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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)
% [- X: k3 O7 c" ~實用性強的直升機旋翼又一方案, v- b8 Z7 t8 `7 S3 N0 t) x
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轉(zhuǎn)自“航空天地”wuxinbao2008
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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(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。" [- \3 A( D5 P0 v4 Y1 m# m3 u9 d
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(fēng)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(yīng)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(dǎo)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)，5 C9 z$ M9 e, I% c" l% e5 I
圖 2 為本旋翼無整流網(wǎng)罩的俯視圖；2 }0 c, H/ Z$ \; n1 ^, G
圖 3 為整流網(wǎng)罩俯視圖；% C2 l: A* \5 ^1 R3 C" k
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/ E8 Q; X7 M5 p 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；
% @6 d, X3 [# H7 C9 i 圖 6 為圖2中的B-B放大4倍剖視圖，；4 Q s& c6 d; y! M6 ^5 M& E
圖 7 為圖6的槳葉有迎角時的示意圖；
/ x$ S3 A* I. K- P8 s 圖 8 為本旋翼的旋翼軸傾斜盤結(jié)構(gòu)示意圖；0 K; u/ K) A& ^) S: Z1 H
圖 9為圖1中的C-C剖面示意圖。
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2010-3-18 17:10下面是本發(fā)明的第二個實施例：9 C0 u8 b, v& R
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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；
1 J4 }9 K( B# |" C; o, E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；2 l8 v( g0 j; x" 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；9 t( j2 M3 ]# \; C1 m$ Y) ?; t
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(yīng)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)。2 B( ?- B( N8 k3 H
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(dāng)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。; S. L4 Y7 [0 M3 v! @' z" k
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。, w: i; M9 w' X
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(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，減緩了槳葉的激波阻力。
' R/ l H, A6 |) E8 e( Y 現(xiàn)有直升機應(yīng)用本旋翼，應(yīng)：在發(fā)動機上安裝一套液壓油泵，, ]3 ], L7 }# A
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! z. m- U5 G9 `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：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。
) w' }$ z- f/ }8 ~# I 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。
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發(fā)表于 2010-5-13 21:01:53
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