CN113942639B - 一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统 - Google Patents

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Abstract

本申请属于直升机旋翼设计技术领域，公开了一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统。下支架短板边缘沿垂直于短板方向设有两耳片且通过下限动螺栓与桨毂中央件下表面固定；下限动块套设在下限动安装螺栓上，下限动块可绕下限动螺栓转动；下限动块上设有多个下限位面；多个下限位面与桨毂支臂接触以限制桨叶下垂，且不同下限位面限制桨叶下垂角度不同；下支架长板内部为中空结构；一对下离心块设置在下支架长板内部；一对下离心块可在下支架长板内部沿桨叶展向方向滑动；下连杆大螺栓通过下连杆与下限动块连接；通过下离心块在离心力驱动下向靠近下限动块方向滑动从而带动下限动块绕下限动螺栓向上转动，以切换下限位面。

Description

一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统
技术领域
本发明属于直升机旋翼设计技术领域，公开了一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统。
背景技术
直升机旋翼的挥舞限动系统是进行旋翼挥舞角度限制的装置，一般设置在桨毂上，包括上挥限动器和下垂限动器，主要组成部分有离心限动块、离心弹簧、上限动支撑、下限动环等。
现有的挥舞限动系统包括上挥限动器和下垂限动器组成，上挥限动器一般单独安装在桨毂中央件上部，用于停机时或低转速时限制桨叶的向上挥舞角度；下垂限动器一般单独安装在桨毂中央件下部，用于停机时或低转速时限制桨叶的向下挥舞角度。这一方案下，需要在桨毂上部和下部设置单独的接口来进行上限动器支撑件、下限动器的安装，并付出一定的重量代价。
发明内容
本发明提供了一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，用于实现桨叶挥舞角度的限制，同时避免了在桨毂中央件上部和下部增加限动装置，使整个桨毂更简单，降低了重量。
一种直升机离心式桨叶下垂限动器，包括：下支架、下限动块、一对下离心块、下连杆、下限动安装螺栓和下限动弹簧；
所述下支架为L型平板状，下支架短板边缘沿垂直于短板方向设有两耳片；所述两耳片通过下限动螺栓与桨毂中央件下表面固定；
所述下限动块套设在所述下限动安装螺栓上，且位于两耳片之间，所述下限动块可绕所述下限动螺栓转动；所述下限动块上设有多个下限位面；所述多个下限位面与桨毂支臂接触以限制桨叶下垂，且不同下限位面限制桨叶下垂角度不同；
所述下支架长板内部为中空结构；所述一对下离心块设置在下支架长板内部；所述一对下离心块通过下连杆大螺栓固定；一对下离心块可在下支架长板内部沿桨叶展向方向滑动；
所述下连杆大螺栓通过下连杆与下限动块连接；通过所述下离心块在离心力驱动下向靠近下限动块方向滑动从而带动下限动块绕下限动螺栓向上转动，以切换下限位面。
进一步，所述下垂限动器还包括：下限动弹簧；所述下限动弹簧一端连接下支架长板端，另一端连接下限动块；所述下限动弹簧在下离心块向下限动块滑动时拉伸，并在离心力降低时拉动下限动块绕下限动安装螺栓向下转动，以切换下限位面。
进一步，所述下限位面包括：第一限位面、第二限位面；
所述第一限位面限制桨叶下垂角度不超过2°；
所述第二限位面限制桨叶下垂角度不超过6°。
进一步，所述下限动块还包括：止动面；
所述止动面与下支架短板板面配合从而在第二限位面切换到位后限制下限动块转动，并通过限制下限动块转动从而限制下离心块行程。
进一步，所述下限动块第一限位面与第二限位面之间为弧形凹陷。
进一步，所述第一限位面和第二限位面均为圆弧面。
进一步，所述下限动块止动面与连杆连接处面之间为圆形弧面，所述圆形弧面圆心与下限动安装螺栓同轴。
一种直升机离心式桨叶上挥限动器，包括：上支架、上限动块、一对上离心块、上连杆、上限动安装螺栓和上限动弹簧；
