CN201148211Y - 直升机主轴摇摆传动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能提高直升机机身平衡性、稳定性和改善操纵性能的直升机主轴摇摆传动机构。它是由主轴、燕尾槽滑动部和转动中心部组成，当人们操纵燕尾槽滑动部中的油压缸使主轴绕转动中心部的转动中心轴前后摇摆时，安装在主轴顶端的自动倾斜器和桨叶盘也同时向前或向后倾转，这样就使直升机向前或向后飞行，但由于机身吊点能随主轴的偏转而自动偏移，则机身向反方向倾转而使机身在空中能保持在较小的倾角内并稳定下来，从而提高了乘员的舒适性和改善了直升机的操纵性能。本实用新型最适合于无尾梁和无尾桨的直升机，也可应用于一般的直升机。

Description

直升机主轴摇摆传动机构

所属技术领域：

本实用新型涉及一种直升机主轴摇摆传动机构，它尤其是一种可以改善和增加直升机机身平衡性、稳定性和操纵性的机械传动装置。

背景技术：

目前公知的一般单旋翼直升机向前飞行时，它是靠桨叶盘提升和推动直升机向前飞行，另外还靠长尾梁和尾桨产生反扭矩来平衡机身的自转。但是直升机的工况不仅是向前巡航飞行，它还有慢飞、悬停、垂直上下和倒飞等工况。除大速度前飞，其它工况下，因为直升机前飞速度小或无速度，安装在长尾梁后面的平尾、垂尾对机身的平衡和稳定所起的作用很小或没有。但当每片桨叶经过长尾梁、平尾和机头时，下洗气流就压它一下使之下移，而当每片桨叶经过机身二侧时，气流又踏空，这样，机身就会在前后二头产生激烈的上下抖动。另外直升机在空中飞行时尾桨产生的横向力始终存在，并使直升机总是要横向运动，增加了操纵的难度。不仅如此，在这些工况下，若直升机遇见方向多变的阵风，阵风作用在长尾梁、平尾、垂尾和尾桨上就容易产生力矩使机尾上下左右摆动，即使机身随之摇晃，因此，在直升机的六个运动方向中(前、后、左、右、上和下)，只在遇见前来的气流，长尾梁、平尾和垂尾对直升机的平衡和稳定才是起正面作用的，而遇见其他五个方向的气流，长尾梁、平尾和垂尾对直升机机身的平衡性、稳定性和操纵性都是起负面作用。

针对现有单旋翼直升机的这些缺点目前已公知出现了一种没有长尾梁、平尾和垂尾的圆形直升机，其抗阵风和暴风雨的能力就相对现有一般单旋翼直升机要好一些，且因无尾桨的横力，直升机的总体稳定性更好，操纵更容易。但是圆形直升机在大速度前飞时和倒飞时，其机身倾斜却又比一般直升机较厉害，只比旋翼迎角(一般前飞是5～10度)只少1～2度，这样，人们长时间朝前倾斜坐着也是不舒服和容易疲劳。这了充分发挥圆形直升机的优点，克服它在向前大速度飞行时机身向前倾斜过大和空中倒飞时机身向后倾斜过大的缺点，从而引发了本发明的构思。

发明内容：

为了克服圆形直升机在向前大速度飞行时机身向前倾斜过大的缺点，本实用新型采用的技术方案是：将一般直升机竖向固定安装的主轴改为在燕尾槽滑动部的作用下，主轴可绕靠近机身重心位置的一个转动中心部能前后摇摆转动的机构。水平主轴与竖向主轴的交点即是这个转动中心部的转动中心，它是由二个锥齿轮和二个锥齿轮盘通过U形提架和转动中心轴有序组合而成(见图12、图13、图14、图15)。推动竖向主轴在纵向绕转动中心部前后转动的是燕尾槽滑动部，它是由滑体、滑块、中心有竖向主轴穿过的滑核和油压缸组合而成(见图8、图9、图10)。

当穿过燕尾槽滑动部中心的主轴处于垂直状态时，直升机桨叶盘就处于水平状态，因此圆形直升机就处于悬停状态、或处于垂直上下的飞行状态。

当主轴在油压缸的推动下向前倾斜转动时，桨叶盘随之也向前倾斜，圆形直升机就处于向前飞行的状态。一般直升机主轴垂向安装吊点固定，快速前飞时机身前倾角度可达10度，而本实用新型由于竖向的主轴不是固定安装的，它可向前转动，桨叶盘对机身的吊点也随之前移，这时桨叶盘产生力的竖向分力不再通过机身的重心，机身在重力的作用下会自动向后倾转，从而使机身趋向水平状态。

反之，当主轴在油压缸的拉动下向后倾斜转动时，桨叶盘随之也向后倾斜，圆形直升机就处于向后倒飞的状态。由于主轴的向后转动，桨叶盘对机身的吊点也后移，桨叶盘产生力的竖向分力也不再通过机身的重心，机身在重力的作用下又会自动向前倾转，从而也能使机身趋向水平状态。

