长航程快速混合式直升机制造技术

本发明专利技术涉及一种混合式直升机（１），该混合式直升机首先包括机体，该机体设有机身（２）、升力产生表面（３）和稳定表面（３０，３５，４０），该混合式直升机其次包括驱动系统，该驱动系统由以下构成：机械互连系统（１５），该机械互连系统（１５）位于首先的具有半径（Ｒ）的旋翼（１０）与其次的至少一个螺旋桨（６）之间，对旋翼（１０）的桨叶（１１）的总距和周期距进行控制，而对螺旋桨（６）的桨叶的总距进行控制；以及至少一个涡轮发动机（５），所述涡轮发动机（５）驱动机械互连系统（１５）。本发明专利技术的显著之处在于，所述至少一个涡轮发动机（５）、所述至少一个螺旋桨（６）、所述旋翼（１０）、以及所述机械互连系统（１５）的输出转速是相互成比例的，所述比例是恒定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在巡航飞行时具有长航程和高前进速度的旋翼飞行器。更具体地说，本专利技术涉及与垂直起落飞机(VT0L)的先进概念有关的混合式直升 机。
技术介绍
这种先进的概念通过可安装现代涡轮发动机来以合理的成本将传统直升机的垂 直飞行效率与高速行进性能组合起来。为了清楚地理解本专利技术的目的，适宜地应想到，总体来说重于空气的飞行器对应 于飞机和旋翼飞行器。术语“旋翼飞行器”用来表示任一运载工具，其中，其所有或一些升力是由具有基 本垂直轴线和较大直径的一个或多个螺旋桨来提供的，该螺旋桨称为旋翼或旋转机翼。在旋翼飞行器的范畴有若干不同的类型。首先，有一种直升机，其中，由合适动力装置驱动的至少一个主旋翼既提供升力又 提供推进力。直升机能够悬停飞行，从而保持在三维空间中的一固定位置，并且直升机能够 垂直地起飞和降落，还能够沿任何方向(向前、向后、侧向、向上、向下)移动。全世界生产 的大部分旋翼飞行器是直升机。然后，有一种自转旋翼机(由La Cierva首先制造)，自转旋翼机是这样一种旋翼 飞行器，其中，旋翼不接受动力，而是在旋翼飞行器的速度效应下自转。推进力由涡轮发动 机来提供，或者由具有一在向前飞行中基本水平的轴线并用传统发动机驱动的螺旋桨来提 供。这种构造不能垂直飞行，除非旋翼通过辅助装置而首先开始旋转，该辅助装置能让旋翼 旋转得更快因此自转旋翼机在具有非常陡斜率的航线上不能实施悬停飞行，而只能向上 或向下移动。也就是说，自转旋翼机是一种飞行速度范围广(不易于失速)且可使用短跑 道的飞机。旋翼推进飞机是一种介于直升机和自转旋翼机之间的旋翼飞行器，其中，旋翼只 提供升力。在起飞、悬停或垂直飞行、以及降落阶段，旋翼通常由发动机装置来驱动，就像直 升机一样。旋翼推进飞机还具有附加的推进系统，该推进系统与旋翼组件完全不同。在向前 飞行中，旋翼继续提供升力，但只以自转模式提供升力，即无需将动力传输至所述旋翼。菲 尔利(Fairey)喷气式旋翼推进飞机是该概念的一实施例。已经或多或少地研究了另外几种新颖的方式，有些已经形成实际的实施例。在这方面，可能要提及复合式旋翼飞行器，其在起飞和降落时像直升机，而在巡航 时像自转旋翼机其由旋翼飞行器的前进速度驱动自转的旋翼提供一些升力，其余升力由 辅助机翼、具有基本水平轴线的牵引式螺旋桨来提供，该牵引式螺旋桨产生平移所需的力。 例如，可能要提及实验性的法范迪特(Farfadet)S0 1310复合式旋翼飞行器，其旋翼在起 飞/降落构造中通过反作用力来推进，而在巡航构造中自转，然后由螺旋桨提供推进力。这 种运载工具设有用于致动旋翼和螺旋桨的两个单独的涡轮。可变式旋翼飞行器构成了另一特定的旋翼飞行器形式。该术语覆盖了在飞行时改 变构造的所有旋翼飞行器起飞和降落时处于直升机构造；而巡航飞行时处于飞机构造， 例如两个旋翼倾斜转过约90°以用作螺旋桨。该倾斜旋翼概念例如已在贝尔波音(Bell Boeing) V22鱼鹰(Osprey)旋翼飞行器中得以实施。在这些各种旋翼飞行器中，直升机是最简单的，结果，尽管其平移时的最大水平速 度仅为约300千米/小时(km/h)，小于复合式和可变式旋翼飞行器所可设想的最大水平速 度，但是直升机是成功的，而复合式和可变式旋翼飞行器在技术上更加复杂且更加昂贵。