CN109625259A

CN109625259A - 横列式旋翼螺旋桨直升机

Info

Publication number: CN109625259A
Application number: CN201910135707.6A
Authority: CN
Inventors: 江富余
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2019-04-16

Abstract

一种横列式旋翼螺旋桨直升机，旋转面水平的中心旋翼设置在机身顶部的小塔上，机身尾部设置旋转面垂直的尾部螺旋桨，机身尾部设置水平尾翼和垂直尾翼，小塔下设置横梁，机身下重心附近设置起落架，横梁上左右对称设置旋转面水平的左旋翼和右旋翼，中心旋翼、左旋翼和右旋翼的转速相等，旋转中心同在横梁轴线，中心旋翼的旋转面高于左旋翼的旋转面和右旋翼的旋转面的高度，左旋翼的旋转面和右旋翼的旋转面在同一高度，中心旋翼、左旋翼和右旋翼三旋翼其中总有并且只有两个旋翼的转向相反，总有两个旋翼的反扭矩相互抵消，尾部螺旋桨只需平衡剩下一个旋翼的反扭矩就可以控制航向，消耗在尾部螺旋桨的功率相对下降，横列式布局，适合宽幅作业的场合。

Description

横列式旋翼螺旋桨直升机

技术领域

本发明涉及一种不依赖机场垂直升降、悬停、前后左右飞行的横列式旋翼螺旋桨直升机。

背景技术

目前公知的能实现垂直升降、悬停、前后左右飞行的成功方法有单旋翼直升机，它通过桨毂上的桨叶挥舞装置，消除了前行桨叶升力加大，后行桨叶升力减少的升力不对称程度，它通过周期变距控制器，改变旋翼桨叶桨尖旋转面的倾倒角，改变桨叶升力合力矢量方向，实现操纵直升机的俯仰和横滚，采用旋转面垂直的尾螺旋桨抵消旋翼的扭矩并操纵航向。其缺点是为了获得大的升力，旋翼的尺寸、重量增大，桨叶挥舞产生的摆振哥氏力增大，震动增大，离心力增大，使桨毂、旋翼的制造难度增大，旋转面垂直的尾部螺旋桨不产生垂直方向的升力，需要消耗一部分功率。

发明内容

为了降低消耗在旋转面垂直的尾部螺旋桨的功率占总功率百分比，增加升力而不增加旋翼的尺寸，相对降低桨毂、旋翼的制造难度，本发明提供一种横列式旋翼螺旋桨直升机，实现这一目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在重心上面的机身顶部设置小塔，小塔上设置旋转面水平的旋翼（以下简称中心旋翼），中心旋翼的桨叶经桨殼与旋翼轴连接，中心旋翼轴轴线垂直经过重心，桨殼配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器操纵中心旋翼桨叶桨尖旋转面的倾倒角，机身尾部设置旋转面垂直的尾部螺旋桨（以下简称尾部螺旋桨），设置万向轴将中心旋翼的旋翼轴与尾部螺旋桨的旋转轴连接，尾部螺旋桨的桨叶经桨殼与旋转轴连接，桨殼配有挥舞铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置总距控制器操纵尾部螺旋桨的总距，尾部螺旋桨是变距螺旋桨，机身尾部设置水平尾翼和垂直尾翼，经过中心旋翼轴轴线，在重心上面，小塔下面机身的顶部设置横梁，横梁与机身纵向垂直，机身下靠近重心附近设置起落架，横梁上以机身纵轴左右对称设置旋转面水平的旋翼（为方便说明，以该旋翼尺寸与中心旋翼的尺寸相同为例子），旋翼的桨叶经桨殼与旋翼轴连接，桨殼配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器操纵旋翼桨叶桨尖旋转面的倾倒角，设置在横梁左边的旋转面水平的旋翼以下简称左旋翼，设置在横梁右边的旋转面水平的旋翼以下简称右旋翼，中心旋翼、左旋翼和右旋翼的旋转中心都在横梁轴线上，设置万向轴将中心旋翼轴、左旋翼轴和右旋翼轴连接起来，设置发动机同时驱动中心旋翼轴、左旋翼轴、右旋翼轴和尾部螺旋桨的旋转轴，使中心旋翼、左旋翼和右旋翼的转速相等，经变速箱使尾部螺旋桨的转速比中心旋翼快，中心旋翼的旋转面高于左旋翼的旋转面和右旋翼的旋转面的高度，左旋翼的旋转面和右旋翼的旋转面在同一高度，中心旋翼、左旋翼和右旋翼部分桨叶在水平面的投影重叠，减少横梁长度，节省空间，为防止中心旋翼、左旋翼和右旋翼桨叶上下打桨，小塔高度确保安装中心旋翼的高度不低于左旋翼和右旋翼的桨叶挥舞高度，万向轴的齿轮连接旋翼轴时使中心旋翼桨叶分别与左右旋翼桨叶保持60°的相位差。

设中心旋翼逆时针转、左旋翼顺时针转、右旋翼逆时针转，所以，左旋翼的反扭矩与右旋翼的反扭矩相互抵消，剩下中心旋翼的反扭矩由尾部螺旋桨的推力相对重心的扭矩平衡，尾部螺旋桨只需要平衡中心旋翼的反扭矩就可以稳定航向，因此，消耗在尾部螺旋桨的功率只有同等升力的单旋翼常规直升机消耗在尾部螺旋桨的功率的三分之一。

