一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，設(shè)置于共軸式直升機中上下旋翼間，包括航向操縱小翼、操縱小翼槳轂、航向操縱滑環(huán)與小翼變距搖臂；航向操縱槳轂與下旋翼軸固連。航向操縱小翼包括小翼連桿與小翼；小翼通過小翼連桿與操縱小翼槳轂周向間軸承連接。航向操縱滑環(huán)為軸承結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈與下旋翼軸間軸向滑動連接；小翼變距搖臂為三小翼連桿結(jié)構(gòu)；其中兩小翼連桿鉸接后兩端分別與小翼連桿、航向操縱滑環(huán)內(nèi)圈相連；另一小翼連桿與航向操縱滑環(huán)外圈相連；由此通過與舵機驅(qū)動小翼變距搖臂，可控制改變翼面的槳葉角，控制下旋翼軸的扭矩；本發(fā)明的優(yōu)點為：實現(xiàn)共軸式直升機的航向操縱，減小了航向操縱力矩和直升機升力的變化。
【專利說明】一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航向操縱系統(tǒng)，具體來說，是一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外所采用的共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)具有多種形式:
[0003]形式1:通過調(diào)節(jié)上下旋翼軸的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)共軸式直升機的航向操縱。
[0004]形式2:通過改變上下旋翼的槳葉角或在旋翼槳葉上安裝阻力板來改變上下旋翼的氣動阻力導(dǎo)致的力矩，實現(xiàn)共軸式直升機的航向操縱。此種形式的航向操縱力相對較大，主要由于需要改變上下旋翼或其中一副旋翼的整個槳葉角。
[0005]對于形式I來說，采用調(diào)節(jié)上下旋翼軸轉(zhuǎn)速的航向操縱方案也會對由于旋翼轉(zhuǎn)速的變化導(dǎo)致升力變化。
[0006]對于形式2來說，如果采用只改變一副旋翼槳葉角來操縱航向的方式還會使直升機的升力發(fā)生變化。見參考文獻(xiàn):“共軸式直升機半差動航向操縱系統(tǒng)”航空學(xué)報1997，18(1):117-119。
[0007]由此可見，在共軸式直升機航向操縱過程中，若要保持直升機的高度不變還需要其他的操縱補償。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)的操縱力矩過大和帶來的升力變化的不足，本發(fā)明提出一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，可降低航向操縱力矩，且可減小航向操縱引起的升力變化。
[0009]—種共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，位于共軸式直升機中上旋翼與下旋翼間，包括航向操縱小翼、操縱小翼槳轂、航向操縱滑環(huán)、小翼變距搖臂與驅(qū)動舵機。
[0010]所述操縱小翼槳轂與下旋翼軸固連，操縱小翼槳轂上安裝有航向操縱小翼。航向操縱小翼包括小翼連桿與小翼。小翼連桿水平設(shè)置，一端與操縱小翼槳轂通過軸承相連?’另一端與小翼固連。所述航向操縱小翼具有η套；η的數(shù)量等于共軸直升機中下旋翼槳葉片數(shù)量。
[0011]所述航向操縱滑環(huán)為軸承結(jié)構(gòu),具有內(nèi)圈動環(huán)與外圈不動環(huán)。其中，內(nèi)圈動環(huán)套在下旋翼軸上，與下旋翼軸間軸向滑動連接。
[0012]所述小翼變距搖臂同樣具有η套，每套航向操縱小翼對應(yīng)一套小翼變距搖臂安裝。小翼變距搖臂由三個連桿構(gòu)成，令分別為驅(qū)動拉桿、傳動拉桿與航向操縱拉桿。其中，驅(qū)動拉桿一端與傳動拉桿的一端鉸接；驅(qū)動拉桿另一端與航向操縱小翼中小翼連桿固定；傳動拉桿的另一端穿過共軸直升機中下旋翼槳轂與航向操縱滑環(huán)的動環(huán)鉸接；航向操縱拉桿豎直設(shè)置，一端穿過共軸直升機中下旋翼自動傾斜器與航向操縱滑環(huán)的不動環(huán)鉸接；另一端與驅(qū)動舵機的輸出軸相連。
[0013]由此，在共軸直升機工作時，通過控制航向操縱拉桿與小翼變距搖臂，可實現(xiàn)航向操縱小翼中翼面的槳葉角改變，產(chǎn)生氣動扭矩，改變下旋翼軸的扭矩，達(dá)到航向控制目的。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0015]1、本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)，可實現(xiàn)共軸式直升機的航向操縱，有效減小航向操縱力矩和直升機升力的變化；
