CN106488873A - 直升机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直升机(1)，包括有一条纵轴线(L)的直升机机身和围绕旋翼驱动轴线(A)驱动的旋翼桨毂(2)，旋翼桨毂(2)有至少两片分别借助旋翼桨叶轴(6)固定的旋翼桨叶(6.1)。为了能允许更高的速度，旋翼桨叶轴(6)的旋翼支承轴线(B)可垂直于其延伸方向相对于旋翼驱动轴线(A)调整。

Description

直升机

本发明涉及一种直升机，包括有一条纵轴线的直升机机身和围绕旋翼驱动轴线驱动的旋翼桨毂，旋翼桨毂有至少两片分别借助旋翼桨叶轴固定的旋翼桨叶。

直升机或旋翼机按当前现有技术达到的最高速度最大约为300km/h。在这里，旋翼桨叶围绕其旋转的旋翼驱动轴线，始终与在其周围固定旋翼桨叶轴的旋翼支承轴线一致。在悬停飞行(Schwebeflug)时，在旋翼全部旋翼桨叶上所有离旋翼驱动轴线同样远的点，当角速度(量纲Z^-1)相同时有同样的循环或旋转速度(量纲L×Z^-1)，也就是说相同的时间走过同样长的距离。其中，靠近旋翼驱动轴线的点与离它较远的点相比有较低的旋转速度。若直升机以一定的平移速度向前运动，则旋翼桨叶的旋转速度与直升机的平移速度叠加。

在下面将旋翼系统称为“左旋式”，此时它的旋翼桨叶在俯视直升机时为逆时针方向旋转。以下有关方向的说明始终表示是从上方俯视直升机，在此俯视图平面内机头向前定向。旋翼桨叶的旋转相位说明旋转时相对于旋翼旋转轴线的瞬时位置。

在左旋式旋翼系统的情况下，直升机本身的平移速度与在右侧的旋翼桨叶的旋转速度相加，而基于旋翼桨叶的反向运动，从(左侧)旋翼桨叶的旋转速度中减去平移速度，从而分别获得各旋翼桨叶的对地速度。通过直升机平移速度对旋翼桨叶速度与其旋转相位有关的这种不同作用，形成旋翼桨叶的一种相应于其位置的速度剖面。在左旋式旋翼系统的情况下，此剖面的最大值在右侧，最小值在左侧。直升机的平移速度越大，最大与最小值之差越大。因此在旋翼右侧存在较大的空气阻力，而空气阻力在左侧较小。这导致在右侧与左侧相应地不同的空气阻力。这两种效果可以通过改变旋翼桨叶相对于水平线的倾斜角补偿，直至在速度(过)高时由于空气阻力过大使气流分离。这样做对于达到更高的平移速度效果有限。

本发明的目的是发展一种直升机，用它能克服有限性的缺点以及借助它能达到最大值更高的平移速度。

本发明通过一种按本发明的直升机达到此目的，这种直升机的特征在于，旋翼桨叶轴的旋翼支承轴线可垂直于其延伸方向相对于旋翼驱动轴线调整或移动。

由此可以达到，根据直升机平移速度，相对于旋翼驱动轴线调整旋翼桨叶长度。旋翼有两片或更多片旋翼桨叶，尤其两至六片，优选地三片、四片或五片旋翼桨叶。

相对于旋翼驱动轴线在一侧有效加长旋翼桨叶，导致提高旋转速度并因而也导致旋翼更高的对地速度。这理想地在这样一个旋转相位(亦即旋翼迄今的对地速度在此旋转相位由于直升机的平移速度降低)实现。但重要的是，相应地在对置侧降低旋翼桨叶的对地速度，并因而成为比较均衡或平坦的速度剖面。

优选地，旋转轴线与旋翼支承轴线可以彼此独立设计。通过这种在结构上独立设计，可以在直升机的飞行状态简单和迅速地实施旋翼支承轴线的调整。

可有利的设计是，旋翼支承轴线可以与一个部件一起垂直于直升机机身的纵轴线调整，尤其可以向直升机机身纵轴线的两侧，尤其垂直于此纵轴线调整。由此可以在不同设计的直升机上实现旋翼支承轴线的调整。在左旋式直升机的情况下，如已提及的那样，在高平移速度时可以通过沿飞行方向看向左调整或移动旋翼支承轴线，使旋翼桨叶的速度剖面变得平坦或均衡。在右旋式直升机时则情况相反。通过设计为可向两侧调整或移动旋翼支承轴线，可以补偿不同类型直升机的不同速度剖面。

