[發明專利]一種能夠變槳徑槳距的螺旋槳

有效

• 申請號: 201610108679.5
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105620728B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 席亮亮;宋筆鋒;王海峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C11/34
• 分類號: B64C11/34
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及的是一種飛行器推進裝置變體螺旋槳機構，具體的說是一種基于槳葉離心力的變槳徑變槳距螺旋槳機構。

背景技術

因為20-30km高空的空氣密度是海平面的1/14-1/70，螺旋槳負載工況在高空和低空時變化范圍很大，電機系統與螺旋槳負載在大范圍變化的工況中很難保持全功率匹配，存在著按照高空環境設計的動力系統在低空時性能較差，按照低空環境設計的動力系統在高空時性能很差的現象。造成這種現狀的原因是推進系統都采用槳葉固定的螺旋槳，在最大扭矩限制下，螺旋槳的高空最大轉速是海平面最大轉速的3-8倍，造成推進系統低空推力很小，在低空飛行時動力嚴重不足。

變槳距和變槳徑螺旋槳推進系統是一種很好的解決該問題的技術途徑，低空時采用小槳徑和小槳距，高空時采用大槳徑和大槳距，最大程度吸收電機功率，增加推力。變槳距螺旋槳技術在直升機領域發展已比較成熟，但在某些領域例如浮空器研究領域、傾轉旋翼研究領域、風力發電領域等由于螺旋槳變距范圍的限制，僅僅通過改變螺旋槳的槳距無法讓螺旋槳在不同的工作模式下均達到較高的效率。在這些研究領域采用同時可變槳徑螺旋槳可以擴展螺旋槳的調節范圍，提高螺旋槳效率。

西北工業大學在申請號為201418000448.4的國防發明創造中提出了一種應用于飛行器的變槳徑槳距螺旋槳，變距電機通過錐齒輪系將扭矩傳遞到槳葉根部實現變距，變徑電機通過齒輪齒條轉向器將轉動轉換為平動，由此實現槳葉的變徑運動。該機構的有益效果是同時實現了螺旋槳的變距運動和變徑運動，而且可精確控制，但是需要增加伺服電機控制系統，為此付出的重量代價太大。

西北工業大學在申請號為2015102062859的發明創造中提出了一種能夠變槳徑的螺旋槳。該發明創造是基于槳葉自身離心力驅動的可變直徑螺旋槳機構，在旋轉過程中依據槳葉自身的離心力大小控制螺旋槳的槳徑大小，克服了主動式變槳徑螺旋槳賠付重量太大的缺點，但該機構只能變槳徑，不能同時實現變槳徑和變槳距以達到更好的使用效果。

發明內容

為克服現有技術中存在的不能同時實現變槳徑和變槳距的不足，本發明提出了一種能夠變槳徑槳距的螺旋槳。

本發明包括一對槳葉、槳轂、中央立柱、兩套變徑變距機構和兩套同步機構。所述槳轂是所述變徑變距機構和同步機構的載體，包括上蓋和底座，在底座的中心有中央立柱。所述兩套變徑變距機構和兩套同步機構分別位于槳轂的底座內，其中，兩套變徑變距機構中的靜軸的一端分別與位于中央立柱上的水平孔內的拉伸彈簧的兩端連接。所述各靜軸另一端的端面分別與連接軸固連。所述各連接軸的另一端分別位于各動軸內。所述各動軸的另一端分別與各槳葉根部連接。兩個槳葉對稱的安裝在所述槳轂的兩端。兩個滾珠套分別套裝在一個槳葉根部上并位于該槳葉的一端。

所述滾珠套的外圈通過卡簧與槳轂固定連接，該滾珠套的內圈套在槳葉根部上，使所述的滾珠套與槳葉之間形成平動副。

所述各槳葉根部的圓周表面有螺旋槽；該螺旋槽的旋轉角度與螺旋槳的變槳距角度相同，以實現螺旋槳的變槳距運動。

在所述各靜軸的圓周表面均有徑向凸出的限位塊；在與該限位塊對稱的靜軸的圓周表面均有用于安裝限位彈簧頂珠的階梯孔。所述限位彈簧頂珠與底座板上表面的限位凹槽配合，以實現對所述靜軸位置的限定。在所述靜軸的圓周表面還對稱的分布有一對用于固定同步機構的耳片；所述一對耳片與所述限位塊和限位彈簧頂珠之間的夾角為90度。在所述耳片上分布固定有與導軌配合的滑塊。

所述中央立柱位于底座中心的凹槽內；在該凹槽的兩側有分別有底座板，在各底座板上分別有一對導軌；在各對導軌之間均布有限位凹槽。在所述兩側底座板的外端分別有用于安裝滑輪的銷軸。

所述同步機構有兩套。分別位于凹槽兩側的底座板上，其中，一側同步機構中的繩索的一端固定在位于同一側的耳片上，另一端繞過位于該側底座板外端的滑輪，并固定在位于另一側底座板上的靜軸的耳片上；同樣，另一側同步機構中的繩索的一端固定在位于該側的耳片上，另一端繞過位于該側底座板外端的滑輪，并固定在位于對向一側底座板上的靜軸的耳片上。所述的兩根繩索等長。

在所述的變徑變距機構中分別包括兩個推力球軸承。所述的兩個推力球軸承套裝在該端的連接軸上，并位于該連接軸的內端。在連接軸的外端分別套裝有擋板，并使該擋板與連接軸之間滑動配合。在各連接軸的外端分別套裝有彈簧，并使該彈簧的內端面與所述擋板貼合。所述推力球軸承、擋板和彈簧均分別位于各動軸內。