[发明专利]一种高升力机翼

说明书

技术领域

一种高升力机翼，属飞行器技术领域，尤其涉及一种高升力机翼。

背景技术

传统的机翼的表面是光滑的，翼型有对称型和非对称型，对称型基本上是上凸下凸型，非对称型有上凸下平型或上凸下凹型，在有效迎角范围内它们都能产生升力，产生的升力有限，且有效迎角范围不大，迎角增大到一定程度时其上表面的气流会产生分离，即产生失速现象，阻力骤然上升，升力骤然下降。

发明内容

本发明的目的是克服传统的机翼的上述不足，发明一种有效迎角范围大的高升力机翼。

一种高升力机翼，包括翼体和转叶器。翼体上表面有一个截面似扇形的凹槽，凹槽的两端即翼体的根部和尖部设有端板，转叶器安装在凹槽内置于翼体的根部端板和尖部端板之间，凹槽的半径刚好使转叶器的叶片的前后两个母线边都贴住凹槽的内壁滑动。转叶器的下半部分全部被凹槽包围，转叶器的上半部分大部分外露于翼体上方。翼体的翼型采用厚翼型。翼体的前缘较浑圆，后缘较尖细。翼体上表面除凹槽外为向上凸起的曲面，下表面基本上为平面或稍向上凹的曲面。转叶器的具体结构是：转叶器包括主轴、中心半齿齿轮和均匀分布在中心半齿齿轮周围的两个、三个或四个仅叶片的安装角度不同的结构相同的转叶。中心半齿齿轮的齿没有布满整个圆周，只布置了半个圆周，另半个圆周是无齿的光滑面，该光滑面低于齿谷，以免与中心半齿齿轮啮合的近心齿轮的齿在主轴下方时碰触该光滑面；带齿半周与无齿半周的连接处的过渡齿的齿高比其他齿矮些，以便与中心半齿齿轮啮合的近心齿轮顺利过渡。从翼体的后缘往前缘看，主轴横向水平布置与翼体的根部端板和尖部端板垂直，主轴的右端通过轴承与尖部端板相连。中心半齿齿轮固定安装在根部端板右侧，中心半齿齿轮的带齿半周朝上，中心半齿齿轮的无齿半周朝下。主轴的靠左端部分通过轴承与中心半齿齿轮相连于中心半齿齿轮的中心孔内，主轴在中心半齿齿轮的中心孔内能灵活转动。主轴的左端伸出翼体的左侧即翼体的根部外侧，动力从主轴的左端输入。每个转叶都包括臂轴、左叶轴、近心齿轮、臂轴套管、远心齿轮、叶齿轮、叶片、右叶轴和转臂。叶片为矩形刚性平板叶片。同一转叶的各构件之间的结构关系是：右叶轴横向水平布置，右叶轴的左端通过轴承与叶片相连于叶片的右边正中位置，右叶轴与叶片处于同一平面内，右叶轴的右端与转臂的一端垂直固连。左叶轴与臂轴垂直固连于左叶轴的左端，左叶轴与右叶轴同轴地横向水平布置。右叶轴、转臂、左叶轴和臂轴处于同一平面内。左叶轴的右端通过轴承与叶齿轮相连，叶齿轮能绕左叶轴灵活转动。叶齿轮与叶片固连于叶片的左边的正中位置。左叶轴与叶片在同一平面内。臂轴套管通过轴承套装在臂轴周围，臂轴能在臂轴套管内灵活转动。近心齿轮和远心齿轮分别固连于臂轴套管的两端。远心齿轮与叶齿轮啮合，远心齿轮与叶齿轮的传动比为2∶1。主轴的靠近右端的部分与所有转叶的转臂垂直固连。所有转臂都处于同一纵向铅垂面内。主轴的左段靠近中心半齿齿轮的部分与所有转叶的臂轴垂直固连。所有臂轴都处于同一纵向铅垂面内。所有转叶的近心齿轮在主轴上方时都与中心半齿齿轮啮合，中心半齿齿轮与近心齿轮啮合的传动比为1∶2。中心半齿齿轮、近心齿轮、远心齿轮和叶齿轮均采用锥齿轮。组装转叶器时，确保其任一转叶的臂轴处于主轴正上方竖直位置时该转叶的叶片与该臂轴在同一横向铅垂面内，这样，由于中心半齿齿轮固定不动，且中心半齿齿轮与叶齿轮的传动比为1∶1，该转叶转至臂轴处于主轴上方任何位置时该转叶的叶片都处于竖直状态。由于中心半齿齿轮的下半周无齿，且因凹槽的限制，转叶转至臂轴处于主轴下方任何位置时该转叶的叶片都处于与该转叶的臂轴垂直状态。所有叶片的与凹槽内壁接触的前后两个母线边安装有用以减小叶片紧贴凹槽内壁滑动摩擦的减摩滚筒。

该发明一种高升力机翼的工作原理是：从该机翼的根部往尖部看，动力驱动转叶器顺时针方向转动，转叶的叶片在主轴的下方前行时始终保持与相应的臂轴垂直，阻力较小；叶片在主轴的上方后行时始终处于竖直状态，最大限度地加速该机翼上表面的气流向后流动。当该机翼以有效迎角范围内的一定迎角向前运动时，前方来流在接近前缘处分两股流动，第一股气流为该机翼的下方气流，该气流流速基本不变，与前方来流速度相当；第二股气流为该机翼的上方气流，该气流在靠近翼体前缘处转弯向上流至转叶器处在转叶器的扇动下加速向后下方流动。根据流体的连续性方程和伯努利方程得知，该机翼的上方压强远小于下方压强，从而产生较大的升力。该机翼上表面的转叶器能使空气加速且较紧贴上表面流向后下方，不易与翼体上表面的中后部发生分离，能推迟尾迹的产生。