CN109466749B - 直升机变距驱动总成及直升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直升机变距驱动总成，包括与直线舵机机构连接用于驱动尾桨桨叶变距的变距机构，所述变距机构包括用于安装桨叶的壳体、设置于壳体内用于调节桨叶变距的连杆机构、与连杆机构连接的变距推杆；所述连杆机构包括与变距推杆连接的六角星形变距连杆以及用于驱动桨叶在竖直方向发生偏转而实现变距的第一关节轴承机构；本技术方案能够克服传统工艺中无人直升机尾桨变距机构制造难度大，体积庞大，桨叶变距困难，控制精度低，整体结构复杂，使用寿命短，制造成本高昂的问题。

Description

直升机变距驱动总成及直升机

技术领域

本发明涉及直升机领域，具体涉及一种直升机变距驱动总成及直升机。

背景技术

直升机尾桨是用来平衡反扭矩和对直升机进行航向操纵的部件。旋转着的尾桨相当于一个垂直安定面，能对直升机航向起稳定作用。虽然后桨的功用与旋翼不同，但是它们都是由旋转而产生空气动力、在前飞时处于不对称气流中工作的状态，因此尾桨结构与旋翼结构有很多相似之处。尾桨的结构形式有跷跷板式、万向接头式、铰接式、无轴承式、“涵道尾桨”式等等。

由于尾桨的动力一般来自直升机的主发动机，因此控制尾桨作用力大小的主要方法就是改变螺旋桨的螺距，即变距。目前此类飞行器的研制还处于初级发展阶段，国内外对于无人直升机尾桨变距的设计也是良莠不齐，一般无人直升机尾桨变距多是采用多零件的传动结构将舵机的操纵力传递到变距拉杆上，最终再传递给尾桨。这样的设计导致的直接后果就是它的结构质量增加，并且过多的传动接头会导致传动的可靠性降低。在直升机的事故调查中，由于尾桨系统导致的事故达到了在直升机机身系统故障中32％，其中尾桨传动轴的事故率18％，尾桨事故率为14％。因此可以看出一套可靠的尾桨设计是保障飞行安全的关键。

为此需要一种结构简单，安全性能高，加工制造容易，同时方便精确控制尾桨变距方便于无人直升机安全转向的尾桨机构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供直升机变距驱动总成，能够克服传统工艺中无人直升机制造难度大，体积庞大，桨叶变距困难，控制精度低，整体结构复杂，使用寿命短，制造成本高昂的问题。

本发明的一种直升机变距驱动总成，包括与直线舵机机构连接用于驱动尾桨桨叶变距的变距机构，所述变距机构包括用于安装桨叶的壳体、设置于壳体内用于调节桨叶变距的连杆机构、与连杆机构连接的变距推杆；所述连杆机构包括与变距推杆连接的六角星形变距连杆以及用于驱动桨叶在竖直方向发生偏转而实现变距的第一关节轴承机构；所述六角星形变距连杆的六个角端向下弯折形成连接部，所述连接部上设置有椭圆孔，椭圆孔长轴与竖直方向垂直，所述第一关节轴承通过椭圆孔配合安装于连接部；所述壳体包含同轴设置的内套筒与外套筒组合形成的双套筒结构，桨叶与桨夹的一端固定连接，所述桨夹通过自润滑衬套安装于外套筒筒壁上，所述桨夹另一端设置有用于安装在内套筒筒壁上的轴颈结构，所述桨夹轴颈上还设置有用于与第一关节轴承连接的连接块；通过变距推杆推动变距机构在竖直方向(即沿着推杆的轴向方向)运动，进而带动桨叶在竖直方向发生偏转，以实现桨叶变距，通过与尾桨动力机构固定设置的壳体，带动桨叶发生周向(与推杆的轴向垂直的方向)运动。