同理，设中心旋翼顺时针、左旋翼顺时针转、右旋翼逆时针转，所以，左旋翼的反扭矩与右旋翼的反扭矩相互抵消，剩下中心旋翼的反扭矩由尾部螺旋桨的推力相对重心的扭矩平衡，尾部螺旋桨只需要平衡中心旋翼的反扭矩就可以稳定航向，因此，消耗在尾部螺旋桨的功率只有同等升力的单旋翼常规直升机消耗在尾部螺旋桨的功率的三分之一。

设中心旋翼逆时针、左旋翼顺时针转、右旋翼顺时针转，所以，中心旋翼的反扭矩与左旋翼（或右旋翼）的反扭矩相互抵消，剩下右旋翼（或左旋翼）的反扭矩（大小等于中心旋翼的反扭矩，方向相反）由尾部螺旋桨的推力相对重心的扭矩平衡，尾部螺旋桨只需要平衡一个旋翼的反扭矩就可以稳定航向，因此，消耗在尾部螺旋桨的功率只有同等升力的单旋翼常规直升机消耗在尾部螺旋桨的功率的三分之一。

设中心旋翼顺时针、左旋翼逆时针转、右旋翼逆时针转，所以，中心旋翼的反扭矩与左旋翼（或右旋翼）的反扭矩相互抵消，剩下右旋翼（或左旋翼）的反扭矩（大小等于中心旋翼的反扭矩，方向相反）由尾部螺旋桨的推力相对重心的扭矩平衡，尾部螺旋桨只需要平衡一个旋翼的反扭矩就可以稳定航向，因此，消耗在尾部螺旋桨的功率只有同等升力的单旋翼常规直升机消耗在尾部螺旋桨的功率的三分之一。

随着左旋翼和右旋翼的尺寸增大，消耗在尾部螺旋桨的功率比同等升力的单旋翼常规直升机消耗在尾部螺旋桨的功率减少。

横列式旋翼螺旋桨直升机的工作原理与常规单旋翼直升机大致相同：

设中心旋翼逆时针转、左旋翼顺时针转、右旋翼逆时针转，左旋翼和右旋翼的反扭矩相互抵消，不影响航向，剩下中心旋翼的反扭矩，使横列式旋翼螺旋桨直升机向右转向，需要尾部螺旋桨产生向右的推力，该推力相对重心的力矩等于中心旋翼的反扭矩，机身航向保持不变，设此时尾部螺旋的总距为正总距，推力相对重心的力矩称为向右力矩。

增大尾部螺旋桨的总距，产生向右的推力增大，向右力矩增大，当向右力矩大于中心旋翼反扭矩时，尾部螺旋桨的向右力矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向左转；减小尾部螺旋桨的总距，产生向右的推力减小，向右力矩减小，当向右力矩小于中心旋翼反扭矩时，中心旋翼反扭矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向右转，实现航向操纵。

同时操纵中心旋翼、左旋翼和右旋翼三旋翼的周期变距控制器，使三旋翼的桨尖旋转面向前倾倒，旋翼桨叶合力向前，横列式旋翼螺旋桨直升机向前俯；同时操纵中心旋翼、左旋翼和右旋翼三旋翼的周期变距控制器，使三旋翼的桨尖旋转面向后倾倒，旋翼桨叶合力向后，横列式旋翼螺旋桨直升机向后仰，实现俯仰操纵。

有多种方法操纵横列式旋翼螺旋桨直升机横滚，其中三种方法是：第一种是同时操纵中心旋翼、左旋翼和右旋翼三旋翼的周期变距控制器，使三旋翼的桨尖旋转面向左倾倒，旋翼桨叶合力向左，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚；同时操纵中心旋翼、左旋翼和右旋翼三旋翼的周期变距控制器，使三旋翼的桨尖旋转面向右倾倒，旋翼桨叶合力向右，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚，实现横滚操纵。

第二种操纵横滚的方法是同时操纵左旋翼、右旋翼两旋翼的周期变距控制器，使两旋翼的桨尖旋转面向左倾倒，旋翼桨叶合力向左，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚；同时操纵左旋翼、右旋翼两旋翼的周期变距控制器，使两旋翼的桨尖旋转面向右倾倒，旋翼桨叶合力向右，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚，实现横滚操纵。

第三种操纵横滚的方法是同时操纵左旋翼、右旋翼两旋翼的周期变距控制器，使左旋翼的总距大于右旋翼的总距，左旋翼的升力大于右旋翼的升力，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；同时操纵左旋翼、右旋翼两旋翼的周期变距控制器，使右旋翼的总距大于左旋翼的总距，右旋翼的升力大于左旋翼的升力，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，实现横滚操纵。

利用左旋翼、右旋翼的升力差动操纵横滚的方法，因横梁的杠杆作用，提高了横向稳定，允许重心在横向的变化范围增大。

单个发动机驱动中心旋翼、左旋翼和右旋翼及尾部螺旋桨，传动机构复杂，为了简化传动机构，设置一个发动机驱动中心旋翼和尾部螺旋桨，设置一个发动机驱动左旋翼，设置一个发动机驱动右旋翼的三发动机结构，取消中心旋翼与左旋翼的连接，取消中心旋翼与右旋翼的连接，这种结构的横列式旋翼螺旋桨直升机操纵航向、俯仰、横滚的方法不变。

