CN113104212A - 单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，包括周期变距操纵系统和航向操纵系统，其中的航向操作系统包括上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵系统。周期变距操纵系统包括单自动倾斜器、纵向舵机和横向舵机，能够实现对直升机滚转和俯仰的操控；上旋翼航向操纵系统、下旋翼航向操纵系统同时作用以实现对直升机航向的操控。本发明采用单自动倾斜器和全差动航向控制的方式，在实现直升机俯仰、滚转和航向控制的情况下，相较于常规形式全差动航向控制的共轴式无人直升机，减少零部件数量、尺寸及重量，提高旋翼轴的空间利用率，结构紧凑，减小直升机旋翼轴可能面临的动力学问题风险。

Description

单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统

技术领域

本发明涉及航空器技术领域，更具体的说是涉及单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统。

背景技术

共轴式直升机与常规直升机一样具有垂直起降和定点悬停的优势。相较于常规直升机，共轴式直升机因为旋翼间的相互干扰会在悬停时产生的有利影响从而使得悬停效率提高。同时，直升机采用共轴的形式，能够将机体部件集中安排在全机重心附近，减小直升机尺寸的同时降低了纵向和横侧惯量矩。此外，两副反向旋转的旋翼产生的空气动力保持对称，提升了直升机的操纵效率。

共轴式直升机采用上下两副共轴安装且反向旋转的旋翼，通过改变上下两副旋翼的桨距差动实现航向操纵，即其中一幅旋翼总距增加，另一幅旋翼总距相应地减少，两副旋翼形成的扭矩差提供直升机进行航向操纵的扭矩，不需要尾桨。上下旋翼桨距的变化会改变两副旋翼产生的升力，所以在进行航向操纵的时候需要保证双旋翼的总升力保持不变，即上下两副旋翼的升力增加量和减少量需要保证相等。航向操纵根据不同的结构形式，可分为全差动操纵系统和半差动操纵系统。

常规共轴式直升机半差动航向操纵系统航向操纵原理为，航向舵机的输出量通过航向杠杆带动航向操纵滑环，使航向操纵滑环沿总距套筒上下滑动，航向操纵滑环经两个撑杆带动过渡摇臂的支座。铰接在支座上的过渡摇臂借助两组推拉杆分别连接下倾斜器和下桨叶的变距摇臂。使下桨叶迎角变化，导致由下旋翼气动力对机体所产生的反扭矩变化以实现航向操纵的目的。半差动操纵系统需要上旋翼系统和下旋翼系统在总距操纵和周期变距操纵机构之外，另增加下旋翼航向操纵机构，因此机械结构复杂。

常规共轴式直升机全差动航向操纵系统航向操纵原理为，通过差动操纵上旋翼和下旋翼总距(即一副旋翼总距增加的同时另一幅旋翼总距以相等的操纵量减小)改变其扭矩以产生航向操纵力，此时旋翼系统总升力不会随之发生改变。常规共轴式直升机均是需要对上下旋翼的两个自动倾斜器进行分别控制；由于所需要的舵机增加，就会需要增加额外的球铰和轴承重量，而这部分的重量在直升机的总重中占比较大。而且对于常规形式共轴直升机地全差动操纵系统，由于其航向操纵的撑杆在下旋翼倾斜器内环内部，运动空间有限，周期变距操纵时容易相互碰撞，机械结构复杂，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，且不能充分利用倾斜器内环和轴套之间的空间。

因此，如何提供一种单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，解决常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统机械结构复杂，结构重量较重，系统复杂，结构不稳定，空间利用率低，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，解决常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统机械结构复杂，结构重量较重，系统复杂，结构不稳定，空间利用率低的问题。

本发明提供了单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，包括：

轴，所述轴由外至内依次包括同心布置的外轴、中间轴、内轴和芯轴；所述外轴和所述内轴为旋转轴，所述中间轴和所述芯轴为支撑轴；

上旋翼，所述内轴通过上桨毂与所述上旋翼连接；

下旋翼，所述外轴通过下桨毂与所述下旋翼连接；

航向操纵系统，所述航向操纵系统包括上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵系统；所述上旋翼航向操纵系统固定在所述芯轴上，连接所述上旋翼，所述下旋翼航向操纵系统固定在所述外轴上，连接所述下旋翼；

