CN109911185B - 一种高速单旋翼无尾桨直升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速单旋翼无尾桨直升机，包括机身、旋翼、涵道和雷达，机身底部设置有涵道和旋翼，涵道右侧连通有第一风道和第一风口；本发明通过涵道收集旋翼旋转造成的向下的部分气流，并调节前后两侧的两个第二风口开合或风口大小，使机身尾部产生一个力矩，从而抵消旋翼旋转产生的反扭矩或提供偏航力矩，使得直升机能稳定起飞、降落、悬停、飞行或转型偏航；同时，通过打开第一风口并调节风口大小，加快直升机飞行速度；此外，当直升机较高的速度飞行时，可通过尾翼的调节翼板产生一个力矩来抵消旋翼旋转产生的反扭矩，并让涵道中的气流都从第一风口喷出，加快直升机飞行，节省直升机能耗；通过雷达的设置提高降落时的安全和可靠性。

Description

一种高速单旋翼无尾桨直升机

技术领域

本发明涉及直升机技术领域，具体是一种高速单旋翼无尾桨直升机。

背景技术

目前，许多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;同时，带有尾桨的单旋翼无人直升机其飞行速度慢是一个显著的特征;此外直升机在降落时，尤其是夜间降落时，直升机下方的降落点可能有人员或物体存在，妨碍降落，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速单旋翼无尾桨直升机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高速单旋翼无尾桨直升机，包括机身、旋翼、涵道和雷达，所述机身底部设置有起落架，机身顶面中部设置的旋轴上端安装有旋翼，旋轴下端与机身内部的发动机或电机通过传动部件传动连接来驱动旋轴旋转，机身顶部旋轴的外围设置有涵道，涵道与机身顶部设置的第一风道连通，涵道底部分别与机身前后侧设置的两个第二风道连通，第一风道和第二风道右端分别连通有第一风口和第二风口；所述机身尾部前后侧设置有水平尾翼，机身尾部顶面设置有垂直尾翼；所述机身尾部的腹部铰接有铰接板，机身尾部的腹部对应铰接板的位置设置有收纳腔，铰接板左侧面中部铰接有两根第一铰接杆，铰接板左侧面下部铰接有两根第二铰接杆，第一铰接杆和第二铰接杆可前后摇摆并且两者均与雷达的背面铰接，铰接板左侧面上位于第一铰接杆和第二铰接杆所在竖直面的前侧固定安装有第一液压缸，第一液压缸的伸缩端与雷达的背面铰接，收纳腔右上部设置有可旋转圆盘，可旋转圆盘通过轴承可绕其背面中心设置的圆轴转动，圆轴固定在收纳腔的后侧内壁上，可旋转圆盘正面固定安装有第二液压缸，第二液压缸的伸缩端与铰接板左侧面的上部铰接。

作为本发明进一步的方案：所述第一风道和第二风道右端为缩口并延伸到机身尾部。

作为本发明再进一步的方案：所述第一风口内设置有竖直的第一转轴，第一转轴外侧对称固定连接有第一风板，第一转轴上端贯穿第一风口顶部并固定连接有水平的第一摇臂，第一摇臂铰接有第一连杆，第一连杆另一端与第一舵机的第一舵机臂铰接，第一舵机固定安装在机身底部。

作为本发明再进一步的方案：所述第二风口与第二风道垂直，并且第二风口固定安装在水平尾翼上，第二风口内设置有水平的第二转轴，第二转轴外侧对称固定连接有第二风板，第二转轴左端贯穿第二风口的左侧壁并固定连接有第二摇臂，第二摇臂铰接有第二连杆，第二连杆另一端与第二舵机的第二舵机臂铰接，第二舵机固定安装在机身侧壁上。

作为本发明再进一步的方案：所述垂直尾翼由固定安装在机身底部的固定翼板以及与固定翼板铰接的调节翼板，调节翼板底部与第三转轴固定连接，第三转轴下端与机身尾部内的第三摇臂固定连接，第三摇臂与第三连杆铰接，第三连杆另一端与机身尾部内的第三舵机的舵机臂铰接。

