阅读说明：本技术 侧倾纵列双桨复合直升机 (Side-tipping longitudinal-row double-propeller composite helicopter ) 是由 罗灿 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明侧倾纵列双桨复合直升机,包括机身、动力装置、传动装置、两副顶桨旋翼、两个倾转机构、传动机构、推进桨和操控系统等。传动装置中设置动轴传动器；两副顶桨旋翼沿机身纵向轴线设置于机身上部,其螺旋桨叶采用硬桨叶,两副顶桨旋翼转动方向相反,两旋翼轴之间的距离大于顶桨旋翼半径,通过调节螺旋桨叶总距来调节旋翼拉力,两副顶桨旋翼可以向左侧及向右侧各自倾转,倾转受倾转机构控制；推进桨对机身产生向前及向后推进力；操控系统操控五套机构,即前顶桨旋翼调总距机构、前顶桨旋翼倾转机构、后顶桨旋翼调总距机构、后顶桨旋翼倾转机构和推进桨调总距机构。(The invention relates to a side-tipping longitudinal double-propeller composite helicopter which comprises a helicopter body, a power device, a transmission device, two pairs of top propeller rotors, two tilting mechanisms, a transmission mechanism, a propelling propeller, an operation system and the like. A moving shaft driver is arranged in the transmission device; the two pairs of top propeller rotors are arranged on the upper part of the fuselage along the longitudinal axis of the fuselage, the propeller blades of the two pairs of top propeller rotors are hard blades, the rotating directions of the two pairs of top propeller rotors are opposite, the distance between two rotor shafts is greater than the radius of the top propeller rotors, the tension of the rotors is adjusted by adjusting the total pitch of the propeller blades, the two pairs of top propeller rotors can tilt towards the left side and the right side respectively, and the tilting is controlled by a tilting mechanism; the propulsion paddle generates forward and backward propulsion force to the machine body; the control system controls five sets of mechanisms, namely a front top propeller rotor total distance adjusting mechanism, a front top propeller rotor tilting mechanism, a rear top propeller rotor total distance adjusting mechanism, a rear top propeller rotor tilting mechanism and a propulsion propeller total distance adjusting mechanism.)

侧倾纵列双桨复合直升机

技术领域

本发明涉及一种直升机，具体是沿机身纵向轴线依次设置两副硬桨叶顶桨旋翼的，每副顶桨旋翼可以向左侧及向右侧倾转的，设置了推进桨的直升机。

背景技术

传统纵列双桨直升机是沿机身纵向设置两副不同轴反转旋翼的直升机，例如支奴干直升机。两副旋翼采用柔性桨叶或刚性桨叶。旋翼轴轴线是固定的，飞行中各桨叶转动时受自动倾斜器控制周期性变距产生周期挥舞运动，形成旋翼桨盘锥体轴向各方的倾斜，倾斜的角度小于8度。这样旋翼拉力的最大水平分力小，直升机的最大滚转力矩和最大转向力矩不够大。且该传统直升机不设置推进桨。为了加大直升机的最大滚转力矩和最大转向力矩、提升机动性，为了提高直升机向前及向后飞行的速度。本发明提出如下直升机结构：两副顶桨旋翼采用硬桨叶。传动装置后段采用动轴传动器传动动力到旋翼轴。两副顶桨旋翼可以围绕一根纵向轴线向左侧及向右侧各自倾转，倾转受倾转机构控制。倾转角度范围不小于20度，不大于70度。这样旋翼拉力的最大水平分力大，直升机的最大滚转力矩和最大转向力矩大。且设置推进桨推动直升机向前及向后飞行，提高飞行速度。

