CN100431921C - 共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，由动力驱动机构、动力传动机构和调节控制机构组成。动力传动机构包含有由球形万向节和环形万向节构成的内轴万向节和分别与上、下旋翼相连并套装设置的内、外轴，调节控制机构包含有调节控制柄、圆锥状换向齿、减速阻尼器和分别与内、外轴刚性相连并与换向齿啮合工作的内、外轴齿盘。由于上下翼的转速受控于减速阻尼器和采用了结构合理且科学的同圆心、套装式内轴万向节和直接啮合的同步换向工作方式，使本发明的同步换向调节装置具有结构简单、体积小、传动效率高、加工装配较容易、使用时可操作性强等优点，使采用本发明的飞行器可垂直飞升至任何高度和执行空中任意长时间的悬停飞行而不会发生方向偏离。

Description

共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置

技术领域

本发明涉及一种飞行调控装置，特别是一种适用于共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置。

背景技术

当今世界上流行的飞行器主要有起降时需要有相当长度专用跑道配合的固定翼飞机和不需要固定专用起降场地配合的旋翼直升飞机二大类。固定翼飞机的特点是机身比较庞大，飞行比较平稳、安全、安静、且速度快，乘员少至于1人、多至几百人。旋翼直升飞机的特点是机身相对较小，灵活机动性强，可以在多种场地起降，还可以执行诸如空中垂直飞行、悬停、侧飞、倒飞、盘旋飞行等多种特殊飞行，其美不足之处是结构十分复杂、操作难度较大、维护工作繁重、使用成本很高，此外，由于结构限制，这种飞机无应急逃生设施和滑翔功能，因而在飞行途中万一发生机械故障时，机上人员很难生还。近几年来，科研人员在旋翼直升飞机基础上开发了自旋翼飞机，这种飞机的特点是结构比较简单，因而故障率也低，除不能完全垂直起降和空中悬停飞行以外，基本具备旋翼直升飞机的其他一些功能。目前，自旋翼飞机虽已可以做到类似垂直起降和短暂的空中停留飞行，但不能完全做到像旋翼直升飞机那样真正的垂直起降，更不能在空中随意停留，且速度仍然较慢，对飞行场地仍有一定依赖性，只是滑跑距离相对短些而已，因此人们在使用时还摆脱不了“驻地一飞机场一目的地”之间的来回奔波，费时、费财又费力，所以从经济性和实用性角度来讲均欠理想。针对自旋翼飞机不能垂直起降和空中悬停飞行问题，当前世界上有许多国家都在研制设置有上、下二组旋翼的共轴双桨自旋翼飞行器，使上、下旋翼的旋转方向相反，产生的反力矩互相抵消，以确保飞行器的垂直起降和空中悬停飞行。但在实际工作中，上、下旋翼在外力的作用下有可能产生大小不相等的力矩，导致产生一纵合净扭矩，其结果会导致飞行器偏离预定航向。所以除确保发动机的动力输出经动力传送控制机构后分配成两个大小相等、方向相反的扭矩外，避免和消除所述的净扭矩已成为研究重点，近几年来已问世了多种动力传送控制机构。但到目前为此，世界各国研制的动力传送控制机构的结构均十分复杂、体积较大、传动效率低、制造工艺复杂、加工装配难度很大，因而生产成本很高。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术的上述不足之处，提供一种结构简单、体积较小、传动效率高、加工装配均较容易、使用时可操作性强、能使共轴双桨自旋翼飞行器具有良好垂直起降和空中悬停飞行功能的的同步换向调节装置。

