CN106428542B - 一种共轴直升机操纵机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共轴直升机操纵机构，包括滑动环，滑动旋转环，横向连接杆，纵向上拉杆，上桨毂转动杆，联动变距杆，上滑动倾转盘，下滑动倾转盘，下滑动倾转十字盘，纵向下拉杆，下桨毂转动杆，倾斜拉杆，纵向中拉杆，上滑动倾转十字盘，上下十字盘连杆，上旋翼传动轴，下旋翼传动轴，上舵机输出机构，下舵机输出机构。其中，滑动环可独立调节上旋翼桨距。上旋翼传动轴带动滑动旋转环和上滑动倾转盘同步旋转。下滑动倾转盘可联动调节下、上旋翼桨距。下旋翼传动轴带动下、上滑动倾转十字盘同步旋转。本方案将旋转倾转盘同步旋转机构集成到变桨距机构中，在上、下桨距联动调节的同时可进行上桨距独立调节，可降低成本并提高系统可靠和安全性。

Description

一种共轴直升机操纵机构

技术领域

本发明涉及直升机领域，特别涉及一种共轴直升机操纵机构。

背景技术

与单旋翼直升机相比，共轴反转旋翼直升机具有旋翼臂展短、功率消耗低、不需安装尾桨来平衡旋翼旋转产生的反力矩、结构设计更灵活等优点。俄罗斯卡莫夫设计局设计制造的卡50共轴反转直升机是该类直升机的典型代表。现有技术中的共轴直升机通常上、下旋翼无法进行单桨独立变距，此类直升机在实现升降、滚转、俯仰、偏航和倒飞等机动时除了桨距调节之外还需要依赖旋翼的转速调节，无法通过直接改变桨距来进行机动。此类方案由于惯量影响会导致飞机机动缓慢，效率较低。专利201510097444.6中提出了一种四个舵机混合控制的变距方案，可实现上、下旋翼独立变距的差异性和周期变距的一致性，可通过直接改变桨距来进行机动，有效解决了直升机机动效率低下的问题。

在现有技术方案中，旋翼传动轴周围布置的操纵机构非常复杂，除了控制上下旋翼桨距变化的机构之外，还设置有带动上下旋转倾转盘分别跟随上下旋翼同步旋转的两套操纵机构。此类方案不仅加工制造成本较高，而且安装过程复杂，在实际飞行时还给整个操纵机构的可靠性和安全性带来较大的隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述问题，提供一种共轴直升机操纵机构。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种共轴直升机操纵机构，包括滑动环，滑动旋转环，横向连接杆，纵向上拉杆，上桨毂转动杆，联动变距杆，上滑动倾转盘，下滑动倾转盘，下滑动倾转十字盘，纵向下拉杆，下桨毂转动杆，倾斜拉杆，纵向中拉杆，上滑动倾转十字盘，上下十字盘连杆，上旋翼传动轴，下旋翼传动轴，上舵机输出机构，下舵机输出机构。所述的滑动环内圈通过轴承与上旋翼传动轴连接，其外圈与上舵机输出机构铰接，在上舵机输出机构的推拉作用下可沿上旋翼传动轴轴向滑动。所述的滑动旋转环与滑动环沿上旋翼传动轴的轴向固接，套装于上旋翼传动轴上，可沿上旋翼传动轴的周向旋转，其外圈与横向连接杆铰接。所述的横向连接杆一端与滑动旋转环铰接，另一端与纵向上拉杆铰接，其中部与联动变距杆铰接。所述的纵向上拉杆一端与横向连接杆铰接，另一端与上桨毂转动杆铰接。所述的联动变距杆一端与横向连接杆中部铰接，另一端与上滑动倾转盘铰接。所述的上滑动倾转盘内圈通过万向铰套装于上旋翼传动轴上，与上滑动倾转十字盘沿上旋翼传动轴的轴向固接。所述的下滑动倾转盘套装于下旋翼传动轴上，其外圈与沿下旋翼传动轴周向均布的三个下舵机输出机构铰接，在下舵机输出机构的推拉作用下可沿下旋翼传动轴的轴向进行滑动，同时还能围绕下旋翼传动轴的轴向进行一定角度的倾转。所述的下滑动倾转十字盘通过万向铰套装于下旋翼传动轴上，与下滑动倾转盘沿下旋翼传动轴的轴向固接，其外圈十字端部通过上下十字盘连杆与上滑动倾转十字盘连接，其外圈还与纵向下拉杆铰接。所述的纵向下拉杆为折线型结构，其一端与下滑动倾转十字盘的外圈铰接，另一端与倾斜拉杆铰接，折点处与下桨毂转动杆铰接。所述的倾斜拉杆一端与纵向下拉杆铰接，另一端与纵向中拉杆铰接。所述的纵向中拉杆一端与倾斜拉杆铰接，另一端与上滑动倾转十字盘的外圈铰接。所述的上滑动倾转十字盘套装于上旋翼传动轴上。所述的上下十字盘连杆的上端与上滑动倾转十字盘铰接，下端与下滑动倾转十字盘铰接。