在载重较小的场合，为了减少横列式旋翼螺旋桨直升机的尺寸，左旋翼和右旋翼分别由一组螺旋桨代替，由于螺旋桨的尺寸比旋翼的尺寸小很多，因此，中心旋翼下的小塔高度可以小点，螺旋桨向上的挥舞高度比较小，螺旋桨的转向组合没有严格要求，以减小反扭矩为目的，横梁上左边的螺旋桨和横梁上右边的螺旋桨对称于机身纵轴，为了方便说明，以六个螺旋桨为例子，即三个螺旋桨代替左旋翼，三个螺旋桨代替右旋翼，螺旋桨的桨叶经桨殼与旋转轴连接，桨殼配有挥舞铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，螺旋桨的采用变距螺旋桨或定距螺旋桨（桨叶与旋转轴连接，没有桨毂，总距恒定），中心旋翼、横梁左边的螺旋桨和横梁右边的螺旋桨分别设置发动机驱动，其他布局不变。

下面说明横梁上的螺旋桨采用变距螺旋桨的工作原理：

设中心旋翼逆时针转，横梁上的螺旋桨采用变距螺旋桨，横梁上左边螺旋桨顺时针转，横梁上右边螺旋桨逆时针转，横梁上左边螺旋桨和横梁上右边螺旋桨总距相同，转速相同，横梁上左边螺旋桨和横梁上右边螺旋桨反扭矩相互抵消，不影响横列式旋翼螺旋桨直升机的航向。

由于中心旋翼逆时针转，反扭矩使横列式旋翼螺旋桨直升机右转，需要尾部螺旋桨产生向右的推力，该推力相对重心的力矩等于中心旋翼的反扭矩，横列式旋翼螺旋桨直升机航向保持不变，设此时尾部螺旋桨的总距为正总距，推力相对重心的力矩称为向右力矩。

增大尾部螺旋的总距，产生向右的推力增大，向右力矩增大，当向右力矩大于中心旋翼的反扭矩时，尾部螺旋的向右力矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向左转；减小尾部螺旋的总距，产生向右的推力减小，向右力矩减小，当向右力矩小于中心旋翼的反扭矩时，中心旋翼的反扭矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向右转，实现航向操纵。

操纵周期变距控制器使中心旋翼的桨尖旋转面向前倾倒，中心旋翼的桨叶合力向前，横列式旋翼螺旋桨直升机向前俯；操纵周期变距控制器使中心旋翼的桨尖旋转面向后倾倒，旋翼桨叶合力向后，横列式旋翼螺旋桨直升机向后仰，实现俯仰操纵。

有多种方法操纵横列式旋翼螺旋桨直升机横滚，其中二种方法是：第一种是操纵周期变距控制器使中心旋翼的桨尖旋转面向右倾倒，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；操纵周期变距控制器使中心旋翼的桨尖旋转面向左倾倒，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，实现横滚操纵。

第二种操纵横滚的方法是操纵横梁左边螺旋桨的总距增大，同时，操纵横梁右边螺旋桨的总距减少，横梁左边全部螺旋桨的升力之和大于横梁右边全部螺旋桨的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；操纵横梁左边螺旋桨的总距减少，同时，操纵横梁右边螺旋桨的总距增大，横梁右边全部螺旋桨的升力之和大于横梁左边全部螺旋桨的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，通过操纵横梁左右螺旋桨的总距差动，实现横滚操纵。

当横梁的尺寸大于旋翼的尺寸，横梁的杠杆作用使第二种操纵横滚的方法比第一种操纵横滚的方法要灵敏，采用第二种操纵横滚的方法可以减轻周期变距控制器的工作负担，旋翼负责俯仰工作，横梁上的螺旋桨负责横滚工作，尾部螺旋桨负责航向工作，分工明晰，提高了横列式旋翼螺旋桨直升机的操纵灵敏度，第二种操纵横滚方式增大了重心在横向的可变化范围，使横向更稳定。

下面说明横梁左右螺旋桨采用定距螺旋桨的工作原理：

设横梁上的螺旋桨采用定距螺旋桨，横梁上左边螺旋桨顺时针转，横梁上右边螺旋桨逆时针转，横梁上左边螺旋桨和横梁上右边螺旋桨总距相同，转速相同，横梁上左边螺旋桨和横梁上右边螺旋桨反扭矩相互抵消，不影响横列式旋翼螺旋桨直升机的航向。

由于中心旋翼逆时针转，反扭矩使横列式旋翼螺旋桨直升机右转，需要尾部螺旋桨产生向右的推力，该推力相对重心的力矩等于中心旋翼的反扭矩，横列式旋翼螺旋桨直升机的航向保持不变，设此时的总距为正总距，推力相对重心的力矩称为向右力矩。

操纵横滚有两种方法：第一种是操纵周期变距控制器使中心旋翼的桨尖旋转面向右倾倒，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；操纵周期变距控制器使中心旋翼的桨尖旋转面向左倾倒，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，实现横滚操纵。

第二种操纵横滚的方法是操纵横梁左边的螺旋桨的转速增大，同时，操纵横梁右边的螺旋桨的转速减少，横梁左边全部螺旋桨的升力之和大于横梁右边全部螺旋桨的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；操纵横梁左边的螺旋桨的转速减少，同时，操纵横梁右边的螺旋桨的转速增大，横梁右边全部螺旋桨的升力之和大于横梁左边全部螺旋桨的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，操纵横梁左右螺旋桨的速度差动，实现横滚操纵。

