CN111516866B - 单驱动倾转双旋翼机 - Google Patents

Abstract

单驱动倾转双旋翼机，包括机身、单驱双旋旋翼机构、旋翼倾转机构；所述机身包括尾翼机构、横板、驾驶舱和机轮；所述单驱双旋翼机构包括箱体、驱动器、心轴、横轴、两个旋翼组和两个摆翼；所述旋翼倾转机构包括机座、丝杆电机、丝母梁、两个连杆和导杆；所述摆翼与箱体的圆柱套转动联接；所述旋翼组与摆翼转动联接；所述驱动器与箱体固连，通过心轴、横轴和旋翼组的锥齿轮传动驱动两旋翼组分别正、反转；所述横板与机座和箱体固连，所述丝杆电机和导杆与机座固连，所述丝杆电机与丝母梁螺旋传动，所述连杆转动联接丝母梁和摆翼，所述导杆滑动联接丝母梁；所述丝杆电机通过丝母梁、连杆驱动摆翼和旋翼组同步倾转90度，实现直升起降和水平飞行。

Description

单驱动倾转双旋翼机

技术领域

本发明涉及直升机技术领域，尤其涉及一种单驱动倾转双旋翼机。

背景技术

倾转旋翼机是一种性能独特的旋翼飞行器，它融合了直升机与固定翼飞机的优点，既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力，又具有涡轮螺旋桨飞机的高速巡航飞行的能力，在军民领域的用途非常广泛。倾转旋翼机机翼的两翼尖处有一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件，当飞机垂直起飞和着陆时，可在空中悬停、前后飞行和侧飞；在倾转旋翼机起飞达到一定速度后，旋翼轴可向前倾转90°角，呈水平状态，并且能像固定翼飞机那样以较高的速度作远程飞行。倾转旋翼机经历了漫长曲折的发展过程，在过去半个多世纪中，共开发研究过XV-3、X-22A、XC-124A、CL-84、"伏托尔"76等43种不同的型号，但多数以失败而告终。只有美国贝尔直升机公司成功地研制出了XV-3，XV-15，并在XV-15的基础上成功地研制出军用型"鱼鹰"及民用型BA609倾转旋翼机。经过漫长的探索研究之后，倾转旋翼机终于真正地投入了实际应用，早在V-22鱼鹰很久之前，美国就已经研制出了倾转旋翼机XC-142，该型运输机于1964年9月首飞，总共仅建造5架；V-22倾转旋翼机是美国研制的具备垂直起和短距起降能力的倾转旋翼机，V-22倾转旋翼机在外形上与固定翼飞机相似，但翼尖的两台可旋转的发动机带动两具旋翼，在固定翼状态下，V-22像是一架在两侧翼尖有两个超大的螺旋桨的飞机；在直升机状态下是一架有两个偏小的旋翼的直升机，这样使其具备直升机的垂直升降能力，但又拥有固定翼螺旋桨飞机高速、航程远及油耗较低的优点，最大飞行速度达509千米，是世界上飞最快的直升机。而美国也正在研究鱼鹰的预警机与加油机型号与垂直起降战斗机配合使用。

从近年来现有发明授权专利文献可知，发明授权专利CN102632993B公开一种倾转旋翼飞机的混联倾转驱动机构，由摆动发动机、中间摆动带轮、摆动传动带、旋转发动机、机翼旋转带轮、旋转传动带和双自由度转动机构等安装连接构成；发明授权专利CN105083551B公开一种可倾转旋翼机及其控制方法，该旋翼机包括四组可倾转的旋翼，两个可偏转的机翼，垂尾，发动机，倾转机构和变距机构以及飞行控制系统，垂尾、机翼分别安装在机身上并受操纵系统控制，四组旋翼分别连接有发动机、倾转机构和变距机构；发明授权CN1583511B公开一种旋转机翼及翼上双旋翼，是对倾转旋翼机作出的改进：将发动机由翼尖安置在机身内或靠近机身的固定机翼上，机翼可以围绕传动轴旋转，在每个机翼上安装旋转方向相反的双旋翼，每个机翼上的双旋翼所需的动力由机翼内传动轴从发动机经圆锥齿轮组变换为转向相反的转矩，通过旋翼传动轴送达旋翼，通过操纵旋转机构转动旋转轴，将旋转机翼及翼上双旋翼旋转到所需位置角度。上述专利中的各旋翼都是采用分别独立驱动装置或系统。