发明内容

本发明侧倾纵列双桨复合直升机，包括机身、动力装置、传动装置、两副顶桨旋翼、倾转机构、传动机构、推进桨和操控系统等。

机身是承载直升机所有装置、机构和设备的机械结构，采用成熟技术。机身一般是纵向的长柱体流线形。

动力装置是为顶桨旋翼、推进桨和其他设备提供动力的装置，采用成熟技术。例如活塞发动机或涡轴发动机。

传动装置是把动力传动到顶桨旋翼的机械，传动装置包括输入轴、各传动轴、各齿轮副、减速器和动轴传动器等，采用成熟技术。传动装置以接近动力装置为前段，以接近旋翼轴为后段。前段中输入轴与动力装置相连接。各传动轴、各齿轮副和减速器都是从固定轴传动到其他固定轴的机械。为了使旋翼轴可以倾转，后段中设置动轴传动器，这是从固定轴传动到公转轴的机械。动轴传动器使旋翼轴可以围绕一根纵向轴线公转，旋翼轴是一种公转轴，公转即倾转。动轴传动器有三种，分别是锥齿轮副、百向传动器和双折周向传动器。动轴传动器至旋翼轴之间结构有三种形式。形式一：动轴传动器采用锥齿轮副，设置锥齿轮副，锥齿轮副输入轴轴线平行于机身纵向轴线，动力通过传动装置前段接入锥齿轮副输入轴，连接锥齿轮副的输出轴与减速器输入轴，连接减速器输出轴与旋翼轴；锥齿轮副的输出轴、减速器和旋翼轴都可以被控制围绕着锥齿轮副的输入轴轴线公转。形式二：动轴传动器采用百向传动器，设置百向传动器，百向传动器中合动器的内输入端轴线平行于机身纵向轴线，动力通过传动装置前段接入百向传动器的输入端，连接百向传动器的输出端轴与旋翼轴；百向传动器的输出端轴和旋翼轴都可以被控制围绕着百向传动器中合动器的内输入端轴线公转。形式三：动轴传动器采用双折周向传动器，设置双折周向传动器，双折周向传动器中反转套筒轴轴线平行于机身纵向轴线，动力通过传动装置前段接入双折周向传动器输入轴，连接双折周向传动器的输出轴与旋翼轴；双折周向传动器的输出轴和旋翼轴都可以被控制围绕着双折周向传动器中的反转套筒轴轴线公转。

两副顶桨旋翼沿机身纵向轴线一前一后设置于机身上部，顶桨旋翼桨盘向上。顶桨旋翼包括旋翼轴、桨毂、各螺旋桨叶和调总距机构等，采用成熟技术。其中螺旋桨叶采用不设置挥舞运动的硬桨叶。两副顶桨旋翼的转动方向相反。两旋翼轴之间的距离大于顶桨旋翼半径。顶桨旋翼通过调总距机构调节螺旋桨叶总距来调节旋翼拉力，调节采用成熟技术。两副顶桨旋翼可以向左侧及向右侧各自倾转。倾转受倾转机构控制，采用成熟技术。倾转就是，旋翼轴、桨毂和各螺旋桨叶在围绕旋翼轴轴线自转的同时也可以被控制围绕着一根纵向轴线公转。倾转角度范围向左、向右各不小于10度，共不小于20度；向左、向右各不大于35度，共不大于70度。

两个倾转机构是分别控制两副顶桨旋翼倾转的机构，采用成熟技术，例如液压控制机构或者电动控制机构。每个倾转机构包括基座和运动部分。基座与机身连接，运动部分与被控制倾转的部件连接。倾转的控制采用成熟技术。

传动机构是把动力传动到推进桨的机械，采用成熟技术。

推进桨是对机身产生向前及向后推进力的螺旋桨，推进桨包括推进桨轴、桨毂、桨叶和调总距机构等，采用成熟技术。推进桨通过调总距机构调节桨叶总距来调节推进力，调节采用成熟技术。推进桨的数量为一、二或多个，设置位置在机身头部、机身尾部或机身侧部。推进桨轴轴线平行于机身纵向轴线。

操控系统采用成熟技术操控五套机构，五套机构即前顶桨旋翼调总距机构、前顶桨旋翼倾转机构、后顶桨旋翼调总距机构、后顶桨旋翼倾转机构和推进桨调总距机构。操控系统操控五套机构比传统纵列双桨直升机操控系统操控的六套机构简单。

本发明侧倾纵列双桨复合直升机与传统纵列双桨直升机不同之处：1，其顶桨旋翼的螺旋桨叶采用不设置挥舞运动的硬桨叶。传统直升机旋翼采用柔性桨叶或刚性桨叶，均是设置了挥舞运动的桨叶。2，其两副顶桨旋翼的倾转受倾转机构控制，可以向左侧及向右侧各自倾转。而传统直升机旋翼的旋翼轴和桨毂转动轴线不变，旋翼轴和桨毂在自转的同时不公转，飞行中桨叶转动时受自动倾斜器控制周期性变距产生周期挥舞运动，形成旋翼桨盘锥体轴向各方的倾斜。本发明直升机两副顶桨旋翼倾转的角度范围大，旋翼拉力的最大水平分力大，最大滚转力矩和最大转向力矩大。传统直升机旋翼桨盘锥体轴倾斜的角度范围小，旋翼拉力的最大水平分力小，最大滚转力矩和最大转向力矩小。参见图2，在旋翼拉力的竖向分力相同条件下，本发明顶桨旋翼倾转与传统旋翼倾斜对比图。图中，本发明顶桨旋翼倾转形成的旋翼拉力的最大水平分力明显大于传统旋翼倾斜形成的旋翼拉力的最大水平分力。3，在纵列双桨直升机中首次提出设置推进桨，推进桨工作时，两副顶桨旋翼的前行桨叶各自为直升机提供升力所形成的滚转力矩相互抵消平衡，使得本发明直升机可以滚转力矩平衡地高速飞行。

