一種簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直升機(jī)綜合試驗(yàn)領(lǐng)域，特別是涉及一種簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]與單旋翼帶尾槳直升機(jī)相比，共軸式雙旋翼直升機(jī)最大的特點(diǎn)是靠上下旋翼反轉(zhuǎn)平衡扭矩，所以不再需要尾槳。從總體結(jié)構(gòu)上，由于無尾槳，所以不需要過長(zhǎng)的尾梁和復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，消除了單旋翼直升機(jī)存在的尾槳故障隱患和在飛行中因尾梁里的振動(dòng)變形引起的尾槳傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障隱患，從而提高了直升機(jī)的生存性。從氣動(dòng)特性上，共軸雙旋翼直升機(jī)有兩副旋翼產(chǎn)生升力，所以可以縮短旋翼尺寸，減小總體尺寸；沒有用于平衡反扭矩的尾槳功率消耗，功率消耗更合理；在空氣動(dòng)力學(xué)上是對(duì)稱的，可以有效地消除偏航影響，并不易受橫風(fēng)的影響；具有較大的俯仰、橫滾控制力矩，機(jī)動(dòng)性更佳。共軸直升機(jī)由于其諸多優(yōu)勢(shì)，所以在艦載直升機(jī)和復(fù)合式高速直升機(jī)有著廣闊的應(yīng)用前景。共軸雙旋翼直升機(jī)的一些特性比如上下旋翼的氣動(dòng)干擾有必要進(jìn)行試驗(yàn)研宄。國(guó)內(nèi)只有北京航空航天大學(xué)在研制小型共軸雙旋翼直升機(jī)，關(guān)于共軸雙旋翼直升機(jī)的試驗(yàn)研宄更是少之又少，因此試驗(yàn)數(shù)據(jù)匱乏，使得很多數(shù)學(xué)建模的正確性難以得到驗(yàn)證，阻滯了共軸雙旋翼直升機(jī)的研發(fā)。因此有必要建立合適的共軸雙旋翼試驗(yàn)臺(tái)，使機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)化，既節(jié)省成本，又能得到理想的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0003]試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單有效的方式就是移植真實(shí)直升機(jī)的旋翼機(jī)構(gòu)，但是往往不太現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檎鎸?shí)旋翼機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜。本專利發(fā)明中的簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)是基于俄羅斯卡莫夫設(shè)計(jì)局的“卡”系列共軸式直升機(jī)旋翼操縱機(jī)構(gòu)，并對(duì)其按試驗(yàn)需求進(jìn)行了最大程度的簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)單實(shí)用。俄羅斯卡莫夫設(shè)計(jì)局研制的“卡”系列直升機(jī)，它們基本上都是雙旋翼共軸式布局。其共軸結(jié)構(gòu)為內(nèi)，外軸結(jié)構(gòu)，內(nèi)外軸靠齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同速反轉(zhuǎn)。內(nèi)外軸為空心細(xì)長(zhǎng)軸，下旋翼槳轂固定在外軸上，內(nèi)軸從外軸內(nèi)伸出，用于固定安裝上層旋翼槳轂?？ㄊ街鄙龣C(jī)的旋翼操縱機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)總距操縱，周期變距和航向操縱。為了實(shí)現(xiàn)航向操縱，需要改變上下旋翼的扭矩，造成上下扭矩差。卡莫夫系列共軸直升機(jī)均采用全差動(dòng)的操縱方式，同時(shí)反向改變上下旋翼的槳距來實(shí)現(xiàn)直升機(jī)航向的操縱和穩(wěn)定。這就使得旋翼操縱機(jī)構(gòu)增加了很多小拉桿和過渡搖臂，使得機(jī)構(gòu)過于繁瑣。