CN108298072B - 一种倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统，包括：上旋翼装置，包括上旋翼、上桨毂、上旋翼轴与上倾斜盘，所述上倾斜盘的转动内环与上旋翼通过上变距拉杆铰接；下旋翼装置，与上旋翼装置镜像对称，所述上倾斜盘不转动外环与下倾斜盘不转动外环通过三根等长操纵杆平行连接；使得上下旋翼的周期距和总距同步同幅受控；传动装置:包括左右传动轴、齿轮传动组，所述齿轮传动组将上下旋翼轴与左右传动轴通过四个锥齿轮的齿合连接。本发明通过采用上下共轴分离式双旋翼结构，动力从两个旋翼之间进行传递，这种结构除克服了飞机自转外，还利用两台发动机的扭力使旋翼系统倾转、中立和回转，从而使旋翼系统具有很好的综合稳定性能。

Description

一种倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统

技术领域

本发明涉及一种航天航空技术领域，特别是倾转式共轴旋翼飞机。

背景技术

众所周知，固定翼飞机不能垂直起降，直升飞机不能像螺旋桨固定翼飞机飞得高、飞得快、飞得远、省油；而直升飞机可以垂直起降，不需要跑道，起降机动灵活。倾转式旋翼机既具有普通直升机那样的垂直起降和空中悬停能力，又具有像固定翼飞机那样巡航飞行速度大、航程较远等特点。倾转旋翼机目前被各国的研究人员认为是航空界发展前景和应用价值最高的飞机之一。

倾转旋翼机不但具有垂直起降和高速巡航性能，而且机动性很强，所以应用领域及其广阔。20世纪中期，美国开始了对倾转旋翼技术的研究，该技术开始于XV-3，成熟于XV-25，应用于V-22鱼鹰。其优点不用细说，但也有不少缺点，例如倾转旋翼飞机(如V-22)由于既有旋翼又有机翼，并且要实现旋翼从垂直位置向水平位置或水平位置向垂直位置倾转，因此分别安置在两机翼外端的旋翼机构及发动机短舱在旋翼旋转或倾转过程中气动和传感环境不一样，两旋翼周期变距也不同步，只要出现如涡环等异常就会使飞机不平衡；又由于旋翼和短舱惯量巨大，难以控制，因此极易造成事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种工作更加稳定的倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统，包括上旋翼装置，其包括上旋翼、上桨毂、上旋翼轴与上倾斜盘，所述上桨毂固定在上旋翼轴的上端，所述上旋翼与上桨毂轴接，所述上倾斜盘位于上桨毂的下方，所述上旋翼轴穿过所述的上倾斜盘，所述上倾斜盘与上旋翼通过上变距拉杆连接，所述上变距拉杆的两端分别与上倾斜盘、上旋翼铰接；下旋翼装置，其包括下旋翼、下桨毂、下旋翼轴与下倾斜盘，所述下桨毂固定在下旋翼轴的下端，所述下旋翼与下桨毂轴接，所述下倾斜盘位于下桨毂的上方，所述下旋翼轴穿过所述的下倾斜盘，所述下倾斜盘与下旋翼通过下变距拉杆连接，所述下变距拉杆的两端分别与下倾斜盘、下旋翼铰接；所述上旋翼轴与下旋翼轴轴心重合，且上旋翼轴的下端与下旋翼轴的上端相互离开，且上旋翼轴的转向与下旋翼转轴的转向相反；所述上倾斜盘的不动外环与下倾斜盘的不动外环通过三根操纵杆平行铰接；传动装置，包括左传动轴、右传动轴、齿轮传动机构，所述左传动轴与右传动轴的轴心重合，左传动轴的右端与右传动轴的左端相互离开；所述齿轮传动机构将上旋翼轴、下旋翼轴与左传动轴、右传动轴连接起来。

作为下述技术方案的进一步改进，所述齿轮传动机构包括上锥齿轮、下锥齿轮、左锥齿轮与右锥齿轮，所述上锥齿轮与上旋翼轴固套连接，所述下锥齿轮与下旋翼轴固套连接，所述左锥齿轮与左传动轴固套连接，所述右锥齿轮与右传动轴固套连接，且左锥齿轮/右锥齿轮的上下两端分别与上锥齿轮、下锥齿轮齿合，所述左传动轴的转向与右传动轴的转向相反。

作为下述技术方案的进一步改进，所述上旋翼包括旋翼桨夹与旋翼，所述旋翼固定在旋翼桨夹的外端，所述旋翼桨夹的内端设有转轴，所述上桨毂包括旋翼轴孔，所述转轴套在旋翼轴孔中，所述上变距拉杆与旋翼桨夹铰接。