周期变距操纵系统，包括一个单自动倾斜器、一个纵向舵机以及一个横向舵机；所述单自动倾斜器固定于所述中间轴上，且位于所述上旋翼和所述下旋翼之间，所述上旋翼航向操纵系统和所述下旋翼航向操纵系统共用一个所述单自动倾斜器，所述纵向舵机和所述横向舵机驱动所述单自动倾斜器完成周期变矩。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，本发明采用一个单自动倾斜器，常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统中需要的六个舵机，而本发明所述上旋翼航向操纵系统和所述下旋翼航向操纵系统共用一个所述单自动倾斜器，由此减少了舵机数量，只需要四个即可。本发明采用了单自动倾斜器、上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵滑环相互配合的模式，在完成对直升机俯仰、滚转、航向操控的情况下，减少了零部件数量、尺寸及重量，充分利用旋翼轴内部空间，减小直升机旋翼轴可能面临的动力学问题风险。解决常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统机械结构复杂，结构重量较重，系统复杂，结构不稳定，空间利用率低等缺点。

进一步地，所述单自动倾斜器包括球铰倾斜器不动环、倾斜器上动环、倾斜器下动环、上旋翼连接机构、下旋翼连接机构及不动环上拉杆；所述球铰倾斜器不动环固定于所述中间轴上，所述倾斜器上动环、所述倾斜器下动环位于所述球铰倾斜器不动环上方并与所述球铰倾斜器不动环转动连接；所述倾斜器上动环通过上旋翼连接机构连接所述上旋翼，所述倾斜器下动环通过所述下旋翼连接机构连接所述下旋翼；所述不动环上拉杆为相位相差°的两个，两个所述不动环上拉杆的一端与所述球铰倾斜器不动环，另一端分别连接位于所述中间轴和所述外轴中间的两个滑块；所述纵向舵机和所述横向舵机的舵机摇臂各连接有一下连杆，所述滑块远离所述不动环上拉杆的一端与所述下连杆相连，所述滑块沿设于所述中间轴上的滑槽滑动。

进一步地，所述上旋翼连接机构包括：与所述倾斜器上动环依次连接的倾斜器上动环摇臂、上旋翼变距拉杆、上旋翼航向操纵动叉型杠杆及上旋翼变距摇臂；所述下旋翼连接机构包括与所述倾斜器下动环依次连接的倾斜器下动环摇臂、倾斜器下旋翼拉杆、下旋翼航向操纵动环叉型杠杆及下旋翼变距摇臂。

进一步地，所述上旋翼航向操纵系统包括上旋翼航向操纵定叉型杠杆、上旋翼航向操纵动叉型杠杆以及上旋翼航向舵机；所述上旋翼航向舵机的摇臂通过上旋翼航向连杆连接所述上旋翼航向操纵定叉型杠杆上的第一连接点，所述上旋翼航向操纵定叉型杠杆上的第二连接点连接第一活动支点，所述上旋翼航向操纵定叉型杠杆上的第三连接点连接一轴承外圈，第一活动支点为上旋翼航向操纵转角杠杆能使连接轴承上下运动；所述连接轴承位于上旋翼航向操纵定叉型杠杆与滑动轴之间，连接轴承的内圈与滑动轴连接，所述滑动轴与螺纹粘接件连接；所述螺纹粘接件下方与滑动轴为螺纹连接，所述螺纹粘接件在远离滑动轴的一侧与芯轴连接，并且以芯轴为外圈、以螺纹粘接件为内圈形成一个轴承结构为第一轴承；所述芯轴在远离螺纹粘接件一侧与芯轴上套连接，同时以芯轴为外圈、以芯轴上套为内圈形成一个轴承结构为第二轴承；所述芯轴上套用于连接所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆和上旋翼航向滑环；所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆与所述上旋翼变距拉杆的连接点为第一连接点，所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆第二连接点连接上旋翼变距摇臂，所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆第三连接点连接上旋翼航向滑环；所述上旋翼变距拉杆远离所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆的一端连接所述倾斜器上动环，所述上旋翼变距摇臂远离所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆的一端连接所述上旋翼。