所述上挥限动器与所述下垂限动器结构连接关系类似；所述上支架固定在桨毂中央件上表面。
进一步，所述上限动块包括：第三限动面和第四限动面；
所述第三限动面限制桨叶上挥角度不超过2°；
所述第四限动面限制桨叶上挥角度不超过20°。
一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，所述系统包含N个所述的下垂限动器和N个所述的上挥限动器；N为桨叶片数；
所述N个下垂限动器均固定在桨毂中央件下表面，且一个下垂限动器对应一片桨叶；
所述N个上挥限动器均固定在桨毂中央件上表面，且一个上挥限动器对应一片桨叶。
有益效果：
本发明提供了一套应用在桨毂支臂上的挥舞限动系统，用于实现桨叶挥舞角度的限制，同时避免了在桨毂中央件上部和下部增加限动装置，使整个桨毂更简单，降低了重量。
附图说明
图1是挥舞限动系统示意图；
图2是下垂限动器结构组成示意图；
图3是下垂限动器工作示意图；
图4是上挥限动器结构组成示意图；
图5是上挥限动器工作示意图；
图6是下支架示意图；
图7是下限动块示意图；
图8是上支架示意图；
图9是上限动块示意图；
其中，1-下垂限动器，2-上挥限动器，3-桨毂中央件，4-桨毂支臂，5-下支架，6-下限动块，7-下离心块，8-下连杆，9-下连杆小螺栓，10-下连杆大螺栓，11-下限动安装螺栓，12-下离心块滑动轨道，13-下限动弹簧，14-第一限动面，15-第二限动面，16-上支架，17-上限动块，18-上离心块，19-上连杆，20-上连杆小螺栓，21-上连杆大螺栓，22-上限动安装螺栓，23-上离心块滑动轨道，24-上限动弹簧，25-第三限动面，26-第四限动面，27-下支架长板端，28-下支架短板端，29-下限动块止动面，30-下初始安装面，31-下限动块安装孔，32-下限动块连杆配合孔，33-下弹簧挂点，34-上支架长板端，35-上支架短板端，36-上限动块止动面，37-上初始安装面，38-上限动块安装孔，39-上限动块连杆配合孔，40-上弹簧挂点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明：
本发明涉及的挥舞限动系统由图1中的下垂限动器1、上挥限动器2组成，下垂限动器1、上挥限动器2安装于桨毂中央件3上，通过与桨毂支臂4对应部位的机械接触止动来实现桨叶挥舞角度的限制。
下垂限动器1包括：下支架5、下限动块6、一对下离心块7、下连杆8、下限动安装螺栓11、下限动弹簧13、下连杆小螺栓9、下连杆大螺栓10。
下垂限动器1的下支架5如图6所示，为L型平板状，下支架短板端28边缘沿垂直于短板方向设有两耳片，下限动安装螺栓11穿过两耳片与桨毂中央件3下表面固定，下支架长板端27内的中空结构作为下离心块7的滑动轨道，限动块可在其中自由滑动。
下垂限动器1的下限动块6如图7所示，下限动安装螺栓11穿过下限动块安装孔31将下限动块6固定在桨毂中央件下表面上，安装后下限动块6可绕下限动安装螺栓11转动，下连杆小螺栓9穿过下限动块连杆配合孔32实现下连杆8与下限动块6的连接。下限动块6上设置了多个限位面，第一限动面14在直升机停机时或旋翼转速较低时工作，允许桨叶下挥的角度不超过2°；第二限位面15在旋翼转速较高时工作，允许桨叶下挥的角度不超过6°；旋翼转速较高时，下限动块止动面29与下支架短板端28板面相配合，起到限制下限动块6继续转动的作用，限制了下离心块7的行程，并能保证第二限位面15处于特定的限动位置。下限动块6的第一限动面14与第二限位面15之间为弧形凹陷，实现二者平滑连接，且能保证在第一限动面14、第二限位面15工作切换时不会碰到其他部件，平顺实现限动面的工作状态切换；第一限动面14、第二限位面15采用圆弧面，使限位面与桨毂支臂4对应部位更好的贴合，通过增大接触面积降低了二者载荷传递时接触部位的应力，更好的实现限动功能；下限动块止动面29与下初始安装面30之间为圆形弧面，且该圆形弧面圆心与下限动安装螺栓11同轴，可保证下限动块6平滑的旋转，平顺的达到特定限位位置。
