CN211055367U - 同步反转纵列式四旋翼直升机 - Google Patents

Abstract

同步反转纵列式四旋翼直升机，机身顶部设置一条纵梁，从纵梁前到后设置四个翼型的小塔，后面小塔比前面小塔高，每个小塔上设置一个旋翼，四个旋翼的旋转面水平且旋转中心间距相等，该间距尺寸小于旋翼的直径，每个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，设置总距和周期变距控制器操纵旋翼升力的大小和方向，设置传动装置使四个旋翼的转速相同，使相邻旋翼的转向相反，每个旋翼由相同尺寸和数量的桨叶组成，使四旋翼的反扭矩相互抵消，旋翼同步装置使四旋翼的相位差始终保持恒定，使相邻两个旋翼的旋转面部分重叠，而不相互干涉，减少了四旋翼占用的空间，机身下设置起落架，应用于应急救援、运输等。

Description

同步反转纵列式四旋翼直升机

技术领域

本实用新型涉及一种不依赖机场采用多旋翼垂直升降、悬停、前后左右飞行的同步反转纵列式四旋翼直升机。

背景技术

目前公知的能实现垂直升降、悬停、前后左右飞行的直升机的成功方法有单旋翼直升机和纵列式双旋翼直升机，单旋翼直升机具有结构简单操纵灵活的优点，但单旋翼直升机其旋翼的反扭矩需要设置旋转面垂直的螺旋桨平衡，该螺旋桨不产生垂直方向的升力，消耗一点功率，重心纵向变化会影响飞行操控，纵列式双旋翼直升机，因采用等速的尺寸相同的一对正反转旋翼，旋翼的反扭矩相互抵消，节省了一些功率，能克服重心纵向变化对飞行操控的影响，但两个旋翼都要参与俯仰、横滚和航向的操纵，俯仰、横滚和航向都不能独立操纵，操纵特性较单旋翼直升机的操纵特性差，两个旋翼的操纵负担大，俯仰、横滚和航向耦合较大，需要高阶解耦。

发明内容

为了节省了平衡反扭矩的功率，提高直升机的操纵特性，提高重心纵向变化能力，既有单旋翼直升机较好操纵特性，又有纵列式双旋翼直升机的旋翼的反扭矩相互抵消的优点，本实用新型提供一种同步反转纵列式四旋翼直升机，实现这一目标。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：四个旋翼采用纵列式布局，机身顶部设置一条纵梁，纵梁前端悬臂上设置一翼型小塔，小塔起垂直尾翼的作用，该小塔以下称为第一小塔，在第一小塔上设置第一个旋翼，纵梁的中心在重心上面，在重心上面的机身顶部与第一小塔之间设置一翼型小塔，小塔起垂直尾翼的作用，该小塔以下称为第二小塔，在第二小塔上设置第二个旋翼，纵梁后端悬臂上设置一翼型小塔，小塔起垂直尾翼的作用，该小塔以下称为第四小塔，在第四小塔上设置第四个旋翼，在重心上面的机身顶部与第四小塔之间设置一翼型小塔，小塔起垂直尾翼的作用，该小塔以下称为第三小塔，在第三小塔上设置第三个旋翼。

设置四个小塔的间距相等，第四小塔比第三小塔高，第三小塔比第二小塔高，第二小塔比第一小塔高，可以减少前边旋翼下洗气流对后面旋翼的影响。

四个小塔上的四个旋翼的旋转中心间距相等，且该间距尺寸小于旋翼的直径，使第一小塔上的第一个旋翼旋转面与第二小塔上的第二个旋翼旋转面在水平投影上有部分重叠，第二小塔上的第二个旋翼旋转面与第三小塔上的第三个旋翼旋转面在水平投影上有部分重叠，第三小塔上的第三个旋翼旋转面与第四小塔上的第四个旋翼旋转面在水平投影上有部分重叠，节省了四个旋翼的占用空间。

每个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，设置总距控制器操纵旋翼升力的大小，设置周期变距控制器操纵旋翼桨尖旋转面的倾倒角，从而改变旋翼的升力方向。