[0016]2、本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)，航向操縱小翼的有效縱面(翼面)小于上旋翼與下旋翼的槳葉翼面，因此，所需的航向操縱力矩小于現(xiàn)有的通過操縱整個旋翼槳葉總距產(chǎn)生氣動扭矩的方式。
[0017]3、本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)，航向操縱小翼的有效縱面(翼面)小于上旋翼與下旋翼的槳葉翼面，因此，可通過調(diào)整操縱傳動比實現(xiàn)對直升機航向的精準(zhǔn)操縱。
[0018]4、本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)中，小翼的有效翼面保持在小翼外端部，可產(chǎn)生較高的操縱效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及安裝方式正視圖；
[0020]圖2為本發(fā)明共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及安裝方式側(cè)視圖。
[0021]圖中:
[0022]1-航向操縱小翼 2-操縱小翼槳轂3-航向操縱滑環(huán)
[0023]4-小翼變距搖臂 5-驅(qū)動舵機6-上旋翼
[0024]7-下旋翼8-縱橫向總距拉桿 101-小翼連桿
[0025]102-小翼301-驅(qū)動拉桿302-傳動拉桿
[0026]303-航向操縱拉桿 701-下旋翼軸702-下旋翼槳葉
[0027]703-下旋翼槳轂 704-下旋翼自動傾斜器

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0029]本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)位于在共軸式直升機中，共軸雙旋翼的上旋翼6與下旋翼7間,如圖1所示，包括航向操縱小翼1、操縱小翼槳轂2、航向操縱滑環(huán)3、小翼變距搖臂4與驅(qū)動舵機5。
[0030]所述操縱小翼槳轂2與共軸直升機中下旋翼軸701同軸固連，可隨下旋翼軸701一同轉(zhuǎn)動。操縱小翼槳轂2周向上固定安裝有η套航向操縱小翼I ;n的數(shù)量等于下旋翼槳葉片702數(shù)量。每套航向操縱小翼I包括小翼連桿101與小翼102。其中，小翼連桿101水平設(shè)置，一端與操縱小翼槳轂2通過軸承相連，可繞自身軸線轉(zhuǎn)動；另一端與小翼102翼面端部固連，小翼102翼面的翼型(有效縱面)采用對稱翼型，且小于上旋翼6與下旋翼7槳葉翼面的翼型。
[0031]本發(fā)明中航向操縱小翼I的長度小于下旋翼槳葉702的長度；8卩:小翼102翼面外端到下旋翼軸701中心處的長度小于下旋翼槳葉702葉端到下旋翼軸701軸線的長度。在航向操縱小翼I連接完畢后，還需保證η套航向操縱小翼I中小翼連桿101的方位角安裝位置分別位于共軸直升機中相鄰兩片下旋翼槳葉702夾角中間位置，呈均勻分布；8卩:n套航向操縱小翼I中小翼連桿101的軸線分別位于相鄰兩片下旋翼槳葉702軸線夾角的平分線上。上述航向操縱小翼I的長度、幾何尺寸根據(jù)給定共軸式直升機的參數(shù)進行詳細(xì)氣動計算。
[0032]所述航向操縱滑環(huán)3為深溝球軸承結(jié)構(gòu)，具有內(nèi)圈動環(huán)與外圈不動環(huán)；其中，內(nèi)圈動環(huán)套在下旋翼軸701上，與下旋翼軸701間滑動連接，可沿下旋翼軸701軸向滑動。通過航向操縱滑環(huán)3實現(xiàn)小翼變距搖臂4的安裝以及驅(qū)動舵機5的動力的傳遞。
[0033]所述小翼變距搖臂4同樣具有η套，每套航向操縱小翼I分別通過一套小翼變距搖臂進行控制，各套小翼變距離搖臂4的結(jié)構(gòu)與安裝方式均相同，均由三個連桿構(gòu)成，令分別為驅(qū)動拉桿401、傳動拉桿402與航向操縱拉桿403。其中，驅(qū)動拉桿401為弧形桿，一端與傳動拉桿402的一端鉸接；驅(qū)動拉桿401的另一端設(shè)計有連接件；連接件套在航向操縱小翼I中小翼連桿101上,且小翼連桿101固定,位于小翼連桿101與操縱小翼槳轂2軸承連接端位置。傳動拉桿402的另一端穿過共軸直升機中下旋翼槳轂703與航向操縱滑環(huán)3的動環(huán)鉸接。航向操縱拉桿403豎直設(shè)置，一端穿過共軸直升機中下旋翼自動傾斜器704與航向操縱滑環(huán)3的不動環(huán)鉸接，且鉸接位置與傳動拉桿402在航向操縱滑環(huán)3動環(huán)上的鉸接處沿航向操縱滑環(huán)3的徑向分布；航向操縱拉桿403另一端連接一個驅(qū)動舵機5，通過驅(qū)動舵機控制航向操縱拉桿上下運動。
