)。
6 v' ~7 B: m! a% e1 s- r) s （圖不全） |
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發(fā)表于 2010-5-13 21:01:53
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