可以规定，旋翼轴分成多个部分。尤其是，它们包括至少两个可垂直于旋翼轴线运动的部分和至少一个相对于旋翼桨毂刚性固定的部分(旋翼支承轴、副旋翼支承轴设计为可运动的部分，以及旋翼导引轴设计为刚性的部分)。在这里，旋翼桨毂可以在至少一个旋翼桨叶段内固定至少两片旋翼桨叶。按一种优选的设计，可以设置至少一个副旋翼桨叶段，它的结构可以与旋翼桨叶段相似。这个副旋翼桨叶段或这些副旋翼桨叶段可以与旋翼桨叶段耦合。由此，通过调整各自旋翼桨叶段的旋翼桨叶轴，可以达到副旋翼桨叶段的副旋翼桨叶轴相应地期望的调整。因此，通过导引旋翼的旋翼桨叶的旋翼轴独立于其他部件的运动，达到旋翼桨叶的姿态与直升机平移速度相匹配。这同样涉及旋翼轴的运动部分反向偏移的可能性。此时，旋翼轴，例如旋翼支承轴和副旋翼支承轴的运动部分可以反向偏移，由此可以使旋翼桨叶轴和副旋翼桨叶轴彼此反向运动。

为了简化结构设计，旋翼轴的多个部分沿其轴向彼此相继。

按一种优选的设计存在一个正弦调节机构，通过它可垂直于旋翼支承轴线调整旋翼轴，旋翼轴的对称轴线是旋翼支承轴线。正弦调节机构间接或直接与旋翼桨叶轴连接，并通过旋翼轴垂直于旋翼支承轴线的延伸方向调整旋翼桨叶轴。在这里，能按一维或二维进行旋翼轴的调整。调整的幅度可以自由选择，以及尤其能按照直升机的平移速度设定。在上面已提及的左旋式旋翼的示例中，正弦调节机构保证缩短处于直升机右侧的旋翼桨叶相对于旋翼旋转轴线的距离，而增大处于左侧的旋翼桨叶离旋翼旋转轴线的距离。这种对齐或矫正对于所有旋翼位置都有待形成，因此对于全部飞行时间持续调整。优选地，至少两个旋翼桨叶轴与旋翼轴连接并可通过旋翼轴调整。

此外可以规定，旋翼桨叶轴固定，但并非旋转固定地在摆动轴承内导引，以及它们通过正弦调节机构的调整沿径向相对于旋翼驱动轴线运动。在这里，根据通过正弦调节机构的调整，改变旋翼桨叶离旋翼驱动轴线的距离。

此外可以规定，通过旋翼桨毂本身实施旋翼桨叶的驱动。旋翼驱动轴线可以与旋翼桨毂的垂直对称轴线重合。在这里驱动力从摆动轴承经由旋翼环一直传递到旋翼桨叶轴。这包含一种优选地在结构上旋翼驱动轴线与旋转支承轴线彼此独立的设计。在旋翼支承轴线通过正弦调节机构垂直于旋翼支承轴线调整时，旋翼驱动轴线保持不变。因此旋翼桨叶离旋翼驱动轴线的径向距离，可以与直升机的平移速度相调谐。若提高直升机的平移速度，则可以通过正弦调节机构更大的偏移引起旋翼桨叶轴更多地移动，其结果是，如上面已提及的那样，根据直升机的旋翼相位，均衡所述速度剖面。在这里，旋翼环可以与摆动轴承连接。

此外可以规定，不同旋翼桨叶段的旋翼环互相耦合。由此能保证各分段统一的旋转速度。

旋翼轴的刚性部分可以例如与旋翼桨毂固定连接。这样做用于将在旋翼轴上形成的力最终传递给旋翼桨毂，并提高结构总体静态和动态稳定性。

按一种特别有利的设计可以规定，至少两个旋翼桨叶轴彼此独立地固定在部分旋翼轴上，由此使各旋翼桨叶互相独立运动。

除此之外可以规定，一个或多个旋翼桨叶轴与一个旋转斜盘连接。这样做使得能够逐个调整与旋转斜盘单个连接的旋翼桨叶轴的倾斜角，并由此使旋翼桨叶的空气阻力与要求的瞬时飞行特性相匹配。

按一种优选的设计，副旋翼桨叶段可以布置在旋翼桨叶段上方和/或下方。按另一种优选的设计，副旋翼桨叶段在旋翼桨叶轴上可以有配重取代旋翼桨叶。配重的质量可以随时间固定或改变。它们可以含有固体、液体或气体材料。

副旋翼桨叶段与旋翼桨叶段的耦合可例如通过包括滑块和滑轨的剪式段实现。耦合的这种方式通过剪式段的结构达到。在这里耦合的方式和配重的设计与直升机的飞行特性相调谐，目的是通过消除产生的不平衡度保证有尽可能好的稳定性。

在一种优选的设计中，副旋翼桨叶段的副旋翼桨叶轴有与旋翼桨叶段的旋翼桨叶轴相同的结构形式。这种实施形式允许高效的制造和转化实现，因为副旋翼桨叶段的副旋翼桨叶轴尤其与旋翼桨叶段的翼桨叶轴长度一致。重量相应地予以适配，以便确保平衡现有的不平衡度并实现直升机飞行过程中最大程度的稳定性。

