CN106892103B - 能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统及方法，系统包含桨毂、升降移动模块和若干桨叶；桨毂上设有与桨叶对应的安装孔；桨叶包含桨身和连接部，连接部由外朝内依次包含转子铁芯、换向器和夹持部，转子铁芯上缠绕有和换向器电气相连的线圈；安装孔内由外朝内依次设有永磁结构、电刷和电动锁扣。升降移动模块包含第一至第二桨叶夹子、升降台、第一至第四液压伸缩杆、第一至第二滑轮、第一至第二滑轮驱动电机、第一至第二滑轮轨道。本发明中变距模块由电力驱动，相对传统的机械装置，大大减轻重量；且能够自动安装拆卸桨叶，极大减少了机务人员的工作量，增加了飞行员对桨叶损坏等突发情况的处理能力。

Description

能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统及方法

技术领域

本发明涉及直升机旋翼领域，尤其涉及一种能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统及方法。

背景技术

1907年8月，法国人保罗·科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机，并在同年11月13日试飞成功。当今世界，直升机已广泛应用，其中最让人担心的是安全性问题，核心部分是旋翼系统。

现有的旋翼系统的变距模块一般都是机械结构，重量比较大，此外，现有的旋翼系统的桨叶需要进行安装和拆卸时，一般都要靠人工进行，工作繁琐，使得机务人员的工作量很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统及方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统，包含桨毂、升降移动模块和若干桨叶；

所述桨毂上设有若干与所述桨叶一一对应的安装孔；

所述桨叶包含桨身和连接部，所述桨身通过连接部和所述桨毂上与其对应的安装孔相连；

所述连接部由外朝内依次包含转子铁芯、换向器和夹持部，所述转子铁芯上缠绕有线圈，所述换向器和所述转子铁芯上的线圈电气相连；

所述桨毂的安装孔内由外朝内依次设有永磁结构、电刷和电动锁扣；所述永磁结构包含两块半圆环状的永磁铁，一块为N极，另一块为S极，所述两块永磁铁将安装孔对应的桨叶连接部的转子铁芯包含在内；所述电刷和安装孔对应的桨叶连接部的换向器电气连接；所述电动锁扣用于锁住或放开安装孔对应的桨叶连接部的夹持部；

所述升降移动模块包含第一至第二桨叶夹子、升降台、第一至第四液压伸缩杆、第一至第二滑轮、第一至第二滑轮驱动电机、第一至第二滑轮轨道；

所述升降台呈“凹”字型，其下端面分别和第三液压伸缩杆的顶端、第四液压伸缩杆的顶端固定相连；

所述第一桨叶夹子、第二桨叶夹子水平相向设置，其根部分别和所述第一液压伸缩杆顶端、第二液压伸缩杆的顶端固定相连；所述第一液压伸缩杆末端、第二液压伸缩杆的末端分别和所述升降台的两个内侧壁固定相连；所述第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆用于调整所述第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离；

所述第三液压伸缩杆的末端、第四液压伸缩杆的末端分别和所述第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机固定相连；

所述第一滑轮驱动电机的输出轴、第二滑轮驱动电机的输出轴分别和所述第一滑轮的转轴、第二滑轮的转轴固定相连；

所述第一滑轮轨道、第二滑轮轨道平行设置在直升机的机身上，所述第一滑轮、第二滑轮分别设置在所述第一滑轮轨道、第二滑轮轨道内；

所述第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机分别用于驱动第一滑轮、第二滑轮，使得升降台沿着第一滑轮轨道、第二滑轮轨道移动；所述第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆用于调整升降台的高度。

本发明还公开了一种基于该能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶拆卸方法，包含以下步骤：

步骤A.1），控制桨毂中对应需要拆卸桨叶的电刷断电、电动锁扣打开；

步骤A.2），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第一距离阈值；

步骤A.3），控制第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆工作，将升降台的高度调整至预设的第一高度阈值；

步骤A.4），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第二距离阈值，使得第一桨叶夹子、第二桨叶夹子将需要拆卸的桨叶夹住；

步骤A.5），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝外滑动预设的第二距离阈值，将需要拆卸的桨叶拔出；

