[发明专利]一种纵列式电动双旋翼直升机及其控制系统

说明书

本发明属于航空飞行装备技术领域，公开了一种纵列式电动双旋翼直升机及其控制系统，机身的前后两端纵列式布置安装有旋翼装置；机身的前后两端柔性连接有两套独立的起落架，机身底部悬挂有货箱；旋翼装置的控制端配套安装有操纵装置，旋翼装置的动力端连接动力装置，旋翼装置和所述动力装置连接控制装置。本发明相比其他直升机，机身尺寸小，结构简单，载重量大，气动效率更高，对重心位置不敏感。两副旋翼相对于机身采用前后的纵列式布置，机身总体尺寸比单旋翼带尾桨式、双旋翼横列式、多旋翼式直升机都要小。相对于相同的旋翼带尾桨的常规直升机，采用了基本相同的两副旋翼新型直升机，可以获得大于其2倍的起飞重量。

技术领域

本发明属于航空飞行装备技术领域，尤其涉及一种纵列式电动双旋翼直升机及其控制系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：直升机的突出特点是做低空、悬停、低速和机头方向不变的机动飞行，特别是在小面积场地垂直起降。基于这些特点，直升机广泛用于军用和民用方面，军民通用性强。直升机一般包括机身、起落架、旋翼装置、操纵装置、动力装置、控制装置等。直升机按旋翼构造一般可以分为单旋翼带尾桨式、双旋翼式、多旋翼式。

单旋翼带尾桨式是目前常规最常见的直升机形式，广泛用于大、中、小、微型的有人或无人直升机上。其特点是在尾梁上安装尾桨，尾桨旋转产生拉力，来平衡旋翼旋转产生的使机身逆向旋转的扭矩。由于升力仅靠单旋翼，该形式直升机对重心位置偏离要求高，使用时有较多的限制。另外，尾桨消耗的功率仅用来平衡旋翼的反扭矩，直升机的总功率使用效率偏低。

多旋翼式直升机一般是四个或者更多旋翼组合的直升机，由于其旋翼多，控制复杂，悬停和前飞都比常规单旋翼形式直升机效率低，因此，该构型基本出现在微型无人直升机上，多用作航模、航拍等领域。

双旋翼式直升机基本可以分为纵列式、横列式、共轴双旋翼式。横列式是2个旋翼分布在机身两侧，前飞阻力较大，一般很少用到。共轴双旋翼式是在一个旋翼轴上下布置两个旋转方向相反的旋翼，两旋翼桨盘完全重叠，上下旋翼气动相互干扰，同时复杂的操纵机构及特殊的桨毂大大的增加了废阻，降低了前飞效率。共轴双旋翼式目前仅出现在个别的小型或微型直升机上。

纵列式直升机是机身前后各布置一个旋翼，目前出现的该构型直升机基本都是油动力的，其两副旋翼完全相同，旋向相反，两副旋翼桨盘不同程度的重叠，旋转相位同步。两副旋翼桨盘重叠目的是为了减少机身的长度，以达到降低重量的目的。但是这样，为了防止两副旋翼相互剐蹭，旋翼旋转要求相位同步，需要贯穿机身的同步轴，无形中也增加了结构的难度和机身的重量及阻力。两副旋翼桨盘重叠，旋翼之间也有一定程度的气动干扰，导致效率的降低。纵列式直升机采用油动力，目的是为了获得更大动力，更大的起飞重量，但是油动力的直升机整体机械复杂、占用空间大、使用维护成本高。

虽然目前已经发展各种形式的直升机，缺点也非常突出。例如，国内常见的单旋翼带尾桨式无人直升机，其尾旋翼消耗功率占发动机功率的10％左右，强风时可增加到30％。尾巴的长度较长，使直升机占用空间较大。尾桨对地面人员危险，容易撞到障碍物；尾桨受主旋翼和机身尾涡气动影响，气动效率低，尾桨载荷和振动大；悬停时对侧风敏感。直升机的重心范围小，飞前需进行较为严格的重心配平；

双旋翼共轴式直升机，操纵机构复杂增加维护成本，上下旋翼之间有气动干扰，会有升力损失；桨叶刚度要求大，从而造成桨毂产生振动力矩。不能做太大的机动动作；飞机高度较高不便于运输。

这些常见机型的气动效率低，结构复杂，机身空间大，使用维护成本高等方面有待优化，通常难以满足一些特殊需求。非常需要一种能够克服以上缺点的新构型直升机。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前的直升机存在气动效率低，结构复杂，机身空间大，使用维护成本高。

解决上述技术问题的难度：常见的机型技术较为成熟，新的旋翼布局的直升机国内尚为少见。缺少技术参考及相关资料。需要验证和研究的技术点较多，如总体计算及气动计算，总体布局及传动等设计。