谷永杰

　　共轴双旋翼涵道风扇复合式直升机

　　一、项目概述

　　无人机自诞生以来，已经经历了多次局部战争的实战考验，它的突出优势是重量轻、体积小、成本低，携带方便，维护简单，特别是不需要考虑飞行员的疲劳和伤亡问题，因此无人机在战斗中缕缕大显身手，卓有成效地执行了多种军事任务，使各国对无人机潜在的军事价值倍加重视，同时20世纪电子技术和航空、航天技术的快速发展，也为军用无人机的迅速发展提供了坚实的技术基础，因此世界无人机的发展在20世纪末形成了一个高潮。

　　在这次无人机发展的浪潮中，各种布局奇特、小巧、灵活、性能各异的无人机不断涌现。这其中具有垂直起降性能的无人直升机备受青睐，一是不需要很大的场地，二是回收相对更安全。按照无人直升机的不同布局形式，简单了解一下这方面国外的发展情况。主要有单旋翼带尾桨式，如美国的“火线侦察兵”无人直升机；共轴双旋翼式无人机，如德国的“西摩斯”(Seamos)无人机；涵道/螺旋桨无人机直升机，如美国西客斯基研制的“零”无人机。

　　本飞行器从提高气动效率、易于操纵、结构简单、经济性好、便于携带等角度入手，提出一种全新的无人直升机构型，即共轴旋翼/涵道风扇式无人直升机，附图为其初步的总体方案，它主要有三部分组成：共轴双旋翼、涵道风扇、涵道机体(包括起落架)。这种布局形式的优势：共轴双旋翼气动效益高，而且易于实现飞行姿态控制；共轴反转形式的配平反扭距效率高而且结构紧凑；涵道风扇不仅操纵简单，使用安全性也更高。这种布局形式创造性的把旋翼和涵道风扇结合在一起作为飞行器的升力装置，综合了单旋翼带尾桨和共轴双旋翼的优点，同时可以考虑把涵道风扇系统设计为倾转式的，这样不仅能在前飞状态中获得较大的前飞速度和机动性，而且还可以提高升力，增大有效载荷；此构型飞行器另外一个与一般直升机与众不同的特点是：只有总距操纵，没有周期变距操纵。总距操纵实现垂直方向的运动，前、后、左、右飞行靠涵道风扇改变旋翼轴的倾角来实现，这种形式就像一个共轴双旋翼倾转式的飞行器，这是一个创新点也是一个难点，但是它可以大大减少直升机的操纵系统，使旋翼系统变的更加简单；并且使其飞行变得很简单，涵道风扇只要朝需要飞行的方向倾斜，直升机就自动朝所需要的方向飞行；涵道风扇还能够提供足够的扭矩，保证转弯的偏航力矩。

　　二、样机初步设计的外形尺寸如下：

　　旋翼直径(每副) 3.79米；

　　涵道机身内径 3米；

　　涵道机身外径 3.20米；

　　涵道风扇内径 0.6米；

　　涵道风扇外径 0.652米；

　　涵道风扇深度 0.5米；

　　全高 2.8米；

　　全长 4.4米；

　　滑撬跨距 3.20米；

　　涵道风扇进气口和旋翼轴间距为2米；

　　涵道风扇的叶片前段和涵道内壁平均间距为0.015米；

　　根据初步的设计参数估算的性能：

　　空重： 260公斤

　　最大燃油重量： 40公斤

　　最大起飞重量： 480公斤

　　最大平飞速度： 110千米/小时

　　最大巡航速度： 90千米/小时

　　实用升限： 1830米

　　带最大燃油航程： 80千米

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