[0034]由此，在共軸直升機工作時，上旋翼6與下旋翼7的槳葉等轉(zhuǎn)速反方向轉(zhuǎn)動。上旋翼6與下旋翼7的周期變距和總距操縱由共軸直升機中的縱橫向總距拉桿8共同作用完成，且上旋翼6與下旋翼7的總距和周期變距的操縱量均相同。本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)與下旋翼軸701同步轉(zhuǎn)動，此時，通過控制航向操縱拉桿403與小翼變距搖臂3，可實現(xiàn)航向操縱小翼I中翼面102的槳葉角改變，產(chǎn)生氣動扭矩，改變下旋翼軸701的扭矩，達(dá)到航向控制目的；具體方式為:通過驅(qū)動舵機5控制航向操縱拉桿303上下運動，實現(xiàn)航向操縱滑環(huán)3的不動環(huán)上下移動，進而帶動與航向操縱滑環(huán)3的動環(huán)沿下旋翼軸上下滑動，使傳動拉桿402 一并上下移動，最終使驅(qū)動拉桿401上下擺動，帶動航向操縱小翼I中小翼連桿101轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)小翼102的槳葉角的變化，使小翼102產(chǎn)生氣動扭矩，改變下旋翼軸701的扭矩，達(dá)到航向控制目的。本發(fā)明中，當(dāng)航向操縱小翼I中翼面102水平時，槳葉角為O ;小翼變距搖臂4中驅(qū)動拉桿401處于水平狀態(tài)；而傳動拉桿402與航向操縱拉桿403在運動過程中始終處于豎直狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:位于共軸式直升機中上旋翼與下旋翼間，包括航向操縱小翼、操縱小翼槳轂、航向操縱滑環(huán)、小翼變距搖臂與驅(qū)動舵機； 所述操縱小翼槳轂與下旋翼軸固連，操縱小翼槳轂上安裝有航向操縱小翼；航向操縱小翼包括小翼連桿與小翼；小翼連桿水平設(shè)置，一端與與操縱小翼槳轂通過軸承相連?’另一端與小翼固連；所述航向操縱小翼具有η套；η的數(shù)量等于共軸直升機中下旋翼槳葉片數(shù)量; 所述航向操縱滑環(huán)為軸承結(jié)構(gòu)，具有內(nèi)圈動環(huán)與外圈不動環(huán)；其中，內(nèi)圈動環(huán)套在下旋翼軸上，與下旋翼軸間軸向滑動連接； 所述小翼變距搖臂同樣具有η套，每套航向操縱小翼對應(yīng)一套小翼變距搖臂安裝；小翼變距搖臂由三個連桿構(gòu)成，令分別為驅(qū)動拉桿、傳動拉桿與航向操縱拉桿；其中，驅(qū)動拉桿一端與傳動拉桿的一端鉸接；驅(qū)動拉桿另一端與航向操縱小翼中小翼連桿固定；傳動拉桿的另一端穿過共軸直升機中下旋翼槳轂與航向操縱滑環(huán)的動環(huán)鉸接；航向操縱拉桿豎直設(shè)置，一端穿過共軸直升機中下旋翼自動傾斜器與航向操縱滑環(huán)的不動環(huán)鉸接；另一端與驅(qū)動舵機的輸出軸相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述小翼翼面的翼型采用對稱翼型。
3.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述小翼翼面的翼型小于共軸直升機中上旋翼與下旋翼槳葉翼面的翼型。
4.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述航向操縱小翼的長度小于下旋翼槳葉的長度。
5.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述η套航向操縱小翼中小翼連桿的方位角安裝位置分別位于共軸直升機中相鄰兩片下旋翼槳葉夾角中間位置，呈均勻分布。
6.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動拉桿與航向操縱小翼中小翼連桿固定位置，位于小翼連桿與操縱小翼槳轂軸承連接端。
7.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述航向操縱小翼中翼面水平時，槳葉角為0° ;小翼變距搖臂中驅(qū)動拉桿處于水平狀態(tài)。
【文檔編號】B64C27/59GK104139855SQ201410337165
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】陳銘, 王強, 王放, 聶資, 徐冠峰, 武梅麗文, 馬藝敏, 孫然, 胡奉言, 李梁, 張猛, 王保兵 申請人:北京航空航天大學(xué)