按另一种优选的实施形式可以规定，在副旋翼桨叶段内或在存在的一些副旋翼桨叶段内，旋翼桨叶轴的长度与旋翼桨叶段的旋翼桨叶轴不同。在这里也调整重量的参数，从而使直升机飞行时获得尽可能高的稳定性。基于副旋翼桨叶段在动力学和空气动力学方面的最佳设计以及旋翼桨毂因而改变的结构形式，所以副旋翼桨叶段的这种实施形式导致改善飞行性能。

另一种优选的实施形式可以采用按本发明对由现有技术已知的共轴旋翼结构的一项进一步发展。其中规定，副旋翼桨叶段设有副旋翼桨叶。因此例如涉及两个旋转方向相反沿轴向重叠的旋翼桨叶段。由此平衡两个旋翼桨叶段的扭矩。为此在两个旋翼桨叶段之间所需要的耦合机构，可以通过在同轴剪式段中的锥齿轮实现。为了调整副旋翼桨叶段副旋翼桨叶轴的倾斜角，这种结构需要副旋转斜盘，副旋翼桨叶轴配备旋翼桨叶而取代配重。一种按本发明对这种结构进一步发展的实施形式规定，共轴旋翼的旋翼驱动轴线与旋翼支承轴线解耦。旋翼支承轴线的调整通过另一个正弦调节机构进行，它优选地安置在同轴的剪式段中。

优选地，旋翼桨叶段的旋转方向与至少一个副旋翼桨叶段的旋转方向耦合，尤其通过在槽形环中的锥齿轮耦合，槽形环安置在同轴的剪式段内。由此允许同向或反向旋转运动。

尤其在一种特别优选的实施形式中，借助可彼此均匀移动的螺杆和滑块实施副旋翼的调整。这不仅可以通过电连接装置而且可以通过液压连接装置实现，连接装置沿主轴线导引。优选地存在至少一个副旋转斜盘，它控制至少一个副旋翼桨叶段。此外，可以将至少一个旋转斜盘安装在旋翼桨毂中，特别优选地安装在旋翼罩盖内。由此获得基于通过连杆和杠杆与旋翼桨叶轴短的机械耦合的优点。至少一个旋转斜盘可以例如通过连杆和杠杆与至少一个副旋转斜盘连接，为的是能够同步改变旋翼桨叶轴以及副旋翼桨叶轴的倾斜角。

优选地，可以在直升机机身上安置机翼和/或垂直尾翼。机翼的一部分可以装备作为升降舵，在这种情况下最优选的是将升降舵沿飞行方向看在机翼前设置在直升机机身上。由此还在提高直升机平移速度时保证稳定的飞行姿态和机动能力。此外还改进了驱动特性。

最优选的是，机翼能可转动地设置在直升机上，在这种情况下它尤其可以旋转一个至少90°的角度。由此能实现直升机扭矩纯粹空气动力学的平衡。由此得到的另一些优点是降低旋翼的噪声以及能够实施前进运动和/或在悬停时围绕自身轴线旋转运动。

在直升机机身内可以设置发电机作为初始驱动装置，它优选地有涡轮、活塞式发动机、燃料电池和/或蓄电池。由此能达到更高的平移速度以及还能变换推力方向，从而能快速制动直升机。

优选地，在调整滑架中的支承环可运动地支承在直升机机身内，其中，支承环与旋翼桨毂连接，以及支承环可与旋翼桨毂一起沿直升机机身纵轴线的方向移动。在提高平移速度时，升力中心逆飞行方向不断向后转移，由此使直升机的荷载重心向前转移。通过旋翼桨毂向前朝直升机机头方向移动，升力中心重新运动到直升机重心附近。因此在气流中保持直升机机身有对气流有利的最小可能的端面。由此达到最大值更高的平移速度以及有利的飞行姿态和更迅速的侧向运动。