所述连接即通过连接机械使被连接的对象转速相同，例如通过胶结、螺栓连接、铆接、机械咬合、联轴器连接等方式使被连接的对象转速相同，是成熟技术。所述传动轴、齿轮副、减速器、锥齿轮副和双折周向传动器是成熟技术。所述百向传动器包括同向分动百向传动器、同向分动双控百向传动器和双流百向传动器这三种，它们结构功能类似，均是成熟技术。所述公转轴是既自转也可以公转的轴，如动轴传动器输出轴和旋翼轴等。所述设置了挥舞运动的桨叶，包括设置了挥舞铰的柔性桨叶和利用桨叶材料弹性挥舞运动的刚性桨叶，它们与自动倾斜器匹配，受自动倾斜器控制周期性变距产生周期挥舞运动，是成熟技术。所述不设置挥舞运动的硬桨叶，就是空气螺旋桨桨叶，不与自动倾斜器匹配，是成熟技术。所述推进桨有螺旋桨、涵道螺旋桨等多种，其中涵道螺旋桨可通过调节涵道百叶来调节气流方向，是成熟技术。所述桨盘指旋翼转动形成的锥体状盘。

本发明直升机的飞行动作是：当推进桨不转动或推进桨桨叶总距为零时，效果等同于未设置推进桨，控制两副顶桨旋翼就可以使直升机实现各种飞行动作。两副顶桨旋翼不倾转且同步调节旋翼拉力时，直升机升降。两副顶桨旋翼不倾转且异步调节旋翼拉力时，直升机俯仰，在俯仰动作基础上直升机可向前及向后水平飞行。两副顶桨旋翼同步调增旋翼拉力且各自向不同方向各自倾转时，直升机转向。两副顶桨旋翼同步调增旋翼拉力且向相同方向倾转时，直升机滚转，在滚转动作基础上直升机可向左及向右水平飞行。当推进桨转动且其桨叶总距不为零时，两副顶桨旋翼不倾转，两副顶桨旋翼的前行桨叶各自为直升机提供升力所形成的滚转力矩相互抵消平衡，直升机在推进桨推动下向前及向后水平高速飞行。各种动作可以叠加。

本发明侧倾纵列双桨复合直升机，有益之处在于：在纵列双桨直升机中首先提出顶桨旋翼采用硬桨叶，提出动轴传动器传动动力至旋翼轴之间结构的三种形式，提出两副顶桨旋翼可以向左侧及向右侧各自倾转，提出倾转受倾转机构控制。这些结构措施使得本发明直升机的最大滚转力矩和最大转向力矩远大于传统纵列双桨直升机，机动性特别突出。在纵列双桨直升机中首先提出设置推进桨，与转动方向相反的两副顶桨旋翼相配合，使得本发明直升机可以滚转力矩平衡地高速飞行。在此之前只有倾转旋翼机在螺旋桨飞机中采用倾转旋翼技术，飞机与直升机是两种不同的飞行器，它们的结构不同，操控完全不同。

附图说明

图1为本发明实施例1和实施例2布局示意图。图中1为机身，2前顶桨旋翼的旋翼轴，3为后顶桨旋翼的旋翼轴，4为推进桨。

图2为本发明顶桨旋翼倾转与传统旋翼桨盘锥体轴倾斜对比示意图，图中1为本发明顶桨旋翼倾转形成的旋翼拉力，其水平分力大；2为传统旋翼桨盘锥体轴倾斜形成的旋翼拉力，其水平分力小。

图3为本发明实施例1顶桨旋翼倾转角度范围示意图，图中1为机身中纵向轴线，2为百向传动器，3为旋翼轴，4为旋翼轴向左侧倾转的最大角度，5为旋翼轴向右侧倾转的最大角度，6为倾转角度范围，有46度。

图4为本发明实施例1采用的同向分动百向传动器的半幅结构简图，图中1为同向分动器输入端，也是百向传动器输入端，2为同向分动器内输出端，3为同向分动器外输出端，4为换向器，5为合动器外输入端，6为合动器内输入端，7为周转控制端，8为合动器输出端，也是百向传动器输出端也是传动装置的输出端。图中同向分动器和合动器均采用锥齿轮行星排，换向器采用锥齿轮行星排换向器；三个锥齿轮行星排的特性参数均为1.0。