进一步地，所述下旋翼航向操纵系统包括：下旋翼航向操纵不动环、下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆、下旋翼航向操纵动环、下旋翼航向操纵动环叉型杠杆组成的下旋翼航向操纵滑环以及下旋翼航向舵机；下旋翼航向舵机摇臂通过下旋翼航向连杆连接所述下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆上的第一连接点，所述下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆上的第二连接点连接第二活动支点，所述下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆上的第三连接点连接所述下旋翼航向操纵不动环，所述第二活动支点能够使仅有直线自由度的所述下旋翼航向操纵不动环上下运动；所述下旋翼航向操纵不动环与所述下旋翼航向操纵动环之间设置有轴承，该轴承的内圈为随所述外轴旋转的所述下旋翼航向操纵动环，该轴承的外圈为不随所述外轴旋转的所述下旋翼航向操纵不动环；所述下旋翼航向操纵动环连接所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆上的第一连接点，所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆上的第二连接点连接倾斜器下旋翼航向拉杆，所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆上的第三连接点连接下旋翼变距摇臂，所述倾斜器下旋翼航向拉杆远离所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆的一端连接所述倾斜器下动环，所述下旋翼变距摇臂远离所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆的一端连接所述下旋翼。

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为本发明提供的单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统示意图；

图2为本发明的四根同心轴及芯轴上套示意图；

图3为本发明的四根同心轴及螺纹粘接件示意图；

图4示出了本发明的上旋翼航向操纵动叉形杠杆连接示意图；

图5示出了本发明的上旋翼航向操纵定叉型杠杆连接示意图；

图6示出了本发明的下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆连接示意图；

图7示出了本发明的下旋翼航向操纵动环叉型杠杆连接示意图；

图8示出了本发明的上旋翼航向操纵系统示意图；

图9示出了本发明的下旋翼航向操纵系统示意图；

图10示出了本发明的周期变距系统示意图；

图中：

1-内轴；2-上旋翼；3-倾斜器上动环；4-倾斜器下动环；5-下旋翼；6-倾斜器下旋翼航向拉杆；7-外轴；8-下旋翼变距摇臂；9-下旋翼航向操纵动环叉型杠杆；10-下旋翼航向操纵动环；11-下旋翼航向操纵不动环；12-下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆；13-转动杆；14-固定杆；15-下连杆；16-纵向舵机；17-舵机摇臂；18-横向舵机；19-芯轴；20-滑动轴；21-上旋翼航向操纵定叉型杠杆；22-上旋翼航向操纵转角杠杆；23-上旋翼航向连杆；24-上旋翼航向舵机；25-上旋翼变距摇臂；26-上旋翼航向操纵动叉型杠杆；27-球铰倾斜器不动环；28-上旋翼变距拉杆；29-倾斜器上动环摇臂；30-倾斜器不动环上拉杆；31-滑块；32-下旋翼航向舵机；33-下旋翼航向连杆；34-下旋翼航向舵机摇臂；35-中间轴；36-芯轴上套；37-第二轴承；38-第一轴承；39-螺纹粘接件；40-上旋翼航向滑环；41-上桨毂；42-下桨毂；43-倾斜器下动环摇臂；44-上旋翼航向操纵动叉型杠杆第一连接点；45-上旋翼航向操纵动叉型杠杆第二连接点；46-上旋翼航向操纵动叉型杠杆第三连接点；47-上旋翼航向定叉型杠杆第一连接点；48-上旋翼航向定叉型杠杆第二连接点；49-上旋翼航向定叉型杠杆第三连接点；50-下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第一连接点；51-下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第二连接点；52-下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第三连接点；53-下旋翼航向操纵动环叉型杠杆第一连接点；54-下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第二连接点；55-下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第三连接点。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