由权利要求和下面参见附图对本发明实施例的详细说明中，获知本发明的其他优点和特征。附图中：

图1表示按本发明的直升机一种优选的实施形式从后方或沿直升机飞行方向看的垂直剖面，图中表示处于未偏移状态；

图2示意表示图1所示实施形式的剖视图，包括已偏移的旋翼桨毂和相应偏移的正弦调节机构及旋翼桨叶轴；

图3a-3c表示按本发明的直升机旋翼俯视图，表示旋翼桨毂处于未偏移的状态(图3a)和旋翼桨毂处于已偏移的状态(图3b、3c)有不同的旋翼桨叶位置；

图4表示在未偏移的状态下在旋翼桨叶段与副旋翼桨叶段之间的中间剪式段的剖面；

图5表示按优选的实施形式未偏移的剪式段俯视图；

图6表示按本发明另一种优选的实施形式通过未偏移的旋翼桨毂的纵剖面，其中副旋翼桨叶段的副旋翼桨叶轴比旋翼桨叶段的旋翼桨叶轴短并设有平衡配重；

图7表示按本发明另一种优选的实施形式的旋翼桨毂的纵剖面，其中副旋翼桨叶段设计为共轴旋翼；

图8表示在这种有共轴旋翼优选的实施形式中同轴的剪式段俯视图；

图9表示按本发明的直升机另一种设计侧视图，包括机翼和初始驱动装置；

图10表示图9所示直升机的俯视图；

图11示意表示按发明的直升机另一种设计的俯视图，包括调整滑架和支承环；以及

图12表示图11所示的直升机，包括已调整的支承环。

图1表示按本发明的直升机一种优选的实施形式。直升机包括直升机机身1，它有垂直于图纸平面延伸并因而在图中没有表示的纵轴线L，以及包括旋翼桨毂2。旋翼桨毂2设计为旋翼罩以及有旋翼轴3，按本发明它本身不被驱动以及在这里表示由三个部分组成，它们沿轴向彼此相继：旋翼支承轴3.1、副旋翼支承轴3.2和旋翼导引轴3.3。垂直于旋翼支承轴3.1延伸的旋翼桨叶轴6通过旋翼桨叶轴轴承4与旋翼支承轴3.1连接，并还能在径向平面内相对于旋翼支承轴3.1回转。实际的旋翼桨叶6.1处于每个旋翼桨叶轴6的外端。

未被驱动的旋翼支承轴3.1本身，支承在设置在直升机机身1中的正弦调节机构1.1内，以及通过正弦调节机构1.1可垂直于其延伸方向和垂直于直升机飞行方向移动(图2)。

设计为旋翼罩的旋翼桨毂2可以通过在上方从直升机机身1伸出的圆筒状驱动轴1.3驱动。图中没有表示详细的驱动装置，可以由驱动发动机通过普通的传动装置进行。驱动轴1.3以大的径向距离围绕旋翼支承轴3.1，所以提供足够的侧向空隙，用于相对于驱动轴1.3的旋翼驱动轴线A侧向移动旋翼支承轴3.1。

驱动轴1.3驱动设计为旋翼罩被驱动的旋翼桨毂2。在这里它通过下方的旋翼环8.1首先与用于旋翼桨叶轴6的摆动轴承7连接。由此驱动旋翼桨叶轴6并因而旋翼桨叶6.1旋转，但可以在摆动轴承7内沿相对于旋翼支承轴3.1的径向和沿其自己的延伸长度移动。

因此按本说明旋翼桨毂2的结构分为驱动部分1.3、7、8.1和支承部分3.1、4、6。

旋翼桨毂的其他部分涉及消除不平衡度并在下面说明。

通过旋翼支承轴3.1设计为能侧向移动，以及将旋翼支承轴3.1并因而也将旋翼轴3本身与旋翼桨叶6.1的驱动轴1.3分离，尤其对于直升机高的平移速度，旋翼桨叶6.1可以从图1中表示的正常位置或起始位置移动到图2所示的飞行位置。图2用从后方看的剖面图表示在这种情况下用于左旋式旋翼在旋翼桨叶调整后的位置。

在图3a至3c中用从上方看的俯视图表示由此提供的状况。图中说明旋翼桨叶的旋转方向C和旋翼直升机的飞行方向D。图3a表示旋翼支承轴3.1和驱动轴1.3的中立或起始位置。通过驱动轴1.3传递到旋翼桨叶6.1产生的角速度，总是在旋翼桨叶6.1的外端造成相同的旋转速度，在这里例如为600km/h。随着提高直升机飞行速度或平移速度，在左旋式旋翼的情况下，在图3b和3c中或在沿飞行方向D观察时(图2)，旋翼支承轴3.1相对于驱动轴1.3向左运动。这导致，在旋翼的一个此时两片旋翼桨叶6.1彼此成直线对齐并垂直于飞行方向F延伸的旋转位置，沿飞行方向F看，在左边的旋翼桨叶(在图2、3b的视图中)，当角速度与在图3a中相同时，在其外端基于离旋翼驱动轴线A距离较大，所以(相对于直升机机身1)有大得多的旋转速度，在这里为1395km/h，而右边的旋翼桨叶有小得多的旋转速度，在这里为382km/h。不考虑其他影响，在左边的旋翼桨叶上已经发生气流分离，因为旋翼桨叶的叶尖以超音速运动。

