專利名稱：垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機。
本發(fā)明尤其關(guān)于一種新穎構(gòu)思的飛機，它能垂直起落，并能以氣動自持飛行來水平飛行使乘客總是保持在最佳飛行狀態(tài)。
正如人們已知道的，就實用的觀點來講，也稱作為VTOL(垂直起落)的垂直起落飛機，如果不考慮成本增大的問題，其主要優(yōu)點是它用作運輸、環(huán)保和民用保護服務(wù)方面，可在任何地方運載任何人和任何東西。
與其它飛行器和運輸系統(tǒng)相比，特別是直升飛機，上述優(yōu)點被現(xiàn)有VTOL技術(shù)的高的操作成本抵銷了。
成本增大是由于在水平飛行期間為支撐直升飛機在具有傳統(tǒng)飛機安裝的固定翼的氣動支持推進器的情況下，必須要有非常多的能量。
另一方面，該缺點會部分由于從城里到機場的運輸成本和時間而減小，因為它能直接起降，直升飛機的機場與傳統(tǒng)機場相比僅占很小空間，省時間并能簡化裝載程序。
本發(fā)明的主要目的是提供以非常便宜的渦輪推進器或噴氣發(fā)動機作動力的水平飛行的垂直起落飛機的組合能力(下面這些混合特征以VTOL-HF即垂直起落、水平飛行表示)。
本專業(yè)技術(shù)人員已經(jīng)知道，在國際飛機工業(yè)中已研制出具有互換的整體的VTOL-HF特征的兩種模式的飛機，即Harrier和V-22 Osprey。
Harriers是英國的英國航空和麥道的合資企業(yè)制造的軍用噴氣飛機。
而V-22 Osprey是軍用渦輪推進器飛機，它具有可傾斜的旋翼-發(fā)動機組，是美國的Bell Textron和波音制造的。已經(jīng)預(yù)見到它可用于民用。
就Harrier來說，VTOL能力是通過在起飛和降落期間使主噴氣發(fā)動機的推力向下轉(zhuǎn)而得到的。
而V-22 Osprey的VTOL-HF是基于直接使用在直升機模式(VTOL)上的同樣的主發(fā)動機和相關(guān)的推進機構(gòu)，渦輪推進器從上朝下轉(zhuǎn)動(傾斜)裝在機翼端部上的主發(fā)動機。
V-22的推進機構(gòu)的設(shè)計是基于大的推進器和旋翼葉片之間的折衷方案，它們必須象渦輪推進器(HF)那樣、又象直升飛機(VTOL)那樣工作。
關(guān)于已提出的飛機的兩種技術(shù)方案，尤其是用作VTOL-HF的技術(shù)方案，在它們水平飛行時使用以垂直起落必須的最大推力為基礎(chǔ)制造的同樣的主發(fā)動機，而這些均加在操作成本上。
在同一天提出的一個專利申請中，申請人已建議采用一個系統(tǒng)，將一垂直起飛和自持水平飛行的飛機轉(zhuǎn)換為自持水平飛行、垂直起落的混合式的整體的飛機，它使用VTOL-HF技術(shù)作為現(xiàn)有飛機的改型技術(shù)。
本發(fā)明的目的是獲得一種新型的垂直起落、氣動自持平行飛行的混合式飛機(VTOL-HF)，它能在運輸乘客的飛行中和民用保護服務(wù)中提供經(jīng)濟的服務(wù)并具有高的機動性。
本發(fā)明的進一步的目的在于提供一種新的VTOL-HF飛機，它能使VTOL能力與渦輪推力或噴氣的自持水平飛行融合，在與現(xiàn)有模式有很大不同的情況下有效地節(jié)省成本。
本發(fā)明建議的技術(shù)方案包括一種新型的飛機，它具有固支撐的翼，在后部坐落在地上、前部朝上的情況下進行起飛和著陸，因此，在上述垂直位置上一旦達到有用的高度時，它就在裝在同一飛機后部上的可傾斜的輔助發(fā)動機的支持下逐步地改變成水平位置，然而主發(fā)動機保持在固定位置，并帶動裝在飛機前頂部上的、雙重用途(垂直和水平)的旋翼／推進器。
因此本發(fā)明的一個專門的目的是提供一種垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，它包括具有至少一個固定在飛機前部上、并連到主發(fā)動機上的葉片式推進器／旋翼的推進系統(tǒng)，和至少一個放置在飛機后部的輔助發(fā)動機，上述輔助發(fā)動機在兩個極限位置、即相應(yīng)的垂直和水平位置之間傾斜和擺動，駕駛艙和乘客區(qū)做成可擺動的艙，這樣，在每個飛行階段，亦即在起飛、轉(zhuǎn)向和水平飛行階段，地板和與地面平行的天花板繼續(xù)保持水平狀態(tài)，反之亦然，上述飛機以垂直姿態(tài)(前部朝上)起飛，在后部輔助的可傾斜的發(fā)動機的幫助下逐步改變姿態(tài)，達到完全水平姿態(tài)，反之亦然，并轉(zhuǎn)回到降落時的垂直姿態(tài)。
按照本發(fā)明，上述推進系統(tǒng)還可由液壓系統(tǒng)作動。
