CN106741914A - 一种基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统，它包括转动轴、金属簧片组、安装轴A、安装轴B、挥舞橡胶、滑动轴承、变距壳体和桨叶，挥舞橡胶、滑动轴承安装于变距壳体内侧，桨叶安装于变距壳体外侧，金属簧片组通过安装轴A、安装轴B将转动轴和变距壳体连接起来。本发明克服了现有油动多旋翼系统结构复杂、零件多、质量大、安装及维护性差的缺点。本发明充分利用金属簧片组易于扭转但抗拉能力强的特点，这种柔性结构使其取代传统油动多旋翼系统中变距轴的作用，有效减轻了重量；采用滑动轴承代替传统轴承，其性能和寿命要优于普通轴承且重量较小；采用挥舞橡胶，为桨叶提供挥舞铰，有利于旋翼系统的动力学稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统。
技术背景
油动多旋翼直升机与传统电动多旋翼直升机相比，具有续航时间长、载荷能力强的特点，因此受到越来越多的应用。油动多旋翼直升机与电动多旋翼直升机的区别之一在于二者控制螺旋桨拉力的方式不同。电动多旋翼直升机(如图1所示)改变螺旋桨拉力是通过电子调速器调节电机转速实现的，而油动多旋翼直升机(如图2所示)则是通过变距舵机带动变距拉杆，从而改变螺旋桨总距，间接改变旋翼拉力。油动多旋翼直升机旋翼系统围绕转动轴安装，其典型内部构造如图3所示，桨叶安装在变距壳体上，为了能使桨叶可以绕变距轴自由旋转，旋翼系统内部采用变距轴克服桨叶离心力，采用轴承支撑起变距壳体。装备这种形式的旋翼系统，结构复杂、零件多、质量大、维护性差。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统，它具有结构简单、制造成本低、重量轻、使用寿命长、易于安装及维护等优点。
本发明所采用的技术方案是：基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统，主要包括转动轴、金属簧片组、安装轴A、安装轴B、挥舞橡胶、滑动轴承、变距壳体和桨叶。
如图4-图5所示，上述零件的安装关系为：金属簧片组置于转动轴上部内侧，通过安装轴A与转动轴铰接，防止金属簧片组在转动轴内窜动；挥舞橡胶内侧与转动轴上部套合，滑动轴承内侧与挥舞橡胶外侧套合，滑动轴承主要起支撑作用并允许变距壳体做小幅周向转动，挥舞橡胶作用是依靠橡胶变形能力允许桨叶做挥舞运动；变距壳体内侧与滑动轴承外侧套合，并通过安装轴B与金属簧片组铰接，使得变距壳体所受离心力可以通过安装轴B传递到金属簧片组上；桨叶通过螺栓与变距壳体连接。如图6所示，金属簧片组是由多片较薄的金属簧片组成，其作用为提供较小扭转刚度的同时还可以承受较大拉力。
优点及功效：与现有技术相比，本发明克服了现有油动多旋翼系统结构复杂、零件多、质量大、安装及维护性差的缺点。本发明充分利用金属簧片组易于扭转但抗拉能力强的特点，这种柔性结构使其取代传统油动多旋翼系统中变距轴的作用，有效减轻了重量；采用滑动轴承代替传统轴承，其性能和寿命更优且重量量较小；采用挥舞橡胶，为桨叶提供挥舞铰，有利于旋翼系统的动力学稳定性。
附图说明
图1电动多旋翼直升机旋翼系统示意图；
图2油动多旋翼直升机旋翼系统示意图；
图3油动多旋翼直升机旋翼系统局部剖视图；
图4基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统等轴侧视图；
图5基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统剖视图；
图6金属簧片组组成示意图；
图7基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统操纵示意图
图中符号标记如下：