因此。当直升机平移速度为300km/h时，尽管直升机速度较高，但旋翼桨叶的两个外端有此时尚不会发生气流分离的旋转速度。对于本示例左和右旋翼桨叶所得到的对地速度是1095km/h和682km/h。当直升机沿飞行方向D以平移速度为888km/h运动时，左和右旋翼桨叶理论上同样快地对地运动。

因为旋翼支承轴3.1的旋翼支承轴线B与驱动轴1.3的旋翼驱动轴线A分开，所以在旋翼驱动轴线A的角速度相同时，旋翼桨叶6.1的角速度围绕旋翼驱动轴线A正弦形变化，按图3b的视图方向在左边的旋翼桨叶在同样的时间内比右边的旋翼桨叶扫过更大的角度。因此允许旋翼桨叶6.1(包括其旋翼桨叶轴6)不与旋翼支承轴3.1旋转固定连接，而且也没有旋转固定连接。各旋翼桨叶6.1的角向相对位置在旋转时改变，尤其如参见图3b和3c所示。图3b、3c中用点划线表示在相同的时间内各片旋翼桨叶扫过的角度范围。

按图1，旋翼桨毂2主要有五段(在图1中由下向上)：支承段2.1、旋翼桨叶段2.2、中间剪式段2.3、副旋翼桨叶段2.4和旋翼罩盖段2.5。在旋翼桨叶段2.2中，驱动轴1.3与下旋翼环8.1连接，下旋翼环8.1又可旋转地与摆动轴承7连接。摆动轴承7本身内容纳旋翼桨叶轴6。上旋翼环8.2在摆动轴承7上方与其连接。旋翼桨叶段2.2的这个上旋翼环8.2本身，通过中间剪式段2.3的中间板9，与副旋翼桨叶段2.4的下副旋翼环8.3连接。类似于旋翼桨叶段2.2，下副旋翼环8.3通过副旋翼桨叶段2.4的副摆动轴承7.1与上副旋翼环8.4连接，上副旋翼环8.4与旋翼罩盖11一起构成旋翼罩盖段2.5。

在旋翼桨毂2的支承部分中，正弦调节机构1.1有电动调整装置(螺杆、带滑轨的支承滑架)，用于支承和移动旋翼轴3。旋翼轴3通过正弦调节机构1.1移动的幅度，尤其可以根据直升机的平移速度矫正并用于相应地运动旋翼桨叶轴6。

如已论及的那样，旋翼轴3在这里分为三个部分：旋翼支承轴3.1、副旋翼支承轴3.2和旋翼导引轴3.3。旋翼桨叶轴轴承4与旋翼支承轴3.1和旋翼桨叶轴6连接。旋转斜盘1.2不仅固定在正弦调节机构1.1上，而且也通过连杆和杠杆固定在旋转轴承座5上，旋转轴承座5又与旋翼桨叶轴6连接。旋翼桨叶轴6本身通过端轴承安装在摆动轴承7内并在其中导引。

在中间剪式段2.3中，旋翼支承轴3.1通过滑块9.1与中间板9连接，如由图1和4可看到的那样。滑块9.1连接中间板9与在副旋翼桨叶段2.4内的副旋翼支承轴3.2。除旋转轴承座5外，副旋翼桨叶段2.4的结构与旋翼桨叶段2.2相似。在副旋翼桨叶段2.4的副旋翼桨叶轴10上，安置消除不平衡度用的配重10.1，取代在旋翼桨叶段2.2中的旋翼桨叶6.1。在副旋翼支承轴3.2上安置导引滑块13，它连接副旋翼支承轴3.2与旋翼导引轴3.3。旋翼导引轴3.3通过旋翼罩盖轴承11.1与旋翼罩盖11刚性连接。旋翼罩盖11本身通过驱动部分的上副旋翼环8.4以及旋翼罩盖轴承11.1封闭旋翼罩盖段2.5。

驱动力通过旋翼桨毂2传递。由此保证，旋翼驱动轴线A与旋翼支承轴线B的偏移运动无关，其中旋翼支承轴线B可以与一个部件一起垂直于直升机机身1纵轴线L调整，而且不限于图2中表示的方向，尤其是能朝纵轴线L两侧调整。旋翼桨毂2的支承段2.1支承飞行时的直升机机身1，并将驱动力从直升机机身1的初始驱动装置传到旋翼桨毂2内。包含在旋翼桨叶段2.2旋翼环8.1和8.2中的摆动轴承7，将驱动力从旋翼桨毂2经由旋翼环8.1和8.2传给旋翼桨叶轴6。连接它们的摆动轴承7允许旋翼桨叶轴6并因而旋翼桨叶6.1由旋翼支承轴3.1导引的纵向移动。此外，摆动轴承7承受在旋翼桨叶轴6和旋翼桨叶6.1上形式上为离心力和向心力的加速度力和制动力，并将它们进一步传给旋翼环8.1和8.2。通过将旋翼桨叶段2.2的上旋翼环8.2经由中间板12与副旋翼桨叶段2.4的下副旋翼环8.3连接，使两个上下叠置的旋翼桨叶轴6的旋转运动同步化。

