CN108025809B - 具有抗扭矩系统的直升机、相关套件和方法 - Google Patents

具有抗扭矩系统的直升机、相关套件和方法 Download PDF

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Abstract

边条(230)可以沿着直升机(300b)的尾撑(212)的接近侧的一部分延伸。多个涡流发生器(VGs 236)可以沿着尾撑的远离侧的一部分延伸。对于具有圆形横截面的尾撑，边条和VGs定位在尾撑的相应侧上、当从远端向前观察时在尾撑的水平面下方大约5度至15度处。对于具有非圆形横截面的尾撑，边条和VGs定位在尾撑的相应侧上、当从远端向前观察时在尾撑的下半部上曲率变化最大(例如，否则会发生气流分离)的位置上方约5至15度处。整流罩可以位于远离侧上、尾撑的上半部上，以形成不对称轮廓。

Description

具有抗扭矩系统的直升机、相关套件和方法
技术领域
本公开总体上涉及直升机，更具体地涉及改变直升机的空气动力学的抗扭矩装置。
背景技术
传统单旋翼直升机具有提供升力的主提升旋翼(“主旋翼”)和提供用于对抗主旋翼的反扭矩并调节偏航对准的横向力的尾旋翼。主旋翼产生在直升机的尾撑周围流动的下洗气流。已知在尾撑的接近侧上包括边条以改变来自转动的主旋翼的下洗气流的流动，以便产生补偿力，该补偿力至少部分地抵消由主旋翼的转动产生的反扭矩。尾撑的“接近侧”是在转动过程中主旋翼桨叶接近的尾撑的一侧。
例如，美国专利第4,708,305号描述了一种用于控制主旋翼扭矩的系统，其降低了常规抗扭矩装置(例如尾旋翼)的功率和尺寸需求。通过破坏在机身周围流动的主旋翼下洗气流来产生扭矩反力。特别地，通过定位在尾撑的接近侧上特定位置处的边条将下沉气流从机身表面分离。
美国专利第8,210,468号描述了一种用于直升机的稳定器系统，该直升机包括安装在尾撑的接近侧上的边条和改动的垂直稳定翼。稳定器系统的部件协作来改善直升机的操纵性(例如，增大横风耐受性)、减少疲劳(例如，尾撑疲劳、机身疲劳等)、改善爬升性能、改善巡航性能、提高控制安全系数及其组合等。
美国专利第8,985,503号教导了在尾撑的接近侧上的两个位置处定位边条。下边条从气流分离的位置或从尾撑下半部的外表面曲率的最大变化位置大致向下延伸。上边条从尾撑上半部的外表面曲率的最大变化位置大致向上延伸。美国专利第8,985,503号还教导了在尾撑的远离侧上包括整流罩。远离侧是主旋翼在转动过程中远离或离开的尾撑的一侧。整流罩位于尾撑的上半部。美国专利第8,985,503号还教导了在尾撑的远离侧上定位多个涡流发生器。涡流发生器定位在整流罩上，因此沿着尾撑的上半部的一部分延伸。美国专利第8,991,747号教导了一种与美国专利第8,985,503号教导的结构在某些方面类似的结构。
发明内容
一种直升机，具有从直升机的机身部向后延伸的尾撑。尾撑包括接近撑侧和远离或离开撑侧，其分别在尾撑的垂直平面的相对侧上垂直地延伸。直升机包括主旋翼，主旋翼布置成在主旋翼在主旋翼转动方向上的多圈转动中的每圈转动中越过尾撑远离或离开撑侧之前，越过尾撑的接近撑侧。
通过分析和/或测试，申请人认识到，边条的存在以及在尾撑的接近侧上定位边条能够对性能产生有利的影响。同样地，申请人认识到，在尾撑的远离侧上定位涡流发生器能够对性能产生有利的影响。申请人还认识到，包括整流罩以及正确定位的板条和涡流发生器可以进一步有利地影响性能。
边条、涡流发生器和/或整流罩的优选构造取决于尾撑的形状。
对于具有圆形横截面的尾撑，优选构造包括：边条，其位于尾撑的接近侧上、尾撑的下半部，定位在沿尾撑的长度观察时在尾撑的水平面下方大约5度至15度处。对于具有圆形横截面的尾撑，优选构造包括：涡流发生器，其位于尾撑的远离侧、尾撑的下半部，定位在沿尾撑的长度观察时在尾撑的水平面下方大约5度至15度处。可选的整流罩可以位于尾撑的远离侧的上半部，从而例如在尾旋翼驱动轴罩和尾撑的远离侧之间提供平滑的过渡，或代替现有的尾旋翼驱动轴罩。可选地，上边条可以和具有圆形横截面的尾撑一起使用。上边条可以位于尾旋翼驱动轴罩与尾撑接合或相交处大约两英寸内。
对于具有非圆形(例如，椭圆形或长圆形)横截面的尾撑，优选构造包括：边条，其位于尾撑的接近侧、尾撑的下半部，定位在沿尾撑的长度观察时曲率半径变化最大的位置或在不存在边条的情况下会发生气流分离的位置上方大约5度至15度处。替选地，对于具有非圆形(例如，椭圆形或长圆形)横截面的尾撑，第一边条位置可以是其中第一边条的直立腿垂直于撑表面并且与水平面(例如，水平轴线或中平面)成大约10度至大约16度、或更优选大约13度至大约14度的位置，其中直立腿与第一边条的基部成大约直角，第一边条的基部将第一边条附接到尾撑。对于具有非圆形(例如，椭圆形或长圆形)横截面的尾撑，优选构造包括：涡流发生器，其位于尾撑的远离侧、尾撑的下半部，定位在沿尾撑的长度观察时曲率半径变化最大的位置或在不存在涡流发生器的情况下会发生气流分离的位置上方大约5度至15度处。可选的整流罩可以位于尾撑的远离侧的上半部，从而例如在尾旋翼驱动轴罩和尾撑的远离侧之间提供平滑的过渡，或代替现有的尾旋翼驱动轴罩。尽管上边条可以与不过度伸长的非圆形尾撑一起使用，但优选在具有伸长的非圆形横截面的尾撑的情况下省略。
如本文所述，定位在尾撑的下半部上的边条具有类似于机翼上延伸的襟翼的作用，从而使接近侧上的压力相对于尾撑的远离侧上的压力增加。如本文所述，定位在尾撑的下半部上的涡流发生器促进了主旋翼下洗气流的气流附着，从而减小了尾撑的远离侧上的压力。在尾撑的远离侧上采用整流罩来产生不对称轮廓可以促进尾撑的远离侧上的气流附着，并且可以改善性能和/或直升机的稳定性和/或性能。
本文所述的各种反扭矩结构和技术可以显著减少驱动尾旋翼所需的动力的量、可以允许减小尾旋翼或甚至垂直稳定翼的尺寸、可以增加承载能力和/或提供其他优点。
在销售、出租或交付给客户之前，原始设备制造商(OEM)或供应商可以在制造直升机的过程中安装边条、涡流发生器和/或整流罩。替选地，可以在制造直升机之后，例如在销售、出租或交付给客户之后，安装边条、涡流发生器和/或整流罩。边条、涡流发生器和/或整流罩可以作为售后套件提供，售后套件包括用于说明在尾撑上定位和安装的说明书。说明书可以特定于直升机的制造和型号，或可以提供基于尾撑的横截面轮廓的位置规格信息。
一种直升机可以概括为包括：机身；主旋翼，其耦接到机身并且在运行中相对于机身沿第一转动方向转动；发动机，其由机身承载并且被驱动地耦接以使主旋翼相对于机身沿第一转动方向转动；从机身向后延伸的尾撑，尾撑具有接近侧和远离侧，接近侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼接近的尾撑的一侧，远离侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼远离的尾撑的一侧，远离侧跨越尾撑的宽度与接近侧相对，尾撑的接近侧具有绕中心线的恒定的曲率半径，尾撑具有上半部、下半部和在尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面；以及从尾撑的接近侧向外延伸的第一边条，第一边条以大约5度至15度的角度定位在尾撑的水平面下方，该角度是在水平面、中心线和从中心线向第一边条延伸的轴线之间测量的。
直升机还可以包括：从尾撑的远离侧向外延伸的至少一个涡流发生器，至少一个涡流发生器以大约5度至15度的角度定位在尾撑的水平面下方，该角度是在水平面、中心线和从中心线延伸到至少一个涡流发生器的轴线之间测量的。尾撑可以具有纵向轴线，第一边条可以是改装边条并且平行于尾撑的纵向轴线延伸，涡流发生器可以不平行于尾撑的纵向轴线延伸。直升机还可以包括：尾旋翼，其定位为靠近尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着尾撑延伸并且可移除地覆盖尾旋翼驱动轴。直升机还可以包括：从尾撑的接近侧向外延伸的第二边条，第二边条定位为靠近尾旋翼驱动轴罩与尾撑的接近侧接合的位置。直升机还可以包括：从尾撑的接近侧向外延伸的第二边条，第二边条定位在尾旋翼驱动轴罩与尾撑的接近侧接合的位置上方或下方两英寸内。直升机还可以包括：整流罩，其耦接在尾撑的远离侧上，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。尾旋翼驱动轴罩可以具有顶点，整流罩可以从尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到水平面与尾撑的远离侧相交的地方。整流罩可以在尾旋翼驱动轴罩的顶点与尾撑的远离侧之间提供平滑的过渡。直升机还可以包括：整流罩，其耦接在尾撑的远离侧上，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。整流罩可以形成可移除地覆盖尾旋翼驱动轴的尾旋翼驱动轴罩。随着尾撑从机身到尾撑的远端被穿过，尾撑的厚度可以逐渐减小，尾撑可以在机身的垂直平面中以非直角从机身延伸出，并且尾撑的水平面可以不与地面或机身的水平面平行。
