CN106697277A - 一种级联式反旋翼动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种级联式反旋翼动力装置，包括反旋翼动力装置；反旋翼动力装置包括上旋翼、下旋翼、上驱动装置、下驱动装置及固定轴；上驱动装置安装于固定轴上；上旋翼安装于上驱动装置的输出端；上驱动装置带动上旋翼绕固定轴转动；下驱动装置安装于固定轴上；下旋翼安装于下驱动装置的输出端；下驱动装置带动下旋翼绕固定轴转动。本发明提出一种共轴的、可实现级联式的、具有独立的安全装置的级联式反旋翼动力装置，其具有制造工艺简单、制造难度低、安全可靠性高、成本低及使用寿命高等有益效果。

Description

一种级联式反旋翼动力装置

技术领域

本发明涉及飞行技术领域，具体是指飞行器的级联式反旋翼动力装置。

背景技术

共轴反旋翼动力装置，又称共轴双桨动力装置，原理是通过上、下旋翼反向旋转，形成了直升机水平方向的力矩平衡，因为其“气动特性对称，机动性好”、“外廓尺寸紧凑”、“稳定性好，不需要尾桨平衡直升机水平方向上的力矩”、“高效率，相同电机的情况下，升力比普通直升机的升力大12%左右”等优势，在当前国际无人直升机发展领域，以趋于认同“共轴式直升机”。

请参考图1，为传统的共轴反旋翼动力装置的结构图，其是分别通过内轴a及外轴b分别控制上旋翼c及下旋翼d的转动，其动力都是通过电机驱动齿轮传动来实现的。其中，内轴a和外轴b的设计，要保持水平（尺寸工艺严格）、材料强度要求高等，都加大了共轴反旋翼动力装置的机械工艺难度；同时，因为整套装置中需要“齿轮”、“轴承”等零部件进行传动，所以自身摩擦力很大，即功耗损失很大，对电机本身的功率要求高；且，没有独立的安全装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种共轴的，可实现级联式的，具有独立的安全装置的级联式反旋翼动力装置。

本发明通过以下技术方案实现的：

本发明提出一种级联式反旋翼动力装置，包括反旋翼动力装置；

反旋翼动力装置包括上旋翼、下旋翼、上驱动装置、下驱动装置及固定轴；

上驱动装置安装于固定轴上；上旋翼安装于上驱动装置的输出端；上驱动装置带动上旋翼绕固定轴转动；

下驱动装置安装于固定轴上；下旋翼安装于下驱动装置的输出端；下驱动装置带动下旋翼绕固定轴转动。

进一步的，所述固定轴的底端安装在飞行器的顶部；所述固定轴的中心设有贯穿整根固定轴的布线孔；布线孔内设有线缆；线缆的输入端与飞行器的总电路连接，线缆上并联有反旋翼动力装置的上驱动装置及下驱动装置。

进一步的，所述上驱动装置包括线圈、定子及转子；定子和转子以固定轴的轴线为轴心分布；转子与固定轴转动连接，定子与固定轴固定连接，线圈绕设在定子上，线圈与线缆的输出端电连接；转子在线圈通电时与定子产生相对运动，且转子带动上旋翼绕固定轴转动。

进一步的， 上驱动装置还包括底座；所述底座是一个具有容纳腔的框体；底座与固定轴固定连接；所述定子收容于所述容纳腔内，以使定子固定于固定轴。

进一步的，所述上驱动装置还包括旋翼盘；所述旋翼盘用于安装上旋翼；所述旋翼盘呈薄圆环状，该薄圆环以所述固定轴的轴线为轴心分布；所述旋翼盘安装在转子顶部上，所述上旋翼安装在旋翼盘的顶面。

进一步的，所述上旋翼包括至少两片桨叶。

进一步的，所述级联式反旋翼动力装置还包括安全装置；所述安全装置安装在固定轴的顶部。

进一步的，所述安全装置包括降落伞及降落伞存储装置；所述降落伞存储装置设置在固定轴的顶端；所述降落伞具有收容于降落伞存储装置的收容状态，及降落伞展开在固定轴之上使飞行器减速的展开状态。

本发明的有益效果：

1.本发明的反旋翼动力装置采用共轴的方式，与传统的反旋翼动力装置采用非共轴的方式相比，其制造工艺简单、制造难度及整体成本均降低了。

2.本发明的反旋翼动力装置采用的是用上驱动装置直接驱动上旋翼，或者下驱动装置直接驱动下旋翼，其中上驱动装置本质就是一个电机，内部并没有齿轮传动，因此，较通过电机驱动齿轮传动来驱动旋翼的传统方式，本案省略了齿轮传动，从而使整套装置的摩擦力减小，继而动力损耗降低了，从而使动力装置整体的使用寿命延长。

3.本发明中安全装置的设计，为飞行器设计了独立的、高可靠性的、高安全性的整机安全装备，并且和飞行器的核心设备反旋翼动力装置高度融合，从而达到了飞行器安全性的新高度。

