專利名稱：一種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體為ー種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的常規(guī)飛行器機身基本不產(chǎn)生升力，升力基本靠機翼提供。而飛翼布局的飛行器絕大部分面積的機體都能產(chǎn)生升力，因此在同等推力的條件下，飛翼布局能允許更大的載重量。在給定航程、載重量的條件下，飛翼布局所需要的推力小，油耗低，成本下降。飛翼在重量、制造成本、氣動性能方面和外觀方面都顯示了極大的優(yōu)越性。因此，設(shè)計高性能的飛翼飛行器一直是很多飛機設(shè)計師的不懈追求。由Garreau等人申請的美國專利US7, 753，309B2公開了ー種可進行垂直起降的飛翼飛機。在該專利中，機身在飛機重心之前并與左、右兩個機翼靠近前緣的部分相連，而左右兩個機翼安裝在沿機身對稱面的重心位置。在機身對稱面重心附近有兩根軸，它們的軸線與機身軸線垂直，豎直安裝。ー對螺旋槳分別豎直安裝在兩根軸的兩端，軸轂的軸線與該軸軸線重合，ー個螺旋槳在機翼的上面，另ー個螺旋槳在機翼的下面。利用一個控制機構(gòu)，可分別控制兩個螺旋槳傾轉(zhuǎn)，產(chǎn)生升力或推力，從而使得飛機可以進行垂直起降或前飛。該專利中描述的兩個螺旋槳需要ー個較為復(fù)雜的控制才能控制傾轉(zhuǎn)，這大大降低了該飛翼飛機的可靠性。另外，該飛機起降吋，由于安裝在機翼下表面的螺旋槳靠近地面，會造成強烈的氣流干擾，使得該飛機起降時極不穩(wěn)定，因此這個方案的實施難度非常高。由李大勇等人申請的專利CN200420031478. 2講述的是ー種飛翼飛行器。該飛行器分為主翼、腿翼和臂翼，是ー種通過人體與飛翼結(jié)合，用人的自身力量作為動力，以撲翼方式并借助上身氣流而實現(xiàn)飛行的飛行器。飛行時，飛行者俯臥于主翼上方，雙腿扇動腿翼，由此產(chǎn)生推力和升力，并借助上升氣流實現(xiàn)飛行。該飛行器與目前已有的可真正進行飛行的飛行器比較，雖然具有更好的方向可控性；利用上升氣流可以飛得更高、更遠(yuǎn)、更自如；結(jié)構(gòu)簡單、體小輕便等優(yōu)點；但是由于該飛行器要借助于人力撲動飛翼，這對于人體能量提出了挑戰(zhàn)；借助上升氣流，對自然環(huán)境也就具有極高的要求，一般需要到高處才能獲得所需氣流；而人自身在空中飛行也是極具危險的。因此，該方案實現(xiàn)起來也非常不容易，很難得到工程應(yīng)用。擺線槳，亦稱直翼推進器，是ー種能夠提供瞬間可變?nèi)蚴噶客屏Φ耐七M裝置，它具有效率高、矢量推力變化快和噪音極低等特點。馬里蘭大學(xué)Jarugumilli T. ,BenedictM.等人在49屆AIAA宇航科學(xué)大會上發(fā)表了ー篇擺線槳的文章。他們做了一系列的系統(tǒng)性實驗，列舉了大量的擺線槳測カ試驗數(shù)據(jù)，對擺線槳的葉片翼型，俯仰控制角和葉片數(shù)等參數(shù)進行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，在相同槳盤面積下，擺線槳比傳統(tǒng)的旋翼或者螺旋槳的效率要高很多(幾乎高出一倍)。他們得到的關(guān)于擺線槳參數(shù)的結(jié)論有助于對擺線槳槳葉或者機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。詳情見 Jarugumilli T. , Benedict M. and Chopra, “ExperimentalOptimization and Performance Analysis of a MAV Scale Cycloidal Rotor”， AIAA、2011-821。由Jammes和Michael McNabb申請的美國專利US7, 219，854B2公開了ー種安裝擺線槳的飛行器。該發(fā)明的目的是提供一種利用地面效應(yīng)來增大飛機的升阻比的飛行器方案。飛機采用的是雙頭雙機身結(jié)構(gòu)，這樣可有效擴大展弦比，充分利用地面效應(yīng)。機身里面充有輕于空氣的氣體，可以產(chǎn)生上浮力。在機身頂部，安裝一個常規(guī)的推進系統(tǒng)。在兩個機身之間，分別在靠近機頭處和靠近垂尾頂部處各安裝ー個擺線槳裝置。兩個擺線槳轉(zhuǎn)軸都與飛機對稱面垂直。