CN102658865B - 共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构 - Google Patents

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Abstract

一种共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,主轴为空心状固定轴,固定轴上安装上、下旋翼桨毂,上、下旋翼桨毂之间通过齿轮传动轴相连,固定轴的中段为均布的多个支撑柱,支撑柱之间的空间设置上、下倾斜器支架,总桨距滑套设于固定轴下段的内空中,主变距控制杆设于总桨距滑套中且用球头轴定位铰接,主变距控制杆的上部连接上、下倾斜器支架,下端通过两个变距连杆分别与变距摇臂铰接;上、下倾斜器位于上、下旋翼桨毂之间,通过上、下旋翼控制杆与上、下旋翼控制臂铰接。它极消除了旋转控制部件穿过旋转面的弊病,使共轴反转旋翼直升飞机能设更多的上、下旋翼,提高直升机的升力,又能实现全差动控制,还能降低主轴的制作加工成本。

Description

共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构
技术领域
[0001] 本发明涉及直升飞机旋翼的传动和控制结构,特别涉及一种共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构。
背景技术
[0002] 共轴旋翼反向旋转直升机与单旋翼直升机相比较,有旋翼臂展相对较短,功率消耗较小,不需设置尾翼而机身相对较小,更具灵活性等多重优势,但由于这类直升机的结构复杂,控制飞行的可靠性下降,目前能够进入实用状态的仅有俄罗斯卡莫夫设计局设计制造的共轴旋翼反向旋转直升飞机。以卡莫夫直升飞机为例,其共轴结构为内、外转轴结构,上层旋翼桨毂固定连接在内转轴上,用于安装上层旋翼,下层旋翼桨毂固定连接在外转轴上,用于安装下层旋翼,内、外转轴分别由齿轮箱的齿轮传动机构的带动下,呈相对的反向旋转,此结构的内、外转轴都较长,而且内转轴还细,存在内转轴危险截面的弯扭组合应力远大于外转轴的严重情况,因此对转轴要求高应力结构,其制作、加工的难度和成本也相应增大。由于采用内、外转轴结构,上、下层旋翼的控制机构只能设置在转轴外面,其设置的变距控制杆,上、下倾斜器控制连杆等都在转轴外围,需从两相邻旋翼之间的旋转面穿过,这种控制结构不够完美,上、下层旋翼不能完全差动控制,一般只能实现部分差动控制。并且,因上层旋翼轴细长,其外围旋转部件又多,控制旋翼动作的控制机构部件只能从旋翼的旋转面穿过,才能实现安装及控制旋翼动作,这些部件占据的空间,限制了旋翼设置的数量。目前实际应用的柔性共轴旋翼直升飞机的上层旋翼和下层旋翼通常各为两片,最多也只能设为三片。由于旋翼数量受限,妨碍了直升飞机的升力提高,也制约了共轴旋翼反向旋转直升飞机进一步大型化的可能。同时,由于旋翼数量受限,为保证升力,就只能增长旋翼臂展,由此又导致在进行大机动飞行时,上层旋翼与下层旋翼容易相碰,发生飞行事故。而且,因转轴长、旋翼长,控制装置复杂引起的结构重量增加也抵消了共轴旋翼反向旋转直升机的优势。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的不足,提供一种共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构。它采用空心状固定轴为主轴,在固定轴的上、下段分别安装可转动的上、下旋翼桨毂,上、下旋翼桨毂之间通过齿轮传动轴传递动力,并在固定轴中段设置上、下倾斜器支架,在固定轴下段的内空中间隙配合总桨距滑套,主变距控制杆的上部伸出总桨距滑套,与上、下倾斜器支架连接,并将上、下倾斜器空套在固定轴中段位于上、下旋翼桨毂之间,上、下倾斜器的内环分别与上、下倾斜器支架固定连接,上、下倾斜器的外环分别通过多根上旋翼控制杆与上、下旋翼控制臂铰接。这种结构既消除了旋转控制部件穿过旋转面的弊病,使共轴反转旋翼直升飞机可以布置更多的上、下旋翼,提高直升机的升力,又能实现全差动控制,同时还避免了旋转部件采用高应力结构,可降低制作难度和成本。
