CN101269699A - 一种单旋翼直升机的无尾桨方案及装置 - Google Patents

一种单旋翼直升机的无尾桨方案及装置 Download PDF

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Abstract

本发明是一种单旋翼直升机的无尾桨设计方案及装置，在直升机上安装一台专门用于平衡旋翼反扭矩的特殊离心机来实现平衡旋翼反扭矩、为直升机增稳、直升机的方向舵的控制及辅助推进等功能。本发明使用的特殊离心机由离心机壳体、离心机可调节进气口、离心机转子、转子叶片及可旋转排气口构成，不仅简单可靠、维护成本较低，而且还能够降低功率损失，减短直升机尾梁长度增加直升机灵活性、提高直升机的机动性及抗损能力。

Description

一种单旋翼直升机的无尾桨方案及装置
技术领域
本发明是一种用于单旋翼直升机上平衡旋翼反扭矩的装置。
技术背景
目前世界各国的直升机大多采用单旋翼带尾桨系统。其缺点主要表现为：传动机构复杂、功率损失大、尾梁太长导致灵活性下降、尾桨容易受到损伤及维护成本高等。
发明内容
本发明提出一种单旋翼直升机的无尾桨设计方案及装置，在直升机上安装一台专门用于平衡旋翼反扭矩的特殊离心机来实现平衡旋翼反扭矩、为直升机增稳、直升机的方向舵的控制及辅助推进等功能。
一种单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，是一台安装在直升机上用于平衡直升机旋翼反扭矩的特殊离心机，主要由离心机壳体(A)、离心机转子(C)、进气口和排气口构成，其特征是：通过特殊离心机转子(C)旋转时所产生的反作用力来抵消直升机旋翼旋转时产生的反扭矩，同时还可为直升机提供辅助推动动力及为直升机增稳，进气口(B)为可调节式，排气口(D)为可旋转式。
特殊离心机转子(C)的旋转方向必须以直升机旋翼的旋转方向相反，并且旋转面必须在一个轴面上。
特殊离心机转子(C)叶片(1)迎风面为凹状结构。
特殊离心机转子(C)带有负重环(2)。
特殊离心机转子(C)的旋转速度必须高于直升机旋翼的旋转速度，转子的直径小于旋翼的直径。
特殊离心机转子(C)在旋转时所产生的反作用力矩的大小可通过调节可调节进气口(B)的进气口面积的大小来实现。
可调节进气口(B)由数片可旋转弧形金属板构成。
可旋转排气口(D)可进行180°旋转。
可调节进气口(B)与驾驶员脚蹬连动。
可旋转排气口(D)以与驾驶员脚蹬连动且带有调节手柄可独立调节排气旋转角度。
本发明工作原理如下：
平衡旋翼反扭矩，当发动机工作时发动机的功率输出轴带动离心机转子(C)的同时又通过旋翼减速器带动旋翼旋转。旋翼的旋转方向与离心机转子(C)的旋转方向相反并且旋转面在一个轴面上，所以产生的反作用力以旋转时所产生的反扭矩相反，离心机转子(C)在工作时产生的反作用力来抵消旋翼旋转时所产生的反扭矩。为使离心机转子(C)工作时获得更大的反作用力，离心机转子叶片(1)迎风面为凹状结构，增加旋转阻力，且转子(C)上带有负重环(2)，这样离心机转子工作时空气作用于离心机转子叶片(1)的阻力及转子(C)自身的重量在旋转时特殊离心机转子(C)可抵消或旋翼旋转时所产生的反扭矩，如果离心机转子(C)产生的反作用力矩与旋翼旋转时所产生的反扭矩不相等时可通过改变离心机可调节进气口(B)的面积控制进气量来实现(可调节进气口(B)由数片可旋转弧形金属板够成每片金属板带有旋转轴，类似照相机光圈调整片通过旋转弧形金属板的角度调整进气口的面积控大小)。
方向舵的实现，1、在发动机正常工作时，可调节进气口(B)与驾驶员脚蹬连动调节空气进气量大小可使空气作用于离心机转子叶片(1)的阻力差改变来控制反作用力矩的大小，使离心机转子(C)产生的反作用力矩与旋翼旋转时所产生的反扭矩的力矩差来实现。2、在发动机息火自旋下滑时，旋翼通过主轴带动离心机转子(C)旋转产生增压气流通过驾驶员脚蹬调整可旋转排气口(D)的喷气方向实现(可旋转排气口(D)带有转动轴可进行180°任意调整)。
为直升机增稳，负重环(2)在高速旋转时会产生陀锣效应，可利用陀锣效应可为直升机前飞时旋翼旋转方向角度90°与270°之间的升力差平衡起到辅助作用及增加直升机的抗风性。(为使直升机具有一定的灵活性及直升机机身不要太重，特殊离心机转子(C)与旋翼的直径及重量之比要有一定的比率关系。)
辅助推进，离心机工作时转子叶(1)片会推动空气形成增压气流，增压气流从可旋转排气口(D)喷出可为直升机提供辅助推进动力。直升机在不同的飞航模式下可旋转排气口(D)以与驾驶员脚蹬连动且带有调节手丙可独立调节排气旋转角度，通过调整可旋转排气口(D)的排气方向，特殊离心机转子(C)旋转时所产生的增压气流通过可旋转排气口(D)喷出，为直升机提供不同方向的辅助推动动力。
本发明不仅简单可靠、维护成本较低，而且还能够降低功率损失，减短直升机尾梁长度增加直升机灵活性、提高直升机的机动性及抗损能力。
附图说明：
图1本发明特殊离心机的结构示意图。
图2本发明特殊离心机转子(C)部件的结构示意图。
图3.本发明安特殊离心机部件安装在直升机上的结构示意图。
图中：A为特殊离心机的机体，B为特殊离心机的可调节进气口，C为特殊离心机转子，D为特殊离心机的可旋转排气口，1为特殊离心机的转子叶片，2为特殊离心机转子的负重环。
具体实施方式
实施例1，一架最大起飞重量为350KG的单人直升机，采用一台ROTAX582发动机65HP、旋翼采用NACA0012翼型直径5.9米重量18KG、主减速器速比2.2∶1旋翼减速器速比5.2∶1，机身架采用30CrMnSi航空钢管制成，特殊离心机采用铝合金制造，特殊离心机转子(C)直径1米、转子叶片(1)迎风面为凹状结构8片装，迎风面积1.3m2、特殊离心机的转子(C)及负重环(2)重量9KG，特殊离心机的可调节进气口(B)通过连结拉杆与驾驶员脚蹬连动，进气口面积调整范围0.13m2-0.38m2、特殊离心机的可旋转排气口(D)也通过连结拉杆与驾驶员脚蹬连动旋转角度为180°。
发动机功通过主减速器带动特殊离心机转子(C)旋转的同时又带动旋翼减速器旋转旋翼减速器再带动旋翼旋转，特殊离心机转子(C)的转速是旋翼转速的5.2倍，重量为旋翼的1/2且旋转方向相反并且安装在一个平面上。这样在飞行时特殊离心机转子(C)所产生的反作用力矩足以平衡旋翼旋翼反扭矩。