设置发动机，通过传动装置同时驱动四个旋翼，使四个旋翼的转速相同，使第一个旋翼和第三个旋翼的转向相同，使第二个旋翼和第四个旋翼的转向相同，使第一个旋翼和第二个旋翼的转向相反，即相邻的两个旋翼转向相反。

每个旋翼采用相同尺寸、相同数量的桨叶组成，设置旋翼同步装置使，相邻的两个旋翼的桨叶保持恒定的相位差，形成相邻的两个旋翼同步反转。

当旋翼采用两个桨叶时，设置旋翼同步装置使，相邻的两个旋翼的桨叶保持恒定的90°相位差，防止相邻两个旋翼的桨叶相互碰撞，并减少小塔需要的高度。

当旋翼采用三个桨叶时，设置旋翼同步装置使，相邻的两个旋翼的桨叶保持恒定的60°相位差，防止相邻两个旋翼的桨叶相互碰撞，并减少小塔需要的高度。

当旋翼采用四个桨叶时，设置旋翼同步装置使，相邻的两个旋翼的桨叶保持恒定的45°相位差，防止相邻两个旋翼的桨叶相互碰撞，并减少小塔需要的高度。

机身下靠近重心附近设置起落架。

同步反转纵列式四旋翼直升机的工作原理是：设第一个旋翼和第三个旋翼顺时针转，第二个旋翼和第四个旋翼逆时针转，旋翼采用两个桨叶组成，旋翼同步装置使第一个旋翼与第二个旋翼的相邻桨叶相位差始终保持90°，使第二个旋翼与第三个旋翼的相邻桨叶相位差始终保持90°，使第三个旋翼与第四个旋翼的相邻桨叶相位差始终保持90°所以即使四个旋翼的间距相等且小于旋翼的直径，旋翼的桨叶也不会相互碰撞。

由于四个旋翼的转速相同，所以四个旋翼的反扭矩相互抵消。

加大驱动旋翼的发动机的油门，同时，操纵四个旋翼的总距增大，四个旋翼的升力加大，当总升力大于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直上升。

减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力等于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机悬停。

继续减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力小于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直下降。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵第一个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第一个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第一个旋翼的升力向右倾斜，同时，操纵第四个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第四个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第四个旋翼的升力向左倾斜，第一个旋翼和第四个旋翼共同产生向右转向力矩，该力矩驱动机身向右转向；操纵第一个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第一个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第一个旋翼的升力向左倾斜，同时，操纵第四个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第四个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第四个旋翼的升力向右倾斜，第一个旋翼和第四个旋翼共同产生向左转向力矩，该力矩驱动机身向左转向，实现航向操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向前倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向前倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向前倾斜，机身前俯；同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向后倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向后倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向后倾斜，机身后仰，实现俯仰操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向左倾斜，使机身向左横滚；同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向右倾斜，使机身向右横滚，实现横滚操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵机身前俯，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向前飞行；操纵机身后仰，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向后飞行；操纵机身向左横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向左侧飞行；操纵机身向右横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向右侧飞行。

俯仰和横滚由第二个旋翼和第三个旋翼操纵，航向由第一个旋翼和第四个旋翼操纵，第二个旋翼和第三个旋翼不参与航向的操纵，第一个旋翼和第四个旋翼不参与俯仰和横滚的操纵，将航向的操纵独立开来，提高了同步反转纵列式四旋翼直升机的操纵特性，与单旋翼直升机的操纵相似（单旋翼直升机，旋翼操纵俯仰和横滚，尾螺旋桨操纵航向）。

当重心纵向向前变化较大时，产生前俯干扰，可通过增大第二个旋翼的总距，增大第二个旋翼的升力克服；当重心纵向向后变化较大时，产生后仰干扰，可通过增大第三个旋翼的总距，增大第三个旋翼的升力克服，提高了重心纵向变化能力。

设旋翼采用三个桨叶组成，第一个旋翼和第三个旋翼转顺时针，第二个旋翼和第四个旋翼逆时针转，旋翼同步装置使第一个旋翼与第二个旋翼的相位差始终保持60°，使第二个旋翼与第三个旋翼的相位差始终保持60°，使第三个旋翼与第四个旋翼的相位差始终保持60°所以即使四个旋翼的间距相等且小于旋翼的直径，旋翼的桨叶也不会相互碰撞。