軸的兩端分別與安裝在兩個機身和垂尾內(nèi)部的控制機構(gòu)連接，每個葉片可以繞著自身的葉片軸單獨轉(zhuǎn)動。通過控制機構(gòu)的調(diào)節(jié)，起飛時兩個擺線槳轉(zhuǎn)動可以產(chǎn)生向上的拉カ為飛機提供較大一部分升力；在前飛過程中，推力主要由安裝在機身背部的常規(guī)推進系統(tǒng)提供，而擺線槳不再轉(zhuǎn)動，由于擺線槳分別安裝在飛機的重心前后，擺線槳葉片產(chǎn)生的升力主要用來對飛機進行縱向穩(wěn)定性控制。該專利中，擺線槳橫跨·兩個機身的安裝方式使得其轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的波動カ矩對飛機機身，特別是對垂尾帶來很高的結(jié)構(gòu)要求；并且需要很復(fù)雜的控制機構(gòu)才能完成飛行過程中擺線槳葉片的單獨控制，這大大降低了它的實用性和可靠性。由Heinz A. Gerhardt, Redondo Beach 等人申請的美國專利 5，265, 827 公開了一種采用擺線槳的飛行器。在該發(fā)明中，飛機將利用至少兩個擺線槳實現(xiàn)飛機的垂直起降飛行，擺線槳的軸線同飛機左右對稱平面垂直。在飛機尾部安裝有尾槳，尾槳的軸線位于飛機對稱平面內(nèi)，同飛機中軸線垂直，當(dāng)擺線槳的升力矢量差動時，可以控制飛機的偏航角和橫滾角，而尾槳可以控制飛機的俯仰角。每個擺線槳葉片由兩根支架支撐，葉片攻角通過電磁或液壓等形式的作動器控制，而作動器則由計算機控制。該專利中描述的擺線槳需要很長的轉(zhuǎn)軸，需要復(fù)雜的葉片支撐結(jié)構(gòu)和控制機構(gòu)，因此會帶來重量代價和控制難度。總之，目前圍繞飛翼提出的飛行器方案要么停留于常規(guī)的以螺旋槳作為動カ裝置的設(shè)計思路，要么就是一些實施起來很有難度的方案。而對于擺線槳的應(yīng)用，目前提出的方案也多是把它單純當(dāng)做垂直起降飛機的主要升力來源。沒有將其與飛機本身作為ー個整體進行綜合考慮，沒有最大限度的發(fā)揮擺線槳的獨特優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問題為了將擺線槳能夠提供瞬時可變?nèi)蚴噶客屏?、噪音極低等特點與飛翼很好地結(jié)合起來，本發(fā)明提出了一種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述ー種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器，其特征在干包括飛翼布局機體、擺線槳推進器和兩個升降副翼；兩個升降副翼分別安裝在飛翼布局機體后緣外側(cè)；擺線槳推進器沿飛翼布局機體對稱面對稱安裝在飛翼布局機體上方，且擺線槳推進器槳葉處于飛翼布局機體上表面外側(cè)，擺線槳推進器的驅(qū)動裝置處于飛翼布局機體內(nèi)；所述擺線槳推進器包括擺線槳葉片，槳葉支架、擺線槳轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動裝置和偏心圓環(huán)定位機構(gòu)；所述驅(qū)動裝置固定在飛翼布局機體內(nèi)部的驅(qū)動裝置殼體內(nèi)，驅(qū)動裝置的功率輸出端與擺線槳轉(zhuǎn)軸一端通過聯(lián)軸器連接，擺線槳轉(zhuǎn)軸另一端與槳葉支架中心固定連接，且擺線槳轉(zhuǎn)軸垂直于槳葉支架平面，在驅(qū)動裝置殼體上端面沿圓周方向均勻分布有若干球頭，且圓周的圓心處于擺線槳轉(zhuǎn)軸中心軸線上；槳葉支架有若干個均勻發(fā)散形分布的支架臂，每個支架臂的外端固定有夾套，夾套與擺線槳葉片的主管梁轉(zhuǎn)動配合，擺線槳葉片個數(shù)與支架臂個數(shù)相同；擺線槳葉片的主管梁和小管梁分別平行與擺線槳轉(zhuǎn)軸，擺線槳葉片的小管梁外伸段上帯有球頭，小管梁通過球頭與偏心圓環(huán)定位機構(gòu)中的控制拉桿一端采用球頭鉸鏈配合；在擺線槳轉(zhuǎn)軸上還固定有飛翼艙蓋，飛翼艙蓋將擺線槳推進器的安裝ロ封閉，且飛翼艙蓋與飛翼布局機體上表面光滑過渡，在飛翼艙蓋邊緣開有若干凹槽，擺線槳葉片的小管梁外伸段處于凹槽內(nèi)，且不與飛翼艙蓋發(fā)生干渉；偏心圓環(huán)定位機構(gòu)包括控制拉桿、偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