仍按照本發(fā)明，主發(fā)動機和上述至少一個葉片式推進器／轉(zhuǎn)子之間的連接可以是液壓類機械連接，同樣的主發(fā)動機可放置在飛機內(nèi)的任何合適的位置。
按照本發(fā)明，上述至少一個可傾斜的輔助發(fā)動機可包括至少一個噴氣發(fā)動機、或火箭、或至少一個液壓動力或沒有動力的管道渦輪風(fēng)扇推進器、或任何其它合適的推進裝置。
另外，按照本發(fā)明，上述至少一個葉片式旋翼做成在飛機處于垂直狀態(tài)時可得到垂直拉力，當(dāng)飛機處于水平狀態(tài)時可得到水平拉力。
最后，按照本發(fā)明，可裝一臺或多臺可傾斜的輔助發(fā)動機，用于起飛和降落階段并可擺動以確保垂直飛行和水平飛行(反之亦然)之間轉(zhuǎn)向。
現(xiàn)將參照附圖、按照優(yōu)選實施例、以非限制性的目的來描述本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明飛機的第一個實施例的簡略示圖；圖2是本發(fā)明飛機的第二個實施例的簡略示圖；圖3是本發(fā)明飛機的第三個實施例的簡略示圖；圖4是本發(fā)明飛機的第四個實施例的簡略示圖；圖5是本發(fā)明飛機的第五個實施例的簡略示圖；圖6簡略示出本發(fā)明飛機的起飛、著陸的不同的狀態(tài)。
在圖1中示出了本發(fā)明的飛機1，它具有可擺動的貨艙。
它具有以發(fā)動機或液壓系統(tǒng)作動力的葉片式旋翼2，參見圖3～5可看出它還具有兩個后部的可擺動的噴氣發(fā)動機或?qū)Ч軠u輪風(fēng)扇式推進器3。
旋翼葉片2設(shè)計成在飛機處于垂直姿態(tài)時提供垂直拉力，在水平姿態(tài)時提供水平拉力，而它們本身總是保持在同一位置。
圖1所示的飛機還具有可擺動的駕駛艙4、以及用于乘客或貨物的、也是可擺動的載荷艙。
圖2概略示出的技術(shù)方案表示載客的飛機11，它具有兩個旋翼葉片12，在此情況下它們也設(shè)計成具有垂直拉力(起飛-著陸)和水平拉力(標(biāo)準(zhǔn)飛行條件下)。
噴氣發(fā)動機或管道渦輪風(fēng)扇式推進器裝在飛機艙的后面。
除了可擺動的駕駛艙14外，乘客艙15也是可擺動的。顯然該方案對貨物來說也是可行的，同樣，圖1的方案也可用于載客而不是貨物。
如上所述，飛機的駕駛艙4或14和乘客區(qū)5或15做成可傾斜的艙，它在(從起飛轉(zhuǎn)到水平飛行的)任何飛行階段使地板和與地面平行的天花板保持水平狀態(tài)，從而避免駕駛員、乘客或貨物出現(xiàn)問題。
在圖3所示的技術(shù)方案中，在本發(fā)明飛機的前部裝有主發(fā)動機6，它具有連到旋翼葉片2上的機械傳動裝置7，而在后部的管道渦輪風(fēng)扇推進器3上裝有液壓傳動裝置8，該推進器3也可用不同于主發(fā)動機的噴氣發(fā)動機替代。
在圖4的技術(shù)方案中，主發(fā)動機6裝在本發(fā)明飛機的后部，并為旋翼葉片2和后部的管道渦輪風(fēng)扇推進器3提供了液壓傳動裝置8，該推進器3也可用不同于主發(fā)動機的噴氣發(fā)動機替代。
最后如圖5所示，主發(fā)動機6裝在本發(fā)明飛機1的后部，它由機械傳動裝置連到旋翼葉片2上，同時為后部的管道渦輪風(fēng)扇式推進器3安裝了液壓傳動裝置8，該推進器3也可由不同于主發(fā)動機的噴氣發(fā)動機替代。
本發(fā)明的飛機的不同的飛行階段如圖6所示。
可以看出，起飛時其前部或鼻部處于垂直位置，這樣旋翼2提供垂直拉力，噴氣發(fā)動機或管道渦輪風(fēng)扇式推進器3處于垂直方向。
在轉(zhuǎn)向飛行階段期間，艙4和5隨著機艙移動，這樣駕駛員、乘客或貨物不會由于姿態(tài)變化而有任何影響，噴氣發(fā)動機3總是保持在垂直位置，推力方向向下，在轉(zhuǎn)向飛行階段完成后它們關(guān)機，從而節(jié)省飛行成本，并保證在下面的著陸階段的足夠的自發(fā)性。
顯然，在從水平飛行轉(zhuǎn)到垂直飛行時出現(xiàn)相反順序的同樣的步驟。
垂直起飛和降落的能力(VTOL)是由輸出軸作動力的VTOL旋翼葉片2的垂直合成的拉力和噴氣發(fā)動機3或火箭或管道渦輪風(fēng)扇式推進器來保證的。
另外，可以提供一個或多個VTOL旋翼葉片2，這些葉片2由合適尺寸的、輕重量和有效的由連到主發(fā)動機的液壓系統(tǒng)作動的液壓作動器作動力，這些液壓作動器是由圖3～5中所示的主發(fā)動機的推力源作動的。
在垂直起飛和著陸期間，一個或多個可傾斜的輔助的噴氣發(fā)動機或火箭3(如從無線電控制的火箭或靶機導(dǎo)出的)、或液壓驅(qū)動的管道渦輪風(fēng)扇推進器裝在飛機的下部，它們與主發(fā)動機和旋翼葉片2的拉力一起使用。
