CN101954970B - 桨尖喷气直升机通气桨榖 - Google Patents

Abstract

一种桨尖喷气直升机通气桨榖，包括中心轴组件和桨叶连接部分。中心轴组件通过桨叶连接部分与桨叶连接。中心轴组件包括通气支杆、三通通气管、上盖板、波纹金属软管、油封及油封压环。波纹金属软管一端与三通通气管的分流端连接，另一端与桨叶通气管路入口端连接；油封嵌装在油封压环内，油封压环位于下盖板下表面，并随桨榖内圈一起绕通气支杆转动。本发明使高压驱动气体在中空的通气支杆中流动，流动空间大且无阻隔与拐角；通过油封及油封压环实现通气桨榖的旋转密封；通过波纹金属软管连接中心管路和桨叶内部管道，实现了通气密封状态下桨叶的自由旋转、挥舞和变距。本发明提高了喷气旋翼的驱动效率，并具有结构简单，可靠性高的特点。

Description

桨尖喷气直升机通气桨榖

技术领域

本发明涉及飞行器设计领域，具体是一种直升机的通气桨榖。

背景技术

传统单旋翼直升机由涡轴发动机或活塞发动机通过减速机构驱动主轴带动旋翼高速旋转从而产生拉力进行飞行，由于要克服旋翼作用在机身上的反扭矩，传统单旋翼直升机的尾部通常带有同样由发动机驱动的尾桨。尾桨的存在，一方面使发动机多付出了与直接产生拉力无关的功率消耗；另一方面增加了直升机低空飞行时的危险性。

桨尖喷气直升机利用桨叶尖部喷口喷出气体的反作用力驱动旋翼旋转，没有作用在机身上的反扭矩，从而可以最大限度地简化飞机结构部件。飞机无机械传动系统和反扭矩系统，因而取消了主减速器、尾桨、尾传动系统以及各种传动齿轮和轴承，使飞机结构重量减轻，结实耐用，经济性好。

通气桨榖为桨尖喷气直升机的关键部件，其作用是将桨叶的驱动气体进行分流并送入桨叶内部管道，并保证与桨榖连接的桨叶能在通气状态下自由地进行旋转、挥舞和变距运动。美国专利4371314介绍了一种喷气直升机桨毂及气体分流装置的设计，其桨毂安装在一根旋转轴上；用于气体分流的旋转气腔位于桨毂下方，亦连接在旋转轴上，高压气体自旋转气腔通过弹性管进入桨叶；旋转气腔之下是套在旋转轴外的不旋转的金属管，在金属管与旋转轴之间形成一个不旋转的气腔，驱动桨叶的高压气体首先进入这个气腔，然后向上进入旋转气腔进行分流。美国专利4371314介绍的喷气直升机桨毂及气体分流装置中，旋转轴与外套的不动金属管之间以及金属管与旋转气腔之间多处需要进行密封处理；而且高压气体在旋转轴与金属管之间流动，空间有限，影响流动的顺畅性；整个机构的设计较为复杂。

发明内容

为克服现有技术中存在的机构较为复杂、高压气体在旋转轴与金属管之间有限的空间影响流动的顺畅性的不足，本发明提出了一种桨尖喷气直升机通气桨榖。

本发明包括波纹金属软管、油封及油封压环、中心轴组件和桨叶连接部分，中心轴组件通过桨叶连接组件与桨叶连接。中心轴组件包括通气支杆、三通通气管、上盖板、限位压环、桨榖内圈、桨毂外圈、轴承、下盖板、内外圈间支撑轴、挥舞轴承和外圈轴承盖；桨毂内圈通过两个桨轴承与中空的通气支杆连接。上盖板位于桨榖内圈顶端，并且上盖板的内孔与三通通气管进气端的内孔对接；下盖板位于桨榖内圈的底端，被套装在通气支杆上；下盖板与通气支杆之间滑动配合。限位压环固定在通气支杆的顶端。油封压环位于下盖板的下表面，该油封压环的中心孔直径同通气支杆的外径；油封安装在油封压环上表面处的油封槽内，通过油封压环将该油封固定。两个内外圈间支撑轴对称地固定在桨榖内圈的安装平台上，挥舞轴承固定在内外圈间支撑轴上，在挥舞轴承外套有桨榖外圈；外圈轴承盖固定在桨榖外圈与挥舞轴承连接部位的安装平面上。三通通气管、通气支杆、上盖板和下盖板同轴。桨榖外圈和桨榖内圈之间有间距，该间距使得桨毂外圈能够绕内外圈间支撑轴实现挥舞运动。

