專利名稱：帶水平控制的直升機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進(jìn)的飛行物體，如直升機(jī)。本實用新型總體上涉及直升機(jī)。尤其涉及但并不僅涉及玩具直升機(jī)， 特別是遙控模型直升機(jī)或玩具直升機(jī)。
技術(shù)背景已知直升機(jī)是并不穩(wěn)定的復(fù)雜機(jī)械并因此而難以控制，這樣就要求有 豐富的經(jīng)驗來安全地操作這樣的直升機(jī)而不導(dǎo)致災(zāi)難。典型地來講，直升機(jī)包括機(jī)體、主旋翼和尾部旋翼。主旋翼提供向上的力以將直升機(jī)保持在空中，并且提供橫向、前向或 后向的力來以所要求的方向操縱直升機(jī)。這種操縱可通過使主旋翼的旋翼 葉片的沖角(angleof incidence)在主旋翼每次旋轉(zhuǎn)時循環(huán)變化來進(jìn)行。主旋翼具有偏離其位置的自然趨勢，如果飛行員失去了對直升機(jī)操縱 的控制，那么這種趨勢可能會導(dǎo)致不受控制的移動并導(dǎo)致直升機(jī)的墜落。到目前為止已經(jīng)提出了減少這種結(jié)果的解決方法，包括在旋翼葉片的 頂端使用穩(wěn)定桿和重物。所有的這些解決方法利用已知的由地球自轉(zhuǎn)偏向力(coreolis force)和離心力所導(dǎo)致的陀螺進(jìn)動現(xiàn)象來獲得所希望的效果。尾部旋翼并不是根本不受這種現(xiàn)象的影響，因為必須得避免由于機(jī)體 上的旋翼阻力矩而導(dǎo)致機(jī)體繞旋翼的驅(qū)動軸回轉(zhuǎn)。為了達(dá)到這個目的，使尾部旋翼處于直立設(shè)置，以使尾部旋翼產(chǎn)生橫
向推力，這種橫向推力必須得抵消前面所提及的旋翼的阻力矩，而且直升 機(jī)設(shè)有必須使飛行員能夠控制這種橫向推力的裝置，以確定繞著豎直軸線的飛行位置。由于直升機(jī)的尾部往往會繞主旋翼的驅(qū)動軸回轉(zhuǎn)，甚至在主旋翼驅(qū)動 扭矩的小的變化的情況下也是如此，所以大多數(shù)直升機(jī)設(shè)有單獨的自主機(jī) 械式或機(jī)電式系統(tǒng)，如陀螺儀或類似的裝置，這種系統(tǒng)自動補(bǔ)償尾部旋翼 的推力，以用于并不希望的旋轉(zhuǎn)。一般來講，直升機(jī)的穩(wěn)定包括以下因素之間的相互作用的結(jié)果 -旋翼葉片的旋轉(zhuǎn)；任何可能的穩(wěn)定桿的移動；通過尾部旋翼進(jìn)行的 主旋翼的阻力矩的補(bǔ)償；-系統(tǒng)如陀螺儀或類似的裝置補(bǔ)償主旋翼的阻力矩中小的并不希望的變化；以及-控制主旋翼和尾部旋翼的旋轉(zhuǎn)速度的直升機(jī)的控制裝置。 當(dāng)這些要素基本上平衡時，飛行員應(yīng)能夠按照需要操縱直升機(jī)。 不過，這并不意味著直升機(jī)不需要飛行員的介入就能夠自己飛行并因此而能夠保持某種飛行位置或操縱，如盤旋或進(jìn)行慢速移動。而且，對于實際大小可操作的真正的直升機(jī)和玩具直升機(jī)或遙控模型直升機(jī)來講，飛行直升機(jī)通常要求飛行員有高強(qiáng)度的訓(xùn)練和豐富的經(jīng)驗。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于通過提供一種既簡單又花費少的解決方法以 自動穩(wěn)定直升機(jī)來減少前面所提及的一種或幾種缺點，以使操作直升機(jī)變 得簡單，而且有可能降低對飛行員的長期經(jīng)驗的需要。直升機(jī)應(yīng)當(dāng)可以通過改變旋翼的每分鐘轉(zhuǎn)速來向上或者向下移動，亦 或通過改變尾部旋翼的每分鐘轉(zhuǎn)速來改變行進(jìn)方向。已知的直升機(jī)不能有 效地控制以向前或向后進(jìn)行加速，更不能側(cè)向地向左或向右進(jìn)行加速，即 不能在水平范圍進(jìn)行加速。為了在飛行時控制直升機(jī)，在這些水平范圍內(nèi)需要對直升機(jī)進(jìn)行持久 操縱以將其朝著所期望的方向引導(dǎo)。因此，需要一種系統(tǒng)以循環(huán)方式來影 響旋翼的升力。一種直升機(jī)，其包括一種系統(tǒng)以影響水平范圍內(nèi)的運行，由此來引導(dǎo) 所期望的方向尤其引導(dǎo)所期望的水平方向。該旋翼葉片由旋翼軸驅(qū)動并被
鉸接安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變主旋翼旋轉(zhuǎn)平面和旋翼軸之間所成的角。一種控制裝置，用于使旋翼的至少一個葉片沖角周期性地繞豎直旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路徑進(jìn)行變動，使得葉片的升力沿著旋轉(zhuǎn)路徑進(jìn)行改 變，由此，使得機(jī)體從相對水平靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上。相對 水平靜止位置是位于地面上方的相對盤旋位置。至于術(shù)語沖角，意思為旋 轉(zhuǎn)平面中葉片的相對迎角。該控制裝置包括用于與依賴于旋翼的組件相接合的致動器，該致動器 與組件的相互接合對旋翼的至少一個葉片沖角的改變產(chǎn)生影響。在不同的形式中，該系統(tǒng)是一種多控制或多通道系統(tǒng)，用于將直升機(jī) 控制在不同的基本上之水平方向上。該系統(tǒng)包括旋翼，優(yōu)選與穩(wěn)定裝置旋翼互補(bǔ)。具有附接到主旋翼的控 制環(huán)，以及與直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)相連接的致動器裝置。通常，控制環(huán)繞豎直 旋翼軸進(jìn)行定心，且當(dāng)其繞羽狀軸線(feather axis)傾斜時和旋翼一起 運動。在一些情況下，本描述涉及一種無穩(wěn)定裝置的旋翼。該控制裝置包括用于與依賴于旋翼的組件相接合的致動器，該致動器 與組件的相互接合對旋翼的至少一個葉片沖角產(chǎn)生影響。當(dāng)該組件與致動器對準(zhǔn)時，產(chǎn)生交互作用?？梢允嵌嘀聞悠?，該多致 動器繞旋翼軸周緣地間隔開，以相對于旋翼軸在不同周緣位置處和該組件 產(chǎn)生交互作用。當(dāng)所選定的致動器與該組件的選定位置對準(zhǔn)時產(chǎn)生該交互 作用，比如，當(dāng)該致動器和該環(huán)接合時。該致動器包括臂，該臂可在靜止位置和與該組件相接合的位置之間移 動，其中該臂移動的程度對與該組件交互作用的程度和至少一個葉片傾斜 角的改變程度產(chǎn)生影響。該臂的長度相對于該組件的長度，即從固定旋翼 的位置到軸，可以對與該組件交互作用的程度和至少一個葉片傾斜角的改 變程度產(chǎn)生影響。此外，由該臂所施加到該組件上的力的大小會對與該組 件交互作用的程度和至少一個葉片傾斜角的改變程度產(chǎn)生影響。當(dāng)施加控制時，優(yōu)選直升機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定繼續(xù)和所施加的控制一起運 行?？刂葡到y(tǒng)支配穩(wěn)定系統(tǒng)數(shù)據(jù)的程度決定了水平位置的改變程度。該致動器包括臂，該臂可在靜止位置和與該組件相接合的位置之間移
