[實用新型]一種用于航空器垂直起降的折扇式旋翼

有效

• 申請號: 201720555933.6
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN207242036U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 楊衛華
• 申請（專利權）人: 昆明鞘翼科技有限公司
• 主分類號: B64C27/50
• 分類號: B64C27/50
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 張力,韓衛東

技術領域

本實用新型涉及一種用于航空器垂直起降的折扇式旋翼，特別是一種垂直起降時打開、水平飛行時收合的折扇式旋翼，屬于航空器技術領域。

背景技術

載人航空器可分為固定翼和旋轉翼兩大類，固定翼常見于水平起降航空器（如噴氣式客機），而旋轉翼常見于垂直起降航空器（如直升機）。就目前已經達到的技術水平來說，固定翼航空器可以高速飛行，操作簡便，但需依托跑道起降。旋轉翼航空器可以垂直起降，不需依托跑道起降，適應性強，但是機理失調，操控復雜，飛行速度慢，燃油效率低。

目前，旋轉翼航空器還存在一些無法克服的固有缺陷，主要表現為：（1）飛行速度有極限。受翼尖絕對速度必須小于音速的限制，旋轉翼航空器的理論速度不能超過420公里/小時。（2）可靠性低。旋翼槳葉的揮舞產生機械振動，增加了鉸鏈的磨損使可靠性總是不如固定翼航空器。（3）橫滾穩定性差。兩側旋翼升力不均勻會導致旋轉翼航空器發生橫滾，在幾秒鐘內就會傾覆失控。（4）操控復雜。直升機的旋翼既提供了飛行的機動性，同時也造成了飛行操控的復雜性。使得操控負荷遠遠大于固定翼飛機，加大了人為失誤的概率。（5）無法做大。旋翼直徑和轉速受到翼尖速度不能超過音速的限制，旋翼直徑一般最大就是十幾米，航空器尺寸受限，無法做得更大。（6）飛行機理失調。直升機雖然發展了近70年，但是飛行機理內在的協調性差，充滿了先天性的矛盾。如：采用尾槳平衡旋翼扭矩，采用揮舞鉸和擺振鉸平衡前飛翻轉力矩，垂直起降時要求旋翼面積大而水平飛行時希望旋翼面積小，垂直起降狀態與水平飛行狀態的飛行機理互相矛盾、無法統一，如此等等，直接導致飛行狀態的控制復雜、穩定性差。

總之，旋轉翼航空器的上述缺陷來源于旋翼既要兼顧垂直起降又要滿足水平飛行兩種飛行模式而產生的矛盾。而折扇式旋翼能夠很好兼容垂直起降和水平飛行兩種飛行模式，將成為旋轉翼航空器新的發展方向。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是為克服現有垂直起降航空器的旋翼既要兼顧垂直起降又要滿足水平飛行兩種不同飛行模式而產生的矛盾，提供一種用于航空器垂直起降的折扇式旋翼，按照飛行工況需求改變氣動外形而減少飛行阻力，回避旋翼振動，提高自持特性和魯棒性，實現本安防墜、加速跳飛和柔性迫降，協調機理、簡化結構、降低成本、提高可靠性和適應性。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于航空器垂直起降的折扇式旋翼，所述折扇式旋翼具有起降時像折扇一樣打開而飛行時像折扇一樣收存的多片槳葉3，包括一根、兩根或多根轉向相反的旋轉軸1、每根旋轉軸驅動多個上、下配合的軸套2和多片槳葉3，每個軸套與一片槳葉相連，每根旋轉軸與最下邊的軸套2相連，旋轉軸驅動最下邊的軸套，下邊的軸套依次驅動上邊的軸套，由此每根旋轉軸可以驅動一組槳葉；每個軸套2的上、下端設有配合結構2-1并由其形成上、下兩個配合面，相互配合的上、下軸套的配合面之間的可旋轉活動空間形成配合角α，下配合面在下軸套轉動到配合角α時即驅動本軸套，上配合面在本軸套轉動到配合角α時即驅動上軸套；每根旋轉軸上最下方的一葉槳葉為主動槳葉，每根旋轉軸直接驅動主動槳葉的軸套帶動主動槳葉旋轉，主動槳葉的軸套帶動其上方相鄰的從動槳葉的軸套，從動槳葉的軸套又帶動其上方相鄰的從動槳葉的軸套，使得同一組槳葉按照配合結構2-1確定的配合角α依次展開；軸套2上的配合結構2-1具有單向性，正方向轉動時可以按照配合角鎖止驅動，反向轉動時配合面解鎖而使得上、下軸套可以自由轉動復位。

所述軸套2上、下端面的配合結構2-1可為扇形限位凸臺，扇形限位凸臺的扇形角度等于配合角。所述配合角α按照同一根旋轉軸上的槳葉數目均分360度確定，保證一根旋轉軸帶動各軸套正向旋轉至被相互鎖止后其上各槳葉相互間均分360o圓周角。如，一根旋轉軸上有2片槳葉時，配合角等于180°，上面的槳葉軸套的下端面限位凸臺與下面的槳葉軸套的上端面限位凸臺之間的配合面可保證兩個軸套上的兩片槳葉打開成一直線或折疊收合成一直線；當一根旋轉軸上有4片槳葉時，配合角等于90°。

所述多根轉向相反的旋轉軸之間既可通過內外同心軸的方式實現，也可以通過旋轉軸分開布置的方式實現。多根轉向相反的旋轉軸分開布置的方式可以是前后錯位布置、可以是左右錯位布置、也可以是上下錯位布置等等。采用內外同心軸的方式實現時，內外旋轉軸之間可以通過軸承支承，保證軸套與旋轉軸之間旋轉自如。所述旋轉軸1采用偶數旋轉軸配置時，反方向旋轉的兩組槳葉可以相互抵消反扭矩。