垂直升降有前翼的固定翼螺旋槳飛翼的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種能垂直升降和水平快速飛行的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，機(jī)頭設(shè)置前翼，在機(jī)尾設(shè)置主翼，前翼和主翼的連接用直徑較小的管道相連，飛翼的重心遠(yuǎn)離前翼的氣動(dòng)中心，并在前翼的氣動(dòng)中心之后，飛翼的重心靠近主翼的氣動(dòng)中心，并在主翼的氣動(dòng)中心之前。在機(jī)艙和駕駛艙在主翼里面而且可以轉(zhuǎn)動(dòng)，前翼和主翼上安裝螺旋槳，螺旋槳的滑流能對(duì)稱流過(guò)機(jī)翼，主翼上螺旋槳的后邊安裝阻力板，起落架與主翼連接，并安裝輪子，有前翼的飛翼垂直放置。機(jī)翼的操縱面在垂直升降階段、水平飛行階段都能有效的操縱飛機(jī)的飛行姿態(tài)，可轉(zhuǎn)動(dòng)的駕駛艙和機(jī)艙使地板處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)乘坐舒適。因無(wú)需跑道起降，將廣泛用于私人飛行等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】垂直升降有前翼的固定翼螺旋槳飛翼

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能垂直升降和水平飛行的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，具有象直升機(jī)一樣垂直升降、懸停、機(jī)體垂直地平移。也能象常規(guī)固定翼飛機(jī)快速水平飛行。

【背景技術(shù)】
[0002]目前公知的固定翼螺旋槳飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)垂直升降和快速水平飛行的成功方法有傾轉(zhuǎn)旋翼方式。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重大，操作困難。在垂直升降階段，機(jī)翼的操縱面是無(wú)效的。飛機(jī)的穩(wěn)定依靠?jī)A轉(zhuǎn)旋翼控制，在垂直升降階段一但失穩(wěn)，機(jī)翼的操縱面無(wú)法幫助改出失穩(wěn)狀態(tài)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的特點(diǎn)是充分利用機(jī)翼的操縱面，機(jī)翼的操縱面在垂直升降階段、水平飛行階段都能有效的操縱飛機(jī)的飛行姿態(tài)，有效實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的垂直升降和水平快速飛行。駕駛艙和機(jī)艙采用可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，當(dāng)飛翼由垂直旋轉(zhuǎn)90度水平飛行，駕駛艙和機(jī)艙反向旋轉(zhuǎn)90度，始終保持駕駛艙地板和機(jī)艙地板處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)乘坐舒適。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:由于飛機(jī)有六個(gè)自由度，需要控制滾轉(zhuǎn)、升降、方向。有效的控制滾轉(zhuǎn)、升降、方向飛機(jī)就能穩(wěn)定飛行。飛機(jī)的氣動(dòng)布局采用在機(jī)頭設(shè)置前翼，在機(jī)尾設(shè)置主翼；前翼和主翼的連接用直徑較小的管道相連，但不作為機(jī)艙，起前翼的杠桿作用，放大前翼對(duì)主翼的操縱力。機(jī)艙在主翼里。它的氣動(dòng)布局就是有前翼的飛翼。前翼的氣動(dòng)中心在飛機(jī)重心的前面，并遠(yuǎn)離重心；主翼的氣動(dòng)中心在重心的后面，并靠近重心。這樣的布局使有前翼的飛翼水平飛行時(shí)是縱向靜態(tài)穩(wěn)定的，并有效降低垂直升降階段時(shí)有前翼的飛翼的重心，是垂直升降階段穩(wěn)定可控和水平飛行穩(wěn)定的關(guān)鍵。前翼上安裝螺旋槳，主翼上左右安裝螺旋槳，螺旋槳的滑流能對(duì)稱流過(guò)機(jī)翼。主翼上螺旋槳的后邊對(duì)稱安裝阻力板，通過(guò)阻力板張開(kāi)和閉合對(duì)滑流產(chǎn)生阻力，輔助調(diào)節(jié)主翼上左右螺旋槳拉力的大小。
