[发明专利]控制混合式直升机的偏航程度的方法以及混合式直升机

说明书

技术领域

本发明涉及控制混合式直升机偏航的方法、以及设有适合于实施所述方法的偏航控制设备的混合式直升机。

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

这种先进的概念通过可使用推进螺旋桨并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。

背景技术

为了清楚地理解本发明的目的，适宜地应想到，该主要类型的飞行器对应于飞机和旋翼飞行器。

术语“旋翼飞行器”用来表示任一运载工具，其中，其所有或部分升力是由具有基本垂直轴线和较大直径的一个或多个螺旋桨来提供的，该螺旋桨称为旋翼或旋转机翼。

旋翼飞行器的范畴自身可细分成几个不同类型。

首先，有一种直升机，由合适动力装置驱动的至少一个主旋翼既提供升力又提供推进力。

然后，有一种自转旋翼机，自转旋翼机是这样一种旋翼飞行器，其中，旋翼不接受动力，而是通过在旋翼飞行器的向前速度效应下自转而提供升力。推进力由涡轮发动机来提供，或者由具有一在向前飞行中基本水平的轴线并用传统发动机驱动的螺旋桨来提供。

旋翼推进飞机是一种介于直升机和自转旋翼机之间的旋翼飞行器，其中，旋翼只提供升力。在起飞、悬停或垂直飞行、以及降落阶段，旋翼通常由动力装置来驱动，就像直升机一样。旋翼推进飞机因此包括附加的推进系统，该推进系统与旋翼组件完全不同。在向前飞行中，旋翼继续提供升力，但只以自转模式提供升力，即无需将动力传输至所述旋翼。

已经或多或少地研究了另外几种新颖的方式，其中有些已经形成实际的实施例。

在这方面，可能要提及复合式直升机，其在起飞和降落时像直升机，而在巡航时像自转旋翼机：其旋翼由于飞行器的向前速度而实施自转并提供一些升力，其余升力由辅助机翼来提供。具有基本水平轴线的牵引式螺旋桨输出平移运动所需的力。例如，文献GB 613715描述了一种复合式直升机。

类似地，文献US-6513752描述了一种飞行器，该飞行器包括：

机身和机翼；

两个可变桨距螺旋桨；

旋翼，该旋翼“在其端部”具有重量；

驱动两个螺旋桨和旋翼的动力装置；

用于调节螺旋桨的桨距的控制设备，从而：

·在向前飞行时，来自螺旋桨的推进力朝向飞行器的前部施加；以及

·在悬停飞行时，通过使一个螺旋桨输出朝向飞行器前部的推力而使另一螺旋桨输出朝向飞行器后部的推力来提供反扭矩功能，而旋翼由动力装置来驱动；以及

该动力装置包括发动机和离合器，离合器通过将旋翼与发动机脱开而由于上述重量能使旋翼旋转得比所述发动机的输出端更快。

此外，已经指出，离合器能允许向前飞行中的自转旋翼机模式。因此，根据文献US-6513752的飞行器是复合式的。

此外，设置在动力装置和螺旋桨之间的动力传输变速箱能使所述螺旋桨相对于所述动力装置输出端的速度以多个不同转速运转。

可变式旋翼飞行器构成了另一特定的旋翼飞行器形式。该术语覆盖了在飞行时改变构造的所有旋翼飞行器：起飞和降落时处于直升机构造；而巡航飞行时处于飞机构造；例如两个旋翼倾斜转过约90°以用作螺旋桨。

已知另一新颖形式简称为“混合式”直升机。

混合式直升机具有带有主旋翼的机身，在至少一个涡轮发动机的驱动之下，主旋翼用于使桨叶旋转。

此外，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相应一个半翼上。

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、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，是向前飞行还是悬停飞行，旋翼总是由涡轮发动机驱动旋转，并且总是输出升力。混合式直升机因此既不是自转旋翼机，也不是旋翼推进飞机，也不是复合式飞行器，而是一种新颖的旋翼飞行器。

更确切地说，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一部分升力。

因此，旋翼在巡航飞行时提供混合式直升机的大部分升力，并且可能贡献小部分的推进力或牵引力并总是以最小阻力工作。