[發明專利]一種可變直徑螺旋槳

無效

• 申請號: 201210352238.1
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102935890A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 馬蓉;李振新;李博;李勇;宋堅;范春石;杜慶安;莫麗東;姚偉
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: B64C11/28
• 分類號: B64C11/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發明涉及一種對高、低空飛行環境具有很強適應性和可靠性的，可用于低動態飛行器推進系統的具有可變直徑機構的新型高性能螺旋槳裝置。?

背景技術

隨著現代科學技術的進步，臨近空間獨特的資源優勢已成為各國關注的熱點。近年來，在區域防災減災、環境監測、通信等需求的驅動下，美歐等軍事強國都在努力對臨近空間資源進行開發，結合材料、能源和推進等技術取得的重大進步，臨近空間低動態飛行器成為當今研究最為活躍的飛行器之一，它主要包括高空無人機和高空飛艇。由國外先進高空無人機和高空飛艇設計方案可看出，臨近空間低動態飛行器推進系統大多采用大功率直流電機驅動的螺旋槳推進系統。?

螺旋槳是一種把發動機的動力變成拉力或推力的裝置，因其在經濟和安全方面的優勢，使得它在低動態飛行器設計中成為首選的推進系統。然而，高空大氣密度小、氣壓低，低動態飛行器在高空飛行時，按照低空設計的螺旋槳推力小、效率偏低。同時在低動態飛行器起飛、降落過程中，氣動參數的較大變化，也將直接影響到通過螺旋槳平面的空氣質量流量、推力、效率等氣動參數，從而影響了螺旋槳在高、低空整個飛行過程中的工作性能。因此，開展適應于大跨度飛行高度(從低空到高空)飛行相適應的高性能螺旋槳研究，在當前能源、環境問題日趨嚴峻的形勢下，對充分利用發動機或電機功率，減少能源需求和飛行負載，促進推進系統輕型化具有特別重大的意義。同時，這也為傳統意義上的螺旋槳設計與制造技術提出了新的挑戰。?

螺旋槳幾何特性中最重要的參數是其直徑D，即葉尖旋轉所掃掠的圓周直徑。螺旋槳直徑D的大小，通常由空氣動力學計算和比較綜合確定，螺旋槳的?直徑D與發動機的功率和轉速、額定速度和飛行高度、槳葉數目及寬度皆有直接的關系。根據螺旋槳氣動理論，隨著螺旋槳槳葉直徑的增大/減小，不僅會增加/減少螺旋槳的拉力或推力，也會提高/降低螺旋槳效率。為減少制造和裝配難度，在螺旋槳其他幾何特性不變的情況下，高空空氣密度低，為了提供足夠的推力，螺旋槳直徑越大越好；低空空氣密度大，為了避免產生多余推力而造成螺旋槳氣動性能下降，螺旋槳直徑相對高空螺旋槳直徑適當減小。?

目前，為了充分利用發動機或電機功率，降低能源消耗，并適應高、低空大氣環境特點，平流層低動態飛行器螺旋槳推進系統常常采用變轉速或變槳距的方式去盡可能提高其工作性能。變槳距是根據高度或推力要求調整槳距，然后鎖定槳距，這些需要變距調節裝置和槳距鎖定裝置進行閉環控制，這些調節機構通常在結構上獨立于螺旋槳驅動裝置，這樣以來不但增加螺旋槳控制系統的復雜性，更重要的是增加了螺旋槳的整體重量，這對本來要求就很高的重量要求來說是非常不利的。結合平流層高空氣象變化小，工況少，有些高空低動態飛行器從經濟性和控制系統的角度也考慮采用變轉數方式，但是這種方式會對電機的高低空工作性能和散熱提出更高要求。?

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種可變直徑的螺旋槳，該螺旋槳可兼容高、低空飛行環境的變化。?

本發明的技術解決方案是：一種可變直徑螺旋槳，包括槳葉、槳轂；連桿機構、驅動機構、槳帽、滑動支撐機構和鎖緊釋放機構；槳帽安裝在槳轂上，并為連桿機構、驅動機構、滑動支撐機構和鎖緊釋放機構提供安裝空間和頂部支撐；驅動機構、滑動支撐機構固定在槳轂上，驅動機構的輸出軸連接連桿機構，槳葉固定在連桿機構的導向輸出端，連桿機構的導向輸出端底部連接滑動支撐機構，由滑動支撐機構實現對連桿機構的支撐和導向；驅動機構驅動連桿機構沿著滑動支撐機構帶動槳葉沿螺旋槳直徑方向伸縮，進而改變整個螺旋槳槳盤直徑的大小，槳葉伸縮到位后通過鎖緊釋放機構對連桿機構進行鎖緊。?

所述的驅動機構包括電機、蝸桿、蝸桿固定座、蝸輪、蝸輪固定軸、差速齒輪、上端錐齒輪、旋轉臂、旋轉軸和齒輪支撐座；電機固定安裝在槳轂內部底面上，電機的輸出軸連接蝸桿，蝸桿兩端安裝在蝸桿固定座上，蝸桿固定座安裝在槳轂內部底面上；蝸輪通過軸承安裝在蝸輪固定軸上，與蝸桿嚙合，繞蝸輪固定軸軸心轉動；齒輪支撐座固定安裝在蝸輪上端平面上，帶動兩個對稱安裝在齒輪支撐座上的差速齒輪一起轉動；差速齒輪上端嚙合上端錐齒輪；上端錐齒輪與旋轉臂連成一體，通過軸承安裝在旋轉軸上；旋轉軸上端通過上軸承安裝在槳帽固定座上，旋轉軸下端通過下軸承安裝在蝸輪固定座上。?