4.本案的级联式反旋翼动力装置支持动力装置的级联式扩展，实现了动力性能的线性扩充，这个特征突破了传统的反旋翼动力装置不具备动力性能线性扩充的状况。

附图说明

图1为背景技术中传统的共轴反旋翼动力装置的结构示意图；

图2为本发明的级联式反旋翼动力装置示意图；

图3为图2中的一套反旋翼动力装置的示意图；

图4为图3中的上旋翼、上驱动装置、固定轴的结构示意图；

图5为图4中的底座的结构示意图；

图6为图4中的转子的结构示意图。

具体实施方式

为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参考图2，为本发明的具体实施方式提供的级联式反旋翼动力装置，其包括两套反旋翼动力装置1；在其他实施例中，所述级联式反旋翼动力装置可以包括一套，三套，甚至更多套反旋翼动力装置1，都属于本发明的技术方案。具体的，后续会具体说明。

请参考图3，反旋翼动力装置1包括上旋翼11、下旋翼14、上驱动装置12、下驱动装置15及固定轴13。

固定轴13为一根细长的轴，所述固定轴13的中心设有贯穿整根固定轴13的布线孔（图中未示出），所述布线孔内设有线缆16；安装时，将所述固定轴13竖立在飞行器3的上方，将所述固定轴13的底端安装在飞行器3的顶部，将线缆16的输入端与飞行器3的总电路连接，线缆16的输出端上并联有反旋翼动力装置1的上驱动装置12及下驱动装置15。

上驱动装置12安装于固定轴13上；上旋翼11安装于上驱动装置12的输出端；上驱动装置12带动上旋翼11绕固定轴13转动。

优选地，请参考图4，所述上驱动装置12包括线圈、定子122及转子123；定子122和转子123以固定轴13的轴线为轴心分布；转子123与固定轴13转动连接，定子122与固定轴13固定连接，线圈绕设在定子122上，线圈与线缆16的输出端电连接，具体的，固定轴13的对应上驱动装置12的位置设有穿线孔（图中未示出），线缆16的输出端穿过穿线孔以与线圈连接；当线圈上通上电，转子123与定子122产生相对运动，且转子123带动上旋翼11绕固定轴13转动。通过调节线圈的通电方向及通电大小来调节转子123转动的方向及转动速率的大小。

由此可见，本发明的反旋翼动力装置1采用的是用上驱动装置12直接驱动上旋翼11，其中上驱动装置12本质就是一个电机，内部并没有齿轮传动，因此，较通过电机驱动齿轮传动来驱动旋翼的传统方式，本案省略了齿轮传动，从而使整套装置的摩擦力减小，继而动力损耗降低了。

上驱动装置12还包括底座124；请参考图5，所述底座124是由一个薄圆柱面板1241和一个底板1242围成的具有容纳腔1243的框体。所述底板1242中心设有一个安装孔1244，所述底座124通过安装孔1244套设在固定轴13上，且底座124与固定轴13固定连接；所述定子122收容于所述容纳腔1243内，从而将定子122固定于固定轴13上，所述定子122是通过底座124而固定在固定轴13上的。

请参考图4，定子122呈具有中心孔的圆筒状，其包括同心设置的内表面及外表面；定子122的底部与底座124的底板1242配合连接，定子122的外表面与底座124的内表面配合连接，定子122的内表面套设在固定轴13中，且定子122内表面与固定轴13的外表面之间隔着转子123。

请参考图6，转子123是由一个顶板1231、一个内圆柱面板1232及一个外圆柱面板1233围成的旋转体，其中内圆柱面板1232及外圆柱面板1233同轴设置。其中，内圆柱面板1232通过轴承18套设在固定轴13上，以使所述转子123与固定轴13转动连接；同时，转子123将定子122及底座124容纳于内圆柱面板1232及外圆柱面板1233之间，即所述转子123的内圆柱面板1232是与定子122的内表面配合连接的，所述转子123的外圆柱面板1233是与底座124的薄圆柱面板1241配合连接的。

在本实施例中，所述上驱动装置12还包括旋翼盘17；所述旋翼盘17用于安装上旋翼11；所述旋翼盘17呈薄圆环状，该薄圆环以所述固定轴13的轴线为轴心分布；所述旋翼盘17的底面与转子123的顶板1231上，所述上旋翼11安装在旋翼盘17的顶面。

在本实施例中，所述上旋翼11包括两片桨叶111，两片桨叶111对称分布在旋翼盘17顶面的圆周上；在其他实施例中，所述上旋翼11包括至少两片桨叶111，可以是3片、四片或者更多的桨叶111，所述桨叶111均匀分布在旋翼盘17顶面的圆周上。

下驱动装置15安装于固定轴13上；下旋翼14安装于下驱动装置15的输出端；下驱动装置15带动下旋翼14绕固定轴13转动。

由此可见，本发明的反旋翼动力装置1采用共轴的方式，与传统的反旋翼动力装置1采用非共轴的方式相比，其制造工艺简单、制造难度及整体成本均降低了

在本实施例中，请参考图3，所述下驱动装置15与上驱动装置12的结构设计成一样的，下旋翼14的安装方式也是一样的。

在本实施例中，飞行器3的总电路通过线缆16的输出端分别控制上驱动装置12及下驱动装置15，从而使得上下驱动装置15的转向相同或者相反，从而使得上旋翼11与下旋翼14之间的转向相同或者相反，从而提供给飞行器3上升的升力。