)、偏心空心圓柱定位臺和輔助定位拉桿；偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)ー側(cè)面上沿圓周方向均勻分布有若干球頭，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)上的球頭個數(shù)與擺線槳葉片個數(shù)相同，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)另ー側(cè)面與偏心空心圓柱定位臺一端面通過軸承配合，且偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)與偏心空心圓柱定位臺同軸，在偏心空心圓柱定位臺另一端面上也均勻分布有多個球頭，偏心空心圓柱定位臺上的球頭個數(shù)與輔助定位拉桿個數(shù)和驅(qū)動裝置殼體上端面的球頭個數(shù)相同；偏心空心圓柱定位臺與外部舵機連接；控制拉桿個數(shù)與擺線槳葉片個數(shù)相同，控制拉桿另一端與偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)上的球頭采用球頭鉸鏈配合，且至少一根控制拉桿與偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)卡接固定；偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)和偏心空心圓柱定位臺套在擺線槳轉(zhuǎn)軸上；輔助定位拉桿一端與偏心空心圓柱定位臺上的球頭采用球頭鉸鏈配合，輔助定位拉桿另一端與驅(qū)動裝置殼體上端面的球頭采用球頭鉸鏈配合。所述的ー種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器，其特征在干擺線槳葉片的最大攻角不超過45度，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏心距的最大值為擺線槳葉片主管梁軸線與擺線槳葉片小管梁軸線之間距離的O. 707倍。有益效果本發(fā)明的有益效果為首先，由于擺線槳相對螺旋槳具備更高的氣動效率，用它作為飛翼飛行器的推進裝置，可以節(jié)省燃料，提高飛行器的航程和載重；其次，由于兩個擺線槳具有瞬間可變的全向矢量推力，可以簡單直接地通過它們對飛機進行快速的航向控制，避免了在飛翼尾部安裝很大的方向舵及其所需的控制系統(tǒng)；而兩個擺線槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流使得飛翼上表面流動加速，可以進一歩提高飛翼的升阻比；擺線槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的尾流也可以使得安裝在飛翼后緣外側(cè)的升降副翼的舵面效率得到極大地提高；擺線槳極低的噪音也有助于其實現(xiàn)民用化。而單就擺線槳推進器而言，其槳葉支架與擺線槳葉片采用轉(zhuǎn)動配合，克服了現(xiàn)有技術(shù)中懸臂梁式槳葉安裝方式存在槳葉樞軸承受極大的彎矩，槳葉極易折斷的問題；通過單個電機和偏心圓環(huán)定位機構(gòu)實現(xiàn)擺線槳葉片攻角的改變和最大攻角的調(diào)整，克服了現(xiàn)有技術(shù)中通過電磁或液壓等形式進行作動器控制攻角而帶來控制系統(tǒng)復(fù)雜的問題。

圖I :擺線槳推進器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :偏心圓環(huán)定位機構(gòu)的支撐部位結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 :槳葉支架與擺線槳葉片安裝結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖4 :擺線槳葉片結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 :夾套結(jié)構(gòu)示意圖；圖6 :左夾套結(jié)構(gòu)示意圖；圖7 :右夾套結(jié)構(gòu)示意圖；圖8 :擺線槳轉(zhuǎn)軸示意圖；圖9 :控制拉桿示意圖；圖10 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)俯視圖；圖11 