本发明的有益效果是，利用设置在横梁上的左旋翼和右旋翼（或左边螺旋桨组和右边螺旋桨组）的反扭矩相互抵消，消耗在尾部螺旋桨的功率比同等升力的单旋翼常规直升机消耗在尾部螺旋桨的功率小，借助横梁上的左旋翼和右旋翼（或左边螺旋桨组和右边螺旋桨组）的升力，使中心旋翼的尺寸比同等升力的常规单旋翼直升机的旋翼的尺寸要小，降低了旋翼和桨毂的制造难度，横梁上的左旋翼和右旋翼（或左边螺旋桨组和右边螺旋桨组）的升力差还能操纵横滚，减少了重心横向变化对飞行稳定性的影响，允许横列式旋翼螺旋桨直升机的重心在横向有较大范围的变动，横列式布局，有利于需要大范围作业的农业，可应用于喷洒农药和肥料，提高作业效率。

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是本发明横列式旋翼螺旋桨直升机三旋翼联动的三视图。

图2是本发明横列式旋翼螺旋桨直升机三旋翼三发动机的三视图。

图3是本发明横列式旋翼螺旋桨直升机横梁上采用变距螺旋桨的三视图。

图4是本发明横列式旋翼螺旋桨直升机横梁上采用定距螺旋桨的三视图。

图中1.中心旋翼，2.右边第一螺旋桨，3.右边第二螺旋桨，4.右边第三螺旋桨，5.左边第一螺旋桨，6.左边第二螺旋桨，7.左边第三螺旋桨，8. 中心旋翼周期变距控制器，9.右边第一螺旋桨总距控制器，10.右边第二螺旋桨总距控制器，11.右边第三螺旋桨总距控制器，12.左边第一螺旋桨总距控制器，13.左边第二螺旋桨总距控制器，14.左边第三螺旋桨总距控制器，15.尾部螺旋桨，16.尾部螺旋桨总距控制器，17.横梁，18.垂直尾翼，19.水平尾翼，20.机身，21.起落架， 107.小塔，201. 中心旋翼桨毂，202. 左旋翼桨毂，203. 右旋翼桨毂，204. 尾部螺旋桨桨毂，301.中心旋翼发动机，302.左旋翼发动机，303.右旋翼发动机，304. 三旋翼联动万向轴，305. 中心旋翼和尾部螺旋桨联动万向轴，801.左旋翼周期变距控制器，802.右旋翼周期变距控制器，P. 重心。

具体实施方式

图1所示实施例中，三旋翼联动的横列式旋翼螺旋桨直升机，在重心（P）上面的机身（20）顶部设置小塔（107），小塔（107）上设置旋转面水平的中心旋翼（1），中心旋翼（1）的桨叶经桨殼（201）与旋翼轴连接，旋翼轴轴线垂直经过重心（P），桨殼（201）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（8）操纵中心旋翼（1）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，机身（20）尾部设置旋转面垂直的尾部螺旋桨（15），设置万向轴（305）将中心旋翼（1）的旋翼轴与尾部螺旋桨（15）的旋转轴连接，尾部螺旋桨（15）的桨叶经桨殼（204）与旋转轴连接，桨殼（204）配有挥舞铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置总距控制器（16）操纵尾部螺旋桨的总距，尾部螺旋桨（15）是变距螺旋桨，机身（20）尾部设置水平尾翼（19）和垂直尾翼（18），经过中心旋翼轴轴线，在重心（P）上面，小塔（107）下面，机身（20）的顶部设置横梁（17），横梁（17）与机身（20）纵轴垂直，机身（20）下靠近重心（P）附近设置起落架（21），横梁（17）左边设置旋转面水平的尺寸与中心旋翼（1）相同的左旋翼（101），左旋翼（101）的桨叶经桨殼（202）与旋翼轴连接，桨殼（202）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（801）操纵左旋翼（101）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，横梁（17）右边设置旋转面水平的尺寸与中心旋翼（1）相同的右旋翼（102），右旋翼（102）的桨叶经桨殼（203）与旋翼轴连接，桨殼（203）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（802）操纵右旋翼（102）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，左旋翼（101）和右旋翼（102）位置对称于机身（20）纵轴，中心旋翼（1）、左旋翼（101）和右旋翼（102）的旋转中心都在横梁（17）轴线上，设置万向轴（304）将中心旋翼轴、左旋翼轴和右旋翼轴连接起来，设置发动机（301）同时驱动中心旋翼轴、左旋翼轴、右旋翼轴和尾部螺旋桨的旋转轴，使中心旋翼（1）、左旋翼（101）和右旋翼（102）的转速相等，经变速箱使尾部螺旋桨（15）的转速比中心旋翼（1）快，中心旋翼（1）的旋转面高于左旋翼（101）的旋转面和右旋翼（102）的旋转面的高度，左旋翼（101）的旋转面和右旋翼（102）的旋转面在同一高度，中心旋翼（1）、左旋翼（101）和右旋翼（102）的部分桨叶在水平面投影重叠，减少横梁长度，节省空间，为防止中心旋翼（1）、左旋翼（101）和右旋翼（102）的桨叶上下打桨，小塔（107）高度确保安装中心旋翼（1）的高度不低于左旋翼（101）和右旋翼（102）的桨叶挥舞高度，用万向轴（304）的齿轮连接旋翼轴时使中心旋翼（1）桨叶分别与左旋翼（101）和右旋翼（102）的桨叶保持60°的相位差。

