[发明专利]一种上旋翼半差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统

说明书

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种上旋翼半差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统。

背景技术

与单旋翼直升机靠尾桨进行航向操纵不同，共轴式直升机通过上下旋翼桨距差动来进行航向操纵，即一副旋翼总距增加，另一副旋翼总距减小，两副旋翼产生反扭矩差以提供航向操纵的扭矩。上下旋翼总距的变化同时会带来各自升力的变化，为保证航向操纵时升力旋翼总升力不变，两副旋翼的升力增加和减小的量需保持相等。根据航向操纵的不同结构形式，常规形式共轴式直升机操纵系统可分为全差动操纵系统(如图1所示)和半差动操纵系统(如图2所示)。

如图1，共轴直升机全差动操纵系统航向操纵原理为，通过差动操纵上旋翼和下旋翼总距(即一副旋翼总距增加的同时另一幅旋翼总距以相等的操纵量减小)改变其反扭矩以产生航向操纵力，此时旋翼系统总升力不会随之发生改变。全差动操纵系统需要上旋翼系统和下旋翼系统在总距操纵和周期变距操纵机构之外，另增加航向操纵机构，因此机械结构复杂。

如图2和图3，常规形式共轴直升机半差动操纵系统航向操纵原理为，通过操纵航向杠杆4和航向摇臂3，控制下旋翼系统2的总距改变其反扭矩以产生航向操纵力，此时上旋翼系统1和下旋翼系统2总升力会随之发生改变，因此需要同时操纵总距以补偿升力的改变量。对于常规形式共轴直升机半差动操纵系统，由于其航向操纵部分需要与下旋翼总距和周期变距操纵结合，机械结构仍然非常复杂，且增加了下旋翼系统2以下的高度空间，使得内旋翼轴6和外旋翼轴7的长度均增加，容易产生结构动力学问题，且不能充分利用上下旋翼之间的空间。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种上旋翼半差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统，以解决常规半差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统机械结构复杂，上旋翼和轴下旋翼轴较长，容易产生结构动力学问题，且不能充分利用上下旋翼之间的空间等缺点。

本发明所采用的技术方案是：一种上旋翼半差动航向控制的共轴式无人直升机操纵系统，主要包括下旋翼总距和周期变距操纵系统和上旋翼总距和周期变距操纵系统。下旋翼总距和周期变距操纵系统位于下旋翼轴上，上旋翼总距和周期变距操纵系统位于上旋翼轴上，两套系统相互独立。

所述下旋翼总距和周期变距操纵系统，包括连接下旋翼变距摇臂的下旋翼变距拉杆，下旋翼自动倾斜器，以及带动下旋翼自动倾斜器做上下滑动和纵横向倾斜运动的伺服舵机操纵拉杆和伺服舵机，各部分通过杆端轴承连接。该下旋翼变距拉杆为两端安装有杆端轴承的杆状结构，主要功能为带动下旋翼变距摇臂操纵下旋翼的桨距；该下旋翼自动倾斜器是包含和外轴一起旋转的下旋翼自动倾斜器内环以及不随旋翼轴旋转的下旋翼自动倾斜器外环。通过下旋翼自动倾斜器内环扭力臂机构传递的扭矩，带动下旋翼自动倾斜器内环与外轴一起旋转；通过下旋翼自动倾斜器外环扭力臂机构，下旋翼自动倾斜器外环与机体相连，使其不随外轴一起旋转；该伺服舵机操纵拉杆为两端安装有杆端轴承的杆状结构，主要功能为传递伺服舵机的操纵运动；该伺服舵机带有可旋转摇臂，通过遥控信号控制其旋转运动，从而产生操纵运动。