專利名稱：用于直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)由直升飛機(jī)的主旋翼所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
在直升飛機(jī)中，為了補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，通常使用尾槳形式的軸流式風(fēng)扇來(lái)補(bǔ)償由主旋翼產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，由安裝在直升飛機(jī)的尾梁上的尾槳產(chǎn)生水平的、也就是說(shuō)在最大程度上垂直于豎軸的推力，以便對(duì)機(jī)身圍繞豎軸的旋轉(zhuǎn)起到反作用。這種尾槳大多情況下裸露地布置在梁上，并且因此成為危及例如地面上的人員的安全的因素。為了解決這一問(wèn)題和裸露的尾槳的其它缺點(diǎn)，在DE102008015073A1中提出了一種裝入式的尾槳、一種所謂的涵道式尾槳，利用這種尾槳既能降低安全風(fēng)險(xiǎn)又能減少例如發(fā)出噪音和振動(dòng)，因?yàn)橐砑庑D(zhuǎn)時(shí)并不是裸露在外的。然而缺點(diǎn)是，由于加裝外殼，使重量增加并導(dǎo)致制造費(fèi)用上升。另外，這種尾槳的尺寸相對(duì)較小，但其結(jié)果是需要更多的能量來(lái)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種在直升飛機(jī)中補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩的可替換方案。該目的通過(guò)在獨(dú)立權(quán)利要求中所述的發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。有利的設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求中得出。在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中，使用不同于常見(jiàn)的軸流式風(fēng)扇的橫流式風(fēng)扇作為推力發(fā)生器，以便補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩。另外，橫流式風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸線適宜地平行于直升飛機(jī)的機(jī)身縱軸線或梁的縱軸線。根據(jù)本發(fā)明的用于為直升飛機(jī)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩的裝置包括具有殼體和安裝在殼體中的轉(zhuǎn)子的橫流式風(fēng)扇，其中該直升飛機(jī)具有主旋翼，該主旋翼在運(yùn)行過(guò)程中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并因此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，其中橫流式風(fēng)扇這樣布置在直升飛機(jī)的梁、特別是尾梁上，即橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中具有補(bǔ)償主旋翼的轉(zhuǎn)矩的推動(dòng)效果。橫流式風(fēng)扇這樣布置在梁上，即橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，該方向具有至少一個(gè)垂直于主旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線的分量。理想地，整個(gè)推力方向、也就是說(shuō)，不只是其一個(gè)分量，垂直于主旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線定向。另外，橫流式風(fēng)扇這樣布置在梁上，即橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，該方向具有至少一個(gè)垂直于該梁的縱軸線的分量。理想地，整個(gè)推力方向、也就是說(shuō)不只是其一個(gè)分量，垂直于梁的縱軸線定向。通過(guò)對(duì)橫流式風(fēng)扇的這種布置，可以保證由橫流式風(fēng)扇的推力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩能夠最有效地起到與由主旋翼產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相反的作用。橫流式風(fēng)扇可以集成在梁中。例如，可以將轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)為滾筒形并將梁設(shè)計(jì)為圓柱形，從而可以將轉(zhuǎn)子完全集成在梁中。因此，與開(kāi)放式或封閉式尾槳相反，可以更好地將推力發(fā)生器集成到機(jī)身結(jié)構(gòu)中。
另外，梁的相應(yīng)的部段可以形成橫流式風(fēng)扇的殼體。換而言之，梁的適當(dāng)?shù)牟慷我簿瓦@樣設(shè)置，即該部段保證橫流式風(fēng)扇的原本的殼體的功能。原則上，這意味著必須在梁中設(shè)置用于安放轉(zhuǎn)子的裝置以及用于可由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流或推力的進(jìn)口和出口。因此，風(fēng)扇不需要明確的屬于自己的或單獨(dú)的殼體，從而能夠節(jié)省材料和重量。此外，梁具有空腔，該空腔由壁限定，該壁形成橫流式風(fēng)扇的殼體。可替換地，橫流式風(fēng)扇也可以固定在梁的外部。根據(jù)本發(fā)明的直升飛機(jī)的特征在于，該直升飛機(jī)具有上述的根據(jù)本發(fā)明的裝置。在一種根據(jù)本發(fā)明的用于在直升飛機(jī)中補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩的方法中，利用這種方法補(bǔ)償在直升飛機(jī)的主旋翼的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，在直升飛機(jī)的梁上、特別是在尾梁上安裝橫流式風(fēng)扇，該橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中具有補(bǔ)償主旋翼的轉(zhuǎn)矩的推力效果。橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，該方向具有至少一個(gè)垂直于主旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線的分量。理想地，不只是推力方向的一個(gè)分量、而是整個(gè)推力都垂直于主旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線定向。另外,橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，該方向具有至少一個(gè)垂直于梁的縱軸線的分量。此處同樣理想的是，不只是推力方向的一個(gè)分量，而是整個(gè)推力都垂直于梁的縱軸線定向。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的橫流式風(fēng)扇的使用方法，除了上述優(yōu)點(diǎn)之外還可以得出，在斜向氣流中可以達(dá)到更好的流動(dòng)性能，例如通過(guò)向前飛行達(dá)到(關(guān)于此，參閱DE4121995C2)。除此之外，通過(guò)由系統(tǒng)條件決定的較小的周期性的不連續(xù)的、與主旋翼之間的流動(dòng)-相互作用顯著地減少了噪音。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由下文中描述的實(shí)施例以及根據(jù)附圖得出。圖中示出圖1示出具有安裝在尾梁上的橫流式風(fēng)扇的直升飛機(jī)，圖2示出具有集成在尾梁中的橫流式風(fēng)扇的直升飛機(jī)。
