用于直升机的反扭矩组件及系统以及操作直升机的方法技术方案

本发明专利技术包括用于直升机的反扭矩组件，该反扭矩组件包括多个定桨距马达，所述多个定桨距马达安装在直升机的尾桁上的一个或更多个枢轴上，其中，所述一个或更多个枢轴上的所述多个定桨距马达适于在包括悬停模式的第一操作模式期间定向成与直升机的尾桁基本上共面，并且其中，定桨距马达适于在不同于第一模式的第二直升机操作模式期间定向成与直升机的尾桁基本上不共面。

Anti torque components and systems for helicopters and methods to operate helicopters

The present invention includes anti torque components of the helicopter, the anti torque assembly includes a plurality of fixed pitch motor, the plurality of fixed pitch one or more pivot distance motor installed in the helicopter tail on the truss, wherein the one or more pivots on a plurality of fixed blade from the motor for including hover mode during the first mode of operation oriented and helicopter tail boom basically coplanar, and the fixed pitch motor for helicopter during the second mode of operation in different from the first pattern oriented and the helicopter tail boom basically are not coplanar.

【技术实现步骤摘要】
用于直升机的反扭矩组件及系统以及操作直升机的方法
本专利技术总体上为飞行控制的领域，并且具体地涉及用于直升机的反扭矩系统和控制。联邦政府资助研究声明不适用。
技术介绍
在不限制本专利技术的范围的情况下，结合反扭矩系统对其背景进行描述。反扭矩尾旋翼通常用在直升机中，并且通常邻近于提供飞行器稳定性的竖向翼片安装。在这种构型中，直升机旋翼产生横向气流。尾旋翼可以被以高角速度驱动，以提供足够的空气动力响应。有时，由直升机主旋翼和尾旋翼产生的涡流会相互作用并由此降低由旋翼产生的推力的效率。涡流的干扰还可能导致噪音的增大。为了解决这些问题，竖向翼片可以由环形机翼(有时被称为环翼)代替，该环形机翼具有比尾旋翼的直径大的内径并且可以围绕尾旋翼安装。
技术实现思路
在一个实施方式中，本专利技术包括用于直升机的反扭矩组件，该反扭矩组件包括：多个定桨距马达，所述多个定桨距马达安装在直升机的尾桁上的一个或更多个枢轴上，其中，所述一个或更多个枢轴上的所述多个定桨距马达在包括悬停模式的第一操作模式期间适于定向成与直升机的尾桁基本上共面，并且其中，定桨距马达适于在不同于第一模式的第二直升机操作模式期间定向成与直升机的尾桁基本上不共面。在一个方面中，所述多个定桨距马达能够沿与其他马达不同的方向操作以提供相反的推力，或以相同方向的推力操作，或是以不同的速度操作，又或者以不同的方向和速度操作。另一方面，反扭矩组件包括3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个或更多个定桨距马达，并且每个马达均能够独立地或成组地开启或关闭，可以是变速马达，或者能够沿不同的方向独立地引导推力。另一方面，反扭矩组件限定为还包括围绕反扭矩组件的一个或更多个单个的马达的环或整流罩，每个环或整流罩均附接至单独的枢轴，或者反扭矩组件由附接至枢轴的单一的环或整流罩包围。另一方面，在悬停模式期间，反扭矩组件与尾桁基本上共面。另一方面，第二直升机操作模式是飞行模式，并且其中，反扭矩组件在飞行模式期间与尾桁基本上垂直。另一方面，马达是电动马达。另一方面，该模块还包括飞行控制计算机中的逻辑，该逻辑用于针对在从第一操作模式转变至第二操作模式以及从第二操作模式转变至第一操作模式期间的反扭矩组合系统进行计算，并且该逻辑用于独立地控制螺旋桨的方向和定桨距马达的速度以将反扭矩组件系统定位成具有最佳推力角度和最佳推力大小。本专利技术的另一实施方式包括用于直升机的反扭矩组件系统，该系统包括：多个定桨距电驱动变速马达，所述多个定桨距电驱动变速马达安装在一个或更多个枢轴上；以及一个或更多个驱动机构，所述一个或更多个驱动机构用于在包括悬停模式的第一直升机操作模式期间将定桨距电驱动变速马达定向成与直升机的尾桁基本上共面，并且用于在不同于第一模式的第二直升机操作模式期间将定桨距电驱动变速马达定向成与直升机的尾桁基本上不共面，其中，第二直升机操作模式是飞行模式。