[发明专利]风轮式单旋翼直升飞机

说明书

所属技术领域：

本发明属于航空工业中的直升飞机技术领域，涉及一种由风轮取代尾梁加尾桨的单旋翼直升飞机。

背景技术：

目前公知的单旋翼直升飞机主要由机身、发动机、主旋翼、尾梁和尾桨组成。当发动机带动主旋翼旋转产生的升力大于直升机总重时，直升机就会飞离地面，而当主旋翼盘向前倾斜时，直升机就向前飞行。但主旋翼旋转时产生的水平分力在推空气时，空气对主旋翼的反作用力会使机身不停地朝主旋翼运动的反方向旋转，导致飞行员无法控制机身和飞行方向，为此，通常在机身尾部加设长尾梁，并在尾梁末端装设尾桨产生水平扭矩来平衡机身自转的扭矩。

近年来也有一种公告的“圆形直升飞机”(专利申请号：200510018333.8)是通过将机身做成半球形，然后在机身下圆环上安装若干个向同一圆周方向喷射压缩空气产生力矩来平衡机身自转，这的确是一种新型直升飞机。象汽车一样，同属汽车，但可以有各种各样的汽车来满足社会和经济各方面的需求。同样，直升飞机也可以多种多样，本发明就是为直升飞机系列再增加一种新型式的直升飞机。

发明内容：

本发明提供了一种无尾桨、结构紧凑的单旋翼直升飞机，该直升飞机同样能在空中自由地上下左右飞行和旋停，驾驶方便，乘坐舒适，飞行较安全。

本发明采取的技术方案是：机身做成半球形或长面包形，机身底板中心位置安装由液压泵和液压马达组成的液压传达系统来驱动风轮转动，当直升飞机主旋翼旋转产生机身自转时，此风轮逆主旋翼旋转，则风轮就会产生水平扭距来平衡主旋翼的扭矩，从而控制机身平衡不转，保持飞行方向，或使之有少量的正负扭矩差来控制机身的向左转或向右转。

风轮直径比主旋翼小很多，为什么能平衡主旋翼的水平扭矩呢？原因如下：

1、主旋翼工作状态下，其总功率的90％是用于产生升力来提升机身，而产生使机身自旋的水平扭矩所消耗的功率只占发动机总功率的6～12％。

2、风轮叶曲面与其运动方向的夹角一般是60～90度，而传统直升机的主旋翼面与其运动方向的夹角是6～12度，同等直径下空气对其产生的反作用力较大。

3、风轮叶数可以是主旋翼桨叶的3～4倍。

4、风轮叶面高度可以根据需要加大。

5、风轮的转速可以是主旋翼的几倍。

在直升飞机飞行的各种工况中其水平扭矩是不断变化的，本发明直升飞机通过液压马达来带动风轮转，因此控制液压马达的压力流量，就可以控制液压马达的转速，从而控制风轮产生的水平扭矩大小，当风轮扭矩与主旋翼的水平扭矩相等时，直升机机身就在空中不旋转。当控制二者扭矩有一些偏差，驾驶员就可以根据需要控制直升机机身向左转或向右转。

本发明直升机的风轮旋转除平衡机身自转外，在圆环形油箱和机身底板的共同阻挡下还会产生一股向下的气流，这股气流在飞行中对机身有向上托举的作用，即对直升机产生一些升力，尤其在直升机的起飞和降落时，依靠地面的地效作用，产生的这种托举力更大，这显然有利直升机的起飞和降落，也提高了效率。

直升机的飞行工况不是一成不变的，巡航飞行时需快速向前飞行，长尾梁对稳定飞行的确有好处，但直升机也有很多工况下是需要慢飞(例如航空测量和摄影)、上升、下降和悬停。在这些工况下，长尾梁和尾桨并不一定好，尤其每当工况突然转变时，长尾梁会使机身摇晃不稳。而本发明直升机在这些工况时的优点便显示出来，因机身圆形，与主旋翼盘同心，无论主桨叶运动在什么位置，主桨叶对机身的作用都是对称的，因此机身的振动和摇摆相对现有直升机要小。

另外，对现有直升机，因驾驶员始终看不见尾梁和尾桨，不易控制尾桨与周围物体的距离，容易与其他物体发生碰撞而不太安全。而本发明直升机的风轮虽然也属高速运动部件，但因它就在圆形机身地板的正中下方，驾驶员看得见机身下方的情况，所以容易控制风轮与周围物体的距离，再说风轮被圆环形油箱所包围，侧向的危险只有主旋翼，风轮无侧向危险，它只有竖向危险，但有起落架保护，且在驾驶员的可见范围内，因此相对较安全。

本发明直升机因无长尾梁和尾桨，各种工况变化时相对更易控制和平稳，所以易学易操纵，乘坐会相对舒适。现在国内外的大城市，小汽车太多，交通拥挤，经常堵车，本发明直升机若效仿小轿车功能，做成坐4～5人，以短途飞行为主，尤其适合作为大都市人的代步工具，即“空中小轿车”。相对小汽车，本发明直升机可以避免走曲折的城市道路和桥梁、避开红绿灯、免去塞车堵车之苦、直接从空中由一个城区飞到另一个城区，空中还可俯视城市全貌，心旷情怡，方便快捷，因此适合做“商务直升机”和“私家直升机”。

附图说明：