CN205087148U - 一种直升机的刚性旋翼系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直升机的刚性旋翼系统，它包括刚性旋翼桨毂、刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶；刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶胶接成一个整体，并和刚性旋翼桨毂通过螺栓连接。本实用新型采用关节轴承替代常规跷跷板式桨毂结构的深沟球轴承和推力轴承，从而去掉了变距轴、挥舞铰和摆振铰等一系列复杂结构，可以克服直升机常规跷跷板式桨毂结构复杂、重量较重以及寿命短等问题，同时避免高速前飞时后行桨叶由于挥舞而更容易进入气动失速状态从而降低气动效率等问题，具有结构简单、重量轻、寿命长和维护性好等优点。

Description

一种直升机的刚性旋翼系统

技术领域

本实用新型涉及航空技术领域，特别是涉及一种直升机的刚性旋翼系统。

背景技术

参见图1和图2，传统形式直升机旋翼系统一般包括三个铰(即三个旋转自由度)，分别为操纵传统旋翼桨叶1桨距角变化的传统旋翼变距铰4，允许传统旋翼桨叶1在飞行中作上下挥舞运动的传统旋翼挥舞铰3以及允许传统旋翼桨叶1在飞行中作前后运动的传统旋翼摆振铰5。

传统旋翼桨叶1挥舞运动引起的主要原因是直升机前飞时，传统旋翼桨叶1的旋转运动和前飞运动叠加，以顶视逆时针旋转旋翼为例，前行桨叶(桨叶旋转至右侧时)相对来流速度大于和后行桨叶(桨叶旋转至坐侧时)，前行桨叶产生的升力就会大于后行桨叶，即旋翼右侧升力大于左侧升力。在没有传统旋翼挥舞铰3时，两侧桨叶升力大小不等将构成滚转力矩使直升机向左侧翻。当增加传统旋翼挥舞铰3时，前行桨叶升力大，便绕传统旋翼挥舞铰3向上挥舞；后行桨叶升力小，便绕传统旋翼挥舞铰3向下挥舞，这样，不平衡的滚转力矩无法传到机身，从而避免了直升机前飞中产生滚转。

传统旋翼桨叶1摆振运动引起的主要原因是直升机前飞时传统旋翼桨叶1的挥舞运动引起了其质心与旋转中心的距离随挥舞运动不断变化，如传统旋翼桨叶1向上挥舞时，桨叶质心与旋转中心的距离减小，反之亦然，由此带来的科里奥利力将产生对较大的往复力矩，作用于传统旋翼桨毂2上，引起旋翼系统的疲劳和振动等问题。此时，若在传统旋翼桨叶1根部加一个传统旋翼摆振铰5，即赋予桨叶一个前后方向的自由度，可消除该力矩，避免其传递到传统旋翼桨毂2上。

传统形式直升机旋翼系统的缺点有：

(1)机械结构复杂、重量较重、寿命较短以及维护性差；

(2)高速前飞时，后行桨叶挥舞产生的迎角补偿作用使其更容易进入气动失速状态，从而降低其气动效率。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种直升机的刚性旋翼系统，它具有结构简单、重量轻、寿命长、维护性好以及推迟高速前飞后行桨叶失速等优点。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种直升机的刚性旋翼系统，主要包括刚性旋翼桨毂、刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶。它们之间的位置连接关系是：刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶胶接成一个整体,并和刚性旋翼桨毂通过螺栓连接。

所述刚性旋翼桨毂，安装于刚性旋翼轴上，刚性旋翼桨叶衬套位于刚性旋翼桨毂内，刚性旋翼桨毂通过刚性旋翼桨毂销钉连接旋翼刚性旋翼变距机构。

所述刚性旋翼变距机构，包括固化安装于桨叶内部的刚性旋翼桨叶预埋件，以及位于刚性旋翼桨叶预埋件内部的刚性旋翼关节轴承，刚性旋翼关节轴承通过刚性旋翼桨叶衬套的进行限位，刚性旋翼桨毂-桨叶连接销钉用于固定刚性旋翼关节轴承，同时承受刚性旋翼桨叶工作时的离心力，刚性旋翼变距摇臂连接刚性旋翼桨叶预埋件，用于将变距运动传递到刚性旋翼桨叶上，刚性旋翼桨叶衬套用于限制刚性旋翼变距机构在旋翼系统的空间位置，该刚性旋翼桨叶预埋件是其上设有三个通孔的橢圆状结构件；刚性旋翼变距机构的作用为把从刚性旋翼变距摇臂传递过来的变距运动传递到刚性旋翼桨叶上，实现了刚性旋翼桨叶的变距操纵。

所述刚性旋翼桨叶是横截面带有翼型的长条形结构,刚度较常规旋翼桨叶高,可消除前飞时的旋翼挥舞运动,从而推迟后行桨叶的失速。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是克服直升机常规跷跷板式桨毂结构复杂、重量较重以及寿命短等问题，同时避免高速前飞时后行桨叶由于挥舞而更容易进入气动失速状态从而降低气动效率等问题，具有结构简单、重量轻、寿命长和维护性好等优点。