一种制造直升机的方法，该直升机具有：机身；主旋翼，其耦接到机身并且在运行中相对于机身沿第一转动方向转动；发动机，其由机身承载并且被驱动地耦接以使主旋翼相对于机身沿第一转动方向转动；从机身向后延伸的尾撑，尾撑具有接近侧和远离侧，接近侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼接近的尾撑的一侧，远离侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼远离的尾撑的一侧，远离侧跨越尾撑的宽度与接近侧相对，尾撑的接近侧具有绕中心线的恒定的曲率半径，并且尾撑具有上半部、下半部和在尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面。该方法可以概括为包括：将第一边条定位成在第一边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸，第一边条位置以大约5度至15度的角度位于尾撑的水平面下方，该角度是在水平面、中心线和从中心线向第一边条位置延伸的轴线之间测量的；以及将第一边条在第一边条位置处固定到尾撑的接近侧。
该方法还可以包括：将至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从尾撑的远离侧向外延伸，至少一个涡流发生器位置以大约5度至15度的角度位于尾撑的水平面下方，该角度是在水平面、中心线和从中心线向涡流发生器位置延伸的轴线之间测量的；以及将至少一个涡流发生器在涡流发生器位置处固定到尾撑的远离侧。直升机还可以具有：尾旋翼，其定位为靠近尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着尾撑延伸并且可移除地覆盖尾旋翼驱动轴，并且该方法还可以包括：将第二边条定位成在第二边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸，第二边条位置位于尾旋翼驱动轴罩与尾撑的接近侧接合的位置上方或下方两英寸内；以及将第二边条在第二边条位置处固定到尾撑的接近侧。该方法还可以包括：将整流罩定位在尾撑的远离侧上的整流罩位置处，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称；以及将整流罩固定在整流罩位置处。直升机还可以具有：尾旋翼，其定位为靠近尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着尾撑延伸并且可移除地覆盖尾旋翼驱动轴，尾旋翼驱动轴罩具有顶点，并且该方法还可以包括：将整流罩定位在尾撑的远离侧上的整流罩位置处，其中整流罩从尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到水平面与尾撑的远离侧相交的地方。直升机还可以具有：尾旋翼，其定位为靠近尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着尾撑延伸并且可移除地覆盖尾旋翼驱动轴，尾旋翼驱动轴罩具有顶点，并且该方法还可以包括：移除尾旋翼驱动轴罩；以及将整流罩固定在整流罩位置处，其中整流罩覆盖尾旋翼驱动轴并沿着尾撑的远离侧的一部分延伸。
一种用于直升机的改装套件，可以概括为包括：第一边条；说明书，其指示使用者将第一边条定位成在第一边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸，第一边条位置以大约5度至15度的角度位于尾撑的水平面下方，该角度是在水平面、尾撑的中心线和从中心线向第一边条位置延伸的轴线之间测量的。
改装套件还可以包括：至少一个涡流发生器，其中说明书指示使用者将至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从尾撑的远离侧向外延伸，至少一个涡流发生器位置以大约5度至15度的角度位于尾撑的水平面下方，该角度是在水平面、中心线和从中心线向涡流发生器位置延伸的轴线之间测量的。改装套件还可以包括：第二边条，其中说明书指示使用者将第二边条定位成在第二边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸，第二边条位置位于尾旋翼驱动轴罩与尾撑的接近侧接合的位置上方或下方两英寸内。改装套件还可以包括：整流罩，其中说明书指示使用者将整流罩定位在尾撑的远离侧上的整流罩位置处，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。说明书还可以指示使用者将整流罩定位成从尾旋翼驱动轴的顶点向下延伸到尾撑的水平面与尾撑的远离侧相交的地方。说明书可以指示使用者：移除尾旋翼驱动轴罩；以及将整流罩定位成覆盖尾旋翼驱动轴并沿着尾撑的远离侧向下延伸。
一种直升机可以概括为包括：机身；主旋翼，其耦接到机身并且在运行中相对于机身沿第一转动方向转动；发动机，其由机身承载并且被驱动地耦接以使主旋翼相对于机身沿第一转动方向转动；从机身向后延伸的尾撑，尾撑具有接近侧和远离侧，接近侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼接近的尾撑的一侧，远离侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼远离的尾撑的一侧，远离侧跨越尾撑的宽度与接近侧相对，尾撑的接近侧具有绕中心线的变化的曲率半径，尾撑具有上半部、下半部和在尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面；以及从尾撑的接近侧向外延伸的第一边条，第一边条定位在尾撑的水平面下方、在水平面下方接近侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的位置处。
尾撑的远离侧可以具有绕尾撑的中心线的变化的曲率半径，并且直升机还可以包括：从尾撑的远离侧向外延伸的至少一个涡流发生器，至少一个涡流发生器定位在尾撑的水平面下方、在水平面下方远离侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的位置处。尾撑可以具有纵向轴线，第一边条可以是改装边条并且平行于尾撑的纵向轴线延伸，涡流发生器可以不平行与尾撑的纵向轴线延伸。直升机还可以包括：整流罩，其耦接在尾撑的远离侧上，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。直升机还可以包括：尾旋翼，其定位为靠近尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着尾撑延伸并且可移除地覆盖尾旋翼驱动轴。尾旋翼驱动轴罩可以具有顶点，整流罩可以从尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到水平面与尾撑的远离侧相交的地方。整流罩可以在尾旋翼驱动轴的顶点与尾撑的远离侧之间提供平滑的过渡。直升机还可以包括：尾旋翼，其定位为靠近尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；以及驱动地耦接到尾旋翼的尾旋翼驱动轴；其中整流罩形成可移除地覆盖尾旋翼驱动轴的尾旋翼驱动轴罩。随着尾撑从机身到尾撑的远端被穿过，尾撑的厚度可以逐渐减小，尾撑可以在机身的垂直平面中以非直角从机身延伸出，并且尾撑的水平面可以不与地面或机身的水平面平行。接近侧的曲率半径可以平滑地连续变化，仅由第一边条中断。
一种制造直升机的方法，该直升机具有：机身；主旋翼，其耦接到机身并且在运行中相对于机身沿第一转动方向转动；发动机，其由机身承载并且被驱动地耦接以使主旋翼相对于机身沿第一转动方向转动；从机身向后延伸的尾撑，尾撑具有接近侧和远离侧，接近侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼接近的尾撑的一侧，远离侧是当沿第一转动方向转动时主旋翼远离的尾撑的一侧，远离侧跨越尾撑的宽度与接近侧相对，尾撑的接近侧具有绕中心线的变化的曲率半径，尾撑具有上半部、下半部和在尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面。该方法可以概括为包括：将第一边条定位成在第一边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸，第一边条位置位于尾撑的水平面下方、在水平面下方接近侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的位置处；以及将第一边条在第一边条位置处固定到尾撑的接近侧。
