CN111559497A - 一种飞行器旋翼动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种飞行器旋翼动力装置，该装置创新性的将桨叶安装在中间连接件的挥舞变距耦合转轴上，并在挥舞变距耦合转轴上设置有安装桨叶的第二端部通孔和第二端部凹槽，桨夹下座固定安装在旋转驱动装置的中间转轴上，桨夹下座的左右两侧均可安装中间连接件，中间连接件与桨叶通过桨夹上盖固定安装连接，该装置通过设计了一个挥舞变距耦合转轴，使得飞行器在前飞的时候，升力装置在前进方向的左右两侧的升力趋于平衡，大大的减小了由于升力不平衡引起的振动，由于挥舞变距耦合转轴和桨叶之间通过铰链连接，在变距的作用下，桨叶在旋转360度方位始终工作在较高气动效率点上，大大提升了该装置的气动效率，可节约能耗及延长飞行时间。

Description

一种飞行器旋翼动力装置

技术领域

本发明涉及航空飞行技术领域，特别是一种飞行器旋翼动力装置。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的飞行器，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作,在航拍、农业、植保、快递运输、灾难救援、观察野生动物、测绘、等领域具有广泛的应用价值。其中，无人机的螺旋桨设计合理性对无人机的性能影响至关重要，目前市面上的螺旋桨，一般有一体式螺旋桨和折叠式螺旋桨，这些螺旋桨作为升力部件应用于航空飞行器，在飞行器向前后左右作机动飞行时，螺旋桨的振动较大，效率变低，飞行控制效果变差，较大的振动传递到机体或者传感器，严重时甚至会导致飞行器炸毁，影响飞行安全和人员安全，这大大制约了飞行器的使用范围和使用场景，影响航空事业的发展。多旋翼飞行器一般采用多个螺旋桨，通过控制各个螺旋桨的转速从而改变螺旋桨升力的大小，从而达到控制飞行器姿态和飞行动作的目的。而现在大部分的多旋翼飞行器使用的升力系统一般是一体式螺旋桨，或者折叠式螺旋桨，一体式螺旋桨在挥舞摆振扭转三个转动方向都是固支的形式，折叠螺旋桨在摆振方向可以转动，但是在挥舞和扭转方向也是固支的形式，这种固支的形式，在飞行器做机动飞行时，所受弯矩会比较大，而且每片桨叶的受力都会不一样，由于不对称的受力，会导致较大的振动。同时固定的螺距也会使螺旋桨在做机动飞行时效率变低，控制效果变差。针对上述问题，本发明设计了一种能有效的解决飞行器做机动或者抗风飞行时振动过大的问题，同时有效的提升了飞行器作机动或者抗风飞行时的气动效率和控制效率的飞行器旋翼动力装置。该装置通过设计一个旋转轴，该旋转轴使桨叶的挥舞运动和扭转运动耦合起来，即桨叶上下挥舞转动的时候，也会改变桨叶螺距的变化，从而自适应的改变桨叶升力的大小，使得螺旋桨的各片桨叶拉力更趋于平衡，达到减小振动的目的，同时也提高螺旋桨的气动效率。

针对以上问题，急需提出一种在前飞的时候，旋翼升力系统在前进方向的左右两侧的升力趋于平衡，减小由于升力不平衡引起的振动，同时使桨叶在旋转360度方位时始终工作在较高气动效率点上，提升旋翼升力系统的气动效率，节约能耗且延长飞行器飞行时间的飞行器旋翼动力装置就非常迫切和必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种飞行器旋翼动力装置，该飞行器旋翼动力装置设计了一个挥舞变距耦合转轴，使得飞行器在前飞的时候，升力装置在前进方向的左右两侧的升力趋于平衡，大大的减小了由于升力不平衡引起的振动，由于挥舞变距耦合转轴和桨叶之间通过铰链连接，在变距的作用下，桨叶在旋转360度方位始终工作在较高气动效率点上，大大提升了该装置的气动效率，可节约能耗及延长飞行时间。

