“小白龙”飞行器..docx

“小白龙”飞行器垂直起落状态立体图。垂直起落状态三视图。巡航飞行状态立体图。巡航飞行状态三视图。　　——水陆空三栖型垂直起落式小型亚音速飞机　　1.前言　　在各种飞行器中，最奇特的是直升机。它在空中能自如地向前飞，后退飞，侧着飞，甚至翻筋斗，它可以不需要机场，只要有块小空地，便能起飞降落， 并可垂直升降，平稳地悬停在空中！虽有以上优点，但仍有速度低、航程短、可靠性差、噪音大、操纵复杂、事故率高的缺点。这些缺点，特别是速度低，安全性 差，是直升机与生俱来的，难以根本改进。因此人们梦想着能设计出新的更好的飞行器以超越直升机。近三年来，我一直留心于此，苦苦思索，先后设计出却又排除 了五十多种方案。最终，我设计出下面一个方案——水陆空三栖型垂直起落式小型亚音速飞机，因具有水陆空三栖性，并采用白色的涂装，故命名为“小白龙”号。 此机看似简单，实为简洁，并拥有许多优异的性能。例如三栖型垂直起落式设计方案的实用性，亚音速飞机的快速性，能在各种场地起降所具有的广泛适用性，在城 市内起降时噪音较小所具有的环保性，机翼及机身对螺旋桨良好的保护作用，发动机发生故障时飞机所具有的安全性，大批量生产所具有的经济性。下文为详细的设 计说明。　　2.设计理念　　简洁 实用 适用 环保 安全 经济　　3.具体设计　　3.1 动力系统　　在垂尾的顶部，安装1台涡桨发动机，驱动前方的减速器，带动减速器前面的可变距三叶共轴螺旋桨。三者设计成一个整体短舱，可以在垂尾所在的平面 内绕垂尾顶部的铰转动(有点类似于V-22的发动机短舱的转动)，以使螺旋桨拉力可由竖直向上逐渐转动至水平向前。由于此螺旋桨直径比直升机旋翼的直径小 得多，因而转速快，离心力大，刚性好；又由于其单位面积的推力大，螺旋桨后气流速度大，在低速飞行时迎面气流速度相对要小，故而不同于直升机，而是类似于 美国研制的XFY及XFV系列共轴螺旋桨式垂直起落试验机的螺旋桨，它的桨毂处可以不必设立挥舞铰，摆振铰，只需设立变距铰便可。在垂直起降以及低速飞行 阶段发动机处于大功率状态，螺旋桨处于大桨距状态；在巡航飞行阶段，发动机处于部分功率状态，螺旋桨处于小桨距状态。 　　欧洲多国联合研制的A400M运输机，其发动机为涡桨发动机，由于采用类似马刀形的后掠桨叶，并采用多桨叶的薄型叶片设计，其巡航速度已经达到 780km/h。随着复合材料技术的发展，相信在不久的将来会研制出具有超临界翼型剖面的后掠式薄型叶片。这样，以涡桨发动机为动力的飞机可望达到 800km/h以上的巡航速度，成为亚音速飞机。　　类似图-95轰炸机配备的涡桨发动机的特殊工作原理(可见《航空档案》杂志2007年第四期47页的介绍)，在飞机速度低于800km/h时， 发动机处于部分功率状态，主要依靠涡轮驱动螺旋桨旋转来提供拉力，排气推力很少；在飞机速度超过800km/h后，由于螺旋桨效率将逐渐降低，故一方面调 整桨距，使螺旋桨接近顺桨状态，以避免螺旋桨桨尖产生激波，减小螺旋桨所受的阻力——螺旋桨的拉力也减小，另一方面，由于燃气对涡轮做功减少，喷管排气速 度将会因此增加，喷气推力增大，补偿了螺旋桨拉力的下降(当然，此时可能要增加供油量)，使飞机达到约900km/h的最大飞行速度。　　另外，从发动机的减速器舱输出一根动力轴。此轴通过离合器(在发动机内部，本图未画出)，沿发动机舱内部下方，传递到发动机舱内的动力输入轴 (图5、图6中可由水平改变到竖直位置的那根轴)，经圆锥齿轮将动力输入到发动机与垂尾顶端连接处的中介齿轮(图5、图6中最大的那个，其两侧各有一个圆 锥齿轮的扁圆柱形齿轮——本图未画齿廓，只画出锥面示意齿轮齿廓)，然后由中介齿轮传递到垂尾内部的锥齿轮，经轴传递到圆柱斜齿轮，由另一个与之交错排列 的圆柱斜齿轮(见图5、图6的左半部分)将动力传递至垂尾下部，经过球形连轴器(图1、图2中传动轴中右边的那个小圆球)传递至机身下方，用四对锥齿轮连 接(见图1、图2)，从前起落架舱门上方绕过，将动力传递至球形连轴器(图1图2传动轴中左边的那个小圆球，图3中的圆球)，将动力传递至机头内的可变距 涵道螺旋桨。在铰中间安装中介齿轮的方法即“中介齿轮的轴线”与“发动机与垂尾连接处的铰的轴线”位于同一个轴线上，铰在两侧，齿轮在中间(本文未画 出)。齿轮后面加装三角形的整流罩。整流罩与发动机舱下部固接在一起，随发动机舱一起转动(见图1、图2中紧靠发动机下部的白色小三角形)——当然，垂尾 顶端整流罩后部应该是内部中空的，以便当发动机舱转动时，三角形的整流罩能够切入垂尾顶端的整流罩内，使发动机舱能够顺利转动。这样，输入轴与输出轴因位 于中介齿轮的两侧，在发动机舱转动范围达到约八十度时，能够互不干涉，能始终保持传动轴处于传递动力的状态。　　由此可见，相比于其它的垂直起降飞机，此机的动力