Claims (10)

1.一种单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，是一台安装在直升机上用于平衡直升机旋翼反扭矩的特殊离心机，主要由离心机壳体(A)、离心机转子(C)、进气口和排气口构成，其特征是：通过特殊离心机转子(C)旋转时所产生的反作用力来抵消直升机旋翼旋转时产生的反扭矩，同时还可为直升机提供辅助推动动力及为直升机增稳，进气口(B)为可调节式，排气口(D)为可旋转式。
2.根据权利要求书1所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是：特殊离心机转子(C)的旋转方向必须以直升机旋翼的旋转方向相反，并且旋转面必须在一个轴面上。
3.根据权利要求书1或2所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是：特殊离心机转子(C)叶片(1)迎风面为凹状结构。
4.根据权利要求书1或2所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是：特殊离心机转子(C)带有负重环(2)。
5.根据权利要求书1或2所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是：特殊离心机转子(C)的旋转速度必须高于直升机旋翼的旋转速度，转子的直径小于旋翼的直径。
6.根据权利要求书1所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是：特殊离心机转子(C)在旋转时所产生的反作用力矩的大小可通过调节可调节进气口(B)的进气口面积的大小来实现。
7.根据权利要求书1所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是：可调节进气口(B)由数片可旋转弧形金属板构成。
8、根据权利要求书1所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是可旋转排气口(D)可进行180°旋转。
9、根据权利要求书1所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是可调节进气口(B)与驾驶员脚蹬连动。
10、根据权利要求书1所述的单旋翼直升机的无尾桨方案及装置，其特征是可旋转排气口(D)以与驾驶员脚蹬连动且带有调节手柄可独立调节排气旋转角度。
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