[发明专利]一种变距旋翼动力系统模块

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器的变距旋翼动力系统，属于航空产品技术领域。

背景技术

旋翼系统是现代直升机及多旋翼飞行器的重要组成部分。定距旋翼系统和变距旋翼系统是目前小型飞行器最主要的两种旋翼系统，定距旋翼是通过改变旋翼转速来改变旋翼拉力的，而变距桨则是通过改变旋翼桨距来完成。随着现代飞行器对旋翼动力系统的要求提高，变距旋翼动力系统越来越得到飞行器设计人员的青睐，这主要归结为两方面原因：1随着桨叶尺寸的增加，旋翼惯性增大，定距桨的转速变化范围有限；2变距旋翼动力系统通过改变桨距具有更高的动力响应速度。但是，相比于定距旋翼系统，变距旋翼系统增加了变距机构，其结构也相对复杂，这不仅提高了其系统本身结构设计的难度，也对整机结构设计提出了更高的要求。本发明涉及一种变距旋翼系统动力模块，该动力模块集成了燃油发动机及其动力总成、启动器、散热风扇和旋翼变距机构，简化了油动变距旋翼系统的结构布局，使变距多旋翼动力部分独立于整体飞行器机架结构，在不改变系统传动方式和内部部件相对位置的情况下，适用多种飞行器机体结构，包括多旋翼、倾转旋翼飞行器等。

发明内容

本发明涉及一种变距旋翼动力系统模块，该旋翼动力系统模块结构紧凑，能够驱动旋翼并实现变距控制，通过对油门和桨距的混合控制，达到指定的升力要求，提高了动力系统的升力响应速度。

本发明提供了一种变距旋翼动力系统模块，包括变距旋翼动力总成(1)、变距控制机构(2)和变距旋翼(3)。

所述变距旋翼动力总成(1)，包括机架(4)，安装于机架(4)上的发动机(11)、离合器(12)、联轴器(13)、减速器(14)，散热风扇(15)和启动器(16)。所述散热风扇(15)、启动器(16)、离合器(12)、联轴器(13)和减速器(14)的输入端均与发动机(11)同轴。该动力总成集成了启动器、散热、驱动和变距的功能，适配多种变距旋翼(三叶旋翼、四叶旋翼等)。发动机(11)动力输出依次经由离合器(12)，联轴器(13)和减速器(14)传递到变距旋翼(3)，为飞行器提供升力；离合器(12)保证发动机离车启动，合车运转。减速器(14)可有效提高动力总成的输出扭矩，以适应变距旋翼(3)的额定工作状态。散热风扇(15)能够实现冷却发动机(11)的功能。启动器(16)为发动机启动提供动力。

所述机架(4)包括端板、垂直于端板(41)平面的两个侧板(42)，以及两侧板之间的多个设备支架(发动机支架(43)，减速器支架(44)，散热风扇支架(45)和启动器支架(46))，所述的设备支架用于固定所述发动机(11)、减速器(14)、散热风扇(15)和启动器(16)。其中，发动机支架(43)和启动器支架(46)平面均同时垂直于端板(41)和侧板(42)平面。该机架(4)中各部件均为板杆结构形式，适用于碳纤维复合材料成型工艺，加工与制造成本低，同时结构各部件便于拆装，与飞行器机体结构的连接接口适用于多种飞行器布局。

所述变距控制机构(2)，包括变距控制舵机(21)，变距摇臂(22)，定盘(23)和动盘(24)。该变距机构与传统直升机变距机构的区别在于其保留了总距变距机构，省去了周期距变距机构，结构简单紧凑，可靠性增强。舵机(21)为变距机构提供驱动力，变距摇臂(22)驱动定盘(23)和动盘(24)沿发动机输出轴方向运动，同时定盘(23)与动盘(24)产生沿减速器输出轴的相对旋转，实现旋翼变距与旋转功能。该变距控制机构(2)所有作动机构和驱动部件均安装在模块内部，与飞行器机体结构之间不存在机械接口。

所述变距旋翼(3)，包括旋翼叶片(31)和桨毂(32)。该变距旋翼与传统直升机旋翼相同，三叶桨、四叶桨和多叶桨均适用。

本发明的技术特点是：

1.本发明动力总成的设计方案较紧凑，所有传动设备(散热风扇、启动器、联轴器、离合器、减速器输入端)均与发动机轴同轴，采用的挠性联轴器可有效隔振，且传动效率高。而目前已应用的或发明专利([CN201510352516]，[CN201510834969]，[CN201510708147)，[CN201410790940])中描述的多旋翼动力系统均是依靠皮带或锥齿轮传动的，这种方式的传动效率会损失，对应的支撑结构也复杂，且发动机支架位于飞行器机体内部，旋翼系统的设计改动会影响到整机的结构设计，可扩展性不高；