CN106564591A - 飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路，其创新点在于：包括用于控制共轴双旋翼系统中上、下自动倾斜器倾斜的周期距操纵机构和差动周期距操纵机构，所述周期距操纵机构和差动周期距操纵机构具有一公用的传动结构。本发明的优点在于：其分别利用周期距轴和差动周期距轴为旋转点来分别带动T形三叉摇臂上、下端的同向移动或反向移动，最终使得上、下倾斜器发生同向或反向倾斜，不但能够顺利实现周期距操纵和差动周期距操纵，且结构更加间接、紧凑。

Description

飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路

技术领域

本发明涉及一种飞行器共轴双旋翼系统操纵链路，特别涉及一种飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路。

背景技术

众所周知，共轴双旋翼系统是用于产生升力和操纵直升机的，这种系统已经被应用于卡-26、卡-32等型号的直升机上，这种系统的特性在卡莫夫公司出版的上述型号直升机的技术使用手册中已经做了详细的说明，在此就不做更大篇幅的介绍了。

目前已知的方案中，卡-32直升机的共轴双旋翼系统与本发明最为接近，卡-32直升机的共轴双旋翼系统结构主要包括：减速器和2个向相反方向旋转的轴，上、下旋翼桨毂分别固定在2个向相反方向旋转的轴上，上、下旋翼设置水平铰、垂直铰和轴向铰；卡-32直升机的共轴双旋翼系统还包括每个旋翼的操纵链路，在这些链路中包括2个自动倾斜器、2个滑筒、总距和差动桨距机构、用于连接这些组件的摇臂和拉杆。其中，下旋翼的自动倾斜器直接安装在减速器的上部，它与旋翼桨叶周期变距杆连接。上旋翼的自动倾斜器安装在位于2个旋翼之间的减速器轴上，并与下自动倾斜器相连接，通过拉杆与下旋翼一起旋转，以保证上下自动倾斜器的倾斜平行度。上下滑筒安装在上旋翼轴上，在上下旋翼之间的空间上。滑筒经过轴槽中的螺栓与轴内部的拉杆连接，再经过这些拉杆与安装在减速器下部的用于控制旋翼总距和差动桨距的旋翼操纵机构连接。上、下旋翼的自动倾斜器分别通过各自的滑筒摇臂、拉杆与上、下旋翼桨叶轴向铰相连。

目前卡-32直升机原型机的旋翼系统所存在的一些局限性为：

和其它所有已知的直升机旋翼系统一样，卡-32直升机原型机在以平飞姿态飞行时，在桨叶向后运动的方位(与飞行方向相反的方向)上的桨叶根部截面形成反向扰流区。在反向扰流区，也就是在桨叶后缘方向出现桨叶气流分离的区域，不能产生升力。因此，为了补偿旋翼桨盘的升力，在这些方位上增加桨叶攻角。增加桨叶攻角可以引起桨叶叶型阻力的增加，从而导致本来用于旋翼转动的能量的无效消耗。但随着飞行速度的增加，反向扰流区增加，必须增加后行桨叶的攻角直到最大值为止，由此出现桨叶气流分离和升力特性损失，这些因素限制了直升机的平飞速度。

为了增加平飞速度，其中一种较为可行的思路为：采用刚性共轴双旋翼结构，在飞行过程中，通过同时减少上、下旋翼后行桨叶的攻角，降低气动阻力，同时增大前行桨叶的攻角，由此在不影响直升机悬停、垂直装填和小速度飞行时气动性能的情况下，降低上、下旋翼旋转时的能量消耗。该种思路存在的问题是：由于目前共轴双旋翼系统中，在进行直升机横向移动的周期距控制时，控制上、下自动倾斜器同向倾斜，由上、下自动倾斜器分别推动上、下旋翼的前、后行桨叶攻角变化，最终改变上、下旋翼的两锥体迎面平行变化，实现横向移动；此过程中，上旋翼的前行桨叶和下旋翼的前行桨叶攻角一个增大另一个减小，上旋翼的后行桨叶和下旋翼的后行桨叶攻角也是一个增大另一个就减小，因此，该种控制方式或结构无法满足该设计思路。