尾撑的远离侧可以具有绕尾撑的中心线的变化的曲率半径，并且该方法还可以包括：将至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从尾撑的远离侧向外延伸，至少一个涡流发生器位置位于尾撑的水平面下方、在水平面下方远离侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的位置处；以及将至少一个涡流发生器在涡流发生器位置处固定到尾撑的远离侧。该方法还可以包括：将整流罩定位在尾撑的远离侧上的整流罩位置处，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称；以及将整流罩固定在整流罩位置处。尾旋翼驱动轴罩可以具有顶点，并且将整流罩定位在尾撑的远离侧上的整流罩位置处可以包括将整流罩定位成从尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到水平面与尾撑的远离侧相交的地方。该方法还可以包括：移除尾旋翼驱动轴罩；并且将整流罩定位在整流罩位置处，以覆盖尾旋翼驱动轴并在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称；以及将整流罩固定在整流罩位置处。
一种用于直升机的改装套件，可以概括为包括：第一边条；和指示使用者将第一边条定位成在第一边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸的说明书，第一边条位置位于尾撑的水平面下方、在水平面下方接近侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的位置处。
改装套件还可以包括：至少一个涡流发生器，其中说明书指示使用者将至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从尾撑的远离侧向外延伸，至少一个涡流发生器位置位于尾撑的水平面下方、在水平面下方远离侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的位置处。改装套件还可以包括：整流罩，其中说明书指示使用者来定位，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。说明书还可以指示使用者将整流罩定位成从尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到尾撑的水平面与尾撑的远离侧相交的地方。说明书可以指示使用者移除尾旋翼驱动轴罩，以及将整流罩定位成覆盖尾旋翼驱动轴并沿着尾撑的远离侧向下延伸。
附图说明
在附图中，相同的附图标记表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不一定按比例绘制，并且这些元件中的一些被任意放大和定位以改善附图的易读性。另外，所绘制的元件的特定形状不一定旨在传达关于特定元件的实际形状的任何信息，而仅仅是被选择以易于在附图中识别。
图1A是根据至少一个所示实施例的示出了边条的直升机的接近侧正视图。
图1B是图1A的直升机的远离侧正视图，示出了涡流发生器。
图2A是具有尾撑的直升机的局部放大正视图，更详细地示出了尾撑的接近侧。
图2B是图2A的具有尾撑的直升机的局部放大正视图，更详细地示出了尾撑的远离侧。
图2C是沿着剖面线2(图2A)截取的图2A和2B中所示的尾撑的横截面视图，示出了尾撑的非圆形轮廓以及边条和涡流发生器分别在尾撑的接近侧和远离侧上的相应位置。
图3A是根据一个所示实施例的类似于图2A-2C中所示的尾撑的横截面视图，其中外加有代替尾旋翼驱动轴罩以形成不对称的尾撑轮廓的整流罩。
图3B是根据一个所示实施例的类似于图2A-2C中所示的尾撑的横截面视图，其中外加有在远离侧上从尾旋翼驱动轴罩延伸以形成不对称的尾撑轮廓的整流罩。
图4A是由于来自主旋翼的下沉气流经过直升机的尾撑而产生的压力分布的图，该直升机没有边条或涡流发生器、具有对称的尾撑轮廓，尾撑具有未改动的非圆形或长圆形轮廓。
图4B是由于来自主旋翼的下沉气流经过直升机的尾撑而产生的压力分布的图，该直升机包括接近侧上定位在第一边条位置的边条、尾撑的远离侧上定位在涡流发生器位置的涡流发生器以及产生类似于图3A或3B的不对称轮廓的整流罩，尾撑具有未改动的非圆形或长圆形轮廓。
图4C是由于来自主旋翼的下沉气流经过直升机的尾撑而产生的压力分布的图，该直升机没有边条或涡流发生器，具有对称的尾撑轮廓，尾撑具有未改动的圆形轮廓。
图4D是由于来自主旋翼的下沉气流经过直升机的尾撑而产生的压力分布的图，该直升机包括接近侧上的第一、第二和第三边条、在尾撑的远离侧上定位在涡流发生器位置的涡流发生器以及产生类似于图3A或3B的不对称轮廓的整流罩，尾撑具有未改动的圆形轮廓。
图5是直升机的尾撑和尾旋翼驱动轴罩的横截面视图，尾撑具有高度椭圆形的横截面轮廓，其可以利用整流罩进行改动，并且包括尾撑的远离侧上的涡流发生器和接近侧上的边条。
图6是直升机的尾撑和尾旋翼驱动轴罩的横截面视图，尾撑具有高度长圆形的横截面轮廓，其可以利用整流罩进行改动，并且包括尾撑的远离侧上的涡流发生器和接近侧上的边条。
图7是直升机的尾撑和尾旋翼驱动轴罩的横截面视图，尾撑具有圆形的横截面轮廓，其可以利用整流罩进行改动，并且包括尾撑的远离侧上的涡流发生器和接近侧上的第一和第二边条。
图8是根据一个实施例的用于制造直升机或改动直升机尾部的方法的流程图。
具体实施方式
在以下说明中，阐述了一些具体细节以便提供对本发明的各种实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些细节的情况下实践本发明。在直升机的尾部的背景下公开了尾撑改动系统，因为它们在该背景下具有特定用途。然而，这些修改能够被纳入其中空气动力学是重要考虑因素的其他类型的飞机中。诸如“后部”、“前部”、“向后”、“向前”、“逆时针”、“顺时针”、“向上”和“向下”等术语及其变型用于描述所示实施例，并与非限制性示例性应用的描述一致地使用。然而，应当理解的是，所示实施例能够位于或定向在各种期望的位置。
如本文和权利要求中所使用的，诸如横截面、横截面轮廓、轮廓和曲率半径等术语是指尾撑的外蒙皮，如果上下文提出了则包括整流罩，但不包括任何边条、涡流发生器或从外蒙皮表面以突兀的角度向外延伸的类似结构。外蒙皮通常是封闭的表面。
除非上下文另有要求，否则在整个说明书和所附的权利要求中，词语“包括”及其变型应被解释为开放性包括的含义，即“包括，但不限于”。
在整个说明书中，对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着针对该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指的是同一个实施例。此外，特定特征、结构或特性可以以任意合适的方式在一个或更多个实施例中组合。
如在本说明书以及所附的权利要求中使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式包括复数个指示物。还应该注意的是，除非上下文另有明确指示，否则术语“或”通常以其最广泛的含义使用，即意为“和/或”。
此处提供的本公开的摘要仅是为了方便起见，并不解释实施例的范围或含义。
图1A和1B示出了直升机100，其包括机舱机身部102和与机舱机身部102连接并从机舱机身部102向后延伸的尾部104。主旋翼106耦接到机身部102。在运行中，主旋翼相对于机身部102沿第一转动方向(由箭头108指示)转动，这提供了升力。驱动地耦接由机身部102承载的发动机110，以使主旋翼106沿第一转动方向108转动。
尾部104包括从机身部102向后延伸的尾撑112。尾部104包括靠近尾部104的远端116固定地耦接的垂直稳定翼114。尾旋翼118可转动地耦接到垂直稳定翼114。在运行中，尾旋翼118沿尾旋翼转动方向(由箭头120指示)转动，即绕通常大致垂直于主旋翼106转动轴线的轴线转动。尾旋翼驱动轴罩124沿着尾撑112的长度126的至少一部分延伸，并且可移除地覆盖驱动轴122(在图3A-3B中最佳示出的)。驱动轴122例如从发动机110驱动地耦接到尾旋翼118。
如图1A最佳示出的，尾撑112具有接近侧128。接近侧128是当沿第一转动方向108转动时主旋翼106的桨叶接近的尾撑112的一侧。例如，接近侧128可以是尾撑112或机身部102的左侧或左舷侧。第一边条130沿着尾撑112的长度126的至少一部分延伸。如本文所述的，第一边条130定位或定向在尾撑112的下半部上的第一边条位置处。
如图1B最佳示出的，尾撑112具有远离侧132。远离侧132是当沿第一转动方向108转动时主旋翼106的桨叶远离的尾撑112的一侧。例如，远离侧132可以是尾撑150或机身104的右侧或右舷侧。远离侧132跨越尾撑112的宽度134与接近侧128相对。多个涡流发生器136沿着尾撑112的长度126的至少一部分定位。如本文所述的，涡流发生器136被定位或定向成部分抵消由主旋翼106产生的扭矩，作为抗扭矩系统的至少一部分。
第一边条130平行于尾撑112的纵向轴线延伸。第一边条130可以采取改装边条的形式，或可以由原始设备制造商安装。涡流发生器136沿着尾撑112的纵向轴线分布，但是每一个分别不平行于尾撑112的纵向轴线，例如成45度角、60度角、30度角。