所述的滑动环在上舵机输出机构的作用下沿上旋翼传动轴上下滑动，通过操纵机构带动上桨毂转动杆运动，进行上旋翼桨距的独立调节。所述的上旋翼传动轴旋转时，通过上桨毂转动杆、纵向上拉杆和横向连接杆带动滑动旋转环同步旋转；通过上桨毂转动杆、纵向上拉杆、横向连接杆和联动变距杆带动上滑动倾转盘同步旋转。

所述的下滑动倾转盘在下舵机输出机构的作用下沿下旋翼传动轴上下滑动，通过操纵机构带动下桨毂转动杆和上桨毂转动杆运动，进行下旋翼和上旋翼桨距的联动调节。所述的下旋翼传动轴旋转时，通过下桨毂转动杆和纵向下拉杆带动下滑动倾转十字盘同步旋转；通过下桨毂转动杆、倾斜拉杆和纵向中拉杆带动上滑动倾转十字盘同步旋转。

作为本发明的优选，所述的共轴直升机操纵机构的上舵机输出机构包括上舵机，上舵机输出杆,上舵机横向连接杆，角杆，纵向拉杆，上舵机安装架，上舵机固定板。所述的上舵机安装在上舵机安装架上，其输出轴与上舵机输出杆固接。所述的上舵机输出杆一端与上舵机的输出轴固接，另一端与上舵机横向连接杆铰接。所述的上舵机横向连接杆一端与上舵机输出杆铰接，另一端与角杆铰接。所述的角杆为直角形结构，其一端与上舵机横向连接杆铰接，另一端与纵向拉杆铰接，其折角处与上舵机安装架铰接。所述的纵向拉杆为门形结构，其上端中部与角杆铰接，下端与滑动环铰接。所述的上舵机安装架固定安装在上舵机固定板上。所述的上舵机固定板与机身固接，套装于上旋翼传动轴上，并通过轴承与上旋翼传动轴连接。

作为本发明的优选，所述的共轴直升机操纵机构的下舵机输出机构包括下舵机，下舵机输出杆，下舵机纵向连接杆，下舵机安装座。所述的下舵机固定安装在下舵机安装座上，其输出轴与下舵机输出杆固接。所述的下舵机输出杆一端与下舵机的输出轴固接，另一端与下舵机纵向连接杆铰接。所述的下舵机纵向连接杆一端与下舵机输出杆铰接，另一端与下滑动倾转盘的外圈铰接。

作为本发明的优选，用于驱动上旋翼旋转的作动电机安装在上旋翼上方，用于驱动下旋翼旋转的作动电机安装在下旋翼下方，所述的上旋翼传动轴与下旋翼传动轴共轴，且与下旋翼传动轴上下依次放置。所述的纵向拉杆为折弯门形结构，其侧边中部折弯处与角杆铰接，下端与滑动环铰接。所述的纵向拉杆的折弯结构为避免与上旋翼传动轴发生干涉，亦可采用门形上梁中部开孔式结构，为上旋翼传动轴留出空间。