此外，若增加新的控制方式来满足后行桨叶攻角的变化，则又要考虑周期距控制和新控制方式之间的配合，以及结构简洁、紧凑的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够让上、下旋翼后行桨叶攻角同时减小且结构简洁、紧凑的飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路，其创新点在于：包括用于控制共轴双旋翼系统中上、下自动倾斜器倾斜的周期距操纵机构和差动周期距操纵机构，周期距操纵机构和差动周期距操纵机构采用一公用的操纵链路，其具体结构包括：一逆时针旋转90°的L形摇臂，该L形摇臂在初始状态下具有一第一水平臂，以及一与第一水平臂端部连接固定的第一垂直臂，第一水平臂与第一垂直臂的交界处通过一水平设置的差动周期距轴与固定支点铰接；该第一水平臂的另一端与差动周期距驱动器铰接，进而由差动周期距驱动器驱动L形摇臂绕差动周期距轴转动；一逆时针旋转90°的T形三叉摇臂，该T形三叉摇臂在初始状态下具有一第二水平臂、一第二上垂直臂以及一第二下垂直臂，该第二水平臂、第二上垂直臂和第二下垂直臂的交界处通过一水平设置的周期距轴与第一垂直臂的上端铰接；第二水平臂的另一端与周期距操纵机构的横向操纵杆通过连杆间接连接，进而由周期距操纵机构驱动其绕周期距轴转动；第二上垂直臂的上端用于通过下自动倾斜器连杆组件与下自动倾斜器连接，第二下垂直臂的下端用于通过上自动倾斜器连杆组件与上自动倾斜器连接。

优选的，所述下自动倾斜器连杆组件包括三叉摇臂一、连杆一、连杆二、连杆三，三叉摇臂一的一端通过连杆一与第二上垂直臂的上端铰接，第二端通过连杆二与下自动倾斜器的非旋转内环铰接，第三端通过连杆三与下自动倾斜器的滑筒铰接。

优选的，所述上自动倾斜器连杆组件具有一能够贯穿直升机上旋翼轴的内置式操纵过渡链路，周期距操纵机构以及差动周期距操纵机构通过内置式操纵过渡链路与上自动倾斜器实现连接。

优选的，所述内置式操纵过渡链路包括轴内拉杆、上横杆、下横杆、过渡滑筒、上横杆轴和下横杆轴，过渡滑筒通过键连接在上旋翼轴的下端部外，过渡滑筒可在键的导向下沿上旋翼轴上下滑动；上横杆位于上旋翼轴的上方，其中部设与上自动倾斜器的滑筒铰接的上横杆轴，上横杆的一端部通过上拉杆与上自动倾斜器的不旋转内环相连；下横杆位于上旋翼轴的下方，其中部设与过渡滑筒铰接的下横杆轴；轴内拉杆有一对，该对轴内拉杆的下端分别铰接在下横杆轴至下横杆两端部之间，该对轴内拉杆的上端分别铰接在上横杆轴至上横杆两端部之间。

本发明的优点在于：

本发明中，通过周期距操纵机构来控制上自动倾斜器、下自动倾斜器同向倾斜，使得上、下旋翼的各桨叶在每个旋转周期内改变不同角度，确保实现原有直升机纵向或横向移动功能；再由差动周期距操纵机构控制上自动倾斜器、下自动倾斜器在直升机横向上的相向或反向倾斜，使得上、下旋翼的前行桨叶攻角均增大，后行桨叶攻角均减小，进而减小前行气动阻力，降低无效消耗，提高平飞速度。

且周期距操纵机构的横向操纵链路和差动周期距操纵机构具有一公用的传动结构，其分别利用周期距轴和差动周期距轴为旋转点来分别带动T形三叉摇臂上、下端的同向移动或反向移动，最终使得上、下倾斜器发生同向或反向倾斜，不但能够顺利实现周期距操纵和差动周期距操纵，且结构更加间接、紧凑。

附图说明

图1为本发明中飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路结构示意图。

图2为本发明中周期距操纵链路工作时公用传动结构的状态示意图。

图3为本发明中差动周期距操纵链路工作时公用传动结构的状态示意图。

具体实施方式

本发明中的飞行器共轴双旋翼系统包括周期距操纵机构和差动周期距操纵机构，周期距操纵机构用于控制共轴双旋翼系统中上自动倾斜器13、下自动倾斜器12同向倾斜，而差动周期距操纵机构则用于控制上自动倾斜器13、下自动倾斜器12相向或反向倾斜；本发明中上自动倾斜器13、下自动倾斜器12均包括自内而外依次同轴套装的滑筒、非旋转内环、旋转外环，非旋转内环与旋转外环之间滚动配合，非旋转内环与滑筒之间通过万向球铰结构铰接；其中，上自动倾斜器13通过键套装在上旋翼轴上，并可沿上旋翼轴垂直移动，下自动倾斜器12则固定在直升机的减速器上，也可在减速器上沿垂直方向移动。

