CN115371949A - 共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞行器风洞试验领域，公开一种共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构，包括防扭轴，上、下旋翼减速箱，上、下旋翼轴承安装座，上、下旋翼桨毂，上、下旋翼轴，上、下旋翼测力天平，上、下旋翼扭矩天平和中间支撑架，下旋翼轴承安装座通过下旋翼轴轴承组与下旋翼轴径向连接，上旋翼减速箱的上平面与上旋翼测力天平的下平面固定连接，上旋翼测力天平上平面与上旋翼轴承安装座的下平面固定连接，上旋翼轴承安装座位于下旋翼轴内部，上旋翼轴位于上旋翼轴承安装座内部，本发明既可以充分利用结构空间实现上下旋翼内外轴传动功能，又能保证上下旋翼实现单独测力的功能，可根据实际情况评估单独桨毂、单旋翼以及双旋翼的性能指标。

Description

共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构
技术领域
本发明属于飞行器风洞试验领域，具体涉及一种共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构。
背景技术
常规构型的直升机旋翼结构由于其特有的气动特性，往往在飞行速度上难以突破新高度，限制了直升机领域的发展速度。共轴旋翼装置的传动轴系及天平布置方式研制可以实现革新直升机构型的目标，突破领域发展水平线，目前针对共轴旋翼试验装置有诸多传动轴系及天平布置方式，如同轴齿轮反向传动形式等，现有的诸多传动形式可解决共轴传动本身问题，却不具有高效的工程应用性及可靠稳定性能，如在评估传动轴系振动特性时不能调整单一桨毂，在结构上存在限制，且由于结构传动为统一整体，一旦出现故障就会导致不可逆的破坏。为了提高研制共轴旋翼装置的试验能力，在保证共轴传动特性的基础上，需要一种共轴旋翼试验装置传动轴系与天平布置结构。
发明内容
基于以上需求，本发明的目的是提供一种共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构，既可以充分利用结构空间实现上下旋翼内外轴传动功能，增加结构安全性保障，又能保证上下旋翼实现单独测力的功能，可根据实际情况评估单独桨毂、单旋翼以及双旋翼的性能指标，为共轴旋翼理论分析和设计研制提供保障。
本发明所采用的技术方案如下：一种共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构，包括上旋翼减速箱、下旋翼减速箱、上旋翼轴承安装座、下旋翼轴承安装座、上旋翼桨毂、下旋翼桨毂、上旋翼轴、下旋翼轴、上旋翼测力天平、下旋翼测力天平、上旋翼扭矩天平、下旋翼扭矩天平和中间支撑架，上旋翼轴和下旋翼轴为同轴心，下旋翼轴为空心结构，上旋翼轴的上端与上旋翼桨毂连接，下旋翼轴的上端与下旋翼桨毂连接，上旋翼减速箱与下旋翼减速箱通过中间支撑架固定连接，上旋翼减速箱的输出轴和下旋翼减速箱的输入轴通过减速箱联轴器连接，上旋翼减速箱的输入轴通过电机联轴器与驱动电机的输出轴连接，其特征在于：所述的上旋翼减速箱的下平面与主轴倾转装置固定连接；下旋翼减速箱上平面与下旋翼测力天平的下平面固定连接，上旋翼测力天平位于中间支撑架内部，下旋翼测力天平上平面与下旋翼轴承安装座的底面固定连接，下旋翼轴位于下旋翼轴承安装座的内腔，下旋翼轴承安装座的内壁通过下旋翼轴轴承组与下旋翼轴径向连接；下旋翼扭矩天平位于下旋翼测力天平内部，并通过膜片与下旋翼轴连接；上旋翼减速箱的上平面与上旋翼测力天平的下平面固定连接，上旋翼测力天平上平面与上旋翼轴承安装座的下平面固定连接，上旋翼轴承安装座位于下旋翼轴内腔，上旋翼轴位于上旋翼轴承安装座内腔，上旋翼轴承安装座的内壁通过上旋翼轴轴承组与上旋翼轴径向连接；上旋翼扭矩天平位于上旋翼测力天平内部，并通过膜片与上旋翼轴连接。
