CN212220574U - 一种交叉双旋翼直升机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交叉双旋翼直升机构，包括具有两个输出轴的马达；每个输出轴上均连接有结构相同的驱动机构，两个驱动机构相对马达对称设置；驱动机构包括相对输出轴倾斜设置的旋转轴，旋转轴相邻输出轴的端部装配有从动锥齿轮，旋转轴的另一端连接有用于装配旋翼叶片的叶片固定盘；输出轴的端部装配有主动锥齿轮并与从动锥齿轮啮合。由马达通过锥齿轮即可直接驱动旋转轴上的旋翼叶片转动，从而为直升机提供升力，其结构简单可靠，能量利用率高，造价低廉；通过双向输出马达保证两个驱动机构的同步转动，可完全保证同步性。

Description

一种交叉双旋翼直升机构

技术领域

本实用新型涉及一种直升机的动力机构，具体涉及到一种交叉双旋翼直升机构。

背景技术

传统单旋翼加尾桨布局的直升机，为了克服主旋翼对机身产生的反扭矩配置了尾桨。尾桨的出现虽然可以提高直升机的航向操控性，但是对于直升机主要性能指标的前飞速度和载重量而言没有增益；并且会扰乱机身尾部的气流，造成不必要的功率损失。与传统单旋翼直升机相比，双旋翼直升机则将所有的发动机功率用在主旋翼上，可以很好地提高直升机的载重性能。

双旋翼式直升机基本可以分为横列式、共轴双旋翼式和纵列式。横列式是两个旋翼分布在机身两侧，前飞阻力较大，一般很少用到。共轴双旋翼式是在一个旋翼轴上下布置两个旋转方向相反的旋翼，两旋翼桨盘完全重叠，上下旋翼气动相互干扰，同时复杂的操纵机构及特殊的桨毂大大地增加了废阻，降低了前飞效率，共轴双旋翼式目前仅出现在个别的小型或微型直升机上。纵列式直升机是机身前后各布置一个旋翼，目前出现的该构型直升机基本都是油动力的，其两副旋翼完全相同，旋向相反，两副旋翼桨盘不同程度的重叠，旋转相位同步。两副旋翼桨盘重叠目的是为了减少机身的长度，以达到降低重量的目的。但是这样，为了防止两副旋翼相互剐蹭，旋翼旋转要求相位同步，需要贯穿机身的同步轴，无形中也增加了结构的难度和机身的重量及阻力。两副旋翼桨盘重叠，旋翼之间也有一定程度的气动干扰，导致效率的降低。纵列式直升机采用油动力，目的是为了获得更大动力，更大的起飞重量，但是油动力的直升机整体机械复杂、占用空间大、使用维护成本高。

交叉双旋翼直升机是上世纪中旬出现的一种直升机布局，交叉双旋翼直升机除与其它双旋翼直升机一样装有两副完全一样，但旋转方向相反的旋翼以外，其明显特点是两旋翼轴不平行，是分别向外侧倾斜的，且横向轴距很小，所以两副旋翼在机体上方呈交叉状。这种直升机的最大优点是稳定性比较好，适宜执行起重、吊挂作业。最大缺点是因双旋翼横向布置，气动阻力较大，但由于它的两旋翼轴间距较小，所以其气动阻力又要比双旋翼横列式直升机小一些。

在交叉双旋翼直升机中，驱动这两个旋翼转动的旋转轴并不平行，而是向外侧倾斜，且横向轴距小，因而在机体上方呈现交叉状。由于驱动两个旋翼的旋转轴有一定夹角，因此两个旋翼需要始终保持旋转相位差才能够避免碰撞。为此，在交叉双旋翼直升机中，驱动两个旋转轴同步转动才能够有利于实现上述目的，但是目前实现两个旋转轴同步转动的机械传动系统结构复杂，且复杂的机械传动系统的机构进一步增大了调节其夹角的难度，导致直升机的性能不高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种交叉双旋翼直升机构，该机构具有简单可靠的结构，可提供稳定的提升力，用于取代现有的复杂直升机构。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种交叉双旋翼直升机构，包括具有两个输出轴的马达；每个输出轴上均连接有结构相同的驱动机构，两个驱动机构相对马达对称设置；驱动机构包括相对输出轴倾斜设置的旋转轴，旋转轴相邻输出轴的端部装配有从动锥齿轮，旋转轴的另一端连接有用于装配旋翼叶片的叶片固定盘；输出轴的端部装配有主动锥齿轮并与从动锥齿轮啮合。由马达通过锥齿轮即可直接驱动旋转轴上的旋翼叶片转动，从而为直升机提供升力，其结构简单可靠，能量利用率高，造价低廉；通过双向输出马达保证两个驱动机构的同步转动，可完全保证同步性。

作为上述方案的进一步技术方案，所述主动锥齿轮与输出轴之间还设有连杆，连杆的一端与输出轴固定连接，所述主动锥齿轮装配于连杆的另一端；还包括有支架，支架上设置有第一轴承，所述连杆靠近主动锥齿轮的端部装配于该第一轴承内。连杆增加了该机构的容错性，可延长两侧驱动机构之间的距离，以便于根据情况调整机构的位置和间距；支架为连杆提供了有效支撑，使连杆在转动时不会摆动，传动更加平稳。

