固定翼内短涵道风扇式多旋翼直升机的制作方法

直升机，交通运输、装备制造、军事、航空技术领域。

2、

背景技术：

依据常见分类方式直升机可分为单旋翼式、双旋翼式和新概念直升机。1、单旋翼直升机可分为带尾桨和无尾桨两种：单旋翼带尾桨直升机是一个水平旋翼负责提供升力，尾部一个小型垂直旋翼(尾桨)负责抵消旋翼产生的反扭矩；单旋翼无尾桨直升机是一个水平旋翼负责提供升力，机身尾部侧面有空气排出，与旋翼的下洗气流相互作用产生侧向力来抵消旋翼产生的反扭矩。2、双旋翼直升机分为纵列式、横列式、共轴式、交叉式直升机4种。纵列式直升机的两个旋翼为前后纵向排列，旋转方向相反。横列式直升机两个旋翼为左右横向排列，旋翼轴间隔较远，旋转方向相反。值得一提的是美国的“鱼鹰”倾转旋翼机是地道的横列式双旋翼直升机，贝尔直升机公司正计划将V-22升级为V-44，V-44为4旋翼，是双旋翼的升级版。共轴式直升机两个旋翼上下排列，在同一个轴线上反向旋转。交叉式直升机两个旋翼为左右横向排列，旋翼轴间隔较小，并且不平行，旋转方向相反。3、新概念直升机是“悍马车”和直升机的组合，可根据需要在“悍马车”和直升机之间互变的一种直升机。

在目前技术背景下，旋转扭力、下洗气流、涡环状态是危及直升机飞行安全的重要因素。旋转扭力主要危及单旋翼带尾桨直升机，因尾桨失灵直升机旋转坠毁的事件时常发生。下洗气流危及所有的直升机，下洗气流在飞行员四周形成“气帐”，尤其是在水面低空飞行时会给飞行员造成天水一色的错觉，因操作失误坠入水中。涡环状态是危及所有直升机飞行安全的有待克服的技术难题。所有直升机都有噪音扰民的问题，是有待克服的技术难题。低噪音，高速度，空重、载重1∶1，安全是优良直升机的重要指标之一。国产直升机受发动机制约，存在速度慢，载重少等问题。如国产武直-10：时速270千米，空重5500千克，载重1500千克。与美国的阿帕奇武装直升机比，阿帕奇武装直升机时速365千米，空重5165千克，载重5268千克。从速度、载重等指标看，武直-10远不及阿帕奇。有几件国产、合资的小型直升机进入优秀直升机的行列，如直-9，国产，时速324千米，空重1975千克，载重1863千克。再如HC120直升机，欧、中、新合资，空重760千克，载重840千克。总之，发动机是制约国产直升机发展的瓶颈，即使像武直-10这样的二流发动机也常受美国“制裁”的连累，中、大型直升机发动机总是受制于人，其技术瓶颈亟待突破。旋转扭力、下洗气流、涡环状态、噪音等等危及直升机飞行安全和扰民等诸多不良因素有待克服。

三、

技术实现要素：

依据有关技术规范，借鉴目前固定翼飞机、无人机、滑翔机、动力伞、航模等技术，提出研发周期短、低噪音、高速度、载量大、易操作、多功能、全吨位、造价低、安全实用、具备隐身条件的新型直升机技术方案——固定翼内短涵道风扇式多旋翼直升机。