[0004] 本发明的目的是这样实现的:包括主轴,上、下旋翼桨毂,上、下倾斜器,所述主轴为用于支撑旋翼桨毂的空心状固定轴,固定轴的下端与减速器的壳体固定连接,所述固定轴的上、下段分别安装可转动的上、下旋翼桨毂,上、下旋翼桨毂均为筒状结构,上、下旋翼桨毂上分别安装多个旋翼控制臂,固定轴的中段为均布的多个支撑柱,至少一个支撑柱中安装有齿轮传动轴,所述齿轮传动轴上端的齿轮与上旋翼桨毂设有的内齿啮合,齿轮传动轴下端的齿轮与下旋翼桨毂设有的外齿啮合,下旋翼桨毂与减速器的动力输入齿轮啮合,构成上、下旋翼桨毂反向旋转的共轴结构;所述固定轴中段均布的支撑柱之间的空间设置上、下倾斜器支架,一总桨距滑套间隙配合在固定轴下段的内空中,一主变距控制杆设于总桨距滑套中通过球头与总桨距滑套轴定位铰接,主变距控制杆的上部伸出总桨距滑套,与上倾斜器支架滑动配合,并与下倾斜器支架固定连接,主变距控制杆下端通过两个变距连杆分别与左、右变距摇臂铰接;所述上、下倾斜器均空套在固定轴中段位于上、下旋翼桨毂之间,上、下倾斜器均具有相对运动的内、外环,上、下倾斜器的内环分别与上、下倾斜器支架固定连接,上倾斜器的外环通过上同步臂连接上旋翼桨毂,并通过多根上旋翼控制杆与上旋翼控制臂铰接,下倾斜器的外环通过下同步臂连接下旋翼桨毂,并通过多根下旋翼控制杆与下旋翼控制臂铰接。
[0005] 所述用于支撑旋翼桨毂的空心状固定轴包括上定轴和下定轴,所述上定轴的上部呈锥筒状构,底部为连接座,锥筒状构和连接座之间为均布的多个支撑柱,由此构成一体结构的上定轴,所述下定轴为锥筒状结构,下定轴上端与上定轴底部的连接座通过装配固定连接成用于支撑旋翼桨毂的空心固定轴。
[0006] 所述多个支撑柱均设有轴向孔,每个支撑柱的轴向孔中均安装有齿轮传动轴,所有齿轮传动轴上端的齿轮均与上旋翼桨毂的内齿啮合,所有齿轮传动轴下端的齿轮均与下旋翼桨毂的外齿啮合,形成行星轮系传动。
[0007] 所述上、下同步臂均为上、下部铰接在一起的铰链式同步臂,上同步臂的上部与上旋翼桨毂铰接,下部与上倾斜器外环铰接;下同步臂的下部与下旋翼桨毂铰接,上部与下倾斜器外环铰接。
[0008] 所述上、下倾斜器支架均设为具有多个悬挂臂的支架,上、下倾斜器支架的悬挂臂数量与固定轴中段的支撑柱数量相同,上、下倾斜器支架的悬挂臂从两支撑柱之间的空间伸出,分别与上、下倾斜器的内环固定连接。
[0009] 所述上倾斜器支架的中心设为球窝孔,一球形套设于球窝孔中,主变距控制杆与球形套滑动配合,形成相对于上倾斜器支架的万向连接。
[0010] 所述上倾斜器支架设有周向定位上连杆与主变距控制杆连接,下倾斜器支架设有周向定位下连杆与固定轴连接。
[0011] 所述总桨距滑套为上小下大的锥筒状,使主变距控制杆在总桨距滑套腔内有摇摆空间,总桨距滑套间隙配合在固定轴呈锥筒状的下段中,总桨距滑套的底部通过支撑悬臂与设于减速器壳体上的总桨距控制作动器连接,使总桨距滑套固定轴腔内可上下运动。
[0012] 所述主变距控制杆上等分圆周滑动配合有多个差动控制杆,各差动控制杆下端与安装在主变距控制杆上的差动作动器连接,每个差动控制杆的上端通过一差动控制杠杆分别与下倾斜器支架铰接,各差动控制杠杆通过一浮动连杆分别与上倾斜器支架铰接。
[0013] 所述主变距控制杆上等分圆周设置有多个沿轴向延伸的导向滑槽,各导向滑槽均分别从主变距控制杆中部设有的球头延伸过,每个导向滑槽中滑动配合一个差动控制杆。[0014] 采用上述方案,使本发明共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构具有以下优
占-