作为上述方案的进一步技术方案，还包括有支撑杆，所述旋转轴通过第二轴承装配于该支撑杆上。支撑杆为旋转轴提供了有效的定位和支撑，可保障旋转轴的稳定运行。

作为上述方案的进一步技术方案，所述旋转轴与输出轴之间的夹角为95°～102°，夹角在该数值范围内时，两侧驱动机构的旋翼叶片能较好地实现旋转却又不发生干涉，特别是在95°、96°、97°、98°、99°、100°、101°、102°这几个具体数值及其附近时，效果最佳。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种交叉双旋翼直升机构的结构示意图。

图中各标号的释义为：叶片固定盘1，第二轴承2，从动锥齿轮3，旋转轴4，连杆5，输出轴6，马达7，主动锥齿轮8，支撑杆9，支架10，第一轴承11，支座12，底板13。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明，以便对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。但是，需要说明的是，对这些实施方式的说明是示意性的，并不构成对本实用新型的具体限定。

如图1所示，本实用新型所述的一种交叉双旋翼直升机构包括马达7和旋转轴4。

马达7具有两个输出轴6，本实用新型中采用的马达7是将普通马达的转轴向两端延长，或者拆掉马达的扇叶后将该端的转轴延长后所得，也可直接采用双向输出电机。在每个输出轴6的端部均装配有主动锥齿轮8，每个输出轴6上各自连接一个驱动机构，两个驱动机构相对马达7对称设置。

驱动机构包括旋转轴4，旋转轴4与输出轴6呈一定夹角设置。旋转轴4的上端装配有用于装配旋翼叶片的叶片固定盘1，旋转轴4的下端装配有从动锥齿轮3，从动锥齿轮3与主动锥齿轮8啮合，即可实现马达7带动旋转轴4转动，从而带动连接在叶片固定盘1上的旋翼叶片转动，为直升机提供升力。旋转轴4为中空轴，其内装配有第二轴承2，支撑杆9穿过旋转轴4后装配到第二轴承2，实现对旋转轴4的支撑和定位。

为提高该机构的容错性，在主动锥齿轮8与输出轴6之间还设有连杆5，连杆5的一端与输出轴6采用焊接等方式固定连接，所述主动锥齿轮8装配于连杆5的另一端。还包括有支架10，支架10上设置有第一轴承11，所述连杆5靠近主动锥齿轮8的端部装配于该第一轴承11内。该连杆5延长了两侧驱动机构的间距，使两侧的驱动机构可根据具体的情况进行距离上的调节。

经详细计算及多次试验验证，当旋转轴4与输出轴6之间的夹角A在95°～102°范围内时，两侧驱动机构的旋翼叶片能较好地实现旋转却又不发生干涉，特别是在95°、96°、97°、98°、99°、100°、101°、102°这几个具体数值及其附近时，效果最佳。单个固定盘1上安装的旋翼叶片可为两片、三片、四片等数量，旋翼叶片的数量越多，升力就越强，但其耗能增加并不明显。

本实用新型仅是阐述了直升机的直升机构，该机构主要是为直升机提供上升动力。还需要结合其他的转向机构才能使直升机顺利完成转向等动作，例如，将本实用新型全部集成到一个驱动盒内，马达7通过支座12固定到该驱动盒的底板13上，支架10和支撑杆9的下端均固定到驱动盒的底板13上，然后在该驱动盒的底部设置多个伸缩液压缸，多个伸缩液压缸的活塞杆长度伸缩量不同，即可调整驱动盒的位置及角度，进而实现直升机的转向等操作。本实用新型着重阐述的是直升机的直升机构，而不是直升机的转向机构，因此不再对转向机构的具体结构进行赘述。也可以在直升机上设置两个或多个本实用新型，例如在飞机的前后侧各设置一个本实用新型，通过对前后侧直升机构马达7的控制，可使前后侧直升机构的转速不同，从而提供不同的升力，进而实现升降、进退等操作。

本实用新型可应用于载人或载物直升机，也可应用于模型直升机。当应用于模型直升机时，可直接使用如常州邦达电机电器有限公司生产的YSK100-60-4空调器风扇用电动机作为马达7，经使用验证，该电动机成本低廉，性能可靠。

本实用新型由于结构简单，所以性能极其可靠，能量利用率高，维护方便，造价低廉，易于推广。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之类。

Claims (4)

1.一种交叉双旋翼直升机构，其特征在于：包括具有两个输出轴（6）的马达（7）；每个输出轴（6）上均连接有结构相同的驱动机构，两个驱动机构相对马达（7）对称设置；驱动机构包括相对输出轴（6）倾斜设置的旋转轴（4），旋转轴（4）相邻输出轴（6）的端部装配有从动锥齿轮（3），旋转轴（4）的另一端连接有用于装配旋翼叶片的叶片固定盘（1）；输出轴（6）的端部装配有主动锥齿轮（8）并与从动锥齿轮（3）啮合。

2.如权利要求1所述的一种交叉双旋翼直升机构，其特征在于：所述主动锥齿轮（8）与输出轴（6）之间还设有连杆（5），连杆（5）的一端与输出轴（6）固定连接，所述主动锥齿轮（8）装配于连杆（5）的另一端；还包括有支架（10），支架（10）上设置有第一轴承（11），所述连杆（5）靠近主动锥齿轮（8）的端部装配于该第一轴承（11）内。

3.如权利要求1所述的一种交叉双旋翼直升机构，其特征在于：还包括有支撑杆（9），所述旋转轴（4）通过第二轴承（2）装配于该支撑杆（9）上。

4.如权利要求1所述的一种交叉双旋翼直升机构，其特征在于：所述旋转轴（4）与输出轴（6）之间的夹角为95°～102°。

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