作为下述技术方案的进一步改进，所述上倾斜盘的转动内环与上桨毂之间通过上传动臂连接；所述下倾斜盘的转动内环与下桨毂之间通过下传动臂连接。

作为下述技术方案的进一步改进，还包括舵机，所述舵机与操纵杆驱动连接。

作为下述技术方案的进一步改进，所述舵机有三台，所述操纵杆也有三根，三根操纵杆互相平行并分别与上、下倾斜盘的不动外环上的摇臂铰链。

本发明的有益效果是：本发明改变了成熟的传统共轴飞机的结构，采用上下共轴分离式的双旋翼结构，动力从两个旋翼之间进行正反传递，这种结构除克服了飞机自转外，还可以利用两个发动机的扭力使旋翼系统倾转、中立和回转，从而使旋翼系统具有很好的综合稳定性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1，一种倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统，包括上旋翼装置1，其包括上旋翼11、上桨毂12、上旋翼轴13与上倾斜盘14，所述上桨毂12固定在上旋翼轴13的上端，所述上旋翼11与上桨毂12轴接，所述上倾斜盘14位于上桨毂12的下方，所述上旋翼轴13穿过所述的上倾斜盘14，所述上倾斜盘14与上旋翼11通过上变距拉杆15连接，所述上变距拉杆15的两端分别与上倾斜盘14、上旋翼11铰接；下旋翼装置2，其包括下旋翼21、下桨毂22、下旋翼轴23与下倾斜盘24，所述下桨毂22固定在下旋翼轴23的下端，所述下旋翼21与下桨毂22轴接，所述下倾斜盘24位于下桨毂22的上方，且上倾斜盘与下倾斜盘的安装方向相反，所述下旋翼轴23穿过所述的下倾斜盘24，所述下倾斜盘24与下旋翼21通过下变距拉杆25连接，所述下变距拉杆25的两端分别与下倾斜盘24的不动外环、下旋翼21的不动外环铰接；所述上旋翼轴13与下旋翼轴23轴心重合，且上旋翼轴13的下端与下旋翼轴23的上端相互离开，且上旋翼轴13的转向与下旋翼转轴23的转向相反；所述上倾斜盘14与下倾斜盘24通过两根以上的操纵杆4连接，操纵杆4的上下两端分别与上倾斜盘14的不动外环、下倾斜盘24的不动外环铰接，通过利用操作杆实现了上下倾斜盘的同步控制，使得上旋翼和下旋翼可以同步同幅实现周期变距以及总距的变化；传动装置3，包括左传动轴31、右传动轴32、齿轮传动机构33，所述左传动轴31与右传动轴32的轴心重合，左传动轴31的右端与右传动轴32的左端相互离开；所述齿轮传动机构33将上旋翼轴13、下旋翼轴23与左传动轴31、右传动轴32连接起来。

优选的上、下旋翼均有三片桨叶，上三片桨叶为正旋，下三片桨叶为反旋，而且上旋翼与下旋翼的尺寸完全相同，由于上下旋翼的方向相反，使得飞机三轴操作反应敏捷，而上下旋翼的反扭力相互抵消，稳定性更好。

进一步作为优选的实施方式，所述齿轮传动机构33包括上锥齿轮、下锥齿轮、左锥齿轮与右锥齿轮，所述上锥齿轮与上旋翼轴13固定连接，所述下锥齿轮与下旋翼轴23固定连接，所述左锥齿轮与左传动轴31固定连接，所以右锥齿轮与右传动轴32固定连接，且左锥齿轮/右锥齿轮的上下两端分别与上锥齿轮、下锥齿轮齿合，所述左传动轴的转向与右传动轴的转向相反。通过利用锥齿轮，可以轻松实现传动的变向。

进一步作为优选的实施方式，所述上旋11包括旋翼桨夹111与旋翼112，所述旋翼112固定在旋翼桨夹111的外端，所述旋翼桨夹111的内端设有转轴，所述上桨毂12包括旋翼轴孔，所述转轴固套在旋翼轴孔中并通过转轴将上旋翼桨夹111和上桨毂12刚性连接，所述上变距拉杆15与旋翼桨夹111铰接；下旋翼21相应部件的连接方法同上。旋翼是固定安装在旋翼桨夹中，而旋翼桨夹与桨毂通过转轴进行连接，使得旋翼与桨毂连接无挥舞铰、摆振铰，只有变距铰，避免了上下旋翼与传动装置在倾转过程中发生干涉，而且使得飞机在飞行的时候更加安全稳定。

