[发明专利]使用叶片桨距固定的马达模块的矩阵的反扭矩控制

说明书

本发明包括：多个第一变速马达，所述多个第一变速马达以第一矩阵模式布置并且安装在直升机的尾梁上；以及附接至所述多个第一变速马达中的每个第一变速马达的一个或更多个固定桨距叶片，其中，所述多个第一变速马达中的一个或更多个第一变速马达的速度被改变以提供反扭矩推力。

技术领域

本发明总体上属于飞行控制领域，并且具体地涉及用于直升机的反扭矩系统及控制。

联邦资助研究的声明

不适用。

背景技术

在不限制本发明的范围的情况下，结合反扭矩系统来对本发明的背景技术进行描述。

反扭矩尾部旋翼通常用在直升机中，并且总体上安装成与垂尾相邻，从而提供飞行器的稳定性。在这种构型中，直升机旋翼产生横向气流。可以以高角速度驱动尾部旋翼，以提供充足的空气动力学响应。有时，由主直升机旋翼产生的涡流与由尾部旋翼产生的涡流可以相互作用，以降低由旋翼产生的推力的效率。涡流的干扰作用还可能会导致噪声的增大。为了解决这些问题，垂尾可以由环形翼型件(有时称为环翼)代替，该环形翼型件的内径大于尾部旋翼的直径从而可以围绕尾部旋翼安装。

发明内容

在一个实施方式中，本发明包括一种用于直升机的反扭矩模块，该反扭矩模块包括：多个第一变速马达。所述多个第一变速马达以第一矩阵模式布置并且安装在直升机的尾梁上；以及附接至所述多个第一变速马达中的每个第一变速马达的一个或更多个固定桨距叶片，其中，所述多个第一变速马达中的一个或更多个变速马达的速度被改变以提供反扭矩推力。在一个方面中，所述多个第一变速马达中的一个或更多个第一变速马达可以操作以向右舷或左舷提供定向推力，或者同时向右舷和左舷两者提供定向推力。在另一方面中，所述多个第一变速马达中的一个或更多个第一变速马达是电动马达或液压马达中的至少一者。在另一方面中，电动马达是自换向马达、外部换向马达、有刷马达、无刷马达、线性马达、AC/DC同步马达、电子换向马达、机械换向器式马达(AC或DC)、异步马达(AC或DC)、扁平型马达、三相马达、感应马达、电激励DC马达、永磁DC马达、开关磁阻马达、内部永磁同步马达、永磁同步马达、表面永磁同步马达、鼠笼式感应马达、开关磁阻马达、同步磁阻马达、变频驱动马达、绕线转子感应马达、无铁或无芯转子马达、或绕线转子同步马达中的至少一者。在另一方面中，液压马达是齿轮叶片马达、摆线马达、轴向柱塞马达、恒压马达、变压马达、变流量马达或径向活塞马达中的至少一者。在另一方面中，所述多个第一变速马达包括3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个或更多个马达，所述马达可以是下述各项中的至少一项：独立地启动或关闭、成组地启动或关闭、成对地启动或关闭、或者每个马达可以独立地操作以使推力指向相同或不同的方向。在另一方面中，该模块还包括围绕所述多个第一变速马达中的一个或更多个第一变速马达及相应的固定桨距叶片的环或整流罩，其中，环或整流罩附接至单独的枢轴，或者环或整流罩围绕所有的所述多个第一变速马达及相应的固定桨距叶片。在另一方面中，第一矩阵模式与尾梁在同一平面内。在另一方面中，第一矩阵模式绕尾梁的纵向轴线旋转。在另一方面中，反扭矩模块呈圆形、椭圆形、月牙形、J形、对角线、方形、矩形、三角形、五边形、六边形、多边形、菱形、梯形、X形、Y形或风筝形。在另一方面中，该模块还包括呈第二矩阵模式的多个第二变速马达以及相应的固定桨距叶片，第二矩阵模式大体上与第一矩阵模式平行并与第一矩阵模式在同一平面内。在另一方面中，呈第一矩阵模式的多个变速马达与呈第二矩阵模式的多个变速马达彼此同轴地对准，并且固定桨距叶片面朝外。在另一方面中，所述多个第一变速马达中的两个或更多个第一变速马达及固定桨距叶片被选择成或操作成具有不同的噪音频率，并且频率或速度被选择成消除或减少尾部旋翼在操作期间的噪音。在另一方面中，所述多个第一变速马达中的两个或更多个第一变速马达具有不同的尺寸。在另一方面中，所述多个固定桨距叶片中的两个或更多个固定桨距叶片具有不同的尺寸。在另一方面中，所述多个固定桨距叶片和所述多个第一变速马达分别位于涵道中。在另一方面中，所述多个固定桨距叶片及第一变速马达中的每一个位于允许各个固定桨距叶片及第一变速马达旋转的枢轴上。在另一方面中，该模块还包括飞行控制计算机中的用于下述操作中至少一项操作的控制逻辑：计算由所述多个马达产生的总扭矩；减小或消除扭矩；使推力最大化；减少或消除瞬态；降低总尾部旋翼噪音；管理各个马达的磨损；监测尾部旋翼处的涡环状态；对马达施以脉冲以减少或消除涡环状态；控制安装在各个枢轴上的一个或更多个马达的位置或速度中的至少一者；或者在反扭矩模块绕尾梁的纵向轴线旋转的情况下控制一个或更多个马达的位置或速度中的至少一者。在另一方面中，模块还包括旋转感测系统和控制逻辑，旋转感测系统测量直升机的旋转，控制逻辑包括旋转建模单元，该旋转建模单元接收反映直升机的旋转的旋转数据以确定第一变速马达的速度的变化，进而控制或调整直升机的旋转。在另一方面中，控制逻辑还包括置于旋转感测系统与第一变速马达之间的滤波单元，其中，滤波单元配置成在逻辑接收数据之前从数据中滤除噪声，并且逻辑在去除噪声之后改变一个或更多个第一变速马达的速度。在另一方面中，控制逻辑还包括校正逻辑，该校正逻辑配置成迭代地校正在一个或更多个第一变速马达的已知速度下的直升机的估算旋转与实际旋转之间的误差。在另一方面中，控制逻辑还包括校正逻辑，该校正逻辑配置用于参照一个或更多个第一叶片桨距固定的变速马达的速度数据与直升机的旋转的关系来校正直升机旋转的误差。