[0005]有前翼的飛翼采用垂直放置的結(jié)構(gòu)，起落架與主翼連接。機(jī)頭向上。翼弦是垂直方向，不是水平方向的。假設(shè)觀察者的水平視線與翼面垂直。利用螺旋槳的拉力作垂直上升的升力，在垂直上升階段，如果沒(méi)有螺旋槳的滑流，特別是飛機(jī)沒(méi)有離開(kāi)地面時(shí)空氣與翼面的相對(duì)速度為零，機(jī)翼的操縱面無(wú)效。但通過(guò)螺旋槳與機(jī)翼的配合，利用螺旋槳的滑流在前翼上的環(huán)流產(chǎn)生的力，前翼和主翼的連接用直徑較小的管道起杠桿作用，放大控制有前翼的飛翼在觀察者的水平視線的前后飛行姿態(tài)的能力，即俯仰控制(相當(dāng)于水平飛行時(shí)的升降舵)。同樣利用螺旋槳的滑流在主翼上的環(huán)流產(chǎn)生的力(使這個(gè)力左右反向)，控制有前翼的飛翼繞垂直軸旋轉(zhuǎn)(相當(dāng)于水平飛行時(shí)的副翼控制滾轉(zhuǎn))。主翼左右的螺旋槳的拉力差控制有前翼的飛翼左右偏轉(zhuǎn)，或通過(guò)控制主翼上螺旋槳后邊對(duì)稱安裝的阻力板的張開(kāi)和閉合調(diào)節(jié)主翼上左右螺旋槳的拉力，從而控制有前翼的飛翼的左右偏轉(zhuǎn)(相當(dāng)于水平飛行時(shí)的方向舵)。這樣的結(jié)構(gòu)使機(jī)翼操縱面在垂直升降階段能仍然有效的控制有前翼的飛翼滾轉(zhuǎn)、升降、方向?？刂朴星耙淼娘w翼穩(wěn)定升降飛行姿態(tài)。當(dāng)螺旋槳的拉力大于重力，有前翼的飛翼就垂直上升；當(dāng)螺旋槳的拉力等于重力，有前翼的飛翼就懸停。
[0006]通過(guò)控制前翼操縱面就可實(shí)現(xiàn)有前翼的飛翼垂直地平移或由垂直上升轉(zhuǎn)入水平飛行。駕駛艙和機(jī)艙采用可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，當(dāng)有前翼的飛翼由垂直旋轉(zhuǎn)90度水平飛行，駕駛艙和機(jī)艙反向旋轉(zhuǎn)90度，始終保持駕駛艙地板和機(jī)艙地板處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)乘坐舒適。
[0007]有前翼的飛翼在水平飛行時(shí)因空氣高速流過(guò)翼面，機(jī)翼的操縱面能有效的操縱有前翼的飛翼。前翼控制升降、主翼左右的副翼控制滾轉(zhuǎn)、主翼左右的螺旋槳的拉力差控制方向(或主翼左右的螺旋槳后面的阻力板開(kāi)合控制方向)。主翼的氣動(dòng)中心在重心的后面，所以水平飛行時(shí)有前翼的飛翼是縱向靜穩(wěn)定的。有前翼的飛翼能有效的水平飛行。
[0008]通過(guò)控制前翼操縱面就可實(shí)現(xiàn)有前翼的飛翼由水平飛行轉(zhuǎn)入垂直飛行。駕駛艙和機(jī)艙采用可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，有前翼的飛翼由水平飛行旋轉(zhuǎn)90度垂直飛行，駕駛艙和機(jī)艙反向旋轉(zhuǎn)90度，始終保持駕駛艙地板和機(jī)艙地板處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)乘坐舒適。當(dāng)螺旋槳的拉力小于重力，有前翼的飛翼就垂直下降。
[0009]本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需傾轉(zhuǎn)旋翼，也無(wú)需傾轉(zhuǎn)機(jī)翼，有前翼的飛翼無(wú)需跑道垂直升降。在垂直升降階段和水平飛行都能通過(guò)旋轉(zhuǎn)駕駛艙和機(jī)艙，始終保持駕駛艙地板和機(jī)艙地板處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)乘坐舒適。在垂直升降階段和水平飛行都能使用機(jī)翼的操縱面操縱飛翼的飛行姿態(tài)。利用前翼與主翼的連桿放大前翼操縱面的操縱能力。主翼左右的螺旋槳后面的阻力板開(kāi)合控制方向(左右的螺旋槳等速時(shí)，由阻力板開(kāi)合控制方向)，取代垂直尾翼。通過(guò)前翼遠(yuǎn)離重心的布局，增大力矩，能有效控制垂直升降階段的穩(wěn)定。因使用多螺旋槳，可以使用直徑較小的螺旋槳，水平飛行是固定翼飛機(jī)，比直升機(jī)飛得更快。
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]圖1是本發(fā)明的一個(gè)3螺旋槳有前翼的飛翼的簡(jiǎn)單例子。
[0012]圖2、圖3、圖4是本發(fā)明的一個(gè)使機(jī)翼操縱面在垂直升降階段仍然能有效的操縱飛行姿態(tài)的螺旋槳與機(jī)翼結(jié)合的工作原理圖。
[0013]圖5、圖6是本發(fā)明的一個(gè)使機(jī)翼操縱面在垂直升降階段能仍然有效的操縱飛行姿態(tài)的螺旋槳與阻力板結(jié)合的工作原理圖。
[0014]圖7是本發(fā)明的一個(gè)垂直狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)駕駛艙和機(jī)艙剖視圖。
[0015]圖8是本發(fā)明的一個(gè)水平狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)駕駛艙和機(jī)艙剖視圖。
[0016]圖9是本發(fā)明的前翼有效控制角原理圖。
[0017]圖10是本發(fā)明的一個(gè)4螺旋槳有前翼的飛翼的簡(jiǎn)單例子。
