CN109018306B - 一种共轴式直升机的航向操纵机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共轴式直升机的航向操纵机构，它包括航向舵机杠杆机构、航向滑环机构、航向协调杠杆机构；其中，航向舵机杠杆机构是将舵机的旋转运动变成航向滑环机构沿轴套的上下滑动，航向滑环机构是将航向滑环机构沿轴套的上下滑动转变成航向协调杠杆机构的运动，航向协调杠杆机构是将航向协调杠杆机构的运动转换为下旋翼系统的变距运动。本发明简化了常规共轴式直升机航向操纵机械结构，减小了航向操纵系统的尺寸，减小航向操纵系统的零件数量，充分利用了下倾斜器内环和轴套之间的空间，减小了航向操纵机构的旋转阻力大，增加了机构的可靠性和稳定性。

Description

一种共轴式直升机的航向操纵机构

技术领域

本发明涉及航空技术领域，更具体的说是涉及一种共轴式直升机的航向操纵机构。

背景技术

共轴式直升机，通过两幅旋翼共轴反转平衡反扭矩，不需要尾桨，其纵向尺寸小，与相同重量的单旋翼直升机相比，共轴式旋翼的直径只相当于单旋翼直径的78％；其悬停效率高，共轴直升机的悬停效率比单旋翼式要高17％～30％。常规形式的共轴式直升机的航向操纵系统分为全差动航向操纵系统(如图1所示)和半差动航向操纵系统(如图2所示)。

如图1，共轴式直升机传统的全差动航向操纵系统通过控制两幅旋翼相反变距产生扭矩差实现航向操纵，两幅旋翼有单独的航向控制系统分别控制两幅旋翼的变距，但其零件数量多，重量大，结构复杂，稳定性差。

如图2，共轴式直升机传统的半差动航向操纵系统通过控制一幅旋翼变距产生扭矩差实现航向操纵，结构比全差动简单，但由于其航向操纵的撑杆在下旋翼倾斜器的内外环之间，运动空间有限，周期变距操纵时容易相互碰撞，机械结构较复杂，且增加了下旋翼系统倾斜器的尺寸，相应增加了上倾斜器外环的尺寸，增加了重量和结构不稳定性，不能充分利用下旋翼倾斜器内环和轴套之间的空间。

因此，如何对现有共轴式直升机的航向操纵系统进行改进使其克服上述缺点，便成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种共轴式直升机的航向操纵机构，解决了传统共轴式直升机全差动航向操纵零件数量多、重量大、结构复杂和稳定性差等缺点；同时解决了传动共轴式直升机半差动航向操纵尺寸较大，容易相互碰撞，稳定性差，不能充分利用下旋翼倾斜器内环和轴套之间的空间等缺点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种共轴式直升机的航向操纵机构，底部连接箱体，中间连接轴套并穿过下倾斜器，顶部连接下旋翼系统，它包括航向舵机杠杆机构、航向滑环机构、航向协调杠杆机构，航向舵机杠杆机构、航向滑环机构以及航向协调杠杆机构间顺次连接；其中，

航向舵机杠杆机构是将舵机的旋转运动变成航向滑环机构沿轴套的上下滑动，它包括航向伺服舵机、航向舵机拉杆、航向支杆支座、航向支杆、航向杠杆；该航向伺服舵机带有可旋转摇臂，通过遥控信号控制其旋转运动；该航向舵机拉杆为两端安装有杆端轴承的杆状结构，其一端连接航向伺服舵机，另一端连接航向杠杆，航向伺服舵机带动航向舵机拉杆运动；该航向支杆支座固定在箱体上，用于为航向支杆提供支撑；该航向支杆的两端通过轴承和螺钉连接航向支杆支座和航向杠杆，航向支杆绕航向支杆支座旋转，用于给航向杠杆提供一个支点；

航向滑环机构是将航向滑环机构沿轴套的上下滑动转变成航向协调杠杆机构的运动，它包括航向下滑环、航向滑环撑杆、航向上滑环、航向上滑环扭力臂；该航向下滑环与航向杠杆和航向滑环撑杆连接，航向下滑环的内圈设有花键槽，花键槽固定航向下滑环的旋转运动，使其只能沿轴套进行上下滑动，航向下滑环用于将航向杠杆的运动传递给航向滑环撑杆；该航向滑环撑杆位于下倾斜器内环与轴套之间，用于连接航向下滑环和航向上滑环，其在与航向下滑环相连接的相对一端处连接航向上滑环；该航向上滑环分为内环和外环，内环和外环通过轴承连接，内环沿轴套进行上下滑动，外环与下旋翼系统一起绕轴套旋转；该航向上滑环扭力臂固定在航向上滑环内环和轴套上，用于限制航向上滑环内环的旋转运动；