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)和偏心空心圓柱定位臺剖視圖；圖12 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)與控制拉桿的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖13 :飛翼布局飛行器結(jié)構(gòu)示意圖；圖14 :飛翼布局飛行器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖15 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于90°方位角的示意圖；圖16 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于左前方的示意圖；圖17 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于180°方位角的示意圖；圖18 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于左后方的示意圖；圖19 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于270°方位角的示意圖；圖20 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于右后方的示意圖；圖21 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于0°方位角的示意圖；圖22 :偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏轉(zhuǎn)后，擺線槳葉片處于右前方的示意圖；其中1.飛翼蒙皮；2.擺線槳葉片；3.支架臂；4.飛翼艙蓋；5.擺線槳轉(zhuǎn)軸；6.升降副翼；9.機身翼肋；10.翼梢翼肋；11.飛翼機身段前梁；12.飛翼機身段中間梁；13.飛翼機身段后梁；14.飛翼前梁；15.飛翼后梁；18.電機殼體；19.驅(qū)動電機；20.轉(zhuǎn)軸軸承；21.擺線槳葉片小管梁；22.轉(zhuǎn)軸軸承定位凸緣；23.偏心圓環(huán)定位機構(gòu)支撐件；24.球形鉸下安裝凸臺；25.拉桿球形鉸鏈；26.輔助定位拉桿；27.控制拉桿；28.萬向聯(lián)軸器；29.飛翼艙蓋定位凸緣；30.偏心空心圓柱定位臺；31.球形鉸上安裝凸臺；32.夾套；33.擺線槳葉片蒙皮；34.擺線槳葉片翼肋；35.擺線槳葉片主管梁；36.擺線槳葉片主管梁安裝軸承；37.擺線槳葉片小管梁球形鉸球頭；38.槳葉支架連接件；39.飛翼艙蓋弧形槽；46.偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)；47.球形鉸球頭安裝孔；48.球形鉸球頭；49.控制拉桿限位槽；50.偏心圓環(huán)軸承擋圈；51.擋圈固定螺母；52.尼龍軸承；53.桿件。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明本實施例是ー種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器，包括飛翼布局機體、擺線槳推進器和兩個升降副翼6。參照附圖13和附圖14，飛翼布局機體包括飛翼蒙皮I、機身翼肋9、翼梢翼肋10、飛翼機身段前梁11、飛翼機身段中間梁12、飛翼機身段后梁13、飛翼前梁14、飛翼后梁15等結(jié)構(gòu)；兩個升降副翼分別安裝在飛翼布局機體后緣外側(cè)，其展向長度為500mm，根部沿弦向長度為90_，梢部沿弦向長度為30_。通過飛行員發(fā)出指令，使得左右兩個升降副翼6同時向上或向下偏轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)飛機的俯仰控制；若左右兩個升降副翼6—個向上、一個向下偏轉(zhuǎn)，則可以實現(xiàn)飛機的滾轉(zhuǎn)控制。飛行器呈翼身組合體外形，采用NACA0024翼型，翼展為2500_。飛行器左右沿飛機對稱面對稱均勻安裝6塊翼肋，左右各3塊，每塊翼肋的厚度均為15mm，兩塊機身翼肋9間的距離為600mm，機身翼肋9的弦長為1000mm，翼梢翼肋10的弦長為200mm;飛翼后掠角為30°，無上反。