[发明专利]一种共轴双旋翼直升机上下旋翼独立操纵装置

说明书

本发明公开了一种共轴双旋翼直升机上下旋翼独立操纵装置，包括上旋翼、下旋翼、下旋翼自动倾斜器和上旋翼自动倾斜器；下旋翼自动倾斜器从旋翼轴外部对下旋翼进行变距操纵，上旋翼自动倾斜器从旋翼轴内部对上旋翼进行操纵，实现对上下两副旋翼的桨距独立操纵；上下旋翼的操纵完全独立，不存在耦合，上下旋翼的操纵不会相互影响。上下旋翼自动倾斜器皆绕中心球铰倾斜，多根拉杆安装在动环的不同方位角处，可实现两片或多片桨叶旋翼的变距操纵，适用范围广；上旋翼的操纵杆系完全包络在旋翼轴和桨毂内部，不暴露于旋翼流场，可降低旋翼阻力；舵机和自动倾斜器支撑轴位于旋翼轴外侧，对旋翼轴尺寸要求较低，结构紧凑。

技术领域

本发明属于共轴双旋翼直升机领域，具体涉及一种共轴双旋翼直升机上下旋翼独立操纵装置。

背景技术

直升机具有垂直起降和悬停能力，对起降场地的要求较低，能够在非铺装地面或城市高楼楼顶等场合起降，由于其使用的灵活性，直升机在航空器领域具有不可替代的作用。目前世界上的无人直升机主要有单旋翼带尾桨型和共轴双旋翼型无人直升机两类。共轴双旋翼型直升机无需尾桨和尾传动，其结构尺寸比单旋翼带尾桨直升机更为紧凑，共轴双旋翼型无人直升机的双旋翼桨距操纵分为上下旋翼联动操纵和上下旋翼独立操纵两种。

俄罗斯的卡50等直升机采用上下旋翼联动操纵方式对共轴双旋翼直升机进行操纵，上旋翼自动倾斜器位于上下旋翼之间，下旋翼自动倾斜器位于下旋翼下方，通过一组布置于下旋翼桨叶之间的拉杆连接上下自动倾斜器，实现两个旋翼的联动操纵。上下旋翼联动操纵的操纵方式自由度较少，但连杆结构复杂，众多杆系串联降低结构可靠度，且上下旋翼的联动杆系以及整套上旋翼操纵系统皆暴露于旋翼流场，直升机飞行时会产生较大阻力。

上下旋翼独立操纵可独立控制上旋翼和下旋翼的总距及周期变距，分别由三个舵机与上下自动倾斜器相连，下旋翼的操纵装置可采用常规单旋翼直升机的旋翼轴外操纵装置，因空间限制，上旋翼的操纵装置需采用轴内操纵的方式。目前采用旋翼轴内操纵方式的直升机非常少，如CH7直升机等两片桨叶的跷跷板式旋翼，其通过两根置于轴内的拉杆连接位于旋翼轴底部的自动倾斜器和旋翼轴顶部的换向机构，带动两片桨叶变距。其机械原理局限于桨叶片数为两片的旋翼，且拉杆从旋翼顶部伸出后换向，暴露于旋翼外侧，产生阻力较大。其运动转向机构复杂，需要使用多个拉杆和杆端轴承，会累积操纵误差，降低直升机的控制精度。另外，轴内操纵拉杆从旋翼顶部伸出，占据了旋翼顶部空间，会影响旋翼整流罩或雷达等旋翼顶部设备的布局。

因此，设计一种气动阻力小、结构简洁、工作可靠的共轴双旋翼上下旋翼独立操纵系统，尤其是完全包络于旋翼轴内部的上旋翼轴内操纵系统，对解决现有技术存在的上述问题具有重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共轴双旋翼直升机上下旋翼独立操纵装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种共轴双旋翼直升机上下旋翼独立操纵装置，包括上旋翼、下旋翼、下旋翼自动倾斜器和上旋翼自动倾斜器；下旋翼自动倾斜器从旋翼轴外部对下旋翼进行变距操纵，上旋翼自动倾斜器从旋翼轴内部对上旋翼进行操纵，实现对上下两副旋翼的桨距独立操纵。

进一步的，所述下旋翼由下旋翼桨叶和下旋翼桨毂中心件组成；下旋翼桨叶安装于下旋翼桨毂中心件内部，中间由变距轴承和推力轴承连接，可相对转动，实现变距运动；下旋翼变距摇臂位于下旋翼桨毂中心件外侧，其与下旋翼桨叶固连；所述下旋翼自动倾斜器包括下旋翼自动倾斜器不动环、下旋翼自动倾斜器动环、下旋翼自动倾斜器中心球铰；下旋翼舵机一端与机体铰接，一端与下旋翼自动倾斜器不动环铰接；下旋翼防扭臂连接机体和下旋翼自动倾斜器不动环，以保证不动环不随旋翼转动；下旋翼自动倾斜器不动环与下旋翼自动倾斜器动环间由轴承连接，可相互转动；下旋翼自动倾斜器动环中心与下旋翼自动倾斜器中心球铰铰接，绕其转动，下旋翼自动倾斜器中心球铰在下旋翼主轴上沿导轨可上下滑动；下旋翼变距拉杆一端与下旋翼变距摇臂铰接，另一端与下旋翼自动倾斜器动环铰接；下旋翼自动倾斜器的运动通过下旋翼变距拉杆带动下旋翼桨叶实现总距和周期变距操纵。