如图1A和1B所示，随着尾撑150从机身到尾撑150的远端被穿过，尾撑150的厚度可以逐渐减小。通常地，尾撑150在机身的垂直平面中以非直角从机身延伸出，通常从机身朝向尾撑150的远端相对向上倾斜。因此，尾撑150的水平面通常不与地面或机身104的水平面平行。
然而不受限于理论，本文所述第一边条130的定位或定向使得第一边条130与机翼上的襟翼以类似的方式起作用，至少部分抵消由主旋翼104产生的扭矩，作为抗扭矩系统的至少一部分。如本文所述定位或定向的第一边条130可以有利地将一些下洗气流侧向地从接近侧128推开，形成将尾撑112朝向远离侧132推动的反作用力(即，沿与尾旋翼推力相同的方向，对于图1A向内，对于图1B向外)，同时还增加接近侧128和远离侧132之间的压力差，增加将尾撑112拉向远离侧132的“升”力。
然而同样不受限于理论，本文所述的定位或定向涡流发生器136在不存在涡流发生器136的情况下流动将停滞的位置的下游处略微重新激励流动，至少部分抵消由主旋翼106产生的扭矩，作为抗扭矩系统的至少一部分。如本文所述的定位或定向的涡流发生器136可以有利地增加接近侧128和远离侧132之间的压力差，增加将尾撑112拉向远离侧132的“升”力(即，沿与尾旋翼推力相同的方向，对于图1A向内，对于图1B向外)。
图2A-2C示出了根据一个所示实施例的直升机200的一部分。
直升机200可以与图1A和1B的直升机100相似或甚至相同。直升机200包括从机舱机身部202(图2A、2B)向后延伸的尾撑212。如图2C最佳示出的，尾撑212具有非圆形横截面轮廓，例如具有肩部215a、215b、215c、215d(图2C)。直升机200包括尾旋翼驱动轴222，尾旋翼驱动轴222将尾旋翼(图2A-2C中未示出)驱动地耦接到直升机200的发动机(图2A-2C中未示出)。尾旋翼驱动轴罩224可以定位在尾撑212上以覆盖尾旋翼驱动轴222。尾旋翼驱动轴罩可以可移除地紧固到尾撑212，以允许检查和维修尾旋翼驱动轴222。
第一边条230定位在尾撑212的接近侧228上、尾撑212下半部240(图2C)上的第一边条位置242处，并且沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸。
如图2C最佳示出的，尾撑212可以具有垂直轴线或中平面244(例如，在水平地面246上时，在直升机200、机身部202或地面246的参考系中大致垂直地延伸的对称平面)。尾撑212可以具有水平轴线或中平面248(例如，在水平地面246上时，在直升机200、机身部202或地面246的参考系中大致水平地延伸的对称平面，考虑尾撑212相对于机身部202可以形成的任何角度，或考虑随着尾撑212从机身部202至尾撑212的远端116被穿过(图1A、1B)，在尾撑212中的任何逐渐变细)。
对于具有非圆形横截面轮廓的尾撑212，第一边条位置242定位、定向和/或位于尾撑212的接近侧228上、尾撑212的下半部240上，定位于从沿着尾撑212的长度观察时接近侧228的表面的曲率半径变化最大的位置、或在不存在第一边条230的情况下会发生气流分离的位置250的上方大约5度至15度处。图2C中轴线254、256之间最佳示出了接近侧228的下半部240上的曲率半径变化最大的位置250、中心位置252(例如，垂直中平面244和水平中平面248相交处)和第一边条位置242之间的示例性角度。射线254对应于15度角。射线255对应于5度角。
替选地，对于具有非圆形横截面轮廓的尾撑212，第一边条位置242定位、定向和/或位于尾撑212的接近侧228上、尾撑212的下半部240上，使得第一边条230的直立腿垂直于撑表面并且与水平面(例如，水平轴线或中平面248)成大约10度至大约16度，或更优选成大约13度至大约14度，其中直立腿与第一边条230的基部成大约直角，第一边条230的基部将第一边条230附接到尾撑212。术语“大约”与角度或度数结合使用时包括正负3度的变化。
多个涡流发生器236定位在尾撑212的远离侧232上、尾撑212的下半部240上的涡流发生器位置258处，并且沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸。
对于具有非圆形横截面轮廓的尾撑212，涡流发生器236定位、定向和/或位于尾撑212的远离侧232上、尾撑212的下半部240上，定位于从沿着尾撑212的长度观察时远离侧232的表面的曲率半径变化最大的位置、或在不存在涡流发生器236的情况下会发生气流分离的位置260的上方大约5度至15度处。图2C中轴线262、264之间最佳示出了远离侧232的下半部240上的曲率半径变化最大的位置260、中心位置252(例如，垂直中平面244和水平中平面248相交处)和涡流发生器位置258之间的示例性角度。射线262对应于15度角。射线263对应于5度角。
图3A示出了根据一个所示实施例的直升机300a的一部分。
直升机300a可以与图1A和1B的直升机100相似或甚至相同。直升机300a包括许多与图2A-2C所示的相同或相似的结构。相同或相似的部分使用与图2A-2C所采用的相同的附图标记表示。为了增强图的易读性，一些结构在图3A中没有具体地指示出。以下仅讨论与图2A-2C中显著不同的部分。
除了第一边条230和涡流发生器236，直升机300a可选的包括沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸的整流罩370a。例如，整流罩370a可以沿着尾撑212的一部分延伸，该部分经受来自主旋翼106(图1A、1B)的旋翼洗气流。整流罩370a和尾撑212的结合导致尾部104(图1A、1B)具有穿过垂直轴线或中平面244的不对称的横截面轮廓。该不对称的横截面轮廓被成形为在远离侧232上产生升力，因此整流罩370a至少部分地抵消由主旋翼106(图1A、1B)产生的主旋翼扭矩，作为抗扭矩系统的至少一部分。
整流罩370a可以定位成覆盖尾旋翼驱动轴222。例如，整流罩370a可以代替直升机300a附带的尾旋翼驱动轴罩224(图3A)。整流罩370b能够至少部分地沿着尾撑212的远离侧232向下延伸，从而提供与其平滑的过渡。整流罩370b能够作为售后套件与边条230和/或涡流发生器236以及用于在本文描述的各位置处安装这些的说明书371一起提供。替选地，整流罩370a可以是由OEM制造和/或交付的直升机300a的一部分。
可选地，第二边条372定位在尾撑212的接近侧228上、尾撑212的上半部374上的第二边条位置376处，并且沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸。第二边条位置376优选在尾撑212的上部378、整流罩370a与尾撑212接合处的几英寸内。第二边条372可以与具有圆形横截面轮廓或几乎圆形(例如图3A)并且不过度伸长或过度椭圆(例如图6)的横截面轮廓的尾撑一起使用。申请人发现，至少对于具有过度伸长或过度椭圆的横截面轮廓的尾撑，省略第二边条372是有利的。第二边条372增加了重量，并易于产生下压力损失，因此至少部分地(如果不是全部的话)抵消了在接近侧228上产生气流分离的任何优点。
图3B示出了根据一个所示实施例的直升机300b的一部分。
直升机300b可以与图1A和1B的直升机100相似或甚至相同。直升机300b包括许多与图2A-2C所示的相同或相似的结构。相同或相似的部分用与图2A-2C和3A所采用的相同的附图标记表示。为了增强图的易读性，一些结构在图3B中没有具体地指示出。以下仅讨论与图2A-2C和3A中显著不同的部分。
除了第一边条230和涡流发生器237，直升机300a可选的包括沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸的整流罩370b。例如，整流罩370b可以沿着尾撑212的一部分延伸，该部分经受来自主旋翼106(图1A、1B)的主旋翼洗气流。整流罩370b和尾撑212的结合导致尾部104(图1A、1B)具有穿过垂直轴线或中平面244的不对称的横截面轮廓。该不对称的横截面轮廓被成形为在远离侧232上产生升力，因此整流罩370b至少部分地抵消由主旋翼106产生的主旋翼扭矩，作为抗扭矩系统的至少一部分。
与整流罩370a(图3A)相比，整流罩370b可以定位为靠近尾旋翼驱动轴罩222。例如，整流罩370b可以从尾旋翼驱动轴罩222的垂直顶点380向下延伸到尾撑212的远离侧232的至少一部分。整流罩370b可以在尾旋翼驱动轴罩222与尾撑212的远离侧232之间提供平滑的过渡。整流罩370b能够作为售后套件与边条和/或涡流发生器以及用于在本文描述的各位置处安装这些的说明书371一起提供。替选地，整流罩可以是由OEM制造和/或交付的直升机的一部分。
从图3A和3B中能够看出，空气动力学整流罩370a、370b消除了尾撑212的远离侧232上的肩部215b。在一些实施方式中，可以在整流罩370a、370b附接到尾撑212之前，将上部或第二边条372附接到整流罩370a、370b。