飛翼蒙皮I采用碳纖維復(fù)合材料制成。在飛翼蒙皮上表面沿飛翼布局機體對稱面兩側(cè)開有対稱的圓形飛翼 艙ロ，用于放置擺線槳推進器。擺線槳推進器沿飛翼布局機體對稱面對稱安裝在飛翼布局機體上方，且擺線槳推進器槳葉處于飛翼布局機體上表面外側(cè)，擺線槳推進器的驅(qū)動裝置處于飛翼布局機體內(nèi)，其中擺線槳推進器的驅(qū)動裝置殼體固定在飛翼機身段前梁和飛翼機身段中間梁上。本實施例中采用驅(qū)動電機19作為擺線槳推進器的驅(qū)動裝置。參照附圖1，擺線槳推進器包括擺線槳葉片2，槳葉支架、擺線槳轉(zhuǎn)軸5、驅(qū)動電機19和偏心圓環(huán)定位機構(gòu)。所述驅(qū)動電機19固定在電機殼體18內(nèi)，驅(qū)動電機的功率輸出端穿過電機殼體中間壁板后，與擺線槳轉(zhuǎn)軸5的一端通過萬向聯(lián)軸器28連接，采用萬向聯(lián)軸器28的好處是它可以傳遞大扭矩，并容許兩軸之間由于加工所帯來的較小的角位移偏差。參照附圖2，擺線槳轉(zhuǎn)軸與電機殼體上壁板通過轉(zhuǎn)軸軸承20配合，并且在擺線槳轉(zhuǎn)軸上有轉(zhuǎn)軸軸承定位凸緣22，轉(zhuǎn)軸軸承定位凸緣壓在轉(zhuǎn)軸軸承上端，實現(xiàn)了擺線槳轉(zhuǎn)軸的軸向定位。在電機殼體上壁板上還固定有偏心圓環(huán)定位機構(gòu)支撐件23用于支撐偏心圓環(huán)定位機構(gòu)，參照附圖2,偏心圓環(huán)定位機構(gòu)支撐件為環(huán)形,且偏心圓環(huán)定位機構(gòu)支撐件的中心軸線與擺線槳轉(zhuǎn)軸5的中心軸線重合，在偏心圓環(huán)定位機構(gòu)支撐件上沿圓周方向均勻分布有四個球形鉸下安裝凸臺24，每個球形鉸下安裝凸臺上都固定有ー個球形鉸球頭，用干與偏心圓環(huán)定位機構(gòu)中的輔助定位拉桿26采用球頭鉸鏈配合。參照附圖3，擺線槳轉(zhuǎn)軸另一端與槳葉支架中心的槳葉支架連接件38固定連接，且擺線槳轉(zhuǎn)軸垂直于槳葉支架平面，槳葉支架連接件38與槳葉支架螺釘固定連接；槳葉支架包括支架臂和夾套，槳葉支架采用鋁合金制造，支架臂呈均勻發(fā)散形分布，本實施例中，槳葉支架包括四個支架臂，四個支架臂呈十字形分布，每個支架臂的外端都固定有ー個夾套32。參照附圖5至附圖7，夾套32分為左夾套和右夾套，夾套內(nèi)表面有軸承安裝弧形槽，左夾套和右夾套通過螺釘固定。夾套內(nèi)表面的軸承安裝弧形槽與擺線槳葉片主管梁35上的擺線槳葉片主管梁安裝軸承36配合，既實現(xiàn)了夾套與擺線槳葉片主管梁的轉(zhuǎn)動配合，又實現(xiàn)了支架臂在擺線槳葉片主管梁上的軸向定位，擺線槳葉片既可以隨著槳葉支架一起公轉(zhuǎn)，又可以繞著擺線槳葉片主管梁自由轉(zhuǎn)動。參照附圖4，擺線槳葉片2采用NACA0014對稱翼型的矩形翼面；擺線槳葉片個數(shù)與支架臂個數(shù)相同；在擺線槳葉片表面覆蓋有碳纖維復(fù)合材料制造的擺線槳葉片蒙皮33 ；擺線槳葉片的弦長為60mm，翼展為120mm，展弦比為2，擺線槳葉片內(nèi)均布六片相互平行的擺線槳葉片翼肋34，并且在擺線槳葉片翼肋上距前緣點8mm和25mm處有貫通的管梁孔，擺線槳葉片主管梁35和擺線槳葉片小管梁21分別穿過各擺線槳葉片翼肋的管梁孔。擺線槳葉片主管梁35的軸向中部安裝有擺線槳葉片主管梁安裝軸承36，擺線槳葉片主管梁安裝軸承與夾套的軸承安裝弧形槽配合，使得擺線槳葉片得以固定在槳葉支架上，隨槳葉支架一起轉(zhuǎn)動。擺線槳葉片小管梁與擺線槳葉片主管梁都平行于擺線槳轉(zhuǎn)軸，擺線槳葉片小管梁外伸段下端固定有擺線槳葉片小管梁球形鉸球頭37，用干與偏心圓環(huán)定位機構(gòu)中的控制拉桿27 —端采用球頭鉸鏈配合。[0051]在擺線槳轉(zhuǎn)軸中部還有ー個徑向凸出的飛翼艙蓋定位凸緣29，直徑為15mm，厚為2_。飛翼艙蓋定位凸緣用于與飛翼艙蓋4配合，將飛翼艙蓋4軸向固定。飛翼艙蓋4為圓形碳板，直徑為230mm，與飛翼蒙皮上的飛翼艙ロ直徑相同，厚度為2mm，飛翼艙蓋中心有通孔，用于擺線槳轉(zhuǎn)軸穿過。在飛翼艙蓋的邊緣均布四個寬度比擺線槳葉片小管梁21外徑略寬的飛翼艙蓋弧型槽39，使得擺線槳葉片小管梁21得以穿過飛翼艙蓋4進入飛翼布局機體內(nèi)，并且擺線槳葉片2在做俯仰運動時能在飛翼艙蓋弧型槽39內(nèi)自由移動而不與飛翼艙蓋4發(fā)生碰撞或摩擦等干渉。