雙葉槳縱列式直升機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種雙葉槳縱列式直升機，其包括機身、動力系統、控制系統和兩組旋翼，所述兩組旋翼相對于機身縱向布置。每組旋翼又分別包括旋翼軸、旋翼頭和兩片槳葉，其中，旋翼軸聯結至動力系統，旋翼頭固定至旋翼軸，槳葉附接至旋翼頭。本實用新型的雙葉槳縱列式直升機在使機體重量接近單旋翼直升機的同時，具有更大的槳盤面積，可獲得接近其2倍或以上的起飛重量，同時具有搬運體積小、結構簡單、氣動效率高等特點。
【專利說明】
雙葉槳縱列式直升機
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種直升機，更具體地，涉及一種雙葉槳縱列式直升機。
【背景技術】
[0002]作為可以垂直升降的飛行器，直升機的突出特點是可以做低空、低速和機頭方向不變的機動飛行，特別是可在小面積場地垂直起降。由于這些特點使其無論在軍用方面(例如對地攻擊、機降登陸、后勤支援等)或是民用方面(例如短途運輸、醫療救護、救災救生、地質勘探等)都具有廣闊的用途及發展前景。直升機一般由機身、動力系統、控制系統、和升力系統構成。能夠使得直升機垂直升降的升力系統對于直升機而言非常重要，其主要包括旋翼。目前，直升機按旋翼布置方式主要分為單旋翼式、縱列式、橫列式、共軸式和交叉旋翼式5大類。
[0003]對于單旋翼直升機而言，通過增加其槳葉數量和槳葉長度可以提高起飛重量。直升機的最大起飛重量是衡量直升機性能的重要指標，一般通過增加“槳盤面積”或增加槳葉數量來提高最大起飛重量。“槳盤面積”是指旋翼半徑在旋翼構造平面內所形成的圓盤面積。但單旋翼直升機需要尾槳平衡主旋翼產生的反扭力，因此尾槳會消耗20%左右的發動機動力。而且單旋翼直升機尾槳必須在主旋翼外，所以隨著槳葉長度增加，機尾長度要相應增加，同時機頭長度也要增加以平衡機尾重量，保證機體重心在主旋翼中心附近，導致機體重量增加，因此單旋翼直升機起飛重量越大效率越低。
[0004]對于多葉槳縱列式直升機而言，當旋翼尺寸相同時，相同槳葉數量下的槳盤面積可以增加接近I倍，但由于需要保證旋翼在運行過程中沒有干涉，所以兩組旋翼軸距要大于旋翼半徑，而且槳葉數量越多軸距越大。槳盤重疊用重疊率ον進行描述，S卩ov = l-dS/d。其中ds為旋翼軸距，d為旋翼直徑。3片旋翼/組的縱列式直升機槳盤重疊率一般小于34%，4片旋翼/組的縱列式直升機槳盤重疊率一般小于22 %。重疊率越小，軸距越大，機體尺寸和重量越大，需要增加額外結構重量保持機身剛度，同時過大的機體還會阻擋旋翼的下洗氣流，降低升力，氣動效率降低。
[0005]多葉槳橫列式直升機一般沒有槳盤重疊，前飛阻力大，所以很少應用該設計。
[0006]共軸式直升機的具有兩個上下布置的旋翼，它們在同一軸線上反向旋轉，槳盤大面積重疊，從而導致氣動效率降低。
[0007]交叉旋翼直升機的兩組旋翼軸距非常短，因此槳盤面積較同尺寸單旋翼直升機略有增加，無尾槳設計可以有效利用發動機功率，但航向控制能力差，其與共軸直升機一樣還需要用一組在伸出主旋翼外的垂直尾翼提供額外的航向安定性。因此機身尺寸與單旋翼直升機比只略有縮短。
[0008]雖然已經發展出以上多種類型的直升機，但目前的直升機依然存在著槳盤面積小、機身尺寸大、氣動效率低等缺陷。非常需要一種能夠克服以上各類型直升機缺陷的新型直升機。【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的是針對以上現有直升機存在的槳盤面積小、機身尺寸大、氣動效率低等缺陷，提供一種新型的直升機、特別是雙葉槳縱列式直升機。
[0010]根據本實用新型的新型直升機，在相同旋翼尺寸下機身尺寸小于單旋翼、交叉旋翼、多葉槳縱列式和橫列式直升機的大載荷直升機。
[0011]根據本實用新型的新型直升機，在機體重量接近單旋翼直升機的條件下具有更大的槳盤面積，可獲得接近其2倍或以上的起飛重量。
[0012]根據本實用新型的新型直升機，搬運體積小、結構簡單、氣動效率高。
[0013]根據本實用新型的一個方面，提供一種雙葉槳縱列式直升機，其包括:機身、動力系統、控制系統和升力系統，其中所述升力系統包括兩組旋翼，所述兩組旋翼相對于機身縱向布置。兩組旋翼構成的槳盤直徑相同并且以相反方向同步旋轉。兩組旋翼各自包括:可樞轉地連接到動力系統的旋翼軸；固定地連接到旋翼軸的上端的旋翼頭；圍繞著旋翼頭成直線型位置配置的兩片槳葉。兩個旋翼軸在動力系統的驅動下帶動旋翼頭以及槳葉旋轉。
