[发明专利]一种三叶桨共轴式无人直升机桨距分控操纵系统

说明书

本发明公开一种三叶桨共轴式无人直升机桨距分控操纵系统，包括上旋翼操纵单元和下旋翼操纵单元，上旋翼伺服舵机将变距操纵传递给上旋翼倾斜器，上旋翼倾斜器外环与直升机机身相连，上旋翼倾斜器内环和上旋翼倾斜器外环保持相对转动，上旋翼倾斜器内环随着上旋翼的转轴转动，上旋翼倾斜器通过三角梁机构与上旋翼过渡环连接，并把变距操纵传递给上旋翼过渡环，上旋翼过渡环随着上旋翼的转轴转动并将变距操纵传递给上旋翼；下旋翼伺服舵机与下旋翼倾斜器连接，下旋翼倾斜器通过与下旋翼连接，下旋翼倾斜器内环随下旋翼的转轴一起转动，下旋翼倾斜器外环不随下旋翼转动。

技术领域

本发明涉及共轴式无人直升机技术领域，特别是涉及一种三叶桨共轴式无人直升机桨距分控操纵系统。

背景技术

目前常见的无人直升机主要有单旋翼带尾桨和共轴双旋翼两种形式，由于载重量较大，稳定性较好，共轴双旋翼逐渐受到人们的关注。早在20世纪中叶，世界上许多个国家对共轴双旋翼的气动特性、空间布局以及操纵形式进行了研究，特别是前苏联在共轴双旋翼直升机领域做出了突出的贡献。共轴双旋翼直升机按照桨叶片数不同，大致可以分为上下各两片桨叶的“跷跷板”式和上下有多片桨叶的结构形式。单副旋翼采用两片桨叶的共轴双旋翼多用于无人直升机领域，如国内北京航空航天大学直升机所研制的FH1、F-300等。单副旋翼采用多片桨叶的共轴双旋翼多用于有人直升机领域，如俄罗斯的卡莫夫公司研制的Ka-32、Ka-126等。

以上两种结构形式的共轴双旋翼直升机都采用比较传统的操纵系统，其形式为：上旋翼的桨距通过上旋翼自动倾斜器控制，下旋翼的桨距通过下旋翼自动倾斜器控制。由于操纵通道有限，总距和周期变距的操纵，采用上下旋翼桨距联动的形式，使得上下旋翼具有相同的总距和周期变距改变。在航向操纵上，采用上下旋翼桨距差动的形式，使得两副旋翼产生大小不同的反扭矩来实现偏航操纵。由于航向操纵的不同，共轴双旋翼直升机的操纵系统可以分为全差动操纵系统和半差动操纵系统。这种传统的操纵形式存在的缺点有：上旋翼倾斜器和下旋翼倾斜器之间通过复杂的机械结构连接，降低了可靠性；同时这些机械结构完全暴露在旋翼的流场中，非线性的结构件极大的增加了直升机的废阻；对于半差动操纵系统，存在航向-总距耦合效应，增加了控制的复杂性。

近来，桨距分控操纵系统被运用在共轴无人直升机上，这种新型的操纵系统极大的解决了传统操纵系统产生的诸多缺点。桨距分控系统是指上旋翼桨距操纵与下旋翼桨距操纵相互独立、分别控制。通过上旋翼与下旋翼操纵控制的配合，实现共轴式无人直升机纵向、横向、总距和偏航的四个控制，但是这种操纵形式目前仅仅应用于“跷跷板”式的共轴双旋翼上无人直升机上，而“跷跷板”式每副旋翼只有两片桨叶，不能满足大载荷无人直升机的需求。

因此，如何改变现有技术中，无人直升机操纵系统机械结构复杂、操纵耦合、多余废阻，以及带有桨距分控操纵系统的“跷跷板”式共轴双旋翼直升机载荷不足的现象，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三叶桨共轴式无人直升机桨距分控操纵系统，以解决上述现有技术存在的问题，使共轴式无人直升机桨距分控操纵系统结构得到简化，避免操纵耦合，减小直升机废阻，同时填补三叶桨共轴式无人直升机在桨距分控操纵系统方面的空白。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种三叶桨共轴式无人直升机桨距分控操纵系统，包括：

上旋翼操纵单元，包括上旋翼伺服舵机、上旋翼倾斜器、三角梁机构、上旋翼过渡环，所述上旋翼伺服舵机与所述上旋翼倾斜器传动相连，所述上旋翼过渡环与上旋翼传动相连，所述上旋翼倾斜器通过所述三角梁机构与所述上旋翼过渡环传动相连，所述上旋翼倾斜器包括上旋翼倾斜器内环和上旋翼倾斜器外环，所述上旋翼倾斜器外环套装于所述上旋翼倾斜器内环的外部，所述上旋翼倾斜器外环和所述上旋翼倾斜器内环转动连接，所述上旋翼倾斜器外环与无人直升机的机身相连，所述上旋翼倾斜器内环与上旋翼的转动轴传动相连，上旋翼的转动轴能够带动所述上旋翼倾斜器内环转动；