在一个方面，该系统还包括飞行控制计算机中的逻辑，该逻辑用于计算在从第一操作模式转变至第二操作模式及从第二操作模式转变至第一操作模式期间来自反扭矩组件系统的方向和推力，并且该逻辑用于独立地控制螺旋桨的方向和定桨距电驱动变速马达的速度，以将反扭矩组件定位成具有最佳推力角度和最佳推力大小。在又一实施方式中，本专利技术包括操作直升机的方法，该方法包括：将包括位于直升机的尾桁的端部处的枢轴上的两个或更多个定桨距电驱动变速马达的反扭矩组件进行定向，其中，定桨距电驱动变速马达在包括悬停模式的第一直升机操作模式期间定向成与直升机的尾桁基本上共面，并且其中，所述两个或更多个定桨距电驱动变速马达在不同于第一模式的第二直升机操作模式期间定向成与直升机的尾桁基本上不共面，其中，第二直升机操作模式是飞行模式。附图说明为了更全面地理解本专利技术的特征和优点，现在参照附图对本专利技术进行详细描述，在附图中：图1是直升机的示意性侧视图，其示出了被示为具有定桨距马达的反扭矩组件。图2A和图2B示出了直升机的示意图，在图2A中示出了在悬停模式期间反扭矩组件的位置和总推力，其中，推力方向在例如悬停期间与主旋翼的旋转运动相反，图2B还示出了反扭矩组件的俯视图，但反扭矩组件绕轴线发生了旋转，其中，推力的方向被示为朝向直升机的后部，以在这种情况下增加至通常在高的空速巡航期间使用的前向推力。图3A是示出了处于悬停模式下的反扭矩组件的直升机的尾部的示意性等距图。图3B是示出了处于悬停模式下的反扭矩组件的直升机的尾部的示意性侧视图。图3C是示出了处于推力模式下的反扭矩组件的直升机的尾部的示意性等距图。具体实施方式尽管下面对本专利技术的各种实施方式的实现和使用进行了详细论述，但是应当理解的是，本专利技术提供可以在各种具体情况下实施的许多适用的专利技术构思。本文所讨论的具体实施方式仅是实现并使用本专利技术的具体方式的说明，而并非限制本专利技术的范围。为了便于理解本专利技术，下面定义了许多术语。本文中定义的术语具有本专利技术相关的领域中的普通技术人员通常所理解的含义。诸如“不定冠词”(“a”,“an”)和“定冠词”(“the”)之类的术语并不意在仅指单个实体，而是包括可以用于说明的具体示例的所属大类。本文中的术语用于描述本专利技术的具体实施方式，但是其应用并不是对本专利技术的限制，除了列在权利要求中的以外。大多数具有单一主旋翼系统的直升机需要单独的旋翼来克服扭矩。这通常在使用通过轴和齿轮箱接纳来自发动机的动力的可变桨距反扭矩旋翼或尾旋翼的直升机上实现。本专利技术人先前已经公开了使用定桨距马达模块的阵列的反扭矩控制，定桨距马达模块的阵列使用小型定桨距电马达模块的阵列来代替传统的尾旋翼。考虑到这种构型(具有多个驱动螺旋桨的电驱动变速马达)，本专利技术的反扭矩组件可以在其中央部处被铰接并且可以绕轴线、例如竖向轴线或水平轴线自由旋转。飞行控制计算机中所包括的逻辑可以独立地控制单个螺旋桨的速度，以将组件定位成获得最佳推力角度和最佳推力大小。这种调节尾旋翼推力的方向和大小的能力可以允许整个飞机性能的最佳化。本专利技术相对于现有的尾旋翼构型具有一定的优点。其中一个优点是一起形成反扭矩组件的各个定桨距马达(例如，电动、液压或气动驱动的马达)具有低旋转惯性，其中，各个马达可以被单独地控制成具有快速变化的速度和方向。本专利技术还消除了变桨距系统的复杂性。本专利技术的另一个优点在于大量的定桨距电驱动变速马达的使用使得在没有过度增重的情况下通过高水平的冗余提供了部件故障方面的安全性和可靠性。此外，定桨距电驱动变速马达的广泛分布增大了在诸如碰撞和闪电之类的外部威胁方面的安全性。本专利技术还具有另外的优点。例如，当位于地面上并且主旋翼转动时，定桨距电驱动可变速马达的低惯性允许其运动停止，这进一步通过关闭马达从而降低桨叶接触人员导致受伤风险的能力来支持。此外，如本文中的一个实施方式中所示，本专利技术允许通过反扭矩组件的推力角度的方向最佳化来提高巡航效率。本专利技术的额外的优点包括通过以最佳速度和方向操作仅一小组的多个定桨距电驱动变速马达以及根据其产生的分布式噪音剖面来降低乘客噪音和振动。由定桨距电驱动变速马达提供的又一优点是通过以最佳的速度和方向操作马达来减少在悬停时令人讨厌的地面噪声。本专利技术的定桨距电驱动变速马达通过电传操纵控制提供偏航稳定性增强能力的集成。最后，当以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直升机的反扭矩组件，所述反扭矩组件包括：多个定桨距马达，所述多个定桨距马达安装在所述直升机的尾桁上的一个或更多个枢轴上，其中，在所述一个或更多个枢轴上的所述多个定桨距马达适于在包括悬停模式的第一操作模式期间定向成与所述直升机的尾桁基本上共面，并且其中，所述多个定桨距马达适于在不同于所述第一操作模式的第二直升机操作模式期间定向成与所述直升机的尾桁基本上不共面。