作为本发明再进一步的方案：所述涵道上端口轮廓为扁圆形。

作为本发明再进一步的方案：所述旋翼为三旋叶旋翼。

作为本发明再进一步的方案：所述雷达为毫米波雷达

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在结构上设计合理，通过涵道收集旋翼旋转造成的向下的部分气流，并进入第一风道和第二风道内从第一风口和第二风口吹出，气流从第一风口或第二风口吹出时会有反向作用力作用在机身尾部；当通过调节前后两侧的两个第二风口开合或风口大小，使机身尾部产生一个力矩，从而抵消旋翼旋转产生的反扭矩，使得直升机能稳定起飞、降落、悬停或飞行，且当直升机转向偏航时，也通过调剂前后俩个第二风口的开合以及风口大小，产生偏航力矩，完成直升机转型偏航；同时，通过打开第一风口并调节风口大小，进而使第一风口产生的向前的反作用力让直升机加快飞行速度，使其高速飞行，且涵道上端口轮廓为扁圆形，有利于减小直升机飞行时的阻力，便于高速飞行；此外，当直升机以一个较高的速度飞行时可通过调节翼板相对于固定翼板产生倾角，从而使得直升机飞行时垂直尾翼产生一个力矩来抵消旋翼旋转产生的反扭矩，而此时可通过第二舵机关闭前后俩个第二风口，而通过第一舵机打开第一风口，让涵道中的气流都从第一风道和第一风口喷出，产生反作用力，加快直升机飞行，节省直升机能耗，且可通过第三舵机使调节翼板相对于固定翼板的倾角改变从而适应不同高速飞行；通过雷达的设置使得雷达对机身下方的降落点探测扫射，并降探测结果在直升机驾驶室的显示屏上显示，防止下方有人员或物体，安全可靠。

附图说明

图1为一种高速单旋翼无尾桨直升机的结构示意图。

图2为一种高速单旋翼无尾桨直升机中涵道的上端口俯视结构示意图。

图3为一种高速单旋翼无尾桨直升机中A处的放大结构示意图。

图4为一种高速单旋翼无尾桨直升机中A处的俯视结构示意图。

图5为一种高速单旋翼无尾桨直升机中B处的放大结构示意图。

图6为一种高速单旋翼无尾桨直升机中B处的左视结构示意图。

图7为一种高速单旋翼无尾桨直升机中C处的放大结构示意图。

图8为一种高速单旋翼无尾桨直升机中D处的放大结构示意图。

图中：机身1、旋翼2、涵道3、第一风道4、第二风道5、第一风口6、第一转轴61、风板62、第一摇臂63、第一连杆64、第一舵机臂65、第一舵机66、第二风口7、第二转轴71、第二风板72、第二摇臂73、第二连杆74、第二舵机臂75、第二舵机76、水平尾翼8、垂直尾翼9、固定翼板91、调节翼板92、第三转轴93、第三摇臂94、第三连杆95、第三舵机臂96、第三舵机97、铰接板10、雷达11、第一铰接杆12，第二铰接杆120、第一液压缸13、收纳腔14、第二液压缸15、可旋转圆盘16、起落架17、旋轴18。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连接或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1～8，本发明实施例中，一种高速单旋翼无尾桨直升机，包括机身1、旋翼2、涵道3和雷达11，所述机身1底部设置有起落架17，机身1的右部为机身尾部，机身1顶面中部设置的旋轴18上端安装有旋翼2，旋轴18下端与机身1内部的发动机或电机通过传动部件传动连接来驱动旋轴18旋转，机身1顶部旋轴18的外围设置有涵道3，涵道3与机身1顶部设置的第一风道4连通，涵道3底部分别与机身1前后侧设置的两个第二风道5连通，第一风道4和第二风道5右端分别连通有第一风口6和第二风口7；所述机身1尾部前后侧设置有水平尾翼8，机身1尾部顶面设置有垂直尾翼9；所述机身1尾部的腹部铰接有铰接板10，机身1尾部的腹部对应铰接板10的位置设置有收纳腔14，铰接板10左侧面中部铰接有两根第一铰接杆12，铰接板10左侧面下部铰接有两根第二铰接杆120，第一铰接杆12和第二铰接杆120可前后摇摆并且两者均与雷达11的背面铰接，铰接板10左侧面上位于第一铰接杆12和第二铰接杆120所在竖直面的前侧固定安装有第一液压缸13，第一液压缸13的伸缩端与雷达11的背面铰接，收纳腔14右上部设置有可旋转圆盘16，可旋转圆盘16通过轴承可绕其背面中心设置的圆轴转动，圆轴固定在收纳腔14的后侧内壁上，可旋转圆盘16正面固定安装有第二液压缸15，第二液压缸15的伸缩端与铰接板10左侧面的上部铰接。