进一步，所述六角星形变距连杆的六个连杆端沿圆周方向均匀分布，桨叶为六个且均匀分布于壳体圆周方向；采用六个连杆连接桨叶的结构模式，使机构运行更加平稳，比起传统的双桨叶机构，本技术方案中的机构受力更加均匀，通过桨叶转动的角度范围确定连接块的长度，使连杆机构间的布置更加合理，结构更加紧凑，有效减小尾桨机构运动中产生的噪音。

进一步，所述桨夹的连接块与桨夹安装的外套筒筒壁之间设置有用于支撑尾桨桨叶转动的第二关节轴承；第二关节轴承通过抗剪螺栓连接在壳体上，第二关节轴承为桨夹桨叶的转动提供支撑点，保证转动过程中的稳定性，桨叶运动过程中产生的离心力通过第二关节轴承传递到壳体上，改善了双自润滑衬套的受力情况，进一步提升了各部件的使用寿命。

进一步，所述变距推杆结构为阶梯轴式的推杆结构；变距推杆一端与提供变距动力的直线舵机机构连接且变距推杆沿竖直方向由下到上依次穿过边距尾桨支架、尾桨动力机构、壳体，采用阶梯轴式的结构，方便于安装不同的零件，限制各个零件的轴向跳动。

进一步，所述变距推杆与六角星形变距连杆之间沿变距推杆轴向方向设置有两个角接触球轴承，所述变距推杆与壳体之间设置有自润滑衬套；通过角接触球轴承、变距推杆自润滑衬套、翻边衬套确保竖直方向上各个机构间具有良好的同轴度，提升机构的运动平稳性能，减小噪音。

进一步，所述变距推杆与六角星形变距连杆之间设置有密封环，变距推杆与变距连杆、变距连杆与其余部位间采用密封环或者其他密封方式，使尾桨机构内部处于良好的密封状态，提高该机构的使用寿命。

进一步，所述桨叶采用高强度碳纤维-环氧复合材料制造，所述桨叶前缘采用镍合金电铸包铁包裹；所述桨叶前缘采用镍合金电铸包铁包裹于桨叶前缘，采用镍合金包铁设置于桨叶的迎风前端部位，使其重心前移，提高桨叶颤振稳定性，同时降低桨叶铰接力矩，使桨叶运行更加平稳。

一种直升机，直升机机体上安装有所述的无人直升机变距驱动总成。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种直升机变距驱动总成，能够克服传统工艺中无人直升机制造难度大，体积庞大，桨叶变距困难，控制精度低，整体结构复杂，使用寿命短，制造成本高昂的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明中第一关节轴承连接结构示意图；

图4为本发明中剖面结构示意图；

图5为本发明中连接部结构示意图。

附图标记

连接块1；六角星形变距连杆2；壳体3；桨夹4；桨夹螺栓5；外筒自润滑衬套6；内筒自润滑衬套7；第二关节轴承8；桨叶9；第一关节轴承10；轴颈12；外套筒筒壁13；内套筒筒壁14；连接部15；顶盖16；尾桨电机17；变距尾桨支架18；直线舵机19；角接触球轴承20；变距推杆21；变距推杆自润滑衬套22；抗剪螺栓23；翻边衬套24。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的剖视图，图3为本发明中第一关节轴承连接结构示意图，图4为本发明中剖面结构示意图，图5为本发明中连接部结构示意图，如图所示，本发明的直升机变距驱动总成，包括与直线舵机机构连接用于驱动尾桨桨叶9变距的变距机构以及带动变距机构转动的尾桨动力机构，所述变距机构包括用于安装桨叶9的壳体3、设置于壳体3内用于调节桨叶9变距的连杆机构、连接在连杆机构与直线舵机机构之间的变距推杆21，所述壳体3以绕变距推杆21转动的方式与尾桨动力机构传动连接。本技术方案中的尾桨机构总成，通过变距推杆21推动变距机构在竖直方向(即沿着推杆21的轴向方向)运动，进而带动桨叶9在竖直方向发生偏转，以实现桨叶9变距，通过与尾桨动力机构固定设置的壳体3，带动桨叶9发生周向(与推杆21的轴向垂直的方向)运动，通过本技术方案中的无人直升机变距驱动总成，能够克服传统工艺中无人直升机制造难度大，体积庞大，桨叶变距困难，控制精度低，整体结构复杂，使用寿命短，制造成本高昂的问题。

