專利名稱：直接傾斜操縱旋翼直升機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為直升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
直升機(jī)發(fā)明至今近一百年的歷史中，其設(shè)計(jì)制造技術(shù)和各項(xiàng)飛行性能都有了很大 的提高，但直升機(jī)操縱的基本原理、基本結(jié)構(gòu)形式始終沒(méi)有大的變化。直升機(jī)作為一種機(jī)械 裝置，有著一個(gè)人為設(shè)置的起著空氣動(dòng)力作用的振動(dòng)系統(tǒng)，完全可以說(shuō)直升機(jī)是在振動(dòng)中 求得飛行的平衡；在振動(dòng)中求得對(duì)飛行姿態(tài)的操縱，正因?yàn)榇耸沟弥鄙龣C(jī)的旋翼系統(tǒng)、尾槳 系統(tǒng)處在一種極不均衡的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，這是造成直升機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；設(shè)計(jì)制造難度大；成 本高；使用壽命低；維修復(fù)雜；振動(dòng)和噪音強(qiáng)度大的根本原因。直升機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷來(lái)主要 是靠經(jīng)驗(yàn)；靠試驗(yàn)；靠資料積累。西方發(fā)達(dá)國(guó)家的各直升機(jī)公司都將這些技術(shù)的研究發(fā)展 放在首位，投入了大量的人力、財(cái)力，形成了有各自特色的技術(shù)訣竅。且將其視為本企業(yè)生 死存亡的核心機(jī)密。正因此，由于我國(guó)直升機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)落后，資金投入少，經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn) 資料積累少，使得直升機(jī)的研究和生產(chǎn)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有著相當(dāng)?shù)牟罹?，生產(chǎn)的機(jī)型和數(shù) 量性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足軍用和民用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明打破原常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的習(xí)慣思維方式，設(shè)計(jì)了一個(gè)稱為“傾斜操縱器” 的機(jī)械裝置，可以使旋翼在作任意方位的傾斜時(shí)都能保持動(dòng)力輸入軸和旋翼的旋轉(zhuǎn)軸之間 的角速度、力和力矩不變，因此可以用一個(gè)均勻旋轉(zhuǎn)的整體旋翼系統(tǒng)代替原傳統(tǒng)直升機(jī)在 機(jī)械運(yùn)行上極不勻衡的槳葉周期變距系統(tǒng)、減速器和尾槳系統(tǒng)，使得直升機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，設(shè) 計(jì)制造難度降低；成本減少；使用壽命提高；維修容易；振動(dòng)和噪音強(qiáng)度減弱。本發(fā)明適用 于單旋翼直升機(jī)、雙(多)旋翼直升機(jī)、帶推力高速直升機(jī)、無(wú)人機(jī)以及有關(guān)的其它形式的 飛行器和機(jī)械裝置。這必將能迅速的改變我國(guó)直升機(jī)技術(shù)的落后面貌而在短期內(nèi)躍升為 世界直升機(jī)生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。本發(fā)明在政治上、軍事上、經(jīng)濟(jì)上有巨大價(jià)值，在提高我國(guó)的國(guó)際地 位；保衛(wèi)我國(guó)國(guó)防上有重要意義，在經(jīng)濟(jì)上可以形成一個(gè)新的消費(fèi)熱點(diǎn)，成為國(guó)家一個(gè)新的 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。在上世紀(jì)初發(fā)明了汽車(chē)，使社會(huì)發(fā)生巨大變化，西方工業(yè)國(guó)家因此創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì) 起飛的奇跡，美國(guó)被稱為是“裝上了輪子的國(guó)家”。而在本世紀(jì)初，我國(guó)將完全有資格被稱為 是“插上了翅膀的國(guó)家”。下面對(duì)本發(fā)明作具體的描述