動。該組件包括繞旋翼軸橫向地進(jìn)行定位并可隨旋翼軸進(jìn)行運動的環(huán)，并 且致動器定位在機(jī)體上的固定位置處。施加控制以使葉片在旋翼葉片的羽狀軸線上轉(zhuǎn)動，當(dāng)致動器周期性地 相對于葉片對準(zhǔn)時，該控制被有效地施加到葉片，由此對轉(zhuǎn)動產(chǎn)生影響， 優(yōu)選對繞羽狀軸線的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生影響。這樣，使得至少一個葉片沖角周期性 改變。施加控制以使葉片在葉片的羽狀軸線上轉(zhuǎn)動，通過一種用于運行該控 制的系統(tǒng)，該控制被選擇性地有效地施加到葉片，由此對葉片沖角產(chǎn)生周 期性的影響，或者，在主要由機(jī)體上的致動器的位置所決定的選定時間或360度旋轉(zhuǎn)的選定角度處對葉片沖角產(chǎn)生影響。具有選擇性的交互作用力 或運動以使葉片沖角響應(yīng)于所需的控制而選擇性地改變。響應(yīng)于所需的控制，該控制裝置選擇性地改變?nèi)~片沖角，并周期性 地，或者在主要由機(jī)體上的致動器的位置所決定的選定時間或360度旋轉(zhuǎn) 的選定角度處改變?nèi)~片沖角。這樣，允許葉片角度響應(yīng)于與該控制無關(guān)的 力。優(yōu)選直升機(jī)設(shè)置有輔助穩(wěn)定裝置旋翼，其由主旋翼軸所驅(qū)動并設(shè)有與 其縱向軸線基本成直線延伸的兩個葉片。該"縱向"軸線是從主旋翼的旋 轉(zhuǎn)方向來看的，且"縱向"軸線基本上平行于主旋翼的至少一個旋翼葉片 的縱向軸線或者定位成與后一葉片軸線成相當(dāng)小的銳角。以擺動方式將該 輔助穩(wěn)定裝置旋翼設(shè)在擺動軸上，擺動軸設(shè)置成基本上橫過主旋翼的旋翼 軸。其基本上橫過葉片的縱向軸線。主旋翼與輔助旋翼通過機(jī)械連桿相互 連接，以使輔助穩(wěn)定裝置旋翼的擺動運動能控制主旋翼的至少一個旋翼葉 片的沖角。直升機(jī)應(yīng)在或大或小的程度上滿足下列要求(a) 在并不希望的飛行條件干擾的情況下，直升機(jī)能夠返回到穩(wěn)定 的盤旋位置。這種干擾可以以下列形式出現(xiàn)陣風(fēng)、湍流、機(jī)體或旋翼的 機(jī)械負(fù)載變化、或機(jī)體位置的變化，其中，機(jī)體位置的變化是由于對俯仰 角的循環(huán)變化或主旋翼的旋翼葉片的沖角進(jìn)行的調(diào)節(jié)而導(dǎo)致的，或者是由 于對尾部旋翼進(jìn)行操縱或具有類似效果的類似部件進(jìn)行操縱而導(dǎo)致的；以 及(b) 返回穩(wěn)定位置所要求的時間應(yīng)相對地短且直升機(jī)的移動應(yīng)相對地小。為了達(dá)到這個目的，本實用新型涉及一種改進(jìn)的直升機(jī)，該直升機(jī)包括具有尾部的機(jī)體；主旋翼，該主旋翼具有葉片，這些葉片由旋翼軸驅(qū)動 并且通過接頭鉸接安裝到該旋翼軸。主旋翼的旋轉(zhuǎn)面與旋翼軸之間的角度可以變化。尾部旋翼由第二旋翼軸驅(qū)動，該第二旋翼軸橫過主旋翼的旋翼軸。在實踐中，這種經(jīng)過改進(jìn)的直升機(jī)看上去更加穩(wěn)定并且在有或無使用 者的受限介入的情況下能夠較快地將其自身穩(wěn)定。根據(jù)本實用新型的不同方面，通過將帶有旋翼軸的尾部旋翼懸置在擺 動件中來將直升機(jī)制得更加穩(wěn)定，其中該擺動件能夠繞著擺動軸旋轉(zhuǎn)。擺 動軸基本上以相對于直升機(jī)的機(jī)體成縱向的方向延伸。在發(fā)生故障或類似的情況下，直升機(jī)開始以并不希望的方式繞主旋翼 的旋翼軸轉(zhuǎn)動，在這種情況下，由于陀螺進(jìn)動作用在旋轉(zhuǎn)的尾部旋翼上， 尾部旋翼應(yīng)以某種角度繞著尾部旋翼的擺動軸傾斜，其中陀螺進(jìn)動在旋轉(zhuǎn) 的尾部旋翼上的作用由繞著主旋翼的旋翼軸的旋轉(zhuǎn)所致。通過測量擺動的相對角位移并將所測得的信號作為微處理器的輸入 信號就可以對尾部旋翼的推力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以抵消并不希望的干擾的影響并 因此而通過飛行員的最少的或任何介入來自動為直升機(jī)恢復(fù)穩(wěn)定的飛行 條件，其中這種微處理器控制主旋翼的驅(qū)動和尾部旋翼的驅(qū)動，該相對角 位移作為穩(wěn)定裝置算法的函數(shù)。具有葉片的主旋翼由旋翼軸驅(qū)動，在該旋翼軸上安裝有葉片。輔助旋 翼由主旋翼的旋翼軸驅(qū)動，并且在主旋翼的旋轉(zhuǎn)方向上自該旋翼軸提供有 葉片。輔助旋翼以擺動關(guān)系安裝到擺動軸上，并且該擺動運動相對向上和向 下地繞著輔助軸進(jìn)行。輔助軸基本上橫過主旋翼的旋翼軸。主旋翼和輔助 旋翼由機(jī)械連桿相互連接，使得輔助旋翼的擺動運動控制主旋翼的至少一 個旋翼葉片的沖角。旋翼軸和旋翼的旋轉(zhuǎn)平面中的旋翼的沖角可以變化；可繞旋翼軸旋轉(zhuǎn) 的輔助旋翼用于繞輔助旋翼鉸鏈做相對擺動運動。不同的相對位置使得輔 助旋翼引起主旋翼沖角的不同。主旋翼和輔助旋翼之間的連桿引起輔助旋 翼位置的改變，以轉(zhuǎn)變成沖角的改變。200720002278.8說明書第6/19頁通過機(jī)械連桿將主旋翼的旋翼葉片和輔助旋翼的葉片分別相互連 接，以允許旋翼的葉片和輔助旋翼的葉片之間可相對運動。旋翼和穩(wěn)定裝置相互連接。旋翼和穩(wěn)定裝置還相互獨立地繞典型地出 現(xiàn)在直升機(jī)旋翼中的鉸接線運動。例如其可以是羽狀或牙嚼器狀鉸鏈(teether hinge )。

結(jié)合附圖通過參考下列詳細(xì)描述，本實用新型的上述特征和目的將變 得更加明晰。在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。 圖1示意性地示出了根據(jù)本實用新型的直升機(jī)的透視圖； 圖2示出了按照圖1中的箭頭F2的俯視圖；圖3和圖4分別示出了根據(jù)圖2中的II-II線和III-III線的截面圖；圖5示出了圖1中用F5表示的后旋翼的放大圖；圖6示出了按照圖5中的箭頭F6的后視圖；圖7是圖1的一種變化；圖8是圖5的一種變化；圖9是示于圖8中的尾部旋翼的不同視圖；圖IO示出了直升機(jī)的截面；圖ll是根據(jù)本實用新型的直升機(jī)的替代示意性透視圖； 圖12是主旋翼和輔助旋翼的透視圖；圖13是直升機(jī)第二實施例中尾部旋翼和尾部穩(wěn)定裝置的透視圖； 圖14示出了直升機(jī)第二實施例的側(cè)視截面圖； 圖15示出了直升機(jī)第二實施例的透視圖； 圖16示出了直升機(jī)第二實施例的俯視圖； 圖17是直升機(jī)第二實施例的后視圖；圖18示出了直升機(jī)第二實施例沿圖16中的線18-18的截面圖。圖W示出了帶旋翼的直升機(jī)，在飛行中該旋翼回轉(zhuǎn)以維持直升機(jī)， 且示出了兩個軸線；圖20示出了飛行中的直升機(jī)旋翼，其中旋翼半部產(chǎn)生不同的升力， 即(A)對(B)。扭矩C引起并使旋翼沿該扭矩的方向(C)運動，該扭矩的效 果并非必需與旋翼的跨距一致，且可以因應(yīng)回轉(zhuǎn)力而隨后產(chǎn)生；圖n示出了帶有旋翼和穩(wěn)定裝置的直升機(jī)，控制環(huán)附接于旋翼，并
且致動器裝置連接于直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)；圖22a和22b為兩個相應(yīng)的視圖，示出了控制環(huán)大體上繞豎直旋翼軸線進(jìn)行定心。如圖22b所示，該環(huán)繞旋翼軸線運動且當(dāng)旋翼繞羽狀軸線傾斜時，該環(huán)和旋翼一起運動。為明晰起見，旋翼系統(tǒng)被省略；圖23示出了帶有線團(tuán)、鉸接磁體、基體和桿的致動器裝置的分解圖；圖24示出了處于不同位置(a)、 (b)和(c)處的桿；圖25、 26、 27a和27b為示例性視圖，示出了處于不同的相對位置的控制環(huán)和旋翼。