^ \\\.[0015] 1.所述主轴为用于支撑旋翼桨毂的空心状固定轴,固定轴的下端与减速器壳体固定连接,所述固定轴的上、下段分别安装可转动的上、下旋翼桨毂,上、下旋翼桨毂均为筒状结构,上、下旋翼桨毂上分别安装多个旋翼控制臂,固定轴的中段为均布的多个支撑柱,至少一个支撑柱中安装有齿轮传动轴,所述齿轮传动轴上端的齿轮与上旋翼桨毂设有的内齿啮合,齿轮传动轴下端的齿轮与下旋翼桨毂设有的外齿啮合,下旋翼桨毂与减速器的动力输入齿轮啮合,构成上、下旋翼桨毂反向旋转的共轴结构。这种共轴结构改变了现有技术采用内转轴、外转轴相对旋转结构,避免了内转轴又细又长的高应力结构。主轴采用空心状固定轴,在固定轴的上、下段分别安装可转动的上、下旋翼桨毂,既保证了主轴结构的强度,又实现上、下旋翼桨毂的反向旋转,还可降低制作难度和成本;同时也能使固定轴中段的多个支撑柱之间为倾斜器支架的安装提供了安装空间,使上、下倾斜器及控制机构能够设置在上、下旋翼之间。
[0016] 2.所述固定轴中段均布的支撑柱之间的空间设置上、下倾斜器支架,一总桨距滑套间隙配合在固定轴下段的内空中,一主变距控制杆设于总桨距滑套中通过球头与总桨距滑套轴定位铰接,主变距控制杆的上部伸出总桨距滑套,与上倾斜器支架滑动配合,并与下倾斜器支架固定连接,主变距控制杆下端通过两个变距连杆分别与左、右变距操纵杆铰接。这种利用固定轴中段均布的支撑柱之间的空间设置上、下倾斜器支架,并将总桨距滑套和主变距控制杆设置在固定轴下段的内空中。由此,解决了上、下倾斜器支架,总桨距滑套以及主变距控制杆的设置位置,只用一根主变距控制杆就能控制上、下倾斜器的动作变化,实现对旋翼动作变化的一体化控制,而且避免了旋转控制部件的安装位与旋翼安装位发生干涉,消除了现有共轴旋翼反向旋转直升机存在的旋转控制部件需穿过旋翼旋转面而导致只能部分差动控制的弊病,为上、下旋翼控制杆不从旋翼旋转面穿过提供了条件,使直升机的全差动控制能够实现。 [0017] 3.所述上、下倾斜器均空套在固定轴中段位于上、下旋翼桨毂之间,上、下倾斜器均具有相对运动的内、外环,上、下倾斜器的内环分别与上、下倾斜器支架固定连接,上倾斜器的外环通过上同步臂连接上旋翼桨毂,并通过多根上旋翼控制杆与上旋翼控制臂铰接,下倾斜器的外环通过下同步臂连接下旋翼桨毂,并通过多根下旋翼控制杆与下旋翼控制臂铰接。这种将上、下倾斜器,上、下倾斜器支架,上、下同步臂,以及上、下旋翼控制杆等控制部件均集中在上、下旋翼之间的位置设置安装,并由从固定轴下段的内空中穿过的主变距控制杆通过上、下倾斜器支架控制上、下倾斜器内环倾斜角度变化,上、下倾斜器的外环分别通过上、下旋翼控制杆控制上、下旋翼的桨距和迎角变化。由于这些控制部件都集中在上、下旋翼之间,控制部件不需从旋翼的旋转面穿过,控制部件的运动空间更大,弥补了现有共轴旋翼反向旋转直升机只能完成部分差动控制的缺陷,使共轴反转旋翼直升机的上、下旋翼可实现全差动控制,飞行状态更加完美。同时,也使共轴反转旋翼直升机可以布置更多的上、下旋翼,即上、下旋翼可以分别设置四个或四个以上,从而提高共轴旋翼反向旋转直升机的升力,实现共轴旋翼反向旋转直升飞机大型化发展。
[0018] 4.为使上、下旋翼桨毂之间的动力传动更加稳定,位于固定轴中段的多个支撑柱均设有轴向孔,每个支撑柱的轴向孔中均安装有齿轮传动轴,所有齿轮传动轴上端的齿轮均与上旋翼桨毂的内齿啮合,所有齿轮传动轴下端的齿轮均与下旋翼桨毂的外齿啮合,形成行星轮系传动。采用行星轮系传动的动力传动效果由于单齿轮传动轴传动,其动力传递更加平稳。
[0019] 5.通过设置的差动控制杠杆和差动作动器,使上、下旋翼的差动周期变距控制和相位补偿能够更加精确,让直升机的上、下旋翼达到理想的控制状态,更有利于实现对直升机飞行状态的操作控制,使其飞行状态更加完美。
[0020] 本发明的结构更加紧凑,既能提高直升机的升力,又能通过操作控制使直升机的飞行状态更加完美,还能使共轴旋翼反向旋转直升飞机实现大型化,为共轴旋翼反向旋转直升飞机提供发展空间。
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
[0022] 图1为本发明的结构示意图;
[0023] 图2为本发明的剖面结构示意图;
[0024] 图3为本发明的主轴和桨毂装配的剖面结构示意图;
[0025] 图4为本发明的旋转传动结构示意图;
[0026] 图5为本发明的主桨距控制系统剖面示意图;
[0027] 图6为图5的A-A向剖面结构图;