作为本发明的优选，仅采用一个作动电机带动上旋翼和下旋翼同步反向旋转，所述的上旋翼传动轴和下旋翼传动轴通过传动比为负数的齿轮机构连接。

有益效果：

本发明技术方案相比现有方案，采用了结构更加简单的新型操纵机构，实现了上、下旋翼周期变距的一致性和独立变距的差异性功能，即在上旋翼和下旋翼桨距联动调节的同时可对上旋翼桨距进行独立调节。尤为重要的是，本方案将旋转倾转盘跟随旋翼进行同步旋转的操纵机构集成到了上下旋翼的变桨距机构中，可有效降低生产成本并提高系统可靠性和安全性。

附图说明

图1为共轴直升机操纵机构示意图；

图2为共轴直升机操纵机构的上舵机输出机构的示意图；

图3为共轴直升机操纵机构的下舵机输出机构的示意图；

图4为本发明实施例2的立体图；

图5为本发明实施例2的主视图；

图1至图5中所示，1、滑动环，2、滑动旋转环，3、横向连接杆，4、纵向上拉杆，5、上桨毂转动杆，6、联动变距杆，7、上滑动倾转盘，8、下滑动倾转盘，9、下滑动倾转十字盘，10、纵向下拉杆，11、下桨毂转动杆，12、倾斜拉杆，13、纵向中拉杆，14、上滑动倾转十字盘，15、上下十字盘连杆，16、上旋翼传动轴，17、下旋翼传动轴，18、上舵机输出机构，19、下舵机输出机构，18a、上舵机，18b、上舵机输出杆，18c、上舵机横向连接杆，18d、角杆，18e、纵向拉杆，18f、上舵机安装架，18g、上舵机固定板，19a、下舵机，19b、下舵机输出杆，19c、下舵机纵向连接杆，19d、下舵机安装座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

如图1所示为本实施例公开的一种共轴直升机操纵机构示意图，包括滑动环1，滑动旋转环2，横向连接杆3，纵向上拉杆4，上桨毂转动杆5，联动变距杆6，上滑动倾转盘7，下滑动倾转盘8，下滑动倾转十字盘9，纵向下拉杆10，下桨毂转动杆11，倾斜拉杆12，纵向中拉杆13，上滑动倾转十字盘14，上下十字盘连杆15，上旋翼传动轴16，下旋翼传动轴17，上舵机输出机构18，下舵机输出机构19。其特征在于：所述的滑动环1内圈通过轴承与上旋翼传动轴16连接，其外圈与上舵机输出机构18铰接，在上舵机输出机构18的推拉作用下可沿上旋翼传动轴16轴向滑动。所述的滑动旋转环2与滑动环1沿上旋翼传动轴16的轴向固接，套装于上旋翼传动轴16上，可沿上旋翼传动轴16的周向旋转，其外圈与横向连接杆3铰接。所述的横向连接杆3一端与滑动旋转环2铰接，另一端与纵向上拉杆4铰接，其中部与联动变距杆6铰接。所述的纵向上拉杆4一端与横向连接杆3铰接，另一端与上桨毂转动杆5铰接。所述的联动变距杆6一端与横向连接杆3中部铰接，另一端与上滑动倾转盘7铰接。所述的上滑动倾转盘7内圈通过万向铰套装于上旋翼传动轴16上，与上滑动倾转十字盘14沿上旋翼传动轴16的轴向固接。所述的下滑动倾转盘8套装于下旋翼传动轴17上，其外圈与沿下旋翼传动轴17周向均布的三个下舵机输出机构19铰接，在下舵机输出机构19的推拉作用下可沿下旋翼传动轴17的轴向进行滑动，同时还能围绕下旋翼传动轴17的轴向进行一定角度的倾转。所述的下滑动倾转十字盘9通过万向铰套装于下旋翼传动轴17上，与下滑动倾转盘8沿下旋翼传动轴17的轴向固接，其外圈十字端部通过上下十字盘连杆15与上滑动倾转十字盘14连接，其外圈还与纵向下拉杆10铰接。所述的纵向下拉杆10为折线型结构，其一端与下滑动倾转十字盘9的外圈铰接，另一端与倾斜拉杆12铰接，折点处与下桨毂转动杆11铰接。所述的倾斜拉杆12一端与纵向下拉杆10铰接，另一端与纵向中拉杆13铰接。所述的纵向中拉杆13一端与倾斜拉杆12铰接，另一端与上滑动倾转十字盘14的外圈铰接。所述的上滑动倾转十字盘14套装于上旋翼传动轴16上。所述的上下十字盘连杆15的上端与上滑动倾转十字盘14铰接，下端与下滑动倾转十字盘9铰接。