设中心旋翼（1）逆时针转，左旋翼（101）顺时针转，右旋翼桨（102）逆时针转，左旋翼（101）和右旋翼桨（102）的反扭矩相互抵消，剩下中心旋翼（1）的反扭矩，这个反扭矩由尾部螺旋桨（15）的推力相对重心的扭矩平衡，尾部螺旋桨（15）只需要平衡中心旋翼（1）的反扭矩就可以稳定航向，因此，消耗在尾部螺旋桨（15）的功率只有同等升力的单旋翼常规直升机消耗在尾部螺旋桨的功率的三分之一。

左旋翼（101）和右旋翼桨（102）的反扭矩相互抵消，不影响航向，因中心旋翼（1）逆时针转，中心旋翼（1）的反扭使横列式旋翼螺旋桨直向右转向，需要尾部螺旋桨（15）产生向右的推力，该推力相对重心（P）的力矩等于中心旋翼（1）的反扭，横列式旋翼螺旋桨直航向保持不变，设此时尾部螺旋（15）的总距为正总距，推力相对重心（P）的力矩称为向右力矩。

增大尾部螺旋桨（15）的总距，产生向右的推力增大，向右力矩增大，向右力矩大于中心旋翼（1）的反扭矩，尾部螺旋桨（15）的向右力矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向左转；减小尾部螺旋桨的（15）总距，产生向右的推力减小，向右力矩减小，向右力矩小于中心旋翼（1）的反扭矩，中心旋翼（1）的反扭矩，使横列式旋翼螺旋桨直升机向右转，实现航向操纵。

同时操纵中心旋翼（1）的周期变距控制器（8）、左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使三旋翼的桨尖旋转面向前倾倒，旋翼桨叶合力向前，横列式旋翼螺旋桨直升机向前俯；同时操纵中心旋翼（1）的周期变距控制器（8）、左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使三旋翼的桨尖旋转面向后倾倒，旋翼桨叶合力向后，横列式旋翼螺旋桨直升机向后仰，实现俯仰操纵。

横列式旋翼螺旋桨直升机操纵横滚有三种方法：第一种是同时操纵中心旋翼（1）的周期变距控制器（8）、左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使三旋翼的桨尖旋转面向左倾倒，旋翼桨叶合力向左，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚；同时操纵中心旋翼（1）的周期变距控制器（8）、左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使三旋翼的桨尖旋转面向右倾倒，旋翼桨叶合力向右，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚，实现横滚操纵。

第二种操纵横滚的方法是同时操纵左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使两旋翼的桨尖旋转面向左倾倒，旋翼桨叶合力向左，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚；同时操纵左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使两旋翼的桨尖旋转面向右倾倒，旋翼桨叶合力向右，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚，实现横滚操纵。

第三种操纵横滚的方法是同时操纵左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使左旋翼（101）的总距大于右旋翼（102）的总距，左旋翼（101）的升力大于右旋翼（102）的升力，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；同时操纵左旋翼（101）的周期变距控制器（801）和右旋翼（102）的周期变距控制器（802），使右旋翼（102）的总距大于左旋翼（101）的总距，右旋翼（102）的升力大于左旋翼（101）的升力，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，实现横滚操纵。

第三种操纵左旋翼（101）、右旋翼（102）的总距差动操纵横滚的方法，提高了横向稳定，允许重心在横向的变化范围增大。

图2所示实施例中，三旋翼三发动机驱动的横列式旋翼螺旋桨直升机，在重心（P）上面的机身（20）顶部设置小塔（107），小塔（107）上设置中心旋翼（1），中心旋翼（1）的桨叶经桨殼（201）与旋翼轴连接，旋翼轴轴线垂直经过重心（P），桨殼（201）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（8）操纵中心旋翼（1）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，机身（20）尾部设置旋转面垂直的尾部螺旋桨（15），设置万向轴（305）将中心旋翼（1）的旋翼轴与尾部螺旋桨（15）的旋转轴连接，尾部螺旋桨（15）的桨叶经桨殼（204）与旋转轴连接，桨殼（204）配有挥舞铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置总距控制器（16）操纵尾部螺旋桨的总距，尾部螺旋桨（15）是变距螺旋桨，机身（20）尾部设置水平尾翼（19）和垂直尾翼（18），经过中心旋翼轴轴线，在重心（P）上面，小塔（107）下面，机身（20）的顶部设置横梁（17），横梁（17）与机身（20）纵向垂直，机身（20）下靠近重心（P）附近设置起落架（21），横梁（17）左边设置旋转面水平的尺寸与中心旋翼（1）相同的左旋翼（101），左旋翼（101）的桨叶经桨殼（202）与旋翼轴连接，桨殼（202）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（801）操纵左旋翼（101）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，横梁（17）右边设置旋转面水平的尺寸与中心旋翼（1）相同的右旋翼（102），右旋翼（102）的桨叶经桨殼（203）与旋翼轴连接，桨殼（203）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（802）操纵右旋翼（102）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，左旋翼（101）和右旋翼（102）位置对称于机身（20）纵轴，中心旋翼（1）、左旋翼（101）和右旋翼（102）的旋转中心都在横梁（17）轴线上，设置发动机（301）同时驱动中心旋翼（1）的旋转轴和尾部螺旋桨（15）的旋转轴，经变速箱使尾部螺旋桨（15）的转速比中心旋翼（1）快，设置发动机（302）单独驱动左旋翼（101）的旋转轴，设置发动机（303）单独驱动右旋翼（102）的旋转轴，中心旋翼（1）的旋转面高于左旋翼（101）的旋转面和右旋翼（102）的旋转面的高度，左旋翼（101）的旋转面和右旋翼（102）的旋转面在同一高度，中心旋翼（1）、左旋翼（101）和右旋翼（102）的部分桨叶在水平面投影重叠，减少横梁长度，节省空间，为防止中心旋翼（1）、左旋翼（101）和右旋翼（102）的桨叶上下打桨，小塔（107）高度确保安装中心旋翼（1）的高度不低于左旋翼（101）和右旋翼（102）的桨叶最大挥舞高度。

