一种新构型的双横梁双螺桨直升机制造技术

本发明专利技术公开一种新构型的双横梁双螺桨直升机，包括机身以及置于机身内的主驱动装置，所述主驱动装置输出端与支点连接，且所述机身两侧对称地分别通过支点安装一根可绕该支点做上下挥舞运动、前后摆动运动以及轴向旋转运动的横梁，同时每一根横梁上均联动地垂直安装螺桨驱动轴，螺桨驱动轴的上端与螺桨安装。因此，本发明专利技术通过控制横梁的上下挥舞运动、前后摆动运动以及轴向旋转运动，以改变螺桨旋转平面的位置，即改变了螺桨升力方向，实现直升机飞行姿态的控制；螺桨可调总距，即可调桨叶翼型剖面的迎角，从而改变升力大小。本发明专利技术无需进行常规旋翼直升机复杂的旋翼周期变距操纵，且螺桨升力系统结构简单、操纵简便、机动性好、重量轻、功耗低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种横列式直升机，尤其是一种新构型的双横梁双螺桨直升机。
技术介绍
常规旋翼直升机的旋翼由桨毂和数片桨叶构成，桨毂安装在旋翼轴上，桨叶安装 在桨毂上。桨 叶旋转时与周围空气相互作用，产生垂直于旋翼旋转平面的拉力。如果旋翼旋 转平面水平，则拉力垂直向上，直升机作垂直飞行。如果旋翼旋转平面倾斜，则拉力倾斜，直 升机向拉力倾斜的方向飞行。如前倾，则前飞。如侧倾，则侧飞。通过控制系统对旋翼复杂 的周期变距操纵，使旋翼旋转平面倾斜，改变旋翼拉力方向，实现直升机的飞行控制。直升 机前飞时，前行桨叶与后行桨叶上的气流速度不同，导致旋翼左右的气动力环境不对称。为 了保证旋翼左右气动力对称，并实现旋翼旋转平面的倾斜，桨叶必须能作上下挥舞运动、前 后摆动运动以及绕桨叶纵轴的轴向转动，因此，桨毂结构较为复杂，其根部包含由挥舞铰、 摆振铰和轴向铰。对于占直升机总数95%的单旋翼带尾桨直升机，前飞时旋翼左右两边的气动力不 对称，造成旋翼气动力环境复杂。为保持旋翼左右气动力对称，桨叶要做挥舞运动，以减小 前行桨叶的气动力，这样造成了旋翼升力的损失。旋翼桨叶柔软，弹性变形大，桨叶气弹耦 合动力学复杂。为了降低旋翼转速，需要使用很重的减速箱，给直升机增加了不小的重量。另外，现有的横列式双旋翼直升机，一般是在机身两侧固定地安装机翼，并在机翼 端部安装旋翼，旋翼本身在机翼端部作倾转运动以实现飞行姿态的转换。当旋翼旋转平面 在水平位置时，直升机作垂直飞行；当旋翼向前倾转90度时，直升机像普通的螺旋桨飞机 一样前飞，机翼产生向上的升力，旋翼产生向前的拉力。在旋翼向前倾转的过程中，旋翼气 动尾迹弯曲导致极其复杂的气动力变化，使得直升机的操纵变得极其复杂，经常造成旋翼 倾转过程中直升机的飞行事故。另外，该类横列式双旋翼直升机在做直升机模式飞行时，也 要对旋翼进行复杂的周期变距控制。因此，该类横列式双旋翼直升机存在结构更为复杂、飞 行控制更为复杂、涉及的力学更为复杂等问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种新构型的双横梁双螺桨直升机，其通过控 制横梁内端绕机身支点的上下挥舞运动、前后摆动运动及轴向旋转运动，实现横梁外端螺 桨旋转平面位置的改变，从而改变螺桨升力方向，实现飞行姿态的控制。解决了现有技术中 直升机复杂的旋翼周期变距控制、减速器重量、复杂的旋翼气动力和动力学、复杂的桨毂结 构以及尾桨的功率损耗等问题，因此，本专利技术的新构型直升机，螺桨升力系统结构简单、操 纵简便、机动性好、重量轻、功耗低，有效地开创了航空领域内直升机构型的发展方向。为实现以上的技术目的，本专利技术将采用以下的技术方案—种新构型的双横梁双螺桨直升机，包括机身、置于机身内的主驱动装置、支点、 横梁、螺桨驱动装置、螺桨驱动轴以及螺桨，所述主驱动装置输出端与支点连接，且所述机身两侧对称地分别通过支点安装一根可绕该支点做上下挥舞运动、前后摆动运动以及轴向旋转运动的横梁，同时每一根横梁上均联动地垂直安装螺桨驱动轴，所述螺桨驱动轴下端 与螺桨驱动装置连接，而螺桨驱动轴的上端则与螺桨安装。螺桨驱动轴驱动螺桨旋转，产生 垂直于螺桨旋转平面的升力或拉力。进一步地，所述支点为球铰或者由水平铰、垂直铰和轴向铰组成的复合铰。进一步地，所述螺桨驱动装置为发动机，该发动机固定安装于横梁上。进一步地，所述螺桨驱动装置或为主驱动装置的动力传动支路。根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果由于本专利技术通过控制横梁的上下挥舞运动、前后摆动运动以及轴向旋转运动，以 改变横梁外端螺桨驱动轴的位置，即改变螺桨旋转平面的位置，也即改变了螺桨升力方向， 从而实现直升机飞行姿态的控制；螺桨可调总距，即可调桨叶翼剖面的迎角，从而改变升力 大小。