波纹金属软管的一端连接在三通通气管的分流端，另一端连接在桨叶通气管路入口端。

油封压环的端面有油封槽；油封压环的中心孔直径与通气支杆外径相同。

在上盖板和下盖板一端端面外缘处均有环形定位凸台，并且该定位凸台的外径略小于桨毂内圈的内径；在桨毂内圈外圆表面上对称分布有径向凸出该处外圆表面的平台；在该平台的上有内外圈间支撑轴的固定孔。

桨毂外圈的内径大于桨榖内圈的外径；在桨毂外圈的外圆周表面对称的有两个空心轴；桨毂外圈的壳体上对称的沿径向分布有挥舞轴承的安装孔，并且该安装孔的中心线通过桨毂外圈中心，并与空心轴的轴线之间呈90度夹角；挥舞轴承安装孔的外圆周表面有外圈轴承盖的安装平面。

通气支杆的一端外圆为二级阶梯状，并且二级阶梯的外径分别同桨轴承和下盖板与油封压环的内径。

本发明利用一根中空的通气支杆同时实现管道通气及桨毂支撑作用，结构简单且只有一处需要旋转密封。本发明通过油封及油封压环实现对通气桨榖的旋转密封，密封方法实现简单，成熟可靠。高压驱动气体在中空的通气支杆中流动，流动空间大且无任何阻隔与拐角，流动顺畅，损失小，有利于提高喷气旋翼的驱动效率。本发明利用三通通气管对桨榖中心轴内的驱动气体进行分流，并利用具有较强柔韧性的波纹金属软管连接三通通气管和桨叶内部管道，实现了通气密封状态下桨叶的自由旋转、挥舞和变距，具有结构简单，可靠性高的特点。

附图说明

附图1是通气桨榖正视图；

附图2是三通通气管与上盖板正视图；

附图3是三通通气管与上盖板侧视图；

附图4是桨毂内圈正视图；

附图5是桨毂内圈俯视图；

附图6是通气桨毂侧视图；

附图7是通气支杆正视图；

附图8是桨毂外圈俯视图；

附图9是内外圈间支撑轴侧视图；

附图10是内外圈间支撑轴正视图；

附图11是桨榖与桨叶连接部位剖视图；

附图12是连接外套；

附图13是连接内套。其中：

1.通气支杆       2.油封压环      3.油封           4.下盖板       5.变距轴承

6.锁紧螺钉       7.桨叶中心轴    8.桨叶           9.桨叶通气管路入口端

10.波纹金属软管  11.三通通气管   12.止推轴承      13.连接外套    14.桨毂外圈

15.轴承          16.上盖板       17.限位压环      18.桨榖内圈    19.顶环

20.外圈轴承盖    21.内外圈间支撑轴   22.挥舞轴承  23.限位螺母    24.连接内套

具体实施方式

本实施例是用于某桨尖喷气直升机的通气桨榖，包括波纹金属软管10、油封3及油封压环2、中心轴组件和桨叶连接组件，中心轴组件通过桨叶连接组件与桨叶8连接。波纹金属软管10的一端连接在三通通气管11的分流端，另一端连接在桨叶通气管路入口端9。油封压环2位于下盖板4的下表面，被套装在通气支杆1上；油封3及油封3安装在油封压环2上表面处的油封槽内，通过油封压环2将该油封3固定。

如图1所示，中心轴组件包括通气支杆1、三通通气管11、上盖板16、限位压环17、桨榖内圈18、桨毂外圈14、环形轴承15、下盖板4、油封3、油封压环2、内外圈间支撑轴21、挥舞轴承22和外圈轴承盖20。

如图7所示，通气支杆1为中空圆柱形金属杆，用于通桨叶旋转的驱动气体；通气支杆1的一端外圆为二级阶梯状，并且二级阶梯的外径分别同轴承15和下盖板4与油封压环2的内径。

如图4和图5所示，桨榖内圈18为圆形壳体。在桨毂内圈18外圆表面上对称分布有径向凸出该处外圆表面的平台；在该平台的四个角上双向对称的分布有内外圈间支撑轴21的螺纹固定孔。在桨毂内圈18的上下两端均布有上盖板16和下盖板4的固定孔。如图1和图6所示，桨毂内圈18通过两个轴承15与通气支杆1连接，两个轴承15之间由顶环19隔开，从而实现通气支杆1不动，桨榖内圈18绕支杆转动。