所述的滑动环1在上舵机输出机构18的作用下沿上旋翼传动轴16上下滑动，通过操纵机构带动上桨毂转动杆5运动，进行上旋翼桨距的独立调节。所述的上旋翼传动轴16旋转时，通过上桨毂转动杆5、纵向上拉杆4和横向连接杆3带动滑动旋转环2同步旋转；通过上桨毂转动杆5、纵向上拉杆4、横向连接杆3和联动变距杆6带动上滑动倾转盘7同步旋转。

所述的下滑动倾转盘8在下舵机输出机构19的作用下沿下旋翼传动轴17上下滑动，通过操纵机构带动下桨毂转动杆11和上桨毂转动杆5运动，进行下旋翼和上旋翼桨距的联动调节。所述的下旋翼传动轴17旋转时，通过下桨毂转动杆11和纵向下拉杆10带动下滑动倾转十字盘9同步旋转；通过下桨毂转动杆11、倾斜拉杆12和纵向中拉杆13带动上滑动倾转十字盘14同步旋转。

如图2所示为本实施例公开的共轴直升机操纵机构的上舵机输出机构18的示意图，主要包括上舵机18a，上舵机输出杆18b,上舵机横向连接杆18c，角杆18d，纵向拉杆18e，上舵机安装架18f，上舵机固定板18g。其特征在于：所述的上舵机18a安装在上舵机安装架18f上，其输出轴与上舵机输出杆18b固接。所述的上舵机输出杆18b一端与上舵机18a的输出轴固接，另一端与上舵机横向连接杆18c铰接。所述的上舵机横向连接杆18c一端与上舵机输出杆18b铰接，另一端与角杆18d铰接。所述的角杆18d为直角形结构，其一端与上舵机横向连接杆18c铰接，另一端与纵向拉杆18e铰接，其折角处与上舵机安装架18f铰接。所述的纵向拉杆18e为门形结构，其上端中部与角杆18d铰接，下端与滑动环1铰接。所述的上舵机安装架18f固定安装在上舵机固定板18g上。所述的上舵机固定板18g与机身固接，套装于上旋翼传动轴16上，并通过轴承与上旋翼传动轴16连接。

所述的上舵机18a输出旋转运动，通过上舵机输出机构18转化为纵向拉杆18e的上下直线运动，从而带动滑动环1沿上旋翼传动轴16的轴向上下平移运动。

如图3所示为本实施例公开的一种共轴直升机操纵机构的下舵机输出机构19的示意图，主要包括下舵机19a，下舵机输出杆19b，下舵机纵向连接杆19c，下舵机安装座19d。其特征在于：所述的下舵机19a固定安装在下舵机安装座19d上，其输出轴与下舵机输出杆19b固接。所述的下舵机输出杆19b一端与下舵机19a的输出轴固接，另一端与下舵机纵向连接杆19c铰接。所述的下舵机纵向连接杆19c一端与下舵机输出杆19b铰接，另一端与下滑动倾转盘8的外圈铰接。