[0028] 图7为图5的B-B向剖面结构图;
[0029] 图8为本发明控制系统的结构示意图;
[0030] 图9为本发明差动控制系统的结构示意图;
[0031] 图10为本发明上旋转同步结构的局部示意图;
[0032] 图11为本发明下旋转同步结构的局部示意图。
[0033] 附图中,I为固定轴,Ia为下定轴,Ib为上定轴,Ic为支撑柱,Id为连接座,2为下旋翼桨毂,3为上旋翼桨毂,4为齿轮传动轴,5为总桨距滑套,5a为支撑悬臂,6为主变距控制杆,6b为差动作动器,6d为球头,7为下倾斜器支架,8为周向定位下连杆,9为差动控制杠杆,10为差动控制杆,11为浮动连杆,12为上倾斜器支架,12b为球形套,13为周向定位上连杆,14为下倾斜器,15为上倾斜器,16为下同步臂,17为上同步臂,18a为上旋翼控制杆,18b为下旋翼控制杆,19为变距连杆,20为变距摇臂,21为变距操纵杆,22为减速器,22c为铰接座,22d为总桨距控制作动器,23为旋翼控制臂,23a为球头销,24为旋翼,25为轴承,26为弹性保持架,26a为弹性片,26b为半圆弧滑动轴承,27为动力输入齿轮。
具体实施方式
[0034] 参见图1至图5和图8,一种共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,包括主轴、上旋翼桨毂3、下旋翼桨榖2、齿轮传动轴4、上倾斜器15、下倾斜器14、上倾斜器支架
12、下倾斜器支架7、上同步臂17、下同步臂16、上旋翼控制杆18a、下旋翼控制杆18b、旋翼控制臂23、主变距控制杆6、总桨距滑套5等主要部件。所述主轴为用于支撑旋翼桨毂的空心状固定轴1,固定轴I的下端与减速器22的壳体固定连接,其固定连接可采用多个螺栓紧固,也可采用多点铆接固定,或者采用焊接固定。减速器22的壳体固定连接在直升机的机身上,其固定方式采用直升机减速器的惯常固定连接方式固定。所述固定轴I的上、下段分别安装可转动的上旋翼桨毂3、下旋翼桨毂2,上、下旋翼桨毂3、2均为筒状结构,上、下旋翼桨毂与固定轴I之间分别设有轴承25,使上、下旋翼桨毂可以灵活地在固定轴I上旋转。所述上、下旋翼桨毂上分别安装多个旋翼控制臂23,上、下旋翼桨毂上安装的旋翼控制臂23数量相同。本实施例的上、下旋翼桨毂上安装的旋翼控制臂23均为四个,四个旋翼控制臂23分别均匀分布在上、下旋翼桨毂上,各个旋翼控制臂23通过球头销23a铰接在旋翼桨毂上设置的安装座上,使旋翼控制臂23可以在控制下变换角度。各旋翼控制臂23上固定连接一个旋翼24,旋翼控制臂23既承受来自旋翼的离心力,也能在旋翼控制杆的操纵力作用下使旋翼产生迎角变化。上、下旋翼桨毂各安装四个旋翼,改变了现有的共轴反转旋翼直升机的上、下旋翼最多只能各设三个的现状,使直升机的升力能够得到提升,如果需进一步提高升力,还可以设计为各安装四个以上的旋翼;当然,如果不考虑直升机的升力问题,也可以设计为各安装三个或两个旋翼,但升力会低于四个旋翼。为使旋翼控制臂23在承受旋翼离心力、直升机升力和操纵力时,能相对保持在一定位置,本实施例的所述上、下旋翼桨毂3、2上分别设有用于保持旋翼控制臂相对位置的弹性保持架26,每个弹性保持架26包括上、下弹性片26a,上、下弹性片与旋翼控制臂接触的一端分别设有半圆弧滑动轴承26b,两个半圆弧滑动轴承26b分别位于旋翼控制臂23的上、下方,两个半圆弧滑动轴承26b相向与旋翼控制臂23滑动配合,形成对旋翼控制臂23的柔性支撑,上、下弹性片26a的另一端与旋翼桨毂固定连接,其连接方式可以采用螺栓紧固或铆接固定。采用弹性保持架26对旋翼控制臂23实施柔性的辅助支撑,能够使旋翼在承受离心力、升力和操纵力的运动时有一定扰性,相对保持在一定位置。所述固定轴I的中段为均布的多个支撑柱lc,所述支撑柱Ic与固定轴I为一体结构,各支撑柱之间留有设置其它部件的空间,其中,至少一个支撑柱Ic中安装有齿轮传动轴4,所述齿轮传动轴4上端的齿轮与上旋翼桨毂3设有的内齿啮合,齿轮传动轴4下端的齿轮与下旋翼桨毂2设有的外齿啮合,下旋翼桨毂2与减速器22的动力输入齿轮27啮合,构成上、下旋翼桨毂反向旋转的共轴结构。