“固定翼内短涵道风扇式多旋翼”的含义

该实用新型有固定翼，短涵道风扇式多旋翼安装在固定翼内。该实用新型的“多旋翼”已经远远超出了双旋翼式以及双旋翼升级版的范畴，它是历史上从未出现过的多位数的“多旋翼”。旋翼发动机采用小型直升机发动机、滑翔机发动机或双人轮式动力伞发动机，旋翼和发动机一起通过框架模块安装在机翼内。框架为短涵道式，旋翼为多叶风扇。涵道的长短参考机翼的高度(厚度)。框架分为固定式和旋转式两种，固定式框架内安装旋翼及发动机，为直升和下降提供动力；旋转框架内安装旋翼及发动机，横向旋转270°，为直升、下降、前进、后退提供动力；旋转框架内安装旋翼及发动机，纵向旋转270°，为直升、下降、左、右转向提供动力。固定翼由机翼梁连接固定在机身上方，操作系统通过机翼梁实现。采用机翼梁设计的目的是为了旋翼尽可能的向直升机中心靠拢，尽可能缩小机翼的宽度。机翼梁的高度大于旋翼半径。因多旋翼产生多动能，该实用新型具有通用、运输、搜救、反潜、反舰、防空、预警、通信、武装直升机、新概念机、私人家用机、水陆空三用机、无人机等功能。因多旋翼产生多吨位，以实际需要，从起飞重量不足1吨的私人直升机到起飞重量100吨以上的巨型运输机，该实用新型可生产制造任意吨位的直升机。该实用新型在固定翼内安装多旋翼，每个旋翼对应一台发动机，即使部分发动机停车也可安全降落，并且克服了旋转扭力、下洗气流、涡环状态对直升机飞行安全的危害，降低了噪音，因此，该实用新型与现有技术比有研发周期短、低噪音、高速度、载量大、易操作、多功能、全吨位、造价低、安全实用、具备隐身条件等优点。

四附图说明

下面，通过附图来说明该实用新型的技术特征以及与现有技术比所具有的新颖性、创造性和实用性。

图1，4旋翼私人家用直升机。其参考数据：图1：1，固定翼，宽3.4米，长4.8米，高0.1米。固定翼内安装4旋翼。发动机为莫斯特185(26马力)或Rotax 582(64马力)，旋翼为1.4米短涵道风扇式多叶螺旋桨。固定翼下与机翼梁固定连接。图1：2，机翼梁，机翼梁是固定翼与机身固定连接的部件。长4.8米，高0.75米，宽0.2米。操作系统通过机翼梁实现，机翼梁下与机身连接。图1：3，机身，长6米，宽1.2米，高1.80米(机舱高1.35米，浮箱高0.45米)。机身下为起落架。图1：4，浮箱，高0.45米。浮箱是机身的一部分，在机舱下部。浮箱为在水面起降行驶提供浮力。图1：5，起落架，长3.4米，两个起落架之间宽3.4米，高0.45米。因发动机安装在固定翼上，30％的重量在机翼上，为了降落安全，起落架与机翼一样宽。图1：6，油箱，油箱远离机身安装在起落架内侧。油箱有储油和浮筒双功能，在制造上应注意内胆外皮用料及工艺特点。图1：7，机头。图1：8，机门。图1：9，转向翼，转向翼前后2个，以短涵道风扇为框架内安装发动机，可旋转270°，纵向安装在机翼中心线前后，为直升、下降和左右转向提供动力。图1：10，机尾。图1：11，旋翼，旋翼2个，反向旋转，以短涵道风扇为框架内装发动机，可旋转270°，横向安装在机翼中部中心线两侧，为直升、下降、前进、后退提供动力。该发明的推进方式与V-22直升机推进方式接近，短涵道风扇式多叶螺旋桨的推力更强一些，因此，最高时速能达到或超过V-22最高时速——500千米。

图1参考数据：长6米，翼宽3.4米，高3.1米；最高时速(水面)30节，(飞行)500千米。图1在外形数据不变的情况下有多种型号，如：A，固定翼内安装4台莫斯特185(4×26马力)发动机，最大起飞重量为0.88吨，空重0.44吨，载重0.44吨，3座。B，固定翼内安装2台莫斯特185(2×26马力)和2台Rotax 582(2×64马力)，2台莫斯特185(2×26马力)为转向翼提供动力，2台Rotax 582(2×64马力)为旋翼提供动力，最大起飞重量为1.2吨，空重0.6吨，载重0.6吨，4座。C，固定翼内安装4台Rotax 582(4×64马力，每小时耗油4×14升)，最大起飞重量为1.5吨，空重0.75吨，载重0.75吨，6座。该发明选用价廉物美的普通小型航空发动机为动力，不在美国制裁之列，4台莫斯特185发动机市场明码标价不超过12万元人民币，4台Rotax 582发动机市场明码标价不超过20万元人民币。机翼、机身、起落架制造安装没有工艺、材料上的技术难题，操作系统结构布局上没有技术瓶颈。一架中等配置的4旋翼私人家用直升机的成本在60万人民币左右，相当于一台大众奥迪家用轿车的价格，有广阔的市场前景。