所述的下舵机19a输出旋转运动，通过下舵机输出机构19转化为纵向连接杆19c的上下直线运动，从而带动下滑动倾转盘8沿下旋翼传动轴17的轴向上下平移运动或绕下旋翼传动轴17的轴向倾转运动。

本实施例中，所述的下旋翼传动轴17为管状轴，所述上旋翼传动轴16与下旋翼传动轴17共轴，且自下而上穿过传动轴17，连接旋转电机和旋翼。

实施例2：

如图4和图5所示为本实施例公开的另一种共轴直升机操纵机构示意图，本实施例与实施例1的区别在于：

本实施例中，用于驱动上旋翼旋转的作动电机安装在上旋翼上方，用于驱动下旋翼旋转的作动电机安装在下旋翼下方，所述的上旋翼传动轴16与下旋翼传动轴17共轴，且与下旋翼传动轴17上下依次放置。所述的纵向拉杆18e为折弯门形结构，其侧边中部折弯处与角杆18d铰接，下端与滑动环1铰接。所述的纵向拉杆18e的折弯结构为避免与上旋翼传动轴16发生干涉，亦可采用门形上梁中部开孔式结构，为上旋翼传动轴16留出空间。

实施例3：

本实施例公开的另一种共轴直升机操纵机构，与实施例1和实施例2的区别在于：

本实施例中，仅采用一个作动电机带动上旋翼和下旋翼同步反向旋转，所述的上旋翼传动轴16和下旋翼传动轴17通过传动比为负数的齿轮机构连接。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种共轴直升机操纵机构，其特征在于：包括滑动环，滑动旋转环，横向连接杆，纵向上拉杆，上桨毂转动杆，联动变距杆，上滑动倾转盘，下滑动倾转盘，下滑动倾转十字盘，纵向下拉杆，下桨毂转动杆，倾斜拉杆，纵向中拉杆，上滑动倾转十字盘，上下十字盘连杆，上旋翼传动轴，下旋翼传动轴，上舵机输出机构，下舵机输出机构；所述的滑动环内圈通过轴承与上旋翼传动轴连接，其外圈与上舵机输出机构铰接，在上舵机输出机构的推拉作用下可沿上旋翼传动轴轴向滑动；所述的滑动旋转环与滑动环沿上旋翼传动轴的轴向固接，套装于上旋翼传动轴上，可沿上旋翼传动轴的周向旋转，其外圈与横向连接杆铰接；所述的横向连接杆一端与滑动旋转环铰接，另一端与纵向上拉杆铰接，其中部与联动变距杆铰接；所述的纵向上拉杆一端与横向连接杆铰接，另一端与上桨毂转动杆铰接；所述的联动变距杆一端与横向连接杆中部铰接，另一端与上滑动倾转盘铰接；所述的上滑动倾转盘内圈通过万向铰套装于上旋翼传动轴上，与上滑动倾转十字盘沿上旋翼传动轴的轴向固接；所述的下滑动倾转盘套装于下旋翼传动轴上，其外圈与沿下旋翼传动轴周向均布的三个下舵机输出机构铰接，在下舵机输出机构的推拉作用下可沿下旋翼传动轴的轴向进行滑动，同时还能围绕下旋翼传动轴的轴向进行倾转；所述的下滑动倾转十字盘通过万向铰套装于下旋翼传动轴上，与下滑动倾转盘沿下旋翼传动轴的轴向固接，其外圈十字端部通过上下十字盘连杆与上滑动倾转十字盘连接，其外圈还与纵向下拉杆铰接；所述的纵向下拉杆为折线型结构，其一端与下滑动倾转十字盘的外圈铰接，另一端与倾斜拉杆铰接，折点处与下桨毂转动杆铰接；所述的倾斜拉杆一端与纵向下拉杆铰接，另一端与纵向中拉杆铰接；所述的纵向中拉杆一端与倾斜拉杆铰接，另一端与上滑动倾转十字盘的外圈铰接；所述的上滑动倾转十字盘套装于上旋翼传动轴上；所述的上下十字盘连杆的上端与上滑动倾转十字盘铰接，下端与下滑动倾转十字盘铰接；所述的滑动环在上舵机输出机构的作用下沿上旋翼传动轴上下滑动，通过操纵机构带动上桨毂转动杆运动，进行上旋翼桨距的独立调节；所述的上旋翼传动轴旋转时，通过上桨毂转动杆、纵向上拉杆和横向连接杆带动滑动旋转环同步旋转；通过上桨毂转动杆、纵向上拉杆、横向连接杆和联动变距杆带动上滑动倾转盘同步旋转；所述的下滑动倾转盘在下舵机输出机构的作用下沿下旋翼传动轴上下滑动，通过操纵机构带动下桨毂转动杆和上桨毂转动杆运动，进行下旋翼和上旋翼桨距的联动调节；所述的下旋翼传动轴旋转时，通过下桨毂转动杆和纵向下拉杆带动下滑动倾转十字盘同步旋转；通过下桨毂转动杆、倾斜拉杆和纵向中拉杆带动上滑动倾转十字盘同步旋转。