为了解决上述问题，本发明提供了一种飞行器旋翼动力装置，包括旋转驱动装置、桨夹下座、桨夹上盖、中间连接件和桨叶，所述旋转驱动装置由驱动主体、安装孔和中间转轴组成，四个安装孔位于驱动主体的上端面位置，中间转轴位于驱动主体上端面中间位置，所述桨夹下座由下座主体、下座安装沉孔、下座侧通孔、下座中间通孔和下座连接孔组成，下座安装沉孔为圆沉孔结构并位于下座主体的上端两侧位置，下座侧通孔为圆通孔结构并位于下座安装沉孔的中间位置，下座中间通孔为圆通孔结构并位于下座主体上，下座连接孔为四个通孔结构并位于下座中间通孔四周位置，所述桨夹上盖由上盖主体、上盖侧通孔、上盖沉孔和上盖中间通孔组成，上盖侧通孔为圆通孔结构并位于上盖主体的两侧位置，上盖沉孔为圆沉孔并与上盖侧通孔为同一圆心上，上盖中间通孔为圆通孔结构并位于桨夹上盖的两端位置，所述中间连接件由第一端部连接块、第一端部通孔、挥舞变距耦合转轴、第二端部通孔和第二端部凹槽组成，第一端部连接块为圆柱结构并与挥舞变距耦合转轴固定连接，第一端部通孔为圆通孔结构并位于第一端部连接块的上端面中间位置，第二端部通孔为圆通孔结构并穿过挥舞变距耦合转轴的前后端面，第二端部凹槽为矩形凹槽结构并位于第二端部通孔的外圆端面位置，所述桨叶由桨叶安装块、桨叶安装孔和桨叶叶片组成，桨叶安装块与桨叶叶片固定连接，桨叶安装孔为圆通孔结构并穿过桨叶安装块的前后端面，所述桨夹下座与旋转驱动装置通过下座中间通孔安装在中间转轴上连接，将中间连接件与桨夹下座通过在第一端部通孔与下座安装沉孔的通孔内安装转轴连接，桨夹上盖安装在中间连接件的上端位置，桨夹上盖的上盖侧通孔安装在第一端部通孔上，桨夹上盖的上盖中间通孔安装在中间转轴上，桨叶通过桨叶安装块安装在所述中间连接件的第二端部凹槽上，桨叶的桨叶安装孔与所述第二端部通孔配合并通过铰链连接，桨叶可以绕着所述铰链转动。

根据本发明提供的一种飞行器旋翼动力装置，所述桨叶的桨叶安装孔的轴线与所述桨叶旋转时所受的离心力方向成一夹角，所述角度范围为5°-175°之间。

根据本发明提供的一种飞行器旋翼动力装置，所述中间连接件的第一端部通孔的轴线方向与水平面成一夹角，所述夹角＞45°且≤90。

根据本发明提供的一种飞行器旋翼动力装置，所述中间连接件的第二端部通孔的轴线方向与所述桨叶旋转时所受的离心力方向成一夹角，所述夹角大于5度小于175度。

根据本发明提供的一种飞行器旋翼动力装置，所述中间连接件通过所述第二端部通孔与桨叶转动连接；所述中间连接件和所述桨叶可以绕着所述第二端部通孔的轴线转动，使桨叶形成沿旋转方向折叠或者沿旋转方向展开的状态。

