[发明专利]长航程快速混合式直升机和优化升力旋翼

说明书

技术领域

本发明涉及由于优化升力旋翼而在巡航飞行时具有长航程和高前进速度 的旋翼飞行器。

更具体地说，本发明涉及与垂直起落飞机(VTOL)的先进概念有关的混 合式直升机。

背景技术

这种先进的概念通过可安装现代涡轮发动机来以合理的成本将传统直升 机的垂直飞行效率与高速行进性能组合起来。

为了清楚地理解本发明的目的，适宜地应想到，总体来说重于空气的飞行 器对应于飞机和旋翼飞行器。

术语“旋翼飞行器”用来表示任一运载工具，其中，其所有或一些升力是 由具有基本垂直轴线和较大直径的一个或多个螺旋桨来提供的，该螺旋桨称为 旋翼或旋转机翼。

在旋翼飞行器的范畴有若干不同的类型。

首先，有一种直升机，其中，由合适动力装置驱动的至少一个主旋翼既提 供升力又提供推进力。直升机能够悬停飞行，从而保持在三维空间中的一固定 位置，并且直升机能够垂直地起飞和降落，还能够沿任何方向(向前、向后、 侧向、向上、向下)移动。全世界生产的大部分旋翼飞行器是直升机。

然后，有一种自转旋翼机(由La Cierva首先制造)，自转旋翼机是这样一 种旋翼飞行器，其中，旋翼不接受动力，而是在旋翼飞行器的速度效应下自转。 推进力由涡轮发动机来提供，或者由具有一在向前飞行中基本水平的轴线并用 传统发动机驱动的螺旋桨来提供。这种构造不能垂直飞行，除非旋翼通过辅助 装置而首先开始旋转，该辅助装置能让旋翼旋转得更快：因此自转旋翼机在具 有非常陡斜率的航线上不能实施悬停飞行，而只能向上或向下移动。也就是说， 自转旋翼机是一种飞行速度范围广(不易于失速)且可使用短跑道的飞机。

旋翼推进飞机是一种介于直升机和自转旋翼机之间的旋翼飞行器，其中， 旋翼只提供升力。在起飞、悬停或垂直飞行、以及降落阶段，旋翼通常由发动 机装置来驱动，就像直升机一样。旋翼推进飞机还具有附加的推进系统，该推 进系统与旋翼组件完全不同。在向前飞行中，旋翼继续提供升力，但只以自转 模式提供升力，即无需将动力传输至所述旋翼。菲尔利(Fairey)喷气式旋翼 推进飞机是该概念的一实施例。

已经或多或少地研究了另外几种新颖的方式，有些已经形成实际的实施 例。

在这方面，可能要提及复合式旋翼飞行器，其在起飞和降落时像直升机， 而在巡航时像自转旋翼机：其由旋翼飞行器的前进速度驱动自转的旋翼提供一 些升力，其余升力由辅助机翼、具有基本水平轴线的牵引式螺旋桨来提供，该 牵引式螺旋桨产生平移所需的力。例如，可能要提及实验性的法范迪特 (Farfadet)SO 1310复合式旋翼飞行器，其旋翼在起飞/降落构造中通过反作 用力来推进，而在巡航构造中自转，然后由螺旋桨提供推进力。这种运载工具 设有用于致动旋翼和螺旋桨的两个单独的涡轮。

可变式旋翼飞行器构成了另一特定的旋翼飞行器形式。该术语覆盖了在飞 行时改变构造的所有旋翼飞行器：起飞和降落时处于直升机构造；而巡航飞行 时处于飞机构造，例如两个旋翼倾斜转过约90°以用作螺旋桨。该倾斜旋翼概 念例如已在贝尔波音(Bell Boeing)V22鱼鹰(Osprey)旋翼飞行器中得以实 施。

在这些各种旋翼飞行器中，直升机是最简单的，结果，尽管其平移时的最 大水平速度仅为约300千米/小时(km/h)，小于复合式和可变式旋翼飞行器所 可设想的最大水平速度，但是直升机是成功的，而复合式和可变式旋翼飞行器 在技术上更加复杂且更加昂贵。

在这种情况下，对于上述形式提出了改进以增强旋翼飞行器性能，而不导 致解决方案复杂、难以制造和操作、以及因此昂贵。

因此，专利GB-895 590披露了一种垂直起落飞行器，其包括下列主要部 件：

机身和两个半翼，在机身的两侧上各有一个半翼，

水平稳定器和方向舵控制器，

至少四个互连的驱动单元，

主旋翼，

至少两个可逆桨距螺旋桨，它们相对于彼此可变，以及

在飞行员控制下的、用于将动力连续地或时时地传递至旋翼和螺旋桨的装 置。

在这种情况下，在起飞和降落期间、在垂直飞行期间、以及在低速水平飞 行期间，主旋翼通过动力单元来旋转。在高速时，旋翼自由旋转而动力并不传 递至其，就像自转旋翼机，旋翼轴装配有脱开装置。