下垂限动器1的下支架5、下限动块6通过下限动安装螺栓11安装在桨毂中央件下表面上，同时在安装上使得下限动块6与下限动安装螺栓11构成一个转动副。下连杆8通过下连杆小螺栓9与下限动块6连接，一对下离心块7通过下连杆大螺栓10与下连杆8连接，安装后2个下离心块7可以在下支架5的下离心块滑动轨道12内滑动。下限动弹簧13一端挂在下支架5上，一端挂在下限动块6上，用于在离心力较小时使下限动块回到初始安装位置。
初始安装后，下垂限动器的下限动块6处于图3所示的位置1位置。下垂限动器的工作原理是在直升机停机时或低转速时，下限动块6处于图3所示的位置1位置，此时第一限动面14处于工作状态，桨叶向下挥舞时，桨毂支臂4对应部位与第一限动面14接触实现机械止动，允许桨叶下挥的角度不超过2°，从而使得旋翼在停机或低转速状态下受到突风影响时，桨叶下挥角度在设定范围内，降低旋翼载荷达到保护旋翼的作用。随着旋翼转速升高，一对下离心块7在离心力作用下会沿着下支架5的下离心块滑动轨道12向前滑动，从而带动着下限动块6绕着下限动安装螺栓11转动，当旋翼转速达到特定转速后，下限动块6到达图3所示的位置2位置，此时第二限动面15处于工作状态，桨叶向下挥舞时，桨毂支臂4对应部位与第二限动面15接触实现机械止动，允许桨叶下挥的角度不超过6°，从而保证旋翼在飞行工作中不会打到其他部件。当旋翼转速降低后，在下限动弹簧13弹簧力作用力，下限动块6会回到图3所示的位置1位置，实现停机时或低转速时对桨叶挥舞角度的限制。
下垂限动的工作原理是利用离心力使下限动块6处于不同的位置，利用相关的限动面实现桨叶下挥角度的限制，属离心式下垂限动器。
上挥限动器2包括：上支架16、上限动块17、一对上离心块18、上连杆19、上限动安装螺栓22、上限动弹簧24、上连杆小螺栓20、上连杆大螺栓21。
上挥限动器2的上支架16如图8所示，为L型平板状，上支架短板端35边缘沿垂直于短板方向设有两耳片，上限动安装螺栓22穿过两耳片与桨毂中央件3下表面固定，下支架长板端34内的中空结构作为下离心块7的滑动轨道，限动块可在其中自由滑动。
上挥限动器2的上限动块17如图9所示，上限动安装螺栓22穿过上限动块安装孔38将上限动块17固定在桨毂中央件上表面上，安装后上限动块17可绕上限动安装螺栓22转动，上连杆小螺栓20穿过上限动块连杆配合孔39实现上连杆19与上限动块17的连接。上限动块17上设置了多个限位面，第三限动面25在直升机停机时或旋翼转速较低时工作，允许桨叶上挥的角度不超过2°；第四限位面26在旋翼转速较高时工作，允许桨叶上挥的角度不超过20°；旋翼转速较高时，上限动块止动面36与上支架短板端35板面相配合，起到限制上限动块17继续转动的作用，限制了上离心块18的行程，并能保证第四限位面26处于特定的限动位置。上限动块17的第三限动面25与第四限位面26之间为弧形凹陷，实现二者平滑连接，且能保证在第三限动面25、第四限位面26工作切换时不会碰到其他部件，平顺实现限动面的工作状态切换；第三限动面25、第四限位面26采用圆弧面，使限位面与桨毂支臂4对应部位更好的贴合，通过增大接触面积降低了二者载荷传递时接触部位的应力，更好的实现限动功能；上限动块止动面36与上初始安装面37之间为圆形弧面，且该圆形弧面圆心与上限动安装螺栓22同轴，可保证下限动块17平滑的旋转，平顺的达到特定限位位置。
上挥限动器的上支架16、上限动块17通过上限动安装螺栓22安装在桨毂中央件上表面上，同时在安装上使得上限动块17与上限动安装螺栓22构成一个转动副。上连杆19通过上连杆小螺栓20与上限动块17连接，2个上离心块18通过上连杆大螺栓21与上连杆19连接，安装后2个上离心块18可以在上支架16的上离心块滑动轨道23内滑动。上限动弹簧24一端挂在上支架16上，一端挂在上限动块17上。