由于四个旋翼的转速相同，所以四个旋翼的反扭矩相互抵消。

加大驱动旋翼的发动机的油门，同时，操纵四个旋翼的总距增大，四个旋翼的升力加大，当总升力大于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直上升。

减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力等于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机悬停。

继续减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力小于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直下降。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵第一个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第一个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第一个旋翼的升力向右倾斜，同时，操纵第四个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第四个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第四个旋翼的升力向左倾斜，第一个旋翼和第四个旋翼共同产生向右转向力矩，该力矩驱动机身向右转向；操纵第一个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第一个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第一个旋翼的升力向左倾斜，同时，操纵第四个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第四个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第四个旋翼的升力向右倾斜，第一个旋翼和第四个旋翼共同产生向左转向力矩，该力矩驱动机身向左转向，实现航向操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向前倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向前倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向前倾斜，机身前俯；同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向后倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向后倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向后倾斜，机身后仰，实现俯仰操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向左倾斜，使机身向左横滚；同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向右倾斜，使机身向右横滚，实现横滚操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵机身前俯，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向前飞行；操纵机身后仰，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向后飞行；操纵机身向左横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向左侧飞行；操纵机身向右横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向右侧飞行。

俯仰和横滚由第二个旋翼和第三个旋翼操纵，航向由第一个旋翼和第四个旋翼操纵，第二个旋翼和第三个旋翼不参与航向的操纵，第一个旋翼和第四个旋翼不参与俯仰和横滚的操纵，将航向的操纵独立开来，提高了同步反转纵列式四旋翼直升机的操纵特性，与单旋翼直升机的操纵相似（单旋翼直升机，旋翼操纵俯仰和横滚，尾螺旋桨操纵航向）。

当重心纵向向前变化较大时，产生前俯干扰，可通过增大第二个旋翼的总距，增大第二个旋翼的升力克服；当重心纵向向后变化较大时，产生后仰干扰，可通过增大第三个旋翼的总距，增大第三个旋翼的升力克服，提高了重心纵向变化能力。

设旋翼采用四个桨叶组成，第一个旋翼和第三个旋翼顺时针转，第二个旋翼和第四个旋翼逆时针转，旋翼采用四个桨叶，旋翼同步装置使第一个旋翼与第二个旋翼的相位差始终保持45°，使第二个旋翼与第三个旋翼的相位差始终保持45°，使第三个旋翼与第四个旋翼的相位差始终保持45°所以即使四个旋翼的间距相等且小于旋翼的直径，旋翼的桨叶也不会相互碰撞。

由于四个旋翼的转速相同，所以四个旋翼的反扭矩相互抵消。

加大驱动旋翼的发动机的油门，同时，操纵四个旋翼的总距增大，四个旋翼的升力加大，当总升力大于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直上升。

减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力等于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机悬停。

继续减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力小于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直下降。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵第一个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第一个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第一个旋翼的升力向右倾斜，同时，操纵第四个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第四个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第四个旋翼的升力向左倾斜，第一个旋翼和第四个旋翼共同产生向右转向力矩，该力矩驱动机身向右转向；操纵第一个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第一个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第一个旋翼的升力向左倾斜，同时，操纵第四个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第四个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第四个旋翼的升力向右倾斜，第一个旋翼和第四个旋翼共同产生向左转向力矩，该力矩驱动机身向左转向，实现航向操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向前倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向前倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向前倾斜，机身前俯；同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向后倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向后倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向后倾斜，机身后仰，实现俯仰操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向左倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向左倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向左倾斜，使机身向左横滚；同时操纵第二个旋翼和第三个旋翼的周期变距控制器向右倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的桨尖旋转面向右倾斜，第二个旋翼和第三个旋翼的升力向右倾斜，使机身向右横滚，实现横滚操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵机身前俯，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向前飞行；操纵机身后仰，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向后飞行；操纵机身向左横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向左侧飞行；操纵机身向右横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向右侧飞行。