圖27a為該結(jié)構(gòu)一部分的側(cè)視圖，圖27b為該結(jié)構(gòu)的正視圖；圖28a和28b更加詳細(xì)地示出了控制裝置的工作運行，為明晰起見， 旋翼系統(tǒng)被省略；圖29a和29b示出了被附接的旋翼的穩(wěn)定裝置的運動，其依賴于與旋 翼的機(jī)械關(guān)系；圖30a和30b進(jìn)一步示出了該運行的細(xì)節(jié)，為明晰起見，旋翼系統(tǒng)被 省略；圖31a、 31b和31c分別以致動器的不同的可能位置示出了控制裝置， 每個位置均用于旋翼系統(tǒng)且決定了不同的唯一的飛行模式；圖32示出了帶有兩個致動器的控制裝置，該兩個致動器用于獨立地 并選擇性地施加力到控制環(huán)上；圖33a和33b示出了被縮回的致動器桿，且致動器信號處于零交互作 用，并且旋翼組件在零交互作用之前就位且不會去控制旋翼；圖34a和34b示出了被縮回的致動器桿，且致動器信號處于零交互作 用，并且旋翼組件在其自身控制下已經(jīng)自由地執(zhí)行；圖35是直升機(jī)的示例性側(cè)視圖；圖36是直升機(jī)的俯視圖；圖37是直升機(jī)的正視圖；圖38是直升機(jī)的透視圖；圖39是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖40是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖41是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的正視圖；圖42是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的透視圖43是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖44是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖45是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的正視圖； 圖46是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的透視圖； 圖47是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖48是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖49是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的正視圖；以及 圖50是直升機(jī)結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實施方式
根據(jù)本實用新型的改進(jìn)直升機(jī)的下迷實施方式僅僅作為實例并參考 附圖而提出，并不以任何方式限制本實用新型。以示例的方式在附圖中示出的直升機(jī)1是一種遙控直升機(jī)，直升機(jī)1 基本上包括具有起落架和尾部3的機(jī)體2;主旋翼4;與主旋翼4同步驅(qū) 動的輔助旋翼5;以及尾部旋翼6。通過稱為旋翼頭7的裝置將主旋翼4設(shè)置在向上引導(dǎo)的第一旋翼軸8 上，向上引導(dǎo)的第一旋翼軸8以旋轉(zhuǎn)方式用軸承安裝在直升機(jī)1的機(jī)體2 中并且通過馬達(dá)9和傳動裝置IO驅(qū)動，例如，馬達(dá)9是由電池11提供動 力的電動才幾。這種情形中的主旋翼4具有成直線或基本上成直線的兩個葉片12，但 也可具有更多數(shù)量的葉片12。當(dāng)主旋翼4通過接頭鉸接安裝在旋翼軸8上時，可對旋翼葉片12的 傾角或沖角A進(jìn)行調(diào)節(jié)，換言之，如圖6所示，可對旋翼葉片12相對于 主旋翼4的旋轉(zhuǎn)平面14所形成的角度A進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使主旋翼的旋轉(zhuǎn)平 面與旋翼軸之間的角度可以自由變化。例如，在主旋翼4具有兩個葉片12的情況下，該接頭由旋翼頭7的 心軸15形成。該心軸15的軸線16橫過旋翼軸8且基本上以旋翼葉片12中的一個 的縱向軸線13的方向延伸，而且，優(yōu)選軸線16如在圖2中所示出的那樣 與縱向軸線13形成銳角。尾部旋翼6由第二馬達(dá)18和傳動裝置19通過第二旋翼軸17驅(qū)動。 馬達(dá)16可以是電動機(jī)。具有旋翼軸17和驅(qū)動裝置18和19的尾部旋翼6
懸置在擺動件20中，擺動件20可繞著擺動軸21旋轉(zhuǎn)，擺動軸21由兩個 支撐件22和23固定到直升機(jī)1的尾部3。擺動件20設(shè)有朝向底部的延伸件24,當(dāng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，通過彈黃 25將該延伸件24保持在中心位置，這樣，處于這種位置的第二旋翼軸17 就呈水平狀態(tài)并交叉指向第一旋翼軸8。在擺動件20的延伸件24的下端設(shè)有磁體26，而在與前面所提及的擺 動件20的靜止?fàn)顟B(tài)中磁體26的位置相對的位置將磁傳感器27固定到尾 部3，這樣，就可以測量擺動件20的相對角位移并進(jìn)而測量擺動件21周 圍的尾部旋翼6的角位移。顯然，擺動件20的這種角位移也可以用其它方式測量，例如，通過 電位計來測量。所測得的信號可用作控制箱的輸入信號，控制箱并未在圖中示出，控 制箱控制主旋翼4和尾部旋翼6的驅(qū)動并設(shè)有穩(wěn)定裝置算法，當(dāng)測得尾部 旋翼6繞著擺動軸21發(fā)生并不希望的突然角位移時，穩(wěn)定裝置算法發(fā)出 相反的操縱命令，以恢復(fù)直升機(jī)l的位置，其中，該不希望的突然角位移 是由于直升機(jī)1繞著旋翼軸8的不希望的旋轉(zhuǎn)所導(dǎo)致。直升機(jī)1還設(shè)有輔助旋翼5，輔助旋翼5由相同的旋翼軸8和旋翼頭7 與主旋翼4基本上同步地驅(qū)動。在這種情形中，輔助旋翼5具有兩個葉片28，這些葉片基本上與它們 的縱向軸線29成直線，而從主旋翼4的旋轉(zhuǎn)方向R來看，縱向軸線29基 本上平行于主旋翼4的葉片12的縱向軸線13，或者與縱向軸線13形成相 當(dāng)小的銳角C，以使旋翼4和5或多或少地在彼此的頂部上平行延伸，且 它們的葉片12和葉片28也是如此。優(yōu)選輔助旋翼5的直徑小于主旋翼4的直徑，因為葉片28具有比旋 翼葉片U小的跨距且葉片28基本上相互剛性連接。以擺動方式在擺動軸 30上提供形成輔助旋翼5的剛性整體，其中擺動軸30固定到旋翼軸8的 旋翼頭7。這種剛性整體橫過葉片28的縱向軸線并且橫過旋翼軸8。主旋翼4和輔助旋翼5由機(jī)械連桿相互連接，這種連接以輔助旋翼5 與主旋翼4的至少一個旋翼葉片12的沖角A進(jìn)行。在所給出的示例中， 該連桿由桿31形成。通過接頭33和杠桿臂34以一個緊固點32將桿31鉸接安裝到主旋翼4的葉片12,并通過第二接頭36和第二杠桿臂37以另一個第二緊固點35 將桿31鉸接安裝到輔助旋翼5的葉片28，其中該第二緊固點35位于與緊 固點32間隔有一定間距的位置。主旋翼4上的緊固點32位于與主旋翼4的旋翼葉片12的心軸15的 軸線16以距離D隔開的位置，而輔助旋翼5上的另一個緊固點35位于與 輔助旋翼5的擺動軸30的軸線38以距離E隔開的位置。優(yōu)選距離D大于距離E并且大約為距離E的兩倍，且從旋轉(zhuǎn)方向R來 看，桿31的兩個緊固點32和35位于主旋翼4的旋翼葉片12的相同一側(cè) 或位于輔助旋翼5的葉片28的相同一側(cè)，換言之，從旋轉(zhuǎn)方向來看，它 們都位于旋翼葉片12和葉片28的前面或者后面。從旋轉(zhuǎn)方向R來看，還優(yōu)選輔助旋翼5的葉片28的縱向軸線29與主 旋翼4的旋翼葉片12的縱向軸線13形成角F，角F大約在IO。的范圍內(nèi)， 因此，從旋轉(zhuǎn)方向R來看，葉片28的縱向軸線29領(lǐng)先于旋翼葉片12的 縱向軸線13。例如，不同的角度范圍還可以約為5°到25° 。輔助旋翼5設(shè)有兩個穩(wěn)定重物39，兩個重物39分別與旋翼軸8間隔 開一定的距離固定到葉片28。而且，直升機(jī)l設(shè)有接收裝置，這樣，遙控器可以以一定的距離來控 制直升機(jī)l,遙控器未在圖中示出。作為直升機(jī)類型的函數(shù)，可通過試驗對角度B、 F和G的最適值和其 間的關(guān)系、距離D和E之間的關(guān)系、重物39的大小以及主旋翼4和輔助 旋翼5的直徑之間的關(guān)系進(jìn)行研究，以確保最大的自主穩(wěn)定性。根據(jù)本實用新型的經(jīng)過改進(jìn)的直升機(jī)的操作如下在飛行時，以某種速度驅(qū)動旋翼4、 5和6，這樣就產(chǎn)生與這些旋翼相 關(guān)的氣流，進(jìn)而主旋翼4產(chǎn)生向上的力以使直升機(jī)上升或下降或保持某種 高度，且尾部旋翼6產(chǎn)生橫向力，這種橫向力用于操縱直升機(jī)。主旋翼4不可能進(jìn)行自身調(diào)節(jié)，而且它會在其已經(jīng)啟動的平面14中 轉(zhuǎn)動，這個平面通常是水平平面。如果不受控制，在陀螺進(jìn)動、湍流和其 它因素的影響下，主旋翼4會處于并不希望的任意位置。輔助旋翼5的旋轉(zhuǎn)表面可相對于主旋翼8的旋轉(zhuǎn)表面14形成另一個 傾角，這樣，旋翼5和4均可以相對于旋翼軸8形成另一個傾角。這種傾角的差異可在任何內(nèi)部或外部力或任何擾動中出現(xiàn)。