附图说明

图1传统旋翼系统结构图。

图2传统旋翼系统变距机构结构图。

图3刚性旋翼系统结构图。

图4刚性旋翼变距机构结构图。

图5为本实用新型外形图。

附图标记如下：

1-传统旋翼桨叶；2-传统旋翼桨毂；3-传统旋翼挥舞铰；4-传统旋翼变距铰；5–传统旋翼摆振铰。6-刚性旋翼桨叶；7-刚性旋翼桨毂；8-刚性旋翼桨叶预埋件；9-刚性旋翼关节轴承；10-刚性旋翼桨叶衬套；11-刚性旋翼桨毂-桨叶连接销钉；12-刚性旋翼变距摇臂。

具体实施方式

见图1—图5，下面结合附图对本实用新型进一步说明。

为了克服现有技术的不足，根据本实用新型实施例，参看图3-图5，提供了一种直升机的刚性旋翼系统，它克服直升机常规跷跷板式桨毂结构复杂、重量较重以及寿命短等问题，同时避免高速前飞时后行桨叶由于挥舞而更容易进入气动失速状态从而降低气动效率等问题，具有结构简单、重量轻、寿命长和维护性好等优点。

见图3-图5，本实施例的一种直升机的刚性旋翼系统，它主要包括刚性旋翼桨毂7、刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶6。它们之间的位置连接关系是：三者之间彼此相互连接，刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶6胶接成一个整体,并和刚性旋翼桨毂7通过螺栓连接。

其中，刚性旋翼桨毂7，通过刚性旋翼桨毂销钉11连接刚性旋翼变距机构。

见图4，本实施例的一种直升机的刚性旋翼变距机构，主要构成如下：

刚性旋翼桨叶预埋件8及位于刚性旋翼桨叶预埋件8内部的刚性旋翼关节轴承9，刚性旋翼桨叶衬套10位于刚性旋翼桨毂7内，用于刚性旋翼关节轴承9的限位，刚性旋翼桨毂-桨叶连接销钉11用于固定刚性旋翼关节轴承9，同时承受刚性旋翼桨叶6工作时的离心力，刚性旋翼变距摇臂12连接刚性旋翼桨叶预埋件8，用于将变距运动传递到刚性旋翼桨叶6上。刚性旋翼桨叶6与传统旋翼桨叶1不同之处还在于，由于形状及结构不同，刚性旋翼桨叶6的挥舞刚度非常高，再加上刚性旋翼系统本身去掉挥舞铰后对挥舞的限制，基本消除了它的挥舞运动，从而也消除了相应的由挥舞而产生的摆振运动。对于直升机高速前飞时所面临的旋翼因左右升力不对称而产生的侧翻力矩问题，上述实施例刚性旋翼系统的几种典型控制案例，具体叙述如下：

(一)单旋翼直升机的控制

以顶视逆时针旋转旋翼为例，和传统形式直升机旋翼系统类似，刚性旋翼系统也将产生向左的侧翻力矩。此时，采用由控制系统主动给出旋翼系统向右倾斜的操纵，产生向右的滚转力矩来平衡左侧翻力矩。

(二)关于机体左右对称的多旋翼飞行器(如横列式直升机、共轴直升机或多旋翼直升机)的控制由于处于对称位置的刚性旋翼桨叶旋转方向相反，其侧翻力矩可相互平衡，因此无需控制系统给出主动控制操纵，进一步简化了全系统复杂性。同时，由于消除了旋翼的挥舞，对于后行桨叶来说，没有因挥舞而产生的迎角补偿，其旋翼载荷和相对迎角较小，推迟了它的失速，更加有利于提高直升机的前飞速度。

综上所述，本实用新型各实例的直升机刚性旋翼系统及控制方法，其主要优点是：

(1)克服直升机常规跷跷板式桨毂结构复杂、重量较重以及寿命短等问题；

(2)避免高速前飞时后行桨叶由于挥舞而更容易进入气动失速状态从而降低气动效率；

(3)具有结构简单、重量轻、寿命长和维护性好等优点。

Claims (1)

1.一种直升机的刚性旋翼系统，其特征在于：它包括刚性旋翼桨毂、刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶；刚性旋翼变距机构和刚性旋翼桨叶胶接成一个整体，并和刚性旋翼桨毂通过螺栓连接；

所述刚性旋翼桨毂，安装于刚性旋翼轴上，刚性旋翼桨叶衬套位于刚性旋翼桨毂内，刚性旋翼桨毂通过刚性旋翼桨毂销钉连接旋翼刚性旋翼变距机构；

所述刚性旋翼变距机构，包括固化安装于桨叶内部的刚性旋翼桨叶预埋件，以及位于刚性旋翼桨叶预埋件内部的刚性旋翼关节轴承，刚性旋翼关节轴承通过刚性旋翼桨叶衬套进行限位，刚性旋翼变距摇臂连接刚性旋翼桨叶预埋件，将变距运动传递到刚性旋翼桨叶上，刚性旋翼桨叶衬套限制刚性旋翼变距机构在旋翼系统的空间位置；该刚性旋翼桨叶预埋件是其上设有三个通孔的椭圆状结构件；刚性旋翼变距机构把从刚性旋翼变距摇臂传递过来的变距运动传递到刚性旋翼桨叶上，实现刚性旋翼桨叶的变距操纵；

所述刚性旋翼桨叶是横截面带有翼型的长条形结构，刚度较常规旋翼桨叶高，消除前飞时的旋翼挥舞运动，推迟后行桨叶的失速。