[发明专利]一种新构型的双横梁双螺桨直升机

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明的新构型直升机，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，本发明将采用以下的技术方案：

一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：

由于本发明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，本发明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，本发明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；