在直升機(jī)1穩(wěn)定盤旋的情況下，并且在空中并無任何擾動的內(nèi)部或外部力的地點，輔助旋翼5在基本上垂直于旋翼軸8的平面中保持轉(zhuǎn)動。 不過，如果由于任何擾動的原因而將機(jī)體2推動而失去平衡且旋翼軸8轉(zhuǎn)動而離開其平衡位置，那么輔助旋翼5并不立即跟隨這種移動，因為輔助旋翼5能夠自由地繞著擺動軸30移動。以這樣的方式相互放置主旋翼4和輔助旋翼5，即，在調(diào)節(jié)旋翼葉片12的俯仰角或沖角A時使輔助旋翼5的擺動運動立即轉(zhuǎn)變。對于具有兩個葉片的主旋翼4來講，這就意味著旋翼4和5的旋翼葉片12和葉片28必須基本上平行，或者從旋轉(zhuǎn)方向R來看，在主旋翼4較大且輔助旋翼5較小的情況下，旋翼葉片12和葉片28相互成銳角，如10對于任何直升機(jī)l或者每一類型的直升機(jī)來講，這個角度可通過試驗計算或確定。如果旋轉(zhuǎn)軸線8形成另一個傾角，該傾角不同于前面所提及的對應(yīng)于 直升機(jī)l盤旋時的平衡位置的傾角，那么就出現(xiàn)以下情況第一種效果是輔助旋翼5首先會試圖保持其絕對傾角，這樣，與旋翼 軸8相關(guān)的輔助旋翼5的旋轉(zhuǎn)表面的相對傾角發(fā)生變化。因此，桿31會調(diào)節(jié)旋翼葉片12的沖角A,這樣旋翼葉片12的向上力 就會在主旋翼4的一側(cè)增加并會在這個主旋翼的完全相對的另一側(cè)降低。由于對主旋翼4和輔助旋翼5的相對位置進(jìn)行選擇以獲得相當(dāng)快捷的 效果，所以向上力的這種變化確保將旋翼軸8和機(jī)體12推回到它們原來 的平衡位置。第二種效果是，由于葉片28的遠(yuǎn)端和主旋翼4的旋轉(zhuǎn)平面14之間的 距離不再相等，并且由于葉片28產(chǎn)生向上的力，所以在主旋翼4和輔助 旋翼5之間所產(chǎn)生的壓力在主旋翼4的一側(cè)大于完全相對的另一側(cè)。第三種效果在直升機(jī)由于擾動的原因而開始向前面、后面或者側(cè)面傾 斜時起作用。正如在鐘擺情形中一樣，將會使直升機(jī)傾向于返回其原來的 位置。對于已知的配有穩(wěn)定桿的直升機(jī)來講，這種鐘擺效應(yīng)并不產(chǎn)生任何 失穩(wěn)的回轉(zhuǎn)力，其中該穩(wěn)定桿橫過主旋翼的旋翼葉片。第三種效果起到加 強(qiáng)第一種和第二種效杲的作用。這些效果具有不同的起因但具有類似的特性。它們相互加強(qiáng)以自動修
正直升機(jī)1的平衡位置，而無需飛行員的任何介入。尾部旋翼6以擺動方式定位并提供另外的穩(wěn)定，并且可以使尾部旋翼 6承擔(dān)陀螺儀的功能，陀螺儀的功能經(jīng)常在現(xiàn)有的直升機(jī)中使用，如模型直升機(jī)。在有擾動的情況下，機(jī)體2可開始繞著旋翼軸8旋轉(zhuǎn)。因此，尾部旋 翼6以在某一種方向或者另一種方向的角度繞著擺動軸21轉(zhuǎn)動。這是由 于陀螺進(jìn)動的原因，由于尾部旋翼6繞著旋翼軸8旋轉(zhuǎn)，所以陀螺進(jìn)動作 用于正在旋轉(zhuǎn)的尾部旋翼6。角位移是擾動幅度的函數(shù)，并因此而是機(jī)體2 繞著旋翼軸8的旋轉(zhuǎn)的函數(shù)。這由傳感器27來測定。傳感器27的信號由計算機(jī)的控制箱所采用來消除故障并調(diào)節(jié)尾部旋 翼6的推力，以消除由于擾動的原因而導(dǎo)致的尾部旋翼6的角位移。這可以根據(jù)直升機(jī)1的類型通過調(diào)節(jié)尾部旋翼6的速度來進(jìn)行和/或 通過調(diào)節(jié)尾部旋翼6的旋翼葉片的沖角來實施。若有必要，本實用新型的這個方面可以分開來使用，如輔助旋翼5的 方面可以分開來使用，例如，在圖7中所示出的那樣，圖7示出了根據(jù)本 實用新型的直升機(jī)l,直升機(jī)1具有與輔助旋翼5結(jié)合的主旋翼4，但直 升機(jī)1的尾部旋翼6是常規(guī)類型，即尾部旋翼6的軸并不能夠在擺動件中 轉(zhuǎn)動，而用軸承安裝并與尾部3相關(guān)。在實踐中，這兩個方面的組合能夠產(chǎn)生一種直升機(jī)，這種直升機(jī)在任 何方向上和任何飛行條件下均非常穩(wěn)定，而且易于控制，甚至經(jīng)驗很少或 沒有經(jīng)驗的人也可以控制。顯然，主旋翼4和輔助旋翼5不必制成剛性整體。旋翼葉片12和葉 片28也可以設(shè)置在旋翼頭7上，以將它們安裝并能相對分開地旋轉(zhuǎn)。在 這種情況下，例如，可以使用兩個桿31來每次將一個葉片12連接到一個 葉片28。顯然，若有必要，接頭和鉸接接頭還可以以其它方式而不是以所示出 的方式來實現(xiàn)，例如，通過撓曲柔性元件來實現(xiàn)。在主旋翼4具有兩個以上葉片12的情況下，優(yōu)選地，應(yīng)確保至少一 個葉片12基本上平行于輔助旋翼的葉片28中的一個。優(yōu)選將主旋翼4的 接頭制成球形接頭或心軸15，該球形接頭或心軸15基本上橫過輔助旋翼 15的擺動軸30的軸線，并且基本上在所連接的一個葉片12的縱向方向上 延伸，該所連接的一個葉片12基本上平行于葉片28。在另外的形式中，直升機(jī)包括具有尾部的機(jī)體；主旋翼，該主旋翼具 有葉片并由旋翼軸驅(qū)動，該旋翼軸上安裝有該葉片。尾部旋翼由第二旋翼 軸驅(qū)動，第二旋翼軸橫過主旋翼的旋翼軸。輔助旋翼由主旋翼的旋翼軸驅(qū) 動并設(shè)有葉片，該葉片在主旋翼的旋轉(zhuǎn)方向上自旋翼軸延伸。輔助旋翼以擺動關(guān)系安裝到擺動軸上，并且該擺動運動相對向上和向 下地繞著輔助軸進(jìn)行。輔助軸基本上橫過主旋翼的旋翼軸。主旋翼和輔助 旋翼由機(jī)械連桿相互連接，使得輔助旋翼的擺動運動控制主旋翼的至少一 個旋翼葉片的沖角。只要牢記輔助軸線和主旋翼軸線之間適宜的角度關(guān) 系，則對于每一個旋翼而言，可以具有不同寬度從窄到寬變化，并且可將 重物策略性地沿著輔助旋翼的長度進(jìn)行放置以便實現(xiàn)正確的運動且對主 旋翼產(chǎn)生影響，以便影響并控制主旋翼的沖角。在某些情況下，可以將輔 助旋翼安裝到主旋翼下方，即介于機(jī)體頂部和主旋翼之間，且仍然能對主 旋翼的沖角產(chǎn)生正確的影響。旋翼軸和旋翼的旋轉(zhuǎn)平面中的旋翼的沖角可以變化。可繞旋翼軸旋轉(zhuǎn) 的輔助旋翼用于繞旋翼軸做相對擺動運動。不同的相對位置使得輔助旋翼 軸引起主旋翼沖角的不同。主旋翼和輔助旋翼之間的連桿引起輔助旋翼位 置的改變，以轉(zhuǎn)變成沖角的改變。通過機(jī)械連桿將主旋翼的旋翼葉片和輔助旋翼的葉片分別相互連 接，以允許旋翼的葉片和輔助旋翼的葉片之間可相對運動。將主旋翼連接 到旋翼葉片的接頭為心軸形式，其中該心軸固定到主旋翼的旋翼軸。機(jī)械連桿包括桿，該桿通過一個緊固點鉸接安裝到輔助旋翼的葉片， 并通過另一個緊固點鉸接安裝到主旋翼的葉片。機(jī)體包括機(jī)翼，該機(jī)翼橫過直升機(jī)機(jī)體的縱向軸線。該機(jī)翼100和102 橫向且向下地取向，因此，機(jī)翼的端部104和106使得在地面上時直升機(jī) 的機(jī)體穩(wěn)定。在直升機(jī)的尾部，存在向下取向的穩(wěn)定裝置108。圖15還示出了操作 直升機(jī)的無線操控單元。該單元可具有適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)化的控制裝置，以發(fā) 送信號給馬達(dá)操作來控制旋翼及旋翼間的相對位置。如在本實用新型中所詳細(xì)描述和示例的一樣，如圖19所示，在飛行 中直升機(jī)旋翼回轉(zhuǎn)以維持直升機(jī)。在該構(gòu)造中，具有穩(wěn)定裝置輔助旋翼128