[0014]根據本實用新型的雙葉槳縱列式直升機的布局是介于交叉旋翼和多槳葉縱列式直升機之間的一種布局，包括兩組縱向排列的旋翼，但每組旋翼由兩片槳葉組成，可以有較大的重疊率，即軸距短于多葉槳縱列式直升機，大于交叉旋翼直升機。因此，本實用新型的直升機的雙葉槳縱列式布局具有以下有益效果:
[0015]I)增加槳盤重疊率，最大可以增加至約45 %，縮短兩組旋翼軸距，縮短機身長度，顯著小于同旋翼尺寸的其他直升機，例如，與3葉槳旋翼相比可縮短約15%以上，與4葉槳旋翼相比可縮短約29%以上，因而縮減機體體積，減小空氣阻力，降低機身重量，在一種情形中，本實用新型的新型直升機的機身重量接近同旋翼尺寸的單旋翼和交叉旋翼直升機，小于多葉槳縱列式直升機；
[0016]2)搬運尺寸(旋翼移除或折疊狀態)小于同旋翼尺寸的其他直升機；
[0017]3)與同旋翼尺寸的單旋翼和交叉旋翼直升機相比，能夠顯著增加槳盤面積和起飛重量，其中槳盤面積可增大約67%以上(與重疊率成反比)，起飛重量可增加約65%以上；
[0018]4)每組旋翼槳葉數量少，旋翼間渦流干擾小，旋翼頭結構簡單，減速箱負荷低；
[0019]5)具有多葉槳縱列式直升機氣動對稱，飛行速度高，對重心不敏感等特點。
[0020]本實用新型的雙葉槳縱列式直升機可以實現更小機身尺寸下較大的槳盤面積，提升載荷能力，降低槳葉間渦流干擾，提高氣動效率，并且與旋翼頭結構、旋翼形狀、旋轉方向、控制、動力系統、機身形狀、起落架形式等無關。
【附圖說明】
[0021]圖1是根據本實用新型的一種優選實施方式的雙葉槳縱列式直升機的側視圖；
[0022]圖2是圖1所示雙葉槳縱列式直升機的俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]下面，參照附圖詳細描述本實用新型的新型直升機。所給出的僅僅是根據本實用新型的思想的優選實施方式，本領域技術人員可以想到能夠實現本實用新型的其他方式。本文中出現的方位術語，例如“前”、“后”、“左”、“右”是相對于飛機機身而言的。
[0024]圖1是根據本實用新型的一種優選實施方式的雙葉槳縱列式直升機的側視圖，圖2是圖1所示雙葉槳縱列式直升機的俯視圖。如圖1和圖2所示，根據本實用新型的優選實施方式的雙葉槳縱列式直升機I包括:機身10;動力系統(未不出)；控制系統(未不出)；以及升力系統20。根據本實用新型的升力系統20包括第一組旋翼30和第二組旋翼50。其中，第一組旋翼30和第二組旋翼50以距離ds相對于機身10縱向布置，第一組旋翼30布置在機身10前部，第二組旋翼布置在機身10后部。
[0025]如圖1所示，第一組旋翼30包括:在機身10的前部可樞轉地連接到動力系統的旋翼軸31;固定地連接到旋翼軸31的上端的旋翼頭33;圍繞著旋翼頭33成直線型位置配置的第一槳葉35和第二槳葉37。類似地，第二組旋翼50包括:在機身10的后部可樞轉地連接到動力系統的旋翼軸51;固定地連接到旋翼軸51的上端的旋翼頭53;圍繞著旋翼頭53成直線型位置配置的第三槳葉55和第四槳葉57。旋翼軸31和51在動力系統的驅動下帶動旋翼頭以及槳葉旋轉。
[0026]在一種實施方式中，第一組旋翼30的第一槳葉35與第二槳葉37構成的槳盤直徑d和第二組旋翼50的第三槳葉55與第四槳葉57構成的槳盤直徑d相同。并且，第一組旋翼30以第一方向Rl旋轉，第二組旋翼50以與第一方向Rl相反的第二方向R2同步旋轉(如圖2所示)。根據本實用新型的配置，兩個旋翼軸31和51之間的距離ds可以介于槳盤直徑d的55%至70%之間。槳盤重疊率可以介于30%至45%之間。
[0027]優選的是，旋翼頭33、53可以是全揮舞式旋翼頭，S卩，槳葉可以相對于旋翼頭進行一定程度的俯仰、橫擺和扭轉運動。在其它優選實施方式中，旋翼頭33和53可以替代為槳葉不可以相對于旋翼頭進行運動的剛性旋翼頭、無鉸式旋翼頭，或者槳葉可以相對于旋翼頭進行一定程度的俯仰或橫擺運動的蹺蹺板式旋翼頭。
[0028]在一種優選實施方式中，第二組旋翼50的旋翼頭53相對于機身10的豎直高度高于第一組旋翼30的旋翼頭33相對于機身10的豎直高度。