2.根据权利要求1所述的一种共轴直升机操纵机构，其特征在于：所述的共轴直升机操纵机构的上舵机输出机构包括上舵机，上舵机输出杆,上舵机横向连接杆，角杆，纵向拉杆，上舵机安装架，上舵机固定板；所述的上舵机安装在上舵机安装架上，其输出轴与上舵机输出杆固接；所述的上舵机输出杆一端与上舵机的输出轴固接，另一端与上舵机横向连接杆铰接；所述的上舵机横向连接杆一端与上舵机输出杆铰接，另一端与角杆铰接；所述的角杆为直角形结构，其一端与上舵机横向连接杆铰接，另一端与纵向拉杆铰接，其折角处与上舵机安装架铰接；所述的纵向拉杆为门形结构，其上端中部与角杆铰接，下端与滑动环铰接；所述的上舵机安装架固定安装在上舵机固定板上；所述的上舵机固定板与机身固接，套装于上旋翼传动轴上，并通过轴承与上旋翼传动轴连接。

3.根据权利要求1所述的一种共轴直升机操纵机构，其特征在于：所述的共轴直升机操纵机构的下舵机输出机构包括下舵机，下舵机输出杆，下舵机纵向连接杆，下舵机安装座；所述的下舵机固定安装在下舵机安装座上，其输出轴与下舵机输出杆固接；所述的下舵机输出杆一端与下舵机的输出轴固接，另一端与下舵机纵向连接杆铰接；所述的下舵机纵向连接杆一端与下舵机输出杆铰接，另一端与下滑动倾转盘的外圈铰接。

4.根据权利要求1所述的一种共轴直升机操纵机构，其特征在于：所述的上旋翼传动轴与下旋翼传动轴共轴，且与下旋翼传动轴上下依次放置；所述的共轴直升机操纵机构的上舵机输出机构包括上舵机，上舵机输出杆,上舵机横向连接杆，角杆，纵向拉杆，上舵机安装架，上舵机固定板，所述的上舵机安装在上舵机安装架上，其输出轴与上舵机输出杆固接；所述的上舵机输出杆一端与上舵机的输出轴固接，另一端与上舵机横向连接杆铰接；所述的上舵机横向连接杆一端与上舵机输出杆铰接，另一端与角杆铰接；所述的角杆为直角形结构，其一端与上舵机横向连接杆铰接，另一端与纵向拉杆铰接，其折角处与上舵机安装架铰接；所述的纵向拉杆为折弯门形结构，其侧边中部折弯处与角杆铰接，下端与滑动环铰接；所述的纵向拉杆的折弯结构采用门形上梁中部开孔式结构，为上旋翼传动轴留出空间。

5.根据权利要求4所述的一种共轴直升机操纵机构，其特征在于：所述的上旋翼传动轴和下旋翼传动轴通过传动比为负数的齿轮机构连接。