从近些年V-22倾转旋翼机多发生的事故分析可知，各旋翼分别采用独立驱动装置或系统尚存在以下不足：1.每个旋翼采用各自的驱动发动机系统，操控难度大，难以确保两个旋翼精准同步倾转和同步旋转，容易导致偏航飞行；2.两套旋翼独立驱动装置经常转动，供油管系统容易破损、系统寿命缩短，整体结构复杂，机身固定翼承受偏载荷较大；3.在固定翼末端的旋翼驱动装置质量和体积较大，密封效果较差，风阻力较大，难以确保飞行的稳定和灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有结构简单、各旋翼可同步倾转或旋转、驱动机构整体质量较小易密封以及风阻力较小等特点的单驱动倾转双旋翼机。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的单驱动倾转双旋翼机，包括机身、单驱动双旋翼机构、旋翼倾转机构；

所述机身包括尾翼机构、横板、驾驶舱和机轮；

所述单驱动双旋翼机构包括箱体，驱动器，心轴，两个横轴，左、右旋翼组和左、右摆翼；所述箱体是矩形块壳体，所述箱体上部设有中心开孔，所述箱体左、右两侧设有正交中心开孔的同轴对称的圆柱套和通孔；所述摆翼由圆柱壳体与翼体构成一体，所述圆柱壳体上设有同轴竖向通孔，翼体上设有相互平行的正交竖向通孔的大开孔和小开孔、正交小开孔的开槽和翼板，所述摆翼通过大开孔分别对称转动副联接在箱体两侧的圆柱套上；所述左旋翼组包括同轴主轴、上锥齿轮和多层多桨叶组，所述右旋翼组包括同轴主轴、下锥齿轮和多层多桨叶组；所述多层多桨叶组由圆柱和多层圆周均布的桨叶构成一体，每个桨叶根部与圆柱垂直固连；所述心轴两端设有同轴锥齿轮和键孔；所述横轴两端分别设有同轴外锥齿轮和内锥齿轮；所述驱动器与箱体固连，且所述驱动器的驱动轴与心轴的键孔同轴连接，所述心轴与箱体的中心开孔转动副联接；所述两个横轴分别转动副联接在箱体左右两侧圆柱套和通孔内部；所述心轴的锥齿轮同时与两侧横轴的内锥齿轮啮合；所述左、右旋翼组的主轴分别与所述摆翼的圆柱壳体的竖向通孔转动副联接，所述左侧横轴的外锥齿轮与所述左旋翼组的上锥齿轮啮合，所述右侧横轴的外锥齿轮与所述右旋翼组的下锥齿轮啮合；

所述旋翼倾转机构包括机座、丝杆电机、丝母梁、连杆和导杆；所述机座为矩形板结构，沿机座的两侧短边分别设有宽凸台和窄凸台，沿机座的长边设有相互平行的两侧通孔和中心通孔；所述丝母梁左右两端设有轴向通孔，所述丝母梁的表面设有垂直轴向通孔的相互平行的两侧通孔和一个中心螺纹通孔；所述连杆两端设有相互平行的通孔；所述箱体与所述机座的宽凸台固连，所述机座与所述机身的横板固连，所述丝杆电机与所述机座的窄凸台外侧面固连，所述导杆分别与机座上的两侧通孔固连，所述丝母梁的两侧通孔与导杆滑动联接；所述丝杆电机的丝杆与所述机座的中心通孔转动副联接，并与所述丝母梁的螺纹通孔螺旋传动；所述丝母梁的轴向通孔分别与两个连杆一端的通孔用销轴对称转动联接，所述两个连杆另一端的通孔分别与两侧翼体的根部内侧用销轴转动联接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.同步性好，两个旋翼机构采用同一单驱动系统，操控容易，可确保两个旋翼机构精准同步倾转或同步旋转，避免偏航飞行；