至于还存在的少量不水平，则可操纵传统的自动倾斜器微调即可。若观察一下高速公路上行驶的小轿车，高速公路的上坡和下坡都可达3度，则小轿车也不是都处于绝对水平状态，即小轿车也可以处在正负3度的状态。据此，只要圆形直升机在空中要能保持在正负3度范围内，人们就不会感到不舒服。

本实用新型的有益效果是：可以增强圆形直升机向前、悬停、和向后飞行时机身的平衡性和稳定性，还可以改善圆形直升机的操纵性。

附图说明：

下面结合附图和实施例来对本实用新型作进一步的说明。

图1是圆形直升机在空中悬停和垂直上下时的飞行状态图。

图2是圆形直升机机舱内座位和设备的平面布置图。

图3是圆形直升机在空中巡航飞行时的飞行状态图。

图4是圆形直升机在空中倒飞时的飞行状态图。

图5是直升机主轴摇摆传达机构在直升机空中悬停和垂直上下时的装配组合。

图6是直升机主轴摇摆传动机构在直升机空中向前巡航飞行时的装配组合。

图7是直升机主轴摇摆传动机构在直升机空中向后倒飞时的装配组合。

图8～10是直升机主轴摇摆传动机构上端的燕尾槽滑动部的结构图。

图11是机身圆顶防雨水装置。

图12、13是直升机主轴摇摆传动机构下端的转动中心部的结构图。

图14、15是直升机主轴摇摆传动机构下端的转动中心部的俯视图和正立面图。

图中

1、桨叶盘           16、滑核转轴        31、机身圆顶

2、自动倾斜器       17、中心腔架        32、条形孔

3、机身             18、U形提架         33、提耳

4、环向喷嘴         19、螺母            34、油压缸座

5、环形气罐         20、转动中心轴      35、键

6、油箱             21、锥齿轮          36、垫圈

7、主减速器         22、支座            37、橡胶圆雨罩

8、起落架           23、水平轴          38、卡环

9、发动机           24、调厚垫圈        39、锥齿轮盘

10、转动中心部      25、止推轴承        40、滑核

11、主轴            26、活塞

12、燕尾槽滑动部    27、油压缸

13、螺栓            28、销钉

14、燕尾槽滑体      29、轴瓦

15、滑块            30、滑动挡雨板

具体实施方式：

图1表示直升机在空中悬停或垂直上下飞行时，本直升机主轴摇摆转动机构的主轴处于垂直状态，且通过直升机的重心，F＝G，机身处于不倾斜的平衡和稳定状态。

图2表示圆形直升机机舱内座位和设备的平面布置。

图3表示直升机在空中向前飞行时，直升机主轴摇摆转动机构的主轴处于向前倾斜-α角的状态，安装在主轴顶端的桨叶盘也向前倾斜-a角，此时自动倾斜器没动作，本来机身也应向前倾斜-α角。但由于本实用新型主轴顶端的吊点已向前偏移L1，桨叶盘产生的力可分成垂直分力F1和水平分力F2，其中F1不通过直升机的重心O，产生力矩F1×L1却使机身朝后转动，从而减少了机身向前的倾斜度，即此时机身基本是水平的，既使机身还有前倾，其向前倾斜度也不大。

此时图中

F1＝G  F2＝Fz    各种力对重心O求矩得：F1×L1＝F2×L2

                 各种力对吊点求矩得：G×L1＝Fz×L2

图4表示直升机在空中向后倒飞时，直升机主轴摇摆转动机构的主轴处于向后倾斜+β角的状态，虽然自动倾斜器没动作，本来机身应跟随向后倾斜+β角。但随着主轴顶端的吊点已向后偏移L1，因F1不通过直升机重心O，产生的力矩F1×L1却使机身朝前转动，从而减少了机身向后的倾斜度，使机身也基本是水平的。

此时图中

F1＝G  F2＝Fz    各种力对重心O求矩也得：F1×L1＝F2×L2

                 各种力对吊点求矩得：G×L1＝Fz×L2

图5是直升机主轴摇摆传动机构在直升机空中悬停和垂直上下时的装配组合。发动机9通过水平轴23和主减速器7减速带动锥齿轮21和锥齿轮盘39，再带动主轴11和桨叶盘1转动。此时，主轴11处于垂直状态，主轴11通过U形提架18和转动中心轴20提起直升机全部的重量。

图6是直升机主轴摇摆传动机构在直升机空中向前巡航飞行时的装配结构。当油压缸27内的活塞26向前移动，推动滑块15在燕尾槽滑体14的燕尾槽向前移动，安装在滑块15内并有主轴11从中心穿过的滑核40也随之前移，因主轴11下端受U形提架18和转动中心轴20的约束，加之滑核12能挠自身的滑核转轴16旋转，此时主轴11不能平移，只能挠转动中心轴20转动-a角，从而实现主轴11既带桨叶盘前倾向前飞，又能改变吊点位置避免机身产生过大向前倾斜的力矩。使机身在空中的姿态比较平稳(机身倾斜度在2～3度以内)。

