阅读说明：本技术 一种旋翼反扭矩顶桨直升机 (rotor counter-torque propeller-jacking helicopter ) 是由 杨小松 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于拥有特有旋翼的飞行器技术领域,公开了一种旋翼反扭矩顶桨直升机,包括机体、升力系统、驱动系统、传动系统和机载飞行设备,升力系统包括设置在机体顶部的旋翼,升力系统还包括位于旋翼上方的顶桨,顶桨通过驱动系统驱动。本发明解决了现有技术旋翼和尾桨转动时,产生的气流会发生相互干涉,导致直升机发生共振,运行的稳定性低的问题。(The invention belongs to the technical field of aircrafts with special rotors, and discloses an rotor wing anti-torque top propeller helicopter which comprises a body, a lift system, a driving system, a transmission system and an airborne flight device, wherein the lift system comprises a rotor wing arranged at the top of the body, the lift system also comprises a top propeller positioned above the rotor wing, and the top propeller is driven by the driving system.)

一种旋翼反扭矩顶桨直升机

技术领域

本发明属于拥有特有旋翼的飞行器技术领域，具体涉及一种旋翼反扭矩顶桨直升机。

背景技术

直升机主要有机体和升力、动力、传动三大系统以及机载飞行设备等组成，其中升力系统主要包括旋翼和尾桨两部分，旋翼位于机体的顶部，尾桨位于机体的尾端。直升机使用时，通过动力系统提供动力，并利用传动系统传输动力，进而实现升力系统的运转。旋翼转动时，为直升机提供上升力，实现直升机的运转，而通过尾桨的转动能克服旋翼产生的反扭矩，进而实现直升机的稳定飞行。

但是由于尾梁和尾桨的设置，会对旋翼的有效直径造成影响，使得旋翼设置的较小，进而导致旋翼给予直升机的升力有限，使得直升机的有效载荷低。同时旋翼产生的气流和尾桨产生的气流会造成相互干涉，进而导致直升机的机体与之发生共振，影响直升机运行的稳定性。

发明内容

本发明意在提供一种旋翼反扭矩顶桨直升机，以解决现有技术旋翼和尾桨转动时，产生的气流会发生相互干涉，导致直升机发生共振，运行的稳定性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种旋翼反扭矩顶桨直升机，包括机体、升力系统、驱动系统、传动系统和机载飞行设备，升力系统包括设置在机体顶部的旋翼，升力系统还包括位于旋翼上方的顶桨，顶桨通过驱动系统驱动。

本技术方案的技术原理：

通过动力系统驱动，传动系统传动，实现旋翼和顶桨的转动，旋翼的高速旋转产生气流，对大气施加向下的巨大的力，而大气的反作用力使直升机上升。同时通过顶桨的转动，产生气流，克服旋翼转动时的反扭矩，进而确保直升机的稳定上升。

本技术方案的有益效果：

1、通过在机体顶部设置旋翼和顶桨，利用旋翼提供机体上升的力，顶桨克服旋翼转动时的反扭矩，因而能确保直升机的稳定上升；

2、在机体顶部设置旋翼和顶桨，无需在机体尾端设置尾梁和尾桨，因此，能避免尾桨和旋翼之间产生的气流发生干涉，进而能避免直升机的机体发生共振，保持运行的稳定；

3、利用顶桨的设置，取代了现有技术中尾梁和尾桨的设计，能在满足旋翼的翼尖线速度不超过音速的气动要求前提下，根据实际需求灵活的对旋翼的尺寸、数量、转速进行优化选择，能试的旋翼给予直升机的升力提高，进而提高直升机的有效载荷。

在直升机使用的过程中，由于尾梁和尾桨的设置，会对旋桨的直径设置进行限制，进而导致直升机旋翼的直径有限，限制了直升机的升力；并且尾桨产生的气流和旋翼产生的气流会发生干涉，进而导致直升机的机体发生共振，影响使用稳定性。因此利用顶桨来取代尾梁和尾桨的设置，能提供克服旋翼产生的反扭矩，进而实现直升机的上升，并保持稳定。该设置，既克服了气流发生干涉的问题，又避免了对旋翼的转速、尺寸、数量设置的限制，使得直升机的升力和稳定性均得到有效的提高。