改变直升机的尾部104(图1A、1B)的横截面轮廓以使得尾撑212的远离侧232(与接近侧228相对的一侧)更符合空气动力学从而促进尾撑212的远离侧232上的气流附着具有许多益处。例如，改变尾撑212或尾部104的远离侧232的轮廓还可以具有以下益处：(i)消除由不利成形的尾部轮廓造成的下压力损失；(ii)通过至少部分地抵消由主旋翼转动产生的反扭矩而节省了马力；和(iii)能够通过促进减少所谓的“尾旋翼有效性损失”(在包括逆时针转动的主旋翼的直升机中)或“非指令左偏航”(在包括逆时针转动的主旋翼的直升机中)来改善方向控制。
这可以包括改变尾部104的轮廓以使尾撑212的接近侧228上的气流减慢，并且使尾撑212或尾部104的远离(即相对)侧232上的空气流加速。所述改变能够通过从尾撑215上移除已有的尾旋翼驱动轴罩222并用用更符合空气动力学轮廓的尾旋翼驱动轴罩代替来实现。所述改变也能够通过向尾撑212或尾部104添加结构来实现。所得到的尾部104能够具有类似于翼型(例如，具有连续弧面)的横截面轮廓。所述改变可以包括也可以不包括向尾撑212的接近侧228添加边条230和向远离侧232添加涡流发生器236。尽管本文讨论的一些示例涉及对包括单独的尾旋翼驱动轴罩的尾撑或尾部的改动，但是本公开的原理也适用于对其中尾撑212完全容纳尾旋翼驱动轴222的尾部104或尾撑212的改动。在这样的情况下，该改动可以包括例如向尾撑212或尾部104的至少相对侧添加至少一个结构元件，以改善尾撑212的空气动力学轮廓。
图4A示出了利用计算流体动力学(CFD)生成的直升机的常规尾撑400a和尾旋翼驱动轴罩402a周围的压力分布，尾撑400a具有非圆形或长圆形横截面轮廓，并且尾部没有边条、涡流发生器或整流罩来产生不对称的横截面轮廓。
如图4A中可见的，常规的尾撑400a在尾撑400a的接近侧428上产生大量的低压，并且在尾撑的远离侧432上产生更大量的低压。由接近侧428与远离侧432之间的压力差产生的升力随着接近侧428与远离侧432之间的压力分布变化。
图4B示出了利用计算流体动力学(CFD)生成的直升机300b的尾撑212和尾旋翼驱动轴罩222周围的压力分布，其中尾撑212具有非圆形横截面轮廓(图3B)，并且尾部104(图1A、1B)具有在第一边条位置242(图2C)处沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸的第一边条230、在涡流发生器位置258(图2C)处沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸的多个涡流发生器236以及附接到尾撑212以使尾部104(图1A、1B)具有不对称横截面轮廓的整流罩370b。虽然与图3B的构造类似或甚至相同，但是由图3A的构造可以得到类似的压力分布。
如在图4B中可见的，包括适当定位的第一边条230、涡流发生器236和整流罩370b显著地增加了由接近侧228和远离侧232之间的压力差产生的升力。与图4A相比，通过这种结构，尾撑212的接近侧228上的低压显著减小，而远离侧232上的低压显著增强。这种压力变化实质上有助于抵消主旋翼扭矩。这种改善的压力分布通过至少部分地抵消主旋翼转动产生的反扭矩而节省马力。它还通过减少尾旋翼有效性损失来改善方向控制。
图4C示出了利用计算流体动力学(CFD)生成的直升机的常规尾撑400b和尾旋翼驱动轴罩402b周围的压力分布，尾撑400b具有圆形或长圆形横截面轮廓，并且尾部没有边条、涡流发生器或整流罩来产生不对称的横截面轮廓。
如图4C中可见的，常规的尾撑400b在尾撑400b的接近侧428上产生大量的低压，并且在尾撑的远离侧432上产生更大量的低压。由接近侧428与远离侧432之间的压力差产生的升力随着接近侧428与远离侧432之间的压力分布变化。
图4D示出了利用计算流体动力学(CFD)生成的直升机100(图1A、1B)的尾撑712和尾旋翼驱动轴罩222周围的压力分布，尾撑712具有圆形横截面轮廓(图7)。尾部104(图1A、1B)具有在第一边条位置742(图7)处沿着尾撑712的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸的第一边条230。第一边条位置742在接近侧228上尾撑712的水平中平面248下方间隔大约5度至15度，如图7最佳示出的。尾部104(图1A、1B)可选地在第二边条位置776处具有第二边条772。第二边条位置776靠近尾旋翼驱动轴罩222与尾撑712接合的位置(例如，几英寸内)。尾部104(图1A、1B)可选地在第三边条位置794处具有第三边条792。第三边条位置794靠近整流罩370b或尾旋翼驱动轴罩222的垂直顶点796。尾部104(图1A、1B)具有在涡流发生器位置758(图2C)处沿着尾撑712的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸的多个涡流发生器236。涡流发生器位置758在远离侧232上尾撑712的水平中平面248下方间隔大约5到15度，如图7最佳示出的，其是从第一边条230穿过垂直轴线244的镜像。尾部104(图1A、1B)可选地具有整流罩370b，其附接到尾撑712以使尾部104(图1A、1B)具有不对称的横截面轮廓。尾撑712类似于图7中所示的尾撑，同时添加了第三边条792。
如在图4D中可见的，包括适当定位在第一边条位置742的第一边条230和定位在涡流发生器位置758的涡流发生器236以及添加整流罩370b，显著地增加了由接近侧228和远离侧232之间的压力差产生的远离侧232上的升力。另外，分别在第二边条位置776添加第二边条772和/或在第三边条位置796添加第三边条792也可以相对于常规尾撑400b增加远离侧232上的升力。与图4A相比，通过所述结构，尾撑712的接近侧228上的低压显著减小，而远离侧232上的低压显著增强。这种压力变化实质上有助于抵消主旋翼扭矩。这种改善的压力分布通过至少部分地抵消主旋翼转动产生的反扭矩而节省马力。它还通过减少尾旋翼有效性损失来改善方向控制。
图5示出了根据一个所示实施例的直升机500的一部分。
直升机500可以与直升机100(图1A和1B)、直升机200(图2A-2C)、直升机300a、300b(图3A、3B)类似或甚至相同。直升机500b包括许多与图2A-2C所示的相同或相似的结构。相同或相似的部分用与图2A-2C、3A和3B所采用的相同的附图标记来表示。为了增强图的易读性，一些结构在图6中没有具体地指示出。以下仅讨论与图2A-2C、3A和3B中显著不同的部分。
与图2A-2C、3A和3B中所示的尾撑212相比，图5示出了具有高度椭圆形的非圆形横截面轮廓的尾撑512。如前所述，对于具有高度长圆形或高度椭圆形的非圆形横截面轮廓的尾撑512，采用接近侧228上第一边条位置242处的第一边条230、远离侧232上涡流发生器位置258处的多个涡流发生器236、整流罩370a、370b，并且省略在接近侧228的上半部374中的附加边条是有利的。第一边条230、涡流发生器237和整流罩370b至少部分抵消由主旋翼106产生的主旋翼扭矩，并形成为抗扭矩系统的至少一部分。
第一边条230、涡流发生器237和整流罩370b能够作为售后套件与用于在本文描述的各位置处安装这些的说明书371(图3A、3B)一起提供。替选地，整流罩可以是由OEM制造和/或交付的直升机的一部分。
图6示出了根据一个所示实施例的直升机600的一部分。
直升机600可以与直升机100(图1A和1B)、直升机200(图2A-2C)、直升机300a、300b(图3A、3B)和/或直升机500(图5)类似或甚至相同。直升机600b包括许多与图2A-2C所示的相同或相似的结构。相同或相似的部分用与图2A-2C、3A、3B和5所采用的相同的附图标记表示。为了增强图的易读性，一些结构在图6中没有具体地指示出。以下仅讨论与图2A-2C、3A、3B和5中显著不同的部分。
与图2A-2C、3A和3B中所示的尾撑212相比，图6示出了具有高度长圆形的非圆形横截面轮廓的尾撑612。尾撑612的一些部分能够具有无穷大或几乎无穷大的曲率半径，例如图6中所示的在水平轴线或中平面248的正上方和下方延伸的基本垂直的部分。如前所述，对于具有高度长圆形或高度椭圆形的非圆形横截面轮廓的尾撑612，采用接近侧228上第一边条位置242处的第一边条230、远离侧232上涡流发生器位置258处的多个涡流发生器236、整流罩370a、370b，并且省略在接近侧228的上半部374中的附加边条是有利的。第一边条230、涡流发生器237和整流罩370b至少部分抵消由主旋翼106产生的主旋翼扭矩，并形成为抗扭矩系统的至少一部分。
第一边条230、涡流发生器237和整流罩370b能够作为售后套件与用于在本文描述的各位置处安装这些的说明书371(图3A、3B)一起提供。替选地，整流罩可以是由OEM制造和/或交付的直升机的一部分。