该实用新型图1与现有技术比，如B-2B，B-2B是2007年青岛海利直升机制造公司引进美国布兰特利-海因斯直升机公司的生产线生产的双座轻型直升机，动力为莱康明龙腾-360-A1A(180马力)，最高时速161公里，两座，最大起飞重量0.75吨，空重0.46吨，载重0.28吨。网上报价为150万人民币。B-2B为单旋翼，还存在旋转扭力带来的坠机危险；B-2B螺旋桨产生的下洗气流笼罩在驾驶员四周，还存在在水面低空飞行时导致驾驶员产生天水一色的错觉而坠机的危险；还存在降落时产生涡环状态导致坠机的危险；还存在速度慢、载重少，噪音大，价格高等缺点。与B-2B比，该实用新型为多旋翼，彻底消除了因旋转扭力带来的坠机危险；该实用新型的旋翼安装在机翼内，驾驶员摆脱了下洗气流的笼罩，消除了在水面低空飞行时因驾驶员产生天水一色的错觉带来的坠机危险，同时也因机翼阻断了形成涡环状态的条件，消除了涡环状态带来的危险，采用短涵道风扇式多旋翼平行直升，垂直推进的方式，有升力大、速度快、噪音小、安全易操作和造价低等优点，采用浮箱、浮筒设计，可在水面起降行驶，有显而易见的突出的新颖性、创造性和实用性，有广阔的市场前景。

图2，36旋翼13.5吨多功能直升机。其参考数据：图2：1，固定翼，宽10米，长13米，高0.15米。固定翼内安装36旋翼，发动机为36台Rotax 582(36×64马力)，旋翼为1.4米短涵道风扇式多叶螺旋桨。固定翼下与机翼梁固定连接。图2：2，支杆，连接固定翼和机身的支撑杆。图2：3，机翼梁，长13米，高0.75米，宽0.25米。操作系统通过机翼梁实现，机翼梁下与机身固定连接。图2：4，机身，长17.6米，宽1.8米，高2.45米(机舱高1.85米、浮箱高0.6米)。图2：5，浮箱，浮箱是机体的一部分，在机舱下部，高0.6米。浮箱为在水面起降行驶提供浮力。浮箱还可当行李舱或弹药舱。浮箱下为起落架。图5：6，起落架，起落架前后两付，每付长4米，宽10米，高0.6米，两个起落架之间机身下部增加1个支腿。图2：7，油箱，油箱安装在起落架内侧。油箱有储油浮筒双功能，在制造上应注意内胆外皮的用料工艺特点。图2：8，前机头，前驾驶室安装在前机头。图2：9，机门。图2：10，转向翼，转向翼4个，前2后2，以短涵道风扇为框架内安装Rotax 582发动机，旋转270°，纵向安装在机翼后部中心线两侧，为直升、下降和左右转向提供动力。武装直升机转向翼旋转360°，便于战术机动。图2：11，后机头，后驾驶室安装在后机头。图2：12，旋翼，旋翼32个横向安装在机翼中心线两侧，两侧旋翼反向旋转，以短涵道风扇为框架内安装Rotax 582发动机，可旋转270°，为直升、下降、前进、后退提供动力。武装直升机旋翼旋转360°，便于战术机动。

