[發明專利]一種上下旋翼傾斜器平行度可變的共軸式直升機操縱系統

有效

• 申請號: 201710095762.8
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106915457B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 陳銘;高用璽;王放;武梅麗文;吳智宸;徐安安;李梁;趙鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C27/10
• 分類號: B64C27/10;B64C27/80;B64C27/52;B64C11/32
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本發明公開一種上下旋翼傾斜器平行度可變的共軸式直升機操縱系統，在減速箱下方安裝上旋翼傾斜器，通過位于內軸里的操縱長拉桿操縱上旋翼；在減速箱上方安裝下旋翼傾斜器操縱下旋翼。同時由5個舵機進行縱橫向操作以及航向操作。其中縱向操縱通過兩個縱向舵機實現，操縱連桿使兩個傾斜器縱向同步變化；上下旋翼傾斜器橫向操縱分別通過相互獨立的上下旋翼橫向舵機實現，改變上下旋翼傾斜器的橫向不平行度，同時進行橫向的操縱。航向操縱通過航向舵機操縱航向操縱滑環上下移動，由航向操縱撐桿以及航向協調杠桿傳遞到下旋翼變距拉桿上實現。本發明可實現上下旋翼傾斜器的橫向不平行度的改變，改善橫向上下旋翼槳盤傾斜靠近甚至打槳現象。

技術領域

本發明屬于航空器設計制造技術領域，特別是涉及一種上下旋翼傾斜器平行度可變的共軸式直升機操縱系統。

背景技術

20世紀50年代開始，世界各國對于共軸雙旋翼布局、氣動特性等問題進行了大量實驗及研究，其中俄羅斯卡莫夫設計局一直是世界范圍內共軸式直升機研究的領跑者。共軸式直升機依靠上下共軸反轉的兩副旋翼平衡反扭矩，并提供升力及各種操縱，不需尾槳。具有結構緊湊、懸停中低速氣動效率高的優點。

然而，傳統共軸式直升機的操縱系統中，上下旋翼各有一個自動傾斜器，通過連桿保持彼此平行。共軸雙旋翼的吹風揮舞的特征為，由于上下旋翼的共軸反轉，當有前方來流時，由于氣流的左右不對稱，上下旋翼都在各自的前行槳葉處得到最大速度，后滯90度后達到最大揮舞響應。呈現前高后低的縱向揮舞。因此，由于氣流左右不對稱引起的上下旋翼的縱向揮舞傾斜是一致的。然而，上下旋翼由于槳盤的前后迎角不對稱導致的橫向揮舞卻是不一致的，由于上下旋翼錐度角的存在，前方來流在上下旋翼的前后位置(機頭、機尾)均存在迎角不對稱，由此產生的氣動輸入在滯后90度處達到最大揮舞響應，會呈現一副旋翼左高右低；而另一副旋翼右高左低的不平行揮舞，即一側的槳盤間距小，另一側的槳盤間距大。在大風、盤旋或大角度轉彎情況下，這種上下旋翼的橫向不平行度加大，會出現打槳(上下旋翼槳葉相碰)現象，傳統共軸式直升機的上下旋翼自動傾斜器的平行機構不能改變這種橫向揮舞的不平行度，從而大大限制了共軸式直升機的前飛速度以及抗風能力。

目前輕型共軸式無人直升機的一般操縱方式如圖1所示，在主減速器的殼體上固聯有航向、總距舵機，縱橫向舵機與總距套筒相連，隨總距套筒上下運動。舵機輸出量通過拉桿搖臂、兩個自動傾斜器和過渡搖臂變距拉桿轉變為旋翼槳距角的變化，進而實現操縱的目的。內外軸通過扭力臂帶動上下自動傾斜器外環旋轉，以保證自動傾斜器與槳葉同步轉動，并將它們用等長撐桿相聯以實現上下槳葉槳距角同步地變化。其實現直升機三種操縱的方式為：1、縱橫向操縱，通過縱、橫向舵機操縱下傾斜器傾斜，并通過連桿帶動上傾斜器同步傾斜，各傾斜器的傾斜動作傳遞到槳葉上實現縱橫向操縱；2、總距操縱，通過總距舵機上下移動自動傾斜器來實現；3、航向操縱，此操縱形式為半差動航向操縱，航向舵機通過航向杠桿帶動航向操縱滑環沿著總距套筒做上下滑動，滑環經兩撐桿帶動過渡搖臂支座，鉸接在支座上的過渡搖臂借助兩組推拉桿分別帶動與之連接的下自動傾斜器和下旋翼槳葉的變距搖臂，單獨改變下旋翼的總距，使得下旋翼反扭矩變化，產生航向操縱力矩。

大型共軸式直升機一般采用全差動航向操縱方案，該操縱機構的分別在上旋翼軸內和下旋翼軸內設有可上下移動的套筒，該套筒隨旋翼軸同步轉動且可沿旋翼軸做上下相對運動。上下旋翼套筒在上下旋翼槳轂附近，套筒連接上下旋翼變距搖臂，變距搖臂在不同距離處與旋翼變距拉桿和自動傾斜器外環支桿鉸接形成杠桿搖臂，通過上下移動套筒實現變距運動。兩套筒的內部設有變距裝置，該裝置與設在主減速器底部的總距手柄和航向手柄相連，總距手柄通過垂直拉動變距裝置實現上下旋翼總距的同步增減，達到改變直升機升力的目的。航向手柄通過正反轉動變距裝置實現上下旋翼總距一增一減的運動，實現航向操縱。上下自動傾斜器在軸向沒有運動，只提供縱橫向的周期變距操縱。