航向协调杠杆机构是将航向协调杠杆机构的运动转换为下旋翼系统的变距运动，它包括航向协调杠杆、下旋翼变距拉杆；该航向协调杠杆连接航向上滑环外环和下旋翼变距拉杆，其作用是调节下旋翼变距的传动比；该下旋翼变距拉杆为杆状结构，其通过杆端轴承与航向协调杠杆和下旋翼系统连接，使下旋翼系统产生变距运动，上旋翼桨距保持不变的时候，产生扭矩差，从而实现共轴式直升机的航向操纵。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

进一步地，航向杠杆为H型结构，其功能是将航向伺服舵机的运动传递给航向滑环机构，使航向滑环产生沿轴套的上下滑动。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种共轴式直升机的航向操纵机构，简化了常规共轴式直升机航向操纵的机械结构，减小了航向操纵系统的尺寸，减小航向操纵系统的零件数量，充分利用了下倾斜器内环和轴套之间的空间，减小了航向操纵机构的旋转阻力，增加了机构的可靠性和稳定性。本发明解决了传统共轴式直升机全差动航向操纵零件数量多、重量大、结构复杂和稳定性差等缺点；同时解决了传动共轴式直升机半差动航向操纵尺寸较大，容易相互碰撞，稳定性差，不能充分利用下倾斜器内环和轴套之间的空间等缺点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为共轴式直升机传统的全差动航向操纵示意图。

图2为共轴式直升机传统的半差动航向操纵示意图。

图3为共轴式直升机半差动航向操纵示意图。

图4为共轴式直升机航向操纵机构的结构示意图。

图5为共轴式直升机操纵示意图。

图中符号说明如下：

1、下旋翼系统；2、下倾斜器；3、轴套；4、箱体；5、下旋翼变距拉杆；6、航向上滑环扭力臂；7、航向协调杠杆；8、航向上滑环；9、航向滑环撑杆；10、航向下滑环；11、航向杠杆；12、航向支杆；13、航向支杆支座；14、航向舵机拉杆；15、航向伺服舵机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

图1为共轴式直升机传统的全差动航向操纵示意图，图2为共轴式直升机传统的半差动航向操纵示意图。

如图3-5所示，本发明实施例公开了一种共轴式直升机的航向操纵机构，其底部连接箱体4，中间连接轴套3并穿过下倾斜器2，顶部连接下旋翼系统1。该共轴式直升机的航向操纵机构包括航向舵机杠杆机构、航向滑环机构、航向协调杠杆机构，航向舵机杠杆机构、航向滑环机构以及航向协调杠杆机构间顺次连接。

其中，航向舵机杠杆机构是将舵机的旋转运动变成航向滑环机构沿轴套3的上下滑动，它包括航向伺服舵机15、航向舵机拉杆14、航向支杆支座13、航向支杆12、航向杠杆11。其中，航向杠杆11为H型结构。

如图4所示，上述航向舵机杠杆机构的具体实现方式为：航向伺服舵机15带有可旋转摇臂，遥控信号通过控制可旋转摇臂进而控制航向伺服舵机15的旋转运动；航向舵机拉杆14为两端安装有杆端轴承的杆状结构，其一端连接航向伺服舵机15，另一端连接航向杠杆11，航向伺服舵机15带动航向舵机拉杆14进行运动；航向支杆支座13固定在箱体4上，用于为航向支杆12提供支撑；航向支杆12的两端通过轴承和螺钉连接航向支杆支座13和航向杠杆11，航向支杆12绕航向支杆支座13旋转，用于给航向杠杆11提供一个支点；航向舵机拉杆14带动航向杠杆11绕航向支杆12旋转，航向支杆12绕航向支杆支座13旋转，使得航向杠杆11带动航向滑环机构沿轴套3上下滑动。

航向滑环机构是将航向滑环机构沿轴套3的上下滑动转变成航向协调杠杆机构的运动，它包括航向下滑环10、航向滑环撑杆9、航向上滑环8、航向上滑环扭力臂6。

航向下滑环10与航向杠杆11和航向滑环撑杆9连接，航向下滑环10的内圈设有花键槽，花键槽固定航向下滑环10的旋转运动，使其只能沿轴套3进行上下滑动，航向下滑环10用于将航向杠杆11的运动传递给航向滑环撑杆9；航向滑环撑杆9位于下倾斜器2内环与轴套3之间，用于连接航向下滑环10和航向上滑环8，航向滑环撑杆9在与航向下滑环10相连接的相对一端处连接航向上滑环8；航向上滑环8分为内环和外环，内环和外环通过轴承连接，内环沿轴套3进行上下滑动，外环与下旋翼系统1一起绕轴套3旋转；航向上滑环扭力臂6固定在航向上滑环8内环和轴套上，用于限制航向上滑环8内环的旋转运动；

