[发明专利]模块化动力设备以及设有升力旋翼的飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化动力设备，还涉及一种设置有升力旋翼的飞行器，该飞行器由动力设备驱动旋转。

这种飞行器的动力设备通常包括驱动主变速箱的涡轮发动机。

涡轮发动机通常包括拥有气体发生器的燃气涡轮，气体发生器驱动工作涡轮旋转。工作涡轮可以是独立于气体发生器的所谓“自由”涡轮。该气体发生器通常具有至少一个为燃烧室供给压缩空气的压缩级。

主变速箱包括旋翼桅杆，用于驱动升力旋翼旋转。此外，该主变速箱可以包括一个输出口以驱动旋翼，例如，驱动控制所述飞行器的偏航运动的旋翼。

连接装置和角传动起飞装置随后可以有可能置于工作涡轮和主变速箱之间。例如，这种连接装置包括用于调节两个转动轴之间的角偏差的部件。

一种涡轮发动机通常被水平地设置在支撑平台上。换句话说，涡轮发动机的输出轴处于水平位置上。相反，支撑平台所承载的主变速箱处在基本垂直的位置上，旋翼桅杆由基本垂直的主变速箱驱动转动。

老一代涡轮发动机一般存在重量和体积相当大的问题，这使它们难以安装。更具体地说，这样的老一代涡轮发动机可能会出现相对较高的燃油消耗。

不过，一些现代的涡轮发动机是相对紧凑的。该涡轮发动机已知包括单个压缩级和燃烧室，燃烧室据称为是“倒置式”且使涡轮发动机的整体尺寸可以大大降小。为了方便起见，并且为了能够容易地识别它，这样的涡轮发动机被称为“紧凑式涡轮发动机”。

为了提高紧凑式涡轮发动机的性能，特别是它的燃料消耗，动力设备可包括热交换器。虽然涡轮发动机确实是紧凑式，但是热交换器反而被发现是笨重的。举例来说，通过使用从涡轮发动机的输出口取得的热气体，热交换器用于预热在涡轮发动机的压缩级的输出口与涡轮发动机的燃烧室之间的空气。

然后，该热交换器被紧固到涡轮发动机上以加热新鲜空气，同时，新鲜空气在进入燃烧室之前被气体发生器压缩。

因此，新鲜空气被吸入到涡轮发动机，然后经历每个压缩级而压缩。被压缩的新鲜空气被引导到热交换器中，以在到达燃烧室之前被加热。在这种情况下，被压缩的空气与燃料一起燃烧，从而产生热气体，其经过至少一个涡轮而膨胀。涡轮发动机因而可以包括被连接到所述压缩机多个级的涡轮和包括自由的工作涡轮，这些涡轮被所述热气体转动。然后，热气体被热交换器收集起来，以在将热气体释放到大气之前，加热吸入涡轮发动机的新鲜空气。

与其表现为较低的燃油消耗相反的是，包括紧凑式涡轮发动机和热交换器的组件随后被发现与传统的发动机相比，体积是笨重的。

然而，布置这样的组件并不是显而易见的。

将热交换器放置到位可导致增加飞行器蒙皮的宽度和/或高度和/或长度。然后，飞行器总的表面积，特别是其前表面区域与常规设置相比增加了。这会导致飞行器的空气动力学拖曳增加。

布置连接热交换器的紧凑式涡轮发动机也能导致在飞行器重心位置的显著改变，例如，这可能对飞行器的翼翅造成有害影响。特别是，为了保证飞行器的静态稳定性，垂直和水平稳定器则因此需要飞行器制定特定尺寸。

背景技术

文献EP 1216190描述了一种集成式发动机和主变速箱。

涡轮发动机安装在外壳中，主变速箱结合在外壳中且连接到该涡轮。主变速箱被安装在罩内，罩和外壳相互集成以构成单独单元。

该涡轮发动机具有用于驱动主变速箱的水平输出轴。

文献FR 2956700描述了一种具有在正常使用情况下基本垂直的输出轴的涡轮发动机，该输出轴由单个轴承保持。

文献US 5226350描述了一种飞行器，具有围绕两个相反旋转的旋翼的环。一个发动机被布置在环内以驱动承载相反旋转的旋翼的桨毂旋转。该发动机通过一个长轴连接到桨毂，该长轴容许在桨毂和发动机之间的轴向、倾斜和/或平行错位。

文献US 5108043描述了一种具有两个发动机的直升机动力设备。每个发动机通过传动轴驱动主变速箱，传动轴一端具有槽纹，另一端承载齿轮。

文献EP 0760777描述了一种具有行星(周转)齿轮系的主变速箱。发动机也可以通过锥齿轮装置连接到主变速箱。

文献DE 20006526描述了一种通过皮带装置驱动旋翼的轴。

因此，这些文献没有提供关于布置包括主变速箱的动力设备的教导，该主变速箱由与热交换器协作的紧凑式涡轮发动机驱动旋转。

已知的还有下列文献：US 2005/115770 A1，US 5823470 A，US 5054716 A，GB940024 A，US 2011/121127 A1和FR 2905983 A1。