[发明专利]横列式刚性旋翼桨叶直升机

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横列式刚性旋翼桨叶直升机。

背景技术

现有常规旋翼直升机的旋翼由桨毂和数片桨叶构成，桨毂固定地安装在旋翼轴上，桨叶通过轴向铰、挥舞铰（水平铰）、摆振铰（垂直铰）安装在桨毂上。轴向铰使桨叶产生轴向变距运动，挥舞铰和摆振铰使桨叶产生挥舞运动和摆振运动。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，通过绕挥舞铰的运动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，其包含连接桨叶的轴向铰、挥舞铰和摆振铰。

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，同时前行桨叶的迎角减小，以减小前行桨叶的气动力，这样造成了前行桨叶升力的损失；后行桨叶的迎角增大，这样造成了后行桨叶的动态失速。

另外，现有的横列式倾转旋翼直升机，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，该类横列式倾转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操纵。因此，该类横列式倾转旋翼直升机存在着结构更为复杂、飞行控制更为复杂、涉及的力学更为复杂等突出问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，而提供一种控制桨毂结构简单、旋翼动力学简单、操纵简便、飞行气动效率高、机动性好、功耗低的新构型的横列式刚性旋翼桨叶直升机。

为实现以上的技术目的，本发明将采用以下的技术方案：一种横列式刚性旋翼桨叶直升机，包括机身、置于机身两侧的机翼、置于机翼上的翼墩、置于机身内的主驱动装置、置于机翼内的动力传动轴、置于翼墩内的旋翼驱动轴、桨毂以及桨叶，其特征在于：在所述的旋翼驱动轴与桨毂之间设置有万向节，所述的桨叶通过轴向铰连接在所述的桨毂上。

所述的旋翼驱动轴的输入端与所述的动力传动轴的输出端连接，动力传动轴的输入端连接在所述的主驱动装置上。

所述的旋翼驱动轴的输入端连接在旋翼驱动装置的输出端上。

本发明新构型的横列式刚性旋翼桨叶直升机，包括机身、机翼、翼墩、置于机身内的主驱动装置、置于机翼内的动力传动轴、置于翼墩内的旋翼驱动轴、万向节、桨毂、轴向铰、桨叶。机翼端部与翼墩固定连接。桨毂、轴向铰、桨叶组成旋翼，轴向铰控制桨叶做轴向变距运动。旋翼没有常规的挥舞铰和摆振铰，桨叶不做挥舞运动和摆振运动，故称桨叶为刚性桨叶。所述主驱动装置输出端与动力传动轴连接，动力传动轴联动地与旋翼驱动轴下端连接，旋翼驱动轴上端与万向节连接，万向节与桨毂连接，驱动旋翼旋转，产生垂直于旋翼旋转平面的升力或拉力。

如果不采用所述主驱动装置的动力方式，也可采用旋翼驱动装置，使其垂直安装在机翼端部，旋翼驱动装置输出端与旋翼驱动轴下端连接，旋翼驱动轴上端与万向节连接，万向节与桨毂连接，驱动旋翼旋转，产生垂直于旋翼旋转平面的升力或拉力。

万向节的作用是不仅能使旋翼驱动轴的旋转传递给桨毂，实现桨毂随旋翼驱动轴一起旋转，而且能实现桨毂平面绕万向节倾转。

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桨毂平面的倾转方向，也即改变了旋翼升力的方向，从而实现直升机飞行方向和姿态的控制；旋翼可调总距，即可调每片桨叶翼剖面的迎角，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，而且桨毂结构简单、旋翼动力学简单、操纵简便、飞行气动效率高、机动性好、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横列式刚性旋翼桨叶直升机有七大优点：