本发明中，为了精简结构，周期距操纵机构和差动周期距操纵机构具有一公用的操纵链路，如图1所示，包括：

一逆时针旋转90°的L形摇臂24，该L形摇臂24在初始状态下具有一第一水平臂，以及一与第一水平臂端部连接固定的第一垂直臂，第一水平臂与第一垂直臂的交界处通过一水平设置的差动周期距轴23与固定支点25铰接；该第一水平臂的另一端与差动周期距驱动器21铰接，进而由差动周期距驱动器驱动L形摇臂24绕差动周期距轴转动；

一逆时针旋转90°的T形三叉摇臂21，该T形三叉摇臂21在初始状态下具有一第二水平臂、一第二上垂直臂以及一第二下垂直臂，该第二水平臂、第二上垂直臂和第二下垂直臂的交界处通过一水平设置的周期距轴26与第一垂直臂的上端铰接；第二水平臂的另一端与周期距操纵机构的横向操纵杆通过连杆27间接连接，进而由周期距操纵机构驱动其绕周期距轴26转动；第二上垂直臂的上端用于通过下自动倾斜器连杆组件28与下自动倾斜器13连接，第二下垂直臂的下端用于通过上自动倾斜器连杆组件29与上自动倾斜器连接。

本实施例中，下自动倾斜器连杆组件28包括三叉摇臂一281、连杆一282、连杆二283、连杆三284，三叉摇臂一281的一端通过连杆一282与第二上垂直臂的上端铰接，第二端通过连杆二283与下自动倾斜器12的非旋转内环铰接，第三端通过连杆三284与下自动倾斜器12的滑筒铰接。

本实施例中，由于上自动倾斜器13、下自动倾斜器12之间取消拉杆直连结构，为获得新链路来独立控制上自动倾斜器的同时简化结构，上旋翼轴为空心管状轴体，上自动倾斜器连杆组件29具有一能够贯穿上旋翼轴的内置式操纵过渡链路，以便周期距操纵机构以及差动周期距操纵机构通过内置式操纵过渡链路与上自动倾斜器13实现连接。

内置式操纵过渡链路包括轴内拉杆30、上横杆31、下横杆32、过渡滑筒33、上横杆轴34和下横杆轴35，过渡滑筒33通过键连接在上旋翼轴的下端部外，过渡滑筒33可在键的导向下沿上旋翼轴上下滑动；上横杆31位于上旋翼轴的上方，其中部设与上自动倾斜器13的滑筒铰接的上横杆轴34，上横杆31的一端部通过上拉杆36与上自动倾斜器13的不旋转内环相连；下横杆32位于上旋翼轴的下方，其中部设与过渡滑筒33铰接的下横杆轴35；轴内拉杆30有一对，该对轴内拉杆30的下端分别铰接在下横杆轴35至下横杆31两端部之间，该对轴内拉杆30的上端分别铰接在上横杆轴34至上横杆31两端部之间。

该内置式操纵过渡链路采用三叉摇臂二291、连杆四292、连杆五293、连杆六294配合实现下横杆32的一端部与第二下垂直臂的下端连接，具体为：三叉摇臂二291的一端通过连杆四292与第二下垂直臂的下端，第二端通过连杆五293与过渡滑筒33连接，第三端则通过连杆六294与下横杆32一端连接。

周期桨距控制（用于控制直升机的纵向—横向移动）

如图2所示，此工作状态下，差动周期距驱动器21不动作，L形摇臂24的第一水平臂左端（本实施例中所述的左、右、上、下是基于附图中的相对位置）固定不动，而L形摇臂的第一水平臂右端又通过差动周期距轴23与固定支点25连接，进而使得L形摇臂24为一个固定状态；周期距操纵机构的纵向—横向操纵杆进行横向拨动，连杆27上下移动，由于L形摇臂24不动，使得连杆27拉动T形三叉摇臂21绕周期距轴26逆时针转动，T形三叉摇臂21的第二上垂直臂和第二下垂直臂分别拉动下自动倾斜器连杆组件28的连杆一282和上自动倾斜器连杆组件29的连杆四292一个向左一个向右移动；连杆一282左移时,三叉摇臂一281绕其与连杆三284的铰接点顺时针转动，驱动连杆二283上移，使得下自动倾斜器的旋转外环左端上倾；连杆四292右移时，三叉摇臂二291绕其与连杆五293的铰接点顺时针转动，连杆六294上移，下横杆32左端抬起，通过轴内拉杆30的带动，上横杆31右端下移，由上拉杆36推动上自动倾斜器13的旋转外环右端下倾，使得上、下自动倾斜器相向倾斜，最终上、下旋翼同步周期性地改变桨距，最终实现直升机纵向或横向移动的控制。