飛翼艙蓋4不僅可以蓋住飛翼艙ロ 7，不讓氣流進入飛機內(nèi)部，而且與擺線槳葉片2下端的距離很小，可以起到翼梢端板的作用，有效降低誘導(dǎo)損失，進ー步提高了擺線槳葉片的氣動效率。參照附圖1，偏心圓環(huán)定位機構(gòu)包括四根控制拉桿27、偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)46、偏心空心圓柱定位臺30和四根輔助定位拉桿26?？刂评瓧U與輔助定位拉桿結(jié)構(gòu)相同，為鋁合金桿件，均由桿件53和拉桿球形鉸鏈 25組成，如附圖9所示，桿件53兩端與拉桿球形鉸鏈25同軸螺紋連接配合，拉桿球形鉸鏈25用于與球頭采用球頭鉸鏈配合。參照附圖10，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)46 —側(cè)面上沿圓周方向均勻分布有四個帶內(nèi)螺紋的球形鉸球頭安裝孔47，球形鉸球頭固定在球形鉸球頭安裝孔47內(nèi)，用于與控制拉桿27的另一端采用球頭鉸鏈配合。在其中ー個球形鉸球頭安裝孔47的外緣處有凸出的控制拉桿限位槽49，用于卡住其中一根控制拉桿桿件，使偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)46隨擺線槳一起轉(zhuǎn)動。參照附圖11，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)另ー側(cè)面與偏心空心圓柱定位臺30—端面通過尼龍軸承52配合，并通過偏心圓環(huán)軸承擋圈50將尼龍軸承52限位。偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)與偏心空心圓柱定位臺同軸，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)相對與偏心空心圓柱定位臺可自由轉(zhuǎn)動。偏心空心圓柱定位臺與外部舵機連接，外部舵機用于調(diào)整偏心空心圓柱定位臺的軸線位置。在偏心空心圓柱定位臺另一端面上沿圓周方向均勻分布有四個球形鉸上安裝凸臺31，每個球形鉸上安裝凸臺上固定有ー個球形鉸球頭，用于與偏心圓環(huán)定位機構(gòu)中的輔助定位拉桿26采用球頭鉸鏈配合。偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)和偏心空心圓柱定位臺套在擺線槳轉(zhuǎn)軸上,輔助定位拉桿兩端的拉桿球形鉸鏈分別與球形鉸下安裝凸臺和球形鉸上安裝凸臺的球形鉸球頭配合，四個輔助定位拉桿組成的復(fù)合式平行四邊形機構(gòu)可以實現(xiàn)偏心圓環(huán)定位機構(gòu)的軸向定位，并保證偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)和偏心空心圓柱定位臺軸線與擺線槳轉(zhuǎn)軸軸線平行；而控制拉桿兩端的拉桿球形鉸鏈分別與偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)球形鉸球頭安裝孔內(nèi)的球形鉸球頭和擺線槳葉片小管梁球形鉸球頭配合，實現(xiàn)擺線槳葉片帶動偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)轉(zhuǎn)動。所述偏心圓環(huán)定位機構(gòu)中的偏心指的是偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)的中心軸線與擺線槳轉(zhuǎn)軸的中心軸線平行但不重合，存在偏心距。如圖12所示，在外部伺服舵機的作用下，偏心空心圓柱定位臺帶動偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)改變位置，從而產(chǎn)生偏心距，偏心距不為O時，擺線槳葉片在控制拉桿27的控制下將做周期性俯仰運動，從而產(chǎn)生矢量拉力，外部伺服舵機調(diào)節(jié)偏心距大小或者由飛行員操縱改變驅(qū)動電機19的轉(zhuǎn)速，則可以產(chǎn)生不同大小的拉力，為飛翼布局飛行器在不同飛行速度狀態(tài)下提供推力。