本发明还公开了一种基于该能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶安装方法，包含以下步骤：

步骤B.1），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第一距离阈值；

步骤B.2），将需要安装的桨叶放置在第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间；

步骤B.3），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第二距离阈值，使得第一桨叶夹子、第二桨叶夹子将需要安装的桨叶夹住；

步骤B.4），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝外滑动预设的第二距离阈值；

步骤B.5），控制第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆工作，将升降台的高度调整至预设的第一高度阈值；

步骤B.6），控制桨毂工作，使得需要安装桨叶对应的安装孔旋转至预设的位置；

步骤B.7），控制桨毂中需要安装桨叶对应安装孔的电刷断电、电动锁扣打开；

步骤B.8），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝内滑动预设的第二距离阈值，将需要安装的桨叶插入桨毂中与其对应的安装孔；

步骤B.9），控制桨毂中需要安装桨叶对应安装孔的电刷通电、电动锁扣锁住需要安装桨叶的夹持部。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构简单，使用方便，可靠性高；

2. 变距模块由电力驱动，通过变动桨叶的迎角改变直升机的升力，相对传统的机械装置，大大减轻重量；

3. 提供了自动安装拆卸桨叶的功能，通过简单可靠的机械装置极大减少了机务人员的工作量；

4. 增加了飞行员对桨叶损坏等突发情况的处理能力，实际直升机飞行维护过程中，在执行任务过程中发现桨叶受损对飞行安全造成隐患的，及时降落，自动安装备用桨叶，能够完成飞行任务并且保证飞行人员的生命安全和直升机的完好无损。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中升降移动模块去掉两个滑轮轨道后的结构示意图；

图3是本发明中升降移动模块和机身配合的结构示意图；

图4是本发明中桨毂和桨叶对接的结构示意图；

图5是本发明中桨叶和桨毂安装孔内电刷、电动锁扣对接的的结构示意图。

图中，1-桨叶，2-机身，3-桨毂，4-第一桨叶夹子，5-第二桨叶夹子，6-升降平台，7-第四液压伸缩杆，8-第一滑轮，9-第二滑轮轨道，10-第二滑轮驱动电机，11-永磁体，12-转子铁芯，13-电刷，14-电动锁扣，15-电刷，16-电动锁扣。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统，包含桨毂、升降移动模块和若干桨叶。

如图4和图5所示，桨毂上设有若干与桨叶一一对应的安装孔；桨叶包含桨身和连接部，桨身通过连接部和桨毂上与其对应的安装孔相连；连接部由外朝内依次包含转子铁芯、换向器和夹持部，转子铁芯上缠绕有线圈，换向器和转子铁芯上的线圈电气相连；桨毂的安装孔内由外朝内依次设有永磁结构、电刷和电动锁扣；永磁结构包含两块半圆环状的永磁铁，一块为N极，另一块为S极，两块永磁铁将安装孔对应的桨叶连接部的转子铁芯包含在内；电刷和安装孔对应的桨叶连接部的换向器电气连接；电动锁扣用于锁住或放开安装孔对应的桨叶连接部的夹持部。

如图2所示，升降移动模块包含第一至第二桨叶夹子、升降台、第一至第四液压伸缩杆、第一至第二滑轮、第一至第二滑轮驱动电机、第一至第二滑轮轨道。

升降台呈“凹”字型，其下端面分别和第三液压伸缩杆的顶端、第四液压伸缩杆的顶端固定相连。

第一桨叶夹子、第二桨叶夹子水平相向设置，其根部分别和第一液压伸缩杆顶端、第二液压伸缩杆的顶端固定相连；第一液压伸缩杆末端、第二液压伸缩杆的末端分别和升降台的两个内侧壁固定相连；第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆用于调整第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离。

第三液压伸缩杆的末端、第四液压伸缩杆的末端分别和第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机固定相连；第一滑轮驱动电机的输出轴、第二滑轮驱动电机的输出轴分别和第一滑轮的转轴、第二滑轮的转轴固定相连。

