CN102069905B

CN102069905B - 倾斜翼直升机

Info

Publication number: CN102069905B
Application number: CN 201010599982
Authority: CN
Inventors: 姜铭; 朱望东; 孙钊; 李鹭扬
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102069905A

Abstract

倾斜翼直升机，属于直升机制造技术领域。包括机体、左、右主发动机、左、右旋翼、左、右摆动电机和机载飞行设备，其特征在于设有由左、右中心轮，左、右行星轮，左、右系杆分别构成左、右旋翼的传动机构；左、右主发动机，左、右中心轮，左、右摆动电机，左、右系杆分别安装在机体的两侧，主发动机与中心轮驱动连接，行星轮与旋翼为一体式结构，中心轮与行星轮啮合，摆动电机与系杆连接，行星轮支撑在系杆上。本发明驱动旋翼高速旋转的发动机固定在直升机的机体上，发动机靠近直升机的重心布置，机翼支撑刚度高，振动和噪声小，倾斜翼直升机在垂直起飞和水平飞行之间变换时，可以实现旋翼的高速旋转和低速摆动，提高直升机的飞行速度。

Description

倾斜翼直升机

技术领域

本发明涉及一种新型倾斜翼直升机，尤其是直升机螺旋桨部分的结构，属于直升机制造技术领域。

背景技术

直升机主要由机体和旋翼、发动机、传动机构以及机载飞行设备等组成。旋翼一般由涡轮轴发动机或活塞式发动机通过由传动轴及减速器等组成的机械传动系统来驱动。直升机发动机驱动旋翼提供升力，把直升机举托在空中，通过称为“倾斜盘”的机构可以改变直升飞机的旋翼的桨叶角，从而实现旋翼周期变距，以此改变旋翼旋转平面不同位置的升力来实现改变直升机的飞行姿态，再以升力方向变化改变飞行方向。

为弥补传统直升机速度低的不足，人们通常采取如下办法：①采用复合结构^[1]，在直升机的尾部增加一个矢量推进装置以增加直升机平飞的的速度，飞行速度的提高是以较大幅度地增加直升机重量为前提的；②倾转旋翼机，这种结构比较成功的是美国的V-22“鱼鹰”，它在翼尖装配了可旋转90°的发动机短舱及旋翼系统，它在垂直起飞和水平飞行之间变换时，直升机的机翼不转动，但驱动旋翼的发动机要在垂直——水平之间位置摆动，由于驱动旋翼的发动机重量比较大，且发动机短舱及旋翼系远离重心，因此，在高速飞行时，就容易造成旋翼与机翼耦合的颤振问题，这同样限制了倾转旋翼机的飞行速度(参见参考文献^[1-5])。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的直升机存在的上述不足，提供一种实现旋翼的高速旋转和低速摆动的新型倾斜翼的直升机。

本发明的目的是这样实现的，倾斜翼直升机，包括机体、左、右主发动机、左、右旋翼、左、右摆动电机和机载飞行设备，其特征在于设有由左、右中心轮，左、右行星轮，左、右系杆分别构成左、右旋翼的传动机构；左、右主发动机，左、右中心轮，左、右摆动电机，左、右系杆分别安装在机体的两侧，主发动机与中心轮驱动连接，行星轮与旋翼为一体式结构，中心轮与行星轮啮合，摆动电机与系杆连接，行星轮支撑在系杆上。

所述的主发动机与中心轮之间设有主减速器连接。

所述的摆动电机与系杆之间设有摆动减速器连接。

本发明的特点为：①在起飞阶段，直升机旋翼的轴线是垂直于地面，螺旋桨提供向上的升力；②在前飞阶段，直升机旋翼的轴线向前倾斜，螺旋桨提供前飞的动力；③新型的倾斜翼结构可以保证旋翼的轴线在摆动过程中，驱动浆叶高速旋转的发动机壳体固定在飞机的机体上；④新型的倾斜翼结构可以保证驱动浆叶高速旋转的发动机靠近飞机轴线布置。

特点①、②可以提高直升机的飞行速度，美国的V-22“鱼鹰”虽然具有上述特点①、②，但不具备上述特点③、④，具体的说，V-22“鱼鹰”旋翼的轴线摆动过程中，驱动浆叶高速旋转的发动机要绕飞机的机身摆动，摆动发动机不仅需要消耗能量，且不利于飞机刚度的提高；V-22驱动浆叶高速旋转的发动机要安装在飞机机翼两边的最远端，如同人水平伸直两臂举哑铃，在飞行中，容易引起飞机机翼的颤抖，影响了飞行速度的进一步提高。新型倾斜翼直升机由于具备了特点③、④，和美国的V-22“鱼鹰”相比，具有倾斜翼结构刚度高、重量轻的优点，更有利于实现直升机的高速运动。

