CN104760687B - 一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置 - Google Patents
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Abstract
一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，属航空技术领域。包括机架、动力输入轴、齿轮组、主轴及对称布置于主轴的上端周围的两个、三个或四个结构和参数相同的滚筒翼。每个滚筒翼均包括滚筒轴、滚筒和风球，风球固连于滚筒的尖端，滚筒轴通过轴承与滚筒相连于滚筒的轴线上，滚筒轴的根端与主轴的上端垂直固连，所有滚筒轴均水平布置。在动力的驱动下，滚筒翼绕主轴轴线作逆时针公转，风球带动滚筒绕滚筒轴自转，从而产生升力，通过调节动力输入轴的转速来控制产生升力的大小。该装置使用方便灵活，应用于垂直升降飞行器上作升力装置。
Description
技术领域
一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，属航空技术领域，尤其涉及一种滚筒翼升力装置。
背景技术
传统的飞行器是靠机翼或旋翼来产生升力，飞机的机翼和直升机的旋翼的结构相似，它们的截面均为翼型，靠空气流过翼的上下表面产生压差而产生升力，翼型确定时，它们产生升力的大小与攻角、翼面大小和来流速度有关，调整升力的大小是通过改变攻角、速度或翼面大小来实现的。机翼和旋翼的相对厚度均较薄，结构强度较差。固定翼飞机低速飞行性能不高，需要的机翼面积较大。
发明内容
本发明的目的是克服传统机翼和旋翼的上述不足，发明一种具有较高强度的适合制作垂直升降飞行器的翼尖风球式滚筒翼升力生成装置。
一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，包括机架、动力输入轴、齿轮组、主轴及对称布置于主轴的上端周围的两个、三个或四个结构和参数相同的滚筒翼。动力输入轴通过轴承垂直安装在机架上。齿轮组包括原动齿轮和从动齿轮。动力输入轴的上端与原动齿轮相连，主轴作为从动齿轮的转轴与从动齿轮垂直固连。动力输入轴的下端为动力的输入端。主轴竖直布置，其中段和下端均通过轴承垂直安装在机架上。每个滚筒翼均包括滚筒轴、滚筒和风球，风球固连于滚筒的尖端，滚筒轴通过轴承与滚筒相连于滚筒的轴线上，滚筒轴的根端与主轴的上端垂直固连，所有滚筒轴均水平布置。在风的吹动下，风球会带动相应的滚筒绕滚筒轴转动。风球的结构确保在前方来流的作用下，风球的转动方向为：风球的上表面向后运动，风球的下表面向前运动，即风球的上表面的运动方向与来流的方向相同，风球的下表面的运动方向与来流的方向相反。
本发明一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置的工作原理是：动力从动力输入轴的下端输入，从下往上仰视该装置，动力输入轴在动力的驱动下顺时针转动，通过齿轮组的传递，主轴逆时针转动，带动所有的滚筒翼绕主轴轴线作逆时针旋转。由于滚筒翼的翼尖处安装有风球，风吹动风球转动，在风球的带动下滚筒绕滚筒轴自转，自转的方向为往滚筒绕主轴的轴线公转平面的向心方向观察为顺时针方向，即相对风球的前方来流而言，滚筒的上表面向后运动，滚筒的下表面向前运动。根据库塔-儒科夫斯基升力定律可得，此时滚筒产生向上的升力，升力的大小与动力输入轴的转速大小成增函数关系，即动力输入轴的转速越快，产生的升力越大。
该装置能产生升力，通过调节动力输入轴的转速来控制产生升力的大小，使用方便灵活，应用于垂直升降飞行器上作升力装置。
附图说明
图1是本发明一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置的示意图，图中该装置有两个滚筒翼。
图中，1-机架；2-动力输入轴；3-齿轮组，31-原动齿轮，32-从动齿轮；4-主轴；5-滚筒翼，51-滚筒轴，52-滚筒，53-风球。
具体实施方式