2.单驱动系统与机身固定，整体驱动机构结构稳定、简单，供油管路、供电线路不需要摆动，安全可靠，且机身固定翼承载荷较小；

3.在机身内单个旋翼驱动机构总体质量较小，容易密封，且风阻力较小，可确保良好的飞行稳定性和灵活性。

附图说明

图1是本发明水平和直升飞行状态时的俯视剖面结构示意图；

图2是图1的侧视剖面结构示意图；

图3是本发明单驱动双旋翼机构和旋翼倾转机构在水平和直升飞行状态切换时的侧视剖面结构示意图；

图4是本发明水平与直升飞行状态时的正视剖面结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见图1至图4，给出了本发明所提出的单驱动倾转双旋翼机的一个实施例的具体结构。本旋翼机包括机身1、单驱动双旋翼机构2和旋翼倾转机构3。

所述机身1由尾翼机构11、横板12、驾驶舱13和机轮14组成；

所述单驱动双旋翼2机构包括箱体21，驱动器22，左、右摆翼23，心轴24，两个横轴25，左、右旋翼组26；所述箱体21是矩形块壳体结构，所述箱体21上部设有中心开孔211，所述箱体21的左右两侧设有正交中心开孔的同轴对称的圆柱套212和横通孔213；所述摆翼23由圆柱壳体231与翼体232构成一体，所述圆柱壳体231上设有同轴竖向通孔233，所述翼体232上设有相互平行的正交竖向通孔233的大开孔234和小开孔235、正交小开孔235的开槽236和翼板237，所述圆柱壳体231位于开槽236内，所述左、右摆翼23分别通过大开孔234对称转动副联接在箱体21两侧圆柱套212的外部；所述左旋翼组26包括同轴主轴261、上锥齿轮262和双层多桨叶组，所述右旋翼组26设有同轴主轴261、下锥齿轮263和双层多桨叶组；所述双层多桨叶组由圆柱264和双层圆周均布的桨叶265构成一体，每个桨叶265根部与圆柱264垂直固连；所述心轴24两侧分别设置有同轴锥齿轮241和键孔；所述两个横轴25的两端均分别设有同轴外锥齿轮251和内锥齿轮252；所述驱动器22与箱体21固连，所述驱动器22的驱动轴与心轴24的键孔同轴连接，所述心轴24与箱体21的中心开孔211转动副联接；所述两个横轴25分别转动副联接在箱体21左右两侧的圆柱套212和横通孔213内部；所述心轴24的锥齿轮241同时与两侧横轴的内锥齿轮252啮合；所述左、右旋翼组26的主轴261分别与左、右摆翼23的圆柱壳体231的竖向通孔233转动副联接，所述左侧横轴25的外锥齿轮251与所述左旋翼组26的上锥齿轮262啮合，所述右侧横轴25的外锥齿轮251与所述右旋翼组26的下锥齿轮263啮合。

所述旋翼倾转机构3包括机座31、丝杆电机32、丝母梁33、两个连杆34和两个导杆35；所述机座3是矩形板结构，沿机座31的两侧短边分别设有宽凸台311和窄凸台312，沿机座31的长边设有相互平行的两侧通313孔和中心通孔314；所述丝母梁33左右两端均设有轴向通孔331、所述丝母梁33的表面设有相互平行的且垂直轴向通孔的两侧通孔332和一个中心螺纹通孔333；所述连杆34两端设有相互平行的通孔341；所述箱体21与所述机座31的宽凸台311固连，所述机座31与所述机身1的横板12固连，所述丝杆电机32与所述机座31的窄凸台312外侧面固连，所述两个导杆35分别与机座31的两侧通孔313固连，所述丝母梁33的两侧通孔332与分别与两个导杆35滑动联接；所述丝杆电机32的丝杆321与所述机座31的中心通孔314转动副联接，并与所述丝母梁33的螺纹通孔333螺旋传动；所述丝母梁33两端的轴向通孔331分别与两个连杆34一端的通孔341用销轴对称转动联接，所述两个连杆34另一端的通孔341分别与左右两侧翼体232的根部内侧通过销轴转动联接。

