一種用于共軸式直升機(jī)的航向操縱系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于共軸式直升機(jī)的航向操縱系統(tǒng)，設(shè)置于共軸式直升機(jī)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(guò)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(dòng)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(guò)與舵機(jī)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)為：實(shí)現(xiàn)共軸式直升機(jī)的航向操縱，減小了航向操縱力矩和直升機(jī)升力的變化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于共軸式直升機(jī)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(lái)說(shuō)，是一種用于共軸式直升機(jī)的航向操縱系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外所采用的共軸式直升機(jī)航向操縱系統(tǒng)具有多種形式:
[0003]形式1:通過(guò)調(diào)節(jié)上下旋翼軸的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)共軸式直升機(jī)的航向操縱。
[0004]形式2:通過(guò)改變上下旋翼的槳葉角或在旋翼槳葉上安裝阻力板來(lái)改變上下旋翼的氣動(dòng)阻力導(dǎo)致的力矩，實(shí)現(xiàn)共軸式直升機(jī)的航向操縱。此種形式的航向操縱力相對(duì)較大，主要由于需要改變上下旋翼或其中一副旋翼的整個(gè)槳葉角。
[0005]對(duì)于形式I來(lái)說(shuō)，采用調(diào)節(jié)上下旋翼軸轉(zhuǎn)速的航向操縱方案也會(huì)對(duì)由于旋翼轉(zhuǎn)速的變化導(dǎo)致升力變化。
[0006]對(duì)于形式2來(lái)說(shuō)，如果采用只改變一副旋翼槳葉角來(lái)操縱航向的方式還會(huì)使直升機(jī)的升力發(fā)生變化。見(jiàn)參考文獻(xiàn):“共軸式直升機(jī)半差動(dòng)航向操縱系統(tǒng)”航空學(xué)報(bào)1997，18(1):117-119。
[0007]由此可見(jiàn)，在共軸式直升機(jī)航向操縱過(guò)程中，若要保持直升機(jī)的高度不變還需要其他的操縱補(bǔ)償。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有共軸式直升機(jī)航向操縱系統(tǒng)的操縱力矩過(guò)大和帶來(lái)的升力變化的不足，本發(fā)明提出一種用于共軸式直升機(jī)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(jī)的航向操縱系統(tǒng)，位于共軸式直升機(jī)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(dòng)舵機(jī)。
[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(guò)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(jī)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(dòng)環(huán)與外圈不動(dòng)環(huán)。其中，內(nèi)圈動(dòng)環(huán)套在下旋翼軸上，與下旋翼軸間軸向滑動(dòng)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(duì)應(yīng)一套小翼變距搖臂安裝。小翼變距搖臂由三個(gè)連桿構(gòu)成，令分別為驅(qū)動(dòng)拉桿、傳動(dòng)拉桿與航向操縱拉桿。其中，驅(qū)動(dòng)拉桿一端與傳動(dòng)拉桿的一端鉸接；驅(qū)動(dòng)拉桿另一端與航向操縱小翼中小翼連桿固定；傳動(dòng)拉桿的另一端穿過(guò)共軸直升機(jī)中下旋翼槳轂與航向操縱滑環(huán)的動(dòng)環(huán)鉸接；航向操縱拉桿豎直設(shè)置，一端穿過(guò)共軸直升機(jī)中下旋翼自動(dòng)傾斜器與航向操縱滑環(huán)的不動(dòng)環(huán)鉸接；另一端與驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的輸出軸相連。
[0013]由此，在共軸直升機(jī)工作時(shí)，通過(guò)控制航向操縱拉桿與小翼變距搖臂，可實(shí)現(xiàn)航向操縱小翼中翼面的槳葉角改變，產(chǎn)生氣動(dòng)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(diǎn)在于:
[0015]1、本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)共軸式直升機(jī)的航向操縱，有效減小航向操縱力矩和直升機(jī)升力的變化；
[0016]2、本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)共軸式直升機(jī)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(guò)操縱整個(gè)旋翼槳葉總距產(chǎn)生氣動(dòng)扭矩的方式。
[0017]3、本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)共軸式直升機(jī)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(guò)調(diào)整操縱傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)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(jī)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明共軸式直升機(jī)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(jī)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(dòng)舵機(jī)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(dòng)拉桿302-傳動(dòng)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(dòng)傾斜器

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]本發(fā)明航向操縱系統(tǒng)位于在共軸式直升機(jī)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(dòng)舵機(jī)5。
