CN105923156B - 直升机v型旋翼装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直升机V型旋翼装置，能克服直升机前飞时，前行桨叶加速和后行桨叶减速产生的升力不对称现象，对飞行的不利影响。直升机的旋翼桨叶可以是2片或2片以上，桨叶通过轴向铰向上斜接在桨毂，桨毂固接在直升机的旋翼旋转主轴上，桨叶与水平面的夹角大于0°，2片桨叶成V型，设置总距控制器，同时控制左右桨叶桨距以相同的方向，相同的变化量改变，直升机的旋翼旋转主轴与水平面垂直，旋翼旋转主轴与发动机安装在倾转舱内，倾转舱通过倾转舱支架固接在横梁上，倾转舱支架上设置倾转轴，倾转轴纵向设置，平行于水平面，倾转舱只可以绕倾转轴向侧面倾转，倾转舱下部安装减震器，减震器的另一端固接横梁上，减震器对倾转舱倾转起减震和辅助回转作用。

Description

直升机V型旋翼装置

技术领域

本发明涉及一种直升机V型旋翼装置，能克服直升机前飞时，旋翼的前行桨叶加速和后行桨叶减速产生的升力不对称现象，使直升机向侧面倾转的不利影响。

背景技术

目前，公知的直升机的旋翼装置克服旋翼的前行桨叶加速和后行桨叶减速产生的升力不对称现象对直升机前飞的不利影响的方法是，用桨叶挥舞铰，但桨叶相对旋翼旋转主轴的周期挥舞运动产生哥氏力，又需要设置摆振铰，来克服哥氏力的影响，桨叶相对旋翼旋转主轴的周期挥舞运动产生桨叶旋转锥面的后倒，又需要设置周期变距装置，来控制桨叶旋转锥面的方向，直升机的桨叶相对旋翼旋转主轴的周期挥舞和摆振运动产生震动和噪音，直升机的旋翼装置结构复杂。

发明内容

为了克服现有的直升机的旋翼桨叶相对旋翼旋转主轴的周期挥舞产生的震动和哥氏力，本实发明提供一种直升机V型旋翼装置（可简称V型旋翼装置），能克服直升机前飞时，旋翼的前行桨叶加速和后行桨叶减速产生的升力不对称现象，使直升机向侧面倾转的不利影响，同时不产生桨叶相对旋翼旋转主轴的周期挥舞的震动和哥氏力，也不产生桨叶旋转锥面的后倒，直升机的旋翼装置结构简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：直升机的旋翼桨叶可以是2片或2片以上（为方便画图和说明，设直升机的旋翼逆时针转，以2片桨叶为例），桨叶通过轴向铰向上斜接在桨毂，桨毂固接在直升机的旋翼旋转主轴上，桨叶与直升机的旋翼旋转主轴的夹角不是90°，而是大于90°，桨叶与水平面的夹角，大于0°（这个大于0°的角叫桨叶上反角，好像固定翼飞机的上反角），2片桨叶成V型，设置总距控制器，同时控制左右桨叶桨距以相同的方向，相同的变化量改变，直升机的旋翼旋转主轴与水平面垂直，直升机的旋翼旋转主轴与发动机安装在倾转舱内，倾转舱通过倾转舱支架固接在直升机的横梁上，倾转舱支架上设置倾转轴，倾转轴纵向设置，平行于水平面，倾转舱只可以绕倾转轴向侧面倾转，倾转舱的重心在倾转轴下方，倾转舱的下部两侧各安装一个减震器，减震器的另一端固接在直升机的横梁上，减震器对倾转舱起减震和辅助回转作用。

直升机V型旋翼装置的工作原理是：加大油门和总距，使直升机处于悬停时，桨叶在升力，离心力的作用下，桨叶旋转形成圆锥，由于桨叶上反角大于0°，2片桨叶成V型，桨叶根部弯矩较小，2片桨叶升力相同，桨尖旋转面水平。

当直升机前飞，由于直升机的旋翼逆时针转，右边的桨叶前行加速，左边的桨叶后行减速，右边的桨叶升力增加，左边的桨叶升力减少，右边桨叶与左边桨叶的升力差产生向左倾转力距，倾转舱绕倾转轴向左面倾转，直升机的旋翼旋转主轴向左面倾转，桨叶旋转形成圆锥向左面倾转，桨叶尖旋转面向左面倾转。