图7是直升机主轴摇摆传动构机在直升机空中向后倒飞行时的装配组合，因主轴11向后转动的方式与图6所示主轴11向前转动的方式一样，只是方向相反而已，因此其相应的结构和动作过程不重复叙述。此时机身在空中会自动调整吊点使机身倾斜不大而基本水平。

图8、9、10是燕尾槽滑动部12的放大结构图。燕尾槽滑体14用螺栓13固定在中心腔架17上，油压缸27也用螺栓13将油压缸座34安装在燕尾槽滑体14下方，燕尾槽滑体14的纵向开有一条形孔32供主轴11在其内移动，其工作方式是油压缸27内的活塞26通过提耳33和销钉28推动滑块15在燕尾槽滑体14的燕尾槽内滑动，滑核40安装在滑块15内，并能绕滑核转轴16转动，主轴11从滑核40的中孔穿过，主轴11的转动角度是按滑块移动的距离大小而大小。滑动挡雨板30紧贴机身圆顶31上表面，主轴11靠滑动挡雨板30处设有橡胶圆雨罩37始终盖住滑动挡雨板30的小圆孔，以防漏水。

图11是机身圆顶防雨水装置。安放在机身圆顶上表面的滑动挡雨板30是可以随主轴11的转动而移动，且总是盖住条形孔32，避免雨水流入中心腔体14内。

图12、13中放大表示了转动中心部10的结构放大图。水平轴23通过二个锥齿轮21和二个锥齿轮盘39转角摇摆转动到竖向主轴。这四个齿轮是通过U形提架18和转动中心轴20紧密而有序的组合成一个整体部件。

因主轴11是通过这个整体部件来提起直升机的全部重量，轴向受力大，且又是高速转动，因此主轴11在穿过U形提架18上板孔的上下二面各配有一个止推轴承29，二个锥齿轮盘39用二个卡环38定位在转动中心轴20上，转动中心轴20两端再用垫圈36和螺母19安装在中心腔架17两侧面板上，以利主轴11提起直升机的全部重量。转动部件与不转动部件之间安装轴瓦29来减少摩擦。有利保养、维修和更换。调厚垫圈24用来调节锥齿轮21和锥齿轮盘39之间的间隙。

图14、15中放大表示了转动中心部10的俯视图和正立面图，进一步清楚地表示了此部位的结构。

本实用新型最适合用于圆形直升机，也可以应用于一般的单旋翼带尾桨和尾桨的直升机上，因为安装了本直升机主轴摇摆传动机构后就可以在尾梁上不装平尾，对改善直升机在空中悬停、垂直上下、慢飞和倒飞时的飞行品质和稳定性，对改善直升机的操纵性能都有帮助。

需要说明的是：对于所属领域的普通技术人员来说，在不违背发明原理的前提下，对本实用新型还可作出若干改进和变形，但这同样属于本实用新型的范围。

Claims (3)

1、一种直升机主轴摇摆传动机构，由安放在直升机中心机架(17)内的主轴(11)、燕尾槽滑动部(12)和转动中心部(10)组成，其特征是：与自动倾斜器(2)和浆叶盘(1)相连的主轴(11)穿过燕尾槽滑动部(12)后和转动中心部(10)直连，而转动中心部(10)又通过主减速器(7)水平轴(23)与发动机(9)顺序连接。

2、根据权利要求1所述的直升机主轴摇摆传动机构，其特征是燕尾槽滑动部(12)由燕尾槽滑体(14)、滑块(15)、滑核(40)和油压缸(27)组成，中空且带燕尾的滑块(15)安放在燕尾槽滑体(14)的燕尾槽内，带滑核转轴(16)的滑核(40)又安装在滑块(15)的中空内，主轴(11)穿过滑核(40)中心孔，与转动中心部(10)相连，油压缸(27)内的活塞(26)通过提耳(33)和销钉(28)与滑块(15)相连。

3、根据权利要求1所述的直升机主轴摇摆传动机构，其特征是转动中心部(10)由二个锥齿轮(21)、二个锥齿轮盘(39)、U形提架(18)和转动中心轴(20)组成，分别与水平轴(23)和主轴(11)同轴相连的二个锥齿轮(21)相互垂直地被夹放在用卡环(38)和键(35)固定在转动中心轴(20)上的二个锥齿轮盘(39)中间，然后一起再安装在U形提架(18)内，转动中心轴(20)穿过二个锥齿轮盘(39)圆心、U形提架(18)两侧板孔后再安装在中心腔架(17)的二个侧面板上，主轴(11)穿过U形提架(18)的上板孔，并在上板孔上下各安装一个止推轴承(25)，然后与燕尾槽滑动部相连，任何时候主轴(11)和水平轴(23)的轴线总是相交在转动中心部(10)的转动中心轴(20)上。

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