进一步的，本发明还包括防扭轴和防扭轴轴承，所述的上旋翼轴为空心结构，所述的上旋翼轴的内腔安装有防扭轴，所述的上旋翼轴内壁通过防扭轴轴承与防扭轴径向连接。
本发明具有如下优点和有益效果：本发明能够实现简洁准确的测量旋翼试验模型的六分量气动力、旋翼轴扭矩等参数，满足共轴旋翼直升机试验的旋翼流动机理、气动干扰以及构性参数影响等多种试验能力研究，该共轴旋翼装置的传动轴系及天平布置方式在结构空间上充分优化，既能保证上下旋翼的单独测力功能，又提高了整体结构的安全性，测力天平以及扭矩天平空间布置合理，可为共轴旋翼直升机试验提供旋翼流动机理、气动干扰以及构性参数影响等多种试验能力，为共轴旋翼理论分析和设计研制提供保障。
附图说明
图1为本发明的布置结构的试验原理示意图；
图2为本发明的布置结构的示意图；
图3为本发明的布置结构的剖视图；
图4 为上旋翼减速箱及上旋翼轴和其测量天平的配合结构剖视图；
图5为下旋翼减速箱及下旋翼轴和其测量天平的配合结构剖视图；
图6为各轴及轴承座配合剖视图；
图7为上旋翼测力天平立体图；
图8为上旋翼测力天平剖视图；
图9为上旋翼扭矩天平剖视图；
图中：1、驱动电机；2、电机联轴器；3、上旋翼减速箱；4、上旋翼测力天平；5、上旋翼扭矩天平；6、减速箱联轴器；7、防扭轴；8、防扭轴轴承；9、上旋翼轴轴承组；10、上旋翼轴承安装座；11、下旋翼扭矩天平；12、下旋翼测力天平；13、下旋翼桨毂；14、上旋翼轴；15、上旋翼桨毂；16、下旋翼轴；17、下旋翼轴承安装座；18、下旋翼轴轴承组；19、下旋翼减速箱；20、中间支撑架。
具体实施方式
下面根据说明书附图举例对本发明做进一步的说明：
实施例1
如图1-9所示，一种共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构，包括防扭轴7、上旋翼减速箱、下旋翼减速箱、上旋翼轴承安装座、下旋翼轴承安装座、上旋翼桨毂、下旋翼桨毂、上旋翼轴、下旋翼轴、上旋翼测力天平、下旋翼测力天平、上旋翼扭矩天平、下旋翼扭矩天平和中间支撑架，上旋翼减速箱3固定安装在主轴倾转装置21上，一台驱动电机通过电机联轴器与上旋翼减速箱3连接，上旋翼减速箱3的输出轴和下旋翼减速箱19的输入轴通过减速箱联轴器6连接，上旋翼减速箱3和下旋翼减速箱19二者通过中间支撑架20固定连接，其中，下旋翼减速箱19在结构上位于上旋翼减速箱3上部，下旋翼轴16的上端与下旋翼桨毂13固定连接，上旋翼轴14的上端与上旋翼桨毂15固定连接，上旋翼轴14和下旋翼轴16均为空心轴；下旋翼减速箱19上部通过螺钉连接下旋翼测力天平12，下旋翼测力天平12上平面与下旋翼轴承安装座17的底面采用螺钉固定连接，下旋翼轴16位于下旋翼轴承安装座17的内腔，下旋翼轴承安装座17内壁通过下旋翼轴轴承组18与下旋翼轴16径向连接，并通过下旋翼轴16传递下旋翼桨毂13载荷；下旋翼扭矩天平11在空间上位于下旋翼测力天平12内部的中部位置，通过膜片与下旋翼轴16连接，用来测量下旋翼轴16的扭矩。