而通過調(diào)節(jié)偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)46的偏心方位角，則可以控制飛翼布局飛行器的航向姿態(tài)；擺線槳葉片2的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的尾流使得飛翼上表面的氣流流動加速，從而使得飛翼上、下表面的壓差増大，提高飛翼的升阻比。[0058]由于兩個擺線槳推進器在飛行器上是對稱安裝的，為了清楚描述，以其中ー個擺線槳推進器為例進行分析假設(shè)偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)46在伺服舵機或者飛行員的操縱下，偏移到擺線槳轉(zhuǎn)軸5圓心的正后方，且擺線槳轉(zhuǎn)盤按逆時針方向轉(zhuǎn)動，在圖15中，當(dāng)擺線槳葉片2運動到90°方位時，在控制拉桿27的拉動下，擺線槳葉片2弦線與線速度方向?qū)a(chǎn)生正攻角，升力方向為正前方；圖16中，擺線槳葉片2運動到左前方，在控制拉桿27的拉動下，擺線槳葉片2仍然相對其線速度方向有正攻角，升力方向為左前方；圖17中，當(dāng)擺線槳葉片2運動到180°方位時，擺線槳葉片2的弦線與線速度方向平行，不產(chǎn)生升力；圖18中，當(dāng)擺線槳葉片2運動到左后方時，擺線槳葉片2在控制拉桿27的推動下，相對其線速度方向產(chǎn)生正攻角，升力方向為右前方；圖19中，當(dāng)擺線槳葉片2運動到270°方位時，控制拉桿27推動擺線槳葉片2，使其相對線速度方向產(chǎn)生正攻角，升力方向為正前方；圖20中，當(dāng)擺線槳葉片2運動到右后方時，控制拉桿27推動擺線槳葉片2，使其產(chǎn)生正攻角，升力方向為左前方；圖21中，當(dāng)擺線槳葉片2運動到0°方位時，控制拉桿27使擺線槳葉片2的弦線與其線速度方向平行，擺線槳葉片2不產(chǎn)生升力；圖22中，當(dāng)擺線槳葉片2運動到右前方吋，控制拉桿27拉動擺線槳葉片2，使其抬頭，升力方向為右前方。通過ー個擺線槳葉片2繞圓 周一周產(chǎn)生的升力的分析可以看出，擺線槳葉片2在O度和180度方位吋，升カ為0，在其他方位時，總是能產(chǎn)生正前方的升力分量。因此當(dāng)偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)46向后位移時，隨著擺線槳的轉(zhuǎn)動，擺線槳葉片2的合力方向?qū)⑹钦胺健Ｓ捎谄膱A環(huán)46的偏心距方向是可以調(diào)節(jié)的，因此四個擺線槳葉片2的合力方向也是可以調(diào)節(jié)的，從而提供不同方向的矢量推力，控制飛機的偏航；或者通過飛行員發(fā)指令使得兩個擺線槳的電機的轉(zhuǎn)速不同，則每個擺線槳產(chǎn)生的拉カ大小不同，也可以產(chǎn)生偏航カ矩，控制飛機的偏航；而通過調(diào)節(jié)擺線槳的偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)46的偏心距，或者飛行員發(fā)出指令改變電機19的轉(zhuǎn)速，則可以快速調(diào)節(jié)合力的大小，滿足不同的飛行速度要求。擺線槳葉片2的最大攻角不超過45度，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏心距的最大值為擺線槳葉片主管梁35軸線與擺線槳葉片小管梁21軸線之間距離的O. 707倍，以避免擺線槳葉片2失速和機構(gòu)振動、卡滯。
權(quán)利要求1.一種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器，其特征在于包括飛翼布局機體、擺線槳推進器和兩個升降副翼；兩個升降副翼分別安裝在飛翼布局機體后緣外側(cè)；擺線槳推進器沿飛翼布局機體對稱面對稱安裝在飛翼布局機體上方，且擺線槳推進器槳葉處于飛翼布局機體上表面外側(cè)，擺線槳推進器的驅(qū)動裝置處于飛翼布局機體內(nèi)； 所述擺線槳推進器包括擺線槳葉片，槳葉支架、擺線槳轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動裝置和偏心圓環(huán)定位機構(gòu)； 所述驅(qū)動裝置固定在飛翼布局機體內(nèi)部的驅(qū)動裝置殼體內(nèi)，驅(qū)動裝置的功率輸出端與擺線槳轉(zhuǎn)軸一端通過聯(lián)軸器連接，擺線槳轉(zhuǎn)軸另一端與槳葉支架中心固定連接，且擺線槳轉(zhuǎn)軸垂直于槳葉支架平面，在驅(qū)動裝置殼體上端面沿圓周方向均勻分布有若干球頭，且圓周的圓心處于擺線槳轉(zhuǎn)軸中心軸線上； 