为使上、下旋翼桨毂之间的动力传递更加平稳,所述多个支撑柱Ic均设有轴向孔,每个支撑柱Ic的轴向孔中均安装有齿轮传动轴4,所有齿轮传动轴4上端的齿轮均与上旋翼桨毂3的内齿啮合,所有齿轮传动轴4下端的齿轮均与下旋翼桨毂2的外齿啮合,形成行星轮系传动。所述固定轴I中段均布的支撑柱Ic之间的空间设置上倾斜器支架12、下倾斜器支架7。一总桨距滑套5间隙配合在固定轴I下段的内空中,一主变距控制杆6设于总桨距滑套5中通过球头6d与总桨距滑套5轴定位铰接。本实施例的所述总桨距滑套5为上小下大的锥筒状,使主变距控制杆6在总桨距滑套5腔内有摇摆空间,总桨距滑套5间隙配合在固定轴I呈锥筒状的下段中,总桨距滑套5的底部通过支撑悬臂5a与设于减速器22壳体上的总桨距控制作动器22d连接,使总桨距滑套5在固定轴I腔内可上下运动。所述主变距控制杆6的上部伸出总桨距滑套5,与上倾斜器支架12滑动配合,为便于装配和活动灵活,本实施例的所述上倾斜器支架12的中心设为球窝孔,一球形套12b设于球窝孔中形成滑动配合,主变距控制杆6穿过球形套12b与之滑动配合,形成相对于上倾斜器支架12的万向连接。所述主变距控制杆6的上部并与下倾斜器支架7固定连接,为装配方便,本实施例主变距控制杆6与下倾斜器支架7采用周向固定并轴向锁定的固定连接方式,在主变距控制杆6设置多棱型台阶或花键与下倾斜器支架7周向固定配合,再用螺母轴向定位锁定。所述主变距控制杆6下端通过两个变距连杆19分别与左、右变距摇臂20铰接,左、右变距摇臂20分别与左、右变距操纵杆21铰接。为便于操作控制,所述变距摇臂20采用“V”型摇臂,“V”型摇臂的转角处为支点,该支点通过销轴铰接于减速器22壳体上设置的铰接座,“V”型摇臂的一个延伸臂与变距连杆19通过球头铰接,变距连杆19与主变距控制杆6下端通过球头铰接,“V”型摇臂的另一个延伸臂与变距操纵杆21通过销轴铰接。在变距操纵杆21的带动下,通过变距摇臂20、变距连杆19能够带动主变距控制杆6以球头6d为铰点进行多方向运动,由此控制旋翼的迎角变化,实现对上、下旋翼的同步控制。所述上、下倾斜器15、14均空套在固定轴I中段位于上、下旋翼桨毂3、2之间,上、下倾斜器均具有相对运动的内、外环,倾斜器的内环和外环通过轴承配合形成外环可沿内环转动的结构,上倾斜器15的内环与上倾斜器支架12通过螺栓或铆销固定连接,下倾斜器14的内环与下倾斜器支架7通过螺栓或铆销固定连接,上倾斜器15的外环通过上同步臂17连接上旋翼桨毂3,使上倾斜器15的外环能够随上旋翼桨毂3同步旋转,并通过多根上旋翼控制杆18a与上旋翼的旋翼控制臂23铰接;下倾斜器14的外环通过下同步臂16连接下旋翼桨毂2,使下倾斜器14的外环能够随下旋翼桨毂2同步旋转,并通过多根下旋翼控制杆18b与下旋翼的旋翼控制臂23铰接。为了使上、下倾斜器的外环既能在同步臂的带动下随旋翼桨毂旋转,又能在旋翼控制杆的带动下倾斜,所述上同步臂17、下同步臂16均为上、下部铰接在一起的铰链式同步臂。所述上同步臂17的上部与上旋翼桨毂3上设置的铰接支座通过销轴铰接,上同步臂17的下部与上倾斜器15的外环设置的球窝支座通过球头铰接;所述下同步臂16的下部与下旋翼桨毂2上设置的铰接支座通过销轴铰接,下同步臂16的上部与下倾斜器14的外环上设置的球窝支座通过球头铰接(见图10、图11)。所述上倾斜器支架12、下倾斜器支架7均设为具有多个悬挂臂的支架,上、下倾斜器支架的悬挂臂数量与固定轴I中段的支撑柱Ic数量相同,本实施例的上、下倾斜器支架12、7的悬挂臂数量和固定轴I中段的支撑柱Ic数量均为三个,三个支撑柱呈等分圆周分布,既能形成稳定的支撑,保证固定轴I的强度,又能为安装倾斜器支架等部件提供宽敞的空间,倾斜器支架的三个悬挂臂等分圆周呈放射状延伸,所述上倾斜器支架12的各悬挂臂分别从相邻两支撑柱之间的空间伸出,与上倾斜器15的内环固定连接,所述下倾斜器支架7的各悬挂臂从相邻两支撑柱之间的空间伸出,与下倾斜器14的内环固定连接。所述上倾斜器支架12设有周向定位上连杆13与主变距控制杆6连接,下倾斜器支架7设有周向定位下连杆8与固定轴I连接。