對(duì)于共軸式雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)主要關(guān)注的是上下旋翼的氣動(dòng)干擾、橫向變距時(shí)上下旋翼干涉、旋翼氣彈響應(yīng)、動(dòng)部件載荷和旋翼系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)定性問題，所以完全可以去掉航向操縱，保留總距操縱和周期變距操縱，從而得到簡(jiǎn)化后的共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)化的共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)，旋翼機(jī)構(gòu)布局合理、緊湊，操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)易實(shí)用，操縱靈活，能夠有效的完成共軸雙旋翼上下旋翼氣動(dòng)特性、旋翼動(dòng)穩(wěn)定性、旋翼動(dòng)部件載荷等多項(xiàng)直升機(jī)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括內(nèi)軸、外軸、作動(dòng)器組、下操縱系統(tǒng)、上操縱系統(tǒng)、上旋翼槳轂和下旋翼槳轂；所述上旋翼槳轂包括第一槳轂座和通過全鉸接方式設(shè)于第一槳轂座的第一槳葉臂；所述下旋翼槳轂包括第二槳轂座和通過全鉸接方式設(shè)于第二槳轂座的第二槳葉臂；所述外軸為空心軸，所述內(nèi)軸從所述外軸的內(nèi)部伸出；所述下旋翼槳轂設(shè)于所述外軸，所述上旋翼槳轂設(shè)于所述內(nèi)軸；所述上操縱系統(tǒng)與所述第一槳葉臂連接，所述下操縱系統(tǒng)與所述第二槳葉臂連接，所述上操縱系統(tǒng)與所述下操縱系統(tǒng)通過中間拉桿相連接，所述作動(dòng)器組與所述下操縱系統(tǒng)連接，操縱所述第一槳葉臂和所述第二槳葉臂的同步運(yùn)動(dòng)。
[0008]其中，所述作動(dòng)器組包括至少3個(gè)作動(dòng)器。
[0009]其中，所述第二槳葉臂上設(shè)有下槳距搖臂，所述外軸的外側(cè)設(shè)有外軸套筒；所述下操縱系統(tǒng)包括下傾斜器和下變距拉桿；所述下傾斜器設(shè)于所述下旋翼槳轂的下方；所述下傾斜器包括第二上傾斜盤和第二下傾斜盤，所述第二下傾斜盤通過球鉸設(shè)于所述外軸套筒，所述第二上傾斜盤通過第二軸承與所述第二下傾斜盤可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述下變距拉桿的一端與所述第二上傾斜盤連接，其另一端與所述下槳距搖臂連接。
[0010]其中，所述第一槳葉臂上設(shè)有上槳距搖臂，所述上操縱系統(tǒng)包括上傾斜器和上變距拉桿；所述上傾斜器設(shè)于所述內(nèi)軸，并且位于所述上旋翼槳轂和所述下旋翼槳轂之間；所述上傾斜器包括第一上傾斜盤和第一下傾斜盤；所述第一上傾斜盤通過第一軸承與所述第一下傾斜盤可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述上變距拉桿的一端與所述第一上傾斜盤連接，其另一端與所述上槳距搖臂連接。
[0011]其中，所述第一上傾斜盤通過第一扭力臂與所述內(nèi)軸相連接；所述第一下傾斜盤通過第二扭力臂與所述外軸連接；所述第二上傾斜盤通過第三扭力臂與所述外軸連接。
[0012]其中，所述第一扭力臂通過固定環(huán)形夾具與所述內(nèi)軸連接。
[0013]其中，所述第二扭力臂和第三扭力臂均通過固定環(huán)形夾具與所述外軸連接。
[0014]其中，所述內(nèi)軸通過內(nèi)外軸支撐座套裝在所述外軸上，所述內(nèi)外軸支撐座包括軸承座、軸承擋圈和同心軸承；所述軸承座固定安裝在所述外軸頂端，所述同心軸承設(shè)于所述軸承座并用所述軸承擋圈固定，所述同心軸承的內(nèi)圈與所述內(nèi)軸相配合。
[0015]其中，所述第一槳轂座與所述內(nèi)軸通過第一花鍵連接，所述第二槳轂座與所述外軸通過第二花鍵連接。
[0016](三)有益效果
[0017](I)本發(fā)明涉及的簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)共軸雙旋翼的總距操縱和周期變距，有效地完成共軸雙旋翼上下旋翼氣動(dòng)特性、旋翼動(dòng)穩(wěn)定性、旋翼動(dòng)部件載荷等多項(xiàng)直升機(jī)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。
[0018](2)本發(fā)明涉及的簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)，布置合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔有效。拉桿的數(shù)量、槳轂的結(jié)構(gòu)形式，都在實(shí)現(xiàn)功能的前提下做到構(gòu)件最少，結(jié)構(gòu)最緊湊，這同時(shí)也節(jié)省了制作成本，降低了加工難度。