相反轉(zhuǎn)動(dòng)的錐齒輪(1)和(9)為二個(gè)齒數(shù)和直徑相同的同軸齒輪，分別以外軸(5) 和內(nèi)軸(10)為旋轉(zhuǎn)軸。錐齒輪(2)同時(shí)與⑴和(9)垂直地嚙合。錐齒輪(2)和(3)同軸 地固定連接，轉(zhuǎn)軸(6)為它們的共同旋轉(zhuǎn)軸。( 是幅腔式錐齒輪，它和錐齒輪(4)垂直地 嚙合。錐齒輪(或皮帶輪)(14)和錐齒輪⑷由共同的轉(zhuǎn)軸⑶相固定連接。轉(zhuǎn)軸(15)是 一個(gè)叉形結(jié)構(gòu)的軸，錐齒輪(1)和(9)就安裝在這個(gè)叉形的上層和下層。這個(gè)叉形軸(15) 和錐齒輪( 和(3)的共同軸(6)重合，叉形軸(1 的兩端安裝在框架(16)內(nèi)，而框架 (16)通過(guò)總軸(17)安裝在直升機(jī)機(jī)身的承力樑(18)上。錐齒輪G)、(14)的轉(zhuǎn)軸⑶和總軸(17)重合。
整個(gè)傾斜操縱器的動(dòng)力是這樣傳遞的由安裝在直升機(jī)機(jī)體上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸發(fā)出 的動(dòng)力通過(guò)錐齒輪(或皮帶輪)(14)、錐齒輪G)、幅腔式錐齒輪(3)、錐齒輪O)、同軸反轉(zhuǎn) 錐齒輪(1)和(9)、外軸(5)和內(nèi)軸(10)而帶動(dòng)上下層旋翼(或阻力板)(11)、(12)轉(zhuǎn)動(dòng)。
整個(gè)旋翼的直接傾斜操縱是這樣實(shí)現(xiàn)的錐齒輪(1)和(9)的轉(zhuǎn)軸( 和(10)(即 直升機(jī)旋翼的旋轉(zhuǎn)軸)能在叉形軸(1 的帶動(dòng)下圍繞著錐齒輪( 和(3)的轉(zhuǎn)軸(6)在 其垂直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸(6)和叉形軸(1 重合，即為旋翼傾斜操縱器橫軸。而錐齒輪(2) 和(3)也能在叉形軸(1 的帶動(dòng)下，圍繞著錐齒輪的轉(zhuǎn)軸(8)(即直升機(jī)的動(dòng)力輸入 軸)在其垂直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸(8)即為旋翼傾斜操縱器的縱軸。在叉形軸(1 的上層支撐 面(19)上固定有二個(gè)懸臂(20)，在操縱桿的操縱下，這二個(gè)懸臂00)若等量同向的移動(dòng)， 旋轉(zhuǎn)軸(5)和(10)就帶動(dòng)整體旋翼作縱向的傾斜操作。這二個(gè)懸臂若等量反向的移動(dòng)，旋 轉(zhuǎn)軸(5)和(10)就帶動(dòng)整體旋翼作橫向的傾斜操作，從而就實(shí)現(xiàn)了對(duì)直升機(jī)的俯仰和滾轉(zhuǎn) 控制，因此可以省去傳統(tǒng)直升機(jī)的槳葉周期變距系統(tǒng)。
整個(gè)傾斜操縱器的減速功能是這樣實(shí)現(xiàn)的為了使錐齒輪⑴、(2)和(3)、⑷的 傳動(dòng)兼?zhèn)溆凶銐虻臏p速功能，應(yīng)盡可能增大(1)和(3)的齒數(shù)而減少( 和的齒數(shù)。 并要將錐齒輪(3)設(shè)計(jì)成幅腔式的形式，以便有一個(gè)足夠大的部件安裝空間。通過(guò)錐齒輪 (4)至( 及( 至(1)的二級(jí)減速，使軸( 和軸(10)的最終轉(zhuǎn)速達(dá)到直升機(jī)旋翼的轉(zhuǎn) 速要求，因此可以省去傳統(tǒng)直升機(jī)上的減速器。
直升機(jī)的航向操縱是這樣實(shí)現(xiàn)的在外軸(5)的頂端為直升機(jī)的下層旋翼(11)。 如果在內(nèi)軸(10)的頂端再安裝一個(gè)上層旋翼(12)，那就是共軸雙槳形式的直升機(jī)。如果在 內(nèi)軸(10)的頂端槳根部位安裝一個(gè)阻力板(12)，那就是單旋翼無(wú)尾槳形式的直升機(jī)。操縱 改變阻力板(1 迎風(fēng)面積就可以改變旋翼轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)力矩，達(dá)到穩(wěn)定操縱直升機(jī)飛行航 向的目的。改變阻力板(1 迎風(fēng)面積可以通過(guò)在內(nèi)軸(10)里同心地設(shè)置一根能上下移動(dòng) 的控制頂桿(13)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此可以省去傳統(tǒng)直升機(jī)的尾槳系統(tǒng)。


