[发明专利]一种直升机尾部反扭矩装置及气动设计方法

权利要求书

1.一种直升机尾部反扭矩装置，其特征在于，包括在直升机尾梁的末端与垂尾交界处布置的旋转涡轮(2)，旋转涡轮(2)的轴向与尾梁的轴向一致；从直升机的发动机引出的传动轴(4)沿尾梁布置并用于驱动旋转涡轮(2)；尾梁后端设计有一个进气环(9)，进气环(9)上分布有进气孔(3)；在垂尾上分布有环圈(1)，环圈(1)是内部为环状的空腔体结构，环圈(1)的轴向垂直于尾梁的轴向；进气环(9)与旋转涡轮(2)的进气端连接，旋转涡轮(2)的出气端通过气流管道(5)分别连接各个环圈(1)；在环圈(1)的内圆周上设置有出风槽(8)；

环圈(1)的横截面(7)为非闭合结构，一侧大而另一侧小，包括位于一侧的第一圆弧段和另一侧的第二圆弧段，第一圆弧段的直径大于第二圆弧段的直径，且第一圆弧段的下端与第二圆弧段的下端平滑连接，第二圆弧段的上端延伸至第一圆弧段上端的下方后并向第二圆弧段所在侧弯折形成水滴状结构，在水滴状结构与第一圆弧段上端之间留有缝隙(6)，该缝隙(6)在环圈(1)的圆周上产生一圈所述的出风槽(8)。

2.根据权利要求1所述的直升机尾部反扭矩装置，其特征在于，所述气流管道(5)的端部连接在第二圆弧段上。

3.根据权利要求1所述的直升机尾部反扭矩装置，其特征在于，从俯视看，当直升机的主旋翼的旋转方向为顺时针时，所述出风槽(8)的出风方向朝向直升机航向的右侧，为逆时针时，出风槽(8)的出风方向朝向直升机航向的左侧。

4.根据权利要求1所述的直升机尾部反扭矩装置，其特征在于，所述进气环(9)上部设计有加强块(10)，加强块(10)的两端分别与尾梁末端、垂尾连接。

5.一种根据权利要求1-4中任一所述直升机尾部反扭矩装置的气动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据直升机旋翼转速和发动机功率配置等参数确定悬停状态的反扭矩值M_Q；

步骤2，取直升机垂尾在尾梁轴方向的前后长度的中心位置作为环圈(1)的布置中心，环圈(1)以该中心均匀分布；将所述布置中心到直升机重心的距离作为初步平均力臂长度L；

步骤3，将步骤1中得到的反扭矩值M_Q除以初步平均力臂长度L得到反扭矩装置的总拉力T；根据反扭矩装置的总拉力T初步选定反扭矩装置环圈1的数量N，环圈1的直径，出风槽(8)的宽度；

步骤4，测量各个环圈(1)中心到直升机重心的距离；采用动量理论计算得到各个环圈(1)悬停时的反作用力大小；

步骤5，计算各个环圈(1)的反扭矩值总和M_N，同时与步骤1中计算得到的反扭矩值M_Q进行比较，若M_QM_N1.2*M_Q，则满足直升机飞行过程中反扭矩的需求；反之则不能满足直升机飞行过程中反扭矩的需求，需要对环圈(1)直径和出风槽(8)的宽度进行调整；

步骤6，根据环圈(1)直径和出风槽(8)宽度，初步计算环圈(1)空腔体的空气入流量Q，并根据计算的空气入流量Q选择满足该性能需求的旋转涡轮(2)；

步骤7，计算旋转涡轮(2)在最大旋转速度下的空气流量Q₁，并与环圈(1)空腔体的空气入流量Q进行比较以判断其是否满足设计要求。

6.根据权利要求5所述的直升机尾部反扭矩装置的气动设计方法，其特征在于，当T2000N时，N取2-4个；2000NT5000N时，N取3-5个；5000NT8000N时，N取4-8个；T8000N时，N取6-10个。

7.根据权利要求5所述的直升机尾部反扭矩装置的气动设计方法，其特征在于，结合环圈(1)的数量N和垂尾的面积来设定环圈(1)的直径D，环圈(1)之间的间隔不小于10mm；出风槽8的宽度设置为0.02～0.06D。