在这种情况下，对于上述形式提出了改进以增强旋翼飞行器性能，而不导致解决 方案复杂、难以制造和操作、以及因此昂贵。因此，专利GB-895 590披露了一种垂直起落飞行器，其包括下列主要部件机身和两个半翼，在机身的两侧上各有一个半翼，水平稳定器和方向舵控制器，至少四个互连的驱动单元，主旋翼，至少两个可逆桨距螺旋桨，它们相对于彼此可变，以及在飞行员控制下的、用于将动力连续地或时时地传递至旋翼和螺旋桨的装置。在这种情况下，在起飞和降落期间、在垂直飞行期间、以及在低速水平飞行期间， 主旋翼通过动力单元来旋转。在高速时，旋翼自由旋转而动力并不传递至其，就像自转旋翼 机，旋翼轴装配有脱开装置。美国专利第3 385 537号披露了一种直升机，其以传统方式包括机身、主旋翼和 尾旋翼。主旋翼通过第一动力单元来旋转。该运载工具还装配有两个另外的发动机，每个 发动机设置在两个半翼的最外端，而在所述机身的两侧上各设置一个半翼。该专利涉及例 如根据机动飞行时或强风期间施加在运载工具上的加速度来自动改变桨距，从而在旋翼和 半翼之间保持合适的升力分配。结果，对应的装置可通过降低桨叶失速的风险来增大旋翼 飞行器的水平速度，桨叶失速构成为机械组件和结构的变形和损坏的来源。美国专利第6 669 137号描述了一种飞行器，其装配有在非常低速下运转的旋 翼。在高速时，旋翼减速然后停止，而升力则由剪翼来提供。在最大速度时，旋翼和剪翼就 进入一确定构造，从而形成一种后掠翼。根据美国专利第7 137 591号的旋翼飞行器具有尤其在起飞、降落和垂直飞行时 通过动力单元来旋转的旋翼。推进螺旋桨用在巡航飞行中，而升力由旋翼的自转来产生， 有可能借助于辅助机翼。此外，旋翼主轴可向前或向后稍稍倾斜从而避免由于机身姿态变 化而产生的效应，这种效应可能会由于增大旋翼飞行器的气动阻力而损害旋翼飞行器的性 能。美国专利第6 467 726号披露了一种旋翼飞行器，其包括至少机身，两个高机翼，至少四个推进螺旋桨，至少两个没有周期距控制的主旋翼，每个主旋翼连接至两个机翼中的一个，两个发动机，以及用于将动力传递至旋翼和螺旋桨的相关装置，以及用于每个螺旋桨和每个旋翼的总距控制系统。在巡航飞行时，升力由两个机翼来提供，从而通过经由为此设置的离合器将旋翼脱开或者通过合适地设定旋翼桨叶的总距来消除由旋翼产生的升力。美国专利第6 513 752号披露了一种旋翼飞行器，其包括机身和机翼，两个可变桨距螺旋桨，具有“端部”质量的旋翼，驱动两个螺旋桨和旋翼的动力源，用于调节螺旋桨的桨距的控制装置，从而 在向前飞行时，来自螺旋桨的推进力朝向旋翼飞行器的前部施加，以及 在悬停飞行时，通过使一个螺旋桨提供朝向旋翼飞行器前部的推力而使另一螺 旋桨提供朝向旋翼飞行器后部的推力来提供反扭矩功能，而旋翼由动力源来驱动，该动力源包括发动机和离合器，离合器通过将旋翼与发动机脱开而由于上述质量 能使旋翼旋转得比所述发动机的输出端更快。换而言之，离合器能允许向前飞行中的自转旋翼机模式。此外，设置在动力源和螺 旋桨之间的动力传输变速箱能使所述螺旋桨相对于所述动力源输出端的速度以多个转速 运转。在现有技术中，适宜地最终引用专利申请US-2006/0269414 A1，其涉及改进直升 机在垂直飞行期间和巡航飞行期间的性能的这一具体问题。旋翼的高转速在垂直飞行期间 是所想要的从而增大升力，而在巡航期间，可减小所述转速而增大直升机的前进速度。因此，专利技术专利申请US-2006/0269414 A1更具体地涉及与被发动机装置驱动的第 二动力变速箱相关联的主变速箱。第二变速箱包括离合器装置，离合器装置在配合时将第 一转速传递给主变速箱，而在脱开时将第二转速传递给主变速箱，第二转速低于第一转速。 当然，主变速箱驱动旋翼。然而，从上述设想可以看到，要改进旋翼飞行器性能的解决方案基本上基于下列 提议 借助驱动系统来使旋翼以两个不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有长航程和高前进速度的混合式直升机（１），所述直升机包括：.