圖1顯示了二對(duì)垂直嚙合的錐齒輪⑴、(2)和(3)、⑷相互鉸接為一個(gè)傳動(dòng)軸系 的示意圖。
圖2顯示了將這個(gè)傳動(dòng)軸系設(shè)計(jì)成二對(duì)相互垂直嚙合的錐齒輪(1)、(2)和(3)、 (4)它們轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)相重合為一所組成的同心結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3為傾斜操縱器的頂視圖(從直升機(jī)上方向下看)。
圖4上為傾斜操縱器的后視圖(從直升機(jī)后方向前看)。下為叉形軸(1 的上層 支撐面(19)和懸臂(20)。
圖5作為一個(gè)實(shí)例，一架單人直升機(jī)的構(gòu)造圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明適用于單旋翼直升機(jī)、雙(多)旋翼直升機(jī)、帶推力高速直升機(jī)、無(wú)人機(jī)以 及有關(guān)的其他形式的飛行器和機(jī)械裝置。這里僅以一架單人直升機(jī)為例來(lái)說(shuō)明傾斜操縱器 和整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安排上的相互關(guān)系。其他形式不再贅述。
傾斜操縱器的框架(16)上的總軸(17)被設(shè)置在直升機(jī)的機(jī)身承力樑(18)上，并 框架(16)能繞總軸(17)傾斜。而整體旋翼能以總軸(17)為縱軸以叉形軸(1 為橫軸在 任意方位上傾斜。發(fā)動(dòng)機(jī)用皮帶0 傳動(dòng)力至皮帶輪(14)從而使外軸( 和內(nèi)軸 (10)帶動(dòng)旋翼(11)和槳根部位的阻力板(12)旋轉(zhuǎn)。緩沖座椅03)上的駕駛員操縱駕駛桿 (24)帶動(dòng)左右二根拉桿0 使懸臂OO)作等量相同或相反方向移動(dòng)，從而可以操縱直升 機(jī)作俯仰和滾轉(zhuǎn)動(dòng)作。二根拉桿0 上各有一個(gè)槳盤(pán)緩沖器(26)，這槳盤(pán)緩沖器可以用液 壓元件或拉簧制作，更簡(jiǎn)單的辦法也可將懸臂OO)做成板簧式的來(lái)代替。設(shè)置槳盤(pán)緩沖器 (26)是為了當(dāng)直升機(jī)飛行在遇到突風(fēng)干擾時(shí)使槳盤(pán)能得到卸荷，而不至于將擾動(dòng)直接傳給 機(jī)身，并且調(diào)節(jié)左右二個(gè)槳盤(pán)緩沖器06)的拉力大小能平衡掉由于二對(duì)錐齒輪(1)、(2)和 (3)、(4)在傳動(dòng)時(shí)齒間側(cè)壓力造成的對(duì)操縱力的不均勻影響。操縱腳蹬(XT)可以通過(guò)拉 桿08)使頂桿(13)作上下移動(dòng)來(lái)改變阻力板(12)的迎風(fēng)面積的大小進(jìn)行航向控制。駕 駛桿和腳蹬的結(jié)構(gòu)原理都是現(xiàn)有技術(shù)。為了穩(wěn)定飛行方向，在機(jī)尾設(shè)置一個(gè)固定的垂直尾 翼09)。機(jī)身下部為機(jī)輪(30)。
權(quán)利要求
1.直接傾斜操縱旋翼直升機(jī)，其特征是采用作為本發(fā)明關(guān)鍵技術(shù)的傾斜操縱器對(duì)直 升機(jī)進(jìn)行直接傾斜旋翼的操縱，因此可以省去傳統(tǒng)直升機(jī)上的槳葉周期變距系統(tǒng)、減速器 和尾槳系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜操縱器，其特征是由二對(duì)錐齒輪⑴、(2)和⑶、⑷相 互鉸接而成為一個(gè)傳動(dòng)軸系，每對(duì)錐齒輪都相互垂直嚙合，且其中一個(gè)錐齒輪(1)或(3)的 轉(zhuǎn)軸( 或(6)分別能在另一個(gè)錐齒輪( 或的轉(zhuǎn)軸(7)或(8)垂直平面內(nèi)環(huán)繞(7) 或⑶轉(zhuǎn)動(dòng)。錐齒輪⑵和⑶固連，它們的轉(zhuǎn)軸(6)和(7)是同一軸。這樣，轉(zhuǎn)軸(5)相 對(duì)于轉(zhuǎn)軸(8)就可以進(jìn)行任意方位的傾斜而保持二傳動(dòng)軸之間的角速度、力和力矩不變。 這樣的一種傳動(dòng)軸系可以根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)要求做出多種形式的設(shè)計(jì)，這樣的一種傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 也可稱為“萬(wàn)向不變鉸”。