在倾转过程中，左边的桨叶在旋转中向下行，有一个上升气流叠加到桨叶上，有效桨距增加，升力增加，右边的桨叶在旋转中向上行，有一个下降气流叠加到桨叶上，有效桨距减少，升力减少，另外，由于桨叶上反角大于0°2片桨叶成V型，左边的桨叶与水平面的夹角减少，投影到水平面的面积增加，有效翼展增加，升力增加，右边的桨叶与水平面的夹角增加，投影到水平面的面积减少，有效翼展减少，升力减少，这些作用协同使左右桨叶的升力相同，因倾转舱向左倾转，倾转舱的重心在倾转轴下方偏右，倾转舱的重心产生向右倾转力矩，一边的减震器的弹簧被压缩，产生反作用力，倾转舱往回倾转，当左右桨叶的升力差越大，倾转舱倾转量越大。

当直升机前飞速度恒定，桨叶旋转一周，左右桨叶的升力差会由小到大，又由大到小，左右桨叶的升力差会周期变化，倾转舱的重心产生向右倾转力矩和一边的减震器的弹簧被压缩产生反作用力，这些力的共同作用，倾转舱也周期倾转。

由于采用V型桨叶结构和倾转舱倾转方式，在克服旋翼的前行桨叶加速和后行桨叶减速产生的升力不对称现象对水平飞行的不利影响的过程中，桨叶与旋翼旋转主轴的夹角并没有改变，桨叶与旋翼旋转主轴并没有相对的挥舞运动，不会产生挥舞震动，桨叶的重心与旋翼旋转主轴的距离并没有改变，并不会产生哥氏力，由于倾转舱只能绕倾转轴向侧面倾转，不能前后倾转，所以桨叶旋转形成圆锥不会向后倒，桨叶尖旋转面也不向后倒，桨叶只是相对水平面“挥舞”。

当直升机前飞速度增加，右边桨叶和左边桨叶的升力差增加，产生向左倾转力距增加；倾转舱绕倾转轴向左面倾转量增加。

当直升机前飞速度减少，左边桨叶升力增加，右边桨叶的升力减少，右边桨叶和左边桨叶的升力差减少，倾转舱的重心产生向右倾转力矩，一边的减震器的弹簧被压缩，产生反作用力，倾转舱往回倾转。

当直升机回复悬停，左边桨叶产生升力等于右边桨叶的升力，倾转舱的重心产生向右倾转力矩，一边的减震器的弹簧被压缩，产生反作用力，这些作用协同使倾转舱回转到原来位置，直升机的旋翼旋转主轴回复垂直于水平面，桨叶尖旋转面回复水平，倾转舱不再倾侧。

整个克服旋翼的前行桨叶加速和后行桨叶减速产生的升力不对称现象对水平飞行的不利影响的过程，由桨叶升力变化自动控制倾转舱的倾转，无需人工干预。

同理，顺时针转的直升机V型旋翼装置，当直升机前飞，左边的桨叶前行加速，右边的桨叶后行减速，左边的桨叶升力增加，右边的桨叶升力减少，左边桨叶与右边桨叶的升力差，产生向右倾转力距，倾转舱绕倾转轴向右面倾转，直升机的旋翼旋转主轴向右面倾转，桨叶旋转形成圆锥向右面倾转，桨叶尖旋转面向右面倾转。

因为直升机V型旋翼装置需要向侧面倾转，V型旋翼装置产生的总升力也向侧面倾斜，并产生纵向的陀螺力，所以直升机V型旋翼装置需要成对使用，以左边的直升机V型旋翼装置顺时针转，右边的直升机V型旋翼装置逆时针转，配合最好，左边和右边的V型旋翼装置的合力垂直向上，左边和右边的V型旋翼装置的陀螺力互相低消。

本发明的有益效果是，直升机采用V型旋翼装置能克服直升机前飞时，旋翼的前行桨叶加速和后行桨叶减速产生的升力不对称现象，使直升机向侧面倾转的不利影响，同时不产生桨叶相对旋翼旋转主轴的周期挥舞震动和哥氏力，也不产生桨叶旋转锥面的后倒，直升机的旋翼装置无需设置挥舞铰、摆振铰，也无需设置周期变距控制器，简化了桨毂结构，减轻了重量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明逆时针转的直升机V型旋翼装置结构示意图。

图2是本发明逆时针转的直升机V型旋翼装置前飞时向左倾转示意图。

图3是本发明顺时针转的直升机V型旋翼装置结构示意图。

图4是本发明顺时针转的直升机V型旋翼装置前飞时向右倾转示意图。

图5是本发明应用一对V型旋翼装置的直升机前飞示意图。

图中1.左边桨叶，2.右边桨叶，3.桨毂，4.左边轴向铰，5.右边轴向铰，6.总距控制器，7.总距控制器控制杆，8. 旋翼旋转主轴，9. 倾转舱，10. 发动机，11. 倾转舱倾转轴，12.倾转舱重心，13.倾转舱减震器，14.倾转舱支架，15.直升机横梁，16.水平面，17.直升机尾部斜置螺旋桨，18. 直升机机身，19.起落架，20.旋翼逆时针转标志，21.旋翼顺时针转标志，22. 直升机重心，23.直升机尾部，α. 桨叶与水平面的夹角（桨叶上反角），α1. 因倾转舱倾转而减少了的桨叶与水平面的夹角，α2. 因倾转舱倾转而增加了的桨叶与水平面的夹角，V1.直升机前飞时空气来流速度。