常规共轴式直升机的具有上下两个自动倾斜器，常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统中需要的六个舵机控制，因此导致常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统机械结构复杂，结构重量较重，系统复杂，结构不稳定，空间利用率低，因此本发明提供了单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，参见附图1-3，包括：轴，轴由外至内依次包括同心布置的外轴7、中间轴35、内轴1和芯轴19；外轴7和内轴1为旋转轴，中间轴35和芯轴19为支撑轴；上旋翼2，内轴1通过上桨毂41与上旋翼2连接；下旋翼5，外轴7通过下桨毂42与下旋翼5连接；航向操纵系统，航向操纵系统包括上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵系统；上旋翼航向操纵系统固定在芯轴19上，芯轴19用于支撑全机顶部的设备。连接上旋翼2，下旋翼航向操纵系统固定在外轴7上，连接下旋翼5；周期变距操纵系统，包括一个单自动倾斜器、一个纵向舵机16以及一个横向舵机18；单自动倾斜器固定于中间轴35上，且位于上旋翼2和下旋翼5之间，上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵系统共用一个单自动倾斜器，纵向舵机16和横向舵机18驱动单自动倾斜器完成周期变矩。

由此，本发明采用一个单自动倾斜器，常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统中需要的六个舵机，而本发明所述上旋翼航向操纵系统和所述下旋翼航向操纵系统共用一个所述单自动倾斜器，由此减少了舵机数量，只需要四个即可。本发明采用了单自动倾斜器、上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵滑环相互配合的模式，在完成对直升机俯仰、滚转、航向操控的情况下，减少了零部件数量、尺寸及重量，充分利用旋翼轴内部空间，减小直升机旋翼轴可能面临的动力学问题风险。解决常规全差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统机械结构复杂，结构重量较重，系统复杂，结构不稳定，空间利用率低等缺点。

参见附图10，单自动倾斜器包括球铰倾斜器不动环27、倾斜器上动环3、倾斜器下动环4、上旋翼连接机构、下旋翼连接机构及不动环上拉杆30；球铰倾斜器不动环27固定于中间轴35上，倾斜器上动环3、倾斜器下动环4位于球铰倾斜器不动环27上方并与球铰倾斜器不动环27转动连接；倾斜器上动环3通过上旋翼连接机构连接上旋翼2，倾斜器下动环4通过下旋翼连接机构连接下旋翼5；不动环上拉杆30为相位相差90°的两个，两个不动环上拉杆30的一端与球铰倾斜器不动环27，另一端分别连接位于中间轴35和外轴7中间的两个滑块31；纵向舵机16和横向舵机18的舵机摇臂各连接有一下连杆，滑块31远离不动环上拉杆30的一端与下连杆15相连，滑块31沿设于中间轴35上的滑槽滑动。

本发明中单自动倾斜器具有两自由度，能够同时操纵上下旋翼的周期变距，完成对直升机滚转和俯仰的操控。一个纵向舵机16以及一个横向舵机18完成对单自动倾斜器的操纵实现了直升机的纵向和横向控制。

所述周期变距系统的控制过程为：通过所述纵向舵机16(或横向舵机18)带动所述舵机摇臂17，所述舵机摇臂17带动所述下连杆15，进而带动所述滑块31在中间轴与外轴之间进行上下运动；所述滑块31带动所述倾斜器不动环上拉杆30，进而所述倾斜器不动环上拉杆30带动球铰倾斜器不动环27进行纵向(横向)偏转运动，而球铰倾斜器不动环27带动整个倾斜器进行偏转，进而实现直升机的滚转和俯仰的操纵。

