旋翼螺旋桨直升机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能垂直升降、悬停、向前飞行、向后飞行，向侧面飞行，的旋翼螺旋桨直升机。
【背景技术】
[0002]目前公知的能实现垂直升降、悬停、向前飞行、向后飞行，向侧面飞行的成功方法有单旋翼直升机，它的旋翼转速、旋翼桨距可以被控制。它通过总距控制和发动机油门控制垂直升降、通过周期变距控制，改变升力方向，控制向前飞行、向后飞行，向侧面飞行。由旋转面垂直的尾螺旋桨抵消旋翼的扭矩，并控制方向。其缺点是旋转面垂直的尾部螺旋桨不产生垂直方向的升力，直升机重心位置纵向变化产生的俯仰力矩只能由旋翼克服，易影响稳定飞行。
【发明内容】
[0003]为了利用抵消旋翼扭矩的螺旋桨的升力克服重力，减少重心位置纵向变化对飞行稳定的影响，本发明提供一种旋翼螺旋桨直升机。该直升机能利用抵消旋翼扭矩的螺旋桨的升力克服重力，并利用螺旋桨的升力减少重心纵向变化对飞行稳定的影响。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:采用一个旋翼由桨殼连接转轴安装在机身的顶部中央，桨殼含周期变距和总距控制器及桨叶挥舞装置(配有水平铰接和摆振铰接)，周期变距和总距控制器控制旋翼的桨距。旋翼的桨尖旋转面(在悬停和没有周期变距操纵时)与水平面平行，机身两侧设置起落架。旋翼的扭矩通过三种方法平衡(同时提供方向控制)。
[0005]第一种方法是，机尾和机头各安装一个旋转方向与旋翼旋转方向相反的螺旋桨，机尾和机头两个螺旋桨是一样的，机尾和机头两个螺旋桨旋转轴垂直安装使螺旋桨的桨尖旋转面与水平面平行，设置总距控制器控制螺旋桨的桨距，螺旋桨产生垂直方向的升力，机尾和机头两个螺旋桨的扭矩相同并与旋翼的扭矩相反，两个螺旋桨与旋翼的扭矩差控制方向。为了高速飞行，机尾和机头两个螺旋桨也可设置桨叶挥舞装置克服水平飞行的升力不对称现象对飞行的影响。螺旋桨的升力不用消耗在克服旋翼的扭矩上，升力用于克服重力的效率最高，但要求旋翼的扭矩与机尾和机头两个螺旋桨的扭矩相匹配，旋翼的直径与螺旋桨的直径不能相差太大，而横向稳定只能由旋翼控制，大直径的旋翼，相对小直径的螺旋桨，有利控制横向稳定。
[0006]第二种方法是，机尾和机头各安装一个旋转方向与旋翼旋转方向相反的螺旋桨，机尾和机头两个螺旋桨是一样的，机尾和机头两个螺旋桨旋转轴向横向倾斜安装使螺旋桨的桨尖旋转面与水平面倾斜，机尾和机头两个螺旋桨的桨尖旋转面成空间X型，安装总距控制器控制螺旋桨的桨距，因螺旋桨的桨尖旋转面与水平面倾斜，螺旋桨的升力可分解为垂直方向的分力(能提供部分升力)和水平横向方向的分力，机尾和机头两个螺旋桨的水平横向方向的分力的力矩方向相同并与旋翼的扭矩的方向相反，因此机尾和机头两个螺旋桨的扭矩和水平横向分力的力矩协同平衡旋翼的扭矩，机尾和机头两个螺旋桨的扭矩和水平横向分力的力矩与旋翼的扭矩差控制方向，操纵方向的能力比第一种方法强。不要求旋翼的扭矩与机尾和机头两个螺旋桨的扭矩相匹配，旋翼的直径可远大于螺旋桨的直径。为了高速飞行，机尾和机头两个螺旋桨也可设置桨叶挥舞装置克服水平飞行的升力不对称现象对飞行的影响。
[0007]第三种方法是，机尾和机头各安装一个旋转方向与旋翼旋转方向相反的螺旋桨，机尾和机头两个螺旋桨是一样的，机尾和机头两个螺旋桨旋转轴垂直安装使螺旋桨的桨尖旋转面与水平面平行，螺旋桨的桨距也像旋翼一样由桨殼连接转轴，桨殼含周期变距和总距控制器及桨叶挥舞装置(配有水平铰接和摆振铰接)，周期变距和总距控制器控制螺旋桨的桨距。通过周期变距控制器和桨叶挥舞装置可控制螺旋桨的桨尖旋转面向横向倾斜(如机尾螺旋桨的桨尖旋转面向左倾斜，机头螺旋桨的桨尖旋转面向右倾斜，反之亦然)，使机尾和机头两个螺旋桨的桨尖旋转面成空间X型，因螺旋桨的桨尖旋转面与水平面倾斜，螺旋桨的升力可分解为垂直方向的分力(能提供部分升力)和水平横向方向的分力，机尾和机头两个螺旋桨的水平横向方向的分力的力矩方向相同并与旋翼的扭矩的方向相反，因此机尾和机头两个螺旋桨的扭矩和水平横向分力的力矩协同平衡旋翼的扭矩，机尾和机头两个螺旋桨的扭矩和水平横向分力的力矩与旋翼的扭矩差控制方向。因螺旋桨的桨尖旋转面的倾转方向可变，根据平衡旋翼扭矩的需要大小，可改变桨尖旋转面的倾转情度。