所述第一风道4和第二风道5右端为缩口并延伸到机身1尾部。

所述第一风口6内设置有竖直的第一转轴61，第一转轴61外侧对称固定连接有第一风板62，第一转轴61上端贯穿第一风口6顶部并固定连接有水平的第一摇臂63，第一摇臂63铰接有第一连杆64，第一连杆64另一端与第一舵机66的第一舵机臂65铰接，第一舵机66固定安装在机身1底部；第一舵机66工作，使第一舵机臂65来回摇动并通过第一连杆64带动第一摇臂63来回摇动，使得第一转轴61和第一风板62转动一定角度，进而使得第一风板62开合第一风口6以及调节第一风口6大小。

所述第二风口7与第二风道5垂直，并且第二风口7固定安装在水平尾翼8上，第二风口7内设置有水平的第二转轴71，第二转轴71外侧对称固定连接有第二风板72，第二转轴71左端贯穿第二风口7的左侧壁并固定连接有第二摇臂73，第二摇臂73铰接有第二连杆74，第二连杆74另一端与第二舵机76的第二舵机臂75铰接，第二舵机76固定安装在机身1侧壁上；第二舵机76工作，使第二舵机臂75来回摇动并通过第二连杆74带动第二摇臂73来回摇动，使得第二转轴71和第二风板72转动一定角度，进而使得第二风板72开合第二风口7以及调节第二风口7大小。

所述垂直尾翼9由固定安装在机身1底部的固定翼板91以及与固定翼板91铰接的调节翼板92，调节翼板92底部与第三转轴93固定连接，第三转轴93下端与机身1尾部内的第三摇臂94固定连接，第三摇臂94与第三连杆95铰接，第三连杆95另一端与机身1尾部内的第三舵机97的舵机臂96铰接；第三舵机97工作，使第三舵机臂96摇动并通过第三连杆95带动第三摇臂94摇动，使得第三转轴93转动一定角度，进而使得调节调节翼板92绕着固定翼板91的右侧边摆动，从而改变调节翼板94相对于固定翼板91的倾角。

所述涵道3上端口轮廓为扁圆形，有利于减小直升机向前飞行时的阻力。

所述旋翼2为三旋叶旋翼。

所述雷达11为毫米波雷达，探测精度更高，直升机在夜间降落时，直升机先悬停在降落点，并且第二液压缸15伸长使得铰接板10悬挂在机身1尾部的腹部，直升机驾驶室操控雷达打开工作，同时第二液压缸15略微伸缩带动铰接板10略微摆动，第一液压缸13伸缩，带动雷达前后摇摆，使得雷达11对机身1下方的降落点探测扫射，并降探测结果在直升机驾驶室的显示屏上显示，防止下方有人员或物体，安全可靠，当直升机降落后，可关闭雷达11，并通过第二液压缸15收缩，使得铰接板11转动，让雷达11收纳到收纳腔14中。

所述第一液压13和第二液压缸15为电动液压缸，结构紧凑，重量轻，可带载起动，动力足，有过载保护，有定位锁定机构、抗冲击力强，运行平稳，第一舵机66、第二舵机76和第三舵机97各自的舵机臂可以相对于舵机自身转动，第一液压缸13、第二液压缸15、第一舵机66、第二舵机76、第三舵机97和雷达11均与直升机驾驶室内的航电系统电性电性连接。

在本实施例中，所述第一液压缸13、第二液压缸15、第一舵机66、第二舵机76、第三舵机97和旋翼2均为现有技术，其结构和原理为本领域公知，在此不再详细说明。

本发明的工作原理是：

本发明涉及一种高速单旋翼无尾桨直升机，直升机起飞、降落、悬停或飞行时，旋翼2旋转造成的向下的气流部分进入涵道3内，再进入第一风道4和第二风道5内从第一风口6和第二风口7吹出，气流从第一风口6或第二风口7吹出时会有反向作用力作用在机身1尾部；当通过机身1尾部前后侧两个第二舵机76来带动前后两个第二风口7中的第二风板72转动一定角度，从而使得前后两侧的第二风口7开合或调节风口大小，进而使前后两侧的第二风口7产生的作用与机身1尾部前后侧的反作用力大小不同，使机身1尾部产生一个力矩，从而抵消旋翼2旋转产生的反扭矩，使得直升机能稳定起飞、降落、悬停或飞行；同时，通过机身1尾部顶部的第一舵机66来带动第一风口6中的第一风板62转动一定角度，从而使得第一风口6打开并调节风口大小，进而使第一风口6产生的向前的反作用力让直升机4加快飞行速度，使其高速飞行，且涵道3上端口轮廓为扁圆形，有利于减小直升机飞行时的阻力，便于高速飞行；此外，当直升机以一个较高的速度飞行时可通过第三舵机97带动第三转轴93转动，使得调节翼板92相对于固定翼板91产生倾角，从而使得直升机飞行时垂直尾翼9产生一个力矩来抵消旋翼2旋转产生的反扭矩，而此时可通过第二舵机76关闭前后俩个第二风口7，而通过第一舵机66打开第一风口6，让涵道3中的气流都从第一风道4和第一风口6喷出，产生反作用力，加快直升机飞行，节省直升机能耗，且可通过第三舵机97使调节翼板92相对于固定翼板91的倾角改变从而适应不同高速飞行；通过雷达11的设置使得雷达11对机身1下方的降落点探测扫射，并降探测结果在直升机驾驶室的显示屏上显示，防止下方有人员或物体，安全可靠。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种高速单旋翼无尾桨直升机，包括机身(1)、旋翼(2)、涵道(3)和雷达(11)，所述机身(1)底部设置有起落架(17)，所述机身(1)尾部为设备整体右端，机身(1)顶面中部设置的旋轴(18)上端安装有旋翼(2)，旋轴(18)下端与机身(1)内部的发动机或电机通过传动部件传动连接来驱动旋轴(18)旋转，机身(1)顶部旋轴(18)的外围设置有涵道(3)，涵道(3)与机身(1)顶部设置的第一风道(4)连通，其特征在于，涵道(3)底部分别与机身(1)左右侧设置的两个第二风道(5)连通，第一风道(4)和第二风道(5)后端分别连通有第一风口(6)和第二风口(7)；