和主旋翼112。不存在其它用于改變旋翼112的沖角的控制系統(tǒng)來影響基 本上水平方向運動的其它控制。在圖19中，旋翼112和穩(wěn)定裝置旋翼128相連接。旋翼112和穩(wěn)定 裝置旋翼128還相互獨立地繞出現(xiàn)在直升機(jī)旋翼中的鉸接線運動。例如其 可以是羽狀或牙嚼器狀鉸鏈，或者是相應(yīng)的軸線200和202。所示的直升 機(jī)能夠通過改變旋翼的每分鐘轉(zhuǎn)速來向上或者向下移動，亦或通過改變尾 部旋翼的每分鐘轉(zhuǎn)速來改變行進(jìn)方向。圖19所示的直升機(jī)不能有效地控 制以向前或向后進(jìn)行加速，更不能側(cè)向地向左或向右進(jìn)行加速，即不能在 相對水平范圍進(jìn)行加速。為了在飛行時更有效地控制直升機(jī)，優(yōu)選在這些水平范圍內(nèi)需要對直 升機(jī)進(jìn)行基本上持久的搮縱以將直升機(jī)朝著所期望的方向引導(dǎo)或在所期 望的方向上引導(dǎo)。提供一種控制系統(tǒng)以循環(huán)方式來影響旋翼112的升力， 即，使得每個旋翼葉片半部112a、 112b繞豎直旋翼軸108沿一旋轉(zhuǎn)路徑 來改變升力。當(dāng)旋翼半部112a、 112b產(chǎn)生相異升力，即葉片112b的升力 226對葉片112a的升力224時，扭矩C引起并使旋翼112沿該扭矩的方向 D運動，該扭矩的效果并非必需與旋翼的跨距一致，可以因應(yīng)回轉(zhuǎn)力而隨 后產(chǎn)生。與旋轉(zhuǎn)平面相關(guān)的一個葉片112a上的沖角比與相對較淺的旋轉(zhuǎn) 平面相關(guān)的葉片112b或部分的沖角更陡或更大。這樣產(chǎn)生沿方向D的運 動。這一點可通過回轉(zhuǎn)力來影響。如圖20所示。連接到旋翼組件的每個 葉片112a和112b沿著旋翼軸的360度旋轉(zhuǎn)路徑周期性地進(jìn)行變動。本實用新型的控制系統(tǒng)包括以下特征-旋翼112，優(yōu)選但非必需與穩(wěn)定裝置旋翼128互補(bǔ)；-附接到旋翼112的控制環(huán)204;以及-與直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)相連接的致動器裝置206,致動器裝置206通過以 示例方式在圖21中示出的基體元件208來呈現(xiàn)。除了基體208，還可具有 附接到環(huán)的其它結(jié)構(gòu)。這些在圖21中有示。通常，控制環(huán)204繞豎直旋翼軸線108進(jìn)行定心，且當(dāng)環(huán)204繞羽狀 軸線200傾斜時和旋翼112 —起運動。這一點在圖22a和22b中有更加詳 細(xì)的描述，該傾斜在圖22b中示出。如分解圖23所示，所示的致動器裝置206包括線團(tuán)210、鉸接磁體
212、基體214和桿216。依賴于由控制裝置所控制的從電源通過線圍210 而傳遞的電壓和電流，桿216施加力到控制環(huán)204上，使得羽狀旋翼葉片 112的沖角改變。致動器裝置206可以具有多種形式且可以使用多種技術(shù)。例如其可以 是電動馬達(dá)，具有附接于馬達(dá)軸線的桿，或者使用其它電磁器件或磁系 統(tǒng)?？梢允褂闷渌到y(tǒng)?？删哂袎弘娧b置、離子聚合物致動器、其它非磁 裝置和其它交互的和/或互相響應(yīng)的系統(tǒng)，用于使桿移動?；蛘撸绻麤] 有桿，則可具有不同的構(gòu)造以使旋翼以周期性方式繞諸如羽狀軸線的軸線 運動。操作無操縱狀態(tài)在致動器206未促動的情況下，不管旋翼112的旋轉(zhuǎn)位置如何，桿216 和環(huán)204之間都不接觸。旋翼系統(tǒng)猶如沒有控制機(jī)構(gòu)存在一樣工作。在自 穩(wěn)定旋翼系統(tǒng)的情況下，直升機(jī)將或多或少懸浮在盤旋位置，主要依賴于 重心的位置，這在先前所參考的且在本實用新型中有述的專利申請中有闡 述。圖25、 26、 27a和27b為示例性視圖。操作操縱狀態(tài)當(dāng)致動器206被促動時，桿216運動或者旋轉(zhuǎn)，且和控制環(huán)204接合 并施加力到環(huán)204上。該力的大小取決于致動器206所傳遞的控制信號的 大小。該力引起施加到控制環(huán)組件204上的扭矩。傳遞到該組件的扭矩大 小取決于218和220之間的比率，218相對于220的相對長度越長，則傳 遞的扭矩越大。圖28a和28b為示例性視圖。扭矩使得所附接的旋翼112沿著羽狀軸線200傾斜，其垂直于致動器 力的方向222。在圖28a中為沿著旋翼112的360度旋轉(zhuǎn)路徑的代表性位 置。 一個旋翼半部或者一個葉片112a具有較大的沖角，而相對的旋翼半 部或者葉片112b具有較小的沖角。由旋翼半部或葉片112a所產(chǎn)生的升力 224比由旋翼半部或葉片112b所產(chǎn)生的升力226大。穩(wěn)定裝置或者輔助旋翼128遵循所附接的旋翼112的運動，該運動依 賴于與旋翼112的機(jī)械關(guān)系。在圖1-18所示的直升機(jī)的情況下，穩(wěn)定裝 置128繞牙嚼器狀軸線202絞接。圖29a和29b為示例性視圖。升力的不對稱性使得在直升機(jī)上施加扭矩，這在圖20中有進(jìn)一步說明。
當(dāng)旋翼112在旋轉(zhuǎn)過90度時，旋翼112和控制環(huán)組件204的羽狀軸 線200和致動器206及其桿216的力成一直線。旋翼112不會因所施加的 力而傾斜，且旋翼112不能"見到"這種力或扭矩。圖30a和30b為示例 性視圖，為明晰起見，省略旋翼。這就是怎樣使控制具有相對周期性的機(jī) 械解釋。環(huán)204在周期的該部分中未傾斜且具有零影響。這意味著旋翼在90度的旋轉(zhuǎn)行進(jìn)過程中，由旋翼的力所產(chǎn)生影響從 最大轉(zhuǎn)變到最小，其在下一個90度旋轉(zhuǎn)行進(jìn)過程中再次達(dá)到最大并在再 下一個90度旋轉(zhuǎn)行進(jìn)過程中再降到零，等等。作用在旋翼一個葉片或者 多個葉片上的力的變化基本上可以呈正弦類型。這樣，使得力的作用周期性地變化。這是直升機(jī)領(lǐng)域中常用的術(shù)語， 以表示控制輸入的影響不僅因控制輸入的大小和類型而改變，而且還因葉 片繞旋翼軸沿著360度圃行進(jìn)位置而改變。通過相對于旋翼軸線108和機(jī) 體將致動器206的位置固定，致動器力的影響使得直升機(jī)運行在基本或者 大致相同或相似的方向上。這取決于致動器位置相對于機(jī)體和旋翼軸108 所成的角度以及陀螺回轉(zhuǎn)效應(yīng)。該力的大小通常影響機(jī)體運動的速度和/ 或加速度。這就是控制直升機(jī)機(jī)體的運動控制系統(tǒng)。操作變化和參數(shù)當(dāng)致動器的位置與直升機(jī)機(jī)體的從鼻部到尾部的軸線成一直線時，并 不意味著直升機(jī)通過控制輸入向前行進(jìn)?；剞D(zhuǎn)力趨向于將旋轉(zhuǎn)物體位置移 動的影響延遲最大90度。準(zhǔn)確的延遲取決于如旋轉(zhuǎn)物體(比如旋翼，和/ 或穩(wěn)定裝置)的質(zhì)量、空氣動力、旋翼羽狀軸線和旋翼中心線之間所成的 角度、旋翼鉸鏈的類型(剛性或軟性)等參數(shù)。為了達(dá)到所期望的效果， 優(yōu)選致動器的定位方法有效地取決于所期望的運動方向。圖31a、 31b和31c示出了致動器206的不同的可能位置，每個位置 確定了具有唯一飛行模式的旋翼系統(tǒng)。圖32示出了如何使用兩個致動器206a和206b，以獨立地施加力到控 制環(huán)上。這樣，當(dāng)將這些致動器206a和206b—對一地置于90度并由兩 個獨立信號進(jìn)行操縱時，則開始二維水平運動。當(dāng)安裝四個致動器，每個 之間相互成90度時，則可實現(xiàn)水平面的更加完美的方向控制。例如，當(dāng)使用三個致動器時，每個之間相互成120度并由三個獨立信 號進(jìn)行操縱且使得三個信號之間存在某些相互聯(lián)系時，則可實現(xiàn)水平面的