所述导杆35滑动联接丝母梁33，所述丝杆电机32通过丝母梁33、连杆34驱动左、右摆翼23与左、右旋翼组26同步摆转90度。本旋翼机既能直升起降，又能水平飞行；所述驱动器22与箱体21固连，通过心轴24、横轴25、旋翼组26的锥齿轮传动同时驱动左、右两个旋翼组26分别正、反旋转。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.单驱动倾转双旋翼机，其特征在于：所述旋翼机包括机身、单驱动双旋翼机构、旋翼倾转机构；

所述机身包括尾翼机构、横板、驾驶舱和机轮；

所述单驱动双旋翼机构包括箱体，驱动器，心轴，两个横轴，左、右旋翼组和左、右摆翼；所述箱体是矩形块壳体，所述箱体上部设有中心开孔，所述箱体左、右两侧设有正交中心开孔的同轴对称的圆柱套和通孔；所述摆翼由圆柱壳体与翼体构成一体，所述圆柱壳体上设有同轴竖向通孔，翼体上设有相互平行的正交竖向通孔的大开孔和小开孔、正交小开孔的开槽和翼板，所述摆翼通过大开孔分别对称转动副联接在箱体两侧的圆柱套上；所述左旋翼组包括同轴主轴、上锥齿轮和多层多桨叶组，所述右旋翼组包括同轴主轴、下锥齿轮和多层多桨叶组；所述多层多桨叶组由圆柱和多层圆周均布的桨叶构成一体，每个桨叶根部与圆柱垂直固连；所述心轴两端设有同轴锥齿轮和键孔；所述横轴两端分别设有同轴外锥齿轮和内锥齿轮；所述驱动器与箱体固连，且所述驱动器的驱动轴与心轴的键孔同轴连接，所述心轴与箱体的中心开孔转动副联接；所述两个横轴分别转动副联接在箱体左右两侧圆柱套和通孔内部；所述心轴的锥齿轮同时与两侧横轴的内锥齿轮啮合；所述左、右旋翼组的主轴分别与所述摆翼的圆柱壳体的竖向通孔转动副联接，所述左侧横轴的外锥齿轮与所述左旋翼组的上锥齿轮啮合，所述右侧横轴的外锥齿轮与所述右旋翼组的下锥齿轮啮合；

所述旋翼倾转机构包括机座、丝杆电机、丝母梁、连杆和导杆；所述机座为矩形板结构，沿机座的两侧短边分别设有宽凸台和窄凸台，沿机座的长边设有相互平行的两侧通孔和中心通孔；所述丝母梁左右两端设有轴向通孔，所述丝母梁的表面设有垂直轴向通孔的相互平行的两侧通孔和一个中心螺纹通孔；所述连杆两端设有相互平行的通孔；所述箱体与所述机座的宽凸台固连，所述机座与所述机身的横板固连，所述丝杆电机与所述机座的窄凸台外侧面固连，所述导杆分别与机座上的两侧通孔固连，所述丝母梁的两侧通孔与导杆滑动联接；所述丝杆电机的丝杆与所述机座的中心通孔转动副联接，并与所述丝母梁的螺纹通孔螺旋传动；所述丝母梁的轴向通孔分别与两个连杆一端的通孔用销轴对称转动联接，所述两个连杆另一端的通孔分别与两侧翼体的根部内侧用销轴转动联接。

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