上述噴氣發(fā)動機、或火箭或管道渦輪風(fēng)扇推進器產(chǎn)生的推力進一步保證了從VTOL到HF的轉(zhuǎn)向(反之亦然)。
結(jié)果，由于在花費較大的VTOL階段所用的時間不大于總時間的10％，因此本發(fā)明飛機的一小時飛行的操作成本可保持在約為具有同樣尺寸的渦輪推進器飛機的操作成本的90％。
另一方面，該飛機的HF特征由于前面描述的理由補償了VTOL階段增加的成本。
上面已按照優(yōu)選實施例非限制性地描述了本發(fā)明，然而應(yīng)該看到，對本專業(yè)技術(shù)人員來說，任何修改和／或變化均不超出所附權(quán)利要求限定的有關(guān)范圍。
權(quán)利要求
1．一種垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，其特征在于具有至少一個固定在飛機前部上、并連到主發(fā)動機上的葉片式推進器／旋翼的推進系統(tǒng)，和至少一個放置在飛機后部的輔助發(fā)動機，上述輔助發(fā)動機在兩個極限位置、即相應(yīng)的垂直和水平位置之間傾斜和擺動；駕駛艙和乘客區(qū)做成可擺動的艙，這樣在每個飛行階段、亦即在起飛、轉(zhuǎn)向和水平飛行階段，地板和與地面平行的天花板繼續(xù)保持水平狀態(tài)，反之亦然；上述飛機以垂直姿態(tài)(前部朝上)起飛，在后部輔助的可傾斜的發(fā)動機的幫助下逐步改變姿態(tài)，達到完全水平的姿態(tài)，反之亦然，并轉(zhuǎn)回到降落時的垂直姿態(tài)。
2．按照權(quán)利要求1的垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，其特征在于上述包括一個或多個推進器-旋翼的推進系統(tǒng)和至少一個可傾斜的輔助的發(fā)動機是由主發(fā)動機操作的液壓系統(tǒng)作動的。
3．按照前述權(quán)利要求的一個的垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，其特征在于在主發(fā)動機和包括至少一個葉片式推進器／旋翼的推進系統(tǒng)之間的連接是機械連接。
4．按照前述權(quán)利要求1-2中的一個的垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，其特征在于在主發(fā)動機和包括至少一個葉片式推進器／旋翼的推進系統(tǒng)之間的連接是液壓連接。
5．按照前述權(quán)利要求的一個的垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，其特征在于上述至少一個可傾斜的輔助的發(fā)動機包括液壓動力或沒有液壓動力的管道渦輪風(fēng)扇推進器、或其它任何合適的推進裝置。
6．按照前述權(quán)利要求的一個的垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，其特征在于上述至少一個葉片式旋翼做成在飛機處于垂直姿態(tài)時得到垂直拉力，在飛機處于水平姿態(tài)時得到水平拉力。
7．按照前述權(quán)利要求的一個的垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機，其特征在于多個輔助發(fā)動機用于支持起飛和降落，并在垂直飛行和水平飛行之間轉(zhuǎn)換時擺動以確保換向。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種垂直起落、氣動自持水平飛行的混合式飛機(1,11),它包括固定在飛機前部并連到飛機主發(fā)動機上的至少一個葉片式推進器/旋翼(2,12),以及至少一個放置在飛機后部的輔助發(fā)動機(3,13),上述輔助發(fā)動機在相應(yīng)的垂直和水平位置的兩個極限位置之間逐步傾斜和擺動,駕駛艙(4,14)和乘客艙(5,15)做成可擺動的艙,這樣在每個飛行階段、即起飛、轉(zhuǎn)向和水平飛行階段,地板和與地面平行的天花板保持水平狀態(tài),上述飛機以垂直姿態(tài)(頭部向上)起飛,在后部輔助發(fā)動機的幫助下逐步轉(zhuǎn)變姿態(tài),達到完全水平姿態(tài),反之亦然,并轉(zhuǎn)回降落時的垂直姿態(tài)。
文檔編號B64C29/02GK1281408SQ98812051
公開日2001年1月24日 申請日期1998年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月10日
發(fā)明者佛朗哥·卡潘納 申請人:佛朗哥·卡潘納