CN213649896U - 一种带可倾转尾桨的复合高速直升机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，属于航空飞行器领域，包括机身，机身上端设置有旋翼系统，机身两侧对称设置有机翼，机翼的端部设置有推力螺旋桨；机身两侧还对称设置有垂尾以及平尾；所述的垂尾端部设置有方向舵；机身的尾部设置有尾桨，尾桨与机身之间通过倾转机构连接，尾桨能够相对机身旋转，当直升机垂直起降和低速前飞时，所述的尾桨与机身处于水平状态；当直升机高速前飞时，所述的尾桨与机身处于垂直状态；本实用新型能够解决常规构型直升机前飞速度低的问题，能够垂直起降和高速前飞，操纵方式简单多样，并且较传统直升机效率更高。

Description

一种带可倾转尾桨的复合高速直升机

技术领域

本实用新型属于航空飞行器领域，具体涉及一种带可倾转尾桨的复合高速直升机。

背景技术

直升机是旋翼飞行器中最为典型的一种。根据旋翼平衡反扭矩的方式不同，通常把直升机分为单旋翼带尾桨（常规式）、共轴式双旋翼、纵列式双旋翼、横列式双旋翼等，其中单旋翼带尾桨式直升机由于结构简单、技术成熟、单机价格和使用成本低等原因成为当今直升机的主流形式，无论从机型类型到使用数量，单旋翼直升机都占有绝对优势。

然而，单旋翼直升机也存在一系列问题。比如尾桨造成功率消耗、尾桨事故率较高、尾桨还是直升机的振源和噪声源之一等等。除此之外，直升机今后的发展方向之一是高速化，而常规直升机由于旋翼是主要的升力面和操纵面，各个自由度之间存在明显的耦合现象，在大速度前飞时，旋翼前行桨叶区域存在激波限制，而后行桨叶区域存在迎角失速限制，这样“水深火热”的状态导致了常规构型的直升机巡航速度一般很难突破300km/h。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，也对直升机实现高速飞行进行探索研究，公开了一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，本实用新型的复合式高速直升机能够解决常规构型的直升机巡航速度难突破300km/h的缺陷，以及本实用新型在性能和经济性上有着巨大的优势。

本实用新型是这样实现的：

一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，包括机身，所述的机身上端设置有旋翼系统，所述的机身两侧对称设置有机翼，所述的机翼的端部设置有推力螺旋桨；所述的推力螺旋桨采用精简的变距机构，分体式铝合金桨壳和复合材料（树脂、纤维、碳粱等）桨叶技术，实现轻质、高可靠性和维护性的一型螺旋桨。

所述的机身两侧还对称设置有垂尾以及平尾；所述的垂尾的端部设置有方向舵；所述的机身的尾部设置有尾桨，尾桨与机身之间通过倾转机构连接，所述的尾桨能够相对机身旋转，当直升机垂直起降和低速前飞时，所述的尾桨处于正常工作状态，尾桨不发生倾转，用以平衡旋翼反扭矩；当直升机高速前飞时，所述的尾桨倾转，用以提供直升机前进的推力。

进一步，所述的机身的头部上端设置有散热孔；所述的机身的下端设置有起落架。

进一步，所述的旋翼系统包括桨叶与桨毂系统，其中桨叶平面形状为矩形，桨尖带抛物线后掠，采用负线性扭转；所述的桨叶采用玻璃纤维复合材料模压成型；桨毂系统采用无铰式构型。

进一步，所述的机翼采用单梁式机翼，其大部分弯矩由翼梁承受，翼肋承受剪力，蒙皮和翼肋组成的盒段承受扭矩，蒙皮也参与翼梁、缘条的承弯作用。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

1、能够垂直起降和高速前飞：本实用新型融合了直升机和固定翼飞机的优点，几乎不需要跑道就能够垂直起降，除此之外还能够高速前飞，相较于传统旋翼飞行器，它能够更快到达目标地点，从而满足更高的目标需求。

2、操纵方式简单且多样：本实用新型相较于传统旋翼飞行器，具有操纵方式多样且简单的特点，除了传统的直升机通过旋翼来操纵各个方向的运动外，我们还能够通过对方向舵控制和对推力螺旋桨实现差动来进行航向控制，在尾桨倾转之前，还能通过调整尾桨转速来实现航向操纵。

3、效率高：由于本实用新型在前飞过程中机翼承担了一部分升力，且随着前飞速度的增加，机翼承担的升力逐渐增加，所以本实用新型较传统直升机效率更高。

附图说明

图1 为本实用新型一种带可倾转尾桨的复合高速直升机垂直起降和低速前飞时的整体结构图；

图2 为本实用新型一种带可倾转尾桨的复合高速直升机垂直起降和低速前飞时的俯视图；

图3 为本实用新型一种带可倾转尾桨的复合高速直升机高速前飞时的整体结构图；

图4 为本实用新型一种带可倾转尾桨的复合高速直升机高速前飞时的俯视图；

其中，1-旋翼系统，2-机身，3-推力螺旋桨，4-机翼，5-倾转机构，6-尾桨，7-垂尾，8-方向舵，9-平尾，10-起落架，11-散热孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本实用新型进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1~4所示，本实用新型的一种带可倾转尾桨复合高速直升机，包括旋翼系统1，机身2，推力螺旋桨3，机翼4，倾转机构5，可倾转尾桨6，垂尾7，方向舵8，平尾9，滑橇起落架10，散热孔11。