根据本发明提供的一种飞行器旋翼动力装置，至少两个所述中间连接件与所述桨叶连接，每个所述中间连接件与一个所述桨叶连接。

本发明的有益效果是：本发明所述一种飞行器旋翼动力装置，为了达到螺旋桨的各片桨叶拉力更趋于平衡，减小振动同时提高螺旋桨的气动效率的目的，该装置在桨夹下座和桨夹上盖之间夹有2个或者2个以上的中间连接件，中间连接件与桨夹下座和桨夹上盖之间通过孔和轴的装配方式连接，中间连接件的第一端部通孔设置有一个的通孔，该通孔的方向可以与水平面垂直，也可以与水平面有一定的夹角，中间连接件的第一端部通孔由于是通过孔和轴的装配方式连接，因此，中间连接件可以绕着该连接位置的转轴旋转。并且桨叶的桨叶安装块与中间连接件的第二端部通孔也是通过孔和轴的装配方式连接，可以实现该装置的桨叶折叠的功能，在桨叶旋转过程中，桨叶可以绕着该装配位置的转轴实现上下挥舞运动和变距运动，因为该转轴与中间连接件离心力方向成一定夹角，所以桨叶在上下挥舞运动的同时也会改变螺旋桨的迎风角度，即变距运动。另外，桨叶的尾部设计了一个跟中间连接件第二端部通孔配合连接的桨叶安装孔，该桨叶安装孔的通孔中心线方向与水平面平行，但与桨叶旋转过程中受到的离心力方向成一定夹角。该飞行器旋翼动力装置创新性的将桨叶安装在中间连接件的挥舞变距耦合转轴上，并在挥舞变距耦合转轴上设置有安装桨叶的第二端部通孔和第二端部凹槽，桨夹下座固定安装在旋转驱动装置的中间转轴上，桨夹下座的左右两侧均可安装中间连接件，中间连接件与桨叶通过桨夹上盖固定安装连接，该装置通过设计了一个挥舞变距耦合转轴，使得飞行器在前飞的时候，升力装置在前进方向的左右两侧的升力趋于平衡，大大的减小了由于升力不平衡引起的振动，由于挥舞变距耦合转轴和桨叶之间通过铰链连接，在变距的作用下，桨叶在旋转360度方位始终工作在较高气动效率点上，大大提升了该装置的气动效率，可节约能耗及延长飞行时间。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种飞行器旋翼动力装置其整体结构示意图；

图2为本发明一种飞行器旋翼动力装置其整体结构在仰视方向上的示意图；

图3为本发明一种飞行器旋翼动力装置其旋转驱动装置的整体结构示意图；

图4为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨夹下座的整体结构示意图；

图5为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨夹上盖的整体结构示意图；

图6为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨夹上盖的整体结构在另一个方向上的示意图；

图7为本发明一种飞行器旋翼动力装置其中间连接件的整体结构示意图；

图8为本发明一种飞行器旋翼动力装置其中间连接件在俯视方向上的整体结构示意图，其中α为中间连接件的第二端部通孔的圆孔中心线与其旋转时所受离心力方向的角度；

图9为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨叶的整体结构示意图。

图中：1、旋转驱动装置；2、桨夹下座；3、桨夹上盖；4、中间连接件；5、桨叶；101、驱动主体；102、安装孔；103、中间转轴；201、下座主体；202、下座安装沉孔；203、下座侧通孔；204、下座中间通孔；205、下座连接孔；301、上盖主体；302、上盖侧通孔；303、上盖沉孔；304、上盖中间通孔；401、第一端部连接块；402、第一端部通孔；403、挥舞变距耦合转轴；404、第二端部通孔；405、第二端部凹槽；501、桨叶安装块；502、桨叶安装孔；503、桨叶叶片。

