[發明專利]一種高速共軸雙旋翼直升機推進系統

有效

• 申請號: 202110745953.0
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113306726B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 馬曉輝;蔡晉生;王驥飛;李文豐
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64D27/16
• 分類號: B64D27/16;B64C27/10;B64U10/11;B64U50/12;B64U50/14
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 云燕春

本發明提出了一種高速共軸雙旋翼直升機推進系統，其通過將渦軸發動機的尾氣引入下游的推進系統中，帶動推進系統中的自由渦輪轉動，通過自由渦輪帶動機身尾部的推進螺旋槳轉動來產生提高直升機飛行速度的基本推進力，從而實現對發動機尾氣的一級利用；發動機尾氣通過直升機機身尾部和螺旋槳之間的尾噴口排出體外，流經推進螺旋槳的高速尾流提高了推進螺旋槳推進效率，從而實現對發動機尾氣的二級利用，同時，發動機尾氣與外界環境大氣充分混合，使直升機的紅外特性極大的降低，提高了直升機的戰場生存率；同時，推進螺旋槳處于旋翼的下洗流場中，以提高推進螺旋槳的推進效率，從而將其推進力再一次提高，最終達到提高直升機飛行速度的目的。

技術領域

本發明涉及一種高速共軸雙旋翼直升機推進系統，屬于提高共軸雙旋翼直升機飛行速度的領域。

背景技術

直升機可以野外垂直起降、懸停作業，具有良好的低空機動性能，在軍民用領域具有其他飛行器不可替代的作用。

然而，與固定翼飛機相比，直升機存在飛行速度低、航程短等不足，人們對提高直升機飛行速度和航程等的需求日益增強，在不斷深化的需求牽引下，高速直升機及其相關技術的發展呈現了蓬勃發展之勢。

目前，世界上發展比較成功的高速直升機構型主要有傾轉旋翼和共軸雙旋翼復合式推進兩種，這兩種構型具有不同的技術特點和優勢，適用于不同的任務模式。

傾轉旋翼機傾向于追求較高速度段的速度性和經濟性，擁有更大的巡航速度和航程。傾轉旋翼機適用于廣域快速反應和垂直運輸。但傾轉旋翼機旋翼受到機體尺寸和機身等其他機體部件的限制，旋翼尺寸較小，載荷過高，近地機動能力較弱，低速復雜飛行不易實現。

共軸雙旋翼復合式推進高速直升機則充分保留了直升機的低速特性和近地機動能力，具有速度快、體積小、結構緊湊、機動性好等優點，將成為艦載直升機、武裝直升機、無人直升機的優選構型。

現存共軸雙旋翼復合式推進高速直升機設計的核心思路是：主要動力縱向輸出到旋翼提供直升機正常飛行時所需的垂直作用力和操控力，共軸雙旋翼反轉以平衡自身的扭矩，而通過動力的水平輸出驅動安裝在飛機航向方向的尾槳來提高直升機的飛行速度。由于沒有像單旋翼直升機那樣用來平衡自身扭矩但在作戰環境下易受攻擊使自身失去航向控制的尾槳，戰場生存能力較高，且由于采用了共軸雙旋翼設計，在相同起飛總重的情況下，旋翼直徑只有常規單旋翼直升機的70％-80％，懸停效率卻高了17％-30％，因此在相同設計指標要求下，所需的地面停機和起飛空間更小，這對艦載直升機的設計是非常有利的；但其尾槳的動力輸入主要通過機械傳動機構從動力系統提取，傳動系統需要可靠性高的減速機構、滑油冷卻系統等額外的輔助系統，整個推進系統振動環境復雜，研制難度大，且使飛機最重要的總體設計參數飛機的起飛總重增加較多。

另外，共軸雙旋翼復合式推進高速直升機尾氣通過尾噴管直接排入大氣，帶走了部分能量，在發動機性能一定的情況下，探索如何對此部分能量在發動機功率損失不大的情況下進行二次輸出是有必要的。

發明內容

本發明的目的是針對目前共軸雙旋翼復合式推進高速直升機尾氣能量損失大、尾槳機械式動力輸入系統研制難度大、可靠性低、振動環境復雜且使直升機起飛總重增重嚴重等諸多問題，提出了一種高速共軸雙旋翼直升機推進系統。

本發明的技術解決方案是：

一種高速共軸雙旋翼直升機推進系統，包括排氣管3、推進裝置4、排氣閥門5；

本發明所涉及的推進系統僅適用于采用渦軸發動機作為動力系統的共軸雙旋翼直升機，且所使用的發動機2數量越多、功率越大，該推進系統的推進效率越高，旋翼1、發動機2的設計不屬于此專利的權利范疇；

所述排氣管3采用直筒型設計，前端與發動機2的機殼末端相連且密封良好，末端與推進裝置4的涵道8相連且密封良好，排氣管3用以將發動機2的功率橫向輸出到機身尾部的推進裝置4以驅動推進螺旋槳10轉動，從而提供直升機提速所需要的基本推進力；