具体实施方式

在图1所示实施例中，直升机V型旋翼装置逆时针转，左边桨叶（1）通过左边轴向铰（4），斜接在桨毂（3）上，与水平面（16）的夹角是α，右边桨叶（2）通过右边轴向铰（5），斜接在桨毂（3）上，与水平面（16）的夹角也是α，桨毂（3）固接在旋翼旋转主轴（8）上，在旋翼旋转主轴（8）上安装总距控制器（6），同时控制左边桨叶（1）和右边桨叶（2）的桨距以相同的方向，相同的变化量改变，总距控制器（6）由总距控制器控制杆（7）操纵，旋翼旋转主轴（8）和发动机（10）安装在倾转舱（9）内，倾转舱（9）通过倾转舱支架（14）固接在直升机的横梁（15）上，倾转舱支架（14）上设置倾转轴（11），倾转轴（11）纵向设置，平行于水平面(16)，倾转舱(9)只可以绕倾转轴(11)向侧面倾转，倾转舱（9）的重心（12）在倾转轴（11）下方，倾转舱（9）下部的两侧各安装一个减震器（13），减震器（13）的另一端固接在直升机的横梁（15）上，减震器（13）对倾转舱（9）起减震和辅助回转作用。

在图2中，直升机前飞，来流速度V1，V型旋翼装置逆时针转，右边的桨叶（2）前行加速，左边的桨叶（1）后行减速，右边的桨叶（2）升力增加，左边的桨叶（1）升力减少，右边桨叶（2）与左边桨叶（1）的升力差产生向左倾转力距，使倾转舱（9）绕倾转轴（11）向左面倾转，直升机的旋翼旋转主轴（8）向左面倾转，桨叶旋转形成圆锥向左面倾转，桨叶尖旋转面向左面倾转。

在倾转舱（9）倾转过程中，左边的桨叶（1）在旋转中向下行有一个上升气流叠加到桨叶上，有效桨距增加，升力增加，右边的桨叶（2）在旋转中向上行有一个下降气流叠加到桨叶上，有效桨距减少，升力减少，另外，由于桨叶上反角为α，2片桨叶成V型，左边的桨叶（1）与水平面（16）的夹角减少到α1，投影到水平面（16）的面积增加，有效翼展增加，升力增加，右边的桨叶（2）与水平面（16）的夹角增加到α2，投影到水平面（16）的面积减少，有效翼展减少，升力减少，左右桨叶的升力达至新的平衡，因倾转舱（9）的重心（12）向右倾转，倾转舱（9）的重心在倾转轴（11）下方偏右，倾转舱的重心（12）产生向右倾转力矩，一边的减震器（13）的弹簧被压缩，产生反作用力，倾转舱（9）往回倾转。

直升机前飞，来流速度V1恒定时，由于桨叶旋转一周，右桨叶（2）的升力与左边桨叶（1）的升力差会由小到大，又由大到小，右桨叶（2）的升力与左边桨叶（1）的升力差会周期变化，倾转舱（9）的重心（12）产生向右倾转力矩，一边的减震器（13）的弹簧被压缩，产生反作用力，这些力共同作用，倾转舱（9）也周期倾转。

在图3所示的另一个实施例中，直升机V型旋翼装置顺时针转，左边桨叶（1）通过左边轴向铰（4），斜接在桨毂（3）上，与水平面（16）的夹角是α，右边桨叶（2）通过右边轴向铰（5），斜接在桨毂（3）上，与水平面（16）的夹角也是α，桨毂（3）固接在旋翼旋转主轴（8）上，在旋翼旋转主轴（8）上安装总距控制器（6），同时控制左边桨叶（1）和右边桨叶（2）的桨距以相同的方向，相同的变化量改变，总距控制器（6）由总距控制器控制杆（7）操纵，旋翼旋转主轴（8）和发动机（10）安装在倾转舱（9）内，倾转舱（9）通过倾转舱支架（14）固接在直升机的横梁（15）上，倾转舱支架（14）上设置倾转轴（11），倾转轴（11）纵向设置，平行于水平面(16)，倾转舱(9)只可以绕倾转轴(11)向侧面倾转，倾转舱（9）的重心（12）在倾转轴（11）下方，倾转舱（9）下部的两侧各安装一个减震器（13），减震器（13）的另一端固接在直升机的横梁（15）上，减震器（13）对倾转舱（9）起减震和辅助回转作用。