参见附图4、5和8，上旋翼连接机构包括：与倾斜器上动环3依次连接的倾斜器上动环摇臂29、上旋翼变距拉杆28、上旋翼航向操纵动叉型杠杆26及上旋翼变距摇臂25。上旋翼航向操纵系统包括上旋翼航向操纵定叉型杠杆21、上旋翼航向操纵动叉型杠杆26以及上旋翼航向舵机24；上旋翼航向舵机的摇臂通过上旋翼航向连杆23连接上旋翼航向操纵定叉型杠杆21上的第一连接点，上旋翼航向操纵定叉型杠杆21上的第二连接点连接第一活动支点，上旋翼航向操纵定叉型杠杆21上的第三连接点(上旋翼航向定叉型杠杆第一连接点47；上旋翼航向定叉型杠杆第二连接点48；上旋翼航向定叉型杠杆第三连接点49)连接一轴承外圈，第一活动支点为上旋翼航向操纵转角杠杆22能使连接轴承上下运动；连接轴承位于上旋翼航向操纵定叉型杠杆21与滑动轴20之间，连接轴承的内圈与滑动轴20连接，滑动轴20与螺纹粘接件39连接；螺纹粘接件39下方与滑动轴20为螺纹连接，螺纹粘接件39在远离滑动轴20的一侧与芯轴19连接，并且以芯轴19为外圈、以螺纹粘接件39为内圈形成一个轴承结构为第一轴承38；芯轴19在远离螺纹粘接件39一侧与芯轴上套36连接，同时以芯轴19为外圈、以芯轴上套36为内圈形成一个轴承结构为第二轴承37；芯轴上套36用于连接上旋翼航向操纵动叉型杠杆26和上旋翼航向滑环40；上旋翼航向操纵动叉型杠杆26与上旋翼变距拉杆28的连接点为第一连接点，上旋翼航向操纵动叉型杠杆26第二连接点连接上旋翼变距摇臂25，上旋翼航向操纵动叉型杠杆26第三连接点连接上旋翼航向滑环40；(其中，上旋翼航向操纵动叉型杠杆第一连接点44；上旋翼航向操纵动叉型杠杆第二连接点45；上旋翼航向操纵动叉型杠杆第三连接点46)；上旋翼变距拉杆28远离上旋翼航向操纵动叉型杠杆26的一端连接倾斜器上动环3，上旋翼变距摇臂25远离上旋翼航向操纵动叉型杠杆26的一端连接上旋翼2。

参见附图6、7和9，下旋翼连接机构包括与倾斜器下动环4依次连接的倾斜器下动环摇臂43、倾斜器下旋翼拉杆6、下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9及下旋翼变距摇臂8。下旋翼航向操纵系统包括：下旋翼航向操纵不动环11、下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆12、下旋翼航向操纵动环10、下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9组成的下旋翼航向操纵滑环以及下旋翼航向舵机32；下旋翼航向舵机摇臂34通过下旋翼航向连杆33连接下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆12上的第一连接点，下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆12上的第二连接点连接第二活动支点，通过固定杆14连接转动杆13，转动杆13铰接下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆12实现活动连接，下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆12上的第三连接点(下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第一连接点50；下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第二连接点51；下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第三连接点52)连接下旋翼航向操纵不动环11，第二活动支点能够使仅有直线自由度的下旋翼航向操纵不动环11上下运动；下旋翼航向操纵不动环11与下旋翼航向操纵动环10之间设置有轴承，该轴承的内圈为随外轴7旋转的下旋翼航向操纵动环10，该轴承的外圈为不随外轴7旋转的下旋翼航向操纵不动环11；下旋翼航向操纵动环10连接下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9上的第一连接点，下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9上的第二连接点连接倾斜器下旋翼航向拉杆6，下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9上的第三连接点(下旋翼航向操纵动环叉型杠杆第一连接点53；下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第二连接点54；下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆第三连接点55)连接下旋翼变距摇臂8，倾斜器下旋翼航向拉杆6远离下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9的一端连接倾斜器下动环4，下旋翼变距摇臂8远离下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9的一端连接下旋翼5。

航向操纵系统的控制过程为：同时分别操纵上旋翼航向舵机24和下旋翼航向舵机32。通过上旋翼航向舵机24对上旋翼航向操纵定叉型杠杆21的操控，完成整个芯轴19的上下平移，再由芯轴上套36带动上旋翼航向操纵动叉型杠杆26，完成对上旋翼2的桨距操纵；通过下旋翼航向舵机32对下旋翼航向操纵不动环11的操控，完成整个下旋翼航向操纵滑环的上下平移，再由下旋翼航向操纵动环10带动下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9，完成对下旋翼的桨距操纵。通过分别对上旋翼2和下旋翼5进行桨距操纵，使得上下旋翼桨距产生差值，达到上下旋翼扭矩的平衡和差动，完成对直升机航向的操控。

