一种无平衡装置的单旋翼直升机技术的制作方法

文档序号:21029771发布日期:2020-06-09 20:07阅读:277来源:国知局

本发明涉及一种无平衡装置的单旋翼直升机技术,特别涉及到一种无外置平衡装置的单旋翼直升机技术。



背景技术:

众所周知,到目前为止,所有单旋翼直升机都离不开平衡装置。

1、有尾桨直升机

只有一个旋翼的直升机,目前在用的直升机大部分都是单旋翼直升机,但这种直升机一旦尾翼坏了的话直升机就会像陀螺一样旋转。简单区分单旋翼直升机就看尾翼是否有螺旋桨。

单旋翼直升机只有一副旋翼,机尾有尾桨(通过尾桨实现平衡)。单旋翼直升机是目前技术最成熟、数量最多的直升机。1932年,成功试飞的单旋翼带尾桨直升机vs-300成为世界上第一架可实用的直升机。从此,单旋翼带尾桨直升机以其简单、实用的操纵系统和相对成熟的单旋翼空气动力学理论成为近一个世纪以来世界直升机发展的主流。

2、无尾桨直升机

无尾桨简称notar,是英文notailrotor的缩写。1990年9月由md-500改型的md-520n无尾桨自升机成功试飞。

无尾桨系统主要是由安装于尾梁前部的可变距风扇、带长缝的尾梁和尾部喷气锥三部分组成。风扇向尾梁内部提供低压气流,气流从尾梁的长缝中喷出,与旋翼尾流汇合形成环量而产生平衡反扭矩的侧力(通过喷气实现平衡)。尾梁内未喷出的空气流向尾部,从可控制的喷气锥直接喷出,以提供航向操纵推力。

3、x3高速直升机

x3高速直升机虽然没有尾桨,但它用来抵抗主旋翼所产生的反力矩之技术手段虽然先进但也更为复杂。x3直升机除了涡轮主旋翼外,机身两侧的两个小机翼上还装配有一对前向螺旋推进器——侧旋翼。当主旋翼提供升力时,侧旋翼提供推进力,同时运用速度差配平主旋翼产生的旋转力矩(通过速差实现平衡)。

尽管平衡装置对于单旋翼直升机而言有着至关重要的作用,但由于依赖平衡装置的有尾桨单旋翼直升机存在停放面积过大、碰撞危险过高、悬停性能不稳定而无尾桨单旋翼直升机又存在技术复杂等诸多问题,因此,以增用旋翼的方式实现直升机平衡的双旋翼共轴式直升机等机型应运而生。

①、双旋翼共轴式直升机

共轴双旋翼直升机具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼。由于转向相反,两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡。通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩可实现航向操纵,共轴双旋翼在直升机的飞行中,既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。(双旋翼共轴式直升机由于结构复杂目前不易搞成中型机)

②、双旋翼直升机

纵列式双旋翼直升机双旋翼纵列式直升机机身前后各有一个旋翼塔座,两副旋翼分别安装在两个塔座上,两副旋翼完全相同,但旋转方向相反,它们的反作用扭矩可以互相平衡。通常后旋翼稍高于前旋翼,以避免互相影响。

横列式双旋翼直升机双旋翼横列式直升机的特征是两副旋翼一左一右分别安装在机身两侧的两个支架上。两副旋翼完全相同,但旋转方向相反,旋转时反作用力相互抵消。(双旋翼横列式直升机的不足与双旋翼纵列式直升机差不多,操纵也比较复杂。双旋翼横列式直升机要在机身两侧增装旋翼支架,无形中会增加许多重量,而且也加大了气动阻力)

③、多旋翼直升机

四旋翼直升机为多旋翼直升机的主流,是一种有四个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。它主要通过改变四个电机的转速来调节螺旋桨转速,由旋翼升力的变化实现对飞行器的控制。(四旋翼技术目前只能用于发展小型轻旋翼无人机。如果要发展成载人的中型机或实现远程飞行,技术尚未成熟——成本也是个问题)

上述1、2、3所提到的平衡装置显然是一种外置平衡装置,即置于直升机外面或机身上的平衡装置。到目前为止,人们还没有提出一种内置平衡装置(置于直升机机内部或工作装置中的平衡装置)的说法。

所述①、②、③虽然通过增用旋翼的方式“实现”了“去平衡装置化”,但终究还是离不开“平衡装置”——一个旋翼对于另一个旋翼而言其实就是一个“平衡装置”(但它不是真正意义上的平衡装置。换言之,不是纯粹的平衡装置)。显然,所述①、②、③在“实现”“去平衡装置化”的过程中,并没有使直升机走向简单化。

显然,简单化是解决问题的根本方法。简单化的主题是什么?简单化的标志是什么?那就是让单旋翼直升机变成无外置平衡装置。



技术实现要素:

本发明的任务是提出一种无平衡装置的单旋翼直升机技术尤其是一种无外置平衡装置的单旋翼直升机技术,以实现上述目的。

实现本发明的方法是,把外置平衡装置应起的平衡作用改由直升机内部的工作装置来承担或分担(工作装置不会因此而变成内置平衡装置,因为它不是真正意义上的纯粹的内置平衡装置;因为装置一体化、功能融合化不仅“模糊”了平衡装置的概念而且超越了平衡装置的概念,最终获得“无”的结果)。

一种无平衡装置的单旋翼直升机技术,具有旋翼、旋轴、传动装置、发动机、机身等,其技术特征在于:包括具有平衡与传动功能融合、平衡装置与传动装置一体化的联接装置,所述联接装置联接于旋轴与发动机转轴。