正弦调节机构1.1通过支承滑架在滑轨上的移动，促使旋翼支承轴3.1移动，旋翼支承轴3.1安置在支承滑架上并因而跟随运动。由此，通过旋翼桨叶轴6沿其定向移动，改变旋翼桨叶6.1离旋翼驱动轴线A的距离。同样，正弦调节机构1.1通过伺服电动机或伺服液压装置与旋转斜盘1.2连接，用于借助旋转轴承座5调整旋翼桨叶轴6的迎角。

在中间剪式段2.3内(见图4和5)，中间板9的结构设计用于将通过它固定在旋翼桨叶段2.2内的旋翼支承轴3.1的运动，传递给在副旋翼桨叶段2.4内的副旋翼支承轴3.2和副旋翼桨叶轴10。在那里的副旋翼桨叶轴10端部的配重10.1，消除在旋翼桨叶段2.2内通过移动对置的旋翼桨叶6.1引起的不平衡度。由于在副旋翼桨叶段2.4内没有旋翼桨叶，所以取消倾斜角调整装置并因而也取消旋转轴承座。旋翼罩盖轴承11.1意味着是一种与旋翼导引轴3.3的刚性连接装置。

图6表示本发明另一种优选的设计，包括与旋翼桨叶段2.2的旋翼桨叶轴6相比在副旋翼桨叶段2.4内较短的副旋翼桨叶轴10。由此相应改变配重10.1的参数。配重10.1的参数尤其包括其质量。此外，改变尤其配重10.1的质量受直升机最大允许重量的限制。在这里，通过与下方的旋翼桨叶段2.2对照相应地设计副旋翼桨叶段2.4，可以获得旋翼桨毂2紧凑的结构，并由此改善飞行特性。

图7表示按本发明优选的设计，作为由现有技术已知的共轴式旋翼结构的一种进一步发展。在这里，副旋翼桨叶段2.4同轴安置在旋翼桨叶段2.2上方，并取代配重10.1设有副旋翼桨叶10.2。副旋翼桨叶10.2与旋翼桨叶6.1反向旋转。由此平衡这两个旋翼桨叶段的扭矩。这种结构需要副旋转斜盘12，用于借助副旋翼旋转轴承座10.3调整副旋翼桨叶段2.4的副旋翼桨叶10.2倾斜角。图7的这种优选的设计规定，在共轴式旋翼系统中旋翼支承轴线B与旋翼驱动轴线A也是分离的。

在同轴的剪式段2.6中安置同轴的正弦调节机构14(图8)。它有螺杆14.1，螺杆14.1使同轴剪式段26的滑块9电或液压运动。因此，固定在滑块9上的旋翼支承轴3.1与副旋翼支承轴3.2彼此反向运动。旋翼桨叶段2.2的旋翼桨叶轴6与副旋翼桨叶段2.4的副旋翼桨叶轴10因而彼此反向运动。

按这种优选的设计，存在旋转斜盘1.2和副旋转斜盘12。旋转斜盘1.2按以前所述的那些设计设置，而副旋转斜盘12翻转180°装入副旋翼桨叶段2.4内。此外在副旋翼桨叶段2.4中还存在副旋翼旋转轴承座10.3，它们调整副旋翼桨叶10.2的倾斜角。副旋翼桨叶10.2设计为右旋以及安置在副旋翼桨叶段2.4的副旋翼桨叶轴10上。旋翼桨叶段2.2通过同轴剪式段2.6中的锥齿轮14.2沿相反的旋转方向驱动副旋翼桨叶段2.4。在这里，副旋翼桨叶段2.4通过在旋翼桨叶段2.2内槽形环14.3上的滚柱轴承运动(图8)。

图9和10表示按本发明的直升机另一种设计，在其直升机机身1上，在两侧分别水平安置一个机翼15。机翼15安置并可转动地支承在直升机机身1中间高度上。通过它们绕水平轴线旋转至少90°的可旋转性及它们的气动特性，机翼15产生附加的升力。另一对机翼布置在直升机机身1尾部，在这里后部机翼15的水平尺寸小于前部机翼15的水平尺寸。尤其是，前部机翼15可设计作为升降舵，所以它们作为所谓的鸭翼布置在后部机翼15前。在直升机机身1尾部设置形式上为基本上垂直向上延伸的机尾安定面的垂直尾翼16。

在直升机机身1的中间高度上，在机翼15下方设置发电机17和初始驱动装置18。发电机17可例如有燃料电池和/或蓄电池，以及它为初始驱动装置18提供能量，初始驱动装置18本身有涡轮并为直升机产生附加的驱动力。有关其余的部件可参见前面列举的那些实施形式。