在本实施例中，所述级联式反旋翼动力装置包括两套反旋翼动力装置1，即本实施例的级联式反旋翼动力装置能够产生两倍的上述的升力，而所述反旋翼动力装置1本身的产生的重力远小于其产生的升力的大小，即所述级联式反旋翼动力装置包括反旋翼动力装置1的套数越多，就能产生越大的升力给飞行器3。因此，本案的级联式反旋翼动力装置支持动力装置的级联式扩展，实现了动力性能的线性扩充，这个特征突破了传统的反旋翼动力装置1不具备动力性能线性扩充的状况。

所述级联式反旋翼动力装置还包括安全装置2；请参考图3，所述安全装置2安装在固定轴13的顶部。

具体的，请参考图2，所述安全装置2包括降落伞21及降落伞存储装置22；所述降落伞存储装置22设置在固定轴13的顶端；所述降落伞21具有收容于降落伞存储装置22的收容状态，及降落伞21展开在固定轴13之上使飞行器3减速的展开状态。

优选地，所述降落伞存储装置22可以根据飞行器3的速度、姿态及动力装置的工作状态等因素，自主进行判断、或根据人工操作指令，释放并打开降落伞21，以确保飞行器3安全降落。

优选地，降落伞21是利用空气阻力原理，依靠相对于空气运动，充气展开的可展式气动力减速器。

本案中安全装置2的设计，为飞行器3设计了独立的、高可靠性的、高安全性的整机安全装备，并且和飞行器3的核心设备反旋翼动力装置1高度融合，从而达到了飞行器3安全性的新高度。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种级联式反旋翼动力装置，其特征在于，包括反旋翼动力装置（1）；

反旋翼动力装置（1）包括上旋翼（11）、下旋翼（14）、上驱动装置（12）、下驱动装置（15）及固定轴（13）；

上驱动装置（12）安装于固定轴（13）上；上旋翼（11）安装于上驱动装置（12）的输出端；上驱动装置（12）带动上旋翼（11）绕固定轴（13）转动；

下驱动装置（15）安装于固定轴（13）上；下旋翼（14）安装于下驱动装置（15）的输出端；下驱动装置（15）带动下旋翼（14）绕固定轴（13）转动。

2.根据权利要求1所述的级联式反旋翼动力装置，其特征在于，所述固定轴（13）的底端安装在飞行器（3）的顶部；所述固定轴（13）的中心设有贯穿整根固定轴（13）的布线孔；布线孔内设有线缆（16）；线缆（16）的输入端与飞行器（3）的总电路连接，线缆（16）的输出端上并联有反旋翼动力装置（1）的上驱动装置（12）及下驱动装置（15）。

3.根据权利要求2所述的级联式反旋翼动力装置，其特征在于，所述上驱动装置（12）包括线圈、定子（122）及转子（123）；定子（122）和转子（123）以固定轴（13）的轴线为轴心分布；转子（123）与固定轴（13）转动连接，定子（122）与固定轴（13）固定连接，线圈绕设在定子（122）上，线圈与线缆（16）的输出端电连接；转子（123）在线圈通电时与定子（122）产生相对运动，且转子（123）带动上旋翼（11）绕固定轴（13）转动。

4.根据权利要求3所述的级联式反旋翼动力装置，其特征在于， 上驱动装置（12）还包括底座（14）；所述底座（14）是一个具有容纳腔（1243）的框体；底座（14）与固定轴（13）固定连接；所述定子（122）收容于所述容纳腔（1243）内，以使定子（122）固定于固定轴（13）。

5.根据权利要求4所述的级联式反旋翼动力装置，其特征在于，所述上驱动装置（12）还包括旋翼盘（17）；所述旋翼盘（17）用于安装上旋翼（11）；所述旋翼盘（17）呈薄圆环状，该薄圆环以所述固定轴（13）的轴线为轴心分布；所述旋翼盘（17）安装在转子（123）顶部上，所述上旋翼（11）安装在旋翼盘（17）的顶面。

6.根据权利要求5所述的级联式反旋翼动力装置，其特征在于，所述上旋翼（11）包括至少两片桨叶（111）。

7.根据权利要求2所述的级联式反旋翼动力装置，其特征在于，所述级联式反旋翼动力装置还包括安全装置（2）；所述安全装置（2）安装在固定轴（13）的顶部。

8.根据权利要求3所述的级联式反旋翼动力装置，其特征在于，所述安全装置（2）包括降落伞（21）及降落伞存储装置（22）；所述降落伞存储装置（22）设置在固定轴（13）的顶端；所述降落伞（21）具有收容于降落伞存储装置（22）的收容状态，及降落伞（21）展开在固定轴（13）之上使飞行器减速的展开状态。