[发明专利]驾驶辅助装置、混合式直升机及其辅助驾驶方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于辅助驾驶混合式直升机的装置、设有该装置的混合式直升机、以及用所述装置实施的方法。

更具体地说，本发明涉及实施垂直起落飞机(VTOL)的先进概念的混合式直升机。

背景技术

在文献FR 2916418中描述了这种先进概念的混合式直升机，这种混合式直升机通过可使用推进螺旋桨和安装现代涡轮发动机来以合理的成本将传统直升机的垂直飞行效率与高速行进性能组合起来。

因此，混合式直升机既不是直升机，也不是自转旋翼机，也不是旋翼推进飞机。类似地，混合式直升机既不是复合式飞行器，也不是可变式飞行器。

混合式直升机包括机身和旋翼，旋翼具有主旋翼，用于借助至少一个涡轮发动机来驱动桨叶旋转。

混合式直升机还设有由两个半翼构成的机翼，两个推进螺旋桨设置在机身各侧的半翼上。

此外，混合式直升机装配有一体的驱动系统，该一体的驱动系统不仅包括涡轮发动机、主旋翼和两个螺旋桨，而且包括这些元件之间的机械互连系统。

由于这种构造，涡轮发动机、螺旋桨、主旋翼、以及机械互连系统的输出转速是相互成比例的，在一体的驱动系统的正常运行条件下，无论混合式直升机的飞行构造如何，所述比例都是恒定的。

因此，有利的是，无论处于混合式直升机的何种构造，是前行还是悬停，主旋翼总是由涡轮发动机驱动旋转，并且总是产生升力。

更确切地说，主旋翼设计成在起飞、降落和垂直飞行阶段提供混合式直升机的所有升力，而在巡航飞行期间提供一部分升力，机翼则贡献用来支承所述混合式直升机的升力。

因此，主旋翼在巡航飞行时提供混合式直升机的大部分升力，并且可能总是在最小阻力构造中贡献小部分的推进力或牵引力。

就像直升机那样，飞行员则具有第一控制装置和第二控制装置，用于分别控制主旋翼桨叶的总距和周期距。

此外，通过以相同的量来修改混合式直升机的螺旋桨桨叶的总距，还可控制螺旋桨所产生的推力。

因此，飞行员具有至少一个推力控制装置，该推力控制装置适合于以相同的量来修改螺旋桨桨叶的总距。

相比之下，反扭矩功能和转向功能通过使用由螺旋桨施加的推力差来提供，例如通过飞行员操作方向舵杆来提供。

因此，推力控制装置能限定第一螺旋桨和第二螺旋桨的平均桨距，所述平均桨距对应于第一螺旋桨和第二螺旋桨的第一桨距和第二桨距的总和的一半。

相比之下，方向舵杆用来引起第一螺旋桨和第二螺旋桨的桨距有差异的方式偏离平均桨距，一个螺旋桨的桨距可增大一定量，而另一螺旋桨的桨距可减小相同量。

应能理解，由于要操作多个控制器，所以很难驾驶混合式直升机。此外，合适的是，避免向第一螺旋桨和第二螺旋桨给出可能会劣化直升机性能的指令，例如使螺旋桨在混合式直升机上产生沿向后方向的合成推力。

文献US 5050081描述了一种指示器，该指示器将由航空发动机产生的推力表示为可从所述发动机获得的最大推力的百分比。

类似地，文献EP 1471334提出了一种指示器，该指示器对发动机最大推力的百分比进行分度，该指示器指示发动机的实际推力以及所需推力。

尽管是有效的，但这些文献的说明无法移植到混合式直升机上。在混合式直升机上，推力通过第一螺旋桨、第二螺旋桨和主旋翼来产生，而不是直接通过发动机来产生。本发明的技术领域因此远离上述文献的技术领域。

专利FR 2756256提出了一种指示器，该指示器显示了可从直升机涡轮发动机获得的动力限度，指示器对主旋翼的桨叶总距进行分度。

然而，上述说明无法提供如下一种用于混合式直升机的驾驶辅助装置，该驾驶辅助装置不仅具有主旋翼，而且具有由互连系统连接至主旋翼的第一螺旋桨和第二螺旋桨。混合式直升机的特定性质意味着，给予主旋翼的指令对于第一螺旋桨和第二螺旋桨有影响，反之亦然，这就意味着现有技术的已知状态无法应用于混合式直升机。

文献US 4514142提出了一种飞行器，该飞行器设有发动机装置、主旋翼、以及设置在尾桁后部的后推进器。

根据该文献，可从发动机装置获得的总扭矩是实时测量的，从中减去主旋翼所对着的扭矩。更具体地说，产生呈电压形式的第一信号，将该第一信号输出到用于检测主旋翼扭矩的装置，从而所述检测装置产生第二信号。

然后，可供选择地将第一信号和第二信号输出至显示器，该显示器可显示可从后推进器获得的剩余扭矩随时间的变化。该差值则是通过从可获得的发动机扭矩减去旋翼扭矩来得到的。

尽管是有效的，但实践中难以使用这种装置来辅助驾驶飞行器。