具体实施方式

如图1至图9所示，图1为本发明一种飞行器旋翼动力装置其整体结构示意图；图2为本发明一种飞行器旋翼动力装置其整体结构在仰视方向上的示意图；图3为本发明一种飞行器旋翼动力装置其旋转驱动装置的整体结构示意图；图4为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨夹下座的整体结构示意图；图5为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨夹上盖的整体结构示意图；图6为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨夹上盖的整体结构在另一个方向上的示意图；图7为本发明一种飞行器旋翼动力装置其中间连接件的整体结构示意图；图8为本发明一种飞行器旋翼动力装置其中间连接件在俯视方向上的整体结构示意图，其中α为中间连接件的第二端部通孔的圆孔中心线与其旋转时所受离心力方向的角度；图9为本发明一种飞行器旋翼动力装置其桨叶的整体结构示意图。在图1至图9示出的实施方式中，一种飞行器旋翼动力装置，包括旋转驱动装置1、桨夹下座2、桨夹上盖3、中间连接件4和桨叶5，所述旋转驱动装置1由驱动主体101、安装孔102和中间转轴103组成，四个安装孔102位于驱动主体101的上端面位置，中间转轴103位于驱动主体101上端面中间位置，所述桨夹下座2由下座主体201、下座安装沉孔202、下座侧通孔203、下座中间通孔204和下座连接孔205组成，下座安装沉孔202为圆沉孔结构并位于下座主体201的上端两侧位置，下座侧通孔203为圆通孔结构并位于下座安装沉孔202的中间位置，下座中间通孔204为圆通孔结构并位于下座主体201上，下座连接孔205为四个通孔结构并位于下座中间通孔204四周位置，所述桨夹上盖3由上盖主体301、上盖侧通孔302、上盖沉孔303和上盖中间通孔304组成，上盖侧通孔302为圆通孔结构并位于上盖主体301的两侧位置，上盖沉孔303为圆沉孔并与上盖侧通孔302为同一圆心上，上盖中间通孔304为圆通孔结构并位于桨夹上盖3的两端位置，所述中间连接件4由第一端部连接块401、第一端部通孔402、挥舞变距耦合转轴403、第二端部通孔404和第二端部凹槽405组成，第一端部连接块401为圆柱结构并与挥舞变距耦合转轴403固定连接，第一端部通孔402为圆通孔结构并位于第一端部连接块401的上端面中间位置，第二端部通孔404为圆通孔结构并穿过挥舞变距耦合转轴403的前后端面，第二端部凹槽405为矩形凹槽结构并位于第二端部通孔404的外圆端面位置，所述桨叶5由桨叶安装块501、桨叶安装孔502和桨叶叶片503组成，桨叶安装块501与桨叶叶片503固定连接，桨叶安装孔502为圆通孔结构并穿过桨叶安装块501的前后端面，所述桨夹下座2与旋转驱动装置1通过下座中间通孔204安装在中间转轴103上连接，将中间连接件4与桨夹下座2通过在第一端部通孔402与下座安装沉孔202的通孔内安装转轴连接，桨夹上盖3安装在中间连接件4的上端位置，桨夹上盖3的上盖侧通孔302安装在第一端部通孔402上，桨夹上盖3的上盖中间通孔304安装在中间转轴103上，桨叶5通过桨叶安装块501安装在所述中间连接件4的第二端部凹槽405上，桨叶5的桨叶安装孔502与所述第二端部通孔404配合并通过铰链连接，桨叶5可以绕着所述铰链转动。

具体的，所述桨叶5的桨叶安装孔502的轴线与所述桨叶5旋转时所受的离心力方向成一夹角，所述角度范围为5°-175°之间。所述中间连接件4的第一端部通孔402的轴线方向与水平面成一夹角，所述夹角＞45°且≤90。所述中间连接件4的第二端部通孔404的轴线方向与所述桨叶5旋转时所受的离心力方向成一夹角，所述夹角大于5度小于175度。所述中间连接件4通过所述第二端部通孔404与桨叶5转动连接；所述中间连接件4和所述桨叶5可以绕着所述第二端部通孔404的轴线转动，使桨叶5形成沿旋转方向折叠或者沿旋转方向展开的状态。至少两个所述中间连接件4与所述桨叶5连接，每个所述中间连接件4与一个所述桨叶5连接。