[0019](3)本發(fā)明涉及的簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)，可擴(kuò)展性強(qiáng)。上下旋翼槳轂與內(nèi)外軸采用花鍵連接，拆卸方便靈活，容易更換槳葉槳轂進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)多用。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)的三維軸測(cè)圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的上旋翼槳轂的變距鉸剖面圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)外軸支撐座剖面圖。
[0023]圖中，1:內(nèi)軸；101:第一作動(dòng)器；102:第二作動(dòng)器；103:第三動(dòng)作器；2:外軸；201:外軸套筒；202:下傾斜器；2021:第二下傾斜盤；2022:第二上傾斜盤；203:球鉸；204:下槳距搖臂；205:下變距拉桿；206:第二軸承；3:中間拉桿；402:上傾斜器；4021:第一下傾斜盤；4022:第一上傾斜盤；404:上槳距搖臂；405:上變距拉桿；5:上旋翼槳轂；501:第一槳轂座；502:第一槳葉臂；503:擺振鉸；504:揮舞鉸；505:變距鉸；5051:外側(cè)深溝球軸承;5052:推力球軸承;5053:內(nèi)側(cè)深溝球軸承；6:內(nèi)外軸支撐座；601:軸承座；602:軸承擋圈；603:同心軸承；7:下旋翼槳轂；701:第二槳轂座；702:第二槳葉臂；801:第一扭力臂；802:第二扭力臂；803:第三扭力臂。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明為一種簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)，包括內(nèi)軸1、外軸2、作動(dòng)器組、下操縱系統(tǒng)、上操縱系統(tǒng)、上旋翼槳轂5和下旋翼槳轂7 ;上旋翼槳轂5包括第一槳轂座501和通過全鉸接方式設(shè)于第一槳轂座501的第一槳葉臂502 ;下旋翼槳轂7包括第二槳轂座701和通過全鉸接方式設(shè)于第二槳轂座701的第二槳葉臂702 ;外軸2為空心軸，內(nèi)軸I從外軸2的內(nèi)部伸出；下旋翼槳轂7設(shè)于所述外軸2，上旋翼槳轂5設(shè)于內(nèi)軸I ;上操縱系統(tǒng)與第一槳葉臂502連接，下操縱系統(tǒng)與第二槳葉臂702連接，上操縱系統(tǒng)與下操縱系統(tǒng)通過中間拉桿3相連接，作動(dòng)器組與下操縱系統(tǒng)連接，操縱第一槳葉臂502和第二槳葉臂702的同步運(yùn)動(dòng)。這種簡(jiǎn)易共軸雙旋翼直升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)旋翼機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)共軸雙旋翼的總距操縱和周期變距，有效地完成共軸雙旋翼上下旋翼氣動(dòng)特性、旋翼動(dòng)穩(wěn)定性、旋翼動(dòng)部件載荷等多項(xiàng)直升機(jī)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。
[0027]進(jìn)一步地，第二槳葉臂702上設(shè)有下槳距搖臂204，外軸2的外側(cè)設(shè)有外軸套筒201 ;下操縱系統(tǒng)包括下傾斜器202和下變距拉桿205 ;下傾斜器202設(shè)于下旋翼槳轂7的下方第二槳葉臂702。下傾斜器202包括第二下傾斜盤2021和第二上傾斜盤2022，第二上傾斜盤2022通過第二軸承206與第二下傾斜盤2021可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。下傾斜器202通過球鉸203設(shè)于外軸套筒201上，下傾斜器202能繞球鉸203向任意方向傾斜，并能沿外軸套筒201上下滑動(dòng)。其中球鉸203也可以用萬向節(jié)來代替。下變距拉桿205的下端與第二上傾斜盤2022連接，下變距拉桿205的上端與下槳距搖臂204連接，當(dāng)下傾斜器202發(fā)生上下滑動(dòng)或傾斜時(shí)，通過