具体的，上旋翼航向舵机24带动上旋翼航向连杆23，上旋翼航向连杆23带动上旋翼航向操纵定叉型杠杆21，使上旋翼航向操纵定叉型杠杆21与滑动轴40连接处进行上下平移运动，使得滑动轴40进行上下平移运动。滑动轴40和螺纹粘接件39以螺纹的方式进行紧固，螺纹粘接件39跟随滑动轴40进行上下平移运动。螺纹粘接件39与芯轴19形成第一轴承38，芯轴19和螺纹粘接件39一同进行上下平移运动。通过芯轴19的上下平移运动通过芯轴19和芯轴上套36形成的第二轴承37传递到芯轴上套36，芯轴上套36进而带动上旋翼航向操纵动叉型杠杆26，完成对上旋翼2的桨距操纵。

下旋翼航向舵机32带动下旋翼航向舵机摇臂34，下旋翼航向舵机摇臂34带动下旋翼航向连杆33，下旋翼航向连杆33带动下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆12，通过对下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆12的操控实现对下旋翼航向操纵不动环11的操控，完成整个下旋翼航向操纵滑环的上下平移，再由下旋翼航向操纵动环10带动下旋翼航向操纵动环叉型杠杆9，完成对下旋翼5的桨距操纵。

本发明通过对上旋翼2的桨距操纵和对下旋翼5的桨距操纵，使上旋翼2的桨距和下旋翼5的桨距产生差值，达到上下旋翼扭矩的平衡和差动，完成对直升机航向控制。

本发明通过直升机周期变距操纵系统和航向操纵系统之间的配合，可形成共轴式无人直升机纵向、横向和偏航的三个控制。本发明提供的单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，简化常规全差动航向控制共轴式无人直升机机械结构，充分利用旋翼轴内部空间，简化系统结构，增加系统的可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，其特征在于，包括：

轴，所述轴由外至内依次包括同心布置的外轴(7)、中间轴(35)、内轴(1)和芯轴(19)；所述外轴(7)和所述内轴(1)为旋转轴，所述中间轴(35)和所述芯轴(19)为支撑轴；

上旋翼(2)，所述内轴(1)通过上桨毂(41)与所述上旋翼(2)连接；

下旋翼(5)，所述外轴(7)通过下桨毂(42)与所述下旋翼(5)连接；

航向操纵系统，所述航向操纵系统包括上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵系统；所述上旋翼航向操纵系统固定在所述芯轴(19)上，连接所述上旋翼(2)，所述下旋翼航向操纵系统固定在所述外轴(7)上，连接所述下旋翼(5)；

周期变距操纵系统，包括一个单自动倾斜器、一个纵向舵机(16)以及一个横向舵机(18)；所述单自动倾斜器固定于所述中间轴(35)上，且位于所述上旋翼(2)和所述下旋翼(5)之间，所述上旋翼航向操纵系统和所述下旋翼航向操纵系统共用一个所述单自动倾斜器，所述纵向舵机(16)和所述横向舵机(18)驱动所述单自动倾斜器完成周期变矩。

2.根据权利要求1所述的单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，其特征在于，所述单自动倾斜器包括球铰倾斜器不动环(27)、倾斜器上动环(3)、倾斜器下动环(4)、上旋翼连接机构、下旋翼连接机构及不动环上拉杆(30)；所述球铰倾斜器不动环(27)固定于所述中间轴(35)上，所述倾斜器上动环(3)、所述倾斜器下动环(4)位于所述球铰倾斜器不动环(27)上方并与所述球铰倾斜器不动环(27)转动连接；所述倾斜器上动环(3)通过上旋翼连接机构连接所述上旋翼(2)，所述倾斜器下动环(4)通过所述下旋翼连接机构连接所述下旋翼(5)；所述不动环上拉杆(30)为相位相差90°的两个，两个所述不动环上拉杆(30)的一端与所述球铰倾斜器不动环(27)，另一端分别连接位于所述中间轴(35)和所述外轴(7)中间的两个滑块(31)；所述纵向舵机(16)和所述横向舵机(18)的舵机摇臂各连接有一下连杆，所述滑块(31)远离所述不动环上拉杆(30)的一端与所述下连杆(15)相连，所述滑块(31)沿设于所述中间轴(35)上的滑槽滑动。