该飞行器旋翼动力装置相对现有的升力装置不同在于，为了达到螺旋桨的各片桨叶拉力更趋于平衡，减小振动同时提高螺旋桨的气动效率的目的，该装置在桨夹下座2和桨夹上盖3之间夹有2个或者2个以上的中间连接件4，中间连接件4与桨夹下座2和桨夹上盖3之间通过孔和轴的装配方式连接，中间连接件4的第一端部通孔402设置有一个的通孔，中间连接件4的第一端部通孔402由于是通过孔和轴的装配方式连接，因此，中间连接件4可以绕着该连接位置的转轴旋转。并且桨叶5的桨叶安装块501与中间连接件4的第二端部通孔404也是通过孔和轴的装配方式连接，可以实现该装置的桨叶5转动的功能，在桨叶5旋转过程中，桨叶5可以绕着该装配位置的转轴实现上下挥舞运动和变距运动，因为该转轴与中间连接件4离心力方向成一定夹角，所以桨叶5在上下挥舞运动的同时也会改变螺旋桨的迎风角度，即变距运动。另外，桨叶5的根部设计了一个跟中间连接件4第二端部通孔404配合连接的桨叶安装孔502，该桨叶安装孔502的通孔中心线方向与水平面平行，但与桨叶5旋转过程中受到的离心力方向成一定夹角。该飞行器旋翼动力装置创新性的将桨叶5安装在中间连接件4的挥舞变距耦合转轴403上，并在挥舞变距耦合转轴403上设置有安装桨叶5的第二端部通孔404和第二端部凹槽405，桨夹下座2固定安装在旋转驱动装置1的中间转轴103上，桨夹下座2的左右两侧均可安装中间连接件4，中间连接件4与桨叶5通过桨夹上盖3固定安装连接，该装置通过设计了一个挥舞变距耦合转轴403，使得飞行器在前飞的时候，升力装置在前进方向的左右两侧的升力趋于平衡，大大的减小了由于升力不平衡引起的振动，由于挥舞变距耦合转轴403和桨叶5之间通过铰链连接，在变距的作用下，桨叶5在旋转360度方位始终工作在较高气动效率点上，大大提升了该装置的气动效率，可节约能耗及延长飞行时间。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种飞行器旋翼动力装置，其特征在于，包括旋转驱动装置、桨夹下座、桨夹上盖、中间连接件和桨叶，所述旋转驱动装置由驱动主体、安装孔和中间转轴组成，四个安装孔位于驱动主体的上端面位置，中间转轴位于驱动主体上端面中间位置，所述桨夹下座由下座主体、下座安装沉孔、下座侧通孔、下座中间通孔和下座连接孔组成，下座安装沉孔为圆沉孔结构并位于下座主体的上端两侧位置，下座侧通孔为圆通孔结构并位于下座安装沉孔的中间位置，下座中间通孔为圆通孔结构并位于下座主体上，下座连接孔为四个通孔结构并位于下座中间通孔四周位置，所述桨夹上盖由上盖主体、上盖侧通孔、上盖沉孔和上盖中间通孔组成，上盖侧通孔为圆通孔结构并位于上盖主体的两侧位置，上盖沉孔为圆沉孔并与上盖侧通孔为同一圆心上，上盖中间通孔为圆通孔结构并位于桨夹上盖的两端位置，所述中间连接件由第一端部连接块、第一端部通孔、挥舞变距耦合转轴、第二端部通孔和第二端部凹槽组成，第一端部连接块为圆柱结构并与挥舞变距耦合转轴固定连接，第一端部通孔为圆通孔结构并位于第一端部连接块的上端面中间位置，第二端部通孔为圆通孔结构并穿过挥舞变距耦合转轴的前后端面，第二端部凹槽为矩形凹槽结构并位于第二端部通孔的外圆端面位置，所述桨叶由桨叶安装块、桨叶安装孔和桨叶叶片组成，桨叶安装块与桨叶叶片固定连接，桨叶安装孔为圆通孔结构并穿过桨叶安装块的前后端面，所述桨夹下座与旋转驱动装置通过下座中间通孔安装在中间转轴上连接，将中间连接件与桨夹下座通过在第一端部通孔与下座安装沉孔的通孔内安装转轴连接，桨夹上盖安装在中间连接件的上端位置，桨夹上盖的上盖侧通孔安装在第一端部通孔上，桨夹上盖的上盖中间通孔安装在中间转轴上，桨叶通过桨叶安装块安装在所述中间连接件的第二端部凹槽上，桨叶的桨叶安装孔与所述第二端部通孔配合并通过铰链连接，桨叶可以绕着所述铰链转动。

2.如权利要求1所述的一种飞行器旋翼动力装置，其特征在于，所述桨叶的桨叶安装孔的轴线与所述桨叶旋转时所受的离心力方向成一夹角，所述角度范围为5°-175°之间。

3.如权利要求1所述的一种飞行器旋翼动力装置，其特征在于，所述中间连接件的第一端部通孔的轴线方向与水平面成一夹角，所述夹角＞45°且≤90。

4.如权利要求1所述的一种飞行器旋翼动力装置，其特征在于，所述中间连接件的第二端部通孔的轴线方向与所述桨叶旋转时所受的离心力方向成一夹角，所述夹角大于5度小于175度。

5.如权利要求1所述的一种飞行器旋翼动力装置，其特征在于，所述中间连接件通过所述第二端部通孔与桨叶转动连接；所述中间连接件和所述桨叶可以绕着所述第二端部通孔的轴线转动，使桨叶形成沿旋转方向折叠或者沿旋转方向展开的状态。

6.如权利要求1所述的一种飞行器旋翼动力装置，其特征在于，至少两个所述中间连接件与所述桨叶连接，每个所述中间连接件与一个所述桨叶连接。

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