本发明可以实现旋翼的高速旋转和低速摆动，其优点：(1)新型倾斜翼直升机在垂直起飞和水平飞行之间变换时，驱动旋翼高速旋转的发动机固定在直升机的机体上(而V-22“鱼鹰”驱动旋翼的发动机是绕直升机的机体做摆动)；(2)驱动旋翼高速旋转的发动机靠近直升机的重心布置(而V-22“鱼鹰”驱动旋翼的发动机是远离直升机的重心)。本发明的优点(1)、(2)决定了机翼支撑刚度高于V-22“鱼鹰”，有助于克服V-22“鱼鹰”存在的机翼耦合的颤振问题，为进一步提高直升机的飞行速度提供了保证。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1机体、2左摆动电机、3左摆动减速器、4左系杆、5左旋翼、6左行星轮、7左中心轮、8左主减速器、9左主发动机、10右主发动机、11右主减速器、12右中心轮、13右行星轮、14右旋翼、15右系杆、16右摆动电机、17右摆动减速器。

具体实施方式

如图1所示，倾斜翼直升机由机体、左、右主发动机、左、右旋翼、左、右摆动电机和机载飞行设备及左、右旋翼的传动机构等构成。左主发动机9安装在直升机的机体1上，左主发动机9和左中心轮7相连接，左中心轮7安装在机体上1并和左行星轮6相啮合，左行星轮6和左旋翼5为同一个构件(将左行星轮6和左旋翼5加工成一体结构)，左摆动电机2安装在机体1并和左系杆4连接，左系杆4安装在机体1上并支撑左行星轮6；右主发动机10安装在直升机的机体1上，右主发动机10和右中心轮12相连接，右中心轮12安装在机体上1并和右行星轮13相啮合，右行星轮13和右旋翼14为同一个构件(将右行星轮13和右旋翼14加工成一体结构)，右系杆15安装在机体1上并支撑右行星轮13；左主发动机9通过左主减速器8和左中心轮7相连接，左摆动电机2通过左摆动减速器3和左系杆4连接；右主发动机10通过右主减速器11和右中心轮12相连接，右摆动电机16通过右摆动减速器17和右系杆15连接。运用减速器的目的是增加输出力矩。

坐标建立：

两旋翼的连线和直升机机身轴线为坐标原点o，直升机机身轴线为x轴，z轴垂直于地面，用右手法则确定y轴。

工作原理：

在直升机起飞阶段，左旋翼5和右旋翼14的轴线垂直于地面；左主发动机9通过左主减速器8驱动左中心轮7高速旋转，左中心轮7驱动左行星轮6高速旋转，左行星轮6带动左旋翼5高速旋转，从而产生向上的升力；右主发动机10通过右主减速器11驱动右中心轮12高速旋转，右中心轮12驱动右行星轮13高速旋转，右行星轮13带动右旋翼14高速旋转，同样产生向上的升力；为保证左旋翼5和右旋翼14产生的扭力相互抵消(扭力在xoy平面内不利于直升机飞行)，左主发动机9和右主发动机10的转速相反，且左旋翼5和右旋翼14是一对正、反奖。在直升机平飞阶段，左摆动电机2驱动左系杆4摆动，左系杆4带动左行星轮6摆动，左行星轮6带动左旋翼5的轴线向前倾斜；同样，右摆动电机16驱动右系杆15摆动，右系杆15带动右行星轮13摆动，右行星轮13带动右旋翼14的轴线向前倾斜；前倾斜的左旋翼5和右旋翼14产生前飞的动力。

参考文献

[1]知远.世界各国的杂交直升机：速度追求的复合.

http://mil.news.sohu.com/20081210/n260949419.shtml.2008年12月10日。

[2]Hyeonsoo Yeo，Wayne Johnson，Hyeonsoo Yeo，Wayne Johnso.Performance and Design Investigation of Heavy Lift Tilt-Rotor withAerodynamic Interference Effects[J].Journal of aircraft，2009，46(4)：1440-1449。

[3]Martin D Maisel，Demo J.Giulianeti，Daniel C.Dugan.The Historyof the XV-15Tilt Rotor Research Aircraft：From Concept to Flight.NASASP-2000-4517。

[4]岳海龙，夏品奇.倾转旋翼机前飞动力学稳定性分析[J].航空动力学报，2007，(11)。

[5]徐进，高正.适合机动飞行的旋翼气动模型研究[J].航空动力学报，2008，(01)。

Claims

1.倾斜翼直升机，包括机体、左、右主发动机、左、右旋翼、左、右摆动电机和机载飞行设备，其特征在于设有由左、右中心轮，左、右行星轮，左、右系杆分别构成左、右旋翼的传动机构；左、右主发动机、左、右中心轮、左、右摆动电机、左、右系杆分别安装在机体的两侧，主发动机与中心轮驱动连接，行星轮与旋翼为一体结构，中心轮与行星轮啮合，摆动电机与系杆连接，行星轮支撑在系杆上；所述的主发动机与中心轮之间设有主减速器连接；所述的摆动电机与系杆之间设有摆动减速器连接。