俯仰和横滚由第二个旋翼和第三个旋翼操纵，航向由第一个旋翼和第四个旋翼操纵，第二个旋翼和第三个旋翼不参与航向的操纵，第一个旋翼和第四个旋翼不参与俯仰和横滚的操纵，将航向的操纵独立开来，提高了同步反转纵列式四旋翼直升机的操纵特性，与单旋翼直升机的操纵相似（单旋翼直升机，旋翼操纵俯仰和横滚，尾螺旋桨操纵航向）。

当重心纵向向前变化较大时，产生前俯干扰，可通过增大第二个旋翼的总距，增大第二个旋翼的升力克服；当重心纵向向后变化较大时，产生后仰干扰，可通过增大第三个旋翼的总距，增大第三个旋翼的升力克服，提高了重心纵向变化能力。

从上述说明可知，同步反转纵列式四旋翼直升机，无论旋翼采用两个桨叶或三个桨叶或四个桨叶组成，其操纵俯仰、横滚和方向的方式相同。

上述说明中，总是设第一个旋翼和第三个旋翼顺时针转，第二个旋翼和第四个旋翼逆时针转，即相邻两旋翼转向相反，如果设第一个旋翼和第三个旋翼逆时针转，第二个旋翼和第四个旋翼顺时针转，也满足相邻两旋翼转向相反的要求，使四个旋翼的反扭矩相互抵消，其操纵俯仰、横滚和方向的方式相同，为避免重复以第一个旋翼和第三个旋翼顺时针转，第二个旋翼和第四个旋翼逆时针转为例子。

本实用新型的有益效果是，采用四个旋翼，比单旋翼直升机的载重量大很多，重心纵向变化能力比单旋翼直升机的高，四个旋翼的反扭矩相互抵消，减少了克服反扭矩的功率消耗，采用四个旋翼，将航向的操纵由专门的旋翼执行，与单旋翼直升机的操纵相似，相邻两个旋翼采用同步反转的方式，使旋翼的旋转面在水平投影上部分重叠，减少小塔需要的高度，节省了同步反转纵列式四旋翼直升机的占用空间，纵列式的布局适合在狭窄的地方飞行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型同步反转纵列式四旋翼直升机四个旋翼采用两个桨叶的直升机的三视图。

图2是本实用新型同步反转纵列式四旋翼直升机四个旋翼采用三个桨叶的直升机的三视图。

图3是本实用新型同步反转纵列式四旋翼直升机四个旋翼采用四个桨叶的直升机的三视图。

图中1. 第一个旋翼， 2. 第二个旋翼，3. 第三个旋翼，4. 第四个旋翼，5. 机身，6. 纵梁，7. 起落架，8. 旋翼的总距和周期变距控制器， 9. 第一小塔，10. 第二小塔，11.第三小塔， 12. 第四小塔，S. 旋翼顺时针转， N. 旋翼逆时针转，P.重心。

具体实施方式

图1所示实施例中，各个旋翼都由两个桨叶组成，四个旋翼采用纵列式布局，机身5顶部设置一条纵梁6，纵梁6前端悬臂上设置一翼型的第一小塔9，第一小塔9起垂直尾翼的作用，第一小塔9上设置第一个旋翼1，纵梁6的中心在重心P上面，在重心P上面的机身5顶部与第一小塔9之间设置一翼型的第二小塔10，第二小塔10起垂直尾翼的作用，在第二小塔10上设置第二个旋翼2，纵梁6后端悬臂上设置一翼型的第四小塔12，第四小塔12起垂直尾翼的作用，在第四小塔12上设置第四个旋翼4，在重心P上面的机身5顶部与第四小塔12之间设置一翼型的第三小塔11，第三小塔11起垂直尾翼的作用，在第三小塔11上设置第三个旋翼3。