槳葉支架有若干個均勻發(fā)散形分布的支架臂，每個支架臂的外端固定有夾套，夾套與擺線槳葉片的主管梁轉(zhuǎn)動配合，擺線槳葉片個數(shù)與支架臂個數(shù)相同；擺線槳葉片的主管梁和小管梁分別平行與擺線槳轉(zhuǎn)軸，擺線槳葉片的小管梁外伸段上帯有球頭，小管梁通過球頭與偏心圓環(huán)定位機構(gòu)中的控制拉桿一端采用球頭鉸鏈配合；在擺線槳轉(zhuǎn)軸上還固定有飛翼艙蓋，飛翼艙蓋將擺線槳推進器的安裝ロ封閉，且飛翼艙蓋與飛翼布局機體上表面光滑過渡，在飛翼艙蓋邊緣開有若干凹槽，擺線槳葉片的小管梁外伸段處于凹槽內(nèi)，且不與飛翼艙蓋發(fā)生干涉； 偏心圓環(huán)定位機構(gòu)包括控制拉桿、偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)、偏心空心圓柱定位臺和輔助定位拉桿；偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)ー側(cè)面上沿圓周方向均勻分布有若干球頭，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)上的球頭個數(shù)與擺線槳葉片個數(shù)相同，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)另ー側(cè)面與偏心空心圓柱定位臺一端面通過軸承配合，且偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)與偏心空心圓柱定位臺同軸，在偏心空心圓柱定位臺另一端面上也均勻分布有多個球頭，偏心空心圓柱定位臺上的球頭個數(shù)與輔助定位拉桿個數(shù)和驅(qū)動裝置殼體上端面的球頭個數(shù)相同；偏心空心圓柱定位臺與外部舵機連接；控制拉桿個數(shù)與擺線槳葉片個數(shù)相同，控制拉桿另一端與偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)上的球頭采用球頭鉸鏈配合，且至少一根控制拉桿與偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)卡接固定；偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)和偏心空心圓柱定位臺套在擺線槳轉(zhuǎn)軸上；輔助定位拉桿一端與偏心空心圓柱定位臺上的球頭采用球頭鉸鏈配合，輔助定位拉桿另一端與驅(qū)動裝置殼體上端面的球頭采用球頭鉸鏈配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器，其特征在于擺線槳葉片的最大攻角不超過45度，偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)偏心距的最大值為擺線槳葉片主管梁軸線與擺線槳葉片小管梁軸線之間距離的O. 707倍。
專利摘要本實用新型提出了一種安裝擺線槳推進器的飛翼布局飛行器，包括飛翼布局機體、擺線槳推進器和兩個升降副翼；擺線槳推進器沿飛翼布局機體對稱面對稱安裝在飛翼布局機體上方，且擺線槳推進器槳葉處于飛翼布局機體上表面外側(cè)，擺線槳推進器的驅(qū)動裝置處于飛翼布局機體內(nèi)；所述擺線槳推進器包括擺線槳葉片，槳葉支架、擺線槳轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動裝置和偏心圓環(huán)定位機構(gòu)；偏心圓環(huán)定位機構(gòu)包括控制拉桿、偏心轉(zhuǎn)動圓環(huán)、偏心空心圓柱定位臺和輔助定位拉桿。本實用新型中擺線槳相對螺旋槳具備更高的氣動效率，可以節(jié)省燃料，提高飛行器的航程和載重；兩個擺線槳具有全向矢量推力，可以直接進行航向控制；擺線槳產(chǎn)生的氣流使得飛翼上表面流動加速，可以提高飛翼的升阻比。
文檔編號B64C39/00GK202481313SQ201220029909
公開日2012年10月10日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者唐繼偉, 宋筆鋒, 胡峪 申請人:西北工業(yè)大學(xué)