如图4所示，上述航向滑环机构的具体实现方式为：航向杠杆11带动航向下滑环10沿轴套3上下滑动，航向下滑环10绕轴套3的旋转运动被其内圈的花键槽限制，航向下滑环10连接航向滑环撑杆9，航向滑环撑杆9放在下旋翼自动倾斜器2内环与轴套3之间，航向滑环撑杆9带动航向上滑环8沿轴套3上下滑动，航向上滑环8内环绕轴套3的旋转运动被航向上滑环扭力臂6限制，航向上滑环8外环与航向上滑环8内环通过深沟球轴承连接，航向上滑环8外环可以跟下旋翼系统1一起做旋转运动，其功能是使航向协调杠杆机构运动。

航向协调杠杆机构是将航向协调杠杆机构的运动转换为下旋翼系统1的变距运动，它包括航向协调杠杆7、下旋翼变距拉杆5。

航向协调杠杆7连接航向上滑环8外环和下旋翼变距拉杆5；下旋翼变距拉杆5为杆状结构，其通过杆端轴承与航向协调杠杆7和下旋翼系统1连接，使下旋翼系统1产生变距运动.

如图4所示，上述航向协调杠杆机构的具体实现方式为：航向上滑环8带动航向协调杠杆7绕下倾斜器2外环上支点做旋转运动，连接在航向协调杠杆7上的下旋翼变距拉杆5带动下旋翼系统1做变距运动，改变下旋翼系统1的扭矩，打破上下旋翼的扭矩平衡，产生扭矩差，进而实现共轴式直升机的航向操纵。

本发明提供的共轴式直升机的航向操纵机构，简化了常规共轴式直升机航向操纵机械结构，减小了航向操纵系统的尺寸，减小航向操纵系统的零件数量，充分利用了下倾斜器2内环和轴套3之间的空间，减小了航向操纵机构的旋转阻力大，增加了机构的可靠性和稳定性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种共轴式直升机的航向操纵机构，底部连接箱体，中间连接轴套并穿过下倾斜器，顶部连接下旋翼系统，其特征在于，它包括航向舵机杠杆机构、航向滑环机构、航向协调杠杆机构；其中，

航向舵机杠杆机构是将舵机的旋转运动变成航向滑环机构沿轴套的上下滑动，它包括航向伺服舵机、航向舵机拉杆、航向支杆支座、航向支杆、航向杠杆；该航向伺服舵机带有可旋转摇臂，通过遥控信号控制其旋转运动；该航向舵机拉杆为两端安装有杆端轴承的杆状结构，其一端连接航向伺服舵机，另一端连接航向杠杆，航向伺服舵机带动航向舵机拉杆运动；该航向支杆支座固定在箱体上，用于为航向支杆提供支撑；该航向支杆的两端通过轴承和螺钉连接航向支杆支座和航向杠杆，航向支杆绕航向支杆支座旋转，用于给航向杠杆提供一个支点；

航向滑环机构是将航向滑环机构沿轴套的上下滑动转变成航向协调杠杆机构的运动，它包括航向下滑环、航向滑环撑杆、航向上滑环、航向上滑环扭力臂；该航向下滑环与航向杠杆和航向滑环撑杆连接，航向下滑环的内圈设有花键槽，花键槽固定航向下滑环的旋转运动，使其只能沿轴套进行上下滑动，航向下滑环用于将航向杠杆的运动传递给航向滑环撑杆；该航向滑环撑杆位于下倾斜器内环与轴套之间，用于连接航向下滑环和航向上滑环，其在与航向下滑环相连接的相对一端处连接航向上滑环；该航向上滑环分为内环和外环，内环和外环通过轴承连接，内环沿轴套进行上下滑动，外环与下旋翼系统一起绕轴套旋转；该航向上滑环扭力臂固定在航向上滑环内环和轴套上，用于限制航向上滑环内环的旋转运动；

航向协调杠杆机构是将航向协调杠杆机构的运动转换为下旋翼系统的变距运动，它包括航向协调杠杆、下旋翼变距拉杆；该航向协调杠杆连接航向上滑环外环和下旋翼变距拉杆；该下旋翼变距拉杆为杆状结构，其通过杆端轴承与航向协调杠杆和下旋翼系统连接，使下旋翼系统产生变距运动。

2.根据权利要求1所述的一种共轴式直升机的航向操纵机构，其特征在于：航向杠杆为H型结构。

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