设置四个小塔的间距相等，第四小塔12比第三小塔11高，第三小塔11比第二小塔10高，第二小塔10比第一小塔9高，可以减少前边旋翼下洗气流对后面旋翼的影响。

四个小塔上的四个旋翼的旋转中心间距相等，且该间距尺寸小于旋翼的直径，使第一小塔9上的第一个旋翼1旋转面与第二小塔10上的第二个旋翼2旋转面在水平投影上有部分重叠，第二小塔10上的第二个旋翼2旋转面与第三小塔11上的第三个旋翼3旋转面在水平投影上有部分重叠，第三小塔11上的第三个旋翼3旋转面与第四小塔12上的第四个旋翼4旋转面在水平投影上有部分重叠，节省了四个旋翼的占用空间。

每个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，设置总距和周期变距控制器8操纵旋翼升力的大小和方向。

设置发动机，通过传动装置同时驱动四个旋翼，使四个旋翼的转速相同，使第一个旋翼1和第三个旋翼3顺时针转，使第二个旋翼2和第四个旋翼4逆时针转，设置旋翼同步装置使，相邻的两个旋翼的桨叶保持恒定的90°相位差，形成相邻的两个旋翼同步反转，防止相邻两个旋翼的桨叶相互碰撞，并减少小塔需要的高度。

机身5下靠近重心P附近设置起落架7。

这种同步反转纵列式四旋翼直升机的工作原理是：由于四个旋翼的转速相同，所以四个旋翼的反扭矩相互抵消。

加大驱动旋翼的发动机的油门，同时，操纵四个旋翼的总距和周期变距控制器8使总距增大，四个旋翼的升力加大，当总升力大于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直上升。

减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力等于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机悬停。

继续减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力小于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直下降。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵第一个旋翼1的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第一个旋翼1的桨尖旋转面向右倾斜，第一个旋翼1的升力向右倾斜，同时，操纵第四个旋翼4的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第四个旋翼4的桨尖旋转面向左倾斜，第四个旋翼4的升力向左倾斜，第一个旋翼1和第四个旋翼4共同产生向右转向力矩，该力矩驱动机身5向右转向；操纵第一个旋翼1的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第一个旋翼1的桨尖旋转面向左倾斜，第一个旋翼1的升力向左倾斜，同时，操纵第四个旋翼4的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第四个旋翼4的桨尖旋转面向右倾斜，第四个旋翼4的升力向右倾斜，第一个旋翼1和第四个旋翼4共同产生向左转向力矩，该力矩驱动机身5向左转向，实现航向操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向前倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向前倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向前倾斜，机身5前俯；同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向后倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向后倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向后倾斜，机身5后仰，实现俯仰操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向左倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向左倾斜，使机身5向左横滚；同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向右倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向右倾斜，使机身5向右横滚，实现横滚操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵机身5前俯，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向前飞行；操纵机身5后仰，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向后飞行。

操纵机身5向左横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向左侧飞行；操纵机身5向右横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向右侧飞行。

俯仰和横滚由第二个旋翼2和第三个旋翼3操纵，航向由第一个旋翼1和第四个旋翼4操纵，第二个旋翼2和第三个旋翼3不参与航向的操纵，第一个旋翼1和第四个旋翼4不参与俯仰和横滚的操纵，将航向的操纵独立开来，提高了同步反转纵列式四旋翼直升机的操纵特性，与单旋翼直升机的操纵相似（单旋翼直升机，旋翼操纵俯仰和横滚，尾螺旋桨操纵航向）。

当重心纵向向前变化较大时，产生前俯干扰，可操纵第二个旋翼2的总距和周期变距控制器8增大第二个旋翼2的总距，增大第二个旋翼2的升力克服；当重心纵向向后变化较大时，产生后仰干扰，可操纵第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8增大第三个旋翼3的总距，增大第三个旋翼3的升力克服，提高了重心纵向变化能力。

图2所示实施例中，各个旋翼都由三个桨叶组成，四个旋翼采用纵列式布局，机身5顶部设置一条纵梁6，纵梁6前端悬臂上设置一翼型的第一小塔9，第一小塔9起垂直尾翼的作用，第一小塔9上设置第一个旋翼1，纵梁6的中心在重心P上面，在重心P上面的机身5顶部与第一小塔9之间设置一翼型的第二小塔10，第二小塔10起垂直尾翼的作用，在第二小塔10上设置第二个旋翼2，纵梁6后端悬臂上设置一翼型的第四小塔12，第四小塔12起垂直尾翼的作用，在第四小塔12上设置第四个旋翼4，在重心P上面的机身5顶部与第四小塔12之间设置一翼型的第三小塔11，第三小塔11起垂直尾翼的作用，在第三小塔11上设置第三个旋翼3。