该实用新型与现有技术比：图3，36旋翼13.5吨多功能直升机，其参考数据：机长17.6米，机翼宽10米，机高3.95米。动力为36台Rotax 582发动机(36×64＝2304马力，每小时耗油36×14升)，最大起飞重量是13.5吨，空重6.75吨，载重6.75吨。最大时速(水面)30节，(飞行)500千米。双机头，乘员3人(或无人)，36座。该实用新型有客运、货运、反潜、反舰、防空、轰炸、救援、侦查、预警等民用军用武装直升机之用途。与现有技术比，如美国的AH-64武装直升机，机长17.76米，旋翼直径14.63米，机高4.05米，动力为2×T-700-GE-701发动机(1510/1723轴马力×2)，最大起飞重量10.433吨，空重5.165吨，载重5.268吨，最大时速365千米。该实用新型与美国“阿帕奇”武装直升机比，有载重大，速度快等优点；因采×用固定翼内短涵道风扇式多旋翼设计，克服了旋转扭力、下洗气流、涡环状态对直升机飞行安全的危害，降低了噪音，发动机尾气分散随下洗气流排出，具备了隐身条件；因采用了前后双机头、前后四转向设计，操作更灵活，进退自如；因采用了浮箱、浮筒设计，具备了在水面起降行驶的能力，有突出的反潜、反舰、防空、预警、侦查、空战能力。36旋翼13.5吨武装直升机与“阿帕奇”武装直升机比有造价低、速度快、载量大、用途广等优点，有突出的新颖性、创造性和实用性。

图3，56旋翼57吨运输直升机。其参考数据：图3：1，固定翼，长24米，宽20米，高0.2米。固定翼内安装56旋翼，发动机为56台Rotax 914，旋翼为1.8米短涵道风扇式多叶螺旋桨。固定翼下与机翼梁固定连接，由支杆与起落架连接。图3：2，支杆，连接固定翼、机翼梁、起落架的支撑杆。图3：3，双机翼梁，长24米，高2.5米，单机翼梁宽0.7米，两机翼梁之间有2.5米的空间。操作系统通过机翼梁实现。机翼梁内安装油箱。图3：4，起落架，长18米，宽16米，高4米。起落架由支杆与机翼梁和固定翼连接。该实用新型没有机身，机翼梁下起落架内有18×4×4的空间，用以安装客舱或货舱。图3：5，前机头，前驾驶室安装在前机头。图3：6，旋转轴，导弹通过该轴从平行状态旋转90°进入垂直待发射状态。图3：7，后机头，后驾驶室安装在后机头。图3：8，固定旋翼，固定旋翼36个，以短涵道风扇为框架内安装Rotax 914发动机，为直升、下降提供动力。图3：9，旋翼，旋翼16个，以短涵道风扇为框架内安装Rotax 914发动机，可旋转270°，横向安装在机翼梁两侧，反向旋转，为直升、下降、前进和后退提供动力。图3：10，转向翼，转向翼4个，以短涵道风扇为框架内安装Rotax 914发动机，旋转270°，纵向安装在机翼前后部中心线两侧，前2后2，为直升、下降和左右转向提供动力。图3：11，弹舱、发射筒、导弹，弹舱长18米，宽2.6米；发射筒长17米，筒径依据弹径；导弹(如东风31，长13.4米，弹径2.2米，起飞重量17吨)通过发射筒平行安装在弹舱内，通过旋转轴从平行状态旋转90°进入垂直待发射状态，可在高空发射。因发射筒高出机翼5米，长出起落架5米，导弹飞出发射筒的瞬间，导弹与直升机迅速分离，烈焰还会对直升机造成短暂的危害，该直升机要选用耐高温材料制造。发射筒下部对直升机没有危害，危害来自上部。必要时，发射筒内再套一个17米长的伸缩筒，使机翼上部的发射筒加长到22米，这样，烈焰危害就低到最低，发射导弹后，直升机还能安全返回。

56旋翼57吨运输直升机其参考数据：长30米，宽20米，高6.7米。无机身，客舱或货舱安装在起落架内。固定翼内安装短涵道风扇式56旋翼，发动机为56台Rotax 914(56×115马力)，最大起飞重量57吨，空重28吨，载重29吨。前后双机头，乘员6，前3后3。当轰炸机可安装东风26、31等导弹，当运输机可运输25吨以下的物质。