[0018]圖中1.螺旋槳，2.前機(jī)翼，3.前機(jī)翼襟翼，4.連接管，5.左右主機(jī)翼，6.左右主機(jī)翼襟翼，7.主機(jī)翼螺旋槳后可開(kāi)合式阻力板，8.內(nèi)置機(jī)艙和駕駛艙主機(jī)翼，9.內(nèi)置機(jī)艙和駕駛艙主機(jī)翼襟翼，10.起落架，11.可旋轉(zhuǎn)機(jī)艙，12.可旋轉(zhuǎn)機(jī)艙地板，13.可旋轉(zhuǎn)駕駛艙，14.可旋轉(zhuǎn)駕駛艙地板，15.駕駛艙視窗，16.簡(jiǎn)化有前翼的飛翼機(jī)體，17.飛機(jī)重心，18.前翼氣動(dòng)中心，19.水平地面，20.垂直線，XYZ是直角坐標(biāo)系的三個(gè)軸，YZ是鉛錘平面(對(duì)稱面)，XY是水平面，XZ是側(cè)向平面。
[0019]在圖1中，有前翼的飛翼垂直放置坐標(biāo)原點(diǎn)，有前翼的飛翼的縱軸在Z軸。機(jī)翼的展向在XZ平面上，YZ是有前翼的飛翼對(duì)稱面，機(jī)腹向Y軸正向。螺旋槳(I)產(chǎn)生拉力使有前翼的飛翼垂直上升，沿Z軸上升。前翼(2)與螺旋槳(I)產(chǎn)生的滑流攻角為零，前翼(2)不產(chǎn)生繞流力(參見(jiàn)圖2，F(xiàn)是螺旋槳(I)產(chǎn)生的拉力，V是螺旋槳(I)產(chǎn)生的滑流速度)。主機(jī)翼(5)與螺旋槳(I)產(chǎn)生的滑流攻角為零，與前翼(2)同理不產(chǎn)生繞流力。主機(jī)翼螺旋槳后可開(kāi)合式阻力板(7 )處于閉合狀態(tài)(參見(jiàn)圖5 )。
[0020]在當(dāng)機(jī)體受干擾，偏離垂直線Z軸，偏向Y軸。如機(jī)頭向Y軸正方向偏轉(zhuǎn)，通過(guò)偏轉(zhuǎn)前機(jī)翼襟翼(3)使前翼(2)與螺旋槳(I)的滑流攻角不為零，產(chǎn)生向Y負(fù)方向繞流力Fl(參見(jiàn)圖3，F(xiàn)是螺旋槳⑴產(chǎn)生的拉力，V是螺旋槳⑴產(chǎn)生的滑流速度，F(xiàn)l是V在前翼上產(chǎn)生的繞流力，方向是Y軸負(fù)向)。糾正機(jī)頭向Y軸正方向的偏轉(zhuǎn)。同理，如機(jī)頭體向Y軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，通過(guò)偏轉(zhuǎn)前機(jī)翼襟翼(3)使前翼(2)與螺旋槳(I)的滑流攻角不為零，產(chǎn)生向Y軸正方向繞流力Fl (參見(jiàn)圖4 ^是螺旋槳(I)產(chǎn)生的拉力，V是螺旋槳(I)產(chǎn)生的滑流速度，F(xiàn)l是V在前翼上產(chǎn)生的繞流力，方向是Y軸正向)。糾正機(jī)頭向Y軸負(fù)方向的偏轉(zhuǎn)。通過(guò)前翼操縱面控制機(jī)體在ZY平面上的俯仰姿態(tài)。相當(dāng)于水平飛行時(shí)的升降舵。
[0021 ]當(dāng)機(jī)體受干擾，繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)偏轉(zhuǎn)主機(jī)翼襟翼(6 )使主機(jī)翼(5 )與螺旋槳(I)產(chǎn)生的滑流攻角不為零；X軸正方向的主機(jī)翼的螺旋槳(I)的滑流產(chǎn)生Y軸正方向的繞流力(與前翼同理參見(jiàn)圖4)，同時(shí)X負(fù)方向的主機(jī)翼螺旋槳(I)的滑流產(chǎn)生Y負(fù)方向的繞流力(與前翼同理參見(jiàn)圖3)，使機(jī)體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。糾正機(jī)體繞Z軸順時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，如繞Z軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)偏轉(zhuǎn)主機(jī)翼(5)上的襟翼(6)使主機(jī)翼(5)與螺旋槳(I)的滑流攻角不為零；X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的滑流產(chǎn)生Y軸負(fù)方向的繞流力(與前翼同理參見(jiàn)圖3)，同時(shí)X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的滑流產(chǎn)生Y軸正方向的繞流力(與前翼(2)同理參見(jiàn)圖4)，使機(jī)體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。糾正機(jī)體繞Z軸逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)主翼(5)上的操縱面控制機(jī)體繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的姿態(tài)。相當(dāng)于水平飛行時(shí)的滾轉(zhuǎn)控制。
[0022]當(dāng)機(jī)體受干擾，偏離垂直線Z軸，偏向X軸。如機(jī)頭向X正方向偏轉(zhuǎn)，有兩種方法糾正這個(gè)偏轉(zhuǎn):