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傾斜操縱器，其特征是可以設(shè)計(jì)成為一種同心結(jié)構(gòu)即轉(zhuǎn)軸 (5)和轉(zhuǎn)軸(7)的交點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸(6)與轉(zhuǎn)軸(8)的交點(diǎn)相互重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傾斜操縱器，其特征是以(6)為橫軸以⑶為縱軸，旋翼的 旋轉(zhuǎn)軸( 相對(duì)于動(dòng)力輸入軸(8)進(jìn)行任意方位的傾斜操縱時(shí)都能保持二傳動(dòng)軸之間的角 速度、力和力矩的不變，故能滿足對(duì)直升機(jī)姿態(tài)控制的要求，因此可以省去傳統(tǒng)直升機(jī)的槳 葉周期變距系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜操縱器，其特征是為了使錐齒輪(1)、(2)和(3)、(4) 的傳動(dòng)兼?zhèn)溆凶銐虻臏p速功能，應(yīng)盡可能增大(1)和(3)的齒數(shù)而減少( 和(4)的齒數(shù)， 并要將錐齒輪(3)設(shè)計(jì)成“幅腔式”的形式，以便有一個(gè)足夠大的部件安裝空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傾斜操縱器，其特征是通過(guò)錐齒輪(4)至C3)及( 至(1) 的二級(jí)減速，使轉(zhuǎn)軸(5)和(10)的最終轉(zhuǎn)速達(dá)到直升機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速要求，因此可以省去傳 統(tǒng)直升機(jī)上的減速器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜操縱器，其特征是將傳動(dòng)軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為共軸雙層的 結(jié)構(gòu)形式，為此在錐齒輪(1)的下面同軸地再安裝一個(gè)相同的另一個(gè)錐齒輪(9)，也同樣和 錐齒輪( 垂直地嚙合。相反轉(zhuǎn)動(dòng)的錐齒輪(9)的轉(zhuǎn)軸(10)和錐齒輪(1)的轉(zhuǎn)軸(5)是 同心軸，轉(zhuǎn)軸(5)是外軸，轉(zhuǎn)軸(10)是內(nèi)軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傾斜操縱器，其特征是在外軸(5)的頂端為直升機(jī)的下層 旋翼(11)。如果在內(nèi)軸(10)的頂端再安裝一個(gè)上層旋翼(12)，那就是共軸雙槳形式的直 升機(jī)。如果在內(nèi)軸(10)的頂端槳根部位安裝一個(gè)阻力板(12)，那就是單旋翼無(wú)尾槳形式的 直升機(jī)。操縱改變阻力板(1 迎風(fēng)面積就可以改變旋翼轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)力矩，達(dá)到穩(wěn)定操縱直 升機(jī)飛行航向的目的。改變阻力板(1 迎風(fēng)面積可以通過(guò)在內(nèi)軸(10)里同心地設(shè)置一根 能上下移動(dòng)的控制頂桿(13)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此可以省去傳統(tǒng)直升機(jī)的尾槳系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明為直接傾斜操縱旋翼直升機(jī)，屬于直升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。由于采用了作為本發(fā)明關(guān)鍵技術(shù)的傾斜操縱器，因此可以省去傳統(tǒng)直升機(jī)上的槳葉周期變距系統(tǒng)，減速器和尾槳系統(tǒng)，使得直升機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化；設(shè)計(jì)制造難度降低；成本減少；使用壽命提高；維修容易；振動(dòng)和噪音強(qiáng)度減弱。本發(fā)明適用于單旋翼直升機(jī)、雙(多)旋翼直升機(jī)、帶推力高速直升機(jī)、無(wú)人機(jī)以及有關(guān)的其它形式的飛行器和機(jī)械裝置。
文檔編號(hào)B64C27/54GK102030105SQ20091002406
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者林定榮 申請(qǐng)人:林定榮