如图3所示，第一滑轮轨道、第二滑轮轨道平行设置在直升机的机身上，第一滑轮、第二滑轮分别设置在第一滑轮轨道、第二滑轮轨道内；第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机分别用于驱动第一滑轮、第二滑轮，使得升降台沿着第一滑轮轨道、第二滑轮轨道移动；第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆用于调整升降台的高度。

在桨毂内部，电刷给换向器供电，通过改变转子铁芯上线圈的电流方向和大小使得桨叶根部在电磁场的作用下能够精准转动，最终达到快速变距的目的。

本发明还公开了一种基于该能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶拆卸方法，包含以下步骤：

步骤A.1），控制桨毂中对应需要拆卸桨叶的电刷断电、电动锁扣打开；

步骤A.2），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第一距离阈值；

步骤A.3），控制第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆工作，将升降台的高度调整至预设的第一高度阈值；

步骤A.4），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第二距离阈值，使得第一桨叶夹子、第二桨叶夹子将需要拆卸的桨叶夹住；

步骤A.5），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝外滑动预设的第二距离阈值，将需要拆卸的桨叶拔出；

本发明还公开了一种基于该能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶安装方法，包含以下步骤：

步骤B.1），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第一距离阈值；

步骤B.2），将需要安装的桨叶放置在第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间；

步骤B.3），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第二距离阈值，使得第一桨叶夹子、第二桨叶夹子将需要安装的桨叶夹住；

步骤B.4），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝外滑动预设的第二距离阈值；

步骤B.5），控制第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆工作，将升降台的高度调整至预设的第一高度阈值；

步骤B.6），控制桨毂工作，使得需要安装桨叶对应的安装孔旋转至预设的位置；

步骤B.7），控制桨毂中需要安装桨叶对应安装孔的电刷断电、电动锁扣打开；

步骤B.8），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝内滑动预设的第二距离阈值，将需要安装的桨叶插入桨毂中与其对应的安装孔；

步骤B.9），控制桨毂中需要安装桨叶对应安装孔的电刷通电、电动锁扣锁住需要安装桨叶的夹持部。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶拆卸方法，所述能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统包含桨毂、升降移动模块和若干桨叶；

所述桨毂上设有若干与所述桨叶一一对应的安装孔；

所述桨叶包含桨身和连接部，所述桨身通过连接部和所述桨毂上与其对应的安装孔相连；

所述连接部由外朝内依次包含转子铁芯、换向器和夹持部，所述转子铁芯上缠绕有线圈，所述换向器和所述转子铁芯上的线圈电气相连；

所述桨毂的安装孔内由外朝内依次设有永磁结构、电刷和电动锁扣；所述永磁结构包含两块半圆环状的永磁铁，一块为N极，另一块为S极，所述两块永磁铁将安装孔对应的桨叶连接部的转子铁芯包含在内；所述电刷和安装孔对应的桨叶连接部的换向器电气连接；所述电动锁扣用于锁住或放开安装孔对应的桨叶连接部的夹持部；

所述升降移动模块包含第一至第二桨叶夹子、升降台、第一至第四液压伸缩杆、第一至第二滑轮、第一至第二滑轮驱动电机、第一至第二滑轮轨道；

所述升降台呈“凹”字型，其下端面分别和第三液压伸缩杆的顶端、第四液压伸缩杆的顶端固定相连；

所述第一桨叶夹子、第二桨叶夹子水平相向设置，其根部分别和所述第一液压伸缩杆顶端、第二液压伸缩杆的顶端固定相连；所述第一液压伸缩杆末端、第二液压伸缩杆的末端分别和所述升降台的两个内侧壁固定相连；所述第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆用于调整所述第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离；

所述第三液压伸缩杆的末端、第四液压伸缩杆的末端分别和所述第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机固定相连；

所述第一滑轮驱动电机的输出轴、第二滑轮驱动电机的输出轴分别和所述第一滑轮的转轴、第二滑轮的转轴固定相连；

所述第一滑轮轨道、第二滑轮轨道平行设置在直升机的机身上，所述第一滑轮、第二滑轮分别设置在所述第一滑轮轨道、第二滑轮轨道内；

所述第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机分别用于驱动第一滑轮、第二滑轮，使得升降台沿着第一滑轮轨道、第二滑轮轨道移动；所述第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆用于调整升降台的高度；