图7示出了根据一个所示实施例的直升机700的一部分。
直升机700可以与直升机100(图1A和1B)、直升机200(图2A-2C)、直升机300a、300b(图3A、3B)、直升机500(图5)和/或直升机600(图6)类似或甚至相同。直升机700b包括许多与图2A-2C所示的相同或相似的结构。相同或相似的部分用与图3A、3B、5和6所采用的相同的附图标记表示。为了增强图的易读性，一些结构在图7中没有具体地指示出。以下仅讨论与图2A-2C、3A、3B、5和6中显著不同的部分。
与在图2A-2C、5和6中所示的尾撑212、512和612相比，尾撑712具有圆形横截面轮廓。由于尾撑712具有恒定的曲率半径或尾撑712的表面的恒定曲率变化，所以对边条和涡流发生器的定位会与上述的定位不同。申请人使用CFD确定了第一边条、涡流发生器和可选的第二边条的位置，以增强具有圆形横截面轮廓的尾撑712的性能。
第一边条230定位在尾撑712的接近侧228上、尾撑712的下半部240上的第一边条位置742处，并且沿着尾撑712的长度126(图1A、1B)的至少一部分从接近侧228向外延伸。
第一边条位置742以在沿着尾撑712的长度观察时大约5度至15度的角度位于或定位在尾撑712的水平中平面248下方，该角度是在水平中平面248、中心点或中心线252和从中心点或中心线252向第一边条位置742延伸的射线755之间测量的。射线755表示与水平中平面248成15度。射线754表示与水平中平面248成5度。
多个涡流发生器236定位在尾撑712的远离侧232上、尾撑712的下半部240上的涡流发生器位置758处，并且沿着尾撑212的长度126(图1A、1B)的至少一部分从接近侧向外延伸。
涡流发生器位置758以在沿着尾撑712的长度观察时大约5度至15度的角度位于或定位在尾撑712的水平中平面248下方，该角度是在水平中平面248、中心点或中心线252和从中心点或中心线252向涡流发生器位置758延伸的射线763之间测量的。射线763表示与水平中平面248成15度。射线762表示与水平中平面248成5度。
整流罩370b是可选的，并且可以省略或者用整流罩370a(图3A)代替。整流罩370b使尾部104(图1A、1B)具有不对称的横截面轮廓，其成形为在远离侧228上产生升力。
可选地，第二边条772定位在尾撑712的接近侧228上、尾撑212的上半部374上第二边条位置776处，并且沿着尾撑712的长度126(图1A、1B)的至少一部分延伸。第二边条位置776优选在尾撑212的上部778上、整流罩370b与尾撑712接合处的几英寸内。第二边条772可以与具有圆形横截面轮廓或几乎圆形(例如图3A)并且不过度伸长或过度椭圆(例如图6)的横截面轮廓的尾撑一起使用。申请人发现，至少对于具有过度伸长或过度椭圆的横截面轮廓的尾撑，省略第二边条772是有利的。第二边条772增加了重量，并易于产生下压力损失，因此至少部分地(如果不是全部的话)抵消了在接近侧228上产生气流分离的任何优点。
边条230、边条772、涡流发生器236和可选的整流罩370b至少部分抵消由主旋翼106产生的主旋翼扭矩，并构成抗扭矩系统的至少一部分。
边条230、边条772、涡流发生器237和整流罩370b能够作为售后套件与用于在本文描述的各位置处安装这些的说明书371(图3A、3B)一起提供。替选地，整流罩可以是由OEM制造和/或交付的直升机的一部分。
图8示出了根据一个实施例的用于制造直升机或改动直升机尾部的方法800。将直升机交付给购买者或者最终使用者之前，方法800可以在构建、生产或制造直升机期间例如由原始设备制造商(OEM)或OEM的供应商使用。替选地，方法800可以在制造或交付直升机之后由OEM使用。例如，方法800可以使用售后改装套件来执行，所述售后改装套件可以包括一个或更多个边条、涡流发生器、整流罩和用于执行该方法的说明书(例如，书写形式的或在非暂时性计算机可读介质上的文字、图表、图形、音频)。
在802，将第一边条定位成在第一边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸。第一边条位置取决于尾撑的横截面轮廓的形状。
例如，对于具有非圆形横截面轮廓的尾撑，第一边条位置位于或定位在尾撑的水平中平面下方，当沿着尾撑的长度观察时在水平面下方接近侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的角度处，该角度是接近侧在水平面下方的曲率半径变化最大的位置、中心点或中心线和从中心线向第一边条位置延伸的轴线之间测量的。
替选地，对于具有非圆形(例如，椭圆或长圆形)横截面轮廓的尾撑，第一边条位置定位、定向和/或位于尾撑的接近侧上、尾撑的下半部上，使得第一边条的直立腿垂直于撑表面并且与水平面(例如，水平轴线或中平面)成大约10度至大约16度，或更优选成大约13度至大约14度，其中直立腿与第一边条的基部成大约直角，第一边条的基部将第一边条附接到尾撑。
例如，对于具有圆形横截面轮廓的尾撑，第一边条位置位于或定位在尾撑的水平中平面下方，以当沿着尾撑的长度观察时大约5度至15度的角度处，该角度是在水平中平面、中心点或中心线和从中心点或中心线向第一边条位置延伸的射线之间测量的。
在804，将第一边条附接或固定在尾撑的接近侧上的第一边条位置处。例如，可以通过紧固件、螺母板、铆钉等来附接第一边条。
在806，将多个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从尾撑的远离侧向外延伸。涡流发生器位置取决于尾撑的横截面轮廓的形状。例如，对于具有非圆形横截面轮廓的尾撑，涡流发生器位置位于或定位在尾撑的水平中平面下方、当沿着尾撑的长度观察时在水平面下方接近侧的曲率半径变化最大的位置上方大约5度至15度的角度处，该角度是在水平面下方接近侧的曲率半径变化最大的位置、中心点或中心线和从中心线向涡流发生器位置延伸的轴线之间测量的。例如，对于具有圆形横截面轮廓的尾撑，涡流发生器位置位于或定位在尾撑的水平中平面下方，当沿着尾撑的长度观察时在大约5度至15度的角度处，该角度是在水平中平面、中心点或中心线和从中心点或中心线向涡流发生器位置延伸的射线之间测量的。
在808，将涡流发生器在涡流发生器位置处附接或固定到尾撑的远离侧。例如，涡流发生器可以通过紧固件、螺母板、铆钉等来附接。涡流发生器能够单独附接或结合到改动后的尾撑；作为附接到撑的单个组件(比如集成有涡流发生器阵列的长条带)来安装；或作为与未改动的尾撑附接的重新设计的轴罩或其他空气动力学整流罩的组成部分。
例如，涡流发生器可以以与垂直轴线成大约10°至约30°的角度α间隔开一定距离d(大约3英寸至6英寸)。作为参考，0°布置将使涡流发生器的长轴垂直于撑的中心线轴线。涡流发生器与垂直轴线成10°至30°的布置能够使涡流发生器向前或向后倾斜。涡流发生器都能够都相对于垂直轴线成相同角度，或者如图2B中所示沿着尾撑前后交替。
可选地在810，将第二边条定位成在第二边条位置处从接近侧向外延伸。第二边条位置位于驱动轴罩接合尾撑的接近侧的位置上方或下方两英寸内。第二边条的包括可以取决于尾撑的横截面轮廓的形状。例如，对于具有圆形横截面轮廓的尾撑，第二或上边条可以产生足够的益处来证明所述包括是合理的。对于具有非圆形横截面轮廓的尾撑，如果特定的非圆形横截面轮廓没有过度伸长，则第二或上边条可以产生足够的益处来证明所述包括是合理的。
可选地在812，将第二边条在第二边条位置处固定到尾撑的接近侧。例如，可以通过紧固件、螺母板、铆钉等来附接第二边条。
可选地在814，将整流罩定位在尾撑的远离侧上的整流罩位置处，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。例如，可以将整流罩定位成从尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到尾撑的水平中平面与尾撑的远离侧相交的地方。
替选地，可选地在816，移除尾旋翼驱动轴罩。可选地在818，定位整流罩来替代移除的尾旋翼驱动轴罩，以在整流罩位置覆盖尾旋翼驱动轴，以在尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。
因此，改动直升机的尾撑可以包括：从尾撑中移除第一旋翼驱动轴罩，其中第一旋翼驱动轴罩包括第一外表面，当安装在尾撑上时，第一外表面关于尾撑的垂直平面基本对称；以及在尾撑上安装第二旋翼驱动轴罩，其中第二旋翼驱动轴罩包括第二外表面，当安装在尾撑上时，第二外表面关于尾撑的垂直平面是不对称的。第二外表面可以包括多个涡流发生器。
可选地在820，将整流罩固定在整流罩位置处。例如，可以通过紧固件、螺母板、铆钉等来附接整流罩。
虽然一些示例涉及将边条和/或涡流发生器添加到被改动以包括不对称轮廓的尾撑，但是本公开也包括将边条和/或涡流发生器应用于未经额外改动而包括不对称形状的尾撑。例如，将涡流发生器应用于具有不对称尾撑的直升机(比如，Augusta WestlandAW169和Bell 525 Relentless)的相对侧能够改善这些飞机的性能。