机体，所述机体由以下构成：.机身（２）；.固定至所述机身（２）的升力产生表面（３）；以及.稳定和操纵表面，即，用于俯仰的有：具有至少一个俯仰控制表面（３５）的水平稳定器（３０），所述俯仰控制表面（３５）可相对于前部（３４）运动；而用于转向的有：至少一个合适的稳定器（４０）；以及.一体的驱动系统（４），所述驱动系统（４）由以下构成：.机械互连系统（１５），所述机械互连系统（１５）位于首先的具有半径（Ｒ）的旋翼（１０）与其次的至少一个螺旋桨（６）之间，对所述旋翼（１０）的桨叶（１１）的总距和周期距进行控制，而对所述螺旋桨（６）的桨叶的总距进行控制；以及.至少一个涡轮发动机（５），所述涡轮发动机（５）驱动所述机械互连系统（１５）；所述直升机的特征在于，所述至少一个涡轮发动机（５）、所述至少一个螺旋桨（６）、所述旋翼（１０）、以及所述机械互连系统（１５）的输出转速是相互成比例的，在所述一体的驱动系统的正常运行条件下，无论所述混合式直升机（１）的飞行构造如何，所述比例都是恒定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-5-22 0703613一种具有长航程和高前进速度的混合式直升机(1)，所述直升机包括·机体，所述机体由以下构成·机身(2)；·固定至所述机身(2)的升力产生表面(3)；以及·稳定和操纵表面，即，用于俯仰的有具有至少一个俯仰控制表面(35)的水平稳定器(30)，所述俯仰控制表面(35)可相对于前部(34)运动；而用于转向的有至少一个合适的稳定器(40)；以及·一体的驱动系统(4)，所述驱动系统(4)由以下构成·机械互连系统(15)，所述机械互连系统(15)位于首先的具有半径(R)的旋翼(10)与其次的至少一个螺旋桨(6)之间，对所述旋翼(10)的桨叶(11)的总距和周期距进行控制，而对所述螺旋桨(6)的桨叶的总距进行控制；以及·至少一个涡轮发动机(5)，所述涡轮发动机(5)驱动所述机械互连系统(15)；所述直升机的特征在于，所述至少一个涡轮发动机(5)、所述至少一个螺旋桨(6)、所述旋翼(10)、以及所述机械互连系统(15)的输出转速是相互成比例的，在所述一体的驱动系统的正常运行条件下，无论所述混合式直升机(1)的飞行构造如何，所述比例都是恒定的。2.如权利要求1所述的混合式直升机(1)，其特征在于，所述稳定器(40)在前部包括 不动翅片(44)，所述不动翅片(44)装配有用于为飞行员提供偏航控制的可动转向方向舵 (45)。3.如权利要求1或权利要求2所述的混合式直升机(1)，其特征在于，所述旋翼(10) 首先施加起飞、降落、悬停、垂直飞行所需的所有升力，其次总是提供巡航飞行所需的一部 分升力，所述旋翼(10)总是由所述至少一个涡轮发动机(5)来驱动旋转，而不参与牵引力 或阻力，从而减小吸收功率。4.如权利要求1或权利要求2所述的混合式直升机(1)，其特征在于，所述旋翼(10) 首先施加起飞、降落、悬停、垂直飞行所需的所有升力，其次总是提供巡航飞行所需的一部 分升力，所述旋翼(10)总是由所述至少一个涡轮发动机(5)来驱动旋转，对牵引力有减小 的贡献而对阻力没有贡献，从而减小吸收功率。5.如权利要求3或权利要求4所述的混合式直升机(1)，其特征在于，由所述旋翼(10) 产生的升力在零航线空速时是所述混合式直升机(1)的重量的约1.05倍，而在最大航线空 速时是所述直升机的重量的0. 6-0. 9倍。6.如权利要求1至5中任一项所述的混合式直升机(1)，其特征在于，对于最大许可起 飞重量约为8t的所述混合式直升机(1)来说，所述最大航线空速约为220kt。7.如任一前述权利要求所述的混合式直升机(1)，其特征在于，由两个半翼(8)构成的 机翼(3)的翼展基本上等于所述旋翼(10)的所述半径(R)。8.如权利要求1至7中任一项所述的混合式直升机(1)，其特征在于，所述机翼(...

【专利技术属性】
技术研发人员：P罗伊士，
申请(专利权)人：尤洛考普特公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]