差动周期距控制（用于控制上自动倾斜器、下自动倾斜器在直升机横向上的相向或反向倾斜）

如图3所示，差动周期距驱动器21动作，使得L形摇臂24绕逆时针旋转，使得L形摇臂24的第一垂直臂上端和周期距轴26产生水平位移，带动T形三叉摇臂21整体向左移动，进而使得拉动下自动倾斜器连杆组件28和连杆组件29同时向左移动，连杆一282左移时,三叉摇臂一281绕其与连杆三284的铰接点顺时针转动，驱动连杆二283上移，使得下自动倾斜器的旋转外环左端上倾；连杆四292左移时，三叉摇臂二291绕其与连杆五293的铰接点逆时针转动，连杆六294下移，下横杆32左端下降，通过轴内拉杆30的带动，上横杆31右端抬起，由上拉杆36推动上自动倾斜器13的旋转外环右端上倾，使得上、下自动倾斜器相向倾斜，使得直升机飞行过程中，减少上、下旋翼后行桨叶的攻角，降低气动阻力，同时增大前行桨叶的攻角，由此在不影响直升机悬停、垂直装填和小速度飞行时气动性能的情况下，降低上、下旋翼旋转时的能量消耗。

Claims (4)

1.一种飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路，其特征在于：包括用于控制共轴双旋翼系统中上、下自动倾斜器倾斜的周期距操纵机构和差动周期距操纵机构，周期距操纵机构和差动周期距操纵机构采用一公用的操纵链路，其具体结构包括：

一逆时针旋转90°的L形摇臂，该L形摇臂在初始状态下具有一第一水平臂，以及一与第一水平臂端部连接固定的第一垂直臂，第一水平臂与第一垂直臂的交界处通过一水平设置的差动周期距轴与固定支点铰接；该第一水平臂的另一端与差动周期距驱动器铰接，进而由差动周期距驱动器驱动L形摇臂绕差动周期距轴转动；

一逆时针旋转90°的T形三叉摇臂，该T形三叉摇臂在初始状态下具有一第二水平臂、一第二上垂直臂以及一第二下垂直臂，该第二水平臂、第二上垂直臂和第二下垂直臂的交界处通过一水平设置的周期距轴与第一垂直臂的上端铰接；第二水平臂的另一端与周期距操纵机构的横向操纵杆通过连杆间接连接，进而由周期距操纵机构驱动其绕周期距轴转动；第二上垂直臂的上端用于通过下自动倾斜器连杆组件与下自动倾斜器连接，第二下垂直臂的下端用于通过上自动倾斜器连杆组件与上自动倾斜器连接。

2.根据权利要求1所述的飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路，其特征在于：所述下自动倾斜器连杆组件包括三叉摇臂一、连杆一、连杆二、连杆三，三叉摇臂一的一端通过连杆一与第二上垂直臂的上端铰接，第二端通过连杆二与下自动倾斜器的非旋转内环铰接，第三端通过连杆三与下自动倾斜器的滑筒铰接。

3.根据权利要求1所述的飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路，其特征在于：所述上自动倾斜器连杆组件具有一能够贯穿直升机上旋翼轴的内置式操纵过渡链路，周期距操纵机构以及差动周期距操纵机构通过内置式操纵过渡链路与上自动倾斜器实现连接。

4.根据权利要求4所述的飞行器共轴双旋翼系统用周期距与差动周期距操纵链路，其特征在于：所述内置式操纵过渡链路包括轴内拉杆、上横杆、下横杆、过渡滑筒、上横杆轴和下横杆轴，过渡滑筒通过键连接在上旋翼轴的下端部外，过渡滑筒可在键的导向下沿上旋翼轴上下滑动；上横杆位于上旋翼轴的上方，其中部设与上自动倾斜器的滑筒铰接的上横杆轴，上横杆的一端部通过上拉杆与上自动倾斜器的不旋转内环相连；下横杆位于上旋翼轴的下方，其中部设与过渡滑筒铰接的下横杆轴；轴内拉杆有一对，该对轴内拉杆的下端分别铰接在下横杆轴至下横杆两端部之间，该对轴内拉杆的上端分别铰接在上横杆轴至上横杆两端部之间。