[0008]为了在快速飞行时加强方向控制能力，旋翼螺旋桨直升机可安装垂直尾翼，上述第一种克服旋翼扭矩方法中，机尾的一个螺旋桨的滑流里安装尾部大后掠垂直尾翼，螺旋桨的滑流流过大后掠垂直尾翼产生的升力方向与水平面平行并与机身纵向垂直，大后掠垂直尾翼产生的力矩和两个螺旋桨的扭矩协同抵消旋翼的扭矩并操纵方向。
[0009]上述第二种克服旋翼扭矩方法中，垂直尾翼安装在机尾螺旋桨的后面，水平飞行时垂直尾翼起稳定航向和操纵方向的作用，减轻了机尾和机头两个螺旋桨抵消旋翼扭矩的荷载。
[0010]上述第三种克服旋翼扭矩方法中，垂直尾翼安装在机尾螺旋桨的后面，水平飞行时垂直尾翼起稳定航向和操纵方向的作用，减轻了机尾和机头两个螺旋桨抵消旋翼扭矩的荷载，通过周期变距控制器和桨叶挥舞装置减少螺旋桨的桨尖旋转面向横向倾斜情度，减少螺旋桨在横向方向的分力增加垂直方向的分力，提供更多的升力克服重力。
[0011 ]为了加强俯仰控制能力，旋翼螺旋桨直升机可在机尾安装水平小尾翼。
[0012]旋翼螺旋桨直升机有6个自由度，能有效操纵这6个自由度，旋翼螺旋桨直升机能稳定飞行。旋翼通过总距控制，周期变距控制和发动机油门控制提供5个操纵自由度，即操纵纵向和俯仰，横向和横滚，垂直升降，机尾和机头两个螺旋桨的扭矩与旋翼的扭矩相反，提供第6个操纵自由度即操纵方向，合共操纵6个自由度。
[0013]与旋翼旋转方向相反的机尾和机头两个螺旋桨除了提供操纵方向外，还能提供操纵俯仰，能减少重心纵向变化对飞行的影响。
[0014]上述第一种克服旋翼扭矩方法中，机尾和机头两个螺旋桨旋转轴垂直安装使螺旋桨的桨尖旋转面与水平面平行，螺旋桨的升力垂直向上，通过控制机尾和机头两个螺旋桨的转速;或机尾和机头两个螺旋桨的转速相同时，通过控制机尾和机头两个螺旋桨总距相同或不相同，实现机尾和机头两个螺旋桨产生相同的升力或有差异的升力。
[0015]因机尾和机头两个螺旋桨是一样的，两个螺旋桨的转速相同总距相同，升力相同。当加大机尾螺旋桨的转速，同时减少机头螺旋桨的转速(螺旋桨总扭矩不变，与旋翼的扭矩平衡，保持方向不变)，机尾螺旋桨产生的升力大于机头螺旋桨产生的升力，产生低头力矩，旋翼螺旋桨直升机下俯；当减少机尾螺旋桨的转速，同时加大机头螺旋桨的转速(螺旋桨总扭矩不变，与旋翼的扭矩平衡，保持方向不变)，机尾螺旋桨产生的升力小于机头螺旋桨产生的升力，产生抬头力矩，旋翼螺旋桨直升机上仰。实现操纵俯仰。
[0016]同理，当机尾和机头两个螺旋桨的转速相同时，加大机尾螺旋桨的总距，同时减少机头螺旋桨的总距(螺旋桨总扭矩不变，与旋翼的扭矩平衡，保持方向不变)，机尾螺旋桨产生的升力大于机头螺旋桨产生的升力，产生低头力矩，旋翼螺旋桨直升机下俯;当减少机尾螺旋桨的总距，同时加大机头螺旋桨的总距(螺旋桨总扭矩不变，与旋翼的扭矩平衡，保持方向不变)，机尾螺旋桨产生的升力小于机头螺旋桨产生的升力，产生抬头力矩，旋翼螺旋桨直升机上仰。现操纵俯仰。
[0017]因重心纵向变化如纵向前移，重力产生低头力矩。有两个方法抵消这个低头力矩:可减少机尾螺旋桨的转速，同时加大机头螺旋桨的转速(螺旋桨总扭矩不变，与旋翼的扭矩平衡，保持方向不变)，机尾螺旋桨产生的升力小于机头螺旋桨产生的升力，产生抬头力矩，抵消重力产生低头力矩。也可减少机尾螺旋桨的总距，同时加大机头螺旋桨的总距(螺旋桨总扭矩不变，与旋翼的扭矩平衡，保持方向不变)，机尾螺旋桨产生的升力小于机头螺旋桨产生的升力，产生抬头力矩，抵消重力产生低头力矩。实现纵向配平。
[0018]因重心纵向变化如纵向后移，重力产生抬头力矩。有两个方法抵消这个抬头力矩:可加大机尾螺旋桨的转速，同时减少机头螺旋桨的转速(螺旋桨