图5为本发明实施例2顶桨旋翼倾转角度范围示意图，图中1为机身中纵向轴线，2为锥齿轮副，3为减速器，4为旋翼轴，5为旋翼轴向左侧倾转的最大角度，6为旋翼轴向右侧倾转的最大角度，7为倾转角度范围，有60度。

各图中各部件只示意相互关系，未反映实际形状尺寸。

具体实施方式

实施例1：本发明实施例1侧倾纵列双桨复合直升机，包括机身、动力装置、传动装置、两副顶桨旋翼、两个倾转机构、传动机构、推进桨和操控系统等。其动轴传动器采用同向分动百向传动器。本实施例布局参见图1。

机身是纵向的长柱体流线形。

动力装置采用涡轴发动机。

传动装置包括输入轴、各传动轴、各齿轮副、减速器和动轴传动器等，把动力传动到顶桨旋翼。传动装置以接近动力装置为前段，以接近旋翼轴为后段。前段中输入轴与动力装置连接。各传动轴、各齿轮副和减速器都是从固定轴传动到其他固定轴的机械。后段中设置动轴传动器，这是从固定轴传动到公转轴的机械。动轴传动器采用同向分动百向传动器，同向分动百向传动器参见图4，这是业内通行的半幅结构简图。动轴传动器至旋翼轴之间结构为形式二：设置同向分动百向传动器，同向分动百向传动器中合动器的内输入端轴线平行于机身纵向轴线，动力通过传动装置前段接入同向分动百向传动器的输入端，连接同向分动百向传动器的输出端轴与旋翼轴；输出端轴和旋翼轴都可以被控制围绕着百向传动器中合动器的内输入端轴线公转。

两副顶桨旋翼沿机身纵向轴线一前一后设置于机身上部，顶桨旋翼桨盘向上。顶桨旋翼包括旋翼轴、桨毂、各螺旋桨叶和调总距机构等。其中螺旋桨叶采用不设置挥舞运动的硬桨叶。两副顶桨旋翼的转动方向相反且联动。两旋翼轴之间的距离等于顶桨旋翼半径的1.4倍。前顶桨旋翼桨毂低，后顶桨旋翼桨毂高。顶桨旋翼通过调总距机构调节螺旋桨叶总距来调节旋翼拉力。两副顶桨旋翼可以向左侧及向右侧各自倾转。倾转受倾转机构控制。倾转角度范围为向左、向右各23度，共46度。参见图3。

两个倾转机构均采用电动控制机构，分别控制两副顶桨旋翼倾转。每个倾转机构包括基座和运动部分。基座与机身连接，运动部分与被控制倾转的部件连接。控制采用成熟技术。

传动机构把动力传动到推进桨。

推进桨包括推进桨轴、桨毂、桨叶和调总距机构等，对机身产生向前及向后推进力。推进桨通过调总距机构调节桨叶总距来调节推进力。推进桨采用一个，设置位置在机身尾部。推进桨轴轴线平行于机身纵向轴线。

操控系统采用成熟技术操控五套机构，五套机构即前顶桨旋翼调总距机构、前顶桨旋翼倾转机构、后顶桨旋翼调总距机构、后顶桨旋翼倾转机构和推进桨调总距机构。

本实施例侧倾纵列双桨复合直升机与传统纵列双桨直升机不同之处：1，其顶桨旋翼的螺旋桨叶采用不设置挥舞运动的硬桨叶。传统直升机旋翼采用柔性桨叶或刚性桨叶，均是设置了挥舞运动的桨叶。2，本实施例直升机两副顶桨旋翼倾转的角度范围大，旋翼拉力的最大水平分力大，最大滚转力矩和最大转向力矩大。传统直升机旋翼桨盘锥体轴倾斜的角度范围小，旋翼拉力的最大水平分力小，最大滚转力矩和最大转向力矩小。3，在纵列双桨直升机中首次提出设置推进桨，推进桨工作时，两副顶桨旋翼的前行桨叶各自为直升机提供升力所形成的滚转力矩相互抵消平衡，使得本实施例直升机可以滚转力矩平衡地高速飞行。