现结合附图对本发明加以具体说明：一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，包括机架1、动力输入轴2、齿轮组3、主轴4及对称布置于主轴4的上端周围的两个结构和参数相同的滚筒翼5。动力输入轴2通过轴承垂直安装在机架1上。齿轮组3包括原动齿轮31和从动齿轮32。动力输入轴2的上端与原动齿轮31相连，主轴4作为从动齿轮32的转轴与从动齿轮32垂直固连。动力输入轴2的下端为动力的输入端。主轴4竖直布置，其中段和下端均通过轴承垂直安装在机架1上。每个滚筒翼5均包括滚筒轴51、滚筒52和风球53，风球53固连于滚筒52的尖端，滚筒轴51通过轴承与滚筒52相连于滚筒52的轴线上，滚筒轴51的根端与主轴4的上端垂直固连，两根滚筒轴51水平布置在同一直线上。在风的吹动下，风球53会带动相应的滚筒52绕滚筒轴51转动。风球53的结构确保在前方来流的作用下，风球53的转动方向为：风球53的上表面向后运动，风球53的下表面向前运动，即风球53的上表面的运动方向与来流的方向相同，风球53的下表面的运动方向与来流的方向相反。
本发明一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置是这样工作的：动力从动力输入轴2的下端输入，从下往上仰视该装置，动力输入轴2在动力的驱动下顺时针转动，通过齿轮组3的传递，主轴4逆时针转动，带动所有的滚筒翼5绕主轴4的轴线作逆时针旋转。由于滚筒翼5的翼尖处安装有风球53，风吹动风球53转动，在风球53的带动下滚筒52绕滚筒轴51自转，自转的方向为往滚筒52绕主轴4的轴线公转平面的向心方向观察为顺时针方向，即相对风球53的前方来流而言，滚筒52的上表面向后运动，滚筒52的下表面向前运动。根据库塔-儒科夫斯基升力定律可得，此时滚筒52产生向上的升力，升力的大小与动力输入轴2的转速大小成增函数关系，即动力输入轴2的转速越快，产生的升力越大。
该装置能产生升力，通过调节动力输入轴2的转速来控制产生升力的大小，使用方便灵活，应用于垂直升降飞行器上作升力装置。利用四个结构相同两两对称的该装置与适应的控制系统和动力系统组合制作垂直升降飞行器时，四个该装置环形阵列对称布局。
若该装置配有三个滚筒翼，它们的滚筒轴互成120°；若该装置配有四个滚筒翼，它们的滚筒轴互成90°。
Claims (4)
1.一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，其特征在于：包括机架（1）、动力输入轴（2）、齿轮组（3）、主轴（4）及对称布置于主轴（4）的上端周围的两个、三个或四个结构和参数相同的滚筒翼（5）；动力输入轴（2）通过轴承垂直安装在机架（1）上；齿轮组（3）包括原动齿轮（31）和从动齿轮（32）；动力输入轴（2）的上端与原动齿轮（31）相连，主轴（4）作为从动齿轮（32）的转轴与从动齿轮（32）垂直固连；主轴（4）竖直布置，其中段和下端均通过轴承垂直安装在机架（1）上；每个滚筒翼（5）均包括滚筒轴（51）、滚筒（52）和风球（53），风球（53）固连于滚筒（52）的尖端，滚筒轴（51）通过轴承与滚筒（52）相连于滚筒（52）的轴线上，滚筒轴（51）的根端与主轴（4）的上端垂直固连，所有滚筒轴（51）均水平布置。
2.根据权利要求1所述的一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，其特征在于：风球（53）的结构确保在前方来流的作用下，风球（53）的转动方向为：风球（53）的上表面向后运动，风球（53）的下表面向前运动。
3.根据权利要求1所述的一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，其特征在于：配有两个滚筒翼时，它们的滚筒轴在同一直线上；配有三个滚筒翼时，它们的滚筒轴互成120°；配有四个滚筒翼时，它们的滚筒轴互成90°。
4.根据权利要求1或2所述的一种翼尖风球式滚筒翼升力生成装置，其特征在于：利用四个相同的该装置与适应的控制系统和动力系统组合制作垂直升降飞行器时，四个该装置环形阵列对称布局。
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