设中心旋翼（1）逆时针转，左旋翼（101）顺时针转，右旋翼桨（102）逆时针转，左旋翼（101）和右旋翼桨（102）转速相同，左旋翼（101）和右旋翼桨（102）的反扭矩相互抵消，剩下中心旋翼（1）的反扭矩，这个反扭矩由尾部螺旋桨（15）的推力相对重心的扭矩平衡，尾部螺旋桨（15）只需要平衡中心旋翼（1）的反扭矩就可以稳定航向。

这种布局的三旋翼独立发动机驱动的横列式旋翼螺旋桨直升机工作原理跟三旋翼联动的横列式旋翼螺旋桨直升机相同，即使发动机（302）损坏，立即关闭发动机（303）或发动机（303）损坏，立即关闭发动机（302），单独依靠发动机（301）安全着陆。

图3所示实施例中，横梁（17）上采用变距螺旋桨的横列式旋翼螺旋桨直升机，在重心（P）上面的机身（20）顶部设置小塔（107），小塔（107）上设置中心旋翼（1），中心旋翼（1）的桨叶经桨殼（201）与旋翼轴连接，旋翼轴轴线垂直经过重心（P），桨殼（201）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（8）操纵中心旋翼（1）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，机身（20）尾部设置旋转面垂直的尾部螺旋桨（15），设置万向轴（305）将中心旋翼（1）的旋翼轴与尾部螺旋桨（15）的旋转轴连接，尾部螺旋桨（15）的桨叶经桨殼（204）与旋转轴连接，桨殼（204）配有挥舞铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置总距控制器（16）操纵尾部螺旋桨（15）的总距，尾部螺旋桨（15）是变距螺旋桨，机身（20）尾部设置水平尾翼（19）和垂直尾翼（18），经过中心旋翼轴线，在重心（P）上面，小塔（107）下面，机身（20）的顶部设置横梁（17），横梁（17）与机身（20）纵向垂直，机身（20）下靠近重心（P）附近设置起落架（21），在横梁（17）的左端设置旋转面水平的左边第三螺旋桨（7），左边第三螺旋桨总距控制器（14）操纵左边第三螺旋桨（7）的总距，左边第三螺旋桨（7）的右边设置旋转面水平的左边第二螺旋桨（6），左边第二螺旋桨总距控制器（13）操纵左边第二螺旋桨（6）的总距，左边第二螺旋桨（6）的右边设置旋转面水平的左边第一螺旋桨（5），左边第一螺旋桨总距控制器（12）操纵左边第一螺螺旋桨（5）的总距；在横梁（17）的右端设置旋转面水平的右边第三螺旋桨（4），右边第三螺旋桨总距控制器（11）操纵右边第三螺旋桨（4）的总距，右边第三螺旋桨（4）的左边设置旋转面水平的右边第二螺旋桨（3），右边第二螺旋桨总距控制器（10）操纵右边第二螺旋桨（3）的总距，右边第二螺旋桨（3）的左边设置旋转面水平的右边第一螺旋桨（2），右边第一螺旋桨总距控制器（9）操纵右边第一螺螺旋桨（2）的总距，左边和右边的螺旋桨位置对称于机身（20）纵轴，中心旋翼（1）、左边和右边的螺旋桨的旋转中心都在横梁（17）轴线上，设置发动机（301）同时驱动中心旋翼（1）的旋转轴和尾部螺旋桨（15）的旋转轴，经变速箱使尾部螺旋桨（15）的转速比中心旋翼（1）快，各个旋转面水平的螺旋桨由各自发动机单独驱动，中心旋翼（1）的旋转面高于各个旋转面水平的螺旋桨的旋转面高度，左边和右边的螺旋桨的旋转面在同一高度，小塔（107）高度确保安装中心旋翼（1）的高度不低于左边和右边的螺旋桨的桨叶最大挥舞高度。

采用变距螺旋桨的横列式旋翼螺旋桨直升机的工作原理是：

设横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）和左边第三螺旋桨（7）顺时针转，横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）和右边第三螺旋桨（4）逆时针转，横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）、左边第三螺旋桨（7）和横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）、右边第三螺旋桨（4）的总距相同，转速相同，横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）、左边第三螺旋桨（7）和横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）、右边第三螺旋桨（4）反扭矩相互抵消，不影响横列式旋翼螺旋桨直升机的航向。