具體實(shí)施例方式圖1示出直升飛機(jī)100，該直升飛機(jī)根據(jù)本發(fā)明配備有橫流式風(fēng)扇200。直升飛機(jī)100具有用于為飛機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生升力和/或牽引力的主旋翼110。在運(yùn)行過(guò)程中，也就是說(shuō)在主旋翼110的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，該主旋翼圍繞旋轉(zhuǎn)軸線RH旋轉(zhuǎn)并因此如已知地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩在不進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償?shù)那闆r下可能會(huì)促使直升飛機(jī)100的機(jī)身120也圍繞旋轉(zhuǎn)軸線RH旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償不是通過(guò)設(shè)置在直升飛機(jī)100的尾梁130上的尾槳、而是通過(guò)橫流式風(fēng)扇200實(shí)現(xiàn)。該橫流式風(fēng)扇、例如相對(duì)于采用螺旋槳等結(jié)構(gòu)類型的尾槳而言，其特征在于，由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流L被橫向于、特別是垂直于風(fēng)扇200的旋轉(zhuǎn)軸線RQ輸送。與之相應(yīng)地，由氣流L引起的推力橫向于風(fēng)扇200的旋轉(zhuǎn)軸線RQ定向。相反地，螺旋槳產(chǎn)生平行于其旋轉(zhuǎn)軸線的氣流或軸向的推力。橫流式風(fēng)扇200基本上包括殼體210和可以在殼體中旋轉(zhuǎn)地安置的滾筒形的、具有多個(gè)扇葉230的轉(zhuǎn)子220。殼體如圖1中所示，安裝在直升飛機(jī)100的梁130的后方。殼體210在相對(duì)的兩側(cè)上分別具有例如縫隙狀的開(kāi)口 240，250。在運(yùn)行狀態(tài)中，驅(qū)動(dòng)裝置260使轉(zhuǎn)子220進(jìn)入圍繞旋轉(zhuǎn)軸線RQ旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。另外，通過(guò)第一開(kāi)口 240吸入空氣，并又通過(guò)第二開(kāi)口 250噴出空氣，從而最終產(chǎn)生氣流L并將推力或力F施加在風(fēng)扇200上，并從而施加在梁130上，其方向與氣流相反。所以，設(shè)置在直升飛機(jī)100的尾梁130上的這種橫流式風(fēng)扇200使得可以將力F在通過(guò)箭頭所示的方向上施加在梁130上，該力導(dǎo)致了作用在直升飛機(jī)100的機(jī)身120上的相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，利用該轉(zhuǎn)矩可以補(bǔ)償由旋轉(zhuǎn)的主旋翼110產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在理想的情況下，橫流式風(fēng)扇200這樣設(shè)計(jì)并安裝在尾梁130上，即橫流式風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸線RQ垂直于主旋翼110的旋轉(zhuǎn)軸線RH定向，或者所產(chǎn)生的氣流L的方向垂直于主旋翼110的旋轉(zhuǎn)軸線RH并垂直于梁130的縱軸線定向。對(duì)于盡可能高效的運(yùn)行來(lái)說(shuō)十分重要的是，由橫流式風(fēng)扇200產(chǎn)生的力F的方向具有盡可能大的、朝向一個(gè)方向的分量，該方向既垂直于梁130的縱軸線又垂直于主旋翼110的旋轉(zhuǎn)軸線RH定向，因?yàn)檫@樣一來(lái)，用于補(bǔ)償主旋翼的轉(zhuǎn)矩的相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到最大。因?yàn)閷⒅鄙w機(jī)100的梁130基本上設(shè)計(jì)為空心圓柱體形并不少見(jiàn)，所以橫流式風(fēng)扇200如圖2中所示也可以集成在梁130中或集成在梁130中的相應(yīng)空腔131中。對(duì)于空腔131具有與橫流式風(fēng)扇200的轉(zhuǎn)子220的周長(zhǎng)相匹配的適當(dāng)?shù)膬?nèi)部橫截面的情況而言，梁130的這個(gè)部段132可以形成橫流式風(fēng)扇200的殼體210。所以，風(fēng)扇200也就不需要明確屬于自己的或單獨(dú)的殼體210，從而能夠節(jié)省材料和重量。因此，理想地這樣設(shè)計(jì)直升飛機(jī)100的尾梁130，即尾梁具有空腔131，該空腔具有內(nèi)部橫截面和長(zhǎng)度，該空腔與橫流式風(fēng)扇200的轉(zhuǎn)子220的外部尺寸相匹配，并且橫流式風(fēng)扇200的轉(zhuǎn)子220可以布置在這個(gè)空腔內(nèi)。梁130的相應(yīng)的部段132或?qū)涨?31進(jìn)行限定的、包括兩個(gè)端壁211，212和一個(gè)外周面213的壁則形成了橫流式風(fēng)扇200的殼體210。在圖2中以虛線示出轉(zhuǎn)子220以及扇葉230，這是因?yàn)檫@些元件由于端壁212而當(dāng)然無(wú)法看至IJ。相應(yīng)地，也適用于端壁211?？涨?31的最小內(nèi)直徑例如這樣選擇，即轉(zhuǎn)子220的扇葉230剛好不會(huì)碰觸到空腔131的內(nèi)壁。另外，例如因?yàn)闇囟刃?yīng)而當(dāng)然必須考慮一定的公差。橫流式風(fēng)扇200的轉(zhuǎn)子220的驅(qū)動(dòng)裝置260可以是電動(dòng)機(jī)等。同樣可以考慮的是，將主旋翼110的驅(qū)動(dòng)裝置140也用于運(yùn)行橫流式風(fēng)扇200，其中，則根據(jù)不同的設(shè)計(jì)可能需要額外的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置和/或加速-或減速裝置(未示出)。開(kāi)口 240，250當(dāng)然既不必位于精確相對(duì)的位置上，也不必是縫隙狀的。殼體210的準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方案和尺寸可以例如借助于模擬求出。橫流式風(fēng)扇200也可以布置在尾梁130的外部，例如布置在尾梁130的上方或下方。另外，優(yōu)選的是布置在尾梁130下方的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)檫@樣可以使得與主旋翼110之間的相互影響最小化。