更加完美的方向控制。 操作特性先前相關(guān)專利申請的直升機(jī)提出了自穩(wěn)定性。該系統(tǒng)的一個特征是完 全不用移動旋翼/穗定裝置組件。任何外部妨礙均使其穩(wěn)定效果消失。在 "經(jīng)典"的周期控制系統(tǒng)中，控制機(jī)構(gòu)完全控制旋翼系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)取代穩(wěn)定系統(tǒng)的程度不會是100%。對準(zhǔn)和校準(zhǔn)仍然可以維持穩(wěn)定性。當(dāng)給致動器施加運動操縱命令時，這種影響較小。通過基于控制系統(tǒng)的致動器，提供了不同的特性和能力。當(dāng)致動器206處于靜止?fàn)顟B(tài)時，不存在與旋翼的接觸，也不存在對旋 翼112和穩(wěn)定裝置旋翼128的自由運動的機(jī)械干涉。圖25、 26、 27a和27b 為示例性視圖當(dāng)信號傳遞到致動器206時，力短暫地對旋翼系統(tǒng)進(jìn)行干涉，將其"穩(wěn) 定"以使得直升機(jī)在所期望的方向上行進(jìn)。圖29a和29b為示例性視圖。當(dāng)致動器信號重新回到零時，旋翼組件再次解除控制。圖33a和33b 為示例性;現(xiàn)圖。具有用于調(diào)節(jié)必要的水平運動程度的控制系統(tǒng)，和用于在相對非水平 運動方向調(diào)節(jié)直升機(jī)穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)。直升機(jī)水平運動控制系統(tǒng)支配非 水平運動穩(wěn)定系統(tǒng)的程度決定了水平方向位置的改變程度。水平控制系統(tǒng) 包括環(huán)204的交互作用、致動器206及其控制搮作。通過交互作用的旋翼 112和穩(wěn)定旋翼128，部分實現(xiàn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定化。馬達(dá)300和交互作用的齒輪系302和304以所必需的速度來驅(qū)動旋翼 軸108。需要時，可將控制電子器件306安裝到替代品308上。在所示情形下，當(dāng)旋翼112和穩(wěn)定裝置128發(fā)現(xiàn)它們自身處于"非自 然狀態(tài)"-它們會因現(xiàn)有直升機(jī)所主張的所有原因而自動地重新調(diào)整自身 并返回到圖34a和34b所示的狀態(tài)。圖1-18所示直升機(jī)的穩(wěn)定作用重新 生效。這意味著完成了對所期望的兩個部分的結(jié)合，即沒有施加輸入時的 穩(wěn)定性以及施加輸入信號到致動器206和旋翼組件環(huán)204時的控制。如圖35-50所示，存在直升機(jī)的不同視圖，其利用所揭示的內(nèi)容來影 響水平方向的控制。所示控制環(huán)以不同方向與致動器接合。所示水平控制 系統(tǒng)采用了參考圖20-34來進(jìn)行闡述和示例的機(jī)理，并且還采用了本揭示 內(nèi)容其它附圖中所示的穩(wěn)定系統(tǒng)。 本實用新型并不僅限于以示例方式描述的和在附圖中所示出的實施 例?？蓪Υ笮?、范圍和特征進(jìn)行各種各樣的變化。本實用新型通過自穩(wěn)定旋翼系統(tǒng)來進(jìn)行闡述和示例。其它非自穩(wěn)定飛 行裝置也可以使用本實用新型的控制系統(tǒng)。例如，可以使用所提供的電動機(jī)以外的其它形式的動力源。旋翼可設(shè) 有多個不同的葉片。根據(jù)本實用新型的直升機(jī)可制成多種形狀和尺寸而仍在本實用新型 的范圍之內(nèi)。在此意義上，雖然在某些意義上將直升機(jī)描述為玩具直升機(jī) 或模型直升機(jī)，但所描述的和所示出的特征可部分地或全部地用在與原物 尺寸相同的直升機(jī)之中。在某些情形中，直升機(jī)可以是沒有尾部旋翼的結(jié) 構(gòu)。不同直升機(jī)類型的系統(tǒng)可以使用本實用新型的控制。在另一些的情形 中，可以將旋翼控制應(yīng)用到不同類型的飛行物體。作為機(jī)械交互作用的替代，可以采用其它形式來影響控制，例如可以 將適宜的磁或電磁伺服裝置用于采用主旋翼和穩(wěn)定裝置輔助旋翼的直升機(jī)中。盡管本實用新型詳細(xì)闡述了在一個或者兩個方向上基本上或者近似 進(jìn)行水平運動的直升機(jī)，本實用新型還包括在其它基本上水平的方向上允 許對運動進(jìn)行控制的系統(tǒng)。這樣，直升機(jī)控制可影響水平方向向前和/或控制。為此，可具有一個以上的控制系統(tǒng)以與旋翼組件產(chǎn)生交互作用?？删?有幾個控制系統(tǒng)以平行方式和/或串聯(lián)方式作用于旋翼上，以實現(xiàn)所期望 的水平運動。由控制系統(tǒng)所實現(xiàn)的水平運動被附加到向上和/或向下的運動中，這 對于旋翼組件上帶有功能或不起作用的控制裝置的直升機(jī)系統(tǒng)而言是可能的。作為依賴于旋翼的組件的替代，可以具有用于致動器的其它結(jié)構(gòu)以與 旋翼系統(tǒng)產(chǎn)生交互作用。此外，作為用于和致動器產(chǎn)生交互作用的環(huán)的替 代，可以具有其它物理結(jié)構(gòu)以用于和和致動器產(chǎn)生交互作用。在不同情形 下，可以具有多于兩個的旋翼葉片，并且可以以不同或相同的程度對一 個、兩個或者更多旋翼葉片進(jìn)行控制。
盡管基于目前認(rèn)為最可行和優(yōu)選的實施方式對本實用新型的設(shè)備和 方法進(jìn)行了描述，應(yīng)當(dāng)理解，該描述并不對所描述的實施方式的進(jìn)行限 制。而是在所主張的權(quán)利要求范圍和精神內(nèi)，試圖涵蓋各種變更和相似結(jié) 構(gòu) 權(quán)利要求范圍應(yīng)當(dāng)對應(yīng)于最寬泛的解釋，以包含所有這類變更和相似 結(jié)構(gòu)。本實用新型包含以下權(quán)利要求書的任何和所有實施方式。
權(quán)利要求1.一種直升機(jī)，包括機(jī)體；主旋翼，所述主旋翼具有葉片并由旋翼軸驅(qū)動，且鉸接安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變主旋翼旋轉(zhuǎn)平面和旋翼軸之間所成的角；控制裝置，用于使該旋翼的至少一個葉片的沖角相對于該旋翼的另一葉片的沖角周期性地繞該旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行變動，使得葉片的升力沿著該旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行改變，由此，使得機(jī)體從相對靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上。
2. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于該控制裝置包括用于與依賴 于旋翼的組件相接合的致動器，該致動器與組件的相互接合對旋翼的至少 一個葉片沖角的改變產(chǎn)生影響；或者，通過使至少一個致動器和該旋翼不 進(jìn)行干涉，或通過使該控制裝置組件相對致動器處于靜止位置，或沒有來 自于致動器的與該組件產(chǎn)生交互作用的操縱，從而使直升機(jī)保持相對穩(wěn) 定。
3. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于當(dāng)該組件與致動器對準(zhǔn)時產(chǎn) 生該交互作用，以使致動器和與該組件相關(guān)的環(huán)接合。