设置四个小塔的间距相等，第四小塔12比第三小塔11高，第三小塔11比第二小塔10高，第二小塔10比第一小塔9高，可以减少前边旋翼下洗气流对后面旋翼的影响。

四个小塔上的四个旋翼的旋转中心间距相等，且该间距尺寸小于旋翼的直径，使第一小塔9上的第一个旋翼1旋转面与第二小塔10上的第二个旋翼2旋转面在水平投影上有部分重叠，第二小塔10上的第二个旋翼2旋转面与第三小塔11上的第三个旋翼3旋转面在水平投影上有部分重叠，第三小塔11上的第三个旋翼3旋转面与第四小塔12上的第四个旋翼4旋转面在水平投影上有部分重叠，节省了四个旋翼的占用空间。

每个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，设置总距和周期变距控制器8操纵旋翼升力的大小和方向。

设置发动机，通过传动装置同时驱动四个旋翼，使四个旋翼的转速相同，使第一个旋翼1和第三个旋翼3顺时针转，使第二个旋翼2和第四个旋翼4逆时针转，设置旋翼同步装置使，相邻的两个旋翼的桨叶保持恒定的60°相位差，形成相邻的两个旋翼同步反转，防止相邻两个旋翼的桨叶相互碰撞，并减少小塔需要的高度。

机身5下靠近重心P附近设置起落架7。

这种同步反转纵列式四旋翼直升机的工作原理是：由于四个旋翼的转速相同，所以四个旋翼的反扭矩相互抵消。

加大驱动旋翼的发动机的油门，同时，操纵四个旋翼的总距和周期变距控制器8使总距增大，四个旋翼的升力加大，当总升力大于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直上升。

减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力等于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机悬停。

继续减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力小于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直下降。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵第一个旋翼1的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第一个旋翼1的桨尖旋转面向右倾斜，第一个旋翼1的升力向右倾斜，同时，操纵第四个旋翼4的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第四个旋翼4的桨尖旋转面向左倾斜，第四个旋翼4的升力向左倾斜，第一个旋翼1和第四个旋翼4共同产生向右转向力矩，该力矩驱动机身5向右转向；操纵第一个旋翼1的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第一个旋翼1的桨尖旋转面向左倾斜，第一个旋翼1的升力向左倾斜，同时，操纵第四个旋翼4的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第四个旋翼4的桨尖旋转面向右倾斜，第四个旋翼4的升力向右倾斜，第一个旋翼1和第四个旋翼4共同产生向左转向力矩，该力矩驱动机身5向左转向，实现航向操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向前倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向前倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向前倾斜，机身5前俯；同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向后倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向后倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向后倾斜，机身5后仰，实现俯仰操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向左倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向左倾斜，使机身5向左横滚；同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向右倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向右倾斜，使机身5向右横滚，实现横滚操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵机身5前俯，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向前飞行；操纵机身5后仰，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向后飞行。

操纵机身5向左横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向左侧飞行；操纵机身5向右横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向右侧飞行。

俯仰和横滚由第二个旋翼2和第三个旋翼3操纵，航向由第一个旋翼1和第四个旋翼4操纵，第二个旋翼2和第三个旋翼3不参与航向的操纵，第一个旋翼1和第四个旋翼4不参与俯仰和横滚的操纵，将航向的操纵独立开来，提高了同步反转纵列式四旋翼直升机的操纵特性，与单旋翼直升机的操纵相似（单旋翼直升机，旋翼操纵俯仰和横滚，尾螺旋桨操纵航向）。