所述周向定位上连杆13为三部分通过销轴铰接构成的铰链式连杆,该铰链式连杆的一端与上倾斜器支架12通过球头销铰接,另一端与主变距控制杆6周向固定连接,并用螺母锁定轴向位置。所述周向定位上连杆13上设置多边形孔,或矩形孔,或花键孔,所述主变距控制杆6上设有多边形柱段,或矩形柱段,或花键段与周向定位上连杆13对应周向固定连接。该周向定位上连杆13既能使上倾斜器支架12不会产生周向转动,又能在主变距控制杆6进行变距控制时作相应变形,不会干涉上倾斜器支架12和主变距控制杆6的动作。所述周向定位下连杆8为两部分通过销轴铰接构成的铰链式连杆,该铰链式连杆的一端与下倾斜器支架7通过球头销铰接,另一端与固定轴I上设置的铰接座通过销轴铰接;该周向定位下连杆8既能使下倾斜器支架7不会产生周向转动,又能在主变距控制杆6进行变距控制时作相应变形,不会干涉下倾斜器支架7和主变距控制杆6的动作。
[0035] 参见图1至图3,为了使本发明共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构便于装配和保证强度,本发明的一种实施例将用于支撑旋翼桨毂的空心状固定轴I采用所述两部分连接构成,具体为所述支撑旋翼桨毂的空心状固定轴I包括上定轴Ib和下定轴la,所述上定轴Ib的上部呈锥筒状构,底部为连接座ld,锥筒状构和连接座Id之间为均布的多个支撑柱lc,由此构成一体结构的上定轴lb,其支撑柱Ic的数量以采用三个为较佳,三个支撑柱呈等分圆周分布,既能形成稳定的支撑,保证固定轴I的强度,又能为安装倾斜器支架等部件提供宽敞的空间;而且上定轴Ib内呈空腔状态可以减轻重量和布置设备,在固定轴I内腔壁可设置若干槽道,布置电路或其它管路。所述三个支撑柱Ic均设有轴向孔,每个支撑柱的轴向孔中均安装有齿轮传动轴4,所有齿轮传动轴4上端的齿轮均与上旋翼桨毂3的内齿啮合,所有齿轮传动轴4下端的齿轮均与下旋翼桨毂2的外齿啮合,形成行星轮系传动。所述下定轴Ia为锥筒状结构,下定轴Ia上端与上定轴Ib底部的连接座Id通过装配固定连接成用于支撑旋翼桨毂的空心固定轴。其中,锥筒状结构的下定轴Ia的直径大的锥筒底端通过紧固连接或焊接固定在减速器22的壳体上,下定轴Ia的上部和下部分别装配固定有轴承25,所述下旋翼桨毂2套在下定轴Ia上,通过轴承25支撑形成与下定轴的可转动配合,下旋翼桨毂2的下部设有外圆周齿与减速器22中的动力输入齿轮27啮合,下旋翼桨毂2的上部设有外圆周齿与齿轮传动轴4下端的齿轮啮合。所述下定轴Ia的上端圆周设有外螺纹,上定轴Ib底部的连接座Id设有内螺纹孔,上定轴Ib通过连接座Id上的内螺纹孔与下定轴Ia上端螺纹连接紧固,所述下定轴Ib上端的轴端面还设有多个轴向螺纹孔,上定轴Ib的连接座Id上也设有与下定轴Ib轴端面的多个轴向螺纹孔对应的定位孔,用多个螺栓分别穿过连接座Id上的定位孔,与下定轴Ib上端的多个轴向螺纹孔紧固,既形成了上、下定轴连接的周向固定,又加固了上、下定轴之间的连接固定,保证上、下定轴固定连接的牢固性和连接强度。所述上定轴Ib的上部和下部分别装配固定有轴承25,所述上旋翼桨毂3套在上定轴Ib上,通过轴承25支撑形成与上定轴的可转动配合,上旋翼桨毂3的下部设有内圆周齿与齿轮传动轴4上端的齿轮啮合,通过齿轮传动轴4将下旋翼桨毂传递的动力传递给上旋翼桨毂,并使上旋翼桨毂的旋转方向与下旋翼桨毂的旋转方向相反,形成反向旋转的共轴结构。上旋翼桨毂3装配好后,在上定轴Ib的上端盖上密封盖,并且凡是设有轴承、齿轮的部位都设有油封,以防止润滑油泄漏。