另外，本文公开的尾撑改动能够结合到各种各样的直升机中。如本文所使用的，术语“直升机”包括但不限于通过利用发动机提供的动力使绕垂直轴线旋转的机翼或桨叶转动来抬升并水平地维持在空中的旋翼飞机、旋翼机或其他比空气重的飞机。例如，包括BellUH-1、Bell Huey II、Sikorsky UH-60的直升机和Eurocopter HH-65A Dolphin直升机非常适合用本文公开的尾撑系统进行改装。上述各实施例能够被组合以提供进一步的实施例。
在某些实施例中，本文所述的实施例、特征、系统、设备、材料、方法和技术可以应用于或用在上述美国临时专利申请第60/930,233、61/816,507、62/188,305号和美国专利申请第4,708,305、6,869,045、7,063,289、8,210,468、8,985,503和8,991,747号中公开的实施例、特征、系统、设备、材料、方法和技术的任何一个或更多个中。上述美国临时专利申请第60/930,233、61/816,507、62/188,305号和美国专利申请第4,708,305、6,869,045、7,063,289、8,210,468、8,985,503和8,991,747号在此通过引用并入本文。如果必要的话，可以改动实施例的方面以利用各种专利、申请和出版物的概念来提供另外的实施例。
根据以上详细描述，能够对实施例做出这些和其他改变。通常，在所附的权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而应该解释为包括所有可能的实施例和这些权利要求有权享有的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。

Claims (38)

1.一种直升机，包括：
机身；
主旋翼，其耦接到所述机身并且在运行中相对于所述机身沿第一转动方向转动；
发动机，其由所述机身承载并且被驱动地耦接以使所述主旋翼相对于所述机身沿所述第一转动方向转动；
尾撑，其从所述机身向后延伸，所述尾撑具有接近侧和远离侧，所述接近侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼接近的所述尾撑的一侧，所述远离侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼远离的所述尾撑的一侧，所述远离侧跨越所述尾撑的宽度与所述接近侧相对，所述尾撑的接近侧和远离侧均具有绕所述尾撑的中心线的变化的曲率半径，所述尾撑具有上半部、下半部和在所述尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面；
第一边条，其从所述尾撑的接近侧向外延伸，所述第一边条定位在所述尾撑的水平面下方、在所述水平面下方所述接近侧的曲率半径变化最大的位置上方5度至15度的位置处；以及
从所述尾撑的远离侧向外延伸的至少一个涡流发生器，所述至少一个涡流发生器定位在所述尾撑的水平面下方、在所述水平面下方所述远离侧的曲率半径变化最大的位置上方5度至15度的位置处。
2.根据权利要求1所述的直升机，其中所述尾撑具有纵向轴线，所述第一边条是改装边条并且平行于所述尾撑的纵向轴线延伸，所述至少一个涡流发生器不平行于所述尾撑的纵向轴线延伸。
3.根据权利要求2所述的直升机，还包括：
整流罩，其耦接在所述尾撑的远离侧上，以在所述尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。
4.根据权利要求3所述的直升机，还包括：
尾旋翼，其沿着所述尾撑定位并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；
尾旋翼驱动轴，其驱动地耦接到所述尾旋翼；以及
尾旋翼驱动轴罩，其沿着所述尾撑延伸并且可移除地覆盖所述尾旋翼驱动轴。
5.根据权利要求4所述的直升机，其中所述尾旋翼驱动轴罩具有顶点，所述整流罩从所述尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到所述水平面与所述尾撑的远离侧相交的地方。
6.根据权利要求5所述的直升机，其中所述整流罩在所述尾旋翼驱动轴的顶点与所述尾撑的远离侧之间提供比不具有整流罩时更平滑的过渡。
7.根据权利要求3所述的直升机，还包括：
尾旋翼，其沿着所述尾撑定位并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；以及
尾旋翼驱动轴，其驱动地耦接到所述尾旋翼，其中所述整流罩形成可移除地覆盖所述尾旋翼驱动轴的尾旋翼驱动轴罩。
8.根据权利要求1所述的直升机，其中随着所述尾撑从所述机身到所述尾撑的远端被穿过，所述尾撑的厚度逐渐减小，所述尾撑在所述机身的垂直平面中以非直角从所述机身延伸出，并且所述尾撑的水平面不与地面或所述机身的水平面平行。
9.根据权利要求1所述的直升机，其中所述接近侧的曲率半径平滑地连续变化，仅由所述第一边条中断。
10.一种制造直升机的方法，所述直升机具有：机身；主旋翼，其耦接到所述机身并且在运行中相对于所述机身沿第一转动方向转动；发动机，其由所述机身承载并且被驱动地耦接以使所述主旋翼相对于所述机身沿所述第一转动方向转动；以及从所述机身向后延伸的尾撑，所述尾撑具有接近侧和远离侧，所述接近侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼接近的所述尾撑的一侧，所述远离侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼远离的所述尾撑的一侧，所述远离侧跨越所述尾撑的宽度与所述接近侧相对，所述尾撑的接近侧和远离侧均具有绕所述尾撑的中心线的变化的曲率半径，并且所述尾撑具有上半部、下半部和在所述尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面；所述方法包括：
将第一边条定位成在第一边条位置处从所述尾撑的接近侧向外延伸，所述第一边条位置位于所述尾撑的水平面下方、在所述水平面下方所述接近侧的曲率半径变化最大的位置上方5度至15度的位置处；
将所述第一边条在所述第一边条位置处固定到所述尾撑的接近侧；
将至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从所述尾撑的远离侧向外延伸，所述至少一个涡流发生器位置位于尾撑的水平面下方、在所述水平面下方所述远离侧的曲率半径变化最大的位置上方5度至15度的位置处；以及
将所述至少一个涡流发生器在所述涡流发生器位置处固定到所述尾撑的远离侧。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将整流罩定位在所述尾撑的远离侧上的整流罩位置处，以在所述尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称；以及
将所述整流罩固定在所述整流罩位置处。
12.根据权利要求11所述的方法，其中尾旋翼驱动轴罩具有顶点，并且所述将整流罩定位在所述尾撑的远离侧上的整流罩位置处包括将所述整流罩定位成从所述尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到所述水平面与所述尾撑的远离侧相交的地方。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
移除尾旋翼驱动轴罩；并且
将整流罩定位在整流罩位置处，以覆盖尾旋翼驱动轴并在所述尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称；以及
将所述整流罩固定在所述整流罩位置处。
14.一种用于直升机的改装套件，包括：
第一边条；
说明书，其指示使用者将所述第一边条定位成在第一边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸，所述第一边条位置位于所述尾撑的水平面下方、在所述水平面下方所述接近侧的曲率半径变化最大的位置上方5度至15度的位置处；以及
至少一个涡流发生器，其中所述说明书指示使用者将所述至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从所述尾撑的远离侧向外延伸，所述至少一个涡流发生器位置位于所述尾撑的水平面下方、在所述水平面下方所述远离侧的曲率半径变化最大的位置上方5度至15度的位置处。
15.根据权利要求14所述的改装套件，还包括：
整流罩，其中所述说明书指示使用者定位所述整流罩，以在所述尾撑的接近侧和所述尾撑的远离侧之间产生不对称。
16.根据权利要求15所述的改装套件，其中所述说明书指示使用者将所述整流罩定位成从尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到所述尾撑的水平面与所述尾撑的远离侧相交的地方。