權(quán)利要求
1.一種用于為直升飛機(jī)(100)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩的裝置，所述直升飛機(jī)具有主旋翼(110)，所述主旋翼在運(yùn)行過(guò)程中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(RH)旋轉(zhuǎn)并因此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩， 其特征在于， 所述裝置包括具有殼體(210)和安裝在所述殼體(210)中的轉(zhuǎn)子(220)的橫流式風(fēng)扇，其中所述橫流式風(fēng)扇(200)這樣布置在所述直升飛機(jī)(100)的梁(130)上、特別是布置在尾梁上，即所述橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中具有補(bǔ)償所述主旋翼(110)的轉(zhuǎn)矩的推動(dòng)效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)這樣布置在所述梁(130)上，即所述橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，所述方向具有至少一個(gè)垂直于所述主旋翼(110)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(RH)的分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)這樣布置在所述梁(130)上，即在運(yùn)行過(guò)程中，推力的方向垂直于所述主旋翼(110)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(RH)定向。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)這樣布置在所述梁(130)上，即所述橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，所述方向具有至少一個(gè)垂直于所述梁(130)的縱軸線的分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)這樣布置在所述梁(130)上，即在運(yùn)行過(guò)程中，推力的方向垂直于所述梁(130)的所述縱軸線定向。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)集成在所述梁(130)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述梁(130)的部段(132)形成所述橫流式風(fēng)扇(200)的所述殼體(210)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述梁(130)具有空腔(131)，所述空腔由壁(211，212，213 )限定，所述壁形成所述橫流式風(fēng)扇(200 )的所述殼體(210 )。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)固定在所述梁(130)的外部。
10.一種具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置的直升飛機(jī)(100)。
11.. 一種用于在直升飛機(jī)(100)中補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩的方法，利用這種方法補(bǔ)償在所述直升飛機(jī)(100)的主旋翼(110)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，在所述直升飛機(jī)(100)的梁(130)上、特別是在尾梁上安裝橫流式風(fēng)扇(200)，所述橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中具有補(bǔ)償所述主旋翼(110)的轉(zhuǎn)矩的推動(dòng)效果。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，所述方向具有至少一個(gè)垂直于所述主旋翼(110)的旋轉(zhuǎn)軸線(RH)的分量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，所述方向垂直于所述主旋翼(110)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(RH)定向。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，所述方向具有至少一個(gè)垂直于所述梁(130)的縱軸線的分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述橫流式風(fēng)扇(200)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生朝向一個(gè)方向的推力，所述 方向垂直于所述梁(130)的所述縱軸線定向。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)由直升飛機(jī)(100)的主旋翼(110)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)难b置是為直升飛機(jī)設(shè)計(jì)的，該直升飛機(jī)的主旋翼在運(yùn)行過(guò)程中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(RH)旋轉(zhuǎn)并因此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩作用在直升飛機(jī)的機(jī)身(120)上并且可能使其進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。這種裝置包括具有殼體(210)和安裝在殼體中的旋翼(220)的橫流式風(fēng)扇(200)，其中橫流式風(fēng)扇這樣布置在直升飛機(jī)的尾梁(130)上，即橫流式風(fēng)扇在運(yùn)行過(guò)程中具有補(bǔ)償主旋翼的轉(zhuǎn)矩的推動(dòng)效果(F)。
文檔編號(hào)B64C27/82GK103052564SQ201180036280
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者奧利弗·海德 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司