由于中心旋翼（1）逆时针转，反扭矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向右转，需要尾部螺旋桨（15）产生向右的推力，该推力相对重心（P）的力矩等于中心旋翼（1）的反扭矩，横列式旋翼螺旋桨直升机的航向保持不变，设此时尾部螺旋桨（15）的总距为正总距，推力相对重心的力矩称为向右力矩。

增大尾部螺旋（15）的总距，产生向右的推力增大，向右力矩增大，当向右力矩大于中心旋翼（1）的反扭矩时，尾部螺旋（15）的向右力矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向左转；减小尾部螺旋（15）的总距，产生向右的推力减小，向右力矩减小，当向右力矩小于中心旋翼（1）的反扭矩时，中心旋翼（1）的反扭矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向右转，实现航向操纵。

操纵周期变距控制器（8）使中心旋翼（1）的桨尖旋转面向前倾倒，中心旋翼（1）的桨叶合力向前，横列式旋翼螺旋桨直升机向前俯；操纵周期变距控制器（8）使中心旋翼（1）的桨尖旋转面向后倾倒，旋翼桨叶合力向后，横列式旋翼螺旋桨直升机向后仰，实现俯仰操纵。

操纵横滚有两种方法：第一种是操纵周期变距控制器（8）使中心旋翼（1）的桨尖旋转面向右倾倒，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；操纵周期变距控制器（8）使中心旋翼（1）的桨尖旋转面向左倾倒，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，实现横滚操纵。

第二种操纵横滚的方法是通过左边螺旋桨的总距控制器分别操纵横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）和左边第三螺旋桨（7）的总距增大，同时，通过右边螺旋桨的总距控制器分别操纵横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）和右边第三螺旋桨（4）的总距减少，横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）、左边第三螺旋桨（7）的升力之和大于横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）、右边第三螺旋桨（4）的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；通过右边螺旋桨的总距控制器分别操纵横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）和右边第三螺旋桨（4）的总距增大，同时，通过左边螺旋桨的总距控制器分别操纵横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）和左边第三螺旋桨（7）的总距减少，横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）、左边第三螺旋桨（7）的升力之和小于横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）、右边第三螺旋桨（4）的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，通过操纵横梁左右螺旋桨的总距差动，实现横滚操纵。

当横梁（17）的尺寸大于中心旋翼（1）的尺寸，第二种操纵横滚的方法比第一种操纵横滚的方法要灵敏，采用第二种操纵横滚的方法可以减轻周期变距控制器（8）的工作负担，中心旋翼（1）负责俯仰工作，横梁（17）上的螺旋桨负责横滚工作，尾部螺旋桨（15）负责航向工作，分工明晰，提高了横列式旋翼螺旋桨直升机的操纵灵敏度，第二种操纵横滚方式增大了重心（P）在横向的可变化范围，使横向更稳定。

图4所示实施例中，横梁（17）上采用定距螺旋桨的横列式旋翼螺旋桨直升机，在重心（P）上面的机身（20）顶部设置小塔（107），小塔（107）上设置中心旋翼（1），中心旋翼（1）的桨叶经桨殼（201）与旋翼轴连接，旋翼轴轴线垂直经过重心（P），桨殼（201）配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器（8）操纵中心旋翼（1）桨叶桨尖旋转面的倾倒角，机身（20）尾部设置旋转面垂直的尾部螺旋桨（15），设置万向轴（305）将中心旋翼（1）的旋翼轴与尾部螺旋桨（15）的旋转轴连接，尾部螺旋桨（15）的桨叶经桨殼（204）与旋转轴连接，桨殼（204）配有挥舞铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置总距控制器（16）操纵尾部螺旋桨的总距，尾部螺旋桨（15）是变距螺旋桨，机身（20）尾部设置水平尾翼（19）和垂直尾翼（18），经过中心旋翼轴线，在重心（P）上面，小塔（107）下面，机身（20）的顶部设置横梁（17），横梁（17）与机身（20）纵向垂直，机身（20）下靠近重心（P）附近设置起落架（21），在横梁（17）的左端设置旋转面水平的左边第三螺旋桨（7），左边第三螺旋桨（7）的总距恒定，左边第三螺旋桨（7）的右边设置旋转面水平的左边第二螺旋桨（6），左边第二螺旋桨（6）的总距恒定，左边第二螺旋桨（6）的右边设置旋转面水平的左边第一螺旋桨（5），左边第一螺螺旋桨（5）的总距恒定；在横梁（17）的右端设置旋转面水平的右边第三螺旋桨（4），右边第三螺旋桨（4）的总距恒定，右边第三螺旋桨（4）的左边设置旋转面水平的右边第二螺旋桨（3），右边第二螺旋桨（3）的总距恒定，右边第二螺旋桨（3）的左边设置旋转面水平的右边第一螺旋桨（2），右边第一螺旋桨（2）的总距恒定，左边和右边的螺旋桨位置对称于机身（20）纵轴，中心旋翼（1）、左边和右边的螺旋桨的旋转中心都在横梁（17）轴线上，设置发动机（301）同时驱动中心旋翼（1）的旋转轴和尾部螺旋桨（15）的旋转轴，经变速箱使尾部螺旋桨（15）的转速比中心旋翼（1）快，各个旋转面水平的螺旋桨由各自发动机单独驱动，中心旋翼（1）的旋转面高于各个旋转面水平的螺旋桨的旋转面高度，左边和右边的螺旋桨的旋转面在同一高度，小塔（107）高度确保安装中心旋翼（1）的高度不低于左边和右边的螺旋桨的桨叶旋转面高度。