[0029]在又一種優選實施方式中，第一組旋翼30的旋翼頭33和第二組旋翼50的旋翼頭53相對于機身10的豎直高度相同。
[0030]在一種優選實施方式中，旋翼軸31和51的軸線位于機身10的縱向豎直平面內，彼此平行并且垂直于機身10。
[0031]在又一種優選實施方式中，旋翼軸31和51的軸線位于機身10的縱向豎直平面內，彼此不平行并且相交于機身10下方。
[0032]在一種優選實施方式中，槳葉的內層材料為玻璃纖維，外層材料為碳纖維。
[0033]在其它優選實施方式中，槳葉的材料為玻璃纖維和碳纖維中的一種。
[0034]在一種優選實施方式中，槳葉為對稱翼型，槳葉的上下翼面是對稱的。
[0035]在其它優選實施方式中，槳葉為非對稱翼型，槳葉的上翼面較鼓，下翼面較平。
[0036]本實用新型的雙葉槳縱列式直升機在機體重量接近單旋翼直升機的同時，具有更大的槳盤面積，可獲得約2倍或以上的起飛重量。同時具有搬運體積小、結構簡單、氣動效率尚等特點O
[0037]通過以上內容，本領域技術人員容易認識到可將本實用新型所公開結構的替代結構作為可行的替代實施方式，并且可將本實用新型所公開的實施方式進行組合以產生新的實施方式，但不脫離所附權利要求書的范圍。
【主權項】
1.一種雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，包括: 機身； 動力系統； 控制系統;和 升力系統，其中所述升力系統包括兩組旋翼，所述兩組旋翼相對于機身縱向布置，每組旋翼分別包括: 旋翼軸，其可樞轉地連接到動力系統； 旋翼頭，其固定地連接到旋翼軸的上端;和 兩片槳葉，其圍繞旋翼頭成直線型位置配置。2.根據權利要求1所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，兩組旋翼的槳葉構成的槳盤直徑相同并且以相反方向同步旋轉。3.根據權利要求1所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，兩組旋翼的槳葉構成的槳盤重疊率介于30%至45%之間。4.根據權利要求2所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，兩組旋翼的槳葉構成的槳盤重疊率介于30%至45%之間。5.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，兩個旋翼頭相對于機身的豎直高度相同。6.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，后部旋翼頭相對于機身的豎直高度高于前部旋翼頭相對于機身的豎直高度。7.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，旋翼頭可以是剛性旋翼頭、無鉸式旋翼頭、蹺蹺板式旋翼頭或全揮舞式旋翼頭。8.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，兩個旋翼軸的軸線位于機身的縱向豎直平面內，彼此平行并且垂直于機身。9.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，兩個旋翼軸的軸線位于機身的縱向豎直平面內，彼此不平行并且相交于機身下方。10.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，槳葉包括玻璃纖維的內層和碳纖維的外層。11.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的雙葉槳縱列式直升機，其特征在于，槳葉為對稱翼型或非對稱翼型。
【文檔編號】B64C27/08GK205652350SQ201620419608
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月10日 公開號201620419608.2, CN 201620419608, CN 205652350 U, CN 205652350U, CN-U-205652350, CN201620419608, CN201620419608.2, CN205652350 U, CN205652350U
【發明人】楊帆
【申請人】北京艾肯拓科技有限公司