4. 如權(quán)利要求2所述的直升機(jī)，其特征在于其包括多致動器，該多致動 器繞旋翼軸周緣地間隔開，以相對于旋翼軸在不同周緣位置處和該組件產(chǎn) 生交互作用，當(dāng)所選定的致動器與所選定的組件位置對準(zhǔn)時，產(chǎn)生該交互 作用。
5. 如權(quán)利要求2所述的直升機(jī)，其特征在于該致動器包括臂，該臂可在 靜止位置和與該組件相接合的位置之間移動，其中該臂的移動程度和由該 臂所施加的力對與該組件產(chǎn)生交互作用的程度和至少一個葉片傾斜角的 改變程度產(chǎn)生影響。
6. 如權(quán)利要求2所述的直升機(jī)，其特征在于該致動器包括臂，該臂可在靜止位置和與該組件相接合的位置之間移動，其中該臂的長度相對于該組件的長度，即從固定旋翼的位置到軸，對與該組件產(chǎn)生交互作用的程度和 至少一個葉片傾斜角的改變程度產(chǎn)生影響，此外，由該臂所施加到該組件上的力的大小會對與該組件交互作用的程度和至少一個葉片傾斜角的改變程度產(chǎn)生影響。
7. 如權(quán)利要求2所述的直升機(jī)，其特征在于該致動器包括臂，該臂可在 靜止位置和與該組件相接合的位置之間移動，該組件包括繞該旋翼軸橫向 地進(jìn)行定位并可隨該旋翼軸進(jìn)行運動的環(huán)，并且該致動器或多致動器定位 在機(jī)體上的固定位置處。
8. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于施加控制以使葉片在該旋翼 葉片的羽狀軸線上轉(zhuǎn)動，當(dāng)致動器相對于葉片對準(zhǔn)時，該控制被有效地施 加到葉片，由此對該繞羽狀軸線的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生影響。
9. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于施加控制以使葉片在該旋翼 的羽狀軸線上轉(zhuǎn)動，通過一種用于運行該控制的系統(tǒng)，該控制被選擇性地 有效地施加到葉片，由此對該繞羽狀軸線的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生影響。
10. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于施加控制以使葉片在該旋 翼葉片的羽狀軸線上轉(zhuǎn)動，通過一種用于運行該控制的系統(tǒng)，該控制被選 擇性地有效地施加到葉片，這樣，對該葉片的沖角產(chǎn)生周期性影響，或者， 在選定時間并通過選擇性交互作用力或運動并通過響應(yīng)于所需的控制來 改變?nèi)~片沖角。
11. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于施加控制以使葉片在該旋 翼葉片的羽狀軸線上轉(zhuǎn)動，通過一種用于運行該控制的系統(tǒng)，該控制被選 擇性地有效地施加到葉片，這樣，對該葉片的沖角產(chǎn)生周期性影響，或者， 在選定時間或沿著繞該旋翼軸的360度路徑的位置，并通過選擇性交互作 用力或運動并通過響應(yīng)于所需的控制來改變?nèi)~片沖角，并且，周期性地或關(guān)的力，這樣，當(dāng)施加水平控制時，穩(wěn)定系統(tǒng)繼續(xù)和所施加的水平控制一起運行。
12. —種直升機(jī)，包括具有尾部的機(jī)體；主旋翼，所述主旋翼具有葉片 并由旋翼軸驅(qū)動，且鉸接安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變主旋翼旋轉(zhuǎn) 平面和旋翼軸之間所成的角；尾部旋翼，所述尾部旋翼由第二旋翼軸驅(qū) 動，所述第二旋翼軸橫過所述主旋翼的旋翼軸；輔助旋翼，所述輔助旋翼 由所述主旋翼的旋翼軸驅(qū)動并設(shè)有兩個葉片，所述兩個葉片基本上與它們 的縱向軸線成直線延伸，在主旋翼的旋轉(zhuǎn)方向，所述縱向軸線基本上平行 于主旋翼的至少一個旋翼葉片的縱向軸線或者相對于所述軸線成相當(dāng)小 的銳角，所述輔助旋翼以擺動關(guān)系安裝在擺動軸上，所述擺動軸設(shè)置成基 本上橫過主旋翼的旋翼軸并且基本上橫過所述葉片的縱向軸線，且所述主 旋翼與所述輔助旋翼用機(jī)械連桿相互連接，以使所述輔助旋翼的擺動運動控制所述主旋翼的至少一個旋翼葉片的沖角；控制裝置，用于使該旋翼的 至少一個葉片的沖角周期性地繞該旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行變動，使得葉片的升力沿著該旋轉(zhuǎn)路徑進(jìn)行改變，由此，使得機(jī) 體從相對水平靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上，該相對水平靜止位置是 位于地面上方的相對盤旋位置。
13. 如權(quán)利要求12所述的直升機(jī)，其特征在于所述主旋翼包括基本上相 互成直線的兩個葉片。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的直升機(jī)，其特征在于所述主旋翼的旋翼 葉片、所述輔助旋翼的葉片分別基本上剛性地相互連接，且所述主旋翼的 接頭用心軸形成，所述心軸被固定成橫過所述主旋翼的旋翼軸并且基本上 橫過所述輔助旋翼的擺動軸的軸線。
15. 如權(quán)利要求14所述的直升機(jī)，其特征在于所述主旋翼的心軸基本 上在所述主旋翼的旋翼葉片的縱向方向延伸，其中所述縱向方向平行于所 述葉片中的一個，所述主旋翼的心軸或者位于與所述縱向方向成銳角的位置。
16. 如權(quán)利要求12所述的直升機(jī)，其特征在于所述機(jī)械連桿包括桿， 所迷桿通過一個緊固點鉸接安裝到所述輔助旋翼的葉片，并通過另一個緊 固點鉸接安裝到所述主旋翼的旋翼葉片，所述主旋翼的旋翼葉片與所述葉 片中的一個平行或者與所述葉片成銳角。
17. 如權(quán)利要求12所述的直升機(jī)，其特征在于在旋轉(zhuǎn)方向上，所述輔 助旋翼的葉片的縱向軸線位于與所述主旋翼的旋翼葉片中的一個的縱向 軸線形成的約IO度角的范圍內(nèi)。
18. 如權(quán)利要求12所述的直升機(jī)，其特征在于在旋轉(zhuǎn)方向上，所述主 旋翼的旋翼葉片中的一個的縱向軸線位于與這些葉片的心軸的軸線形成 的銳角內(nèi)。
19. 如權(quán)利要求12所述的直升機(jī)，其特征在于所述輔助旋翼的直徑小 于所述主旋翼的直徑。
20. 如權(quán)利要求12所述的直升機(jī)，其特征在于所述尾部旋翼由擺動件 支撐，且其旋翼軸可繞著擺動軸旋轉(zhuǎn)，所述擺動軸基本上按照所述直升機(jī) 的機(jī)體的縱向方向延伸。
21. —種直升機(jī)，包括具有尾部的機(jī)體；旋翼，所述旋翼具有旋翼葉片并由旋翼軸驅(qū)動，且安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變旋翼旋轉(zhuǎn)平面和旋翼軸之間所成的角；尾部旋翼，所述尾部旋翼由第二旋翼軸驅(qū)動，所述 第二旋翼軸橫過所述主旋翼的旋翼軸，其中所述尾部旋翼由擺動件支撐， 且其旋翼軸可繞著擺動軸旋轉(zhuǎn)，所述擺動軸基本上按照所述直升機(jī)的機(jī)體 的縱向方向延伸；以及控制裝置，用于使該旋翼的至少一個葉片的沖角周 期性地繞該旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行變動，使得葉 片的升力沿著該旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行改變，由此，使得機(jī)體從相對 靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上。