3.根据权利要求2所述的单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，其特征在于，所述上旋翼连接机构包括：与所述倾斜器上动环(3)依次连接的倾斜器上动环摇臂(29)、上旋翼变距拉杆(28)、上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)及上旋翼变距摇臂(25)；所述下旋翼连接机构包括与所述倾斜器下动环(4)依次连接的倾斜器下动环摇臂(43)、倾斜器下旋翼拉杆(6)、下旋翼航向操纵动环叉型杠杆(9)及下旋翼变距摇臂(8)。

4.根据权利要求3所述的单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，其特征在于，所述上旋翼航向操纵系统包括上旋翼航向操纵定叉型杠杆(21)、上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)以及上旋翼航向舵机(24)；所述上旋翼航向舵机的摇臂通过上旋翼航向连杆(23)连接所述上旋翼航向操纵定叉型杠杆(21)上的第一连接点，所述上旋翼航向操纵定叉型杠杆(21)上的第二连接点连接第一活动支点，所述上旋翼航向操纵定叉型杠杆(21)上的第三连接点连接一轴承外圈，第一活动支点为上旋翼航向操纵转角杠杆(22)能使连接轴承上下运动；所述连接轴承位于上旋翼航向操纵定叉型杠杆(21)与滑动轴(20)之间，连接轴承的内圈与滑动轴(20)连接，所述滑动轴(20)与螺纹粘接件(39)连接；所述螺纹粘接件(39)下方与滑动轴(20)为螺纹连接，所述螺纹粘接件(39)在远离滑动轴(20)的一侧与芯轴(19)连接，并且以芯轴(19)为外圈、以螺纹粘接件(39)为内圈形成一个轴承结构为第一轴承(38)；所述芯轴(19)在远离螺纹粘接件(39)一侧与芯轴上套(36)连接，同时以芯轴(19)为外圈、以芯轴上套(36)为内圈形成一个轴承结构为第二轴承(37)；所述芯轴上套(36)用于连接所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)和上旋翼航向滑环(40)；所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)与所述上旋翼变距拉杆(28)的连接点为第一连接点，所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)第二连接点连接上旋翼变距摇臂(25)，所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)第三连接点连接上旋翼航向滑环(40)；所述上旋翼变距拉杆(28)远离所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)的一端连接所述倾斜器上动环(3)，所述上旋翼变距摇臂(25)远离所述上旋翼航向操纵动叉型杠杆(26)的一端连接所述上旋翼(2)。

5.根据权利要求3所述的单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，其特征在于，所述下旋翼航向操纵系统包括：下旋翼航向操纵不动环(11)、下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆(12)、下旋翼航向操纵动环(10)、下旋翼航向操纵动环叉型杠杆(9)组成的下旋翼航向操纵滑环以及下旋翼航向舵机(32)；下旋翼航向舵机摇臂(34)通过下旋翼航向连杆(33)连接所述下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆(12)上的第一连接点，所述下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆(12)上的第二连接点连接第二活动支点，所述下旋翼航向操纵不动环叉型杠杆(12)上的第三连接点连接所述下旋翼航向操纵不动环(11)，所述第二活动支点能够使仅有直线自由度的所述下旋翼航向操纵不动环(11)上下运动；所述下旋翼航向操纵不动环(11)与所述下旋翼航向操纵动环(10)之间设置有轴承，该轴承的内圈为随所述外轴(7)旋转的所述下旋翼航向操纵动环(10)，该轴承的外圈为不随所述外轴(7)旋转的所述下旋翼航向操纵不动环(11)；所述下旋翼航向操纵动环(10)连接所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆(9)上的第一连接点，所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆(9)上的第二连接点连接倾斜器下旋翼航向拉杆(6)，所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆(9)上的第三连接点连接下旋翼变距摇臂(8)，所述倾斜器下旋翼航向拉杆(6)远离所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆(9)的一端连接所述倾斜器下动环(4)，所述下旋翼变距摇臂(8)远离所述下旋翼航向操纵动环叉型杠杆(9)的一端连接所述下旋翼(5)。

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