在图4中，直升机前飞，来流速度V1，V型旋翼装置顺时针转，右边的桨叶（2）后行减速，左边的桨叶（1）前行加速，右边的桨叶（2）升力减少，左边的桨叶（1）升力增加，左边桨叶（1）与右边桨叶（2）的升力差产生向右倾转力距，倾转舱（9）绕倾转轴（11）向右面倾转，直升机的旋翼旋转主轴（8）向右面倾转，桨叶旋转形成圆锥向右面倾转，桨叶尖旋转面向右面倾转。

在倾转过程中，右边的桨叶（2）在旋转中向下行有一个上升气流叠加到桨叶上，有效桨距增加，升力增加，左边的桨叶（1）在旋转中向上行有一个下降气流叠加到桨叶上，有效桨距减少，升力减少，另外，由于桨叶上反角为α，2片桨叶成V型，右边的桨叶（2）与水平面（16）的夹角减少到α1，投影到水平面（16）的面积增加，有效翼展增加，升力增加，左边的桨叶（1）与水平面（16）的夹角增加到α2，投影到水平面（16）的面积减少，有效翼展减少，升力减少，左右桨叶的升力达至新的平衡，因倾转舱（9）的重心（12）向左倾转，倾转舱（9）的重心在倾转轴（11）下方偏左，倾转舱的重心（12）产生向左倾转力矩，一边的减震器（13）的弹簧被压缩，产生反作用力，倾转舱（9）往回倾转。

直升机前飞，来流速度V1恒定时，桨叶旋转一周，左边桨叶（1）的升力与右桨叶（2）的升力差会由小到大，又由大到小，左边桨叶（1）的升力与右桨叶（2）的升力差会周期变化，倾转舱（9）的重心（12）产生向左倾转力矩，减震器（13）的弹簧被压缩，产生反作用力，这些力共同作用，倾转舱（9）也周期倾转。

在图5是V型旋翼装置应用于直升机中，因为V型旋翼装置需要向侧面倾转，并产生纵向的陀螺力，所以V型旋翼装置需要成对使用，左边的V型旋翼装置顺时针转，右边的V型旋翼装置逆时针转，分别安装在直升机横梁（15）左右两端，直升机横梁（15）安装在直升机机身（18）上，机身（18）下安装起落架（19），直升机的重心（22）在横梁（15）后，靠近横梁（15），直升机尾部（23）安装两个尾部斜置螺旋桨（17），两个尾部斜置螺旋桨（17）旋转轴斜置，两个尾部斜置螺旋桨（17）都设置总距控制器，控制尾部斜置螺旋桨（17）的桨距。

在前飞时，左边顺时针转的V型旋翼装置向右倾转，右边逆时针转的V型旋翼装置向左倾转，使左右各V型旋翼装置的前行桨叶与后行桨叶的升力相同。

通过总距控制器（6），分别控制左边顺时针转的V型旋翼装置的总距和右边逆时针转的V型旋翼装置的总距，用于控制横滚，通过控制尾部斜置螺旋桨（17）的总距控制器，分别控制两个尾部斜置螺旋桨（17）的总距，用于控制俯仰和方向。

Claims (2)

1.一种直升机V型旋翼装置，桨叶采用是2片或2片以上组成旋翼，设置总距控制器，同时控制左右桨叶桨距以相同的方向，相同的变化量改变，直升机的旋翼旋转主轴与水平面垂直，其特征是：采用V型桨叶结构和倾转舱倾转方式，减少前行桨叶与后行桨叶的升力差，桨叶通过轴向铰向上斜接在桨毂上，桨毂固接在直升机的旋翼旋转主轴上，桨叶与水平面的夹角大于0°，2片桨叶成V型，直升机的旋翼旋转主轴与发动机安装在倾转舱内，倾转舱通过倾转舱支架固接在直升机的横梁上，倾转舱支架上设置倾转轴，倾转轴纵向设置，平行于水平面，倾转舱只可以绕倾转轴向侧面倾转，倾转舱的重心在倾转轴下方，倾转舱重心产生的力矩，使倾转舱回转，倾转舱下部的两侧各安装一个减震器，减震器的另一端固接在直升机的横梁上，减震器对倾转舱倾转起减震和辅助回转作用。

2.根据权利要求1所述的一种直升机V型旋翼装置，其 应用于直升机，其特征是： V型旋翼装置成对使用，左边的V型旋翼装置顺时针转，右边的V型旋翼装置逆时针转。