图4，6旋翼2.3吨无人直升机，其参考数据：图4：1，固定翼，长8米，宽6.4米，高0.1米。固定翼内安装6旋翼，动力为6台Rotax582发动机，旋翼为1.4米短涵道风扇式多叶螺旋桨。固定翼下与机翼梁固定连接。图4：2，机翼梁，长8米，宽0.2米，高0.75米，机翼梁上连接固定翼，下连接机身，自动操作系统通过机翼梁实现。图4：3，机身，长9.2米，宽0.7米，高0.7米，机身内安装自动驾驶仪、光电红外侦查以及北斗导航等设备。油箱安装在机身内，机身下与起落架固定连接。图4：4，导弹，空对空、空对舰、空对地导弹挂在机身两侧下部。图4：5，起落架，长6米，宽4米，高0.5。图4：6，旋翼，旋翼2个，安装在固定翼中心线中部两侧，反向旋转，旋转270°，为直升、下降、前进、后退提供动力。图4：7，固定旋翼，固定旋翼2个，固定安装在固定翼中心线中部，为直升、下降提供动力。图4：8，转向旋翼，转向旋翼2个，旋转270°，为直升、下降、左右转向提供动力。

6旋翼2.3吨无人直升机其参考数据：长9.2米，宽6.4米，高2.05米。翼面积24平方米。动力为6台Rotax582发动机(6×64马力)。空重1吨，载重(燃油0.9吨、导弹2)1.3吨，起飞时6旋翼为直升提供动力，最大起飞重量为2.3吨，巡航时2旋翼推进，巡航时速0——500千米，巡航半径5000千米，航程12000千米，续航时间40小时。该机型具备南海区域纵深巡逻、侦查、打击能力，具备预警、拦截侦察机、反潜机、无人机、导弹的能力。该实用新型与现有技术比，与美国捕食者无人机比，捕食者长8.22米，翼展14.8米，高2.1米，翼面积11.5平方米，空重0.5吨，最大起飞重量1吨。动力为1台Rotax914F(115马力)发动机，最高时速217千米，航程3700千米。该实用新型与美国捕食者无人机比具备动力大，速度快，航程远，留空时间长，无失速，起降方便等优点，有显而易见的创造性、新颖性和实用性。

五具体实施方式

固定翼内短涵道风扇式多旋翼直升机，旋翼和发动机一起安装在机翼内。短涵道风扇式多旋翼以固定式和旋转框架式安装在固定翼内，固定式旋翼为直升、下降提供动力；旋转框架横向旋转270°，为直升、降落、前进和后退提供动力，旋转框架纵向旋转270°，为直升、降落、左、右转向提供动力。为安装、维修方便，旋转框架采用模块式设计。固定翼内安装多旋翼是未有技术，为制造安装提出新的技术要求，为多旋翼的优化组合提出新的技术要求。固定翼由机翼梁连接固定在机身上方，操作系统通过机翼梁实现。采用机翼梁设计的目的是为了旋翼尽可能的向直升机中心靠拢，尽可能缩小机翼的宽度。机翼梁是未有技术，制造安装要考虑直升机30％重量在机翼上以及操作系统通过机翼梁实现等因素。机身、起落架是已有技术，制造安装要符合有关技术工艺规范，还要参考该实用新型提供的油箱安装在起落架内侧以及相关形状数据等。直升机是已有技术，是技术共性，固定翼内短涵道风扇式多旋翼直升机是已有技术和未有技术的组合，是技术个性。技术共性是传承，技术个性是创意，技术共性与技术个性的辩证统一就是发明创造。机翼、机身、起落架制造安装没有工艺、材料难题，操作系统结构布局上没有技术瓶颈。固定翼内短涵道风扇式多旋翼直升机遵循有关技术工艺操作规范，在制造、安装、使用上没有其它特殊要求。

该实用新型突破了制约国产直升机发动机的瓶颈，国产直升机可使用世界上已有的可随时买到的优良的小型航空发动机生产出优良实用的小、中、大型直升机而不再受制裁了。该实用新型为研发100马力左右的重量轻、体积小、成本低的适合安装在固定翼内的优良的小型航空发动机提出新的技术课题，为研发200吨以上的隐身直升高速远程轰炸机提出新的技术课题，为研发按固定航线飞行的固定翼内短涵道风扇式多旋翼电动客货运输直升机提出新的技术课题，为研发按固定点、舰载、车载飞行的固定翼内短涵道风扇式多旋翼电动无人直升机提出新的技术课题。