[0036] 参见图5至图9,本发明不仅仅局限于上述实施例,在所述主变距控制杆6上,还可以等分圆周滑动配合有多个差动控制杆10,所述差动控制杆10的数量与下倾斜器支架7的悬挂臂的数量对应。本实施例采用三个差动控制杆10对应下倾斜器支架7的三个悬挂臂,各差动控制杆10下端与安装在主变距控制杆6上的差动作动器6b连接。所述差动作动器6b通过螺栓固定在主变距控制杆6下部,差动作动器6b的三个活塞杆分别与差动控制杆10的下端通过螺栓或销钉连接,通过液压控制活塞运动来驱动差动控制杆10的动作。每个差动控制杆10的上端通过一差动控制杠杆9分别与下倾斜器支架7铰接。所述差动控制杠杆9的数量采用三个,以对应差动控制杆10的数量,各差动控制杠杆9的一端与差动控制杆10的上端通过铰接销铰接,另一端与所对应的下倾斜器支架7的悬挂臂通过铰接销铰接。各差动控制杠杆9通过一浮动连杆11分别与上倾斜器支架12铰接,所述浮动连杆11的下端通过铰接销铰接在差动控制杠杆9的中段,浮动连杆11的上端与所对应的上倾斜器支架12的悬挂臂通过铰接销铰接。由此在差动作动器6b工作时,通过差动控制杆10、差动控制杠杆9、浮动连杆11形成对上、下旋翼的全差动控制的辅助控制补偿,使上、下旋翼的全差动控制更加完善,直升机的飞行状态和动作更加完美。为有利于控制,所述主变距控制杆6上等分圆周设置有多个沿轴向延伸的导向滑槽,本实施例的导向滑槽设为三个,各导向滑槽均分别从主变距控制杆6中部设有的球头6d延伸过,每个导向滑槽中滑动配合一个差动控制杆10。为便于装配,各差动控制杆10可均由上、下两段通过螺钉紧固连接组成,其上段杆的上端设有铰接支耳与差动控制杠杆9铰接,下段杆的下端设有铰接支耳与差动作动器6b的活塞杆铰接。
[0037] 采用本发明共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构的直升机,可以通过增加下旋翼迎角来增加阻力和升力,以减少上旋翼迎角来减小阻力和升力,使上旋翼反向力矩小于下旋翼反向力矩。通过布置在减速器两侧的总浆距控制作动器驱动总浆距滑套向下移动,使总浆距滑套带动主变距控制杆向下移动,主变距控制杆通过下倾斜器支架带动下倾斜器向下移动,下倾斜器带动下旋翼控制杆向下移动来增加下旋翼迎角。同时三个差动作动器等量驱动差动控制杆向上移动,差动控制杆带动差动控制杠杆内侧向上移动,差动控制杠杆带动浮动连杆向上移动,浮动连杆带动上倾斜器向上移动,通过上旋翼控制杆向上移动来减少上旋翼迎角。并且能够通过来自驾驶人员或者伺服机构的操纵力使变距操纵杆作上下运动,通过变距摇臂和变距连杆带动主变距控制杆最下端偏离固定轴的轴线。当主变距控制杆的轴线与固定轴的轴线产生角度偏离时,上、下倾斜器的外环旋转平面与上、下旋翼浆毂的旋转平面同时发生角度偏离,在上、下旋翼控制杆的控制下,旋翼迎角随旋转以周为单位作周期变化,由此形成主周期变距控制。由于迎角变化,在不同的旋转角度产生不等的升力,通过改变旋翼不同相位上的升力来控制直升机飞行姿态,前后变化对应直升机仰俯,左右变化对应直升机横滚,达到控制直升机飞行姿态的目的。同时,通过上、下倾斜器处于不同角度和位置的旋转平面,使上、下旋翼达到理想的差动周期变距控制。差动周期变距控制由主变距控制杆下端的差动作动器分别不等量驱动来实现,通过差动作动器的活塞杆的控制力来驱动差动控制杆带动差动控制杠杆动作,由差动控制杠杆带动浮动连杆使上倾斜器支架改变上倾斜器的位置。例如:差动作动器的三个活塞杆中一个提供向上的驱动力,而另外二个保持不动时,则处于相同相位的上倾斜器支架的那一边的悬挂臂同时向上运动,上倾斜器相应的相位也同时向上移动,对应的直径点则会以两个未移动相位的浮动连杆上端铰接点形成的虚拟轴以杠杆的方式向下运动。本发明结构还能通过旋翼控制臂延伸段引起的对应于倾斜器位置产生的控制角度差进行相位补偿,其补偿方式可以是手动机械液力控制,电子控制,或者智能的。

Claims (10)

1.一种共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,包括主轴,上、下旋翼桨毂,上、下倾斜器,所述上、下旋翼桨毂均为筒状结构,其特征在于:所述主轴为用于支撑旋翼桨毂的空心状固定轴,固定轴的下端与减速器的壳体固定连接,所述固定轴的上、下段分别安装可转动的上、下旋翼桨毂,上、下旋翼桨毂上分别安装多个旋翼控制臂,固定轴的中段为均布的多个支撑柱,至少一个支撑柱中安装有齿轮传动轴,所述齿轮传动轴上端的齿轮与上旋翼桨毂设有的内齿啮合,齿轮传动轴下端的齿轮与下旋翼桨毂设有的外齿啮合,下旋翼桨毂与减速器的动力输入齿轮啮合,构成上