进一步，所述机体顶部转动连接有中空的转动轴，旋翼固定在转动轴的外圈；机体上还固定有中空的顶梁，顶梁位于转动轴内，还包括与顶梁顶部转动连接的转轴，顶桨固定在转轴上。

有益效果：驱动系统驱动转动轴转动，实现旋翼的转动；转动轴设置为中空能方便设置顶梁，而顶梁中空，方便设置转轴；利用驱动系统驱动转轴转动，便实现顶桨的转动。

进一步，所述顶梁呈V型，且顶梁的夹角朝向机体后端；顶梁包括与转动轴同轴的竖直段和与顶梁倾斜设置的倾斜段，转轴转动连接在倾斜段上。

有益效果：顶梁呈V型，能实现顶桨具有一定的倾斜角度，减少在高空中，气流对顶梁的冲击，进而减少顶梁受损的概率。

进一步，所述倾斜段沿靠近机体尾端的方向向上倾斜设置。

有益效果：该设置，能使得顶桨与旋翼之间的距离较大，进而能减少对产生的气流之间的相互干涉。

进一步，所述倾斜段与竖直段之间的夹角为100°～130°。

有益效果：能确保顶桨和旋翼之间的使用效果最佳。

进一步，所述倾斜段沿靠近机体尾端的方向向下倾斜设置。

有益效果：能减少气流对顶梁的倾斜段的影响。

进一步，所述倾斜段与竖直段之间的夹角为75°～90°。

有益效果：能避免顶桨产生的气流与旋翼产生的气流发生相互干涉。

进一步，所述顶梁的外壁上沿轴向设有多条凹槽。

有益效果：设置凹槽，能对气流进行导流，减少气流对顶梁的冲击，进而降低顶梁受损的概率。

进一步，还包括固定在倾斜段上的导流叶片。

有益效果：设置导流叶片能对气流进行导流，进一步减少对顶梁的冲击，降低顶梁受损的概率。

进一步，所述导流叶片与水平面之间的夹角为0°-5°。

有益效果：能实现很好的对气流进行导流，同时又不会与旋翼和顶桨产生的气流发生干涉。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为实施例1中旋翼和顶桨的结构示意图；

图4为本发明实施例2中旋翼与顶桨的结构示意图；

图5为图4中A部分的放大图；

图6为实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机体1、旋翼2、顶桨3、转动轴4、顶梁5、竖直段51、导流槽511、倾斜段52、支撑杆6、转轴7、导流叶片8。

实施例1：

一种旋翼反扭矩顶桨直升机，基本如附图1、图2所示，包括机体1、升力系统、驱动系统、传动系统和机载飞行设备，上述部件之间的连接关系及运动原理为现有技术，在此不做赘述。机体1呈椭圆形，升力系统包括旋翼2和顶桨3，旋翼2的数量和尺寸可以根据实际需求进行调节，本实施例中，旋翼2的数量为8个。结合图3所示，机体1的顶部转动连接有中空的转动轴4，旋翼2固定在转动轴4的外圈上。转动轴4通过驱动系统提供动力，利用传动系统内的传动结构进行传动，该部分的传动结构的具体结构可以为齿轮组，即驱动系统的驱动件(例如电机)上设置有主动齿轮，转动轴4的底部设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮，在驱动系统启动时，带动主动齿轮转动，通过主动齿轮与从动齿轮的啮合，便能实现转动轴4的转动，进而实现旋翼2的转动。

机体1上还固定有中空的顶梁5，顶梁5位于转动轴4内，且与转动轴4同轴设置；顶梁5的倾斜段52外壁上沿周向设有多条凹槽，凹槽沿顶梁5的轴向延伸。顶梁5呈V型，顶梁5包括与转动轴4同轴的竖直段51和与竖直段51倾斜设置的倾斜段52，倾斜段52和竖直段51之间焊接有支撑杆6，使得倾斜段52、竖直段51与支撑杆6之间构成三角形结构，确保顶梁5的稳定性佳。倾斜段52的顶端转动连接有与倾斜轴垂直的转轴7，转轴7贯穿倾斜段52的侧壁，且转轴7的一端延伸至倾斜段52内，顶桨3固定在转轴7位于倾斜段52外的一端上。