当重心纵向向前变化较大时，产生前俯干扰，可操纵第二个旋翼2的总距和周期变距控制器8增大第二个旋翼2的总距，增大第二个旋翼2的升力克服；当重心纵向向后变化较大时，产生后仰干扰，可操纵第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8增大第三个旋翼3的总距，增大第三个旋翼3的升力克服，提高了重心纵向变化能力。

图3所示实施例中，各个旋翼都由四个桨叶组成，四个旋翼采用纵列式布局，机身5顶部设置一条纵梁6，纵梁6前端悬臂上设置一翼型的第一小塔9，第一小塔9起垂直尾翼的作用，第一小塔9上设置第一个旋翼1，纵梁6的中心在重心P上面，在重心P上面的机身5顶部与第一小塔9之间设置一翼型的第二小塔10，第二小塔10起垂直尾翼的作用，在第二小塔10上设置第二个旋翼2，纵梁6后端悬臂上设置一翼型的第四小塔12，第四小塔12起垂直尾翼的作用，在第四小塔12上设置第四个旋翼4，在重心P上面的机身5顶部与第四小塔12之间设置一翼型的第三小塔11，第三小塔11起垂直尾翼的作用，在第三小塔11上设置第三个旋翼3。

设置四个小塔的间距相等，第四小塔12比第三小塔11高，第三小塔11比第二小塔10高，第二小塔10比第一小塔9高，可以减少前边旋翼下洗气流对后面旋翼的影响。

四个小塔上的四个旋翼的旋转中心间距相等，且该间距尺寸小于旋翼的直径，使第一小塔9上的第一个旋翼1旋转面与第二小塔10上的第二个旋翼2旋转面在水平投影上有部分重叠，第二小塔10上的第二个旋翼2旋转面与第三小塔11上的第三个旋翼3旋转面在水平投影上有部分重叠，第三小塔11上的第三个旋翼3旋转面与第四小塔12上的第四个旋翼4旋转面在水平投影上有部分重叠，节省了四个旋翼的占用空间。

每个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，设置总距和周期变距控制器8操纵旋翼升力的大小和方向。

设置发动机，通过传动装置同时驱动四个旋翼，使四个旋翼的转速相同，使第一个旋翼1和第三个旋翼3顺时针转，使第二个旋翼2和第四个旋翼4逆时针转，设置旋翼同步装置使，相邻的两个旋翼的桨叶保持恒定的45°相位差，形成相邻的两个旋翼同步反转，防止相邻两个旋翼的桨叶相互碰撞，并减少小塔需要的高度。

机身5下靠近重心P附近设置起落架7。

这种同步反转纵列式四旋翼直升机的工作原理是：由于四个旋翼的转速相同，所以四个旋翼的反扭矩相互抵消。

加大驱动旋翼的发动机的油门，同时，操纵四个旋翼的总距和周期变距控制器8使总距增大，四个旋翼的升力加大，当总升力大于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直上升。

减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力等于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机悬停。

继续减少驱动旋翼的发动机的油门，当总升力小于同步反转纵列式四旋翼直升机的重量时，同步反转纵列式四旋翼直升机垂直下降。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵第一个旋翼1的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第一个旋翼1的桨尖旋转面向右倾斜，第一个旋翼1的升力向右倾斜，同时，操纵第四个旋翼4的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第四个旋翼4的桨尖旋转面向左倾斜，第四个旋翼4的升力向左倾斜，第一个旋翼1和第四个旋翼4共同产生向右转向力矩，该力矩驱动机身5向右转向；操纵第一个旋翼1的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第一个旋翼1的桨尖旋转面向左倾斜，第一个旋翼1的升力向左倾斜，同时，操纵第四个旋翼4的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第四个旋翼4的桨尖旋转面向右倾斜，第四个旋翼4的升力向右倾斜，第一个旋翼1和第四个旋翼4共同产生向左转向力矩，该力矩驱动机身5向左转向，实现航向操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向前倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向前倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向前倾斜，机身5前俯；同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向后倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向后倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向后倾斜，机身5后仰，实现俯仰操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向左倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向左倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向左倾斜，使机身5向左横滚；同时操纵第二个旋翼2和第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8向右倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的桨尖旋转面向右倾斜，第二个旋翼2和第三个旋翼3的升力向右倾斜，使机身5向右横滚，实现横滚操纵。