1-转动轴；2-金属簧片组；3-安装轴A；4-安装轴B；5-挥舞橡胶；6-滑动轴承；7-变距壳体；8-桨叶；9-金属簧片；10-转动轴角速度；11-变距壳体转动角度；12-金属簧片组转动角度；13-离心力。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
见图1—图3，为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统，它具有结构简单、制造成本低、重量轻、使用寿命长、易于安装及维护等优点。
参见图4-图6，本实施例的基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统主要构成如下：
如图4-图5所示，金属簧片组2置于转动轴1上部内侧，通过安装轴A3与转动轴1铰接，防止金属簧片组2在转动轴1内窜动；挥舞橡胶5内侧与转动轴1上部套合，滑动轴承6内侧与挥舞橡胶5外侧套合，滑动轴承6主要起支撑作用并允许变距壳体7做周向转动，挥舞橡胶5作用是依靠橡胶变形能力允许桨叶8做挥舞运动；变距壳体7内侧与滑动轴承6外侧套合，并通过安装轴B4与金属簧片组2铰接，使得变距壳体7所受离心力可以通过安装轴B4传递到金属簧片组2上；桨叶8通过螺栓与变距壳体7连接。如图6所示，金属簧片组2是由多片较薄的金属簧片9组成，其作用为提供较小扭转刚度的同时还可以承受较大拉力。
参见图7，本实施例操作过程如下：
油动多旋翼启动，发动机转动带动转动轴1转动产生一定的角速度10，角速度10逐渐增加最终趋于恒定；在转动轴1的带动下，金属簧片组2、挥舞橡胶5、滑动轴承6、变距壳体7及桨叶8均以角速度10转动，此时桨叶8产生的离心力13通过安装轴B传递给金属簧片组2，金属簧片组2抗拉能力较强，可承受住此时较大的离心力13；此时旋翼系统趋于稳定并达到动平衡。
当油动多旋翼需进行机动动作时，将通过拉杆使变距壳体7绕离心力13作用线旋转某一角度11，此时与变距壳体铰接的金属簧片组2将受到绕离心力13作用线的扭矩，但由于金属簧片组2的特殊结构及性能，其对于扭矩的阻尼较小，属柔性结构，因而金属簧片组2也会绕离心力13作用线旋转某一角度12；变距壳体7的旋转带动桨叶8的旋转，即此时旋翼系统的总距改变，产生的拉力也随之改变。
若此时旋翼系统处于前飞状态，根据直升机气动理论，会引起桨叶的挥舞力矩，此挥舞力矩使变距壳体7与滑动轴承6产生径向相对运动，二者间的挥舞橡胶5受到挤压；挥舞力矩消失时，挥舞橡胶5因具有一定的弹性形变能力，可恢复至挤压前状态；挥舞橡胶5的可对此挥舞力矩产生阻尼作用，增强旋翼系统的稳定性。
本发明的有益效果是克服了现有油动多旋翼系统结构复杂、零件多、质量大、安装及维护性差的缺点。本发明充分利用金属簧片组易于扭转但抗拉能力强的特点，这种柔性结构使其取代传统油动多旋翼系统中变距轴的作用，有效减轻了重量；采用滑动轴承代替传统轴承，其性能和寿命要优于普通轴承且重量较小；采用挥舞橡胶，为桨叶提供挥舞铰，有利于旋翼系统的动力学稳定性。
Claims (1)
1.一种基于金属簧片的油动多旋翼柔性旋翼系统，其特征在于：它包括转动轴、金属簧片、安装轴A、安装轴B、挥舞橡胶、滑动轴承、变距壳体和桨叶。
金属簧片组置于转动轴上部内侧，通过安装轴A与转动轴铰接，防止金属簧片组在转动轴内窜动；挥舞橡胶内侧与转动轴上部套合，滑动轴承内侧与挥舞橡胶外侧套合，滑动轴承主要起支撑作用并允许变距壳体做周向转动，挥舞橡胶作用是依靠橡胶变形能力允许桨叶做挥舞运动；变距壳体内侧与滑动轴承外侧套合，并通过安装轴B与金属簧片组铰接，使得变距壳体所受离心力可以通过安装轴B传递到金属簧片组上；桨叶通过螺栓与变距壳体连接。金属簧片组是由多片较薄的金属簧片组成，其作用为提供较小扭转刚度的同时还可以承受较大拉力。
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