22. —種直升機(jī)，包括具有尾部的機(jī)體；主旋翼，所述主旋翼具有旋翼 葉片并由旋翼軸驅(qū)動，且安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變主旋翼旋轉(zhuǎn) 平面和旋翼軸之間所成的角；尾部旋翼，所述尾部旋翼由第二旋翼軸驅(qū) 動，所述第二旋翼軸橫過所述主旋翼的旋翼軸；輔助旋翼，所述輔助旋翼 由所述主旋翼的旋翼軸驅(qū)動并設(shè)有兩個葉片，且所述主旋翼與所述輔助旋 翼用機(jī)械連桿相互連接，這樣所述輔助旋翼的運動控制所述主旋翼的至少 一個旋翼葉片的沖角；控制裝置，用于使該旋翼的至少一個葉片的沖角周 期性地繞該旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行變動，使得葉 片的升力沿著該旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行改變，由此，使得機(jī)體從相對 靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上。
23. —種直升機(jī)，包括具有尾部的機(jī)體；主旋翼，所述主旋翼具有旋翼 葉片并由旋翼軸驅(qū)動，在該旋翼軸上安裝有葉片；尾部旋翼，所述尾部旋 翼由第二旋翼軸驅(qū)動，所述第二旋翼軸橫過所述主旋翼的旋翼軸；輔助旋 翼，所述輔助旋翼由所述主旋翼的旋翼軸驅(qū)動并設(shè)有自旋翼軸延伸的葉 片，用于在主旋翼的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，該輔助旋翼以擺動關(guān)系安裝到擺動軸 上，并且該擺動運動相對向上和向下地繞著輔助軸進(jìn)行，該輔助軸基本上 橫過主旋翼的旋翼軸，主旋翼和輔助旋翼由機(jī)械連桿相互連接，使得輔助 旋翼的擺動運動控制主旋翼的至少一個旋翼葉片的沖角；控制裝置，用于 使該旋翼的至少一個葉片的沖角周期性地繞該旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路 徑的至少 一部分進(jìn)行變動，使得葉片的升力沿著該旋轉(zhuǎn)路徑的至少 一部分 進(jìn)行改變，由此，使得機(jī)體從相對靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上。
24. 如權(quán)利要求23所述的直升機(jī)，其特征在于所述主旋翼包括基本上相 互成直線的兩個旋翼葉片。
25. 如權(quán)利要求23或24所述的直升機(jī)，其特征在于所述主旋翼的旋翼 葉片、所述輔助旋翼的葉片分別通過機(jī)械連桿相互連接，以允許該旋翼葉 片和輔助旋翼葉片之間可相對運動，且所述主旋翼與該旋翼葉片的接頭用 心軸形成，所述心軸被固定到主旋翼的旋翼軸。
26. 如權(quán)利要求23所述的直升機(jī)，其特征在于在旋轉(zhuǎn)方向上，所述輔 助旋翼的葉片的縱向軸線位于與所述主旋翼的旋翼葉片中的一個的縱向 軸線形成的約IO度角的范圍內(nèi)。
27. 如權(quán)利要求23所述的直升機(jī)，其特征在于在旋轉(zhuǎn)方向上，所述主 旋翼的旋翼葉片中的一個的縱向軸線位于與心軸的軸線形成的銳角內(nèi)，該心軸用于將這些葉片安裝到旋翼軸。
28. 如權(quán)利要求23所述的直升機(jī)，其特征在于該直升機(jī)包括位于直升 機(jī)尾部的向下取向的穩(wěn)定裝置。
29. —種直升機(jī)，包括具有尾部的機(jī)體；旋翼，所述旋翼具有旋翼葉片 并由旋翼軸驅(qū)動，且安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變旋翼旋轉(zhuǎn)平面和 旋翼軸之間旋翼的沖角；輔助旋翼，可隨旋翼軸一起旋轉(zhuǎn)并用于繞旋翼軸 作相對擺動運動且處于不同的相對位置，這樣，輔助旋翼使得主旋翼的沖 角不同；以及控制裝置，用于使該旋翼的至少一個葉片的沖角周期性地繞 該旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行變動，使得葉片的升力 沿著該旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行改變。
30. 如權(quán)利要求29所述的直升機(jī)，其特征在于主旋翼和輔助旋翼之間 的連桿引起輔助旋翼位置的改變，以轉(zhuǎn)變成沖角的改變。
31. —種直升機(jī)，包括具有尾部的機(jī)體；主旋翼，所述主旋翼具有旋翼 葉片并由旋翼軸驅(qū)動，且安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變主旋翼旋轉(zhuǎn) 平面和旋翼軸之間所成的角；尾部旋翼，所述尾部旋翼由第二旋翼軸驅(qū) 動，所述第二旋翼軸橫過所述主旋翼的旋翼軸；輔助旋翼，所述輔助旋翼 由所述主旋翼的旋翼軸驅(qū)動并設(shè)有兩個葉片，且所述主旋翼與所述輔助旋 翼用機(jī)械連桿相互連接，這樣所述輔助旋翼的運動控制所述主旋翼的至少 一個旋翼葉片的沖角；自機(jī)體橫向延伸的機(jī)翼和位于尾部的穩(wěn)定裝置，該穩(wěn)定裝置向下取向；以及控制裝置，用于使該旋翼的至少一個葉片的沖角 周期性地繞該旋翼軸沿著360度的旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行變動，使得 葉片的升力沿著該旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行改變，由此，使得機(jī)體從相對靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上。
32. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于該直升機(jī)包括用于調(diào)節(jié)必 要的水平運動程度的控制裝置，和用于在相對非水平運動方向調(diào)節(jié)直升機(jī) 穩(wěn)定性的控制裝置，其中，直升機(jī)水平運動控制裝置支配非水平運動穩(wěn)定 裝置的程度決定了水平方向位置的改變程度。
33. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于在平面或者旋翼旋轉(zhuǎn)路徑 中，穩(wěn)定性趨向于對抗旋翼的傾斜。
34. 如權(quán)利要求1所述的直升機(jī)，其特征在于該直升機(jī)至少部分地根據(jù) 平面的傾角在水平面中行進(jìn)。
專利摘要一種直升機(jī)，其包括一種系統(tǒng)以影響水平范圍內(nèi)的運行，由此來引導(dǎo)所期望的方向。該旋翼葉片由旋翼軸驅(qū)動并被鉸接安裝到該旋翼軸上，這樣，可以改變主旋翼旋轉(zhuǎn)平面和旋翼軸之間所成的角。一種控制裝置，用于使旋翼的至少一個葉片沖角周期性地繞旋翼軸沿著360度旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行變動。從而使葉片的升力沿著旋轉(zhuǎn)路徑的至少一部分進(jìn)行改變。因此，使得機(jī)體從相對靜止位置被驅(qū)使在相對水平方向上。該控制裝置包括用于與依賴于旋翼的組件相接合的致動器，該致動器與組件的相互接合對旋翼的至少一個葉片沖角的改變產(chǎn)生影響。該系統(tǒng)包括旋翼，優(yōu)選與穩(wěn)定裝置旋翼互補(bǔ)。具有附接到主旋翼的控制環(huán)，以及與直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)相連接的致動器裝置。通常，控制環(huán)繞豎直旋翼軸線進(jìn)行定心，且當(dāng)其繞羽狀軸線傾斜時和旋翼一起運動。
文檔編號B64C27/00GK201049732SQ200720002278
公開日2008年4月23日 申請日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月5日
發(fā)明者A·J·M·范德羅斯蒂恩, 韋志博 申請人:銀輝玩具制品廠有限公司;東莞銀輝玩具有限公司