一.加大X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的輸出功率，或減少X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的輸出功率，使X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的拉升力大于X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的升力，控制機(jī)頭向X軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)。
[0023]二.通過(guò)打開(kāi)X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)后可開(kāi)合式阻力板(7)使X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)受到的阻力增大(參見(jiàn)圖6，張開(kāi)的阻力板(7)，開(kāi)口方向與螺旋槳(I)滑流速度V相反，使主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的有效拉升力減小)，X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳后可開(kāi)合式阻力板(7)保持閉合(參見(jiàn)圖5，閉合的阻力板(7 )，使主機(jī)翼(5 )上的螺旋槳(I)的有效拉升力不被減小)，使X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5 )上的螺旋槳(I)的有效拉升力小于X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的有效升力，控制機(jī)頭向X軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)。
[0024]同理，如機(jī)頭向X軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，有兩種方法糾正這個(gè)偏轉(zhuǎn):
一.加大X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的輸出功率，或減少X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的輸出功率,使X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的升力大于X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的升力，控制機(jī)頭向X軸正方向偏轉(zhuǎn)。
二.通過(guò)打開(kāi)X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)后可開(kāi)合式阻力板(7)使X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)受到的阻力增大(參見(jiàn)圖6，張開(kāi)的阻力板(7)，開(kāi)口方向與螺旋槳(I)滑流速度V相反，使主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的有效拉升力減小)，X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳后可開(kāi)合式阻力板(7)保持閉合(參見(jiàn)圖5，閉合的阻力板(7)，使主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的有效拉升力不被減小)，使X軸正方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的有效升力小于X軸負(fù)方向的主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)的有效升力，控制機(jī)頭向X軸正方向偏轉(zhuǎn)。
[0025]通過(guò)調(diào)控主機(jī)翼(5)左右螺旋槳(I)的非對(duì)稱性或主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)后可開(kāi)合式阻力板(7)的左右開(kāi)合不同，控制機(jī)體在ZX平面上的姿態(tài)。相當(dāng)于水平飛行時(shí)的方向舵。
[0026]控制了有前翼的飛翼的滾轉(zhuǎn)、升降、方向。當(dāng)全部螺旋槳(I)的拉力和大于重力，有前翼的飛翼就穩(wěn)定上升；當(dāng)全部螺旋槳(I)的拉力和等于重力，有前翼的飛翼就穩(wěn)定懸停。
[0027]在垂直上升中，控制前翼(2)上的操縱面使機(jī)頭向Y軸正向偏轉(zhuǎn)并加速上升，主翼
(5)、主翼(8)產(chǎn)生升力，使機(jī)頭繼續(xù)向Y軸正向偏轉(zhuǎn)，直到機(jī)體與Y軸平行，實(shí)現(xiàn)水平飛行。駕駛艙和機(jī)艙反向旋轉(zhuǎn)90度(參見(jiàn)圖8，圓形駕駛艙的重心在自身水平直徑的下方，使駕駛艙的重力幫助駕駛艙旋轉(zhuǎn)，同樣，圓形機(jī)艙的重心在自身水平直徑的下方，使機(jī)艙的重力幫助機(jī)艙旋轉(zhuǎn)，)，始終保持駕駛艙地板和機(jī)艙地板處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)乘坐舒適。