本实施例中，所述壳体3包含同轴设置的内套筒与外套筒组合形成的双套筒结构，桨叶9与桨夹4的一端固定连接，所述桨夹4通过自润滑衬套安装于外套筒筒壁13上，所述桨夹4另一端设置有用于安装在内套筒筒壁14上的轴颈12结构，所述桨夹轴颈上还设置有用于驱动桨夹4沿竖直方向转动的连接块1，连杆机构包括与变距推杆21连接的六角星形变距连杆2，六角星形变距连杆2的角端向下弯折形成与桨夹4传动连接的连接部15。壳体3包括内外套筒形成的双套筒结构，壳体3底部通过螺栓与尾桨电机17的动力输出端固定连接，为桨叶的周向转动提供动力，如图2所述，桨夹4的一端通过桨夹螺栓5将桨叶9与桨夹4固定连接，桨夹4穿过外套筒筒壁13并通过桨夹4另一端部设置的轴颈12与内套筒筒壁14连接，桨夹4与内套筒筒壁14以及外套筒筒壁13转动配合的位置处分别设置有内筒自润滑衬套7和外筒自润滑衬套6，通过两个自润滑衬套为桨叶9变距提供旋转支撑，同时，双套筒连接结构，提高桨叶9运动时的稳定性，减轻桨叶9与桨夹4连接处收到力矩而产生的应力集中现象，提升桨叶寿命，使桨叶运动更加平稳，连接块1与桨夹4根部固定连接在一起，优选的二者采用一体成型的方式，变距推杆21与六角星形变距连杆2转动配和连接，六角星形变距连杆2的角端(即六角星六个角的端部)竖直向下弯折形成连接部15，连接部15为中心开设有安装孔的圆形结构，所述六角星形变距连杆2的六个连杆端沿圆周方向均匀分布，所述桨叶9均匀分布于壳体3圆周方向，采用六个连杆连接桨叶的结构模式，使机构运行更加平稳，比起传统的双桨叶机构，本技术方案中的机构受力更加均匀，通过桨叶转动的角度范围确定连接块1的长度，使连杆机构间的布置更加合理，结构更加紧凑，有效减小尾桨机构运动中产生的噪音。

本实施例中，所述连接部15上设置有第一关节轴承10，第一关节轴承10与所述连接块1转动连接，所述连接部15上设置有用于第一关节轴承10在竖直方向运动并带动桨夹4转动的椭圆孔。第一关节轴承10通过与连接部15上的椭圆孔配合带动桨夹4转动，实现桨叶9变距，椭圆孔长轴与竖直方向垂直，椭圆孔结构的设计，保证运动结构在移动过程中不会被卡死，同时又能直接实现驱动桨叶9沿竖直方向转动的功能，结构简单，加工容易，同时克服了传统工艺中变距结构繁琐的问题。

本实施例中，所述桨夹4的连接块1与桨夹4安装的外套筒筒壁13之间设置有用于支撑尾桨桨叶9转动的第二关节轴承8。第二关节轴承8通过抗剪螺栓23连接在壳体3上，第二关节轴承8为桨夹桨叶的转动提供支撑点，保证转动过程中的稳定性，桨叶运动过程中产生的离心力通过第二关节轴承8传递到壳体3上，改善了双自润滑衬套的受力情况，进一步提升了各部件的使用寿命，使机构运行更加平稳，减小了噪音。

本实施例中，尾桨动力机构安装于变距尾桨支架18上端，直线舵机机构安装于变距尾桨支架18底端。变距尾桨支架18包括竖直方向的板以及与竖直方向垂直的两块水平安装板，尾桨电机17固定安装在上方的水平安装板，直线舵机19固定连接在下方的水平安装板，上下安装板之间设置有多块加强板结构，保证运动机构运行时，整体结构更加平稳。

