一种复合式高速两栖直升机

1.本实用新型属于固定翼、旋翼飞行器以及两栖飞行器领域，具体是一种复合式高速两栖直升机。


背景技术：

2.直升机有着可悬停、良好的低空低速性和机动性的优点，且近年来国内外直升机领域发展迅速，在军民使用上都发挥了巨大作用。
3.但是常规直升机由于旋翼局部激波、气流分离及桨盘前倾三方面因素的限制，前飞速度始终无法与固定翼飞机相比。因此,高速直升机的研究显得尤为迫切和重要。
4.随着直升机的广泛应用，直升机跨水域活动愈发频繁，因直升机具有良好的垂直起降性能，直升机可以承担相应水上单独作战、执行战场支援、搜救、运输等任务。并且，由于各国都有着远洋任务需求，直升机也需要具备一定的水上能力，包括航行及紧急迫降。当直升机到达远处任务水域，可以降落至水面，像船一样再水面航行实施任务。若遇到突发情况，也可以根据需要紧急降落至水面，减少发生意外事故造成人员伤亡的情况。因此，本实用新型一种复合式高速两栖直升机应运而生。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术中存在的问题，在科学技术和工程制造发展水平研判的基础上，提出了多功能高速直升机的军事/民用需求和功能定位，本实用新型相比水上飞机固定翼式的构型设计，能够更好地执行搜救、装载等任务，机动性能好，解决了现有技术的缺陷。
6.本实用新型是这样实现的：
7.一种复合式高速两栖直升机，包括机身，所述的机身上方为桨毂，所述的桨毂两侧为旋翼；所述的机身两侧设置为机翼，所述的机翼采用三角联翼布局，机翼分为上翼和下翼两部分，安装在机身的中部，上翼面提供主升力，下翼面提供辅助升力；所述的机身的腹部前后分别设置前起落架、后起落架；所述的前起落架、后起落架采用前三点式，仅在起飞降落时打开，飞行和水上滑行过程中收起减少阻力；
8.所述的机身的背部设置发动机舱，用于包裹发动机并整流；所述的机翼两端部安装有螺旋桨整流罩，所述的螺旋桨整流罩用于包裹驱动螺旋桨的电机并整流，所述的螺旋桨为八片桨叶安装在螺旋桨整流罩上，当直升机悬停时由两副螺旋桨一正转一反转来平衡反扭矩，在低速飞行时，两幅螺旋桨通过总距差动来平衡反扭矩；所述的机身的前侧上部还还设置有进气道，用于吸入空气。
9.进一步，所述的旋翼采用四片桨叶安装在桨毂上。
10.进一步，所述的机身腹部为大型水上飞机，采用船身外形，使整个机身在水面上具有浮力。
11.进一步，所述的机身的末端为平尾，所述的平尾改善直升机的迎角静稳定性，从而
改善纵向操纵性及稳定性。
12.进一步，所述的平尾两侧为垂尾，所述的垂尾分为垂直安定面和方向舵两部分，垂尾用于在高速飞行时平衡反扭矩。
13.进一步，所述的机翼两侧还安装有浮筒，所述的浮筒与机身的船形底部配合实现水上漂浮的目的，增强直升机在水面上的横向稳定性。
14.本实用新型相比较于现有技术的有益效果在于：
15.1）适应更复杂环境：事实上，历史上具备水面起降能力的直升机多数都已经退役，例如法制“超黄蜂”和英制“海王”等，这是由于它们都仍然保留着传统直升机的外形设计。这种构型的密度比较大，当直升机在水面漂浮时，外形不足以提供足够的浮力。复合式高速两栖直升机的不同之处在于，类固定翼式外形能够使得它拥有水上飞机一样的较大触水表面和较小的密度，于是它克服了以前两栖直升机的缺点。本实用新型的复合式高速两栖直升机不同于传统意义上的水上飞机，但又具备后者设计上的优势。水上飞机一般从广阔水域上滑行起降，同时也可以在水面上停泊。由于不需要建造陆地机场，水上飞机使用起来机动灵活，同时使用成本较低，广泛用于海上巡逻、反潜、救援和体育运动、旅游、通勤、航拍等。复合式高速两栖直升机作为一款直升机，在设计上能够实现垂直起降，这使得它不仅具备以上水上飞机的优点，更将上述优点加以发展：垂直起降让其起降环境不再局限于广阔水域，理论上只要是能承载下该飞机的江河湖海，都能够满足它的起降要求。
16.2）实现高速前飞：常规直升机由于旋翼局部激波、气流分离及桨盘前倾三方面因素的限制，前飞速度始终无法与固定翼飞机相比，复合式高速两栖直升机不是常规构型的直升机，它带有固定翼和两侧的螺旋桨。在空中飞行时，机翼能够提供更大的升力，而螺旋桨的拉进让它相比于传统直升机具有更高的速度，这使得它在执行救火、海上救援以及其他紧急任务时具有绝对的优势。
17.3）提高载重量：普通复合式高速直升机为下反上单翼布局，但作为大载荷的远洋通用型直升机，需要机翼承担更大的升力。我们采用三角联翼布局，机翼由上下两幅组成，上翼面为主翼面，提供主要升力。下翼面为副翼面，辅助提供升力的同时还可以给上翼面提供支撑力，承担部分两端螺旋桨及传动机构的重量，使全机具有更好的结构强度。另外，联翼布局在翼尖处可以有效抑制翼尖涡的产生，提高升力。
18.4）本实用新型的直升机采用复合式布局，操纵方式简单可靠，应用范围广，可应用于海上巡逻、反潜、救援和体育运动、旅游、通勤、航拍等方面，前景广阔；