[0028]在水平飛行中，控制前翼(2)上的操縱面使機(jī)頭向Z軸正向偏轉(zhuǎn)并減速上升，
直到機(jī)體與Z軸平行，實(shí)現(xiàn)垂直慢速穩(wěn)定上升，再減速，當(dāng)螺旋槳的拉力小于重力，有前翼的飛翼就穩(wěn)定下降。駕駛艙和機(jī)艙反向旋轉(zhuǎn)90度(參見(jiàn)圖7)，始終保持駕駛艙地板和機(jī)艙地板處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)乘坐舒適。
[0029]有前翼的飛翼起落架安裝有制動(dòng)和轉(zhuǎn)向的輪子，關(guān)閉前翼(2)螺旋槳(I )，利用主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)滑流在主機(jī)翼(5)上的繞流力，有前翼的飛翼象車(chē)一樣在地面移動(dòng)或轉(zhuǎn)向。
[0030]有前翼的飛翼因重心在主機(jī)翼之前，所以在水平飛行時(shí)是靜穩(wěn)定的，與常規(guī)固定翼飛機(jī)的飛行原理一樣，但在垂直升降飛行時(shí)是靜不穩(wěn)定的，因螺旋槳不能傾轉(zhuǎn)，更易發(fā)生象直升機(jī)一樣的動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)，特別是在垂直上升飛行剛要離開(kāi)地面，但起落架沒(méi)有離地而前向或后向漂移時(shí)，如果前翼操縱面失效，有前翼的飛翼會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)，有前翼的飛翼會(huì)向前或向后翻倒在地面，導(dǎo)致有前翼的飛翼?yè)p壞。本發(fā)明正是利用前翼(2)通過(guò)連桿(4)連接主翼而遠(yuǎn)離重心。放大了前翼(2)上的操縱面的控制能力，有效防止有前翼的飛翼發(fā)生動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)。下面結(jié)合圖9說(shuō)明防止有前翼的飛翼動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)的原理。
[0031 ] 在圖9中，假設(shè)有前翼的飛翼沒(méi)有繞Z軸轉(zhuǎn)，也沒(méi)有向X軸偏轉(zhuǎn)，只向Y軸偏轉(zhuǎn)，將有前翼的飛翼簡(jiǎn)化成棒。簡(jiǎn)化的有前翼的飛翼機(jī)體(16),有前翼的飛翼重心(17)離地面高為Zp，前翼氣動(dòng)中心(18)在機(jī)體縱軸上的投影，其離地面高為Z1，起落架沒(méi)有完全離開(kāi)水平地面(19)，機(jī)體向Y軸偏轉(zhuǎn)與垂直線(20)的夾角為a。全部螺旋槳(I)的拉力合力Fh，為方便說(shuō)明將Fh的著力點(diǎn)等效在機(jī)頭。前翼(2)產(chǎn)生的繞流力為Fl，F(xiàn)z是Fh在Z軸上的分力；Fy是Fh在Y軸上的分力。機(jī)體的重力是P，Pz是重力P在機(jī)體縱軸上的分力，Pl是重力P在垂直于機(jī)體縱軸上的分力。于是有以下的關(guān)系式:
Fz=Fhcos (a) ；...........................................................................(101)
Pl=Psin (a) ；...........................................................................(102) 為防止機(jī)體繼續(xù)向Y軸偏轉(zhuǎn)，必須加大Fl并符合以下的力矩關(guān)系式:
FlZDPlZp ；........................................................................(103)
由上式得:
Zl/Zp>Pl/Fl ；..............................................................................(104)
將(102)代入(104)式得:
Zl/Zp> Psin (a) /Fl;...............................................................(105)
設(shè)K=F1/Fh ；K相當(dāng)于前翼操縱面的效率得:
Fl=KFh,代入(105)式得:
Zl/Zp> Psin (a)/KFh...............................................................(106)
當(dāng)機(jī)體要離開(kāi)地面時(shí)P=Fz代入上式得:
Zl/Zp> Fzsin (a) /KFh ；...............................................................(107)
將(101)代入(107)式得:
Zl/Zp> Fhcos (a) sin (a) /KFh ；
Zl/Zp> cos (a) sin (a) /K ；...............................................................(108)
sin (a) cos (a) < KZl/Zp ；.........................................................(109)
因Zl/Zp是常數(shù)，a隨K變化，所以前翼操縱面的效率大少，決定了機(jī)體的偏離角a的大少。K與前翼螺旋槳的個(gè)數(shù)，前翼翼型、面積有關(guān)。機(jī)體偏離角度小于a，機(jī)體可由前翼操縱面控制穩(wěn)定，機(jī)體偏離角度大于a，有前翼的飛翼會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)。
[0032]同理，有前翼的飛翼向X軸偏轉(zhuǎn)，糾正這個(gè)偏轉(zhuǎn)的能力取決于左右主機(jī)翼螺旋槳的功率差，由改變左右主機(jī)翼螺旋槳的功率，或阻力板(7)的開(kāi)合實(shí)現(xiàn)。不需要前翼操縱面的幫助。
[0033]圖10中的一個(gè)4螺旋槳有前翼飛翼機(jī)的簡(jiǎn)單例子。前翼(2)是一對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，主翼(5)也是一對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，平衡了單螺旋槳的扭矩，比3螺旋槳有前翼飛翼機(jī)更易于控制機(jī)體的橫滾。聯(lián)接前翼(2)螺旋槳、主翼(5)螺旋槳即使有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)壞了，有前翼的飛翼也能安全飛行。
【權(quán)利要求】
1.一種能垂直升降和水平快速飛行的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是，機(jī)頭設(shè)置前翼，在機(jī)尾設(shè)置主翼，前翼和主翼的連接用直徑較小的管道相連，機(jī)艙和駕駛艙在主翼里，并可轉(zhuǎn)動(dòng)，前翼和主翼上安裝螺旋槳，螺旋槳的滑流能對(duì)稱流過(guò)機(jī)翼，主翼上螺旋槳的后邊安裝阻力板，對(duì)滑流產(chǎn)生阻力，起落架與主翼連接，起落架上安裝有制動(dòng)和轉(zhuǎn)向的輪子，有前翼的固定翼螺旋槳飛翼垂直放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是，前翼和主翼的連接桿適當(dāng)長(zhǎng)，使前翼的氣動(dòng)中心在飛機(jī)重心的前面，并遠(yuǎn)離重心(其關(guān)系符合Zl/Zp> cos (a)sin (a) /K的要求)，主翼的氣動(dòng)中心在重心的后面，并靠近重心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是， 前翼上安裝螺旋槳，通過(guò)偏轉(zhuǎn)前翼或前翼的襟翼，使前翼與螺旋槳的滑流的攻角有負(fù)攻角、零攻角、正攻角的變化，將前翼螺旋槳的拉力矢量化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是， 主翼上安裝螺旋槳，通過(guò)偏轉(zhuǎn)主翼的襟翼，使主翼與螺旋槳的滑流的攻角有負(fù)攻角、零攻角、正攻角的變化，將主翼螺旋槳的拉力矢量化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是， 主翼上的螺旋槳后面對(duì)稱安裝阻力板，通過(guò)阻力板張開(kāi)和閉合輔助調(diào)節(jié)主翼上左右螺旋槳拉力的大小，阻力板張開(kāi)的方向與螺旋槳滑流的方向相反，用最小的面積獲得最大的阻力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是， 駕駛艙在主翼里，采用圓形駕駛艙，駕駛艙可以旋轉(zhuǎn)，駕駛艙的重心在自身水平直徑的下方，使駕駛艙的重力幫助駕駛艙旋轉(zhuǎn)，始終保持駕駛艙地板處于水平狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是， 機(jī)艙在主翼里，采用圓形機(jī)艙，機(jī)艙可以旋轉(zhuǎn)，機(jī)艙的重心在自身水平直徑的下方，使機(jī)艙的重力幫助機(jī)艙旋轉(zhuǎn)，始終保持機(jī)艙地板處于水平狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有前翼的固定翼螺旋槳飛翼，其特征是， 起落架安裝有制動(dòng)的輪子，利用主機(jī)翼(5)上的螺旋槳(I)滑流在主機(jī)翼(5)上的繞流力，有前翼的飛翼在地面移動(dòng)或轉(zhuǎn)向。
【文檔編號(hào)】B64C27/28GK104276277SQ201310686308
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】江富余 申請(qǐng)人:江富余