采用定距螺旋桨的横列式旋翼螺旋桨直升机的工作原理是：

由于中心旋翼（1）逆时针转，反扭矩使横列式旋翼螺旋桨直升机向右转，需要尾部螺旋桨（15）产生向右的推力，该推力相对重心（P）的力矩等于中心旋翼（1）的反扭矩时，机身航向保持不变，设此时尾部螺旋桨（15）的总距为正总距，推力相对重心的力矩称为向右力矩。

第二种操纵横滚的方法是操纵横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）和左边第三螺旋桨（7）的转速增大，同时，操纵横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）和右边第三螺旋桨（4）的速度减少，横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）、左边第三螺旋桨（7）的升力之和大于横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）、右边第三螺旋桨（4）的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向右横滚；操纵横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）和右边第三螺旋桨（4）的转速增大，同时，操纵横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）和左边第三螺旋桨（7）的速度减少，横梁（17）上左边第一螺旋桨（5）、左边第二螺旋桨（6）、左边第三螺旋桨（7）的升力之和小于横梁（17）上右边第一螺旋桨（2）、右边第二螺旋桨（3）、右边第三螺旋桨（4）的升力之和，横列式旋翼螺旋桨直升机向左横滚，通过操纵横梁左右螺旋桨的转速差动，实现横滚操纵。这种通过操纵横梁左右螺旋桨的转速差动，实现横滚操纵的方法比较适用电力驱动的螺旋桨。

Claims

1.一种横列式旋翼螺旋桨直升机，机身下靠近重心附近设置起落架，机身尾部设置旋转面垂直的尾部螺旋桨，尾部螺旋桨的桨叶经桨殼与旋转轴连接，桨殼配有挥舞铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置总距控制器操纵尾部螺旋桨的总距，机身尾部设置水平尾翼和垂直尾翼，在重心上面的机身顶部设置小塔，小塔上设置旋转面水平的中心旋翼，设置万向轴将中心旋翼的旋翼转轴与尾部螺旋桨的旋转轴连接，经过中心旋翼轴轴线，在重心上面，小塔下面机身的顶部设置横梁，横梁与机身纵轴垂直，横梁的左边设置旋转面水平的左旋翼，横梁的右边设置旋转面水平的右旋翼，左旋翼和右旋翼对称于机身纵轴，中心旋翼、左旋翼和右旋翼的桨叶经桨殼与旋翼轴连接，桨殼配有挥舞铰、摆振铰和变距铰组成的桨叶挥舞装置，设置周期变距控制器操纵旋翼桨叶桨尖旋转面的倾倒角，设置万向轴将中心旋翼轴、左旋翼轴和右旋翼轴连接起来，设置发动机同时驱动中心旋翼轴、左旋翼轴、右旋翼轴和尾部螺旋桨的旋转轴，使中心旋翼、左旋翼和右旋翼的转速相等，经变速箱使尾部螺旋桨的转速比中心旋翼快，其特征是：中心旋翼、左旋翼和右旋翼的旋转中心都在横梁轴线上，中心旋翼的旋转面高于左旋翼的旋转面和右旋翼的旋转面的高度，左旋翼的旋转面和右旋翼的旋转面在同一高度，中心旋翼、左旋翼和右旋翼部分桨叶在水平面的投影重叠，小塔高度确保安装中心旋翼的高度不低于左旋翼和右旋翼的桨叶挥舞高度，中心旋翼、左旋翼和右旋翼三旋翼中总有并且只有两个旋翼的转向相反，总有两个旋翼的反扭矩相互抵消，尾部螺旋桨只需平衡剩下一个旋翼的反扭矩就可以控制航向。

2.根据权利要求1所述的横列式旋翼螺旋桨直升机，其特征是：采用一组变距螺旋桨代替左旋翼，采用一组变距螺旋桨代替右旋翼，中心旋翼高于左右螺旋桨的高度，左边一组变距螺旋桨的反扭矩总和与右边一组变距螺旋桨的反扭矩总和大小相等方向相反，左右螺旋桨的反扭矩相互抵消不影响航向，尾部螺旋桨只需平衡中心旋翼的反扭矩就可以控制航向。

3.根据权利要求1所述的横列式旋翼螺旋桨直升机，其特征是：采用一组定距螺旋桨代替左旋翼，采用一组定距螺旋桨代替右旋翼，中心旋翼高于左右螺旋桨的高度，左边一组定距螺旋桨的反扭矩总和与右边一组定距螺旋桨的反扭矩总和大小相等方向相反，左右螺旋桨的反扭矩相互抵消不影响航向，尾部螺旋桨只需平衡中心旋翼的反扭矩就可以控制航向。

4.根据权利要求1所述的横列式旋翼螺旋桨直升机，其特征是：中心旋翼、左旋翼和右旋翼分别由各自发动机驱动。

5.根据权利要求1所述的横列式旋翼螺旋桨直升机，其特征是：中心旋翼逆时针转转，左旋翼顺时针转，右旋翼逆时针转，或中心旋翼顺时针，左旋翼顺时针转，右旋翼逆时针转。

6.根据权利要求1所述的横列式旋翼螺旋桨直升机，其特征是：中心旋翼逆时针转转，左旋翼顺时针转，右旋翼顺时针转，或中心旋翼顺时针，左旋翼逆时针转，右旋翼逆时针转。