所述第一风口(6)内设置有竖直的第一转轴(61)，第一转轴(61)外侧对称固定连接有第一风板(62)，第一转轴(61)上端贯穿第一风口(6)顶部并固定连接有水平的第一摇臂(63)，第一摇臂(63)铰接有第一连杆(64)，第一连杆(64)另一端与第一舵机(66)的第一舵机臂(65)铰接，第一舵机(66)固定安装在机身(1)底部；

所述第二风口(7)与第二风道(5)垂直，并且第二风口(7)固定安装在水平尾翼(8)上，第二风口(7)内设置有水平的第二转轴(71)，第二转轴(71)外侧对称固定连接有第二风板(72)，第二转轴(71)左端贯穿第二风口(7)的左侧壁并固定连接有第二摇臂(73)，第二摇臂(73)铰接有第二连杆(74)，第二连杆(74)另一端与第二舵机(76)的第二舵机臂(75)铰接，第二舵机(76)固定安装在机身(1)侧壁上；

所述机身(1)尾部左右侧设置有水平尾翼(8)，机身(1)尾部顶面设置有垂直尾翼(9)；所述机身(1)尾部的腹部铰接有铰接板(10)，机身(1)尾部的腹部对应铰接板(10)的位置设置有收纳腔(14)，铰接板(10)左侧面中部铰接有两根第一铰接杆(12)，铰接板(10)左侧面下部铰接有两根第二铰接杆(120)，第一铰接杆(12)和第二铰接杆(120)可前后摇摆并且两者均与雷达(11)的背面铰接，铰接板(10)左侧面上位于第一铰接杆(12)和第二铰接杆(120)所在竖直面的前侧固定安装有第一液压缸(13)，第一液压缸(13)的伸缩端与雷达(11)的背面铰接，收纳腔(14)右上部设置有可旋转圆盘(16)，可旋转圆盘(16)通过轴承可绕其背面中心设置的圆轴转动，圆轴固定在收纳腔(14)的后侧内壁上，可旋转圆盘(16)正面固定安装有第二液压缸(15)，第二液压缸(15)的伸缩端与铰接板(10)左侧面的上部铰接。

2.根据权利要求1所述的高速单旋翼无尾桨直升机，其特征在于，所述第一风道(4)和第二风道(5)后端为缩口并延伸到机身(1)尾部。

3.根据权利要求1所述的高速单旋翼无尾桨直升机，其特征在于，所述垂直尾翼(9)由固定安装在机身(1)底部的固定翼板(91)以及与固定翼板(91)铰接的调节翼板(92)，调节翼板(92)底部与第三转轴(93)固定连接，第三转轴(93)下端与机身(1)尾部内的第三摇臂(94)固定连接，第三摇臂(94)与第三连杆(95)铰接，第三连杆(95)另一端与机身(1)尾部内的第三舵机(97)的舵机臂(96)铰接。

4.根据权利要求1所述的高速单旋翼无尾桨直升机，其特征在于，所述涵道(3)上端口轮廓为扁圆形。

5.根据权利要求1所述的高速单旋翼无尾桨直升机，其特征在于，所述旋翼(2)为三旋叶旋翼。

6.根据权利要求1所述的高速单旋翼无尾桨直升机，其特征在于，所述雷达(11)为毫米波雷达。

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