其特征在于，所述能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶拆卸方法包含以下步骤：

步骤A.1），控制桨毂中对应需要拆卸桨叶的电刷断电、电动锁扣打开；

步骤A.2），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第一距离阈值；

步骤A.3），控制第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆工作，将升降台的高度调整至预设的第一高度阈值；

步骤A.4），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第二距离阈值，使得第一桨叶夹子、第二桨叶夹子将需要拆卸的桨叶夹住；

步骤A.5），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝外滑动预设的第二距离阈值，将需要拆卸的桨叶拔出；

2.能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶安装方法，所述能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统包含桨毂、升降移动模块和若干桨叶；

所述桨毂上设有若干与所述桨叶一一对应的安装孔；

所述桨叶包含桨身和连接部，所述桨身通过连接部和所述桨毂上与其对应的安装孔相连；

所述连接部由外朝内依次包含转子铁芯、换向器和夹持部，所述转子铁芯上缠绕有线圈，所述换向器和所述转子铁芯上的线圈电气相连；

所述桨毂的安装孔内由外朝内依次设有永磁结构、电刷和电动锁扣；所述永磁结构包含两块半圆环状的永磁铁，一块为N极，另一块为S极，所述两块永磁铁将安装孔对应的桨叶连接部的转子铁芯包含在内；所述电刷和安装孔对应的桨叶连接部的换向器电气连接；所述电动锁扣用于锁住或放开安装孔对应的桨叶连接部的夹持部；

所述升降移动模块包含第一至第二桨叶夹子、升降台、第一至第四液压伸缩杆、第一至第二滑轮、第一至第二滑轮驱动电机、第一至第二滑轮轨道；

所述升降台呈“凹”字型，其下端面分别和第三液压伸缩杆的顶端、第四液压伸缩杆的顶端固定相连；

所述第一桨叶夹子、第二桨叶夹子水平相向设置，其根部分别和所述第一液压伸缩杆顶端、第二液压伸缩杆的顶端固定相连；所述第一液压伸缩杆末端、第二液压伸缩杆的末端分别和所述升降台的两个内侧壁固定相连；所述第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆用于调整所述第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离；

所述第三液压伸缩杆的末端、第四液压伸缩杆的末端分别和所述第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机固定相连；

所述第一滑轮驱动电机的输出轴、第二滑轮驱动电机的输出轴分别和所述第一滑轮的转轴、第二滑轮的转轴固定相连；

所述第一滑轮轨道、第二滑轮轨道平行设置在直升机的机身上，所述第一滑轮、第二滑轮分别设置在所述第一滑轮轨道、第二滑轮轨道内；

所述第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机分别用于驱动第一滑轮、第二滑轮，使得升降台沿着第一滑轮轨道、第二滑轮轨道移动；所述第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆用于调整升降台的高度；

其特征在于，所述能电动变距和自动安装拆卸桨叶的直升机旋翼系统的桨叶安装方法包含以下步骤：

步骤B.1），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第一距离阈值；

步骤B.2），将需要安装的桨叶放置在第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间；

步骤B.3），控制第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆工作，将第一桨叶夹子、第二桨叶夹子之间的距离调整至预设的第二距离阈值，使得第一桨叶夹子、第二桨叶夹子将需要安装的桨叶夹住；

步骤B.4），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝外滑动预设的第二距离阈值；

步骤B.5），控制第三液压伸缩杆、第四液压伸缩杆工作，将升降台的高度调整至预设的第一高度阈值；

步骤B.6），控制桨毂工作，使得需要安装桨叶对应的安装孔旋转至预设的位置；

步骤B.7），控制桨毂中需要安装桨叶对应安装孔的电刷断电、电动锁扣打开；

步骤B.8），控制第一滑轮驱动电机、第二滑轮驱动电机工作，使得升降台朝内滑动预设的第二距离阈值，将需要安装的桨叶插入桨毂中与其对应的安装孔；

步骤B.9），控制桨毂中需要安装桨叶对应安装孔的电刷通电、电动锁扣锁住需要安装桨叶的夹持部。

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