[发明专利]优化旋翼飞行器机身两侧推进螺旋桨的工作的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于优化布置在旋翼飞行器机身两侧的左右推进螺旋桨的工作的方法和装置。

因此，本发明涉及装有布置在其机身两侧的推进螺旋桨的旋翼飞行器，这种旋翼飞行器的主升力旋翼至少在一部分飞行过程中由动力装置来旋转。

背景技术

举例来说，这种旋翼飞行器可以是混合式直升机。

混合式直升机涉及一个关于垂直起飞和着陆(VTOL)飞行器的先进概念。

这种先进概念的混合式直升机，如文献FR 2916418中所述，可以合理的成本把常规直升机在垂直飞行中的有效性与通过采用推进螺旋桨和现代的涡轮发动机而可能达到的高速前进性能结合起来。

因此，混合式直升机既不是直升机，也不是旋翼飞机，也不是旋翼式螺旋桨飞机。同样，混合式直升机既不是复合的旋翼飞行器，也不是两用旋翼飞行器。

混合式直升机有机身和主升力旋翼，旋翼的翼片可由至少一个涡轮发动机的驱动作用来驱动旋转。

而且，混合式直升机有由两个半翼构成的机翼，左和右推进螺旋桨在机身两侧安装在半翼上。

此外，混合式直升机装有集成的驱动系统，包括把(各)涡轮发动机、主旋翼、以及左和右螺旋桨互相连接起来的机械传动装置。

为了方便，在下文中假定，飞行器的左边是在该飞行器上面向飞行器的头部、即背对其尾部的人的左边。照此，可以认为，飞行器的右边就是该飞行器上面向飞行器的头部背对其尾部的人的右边。

下文中所用的术语“左”和“右”分别等同于船上所用的术语“左舷”和“右舷”。

采用这样的构造，在这种集成的驱动系统的正常工作状态下，不管这种混合式直升机的飞行状态如何，(各)涡轮发动机的(各)输出的转速、左和右螺旋桨的转速、主旋翼的转速、以及起相互连接作用的机械传动装置的转速互相成比例，且比例的比值是常数。

因此，且有利的是，不管混合式直升机的飞行状态如何，即不管是在向前飞行还是在悬停，其主旋翼都是在由(各)涡轮发动机连续驱动旋转并总是在产生升力。

这样，在正常状态下飞行的各个阶段，即不包括为进行发动机故障训练或由于真正的发动机故障而进行的涉及自旋的飞行状态的各个阶段，所述至少一台涡轮发动机总是机械地连接于旋翼。因此，在处于正常状态时，不管在什么飞行阶段，旋翼总是由所述至少一台涡轮发动机驱动旋转，这里应能理解，例如自旋飞行状态不构成这样的正常状态飞行阶段。

更精确地说，在起飞、着陆、以及悬停各阶段，主旋翼都是把它的全部升力提供给混合式直升机，而在巡航飞行中，主旋翼提供其升力的一部分，加上机翼贡献的部分升力，来支持所述混合式直升机。

这样，在巡航飞行中，主旋翼为混合式直升机提供大部分升力，可能以一小部分贡献给推进或称牵引力，并且总是让阻力为最小。

类似于直升机，驾驶员有第一和第二两个控制件，一个总距操作杆和一个周期距操纵杆，它们例如分别用于控制主旋翼翼片的总距和周期距。

而且，通过共同地改变混合式直升机的左和右螺旋桨的桨叶的桨距并改变同样的量，也可以控制由左和右螺旋桨产生的推力。

驾驶员因此可有至少一个第三推力控制件，诸如一个用于共同地改变左和右螺旋桨的桨叶的桨距并改变同样的量的控制杆。

相反，利用左和右螺旋桨产生推力差值，例如由驾驶员利用一个舵杆型式的桨距差值控制构件，可产生反转矩而达到转向功能。

因此，第三控制构件用于规定左和右螺旋桨桨叶的平均桨距，这里，平均桨距对应于左和右螺旋桨桨叶的第一和第二桨距之和的一半。

相反，舵杆可用于以差动方式使左和右螺旋桨的桨距偏离平均桨距，让一个螺旋桨桨叶的桨距增大一个桨距差值，同时让另一个螺旋桨桨叶的桨距减小同一个数值。

为了产生混合式直升机上的反转矩作用，恰当的作法是建立推力差值，让左螺旋桨施加的推力的数值和/或方向必要地不同于由右螺旋桨施加的推力的数值和/或方向。于是可得结论，为了稳定混合式直升机的偏航飞行，左螺旋桨桨叶的第一桨距一定要不同于右螺旋桨桨叶的第二桨距，。

可是，对任意给定的前进系数λ，一个螺旋桨的最高效率只能在该螺旋桨桨叶的桨距的一个给定数值下得到，前进系数由下式给定：

λ＝TAS/(Ω×R)

式中：TAS是飞行器的真实空速，Ω是螺旋桨的转速，以及R是螺旋桨的桨叶半径。

由于左和右螺旋桨是完全相同的，所述第一和第二桨距之间的桨距差值必定意味着左和右螺旋桨中的至少一个不是工作在其最高效率范围内。