上旋翼减速箱3上平面通过螺钉与上旋翼测力天平4下平面固定连接，上旋翼测力天平4位于中间支撑架20内部，上旋翼测力天平4上平面与上旋翼轴承安装座10的下平面采用螺钉固定连接，上旋翼轴承安装座10位于下旋翼轴16内腔，上旋翼轴14位于上旋翼轴承安装座10的内腔，上旋翼轴承安装座10内壁通过上旋翼轴轴承组9与上旋翼轴14径向连接，并通过上旋翼轴14传递上旋翼桨毂15载荷；上旋翼扭矩天平5在空间上布置在上旋翼测力天平4的内部中部位置，通过膜片与上旋翼轴14连接，用来测量上旋翼轴14扭矩；上旋翼轴14的内腔安装有防扭轴7，上旋翼轴14内壁通过防扭轴轴承8与防扭轴7连接，防止上旋翼轴14的弹性变形。
本实施例充分利用结构空间，上、下旋翼测力天平结构相同，上、下旋翼扭矩天平结构相同，上、下旋翼采用嵌套的形式，下旋翼的浆毂载荷通过下旋翼轴承座传递到下旋翼天平，下旋翼轴扭矩通过串接在下旋翼轴上的下旋翼扭矩天平进行测量；上旋翼轴承座布置在空心的下旋翼轴内部，下端固定在上旋翼天平上，上旋翼轴扭矩通过串接在上旋翼轴上的上旋翼扭矩天平进行测量。由于下旋翼轴的内部空间限制了上旋翼轴承座的高度，因此上旋翼轴上段呈悬臂支撑，考虑到上旋翼轴的弹性变形，在上旋翼轴和下旋翼轴的径向方向留有足够间隙，以保证上、下旋翼可进行单独测力。本结构可为共轴旋翼直升机试验提供旋翼流动机理、气动干扰以及构性参数影响等多种试验能力，为共轴旋翼理论分析和设计研制提供保障。

Claims (2)

1.一种共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构，包括上旋翼减速箱、下旋翼减速箱、上旋翼轴承安装座、下旋翼轴承安装座、上旋翼桨毂、下旋翼桨毂、上旋翼轴、下旋翼轴、上旋翼测力天平、下旋翼测力天平、上旋翼扭矩天平、下旋翼扭矩天平和中间支撑架，上旋翼轴和下旋翼轴为同轴心，下旋翼轴为空心结构，上旋翼轴的上端与上旋翼桨毂连接，下旋翼轴的上端与下旋翼桨毂连接，上旋翼减速箱与下旋翼减速箱通过中间支撑架固定连接，上旋翼减速箱的输出轴和下旋翼减速箱的输入轴通过减速箱联轴器连接，上旋翼减速箱的输入轴通过电机联轴器与驱动电机的输出轴连接，其特征在于：所述的上旋翼减速箱的下平面与主轴倾转装置固定连接；下旋翼减速箱上平面与下旋翼测力天平的下平面固定连接，上旋翼测力天平位于中间支撑架内部，下旋翼测力天平上平面与下旋翼轴承安装座的底面固定连接，下旋翼轴位于下旋翼轴承安装座的内腔，下旋翼轴承安装座的内壁通过下旋翼轴轴承组与下旋翼轴径向连接；下旋翼扭矩天平位于下旋翼测力天平内部，并通过膜片与下旋翼轴连接；上旋翼减速箱的上平面与上旋翼测力天平的下平面固定连接，上旋翼测力天平上平面与上旋翼轴承安装座的下平面固定连接，上旋翼轴承安装座位于下旋翼轴内腔，上旋翼轴位于上旋翼轴承安装座内腔，上旋翼轴承安装座的内壁通过上旋翼轴轴承组与上旋翼轴径向连接；上旋翼扭矩天平位于上旋翼测力天平内部，并通过膜片与上旋翼轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种共轴旋翼试验装置的传动轴系与天平的布置结构，其特征在于：还包括防扭轴和防扭轴轴承，所述的上旋翼轴为空心结构，所述的上旋翼轴的内腔安装有防扭轴，所述的上旋翼轴内壁通过防扭轴轴承与防扭轴径向连接。
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