本实施例中，所述变距推杆21结构为阶梯轴式的推杆结构，变距推杆一端与提供变距动力的直线舵机机构连接且变距推杆21沿竖直方向由下到上依次穿过边距尾桨支架18、尾桨动力机构、壳体3，采用阶梯轴式的结构，方便于安装不同的部件，限制各个部件的轴向跳动，顶盖16与壳体3密封设置，采用直线舵机19，减少中间转换环节，提高整体响应速度，采用变距推杆贯穿整体结构的安装模式，使各个安装结构更加紧凑，节约安装空间，同时变距推杆与各个连接部位间采用密封环或者其他密封方式，使尾桨机构内部处于良好的密封状态，提高该机构的使用寿命。

本实施例中，所述变距推杆21与六角星形变距连杆2之间沿推杆轴向方向设置有两个角接触球轴承20，所述变距推杆12与壳体3之间设置有变距推杆自润滑衬套22，所述尾桨电机机构与变距推杆21之间设置有翻边衬套24。通过角接触球轴承20、变距推杆自润滑衬套22、翻边衬套24确保竖直方向上各个机构间具有良好的同轴度，提升机构的运动平稳性能，减小噪音。

本实施例中，所述桨叶采用高强度碳纤维-环氧复合材料制造，所述桨叶前缘采用镍合金电铸包铁包裹于桨叶前缘，采用镍合金包铁设置于桨叶9的迎风前端部位，使其重心前移，提高桨叶9颤振稳定性，同时降低桨叶铰接力矩，使桨叶运行更加平稳。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种直升机变距驱动总成，其特征在于：包括与直线舵机机构连接用于驱动尾桨桨叶变距的变距机构，所述变距机构包括用于安装桨叶的壳体、设置于壳体内用于调节桨叶变距的连杆机构、与连杆机构连接的变距推杆；所述连杆机构包括与变距推杆连接的六角星形变距连杆以及用于驱动桨叶在竖直方向发生偏转而实现变距的第一关节轴承机构；所述六角星形变距连杆的六个角端向下弯折形成连接部，所述连接部上设置有椭圆孔，椭圆孔长轴与竖直方向垂直，所述第一关节轴承机构通过连接部上的椭圆孔配合安装于连接部；所述壳体结构为同轴设置的内套筒与外套筒组合形成的双套筒结构，桨叶与桨夹的一端固定连接，所述桨夹通过自润滑衬套安装于外套筒筒壁上，所述桨夹另一端设置有用于安装在内套筒筒壁上的轴颈结构，所述桨夹轴颈上还设置有用于与第一关节轴承机构连接的连接块；所述六角星形变距连杆的六个连杆端沿圆周方向均匀分布，桨叶为六个且均匀分布于壳体圆周方向；所述桨夹的连接块与桨夹所安装在的外套筒筒壁之间设置有用于支撑尾桨桨叶转动的第二关节轴承。

2.根据权利要求1所述的直升机变距驱动总成，其特征在于：所述变距推杆为阶梯轴式的推杆结构。

3.根据权利要求1所述的直升机变距驱动总成，其特征在于：所述变距推杆与六角星形变距连杆之间沿变距推杆轴向方向设置有两个角接触球轴承，所述变距推杆与壳体之间设置有自润滑衬套。

4.根据权利要求1所述的直升机变距驱动总成，其特征在于：所述变距推杆与六角星形变距连杆之间设置有密封环。

5.根据权利要求1所述的直升机变距驱动总成，其特征在于：所述桨叶采用高强度碳纤维-环氧复合材料制造，所述桨叶前缘采用镍合金电铸包铁包裹。

6.一种直升机，其特征在于：直升机机体上安装有如权利要求1-5中任一项所述的直升机变距驱动总成。

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