[发明专利]一种能够变桨径桨距的螺旋桨

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种飞行器推进装置变体螺旋桨机构，具体的说是一种基于桨叶离心力的变桨径变桨距螺旋桨机构。

背景技术

因为20-30km高空的空气密度是海平面的1/14-1/70，螺旋桨负载工况在高空和低空时变化范围很大，电机系统与螺旋桨负载在大范围变化的工况中很难保持全功率匹配，存在着按照高空环境设计的动力系统在低空时性能较差，按照低空环境设计的动力系统在高空时性能很差的现象。造成这种现状的原因是推进系统都采用桨叶固定的螺旋桨，在最大扭矩限制下，螺旋桨的高空最大转速是海平面最大转速的3-8倍，造成推进系统低空推力很小，在低空飞行时动力严重不足。

变桨距和变桨径螺旋桨推进系统是一种很好的解决该问题的技术途径，低空时采用小桨径和小桨距，高空时采用大桨径和大桨距，最大程度吸收电机功率，增加推力。变桨距螺旋桨技术在直升机领域发展已比较成熟，但在某些领域例如浮空器研究领域、倾转旋翼研究领域、风力发电领域等由于螺旋桨变距范围的限制，仅仅通过改变螺旋桨的桨距无法让螺旋桨在不同的工作模式下均达到较高的效率。在这些研究领域采用同时可变桨径螺旋桨可以扩展螺旋桨的调节范围，提高螺旋桨效率。

西北工业大学在申请号为201418000448.4的国防发明创造中提出了一种应用于飞行器的变桨径桨距螺旋桨，变距电机通过锥齿轮系将扭矩传递到桨叶根部实现变距，变径电机通过齿轮齿条转向器将转动转换为平动，由此实现桨叶的变径运动。该机构的有益效果是同时实现了螺旋桨的变距运动和变径运动，而且可精确控制，但是需要增加伺服电机控制系统，为此付出的重量代价太大。

西北工业大学在申请号为2015102062859的发明创造中提出了一种能够变桨径的螺旋桨。该发明创造是基于桨叶自身离心力驱动的可变直径螺旋桨机构，在旋转过程中依据桨叶自身的离心力大小控制螺旋桨的桨径大小，克服了主动式变桨径螺旋桨赔付重量太大的缺点，但该机构只能变桨径，不能同时实现变桨径和变桨距以达到更好的使用效果。

发明内容

为克服现有技术中存在的不能同时实现变桨径和变桨距的不足，本发明提出了一种能够变桨径桨距的螺旋桨。

本发明包括一对桨叶、桨毂、中央立柱、两套变径变距机构和两套同步机构。所述桨毂是所述变径变距机构和同步机构的载体，包括上盖和底座，在底座的中心有中央立柱。所述两套变径变距机构和两套同步机构分别位于桨毂的底座内，其中，两套变径变距机构中的静轴的一端分别与位于中央立柱上的水平孔内的拉伸弹簧的两端连接。所述各静轴另一端的端面分别与连接轴固连。所述各连接轴的另一端分别位于各动轴内。所述各动轴的另一端分别与各桨叶根部连接。两个桨叶对称的安装在所述桨毂的两端。两个滚珠套分别套装在一个桨叶根部上并位于该桨叶的一端。

所述滚珠套的外圈通过卡簧与桨毂固定连接，该滚珠套的内圈套在桨叶根部上，使所述的滚珠套与桨叶之间形成平动副。

所述各桨叶根部的圆周表面有螺旋槽；该螺旋槽的旋转角度与螺旋桨的变桨距角度相同，以实现螺旋桨的变桨距运动。

在所述各静轴的圆周表面均有径向凸出的限位块；在与该限位块对称的静轴的圆周表面均有用于安装限位弹簧顶珠的阶梯孔。所述限位弹簧顶珠与底座板上表面的限位凹槽配合，以实现对所述静轴位置的限定。在所述静轴的圆周表面还对称的分布有一对用于固定同步机构的耳片；所述一对耳片与所述限位块和限位弹簧顶珠之间的夹角为90度。在所述耳片上分布固定有与导轨配合的滑块。

所述中央立柱位于底座中心的凹槽内；在该凹槽的两侧有分别有底座板，在各底座板上分别有一对导轨；在各对导轨之间均布有限位凹槽。在所述两侧底座板的外端分别有用于安装滑轮的销轴。

所述同步机构有两套。分别位于凹槽两侧的底座板上，其中，一侧同步机构中的绳索的一端固定在位于同一侧的耳片上，另一端绕过位于该侧底座板外端的滑轮，并固定在位于另一侧底座板上的静轴的耳片上；同样，另一侧同步机构中的绳索的一端固定在位于该侧的耳片上，另一端绕过位于该侧底座板外端的滑轮，并固定在位于对向一侧底座板上的静轴的耳片上。所述的两根绳索等长。

在所述的变径变距机构中分别包括两个推力球轴承。所述的两个推力球轴承套装在该端的连接轴上，并位于该连接轴的内端。在连接轴的外端分别套装有挡板，并使该挡板与连接轴之间滑动配合。在各连接轴的外端分别套装有弹簧，并使该弹簧的内端面与所述挡板贴合。所述推力球轴承、挡板和弹簧均分别位于各动轴内。