旋翼系统1位于机身2上端，所述的机身2两侧对称设置有机翼4，所述的机翼4的端部设置有推力螺旋桨3；所述的机身2两侧还对称设置有垂尾7以及平尾9；所述的垂尾7端部设置有方向舵8；所述的机身2的尾部设置有尾桨6，尾桨6与机身2之间通过倾转机构5连接，所述的尾桨6能够相对机身2旋转，当直升机垂直起降和低速前飞时，所述的尾桨6与机身2处于常规工作状态，用以平衡旋翼反扭矩，具体如图3~4所示；当直升机高速前飞时，所述的尾桨6倾转，提供直升机前飞的推力，具体如图1~2所示。

本实用新型的旋翼系统1主要包括桨叶与桨毂系统，其中桨叶平面形状为矩形，桨尖带抛物线后掠，采用负线性扭转。桨叶采用玻璃纤维复合材料模压成型。旋翼桨毂和普通直升机的构造基本相似，采用无铰式构型。机翼4采用单梁式机翼，其大部分弯矩由翼梁承受，翼肋承受剪力，蒙皮和翼肋组成的盒段承受扭矩，蒙皮也参与翼梁、缘条的承弯作用。螺旋桨系统采用精简的变距机构，分体式铝合金桨壳和复合材料（树脂、纤维、碳粱等）桨叶技术，实现轻质、高可靠性和维护性的一型螺旋桨。

本实用新型的工作方法：

本实用新型作为一种带倾转尾桨的复合高速直升机，当直升机准备垂直起飞时，处于图1所示的模式，旋翼系统1的旋翼开始旋转，此时推力螺旋桨3静止，尾桨6同时开始旋转，用以平衡旋翼反扭距，随着旋翼及尾桨6转速增加，旋翼升力逐渐增大，当旋翼升力逐渐大于直升机重力时，直升机开始缓慢上升，上升到一定高度时，通过操纵使得旋翼升力与直升机重力相等，直升机处于悬停状态，直升机垂直起飞过程完成；

复合高速直升机悬停转前飞时，两推力螺旋桨3开始工作，随着螺旋桨转速增加，直升机开始前飞，随着前飞速度增加，机翼4产生的升力逐渐增加，同时旋翼产生的升力逐渐减少，旋翼消耗的功率也逐渐减少，反扭距也逐渐减小，垂尾7产生的侧向力逐渐增加，用以平衡一部分反扭距，此时，尾桨6转速逐渐降低，提供平衡反扭距的侧向力也逐渐减小；

当直升机前飞速度达到某一速度V0时，机翼与旋翼共同承担升力，垂尾产生的侧向力足以平衡旋翼的反扭距，此时尾桨转速为零，尾桨开始倾转，当尾桨完全倾转至图3模式时，尾桨倾转完成，此时，尾桨转速逐渐增加，直升机速度继续增加，机翼升力也继续增大，旋翼升力减小，通过调节垂尾上的方向舵来保证垂尾产生的侧向力平衡旋翼反扭距，以此方式使直升机达到比较高的速度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，包括机身（2），其特征在于，所述的机身（2）上端设置有旋翼系统（1），所述的机身（2）两侧对称设置有机翼（4），所述的机翼（4）的端部设置有推力螺旋桨（3）；所述的机身（2）两侧还对称设置有垂尾（7）以及平尾（9）；所述的垂尾（7）的端部设置有方向舵（8）；

所述的机身（2）的尾部设置有尾桨（6），尾桨（6）与机身（2）之间通过倾转机构（5）连接，所述的尾桨（6）能够相对机身（2）旋转，当直升机垂直起降和低速前飞时，所述的尾桨（6）处于正常工作状态，用以平衡旋翼反扭矩；当直升机高速前飞时，所述的尾桨（6）倾转，用以提供直升机前进的推力。

2.根据权利要求1所述的一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，其特征在于，所述的机身（2）的头部上端设置有散热孔（11）；所述的机身（2）的下端设置有起落架（10）。

3.根据权利要求1所述的一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，其特征在于，所述的旋翼系统（1）包括桨叶与桨毂系统，其中桨叶平面形状为矩形，桨尖带抛物线后掠，采用负线性扭转；所述的桨叶采用玻璃纤维复合材料模压成型；桨毂系统采用无铰式构型。

4.根据权利要求1所述的一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，其特征在于，所述的机翼（4）采用单梁式机翼，其大部分弯矩由翼梁承受，翼肋承受剪力，蒙皮和翼肋组成的盒段承受扭矩，蒙皮也参与翼梁、缘条的承弯作用。

5.根据权利要求1所述的一种带可倾转尾桨的复合高速直升机，其特征在于，所述的推力螺旋桨（3）采用变距机构，桨叶采用分体式铝合金桨壳和复合材料。

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