、下旋翼桨毂反向旋转的共轴结构;所述固定轴中段均布的支撑柱之间的空间设置上、下倾斜器支架,一总桨距滑套间隙配合在固定轴下段的内空中,一主变距控制杆设于总桨距滑套中通过球头与总桨距滑套轴定位铰接,主变距控制杆的上部伸出总桨距滑套,与上倾斜器支架滑动配合,并与下倾斜器支架固定连接,主变距控制杆下端通过两个变距连杆分别与左、右变距摇臂铰接;所述上、下倾斜器均空套在固定轴中段位于上、下旋翼桨毂之间,上、下倾斜器均具有相对运动的内、外环,上、下倾斜器的内环分别与上、下倾斜器支架固定连接,上倾斜器的外环通过上同步臂连接上旋翼桨毂,并通过多根上旋翼控制杆与上旋翼控制臂铰接,下倾斜器的外环通过下同步臂连接下旋翼桨毂,并通过多根下旋翼控制杆与下旋翼控制臂铰接。
2.根据权利要求1所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述用于支撑旋翼桨毂的空心状固定轴包括上定轴和下定轴,所述上定轴的上部呈锥筒状构,底部为连接座,锥筒状构和连接座之间为均布的多个支撑柱,由此构成一体结构的上定轴,所述下定轴为锥筒状结构,下定轴上端与上定轴底部的连接座通过装配固定连接成用于支撑旋翼桨毂的空心固定轴。
3.根据权利要求1或2所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述多个支撑柱均设有轴向孔,每个支撑柱的轴向孔中均安装有齿轮传动轴,所有齿轮传动轴上端的齿轮均与上旋翼桨毂的内齿啮合,所有齿轮传动轴下端的齿轮均与下旋翼桨毂的外齿啮合,形成行星 轮系传动。
4.根据权利要求1所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述上、下同步臂均为上、下部铰接在一起的铰链式同步臂,上同步臂的上部与上旋翼桨毂铰接,下部与上倾斜器外环铰接;下同步臂的下部与下旋翼桨毂铰接,上部与下倾斜器外环铰接。
5.根据权利要求1所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述上、下倾斜器支架均设为具有多个悬挂臂的支架,上、下倾斜器支架的悬挂臂数量与固定轴中段的支撑柱数量相同,上、下倾斜器支架的悬挂臂从两支撑柱之间的空间伸出,分别与上、下倾斜器的内环固定连接。
6.根据权利要求1所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述上倾斜器支架的中心设为球窝孔,一球形套设于球窝孔中,主变距控制杆与球形套滑动配合,形成相对于上倾斜器支架的万向连接。
7.根据权利要求1所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述上倾斜器支架设有周向定位上连杆与主变距控制杆连接,下倾斜器支架设有周向定位下连杆与固定轴连接。
8.根据权利要求1所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述总桨距滑套为上小下大的锥筒状,使主变距控制杆在总桨距滑套腔内有摇摆空间,总桨距滑套间隙配合在固定轴呈锥筒状的下段中,总桨距滑套的底部通过支撑悬臂与设于减速器壳体上的总桨距控制作动器连接,使总桨距滑套固定轴腔内可上下运动。
9.根据权利要求1或6、7、8任一所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述主变距控制杆上等分圆周滑动配合有多个差动控制杆,各差动控制杆下端与安装在主变距控制杆上的差动作动器连接,每个差动控制杆的上端通过一差动控制杠杆分别与下倾斜器支架铰接,各差动控制杠杆通过一浮动连杆分别与上倾斜器支架铰接。
10.根据权利要求9所述的共轴反转旋翼直升机的共轴传动和控制结构,其特征在于:所述主变距控制杆上等分圆周设置有多个沿轴向延伸的导向滑槽,各导向滑槽均分别从主变距控 制杆中部设有的球头延伸过,每个导向滑槽中滑动配合一个差动控制杆。
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