如图1和图6所示，上盖板16和下盖板4均为圆环状，并且上盖板16和下盖板4的外径均同桨榖内圈18的外径；上盖板16的内径同三通通气管11主通气端内孔的孔径。在上盖板16和下盖板4一端端面外缘处均加工有环形定位凸台，并且该定位凸台的外径略小于桨毂内圈18的内径。如图2和图3所示，上盖板16的内孔与三通通气管11进气端的内孔对接并焊接固定；上盖板16安装在桨榖内圈18的顶端。下盖板4位于桨榖内圈的底端，被套装在通气支杆1上；下盖板4与通气支杆1之间滑动配合。限位压环17的内径同通气支杆1的内径，外径大于轴承15的内径。限位压环17固定在通气支杆的顶端，从而限制轴承15的向上移动。圆环形的油封压环2的中心孔直径与通气支杆1外径相同，位于下盖板4的下表面。油封3安装在油封压环2上表面处的油封槽内，通过油封压环2将该油封3固定。

如图9和图10所示，内外圈间支撑轴21由长方体连接板及该连接板中心处的垂直突出的阶梯轴组成。连接板的四角处打有与桨毂内圈18的安装平台固定孔相对应的沉头孔；连接板上阶梯轴的端部直径与挥舞轴承22的内径相同，根部直径则介于挥舞轴承22的内外径之间。

如图8所示，桨毂外圈14为一金属圆环，其内径略大于桨榖内圈18的外径，使桨毂外圈14与桨榖内圈18配合后，两者之间的间距满足桨毂外圈14绕内外圈间支撑轴21的挥舞要求。在桨毂外圈14的外圆周表面对称的焊接有两个空心轴，两个空心轴的中心轴线重合并通过桨毂外圈14的中心；在两个空心轴的端头处加工有外螺纹。在桨毂外圈14的壳体上还对称的沿径向分布有挥舞轴承22的安装孔，并且该安装孔的中心线通过桨毂外圈14中心并与空心轴的轴线之间呈90度夹角；安装孔的外表面处还加工有外圈轴承盖20的安装平面。

如图6所示，两个内外圈间支撑轴21通过螺钉对称地固定在桨榖内圈18的外表面上，挥舞轴承22固定在内外圈间支撑轴21上，在挥舞轴承22外套有桨榖外圈14。外圈轴承盖21通过螺钉固定在桨榖外圈14与挥舞轴承22连接部位的安装平面上，其内表面加工有外径略小于挥舞轴承22外径的圆环形定位凸台，用于限制挥舞轴承22的移动。

三通通气管11、通气支杆1、上盖板16和下盖板4同轴。

桨榖外圈14和桨榖内圈18之间有间距，该间距使得桨毂外圈14可以绕内外圈间支撑轴21进行一定范围的自由挥舞运动。

如图11所示，桨叶连接组件包括连接内套24、连接外套13、止推轴承12、变距轴承5、限位螺母23和锁紧螺钉6。

如图13所示，连接内套24为中空圆筒，其内径与变距轴承5外径相同。连接内套24与桨叶8连接端的内孔表面加工有两圈环形凸台，该凸台的内径与桨叶中心轴7的外径相同；在连接内套24内孔凸台上沿径向均匀分布有四个通孔，并且该通孔的中心线过连接内套24的中心线。

如图12所示，连接外套13为一端有端盖的中空圆筒。环连接外套13与桨叶8连接端的外表面有两圈环形凸台，在该凸台上均匀分布有四个通孔，该通孔与连接内套24上的通孔同径并同轴。连接外套13的内孔为阶梯孔，该内孔与桨叶8连接端的孔径同连接内套24的外径，并与止推轴承12的外径相同。连接外套13另一端的内孔孔径同变距轴承5的外径。连接外套13一端端盖的中心有通孔，并且该通孔的孔径为变距轴承5内径与外径之和的1/2，使连接外套13的端面与变距轴承5的内圈不干涉。

如图11所示，变距轴承5有两对，分别安装在止推轴承12的两侧，其中一对变距轴承5靠近旋转中心，另一对变距轴承5靠近桨叶8。止推轴承12的内径和变距轴承5的内径均与桨榖外圈14两端空心轴的外径相同。连接外套13通过止推轴承12和位于连接外套13端盖一端的变距轴承5与桨榖外圈14的两端空心轴连接。连接内套24套装在连接外套13的内部，通过靠近桨叶8的变距轴承5与桨榖外圈14连接。限位螺母23的外径介于变距轴承5的内径和外径之间，通过内螺纹固定在桨榖外圈14两端空心轴的端部，从而起到限制变距轴承5、止推轴承12和连接外套13向外移动的作用。