在图11和12所示按本发明的直升机的实施形式中，在直升机机身1内设置一个可以在调整滑架20中运动的支承环19，它的运动方向设计为沿直升机机身1的纵轴线L。旋翼桨毂2与支承环19连接并因而同样能沿直升机机身1纵轴线L方向调整，从而在高平移速度的情况下，当直升机的升力中心向后朝机尾方向移位，并因而载荷重心向前朝机头方向移位时，借助支承环19通过向前调整旋翼桨毂，将升力中心重新朝直升机的(质量)重心移动。由此，即使在平移速度非常高的情况下仍能保持稳定的飞行姿态。

附图标记清单

1 直升机机身

1.1 正弦调节机构

1.2 旋转斜盘

1.3 驱动轴

2 旋翼桨毂

2.1 支承段

2.2 旋翼桨叶段

2.3 剪式段

2.4 副旋翼桨叶段

2.5 旋翼罩盖段

2.6 同轴的剪式段

3 旋翼轴

3.1 旋翼支承轴

3.2 副旋翼支承轴

3.3 旋翼导引轴

4 旋翼桨叶轴轴承

5 旋转轴承座

6 旋翼桨叶轴

6.1 旋翼桨叶

7 摆动轴承

7.1 副摆动轴承

8.1 下旋翼环

8.2 上旋翼环

8.3 下副旋翼环

8.4 上副旋翼环

9 中间板

9.1 滑块

10 副旋翼桨叶轴

10.1 配重

10.2 副旋翼桨叶

10.3 副旋翼旋转轴承座

11 旋翼罩盖

11.1 旋翼罩盖轴承

12 副旋转斜盘

13 导引滑块

14 同轴的正弦调节机构

14.1 螺杆

14.2 锥齿轮

14.3 槽形环

15 机翼

16 垂直尾翼

17 发电机

18 初始驱动装置

19 支承环

20 调整滑架

A 旋翼驱动轴线

B 旋翼支承轴线

C 旋翼旋转方向

D 飞行方向

L 纵轴线

Claims (42)

1.一种直升机，包括有一条纵轴线(L)的直升机机身(1)和围绕旋翼驱动轴线(A)驱动的旋翼桨毂(2)，旋翼桨毂(2)有至少两片分别借助旋翼桨叶轴(6)固定的旋翼桨叶(6.1)，其特征为：旋翼桨叶轴(6)的旋翼支承轴线(B)可垂直于其延伸方向相对于旋翼驱动轴线(A)调整。

2.按照权利要求1所述的直升机，其特征为，旋翼支承轴线(B)可以与一个部件一起垂直于直升机机身(1)的纵轴线(L)调整。

3.按照权利要求1或2所述的直升机，其特征为，旋翼支承轴线(B)可以向直升机机身(1)纵轴线(L)两侧调整。

4.按照权利要求1至3之一所述的直升机，其特征为，旋翼驱动轴线(A)与旋翼支承轴线(B)彼此独立设计。

5.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征为，旋翼轴(3)有多个部分，旋翼轴(3)的这些部分至少包含一个旋翼支承轴(3.1)和一个副旋翼支承轴(3.2)，旋翼桨毂(2)在至少一个旋翼桨叶段(2.2)内固定至少两个旋翼桨叶轴(6)，存在至少一个有副旋翼桨叶轴(10)的副旋翼桨叶段(2.4)，副旋翼桨叶段(2.4)与旋翼桨叶段(2.2)耦合，以及旋翼轴(3)的运动部分、旋翼支承轴(3.1)与副旋翼支承轴(3.2)可以互相相反偏移，并由此使旋翼桨叶轴(6)与副旋翼轴(10)彼此反向运动。

6.按照权利要求5所述的直升机，其特征为，旋翼轴(3)的多个部分沿其轴向彼此相继。

7.按照权利要求5或6所述的直升机，其特征在于正弦调节机构(1.1)，通过它可垂直于旋翼支承轴线(B)调整旋翼轴(3)，旋翼轴(3)的对称轴线是旋翼支承轴线(B)。

8.按照权利要求7所述的直升机，其特征为，至少一个旋翼桨叶轴(6)间接或直接与正弦调节机构(1.1)连接并借助它调整。

9.按照权利要求7或8所述的直升机，其特征在于旋翼轴(3)通过正弦调节机构(1.1)有一维或二维的可调性。

10.按照权利要求5至9之一所述的直升机，其特征为，至少两个旋翼桨叶轴(6)与旋翼轴(3)连接并可与旋翼轴(3)一起调整。

11.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征为，至少两个旋翼桨叶轴(6)分别借助摆动轴承(7)导引。

12.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征在于通过旋翼桨毂(2)驱动旋翼桨叶轴(7)。

13.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征为，旋翼驱动轴线(A)与旋翼桨毂(2)的对称轴线重合。