因此，本专利技术无需进行常规旋翼直升机复杂的周期变距操纵来改变旋翼旋转平面的 位置，而且螺桨升力系统结构简单、操纵简便、机动性好、重量轻、功耗低。与常规的单旋翼带尾桨直升机相比，本专利技术所述新构型的双横梁双螺桨直升机有 七大优点(1)螺桨桨叶无需作挥舞和摆振运动，因此在桨叶根部无需装挥舞铰和摆振铰，简 化了桨毂结构；(2)通过横梁绕机身球铰或复合铰的运动来改变横梁外端螺桨旋转平面的位置， 从而改变螺桨升力方向，实现飞行姿态的控制，因此，无需对螺桨进行复杂的周期变距操 纵，简化了飞行控制；(3)螺桨直径相对旋翼直径小得多，螺桨转速可以很大，因此不需要使用减速箱来 降低螺桨的转速，减轻了直升机的重量；(4)位于机身两侧的螺桨反向旋转，相对于直升机纵向对称，因此无需考虑单螺桨 气动力环境的不对称问题，螺桨桨叶无需作挥舞运动来减小前行桨叶的升力以保持气动力 的平衡，因此螺桨升力不会损失；(5)螺桨桨叶的刚度比旋翼桨叶的刚度要大得多，螺桨桨叶的弹性变形相对要小 得多，因此，螺桨桨叶的气动力问题、气弹动力学问题相对简单得多；(6)螺桨位于横梁端部，两螺桨的间距较大，由两螺桨升力产生的滚转力矩和偏航 力矩较大，提高了直升机的机动性；(7)两个螺桨反向旋转，扭矩平衡，因此，无需尾桨来提供反扭矩，减少了尾桨的功 率损耗。与现有的横列式双旋翼直升机相比，本专利技术所述新构型的双横梁双螺桨直升机还 有四大优点(1)横列式双旋翼直升机的旋翼位于机翼端部，机翼固定地安装在机身上，旋翼做 前后倾转运动。而本专利技术的双横梁双螺桨直升机的横梁可绕机身支点做上下挥舞运动、前 后摆动运动以及绕轴向转动(该转动带动螺桨前后倾转)，同时螺桨在横梁的垂直面内绕 旋转轴做旋转运动以产生升力或拉力，因此本专利技术螺桨旋转平面位置的变化较多较方便；(2)横列式双旋翼直升机要做旋翼的周期变距操纵以控制飞行姿态。而本专利技术的 双横梁双螺桨直升机不需要做螺桨的周期变距操纵，与现有的横列式双旋翼直升机相比，本专利技术飞行控制系统是对非旋转机构一横梁进行控制，则飞行控制系统相对简便；(3)横列式双旋翼直升机的桨毂含有挥舞铰、摆振铰、轴向铰，桨毂结构相对复杂。 而本专利技术的双横梁双螺桨直升机的螺桨桨叶仅做总距改变，只需一个轴向铰进行桨叶的总 距改变，甚至可以不用轴向铰不改变桨叶总距，因此，本专利技术桨毂结构相对简单；(4)横列式双旋翼直升机的旋翼要做90度的前后倾转，导致了旋翼倾转过程中极 其复杂的空气动力学、气弹动力学、飞行动力学与飞行控制等问题，倾转时的安全飞行风险 较大。而本专利技术的双横梁双螺桨直升机始终以直升机模式飞行，横梁的轴向旋转带动螺桨 前后倾转的角度较小，空气动力学、气弹动力学、飞行动力学与飞行控制等问题相对简单得 多，安全飞行的风险较小。综上所述，本专利技术所述新构型的双横梁双螺桨直升机具有升力系统结构简单、操 纵简便、机动性好、重量轻、功耗低的优点，是一种很具有特色的军民两用直升机。附图说明 图1是本专利技术的立体结构示意图；图2a、图2b、图2c分别是本专利技术处于垂直飞行/滚转飞行时主视图、右视图和俯 视图；图3a、图3b、图3c是本专利技术处于前飞/后飞/俯仰飞行状态时主视图、右视图和 俯视图；图4a、图4b、图4c是本专利技术偏航时的主视图、右视图和俯视图；图5a、图5b、图5c是本专利技术侧飞时的主视图、右视图和俯视图；其中，机身1螺桨2横梁3支点4。具体实施例方式附图非限制性地公开了本专利技术的一种优选实施例的结构构型，以下将结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新构型的双横梁双螺桨直升机，包括机身以及置于机身内的主驱动装置，其特征在于，还包括支点、横梁、螺桨驱动装置、螺桨驱动轴以及螺桨，所述主驱动装置输出端与支点连接，且所述机身两侧对称地分别通过支点安装一根可绕该支点做上下挥舞运动、前后摆动运动以及轴向旋转运动的横梁，同时每一根横梁上均联动地垂直安装螺桨驱动轴，所述螺桨驱动轴下端与螺桨驱动装置连接，而螺桨驱动轴的上端则与螺桨安装。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏品奇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]