本实施例直升机的飞行动作是：当推进桨不转动或推进桨桨叶总距为零时，效果等同于未设置推进桨，控制两副顶桨旋翼就可以使直升机实现各种飞行动作。两副顶桨旋翼不倾转且同步调节旋翼拉力时，直升机升降。两副顶桨旋翼不倾转且异步调节旋翼拉力时，直升机俯仰，在俯仰动作基础上直升机可向前及向后水平飞行。两副顶桨旋翼同步调增旋翼拉力且各自向不同方向倾转时，直升机转向。两副顶桨旋翼同步调增旋翼拉力且向相同方向倾转时，直升机滚转，在滚转动作基础上直升机可向左及向右水平飞行。当推进桨转动且其桨叶总距不为零时，两副顶桨旋翼不倾转，两副顶桨旋翼的前行桨叶各自为直升机提供升力所形成的滚转力矩相互抵消平衡，直升机在推进桨推动下向前及向后水平高速飞行。各种动作可以叠加。

实施例2：本发明实施例2侧倾纵列双桨复合直升机，包括机身、动力装置、传动装置、两副顶桨旋翼、两个倾转机构、传动机构、推进桨和操控系统等。其动轴传动器采用锥齿轮副。本实施例布局参见图1。

机身是纵向的长柱体流线形。

动力装置采用涡轴发动机。

传动装置包括输入轴、各传动轴、各齿轮副、减速器和动轴传动器等，把动力传动到顶桨旋翼。传动装置以接近动力装置为前段，以接近旋翼轴为后段。前段中输入轴与动力装置连接。各传动轴、各齿轮副和减速器都是从固定轴传动到其他固定轴的机械。后段中设置动轴传动器，这是从固定轴传动到公转轴的机械。动轴传动器采用锥齿轮副。动轴传动器至旋翼轴之间结构为形式一：设置锥齿轮副，锥齿轮副输入轴轴线平行于机身纵向轴线，动力通过传动装置前段接入锥齿轮副输入轴，连接锥齿轮副的输出轴与减速器输入轴，连接减速器输出轴与旋翼轴；锥齿轮副的输出轴、减速器和旋翼轴都可以被控制围绕着锥齿轮副的输入轴轴线公转。

两副顶桨旋翼沿机身纵向轴线一前一后设置于机身上部，顶桨旋翼桨盘向上。顶桨旋翼包括旋翼轴、桨毂、各螺旋桨叶和调总距机构等。其中螺旋桨叶采用不设置挥舞运动的硬桨叶。两副顶桨旋翼的转动方向相反且联动。两旋翼轴之间的距离等于顶桨旋翼半径的1.4倍。前顶桨旋翼桨毂低，后顶桨旋翼桨毂高。顶桨旋翼通过调总距机构调节螺旋桨叶总距来调节旋翼拉力。两副顶桨旋翼可以向左侧及向右侧各自倾转。倾转受倾转机构控制。倾转角度范围为向左、向右各30度，共60度。参见图5。

两个倾转机构均采用液压控制机构，分别控制两副顶桨旋翼倾转。每个倾转机构包括基座和运动部分。基座与机身连接，运动部分与被控制倾转的部件连接。控制采用成熟技术。

传动机构把动力传动到推进桨。

推进桨包括推进桨轴、桨毂、桨叶和调总距机构等，对机身产生向前及向后推进力。推进桨通过调总距机构调节桨叶总距来调节推进力。推进桨采用一个，设置位置在机身尾部。推进桨轴轴线平行于机身纵向轴线。

操控系统采用成熟技术操控五套机构，五套机构即前顶桨旋翼调总距机构、前顶桨旋翼倾转机构、后顶桨旋翼调总距机构、后顶桨旋翼倾转机构和推进桨调总距机构。

本实施例侧倾纵列双桨复合直升机与传统纵列双桨直升机不同之处：1，其顶桨旋翼的螺旋桨叶采用不设置挥舞运动的硬桨叶。传统直升机旋翼采用柔性桨叶或刚性桨叶，均是设置了挥舞运动的桨叶。2，本实施例直升机两副顶桨旋翼倾转的角度范围大，旋翼拉力的最大水平分力大，最大滚转力矩和最大转向力矩大。传统直升机旋翼桨盘锥体轴倾斜的角度范围小，旋翼拉力的最大水平分力小，最大滚转力矩和最大转向力矩小。3，在纵列双桨直升机中首次提出设置推进桨，推进桨工作时，两副顶桨旋翼的前行桨叶各自为直升机提供升力所形成的滚转力矩相互抵消平衡，使得本实施例直升机可以滚转力矩平衡地高速飞行。

本实施例2直升机的飞行动作与上述实施例1直升机的飞行动作相同。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化与改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求及同等物界定。