进一步作为优选的实施方式，所述上倾斜盘14的转动内环与上桨毂12之间通过上传动臂16连接；所述下倾斜盘24的转动内环与下桨毂22之间通过下传动臂26连接。采用该结构，可以使得上下倾斜盘的转动内环与上下旋翼轴同步转动。

进一步作为优选的实施方式，还包括舵机，所述舵机与操纵杆4驱动连接。所述舵机有三台用来控制总距及周期距的变化，所述操纵杆4有三根且长度相等，三根操纵杆4成120度分别与上倾斜盘14和下倾斜盘24的不动外环上的摇臂平行铰接，上下倾斜盘使用的都是已有直升机中较为通用的120°倾斜盘。三根所述的操纵杆均与上下旋翼轴的轴心平行，且三拫等长操纵杆两两之间相位角是120°，通过利用CCPM混控模式来同步同幅度控制上下旋翼的周期螺距和总距，实现飞机的升降以及航向的变化。

以下对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统，其特征在于：包括：

上旋翼装置（1），其包括上旋翼（11）、上桨毂（12）、上旋翼轴（13）与上倾斜盘（14），所述上桨毂（12）固定在上旋翼轴（13）的上端，所述上旋翼（11）与上桨毂（12）轴接，所述上倾斜盘（14）位于上桨毂（12）的下方，所述上旋翼轴（13）穿过所述的上倾斜盘（14），所述上倾斜盘（14）与上旋翼（11）通过上变距拉杆（15）连接，所述上变距拉杆（15）的两端分别与上倾斜盘（14）、上旋翼（11）铰接；

下旋翼装置（2），其包括下旋翼（21）、下桨毂（22）、下旋翼轴（23）与下倾斜盘（24），所述下桨毂（22）固定在下旋翼轴（23）的下端，所述下旋翼（21）与下桨毂（22）轴接，所述下倾斜盘（24）位于下桨毂（22）的上方，所述下旋翼轴（23）穿过所述的下倾斜盘（24），所述下倾斜盘（24）与下旋翼（21）通过下变距拉杆（25）连接，所述下变距拉杆（25）的两端分别与下倾斜盘（24）、下旋翼（21）铰接；

所述上旋翼轴（13）与下旋翼轴（23）轴心重合，且上旋翼轴（13）的下端与下旋翼轴（23）的上端相互离开，且上旋翼轴（13）的转向与下旋翼轴（23）的转向相反；所述上倾斜盘（14）与下倾斜盘（24）通过三根等长的操纵杆（4）连接，操纵杆（4）的上下两端分别与上倾斜盘（14）、下倾斜盘（24）平行铰接；

传动装置（3），包括左传动轴（31）、右传动轴（32）、齿轮传动机构（33），所述左传动轴（31）与右传动轴（32）的轴心重合，左传动轴（31）的右端与右传动轴（32）的左端相互离开；所述齿轮传动机构（33）将上旋翼轴（13）、下旋翼轴（23）与左传动轴（31）、右传动轴（32）连接起来；

所述齿轮传动机构（33）包括上锥齿轮、下锥齿轮、左锥齿轮与右锥齿轮，所述上锥齿轮与上旋翼轴（13）固套连接，所述下锥齿轮与下旋翼轴（23）固套连接，所述左锥齿轮与左传动轴（31）固套连接，所述右锥齿轮与右传动轴（32）固套连接，且左锥齿轮/右锥齿轮的上下两端分别与上锥齿轮、下锥齿轮齿合，所述左传动轴的转向与右传动轴的转向相反；

所述上倾斜盘（14）的转动内环与上桨毂（12）之间通过上传动臂（16）连接；所述下倾斜盘（24）的转动内环与下桨毂（22）之间通过下传动臂（26）连接。

2.根据权利要求1所述的倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统，其特征在于：所述上旋翼（11）包括旋翼桨夹（111）与旋翼（112），所述旋翼（112）固定在旋翼桨夹（111）的外端，所述旋翼桨夹（111）的内端设有轴承和转轴，所述上桨毂（12）包括旋翼轴孔，所述转轴固套在旋翼轴孔中并将上桨毂(12)与上旋翼桨夹（111）刚性连接起来，所述上变距拉杆（15）与旋翼桨夹（111）铰接。

3.根据权利要求1所述的倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统，其特征在于：还包括舵机，所述舵机与操纵杆（4）驱动连接。

4.根据权利要求3所述的倾转式共轴双旋翼飞机的旋翼系统，其特征在于：所述舵机有三台，所述上倾斜盘（14）与下倾斜盘（24）均包括有摇臂，所述摇臂安装上倾斜盘（14）/下倾斜盘（24）的不动外环上，三根操纵杆（4）是等长的并互相平行地与摇臂铰接。