14.按照权利要求11至13之一所述的直升机，其特征在于驱动力经由摆动轴承(7)和旋翼环(8.1、8.2)传递给旋翼桨叶轴(6)。

15.按照权利要求14所述的直升机，其特征为，旋翼环(8.1、8.2)可旋转地与摆动轴承(7)连接。

16.按照权利要求5至15之一所述的直升机，其特征为，旋翼轴(3)的至少两个部分可垂直于旋翼支承轴线(B)运动。

17.按照权利要求5至16之一所述的直升机，其特征为，旋翼轴(3)的至少一个部分相对于旋翼桨毂(2)刚性固定。

18.按照权利要求5至17之一所述的直升机，其特征为，旋翼轴(3)的至少一个部分与旋翼桨毂(2)或其部件连接。

19.按照权利要求5至18之一所述的直升机，其特征为，一个或多个旋翼桨叶轴(6)彼此独立固定在旋翼轴(3)的至少一个部分上。

20.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征为，至少两个旋翼桨叶轴(6)彼此独立地与旋转斜盘(4)连接。

21.按照权利要求5至20之一所述的直升机，其特征为，副旋翼桨叶段(2.4)布置在旋翼桨叶段(2.2)上方和/或下方。

22.按照权利要求14至21之一所述的直升机，其特征为，至少两个不同旋翼桨叶段(2.2、2.4)的至少两个旋翼环(8.2、8.3)互相耦合。

23.按照权利要求5至22之一所述的直升机，其特征为，在至少一个副旋翼桨叶段(2.4)的副旋翼桨叶轴(10)上安置配重(10.1)。

24.按照权利要求23所述的直升机，其特征为，配重(10.1)有固体、液体或气体材料。

25.按照权利要求23或24之一所述的直升机，其特征为，配重(10.1)的质量随时间保持不变或可以改变。

26.按照权利要求5至25之一所述的直升机，其特征为，旋翼桨叶段(2.2)与副旋翼桨叶段(2.4)的耦合通过剪式段(2.3)实现。

27.按照权利要求26所述的直升机，其特征为，所述剪式段(2.3)有滑块(9)。

28.按照权利要求5至27之一所述的直升机，其特征为，副旋翼桨叶段(2.4)的至少一个副旋翼桨叶轴(10)有与旋翼桨叶段(2.2)的旋翼桨叶轴(6)相同的结构形式。

29.按照权利要求28所述的直升机，其特征在于至少一个副旋翼桨叶轴(10)与至少一个旋翼桨叶轴(6)长度一致。

30.按照权利要求29所述的直升机，其特征为，至少一个副旋翼桨叶段(2.4)有至少一个长度不同于旋翼桨叶轴(6)的副旋翼桨叶轴(10)。

31.按照权利要求5至30之一所述的直升机，其特征为，至少一个副旋翼桨叶段(2.4)设有副旋翼桨叶(10.2)。

32.按照权利要求5至31之一所述的直升机，其特征为，旋翼桨叶段(2.2)的旋转方向与至少一个副旋翼桨叶段(2.4)的旋转方向耦合。

33.按照权利要求32所述的直升机，其特征在于旋翼桨叶段(2.2)与副旋翼桨叶段(2.4)通过槽形环(14.3)中的锥齿轮耦合，槽形环(14.3)开设在同轴的剪式段(2.6)内。

34.按照权利要求20至33之一所述的直升机，其特征为，存在至少一个副旋转斜盘(12)，以及它控制至少一个副旋翼桨叶段(2.4)。

35.按照权利要求20至34之一所述的直升机，其特征为，至少一个旋转斜盘(4)安装在旋翼桨毂(2)内。

36.按照权利要求20至35之一所述的直升机，其特征为，至少一个旋转斜盘安装在旋翼罩盖(11)内。

37.按照权利要求34至36之一所述的直升机，其特征为，至少一个旋转斜盘(4)与至少一个副旋转斜盘(12)耦合。

38.按照权利要求20至37之一所述的直升机，其特征为，至少两个旋转斜盘(4)和/或副旋转斜盘(12)通过连杆和/或杠杆互相连接。

39.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征为，在直升机机身(1)上设置机翼(15)和垂直尾翼(16)。

40.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征为，在直升机机身(1)内设置发电机(17)作为初始驱动装置(18)。

41.按照权利要求40所述的直升机，其特征为，初始驱动装置(18)有涡轮、活塞式发动机、燃料电池和/或蓄电池。

42.按照上述权利要求之一所述的直升机，其特征为，在调整滑架(20)中的支承环(19)可运动地支承在直升机机身(1)内，其中，支承环(19)与旋翼桨毂(2)连接，以及支承环(19)可与旋翼桨毂(2)一起沿直升机机身(1)纵轴线(L)的方向移动。