所述联接装置为平衡装置内置于传动装置之上所构成的多功能装置;

所述联接装置为软轴联接装置;

所述联接装置为皮带联接装置;

所述联接装置为齿轮联接装置;

所述联接装置为摩擦轮联接装置;

所述联接装置为多软轴联接装置;

所述联接装置为多皮带联接装置;

所述联接装置为齿轮组联接装置;

所述联接装置为摩擦轮组联接装置;

所述联接装置为软轴、齿轮组合联接装置;

所述联接装置为软轴、摩擦轮组合联接装置;

所述联接装置为机械联接装置;

所述联接装置为机械组合联接装置;

所述联接装置为动联接装置;

所述联接装置为静联接装置;

所述联接装置为动、静组合联接装置;

所述联接装置具有控制装置;

所述直升机具有操纵系统;

所述直升机具有旋翼倾斜盘;

所述直升机具有螺旋推进装置;

所述直升机发动机为燃油发动机;

所述直升机发动机为电动机;

所述直升机电动机由机载电池供电;

所述直升机电动机由机载光伏电池供电;

所述直升机为系留式电动直升机;

所述系留式电动直升机由地面供电;

所述地面供电包括车船供电;

所述车船供电包括移动供电;

所述系留式电动直升机采用地面操纵系统;

所述地面操纵系统为无线操纵系统;

所述地面操纵系统为有线操纵系统;

所述地面操纵系统为自动操纵系统或人工操纵系统;

所述系留式电动直升机的系留绳为钢丝绳或纤维绳或石墨烯绳;

所述直升机(包括系留式)机身为球形;

所述直升机(包括系留式)机身为椭圆形;

所述直升机(包括系留式)机身为棒形;

所述直升机(包括系留式)具有驾驶舱或座舱。

本单旋翼直升机不仅可以采用倾斜盘技术使单旋翼直升机实现或向前、后、左、右飞行的常规功能,而且还可以采用现有的螺旋推进装置来助飞及转向。

本发明的显著优点与积极效果:

1、具有结构更加简单的特别优势,不仅摆脱了现有单旋翼直升机所依赖的且一直无法“割舍”的用于抵抗反力矩的外置平衡装置,而且完成了单旋翼直升机史上的一次重大突变,从而使无平衡装置的单旋翼直升机在实现减负降本、节能减排和加强抗风性、增进平衡性、简化操作性、提高安全性(尤其是载人安全)的同时,不仅可多渠道掘展直升机的应用领域与使用范围,而且可大幅度提高直升机尤其是无人直升机特别是大中型无人直升机在国内外市场上的竞争力。

3、燃油单旋翼直升机与电动单旋翼直升机(其中包括至今发展缓慢的系留式电动直升机——通常由地面或车船系留、地面或车船供电、地面或车船控制。无平衡装置的单旋翼直升机技术不仅可使系留式电动直升机“涅火重生”,而且还可赋以其强大的抗风能力、显著的省电效果以及极高的性价比,并能以低成本、无空管、全天候、静音态、24小时的悬停或“悬飞”方式广泛应用于高空预警、高空警视、空中指挥、高空导航、高空拍摄、侦察搜索、抢险救灾、海洋监测、大气监测、气象观测、应急通信、景区观光、高空广告、高空广播、高空宣传、高空照明等不同领域与场合,具有显著的社会效益与经济效益)并存的局面将大大提高直升机在国内外市场上的响应度。

4、不但可以开发单人(双人)或轻型飞行器,甚至可以做到抛开前述的倾斜盘与螺旋推进装置也能自由飞翔,整机操纵起来的简单程度不亚于开电动自行车(必要时飞行器还可以配置机挂求生降落伞)。

5、交通、运输、通信、银行、物流、旅游、广告等行业运用或涉足本直升机(包括系留式电动直升机),可在激烈的市场竞争中给广大用户多提供一种被选择的理由与被关注的亮点。

6、单旋翼直升机是目前技术最成熟、数量最多的直升机,因此,一旦作为平衡用的尾翼被取消,一种无平衡装置的单旋翼直升机将会为“中国制造”与“中国智造”添加浓墨重彩的一笔。

实施方式

一种无平衡装置的单旋翼直升机技术,包括旋翼、旋轴、传动装置、发动机、机身等,其技术特征在于:包括具有平衡与传动功能融合、平衡装置与传动装置一体化的联接装置,所述联接装置联接于旋轴与发动机转轴。

所述联接装置为软轴、齿轮组联接装置;

所述无平衡装置的单旋翼直升机为系留式电动直升机;

所述系留式电动直升机采用220伏交流电动机;

所述电动机由地面提供交流电源;

所述由地面提供的交流电源为高压电源;

所述系留式电动直升机具有机载微小交流变压器;

所述系留式电动直升机的旋翼为三叶式;

所述系留式电动直升机采用地面操纵系统;

所述操纵系统操纵直升机的升降与悬停;

所述系留式电动直升机的系留绳为纤维绳;

所述系留式电动直升机机身为球形。

采用交流供电方式的目的在于减小线径、减少热损与减轻重量,使供电电线“布”得更长,让系留式电动直升机飞得更高。

本实施例可用于在城市或乡镇上空悬挂巨形广告条幅或广告“方舟”,以制造震憾的宣传效果。悬挂高度为50-300米之间的空管“豁免”区。

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