19.5）本实用新型的复合式高速两栖直升机含有旋翼、固定翼和螺旋桨，旋翼能使之垂直起降，机动飞行；空中飞行时，机翼能够提供更大的升力，而螺旋桨的拉进让它相比于传统直升机具有更高的速度；
20.6）本实用新型的复合式高速两栖直升机采用了两侧浮筒及船身设计，直升机在水面漂浮及航行时，能够提供足够的浮力；
21.7）本实用新型的机翼采用三角联翼布局：机翼由上下两幅组成，上翼面为主翼面，提供主要升力。下翼面为副翼面，辅助提供升力的同时还可以给上翼面提供支撑力，承担部分两端螺旋桨及传动机构的重量，使全机具有更好的结构强度。另外，联翼布局在翼尖处可以有效抑制翼尖涡的产生，提高升力。
22.8）本实用新型的复合式高速两栖直升机载重量大，起降要求低。相比水上飞机固
定翼式的构型设计，该直升机能够更好地执行搜救、装载等任务，机动性能好。
附图说明
23.图1为本实用新型的一种复合式高速两栖直升机的正视图；
24.图2为本实用新型的一种复合式高速两栖直升机的侧视图；
25.图3为本实用新型的一种复合式高速两栖直升机的轴侧图；
26.图4为本实用新型的一种复合式高速两栖直升机的俯视图；
27.其中，1-旋翼，2-桨毂，3-螺旋桨，4-机翼，5-发动机舱，6-前起落架，7-后起落架，8-垂尾，9-螺旋桨整流罩，10-机身，11-浮筒，12-平尾，13-进气道。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本实用新型进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.如图1~4所示，本实用新型的复合式高速两栖直升机的主体为旋翼1、机翼4和机身10。旋翼1采用四片桨叶安装在桨毂2上；机翼4采用三角联翼布局，机翼分为上翼和下翼两部分，安装在机身10的中部，上翼面提供主要的升力，下翼面提供辅助升力；机身10腹部参考大型水上飞机，采用船身外形，使整个机身在水面上具有较高的浮力特性；前起落架6、后起落架7安装在机身10腹部，采用前三点式，仅在起飞降落时打开，飞行和水上滑行过程中收起减少阻力；发动机舱5安装于机身10背部，用于包裹发动机并整流；螺旋桨整流罩9安装在机翼4两端，用于包裹驱动螺旋桨3的电机并整流；进气道13位于机身10前上方，用于吸入空气。
30.复合式高速两栖直升机的螺旋桨3为八片桨叶安装在螺旋桨整流罩9上，当直升机悬停时由两幅螺旋桨一正转一反转来平衡反扭矩，在低速飞行时，两幅螺旋桨通过总距差动来平衡反扭矩；垂尾8分为垂直安定面和方向舵两部分，垂尾位于平尾12两侧，左右各一个，用于在高速飞行时平衡反扭矩；平尾12安装在机身10的末端，主要作用是改善直升机的迎角静稳定性，从而改善纵向操纵性及稳定性；浮筒11安装在机翼4两侧，与机身10的船形底部配合实现水上漂浮的目的，两浮筒距离较远，这样可以增强直升机在水面上的横向稳定性。
31.本实用新型的工作过程为：
32.1）当直升机需要悬停时，旋翼旋转，两侧螺旋桨一正转一反转平衡旋翼产生的反扭矩，当旋翼升力刚好克服直升机重力时即可实现悬停；
33.2）当直升机需要垂直起降时，旋翼旋转，两侧螺旋桨一正转一反转平衡旋翼产生的反扭矩，提旋翼总距或降总距来实现垂直起降；
34.3）当直升机需要低头（抬头）时，旋翼进行纵向周期变距，产生一个低头力矩（抬头力矩），直升机低头（抬头）；
35.4）当直升机需要向左偏航时，螺旋桨进行总距差动，降左侧螺旋桨总距减小拉力，提右侧总距增大拉力，当这个扭矩大于旋翼扭矩则左偏航；
36.5）当直升机需要向右偏航时，与步骤4）同理，增大左侧螺旋桨拉力，减弱右侧螺旋
桨拉力则向右偏航；
37.6）当直升机进行滚转操纵时，旋翼进行横向周期变距，增大旋翼左侧升力，减小旋翼右侧升力，纵向力矩不平衡，产生一个顺时针的扭矩，直升机将顺时针滚转；反之，减小旋翼左侧升力，增大旋翼右侧升力则逆时针滚转。
38.7）当直升机进行低速前飞时，旋翼产生的反扭矩由螺旋桨总距差动平衡，旋翼和机翼产生升力克服重力，螺旋桨提供推力，实现前飞；
39.8）当直升机进行高速前飞时，旋翼产生的反扭矩由垂尾平衡，旋翼和机翼产生升力克服重力，螺旋桨提供推力，实现前飞；
40.9）当直升机需要降落到水面时，降低旋翼总距和转速使之缓慢降落，同时调节螺旋桨总距平衡反扭矩，直升机接触到水面时，旋翼转速降为0，此时螺旋桨无需平衡反扭矩，两总距相同，机翼两侧的浮筒和船型机身底部提供浮力用于平衡重力，使直升机可以漂浮在水面；
41.10）当直升机需要在水面滑行时，旋翼不旋转，此时无反扭矩，螺旋桨无需平衡反扭矩，只需提供前进的推力，直升机滑行。
42.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。