如图11所示，桨叶中心轴7为圆柱体，端部有两圈环形凸台，凸台的外径同连接内套24内孔环形凸台的内径。桨叶中心轴7的环形凸台上均布有四个螺纹盲孔，该螺纹盲孔与连接内套24的内孔凸台和连接外套13凸台上的通孔同径并同轴。将桨叶中心轴7插入连接内套24中，通过锁紧螺钉6将其与连接内套24和连接外套13连接固定，桨叶8便可与连接内套24和连接外套13一起绕桨榖外圈14的两端空心轴进行变距转动。

如图1所示，波纹金属软管10的一端连接在三通通气管11的分流端，另一端连接在桨叶通气管路入口端9。由于波纹金属软管10具有较强的柔韧性，在桨叶8进行挥舞和变距运动时，其产生相应的弯曲和伸缩变形，从而保证整个通气管路的畅通。

Claims (4)

1.一种桨尖喷气直升机通气桨毂，包括中心轴组件和桨叶连接组件，中心轴组件通过桨叶连接组件与桨叶(8)连接；其特征在于，

a.所述的桨尖喷气直升机通气桨毂还包括波纹金属软管(10)、油封(3)及油封压环(2)；

b.中心轴组件包括通气支杆(1)、三通通气管(11)、上盖板(16)、限位压环(17)、桨毂内圈(18)、桨毂外圈(14)、轴承(15)、下盖板(4)、内外圈间支撑轴(21)、挥舞轴承(22)和外圈轴承盖(20)；桨毂内圈(18)通过两个轴承(15)与中空的通气支杆(1)连接；上盖板(16)位于桨毂内圈(18)顶端，并且上盖板(16)的内孔与三通通气管(11)进气端的内孔对接；下盖板(4)位于桨毂内圈的底端，被套装在通气支杆(1)上；下盖板(4)与通气支杆(1)之间滑动配合；限位压环(17)固定在通气支杆(1)的顶端；油封压环(2)位于下盖板(4)的下表面，该油封压环(2)的中心孔直径同通气支杆(1)的外径；油封(3)安装在油封压环(2)上表面处的油封槽内，通过油封压环(2)将该油封(3)固定；两个内外圈间支撑轴(21)对称地固定在桨毂内圈(18)的安装平台上，挥舞轴承(22)固定在内外圈间支撑轴(21)上，在挥舞轴承(22)外套有桨毂外圈(14)；外圈轴承盖(20)固定在桨毂外圈(14)与挥舞轴承(22)连接部位的安装平面上；三通通气管(11)、通气支杆(1)、上盖板(16)和下盖板(4)同轴；桨毂外圈(14)和桨毂内圈(18)之间有间距，该间距使得桨毂外圈(14)能够绕内外圈间支撑轴(21)实现挥舞运动；

c.波纹金属软管(10)的一端连接在三通通气管(11)的分流端，另一端连接在桨叶通气管路入口端(9)。

2.如权利要求1所述一种桨尖喷气直升机通气桨毂，其特征在于，在上盖板(16)和下盖板(4)一端端面外缘处均有环形定位凸台，并且该定位凸台的外径略小于桨毂内圈(18)的内径；在桨毂内圈(18)外圆表面上对称分布有径向凸出该处外圆表面的平台；在该平台上有内外圈间支撑轴(21)的固定孔。

3.如权利要求1所述一种桨尖喷气直升机通气桨毂，其特征在于，桨毂外圈(14)的内径大于桨毂内圈(18)的外径；在桨毂外圈(14)的外圆周表面对称的有两个空心轴；桨毂外圈(14)的壳体上对称的沿径向分布有挥舞轴承(22)的安装孔，并且该安装孔的中心线通过桨毂外圈(14)中心，并与空心轴的轴线之间呈90度 夹角；挥舞轴承(22)安装孔的外圆周表面有外圈轴承盖(20)的安装平面。

4.如权利要求1所述一种桨尖喷气直升机通气桨毂，其特征在于，通气支杆(1)的一端外圆为二级阶梯状，并且二级阶梯的外径分别同轴承(15)和下盖板(4)与油封压环(2)的内径。 

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