【技术特征摘要】
2016.06.03 US 15/172,8111.一种用于直升机的反扭矩组件，所述反扭矩组件包括：多个定桨距马达，所述多个定桨距马达安装在所述直升机的尾桁上的一个或更多个枢轴上，其中，在所述一个或更多个枢轴上的所述多个定桨距马达适于在包括悬停模式的第一操作模式期间定向成与所述直升机的尾桁基本上共面，并且其中，所述多个定桨距马达适于在不同于所述第一操作模式的第二直升机操作模式期间定向成与所述直升机的尾桁基本上不共面。2.根据权利要求1所述的模块，其中，所述多个定桨距马达能够沿与其他马达不同的方向操作以提供相反的推力，或者以相同方向的推力操作，或者以不同的速度操作，又或者以不同的方向和速度操作。3.根据权利要求1所述的模块，其中，所述反扭矩组件包括3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个或更多个定桨距马达，并且每个马达均能够独立地或成组地开启或关闭；每个马达均为变速马达；或者各个马达能够沿不同的方向独立地引导推力。4.根据权利要求1所述的模块，其中，所述反扭矩组件被限定为还包括围绕所述反扭矩组件的一个或更多个单个马达的环或整流罩，每个环或整流罩附接至单独的枢轴，或者所述反扭矩组件由附接至所述枢轴的单一的环或整流罩围绕。5.根据权利要求1所述的模块，其中，所述反扭矩组件在所述悬停模式期间与所述尾桁基本上共面。6.根据权利要求1所述的模块，其中，所述第二直升机操作模式是飞行模式，并且其中，所述反扭矩组件在所述飞行模式期间与所述尾桁基本上垂直。7.根据权利要求1所述的模块，其中，所述马达是电动马达。8.根据权利要求1所述的模块，还包括飞行控制计算机中的逻辑，所述逻辑用于针对从所述第一操作模式转变至所述第二操作模式及从所述第二操作模式转变至所述第一操作模式期间的所述反扭矩组件系统进行计算，并且用于独立地控制螺旋桨的方向和所述定桨距马达的速度以将所述反扭矩组件系统定位成具有最佳推力角度和最佳推力大小。9.一种用于直升机的反扭矩组件系统，所述系统包括：多个定桨距电驱动变速马达，所述多个定桨距电驱动变速马达安装在一个或更多个枢轴上；以及一个或更多个驱动机构，所述一个或更多个驱动机构用于在包括悬停模式的第一直升机操作模式期间将所述定桨距电驱动变速马达定向成与所述直升机的尾桁基本上共面，并且所述一个或更多个驱动机构用于在不同于所述第一模式的第二直升机操作模式期间将所述定桨距电驱动变速马达定向成与所述直升机的尾桁基本上不共面，其中，所述第二直升机操作模式是飞行模式。10.根据权利要求9所述的系统，还包括飞行控制计算机中的逻辑，所述逻辑用于计算在从所述第一操作模式转变至所述第二操作模式及从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·杜威·帕森斯，卡洛斯·亚历山大·费尼，埃里克·约翰·奥尔特滕，
申请(专利权)人：贝尔直升机德事隆公司，
类型：发明
国别省市：美国,US