本发明的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置由动力驱动机构、动力传动机构和调节控制机构组成。其中：动力驱动机构中包含有发动机的动力输出轴、离合器、小齿轮和带主传动轴的减速大齿轮；动力传动机构中包含有由球形万向节和环形万向节构成的内轴万向节和分别与上、下旋翼相连的内、外轴；调节控制机构中包含有调节控制柄、换向齿、减速阻尼器、内轴齿盘和外轴齿盘。其中：由球形万向节和环形万向节构成的内轴万向节设置在固定于机身上的联接座的基底座内；调节控制柄、换向齿和减速阻尼器设置在换向器壳体上；内轴和外轴分别由轴承限位、共轴套装设置；内轴上固定设置有内轴齿盘、其一端与球形万向节刚性相联，另一端通过上旋翼毂与上旋翼相联；外轴的一端上固定设置有外轴齿盘，另一端通过外轴毂与下旋翼相联；所述的换向齿主体呈圆锥状，其齿模与内、外轴齿盘的齿模均相符。

在装配状态下，减速大齿轮与小齿轮相啮合，主传动轴的一端通过轴承和固定安装板固定设置在减震底座上，另一端穿越上面设置有轴承的联接座和设置在基底座内的环形万向节后与球形万向节相转动联接；球形万向节与内轴的一端刚性相联；环形万向节的一端固定设置在固定于机身上的联接座上，另一端与换向器壳体相联接；固定设置在内轴上的内轴齿盘和固定设置在外轴一端上的外轴齿盘装配设置在换向器壳体的腔内，并与设置在换向器壳体上的换向齿处啮合状态，减速阻尼器随同换向齿装配设置在换向器壳体上。

工作时，从发动机的动力输出轴输出的动力经过离合器带动小齿轮转动、将动力传给与之啮合工作的减速大齿轮，由与减速大齿轮呈一体结构的主传动轴通过与之转动联接的球形万向节将扭力传给内轴，于是与之刚性相联的内轴齿盘获得动力，从而经上旋翼毂驱动上旋翼转动；同时经过与内轴齿盘相啮合的换向齿换向后将转动力矩传给外轴齿盘、于是与之刚性相联的外轴获得动力，并经外轴毂驱动下旋翼转动，从而实现上、下旋翼相反方向的旋转，产生升力，使飞行器起飞。上、下旋翼的转动速度受减速阻尼器调节控制。

基于上述构思的本发明共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，由于它们的转速受减速阻尼器控制，因而不需要专设复杂的差速机构；在动力传动机构和调节控制机构中采用了结构合理且科学的同圆心、套装式内轴万向节和直接啮合的同步换向工作方式，有利于简化结构、增加操作的方便性和可操纵性，可使采用本发明同步换向调节装置的共轴双桨自旋翼飞行器可垂直飞升至任何高度、执行空中任意长时间的悬停飞行而不会发生方向偏离，这是现有技术的自旋翼机是无法做到的。由上可见，本发明的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置与现有技术中用于共轴双桨直升飞行器上的动力传送控制机构相比，具有明显的结构简单、体积小、传动效率高、加工装配均较容易、使用时可操作性强等优点，能使共轴双桨自旋翼飞行器具有良好垂直起降和空中悬停的飞行功能，因而具有显著的技术先进性、很佳的经济性和很强的实用性。