[0030]所述操縱小翼槳轂2與共軸直升機(jī)中下旋翼軸701同軸固連，可隨下旋翼軸701一同轉(zhuǎn)動(dòng)。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(guò)軸承相連，可繞自身軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；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(duì)稱(chēng)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(zhǎng)度小于下旋翼槳葉702的長(zhǎng)度；8卩:小翼102翼面外端到下旋翼軸701中心處的長(zhǎng)度小于下旋翼槳葉702葉端到下旋翼軸701軸線(xiàn)的長(zhǎng)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(jī)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(xiàn)分別位于相鄰兩片下旋翼槳葉702軸線(xiàn)夾角的平分線(xiàn)上。上述航向操縱小翼I的長(zhǎng)度、幾何尺寸根據(jù)給定共軸式直升機(jī)的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)氣動(dòng)計(jì)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(dòng)環(huán)與外圈不動(dòng)環(huán)；其中，內(nèi)圈動(dòng)環(huán)套在下旋翼軸701上，與下旋翼軸701間滑動(dòng)連接，可沿下旋翼軸701軸向滑動(dòng)。通過(guò)航向操縱滑環(huán)3實(shí)現(xiàn)小翼變距搖臂4的安裝以及驅(qū)動(dòng)舵機(jī)5的動(dòng)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(guò)一套小翼變距搖臂進(jìn)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(gè)連桿構(gòu)成，令分別為驅(qū)動(dòng)拉桿401、傳動(dòng)拉桿402與航向操縱拉桿403。其中，驅(qū)動(dòng)拉桿401為弧形桿，一端與傳動(dòng)拉桿402的一端鉸接；驅(qū)動(dòng)拉桿401的另一端設(shè)計(jì)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(dòng)拉桿402的另一端穿過(guò)共軸直升機(jī)中下旋翼槳轂703與航向操縱滑環(huán)3的動(dòng)環(huán)鉸接。航向操縱拉桿403豎直設(shè)置，一端穿過(guò)共軸直升機(jī)中下旋翼自動(dòng)傾斜器704與航向操縱滑環(huán)3的不動(dòng)環(huán)鉸接，且鉸接位置與傳動(dòng)拉桿402在航向操縱滑環(huán)3動(dòng)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(gè)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)5，通過(guò)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)控制航向操縱拉桿上下運(yùn)動(dòng)。
[0034]由此，在共軸直升機(jī)工作時(shí)，上旋翼6與下旋翼7的槳葉等轉(zhuǎn)速反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。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(jī)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(dòng)，此時(shí)，通過(guò)控制航向操縱拉桿403與小翼變距搖臂3，可實(shí)現(xiàn)航向操縱小翼I中翼面102的槳葉角改變，產(chǎn)生氣動(dòng)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(guò)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)5控制航向操縱拉桿303上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)航向操縱滑環(huán)3的不動(dòng)環(huán)上下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與航向操縱滑環(huán)3的動(dòng)環(huán)沿下旋翼軸上下滑動(dòng)，使傳動(dòng)拉桿402 一并上下移動(dòng)，最終使驅(qū)動(dòng)拉桿401上下擺動(dòng)，帶動(dòng)航向操縱小翼I中小翼連桿101轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小翼102的槳葉角的變化，使小翼102產(chǎn)生氣動(dòng)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(shí)，槳葉角為O ;小翼變距搖臂4中驅(qū)動(dòng)拉桿401處于水平狀態(tài)；而傳動(dòng)拉桿402與航向操縱拉桿403在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(jī)的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:位于共軸式直升機(jī)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(dòng)舵機(jī)； 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(guò)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(jī)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(dòng)環(huán)與外圈不動(dòng)環(huán)；其中，內(nèi)圈動(dòng)環(huán)套在下旋翼軸上，與下旋翼軸間軸向滑動(dòng)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(duì)應(yīng)一套小翼變距搖臂安裝；小翼變距搖臂由三個(gè)連桿構(gòu)成，令分別為驅(qū)動(dòng)拉桿、傳動(dòng)拉桿與航向操縱拉桿；其中，驅(qū)動(dòng)拉桿一端與傳動(dòng)拉桿的一端鉸接；驅(qū)動(dòng)拉桿另一端與航向操縱小翼中小翼連桿固定；傳動(dòng)拉桿的另一端穿過(guò)共軸直升機(jī)中下旋翼槳轂與航向操縱滑環(huán)的動(dòng)環(huán)鉸接；航向操縱拉桿豎直設(shè)置，一端穿過(guò)共軸直升機(jī)中下旋翼自動(dòng)傾斜器與航向操縱滑環(huán)的不動(dòng)環(huán)鉸接；另一端與驅(qū)動(dòng)舵機(jī)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(jī)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(duì)稱(chēng)翼型。
3.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機(jī)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(jī)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(jī)航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述航向操縱小翼的長(zhǎng)度小于下旋翼槳葉的長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求1所述一種用于共軸式直升機(jī)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(jī)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(jī)的航向操縱系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)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(jī)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(shí)，槳葉角為0° ;小翼變距搖臂中驅(qū)動(dòng)拉桿處于水平狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】B64C27/59GK104139855SQ201410337165
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)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(qiáng), 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(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)