当同步反转纵列式四旋翼直升机在空中时，操纵机身5前俯，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向前飞行；操纵机身5后仰，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向后飞行。

操纵机身5向左横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向左侧飞行；操纵机身5向右横滚，同时加大驱动四个旋翼的发动机的油门，同步反转纵列式四旋翼直升机向右侧飞行。

俯仰和横滚由第二个旋翼2和第三个旋翼3操纵，航向由第一个旋翼1和第四个旋翼4操纵，第二个旋翼2和第三个旋翼3不参与航向的操纵，第一个旋翼1和第四个旋翼4不参与俯仰和横滚的操纵，将航向的操纵独立开来，提高了同步反转纵列式四旋翼直升机的操纵特性，与单旋翼直升机的操纵相似（单旋翼直升机，旋翼操纵俯仰和横滚，尾螺旋桨操纵航向）。

当重心纵向向前变化较大时，产生前俯干扰，可操纵第二个旋翼2的总距和周期变距控制器8增大第二个旋翼2的总距，增大第二个旋翼2的升力克服；当重心纵向向后变化较大时，产生后仰干扰，可操纵第三个旋翼3的总距和周期变距控制器8增大第三个旋翼3的总距，增大第三个旋翼3的升力克服，提高了重心纵向变化能力。

Claims (1)

1.一种纵列式四旋翼直升机，机身下靠近重心附近设置起落架，机身顶部设置一条纵梁，纵梁前端悬臂上设置翼型第一小塔，在第一小塔上设置第一个旋翼，纵梁的中心在重心上面，在重心上面的机身顶部与第一小塔之间设置翼型第二小塔，在第二小塔上设置第二个旋翼，纵梁后端悬臂上设置翼型第四小塔，在第四小塔上设置第四个旋翼，在重心上面的机身顶部与第四小塔之间设置翼型第三小塔，在第三小塔上设置第三个旋翼，设置四个小塔的间距相等，第四小塔比第三小塔高，第三小塔比第二小塔高，第二小塔比第一小塔高，减小前边旋翼下洗气流对后面旋翼的影响，翼型的小塔有垂直尾翼的作用，四个小塔上的四个旋翼的旋转中心间距相等，且该间距尺寸小于旋翼的直径，使第一小塔上的第一个旋翼旋转面与第二小塔上的第二个旋翼旋转面在水平投影上有部分重叠，第二小塔上的第二个旋翼旋转面与第三小塔上的第三个旋翼旋转面在水平投影上有部分重叠，第三小塔上的第三个旋翼旋转面与第四小塔上的第四个旋翼旋转面在水平投影上有部分重叠，减小了四个旋翼的占用空间，每个旋翼的旋转面水平设置，每个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，设置总距控制器操纵旋翼升力的大小，设置周期变距控制器操纵旋翼桨尖旋转面的倾倒角，从而改变旋翼的升力方向，设置发动机，通过传动装置同时驱动四个旋翼转动，其特征是：使四个旋翼的转速相同，使第一个旋翼和第三个旋翼的转向相同，使第二个旋翼和第四个旋翼的转向相同，使第一个旋翼和第二个旋翼的转向相反，即相邻的两个旋翼转向相反，每个旋翼采用相同尺寸和数量的桨叶组成，四个旋翼的反扭矩相互抵消，当每个旋翼采都用两个桨叶组成时，设置旋翼同步装置使，相邻两个旋翼的桨叶相位差始终保持90°，当每个旋翼采都用三个桨叶组成时，设置旋翼同步装置使，相邻两个旋翼的桨叶相位差始终保持60°，当每个旋翼采都用四个桨叶组成时，设置旋翼同步装置使，相邻两个旋翼的桨叶相位差始终保持45°，俯仰和横滚由第二个旋翼和第三个旋翼操纵，航向由第一个旋翼和第四个旋翼操纵，第二个旋翼和第三个旋翼不参与航向的操纵，第一个旋翼和第四个旋翼不参与俯仰和横滚的操纵，将航向的操纵独立开来。

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