17.根据权利要求15所述的改装套件，其中所述说明书指示使用者移除尾旋翼驱动轴罩，并且将所述整流罩定位成覆盖尾旋翼驱动轴并沿着所述尾撑的远离侧的一部分向下延伸。
18.一种直升机，包括：
机身；
主旋翼，其耦接到所述机身并且在运行中相对于所述机身沿第一转动方向转动；
发动机，其由所述机身承载并且被驱动地耦接以使所述主旋翼相对于所述机身沿所述第一转动方向转动；
尾撑，其从所述机身向后延伸，所述尾撑具有接近侧和远离侧，所述接近侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼接近的所述尾撑的一侧，所述远离侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼远离的所述尾撑的一侧，所述远离侧跨越所述尾撑的宽度与所述接近侧相对，所述尾撑的接近侧具有绕中心线恒定的曲率半径，所述尾撑具有上半部、下半部和在所述尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面；
第一边条，其从所述尾撑的接近侧向外延伸，所述第一边条以5度至15度的角度定位在所述尾撑的水平面下方，所述角度是在所述水平面、所述中心线和从所述中心线向所述第一边条延伸的轴线之间测量的；以及
从所述尾撑的远离侧向外延伸的至少一个涡流发生器，所述至少一个涡流发生器以5度至15度的角度定位在所述尾撑的水平面下方，所述角度是在所述水平面、所述中心线和从所述中心线向所述至少一个涡流发生器延伸的轴线之间测量的。
19.根据权利要求18所述的直升机，其中所述尾撑具有纵向轴线，所述第一边条是改装边条并且平行于所述尾撑的纵向轴线延伸，所述涡流发生器不平行于所述尾撑的纵向轴线延伸。
20.根据权利要求18所述的直升机，还包括：
尾旋翼，其定位为靠近所述尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；
尾旋翼驱动轴，其驱动地耦接到所述尾旋翼；以及
尾旋翼驱动轴罩，其沿着所述尾撑延伸并且可移除地覆盖所述尾旋翼驱动轴。
21.根据权利要求20所述的直升机，还包括：
从所述尾撑的接近侧向外延伸的第二边条，所述第二边条定位为靠近所述尾旋翼驱动轴罩与所述尾撑的接近侧接合的位置。
22.根据权利要求20所述的直升机，还包括：
从所述尾撑的接近侧向外延伸的第二边条，所述第二边条定位在所述尾旋翼驱动轴罩与所述尾撑的接近侧接合的位置上方或下方两英寸内。
23.根据权利要求20所述的直升机，还包括：
整流罩，其耦接在所述尾撑的远离侧上，以在所述尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。
24.根据权利要求23所述的直升机，其中所述尾旋翼驱动轴罩具有顶点，并且所述整流罩从所述尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到所述水平面与所述尾撑的远离侧相交的地方。
25.根据权利要求24所述的直升机，其中所述整流罩在所述尾旋翼驱动轴罩的顶点与所述尾撑的远离侧之间提供平滑的过渡。
26.根据权利要求18所述的直升机，还包括：
整流罩，其耦接在所述尾撑的远离侧上，以在所述尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。
27.根据权利要求26所述的直升机，其中所述整流罩形成可移除地覆盖尾旋翼驱动轴的尾旋翼驱动轴罩。
28.根据权利要求18所述的直升机，其中随着所述尾撑从所述机身到所述尾撑的远端被穿过，所述尾撑的厚度逐渐减小，所述尾撑在所述机身的垂直平面中以非直角从所述机身延伸出，并且所述尾撑的水平面不与地面或所述机身的水平面平行。
29.一种制造直升机的方法，所述直升机具有：机身；主旋翼，其耦接到所述机身并且在运行中相对于所述机身沿第一转动方向转动；发动机，其由所述机身承载并且被驱动地耦接以使所述主旋翼相对于所述机身沿所述第一转动方向转动；以及从所述机身向后延伸的尾撑，所述尾撑具有接近侧和远离侧，所述接近侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼接近的所述尾撑的一侧，所述远离侧是当沿所述第一转动方向转动时所述主旋翼远离的所述尾撑的一侧，所述远离侧跨越所述尾撑的宽度与所述接近侧相对，所述尾撑的接近侧具有绕中心线的恒定的曲率半径，并且所述尾撑具有上半部、下半部和在所述尾撑的上半部与下半部之间延伸的水平面，所述方法包括：
将第一边条定位成在第一边条位置处从所述尾撑的接近侧向外延伸，所述第一边条位置以5度至15度的角度位于所述尾撑的水平面下方，所述角度是在所述水平面、所述中心线和从所述中心线向所述第一边条位置延伸的轴线之间测量的；
将所述第一边条在所述第一边条位置处固定到所述尾撑的接近侧；
将至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从所述尾撑的远离侧向外延伸，至少一个涡流发生器位置以5度至15度的角度位于所述尾撑的水平面下方，所述角度是在所述水平面、所述中心线和从所述中心线向所述涡流发生器位置延伸的轴线之间测量的；以及
将所述至少一个涡流发生器在所述涡流发生器位置处固定到所述尾撑的远离侧。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述直升机还具有尾旋翼，其定位为靠近所述尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到所述尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着所述尾撑延伸并且可移除地覆盖所述尾旋翼驱动轴，并且所述方法还包括：
将第二边条定位成在第二边条位置处从所述尾撑的接近侧向外延伸，所述第二边条位置位于所述尾旋翼驱动轴罩与所述尾撑的接近侧接合的位置上方或下方两英寸内；以及
将所述第二边条在所述第二边条位置处固定到所述尾撑的接近侧。
31.根据权利要求29所述的方法，还包括：
将整流罩定位在所述尾撑的远离侧上的整流罩位置处，以在所述尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称；以及
将所述整流罩固定在所述整流罩位置处。
32.根据权利要求29所述的方法，其中所述直升机还具有尾旋翼，其定位为靠近所述尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到所述尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着所述尾撑延伸并且可移除地覆盖所述尾旋翼驱动轴，所述尾旋翼驱动轴罩具有顶点，并且所述方法还包括：
将整流罩定位在所述尾撑的远离侧上的整流罩位置处，其中所述整流罩从所述尾旋翼驱动轴罩的顶点向下延伸到所述水平面与所述尾撑的远离侧相交的地方。
33.根据权利要求29所述的方法，其中所述直升机还具有尾旋翼，其定位为靠近所述尾撑的远端并且在运行中沿尾旋翼转动方向转动；驱动地耦接到所述尾旋翼的尾旋翼驱动轴；以及尾旋翼驱动轴罩，其沿着所述尾撑延伸并且可移除地覆盖所述尾旋翼驱动轴，所述尾旋翼驱动轴罩具有顶点，并且所述方法还包括：
移除所述尾旋翼驱动轴罩；以及
将整流罩固定在整流罩位置处，其中所述整流罩覆盖所述尾旋翼驱动轴并沿着所述尾撑的远离侧的一部分向下延伸。
34.一种用于直升机的改装套件，包括：
第一边条；
说明书，其指示使用者将所述第一边条定位成在第一边条位置处从尾撑的接近侧向外延伸，所述第一边条位置以5度至15度的角度位于所述尾撑的水平面下方，所述角度是在所述水平面、所述尾撑的中心线和从所述中心线向所述第一边条位置延伸的轴线之间测量的；以及
至少一个涡流发生器，其中所述说明书指示使用者将所述至少一个涡流发生器定位成在涡流发生器位置处从所述尾撑的远离侧向外延伸，所述至少一个涡流发生器位置以5度至15度的角度位于所述尾撑的水平面下方，所述角度是在所述水平面、所述中心线和从所述中心线向所述涡流发生器位置延伸的轴线之间测量的。
35.根据权利要求34所述的改装套件，还包括：
第二边条，其中所述说明书指示使用者将所述第二边条定位成在第二边条位置处从所述尾撑的接近侧向外延伸，所述第二边条位置位于尾旋翼驱动轴罩与所述尾撑的接近侧接合的位置上方或下方两英寸内。
36.根据权利要求34所述的改装套件，还包括：
整流罩，其中所述说明书指示使用者将所述整流罩定位在所述尾撑的远离侧上的整流罩位置处，以在所述尾撑的接近侧和远离侧之间产生不对称。
37.根据权利要求36所述的改装套件，其中所述说明书指示使用者将所述整流罩定位成从尾旋翼驱动轴的顶点向下延伸到所述尾撑的水平面与所述尾撑的远离侧相交的地方。
38.根据权利要求36所述的改装套件，其中所述说明书指示使用者：
移除尾旋翼驱动轴罩；以及
将所述整流罩定位成覆盖尾旋翼驱动轴并沿着所述尾撑的远离侧的一部分向下延伸。
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