附图说明

附图是本发明实施例的总体结构示意图。

图中：

1.动力驱动机构    2.动力传动机构    3.调节控制机构    4.动力输出轴

5.离合器          6.小齿轮          7.主传动轴        8.减速大齿轮

9.球形万向节      10.环形万向节     11.内轴万向节     12.上旋翼

13.下旋翼         14.内轴           15.外轴           16.调节控制柄

17.换向齿         18.减速阻尼器     19.内轴齿盘       20.外轴齿盘

21.联接座         22.基底座         23.换向器壳体     24.轴承

25.轴承           26.上旋翼毂       27.外轴毂         28.轴承

29.固定安装板     30.轴承

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步描述。

在附图中，本发明的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置由动力驱动机构1、动力传动机构2和调节控制机构3组成。其中：动力驱动机构1中包含有发动机的动力输出轴4、离合器5、小齿轮6和带主传动轴7的减速大齿轮8；动力传动机构2中包含有由球形万向节9和环形万向节10构成的内轴万向节11和分别与上下旋翼12和13相连、共轴套装设置的内外轴14和15；调节控制机构3中包含有调节控制柄16、换向齿17、减速阻尼器18、内轴齿盘19和外轴齿盘20。其中：由球形万向节9和环形万向节10构成的内轴万向节11设置在固定于机身上的联接座21的基底座22内；调节控制柄16、换向齿17、和减速阻尼器18设置在换向器壳体23上；内轴14和外轴15由轴承24和25限位、共轴套装设置；内轴14上固定设置有内轴齿盘19、其一端与球形万向节9刚性相联，另一端通过上旋翼毂26与上旋翼12相联；外轴15的一端上固定设置有外轴齿盘20，另一端通过外轴毂27与下旋翼13相联；所述的换向齿17主体呈圆锥状，其齿模与内、外轴齿盘19和20的齿模均相符。

在装配状态下，减速大齿轮8与小齿轮6相啮合，主传动轴7的一端通过轴承28和固定安装板29固定设置在减震底座上，另一端穿越上面设置有轴承30的联接座21和设置在基底座22内的环形万向节10后与球形万向节9相转动联接；球形万向节9与内轴14的一端刚性相联；环形万向节10的一端固定设置在固定于机身上的联接座21上，另一端与换向器壳体23相联接；固定设置在内轴14上的内轴齿盘19和固定设置在外轴15的一端上的外轴齿盘20装配设置在换向器壳体23的腔内，并与设置在换向器壳体23上的换向齿17处啮合状态，减速阻尼器18随同换向齿17装配设置在换向器壳体23上。

工作时，从发动机的动力输出轴4输出的动力经过离合器5带动小齿轮6转动、将动力传给与之啮合工作的减速大齿轮8，由与减速大齿轮8呈一体结构的主传动轴7通过与之转动联接的球形万向节10将扭力传给内轴14，于是与之刚性相联的内轴齿盘19获得动力，从而经上旋翼毂26驱动上旋翼12转动；同时经过与内轴齿盘19相啮合的换向齿17换向后将转动力矩传给外轴齿盘20、于是与之刚性相联的外轴15获得动力，并经外轴毂27驱动下旋翼13转动。从而实现上下旋翼12和13相反方向的旋转，产生升力，使飞行器起飞。上下旋翼12和13的转动速度受减速阻尼器18调节控制。

Claims (6)

1.一种共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，由动力驱动机构(1)、动力传动机构(2)和调节控制机构(3)组成，其特征在于：

a.动力驱动机构(1)中包含有发动机的动力输出轴(4)、离合器(5)、小齿轮(6)和带主传动轴(7)的减速大齿轮(8)；

b.动力传动机构(2)中包含有由球形万向节(9)和环形万向节(10)构成的内轴万向节(11)和分别与上下旋翼(12)和(13)相连、共轴套装设置的内轴(14)和外轴(15)；

c.调节控制机构(3)中包含有调节控制柄(16)、换向齿(17)、减速阻尼器(18)、内轴齿盘(19)和外轴齿盘(20)；

d.所述的调节控制柄(16)、换向齿(17)和减速阻尼器(18)设置在换向器壳体(23)上。

2.根据权利要求1所述的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，其特征在于所述的由球形万向节(9)和环形万向节(10)构成的内轴万向节(11)设置在固定于机身上的联接座(21)的基底座(22)内。

3.根据权利要求1所述的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，其特征在于所述的内轴(14)和外轴(15)由轴承(24)和(25)限位、共轴套装设置。

4.根据权利要求1或3所述的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，其特征在于所述的内轴(14)上固定设置有内轴齿盘(19)、其一端与球形万向节(9)刚性相联，另一端通过上旋翼毂(26)与上旋翼(12)相联。

5.根据权利要求1或3所述的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，其特征在于所述的外轴(15)的一端上固定设置有外轴齿盘(20)，另一端通过外轴毂(27)与下旋翼(13)相联。

6.根据权利要求1所述的共轴双桨自旋翼飞行器的同步换向调节装置，其特征在于所述的换向齿(17)主体呈圆锥状，其齿模与内、外轴齿盘(19)和(20)的齿模均相符。

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