初始安装后，上挥限动器的上限动块17处于图3所示的位置2位置。上挥限动器的工作原理是在停机时或低转速时，下限动块17处于图5所示的位置2位置，此时第三限动面25处于工作状态，桨叶向上挥舞时，桨毂支臂4对应部位与第三限动面25接触实现机械止动，允许桨叶上挥的角度不超过2°，从而使得旋翼在停机或低转速状态下受到突风影响时，桨叶上挥角度在设定范围内，降低旋翼载荷达到保护旋翼的作用。随着旋翼转速升高，一对上离心块18在离心力作用下会沿着上支架16的上离心块滑动轨道23向前滑动，从而带动着上限动块17绕着上限动安装螺栓22转动，当旋翼转速达到特定转速后，上限动块17到达图3所示的位置1位置，此时第四限动面26处于工作状态，桨叶向下挥舞时，桨毂支臂4对应部位与第四限动面26接触实现机械止动，允许桨叶上挥的角度不超过20°，从而保证旋翼在飞行工作中不会打到其他部件。当旋翼转速降低后，在上限动弹簧24弹簧力作用力，上限动块17会回到图5所示的位置2位置，实现停机时或低转速时对桨叶挥舞角度的限制。
上挥限动的工作原理是利用离心力使上限动块17处于不同的位置，利用相关的限动面实现桨叶上挥角度的限制，属离心式上挥限动器。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，其特征在于：所述系统包含N个下垂限动器和N个上挥限动器；N为桨叶片数；
所述N个下垂限动器均固定在桨毂中央件下表面，且一个下垂限动器对应一片桨叶；
所述N个上挥限动器均固定在桨毂中央件上表面，且一个上挥限动器对应一片桨叶；
所述下垂限动器包括：下支架、下限动块、一对下离心块、下连杆、下限动安装螺栓和下限动弹簧；
所述下支架为L型平板状，下支架短板边缘沿垂直于短板方向设有两耳片；所述两耳片通过下限动螺栓与桨毂中央件下表面固定；
所述下限动块套设在所述下限动安装螺栓上，且位于两耳片之间，所述下限动块可绕所述下限动螺栓转动；所述下限动块上设有多个下限位面；所述多个下限位面与桨毂支臂接触以限制桨叶下垂，且不同下限位面限制桨叶下垂角度不同；
所述下支架长板内部为中空结构；所述一对下离心块设置在下支架长板内部；所述一对下离心块通过下连杆大螺栓固定；一对下离心块可在下支架长板内部沿桨叶展向方向滑动；
所述下连杆大螺栓通过下连杆与下限动块连接；通过所述下离心块在离心力驱动下向靠近下限动块方向滑动从而带动下限动块绕下限动螺栓向上转动，以切换下限位面；
所述下限动弹簧一端连接下支架长板端，另一端连接下限动块；所述下限动弹簧在下离心块向下限动块滑动时拉伸，并在离心力降低时拉动下限动块绕下限动安装螺栓向下转动，以切换下限位面；所述下限位面用于实现桨叶挥舞角度的限制；
所述上挥限动器包括：上支架、上限动块、一对上离心块、上连杆、上限动安装螺栓和上限动弹簧；
所述上挥限动器与所述下垂限动器结构连接关系类似；所述上支架固定在桨毂中央件上表面。
2.根据权利要求1所述的一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，其特征在于：所述下限位面包括：第一限位面、第二限位面；
所述第一限位面限制桨叶下垂角度不超过2°；
所述第二限位面限制桨叶下垂角度不超过6°。
3.根据权利要求2所述的一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，其特征在于：所述下限动块还包括：止动面；
所述止动面与下支架短板板面配合从而在第二限位面切换到位后限制下限动块转动，并通过限制下限动块转动从而限制下离心块行程。
4.根据权利要求2所述的一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，其特征在于：所述下限动块第一限位面与第二限位面之间为弧形凹陷。
5.根据权利要求2所述的一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，其特征在于：所述第一限位面和第二限位面均为圆弧面。
6.根据权利要求3所述的一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，其特征在于：所述下限动块止动面与连杆连接处之间为圆形弧面，所述圆形弧面圆心与下限动安装螺栓同轴。
7.根据权利要求1所述的一种直升机离心式桨叶挥舞限动系统，其特征在于：所述上限动块包括：第三限动面和第四限动面；
所述第三限动面限制桨叶上挥角度不超过2°；
所述第四限动面限制桨叶上挥角度不超过20°。
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