转轴7通过驱动系统驱动，并利用传动系统的传动件进行传动，传动件的结构可以有多种选择，本实施例中利用带传动结构。转轴7位于倾斜段52内的一端上固定有从动传送轮，驱动系统的驱动件(例如电机)上设置主动传送轮，并在主动传送轮和从动传送轮上套设传送皮带，并且传送皮带位于中空的顶梁5内。顶梁5内位于倾斜段52和竖直段51的过渡处转动连接有两根辅助轴，辅助轴上均转动连接有辅助轮，传送皮带的两侧分别于辅助轮相贴，进而能实现传送皮带的顺利传动。驱动系统带动主动传送轮转动时，利用皮带的传动，能实现从动传送轮转动，进而带动转轴7转动，实现顶桨3的转动。

倾斜段52从左至右向上倾斜设置，倾斜段52与竖直段51之间的夹角为100°～130°，本实施例中的夹角为115°。倾斜段52的下端固定有导流叶片8，导流叶片8与水平面之间的夹角为0°～5°，本实施例中导流叶片8从左至右向上倾斜设置，且导流叶片8与水平面之间的夹角为3°。

具体实施过程如下：

启动驱动系统，驱动系统的驱动件带动主动齿轮和驱动齿轮转动，通过从动齿轮和传动齿轮的传动，实现转动轴4和主动传动轮转动。转动轴4转动带动旋翼2转动，使得旋翼2产生一个巨大的气流，气流给予大气一个向下的力，在大气的反作用下，给予机体1升力，实现机体1的上升。同时，利用传送皮带的传动，实现从动传送轮带动转轴7转动，进而实现顶桨3的转动。由于顶桨方向和传统的尾桨的设置是相同的，因此顶桨3转动时，能产生一个克服旋翼2转动时的反扭矩，确保机体1的稳定，避免机体1发生旋转。并且由于顶桨3位于旋翼2的上方，因此旋翼2产生的气流不会与顶桨3转动产生的气流发生干涉，进而能避免机体1在运行时共振，因此保持机体1运行的稳定性。

当直升机上升至较高的高度后，大气的气流流动较快，会冲击顶梁5，通过支撑杆6的设置，使得竖直段51和倾斜段52之间构成三角形结构，保持顶梁5的稳定性。同时，在顶梁5上设置凹槽，能对气流进行导流，从而减少气流对顶梁5的影响。并且通过倾斜设置导流叶片8，能够对气流进行导流，减少对顶梁5的撞击，降低顶梁5受损的概率。

实施例2：

实施例2与实施例1的不同之处仅在于，如图4所示，倾斜段52从左至右向下倾斜设置，倾斜段52与竖直段51之间的夹角为75°～90°，本实施例中倾斜段52与竖直段51之间的夹角为80°。结合图5所示，本实施例中，倾斜段52上未设置凹槽，竖直段51上设置有导流槽511，导流槽511的起始端位于竖直段51的下部，导流槽511的终端位于上部，且导流槽511的终端均朝向未设置顶桨3的一侧。

由于倾斜段52沿朝右的方向向下倾斜设置，因此在高空遇到气流时，气流对倾斜段52的冲击较少，能够减少倾斜段52发生折断的概率。并且利用导流槽511能够将气流导流至未设置顶桨3的一侧，能减少对顶桨3的转动造成的影响。

实施例3：

实施例3与实施例1的不同之处仅在于，如图6所示，机体呈竖直设置的椭圆状。将机体设置为椭圆状，与传统的机体形状相比，外部更顺滑，在上升至高空后，能够利用机体的形状对气流进行导流，减少机体收到的阻力，进而更利于直升机的飞行。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本专利实施的效果和专利的实用性。