[发明专利]一种用于旋转机翼飞机的尾桨与推进共用系统及控制方法

说明书

本发明提出一种用于旋转机翼飞机的尾桨与推进共用系统及控制方法，包括变距螺旋桨及其动力源、转换机构。本发明通过将旋转机翼飞机的尾桨与前飞推进系统共用一套驱动装置实现，并在共用系统中设计相应的转换机构，能够改变驱动装置的动力方向，从而实现一套驱动装置可以实现旋转机翼飞机的尾桨及前飞推进系统的功能；并且设计了旋转机翼飞机的尾桨及推进共用系统的控制方法，保证转换过程的平稳性。

技术领域

本发明涉及旋转机翼飞机动力系统技术领域，具体为一种用于旋转机翼飞机的尾桨与推进共用系统及控制方法。

背景技术

旋转机翼飞机是一种兼具直升机的垂直起降性能和固定翼飞机的高速巡航性能的新型布局飞机。专利号为ZL201110213680.1，名称为《一种飞行模式可变的旋转机翼飞机》的中国专利就是一种典型机型。该飞机具有三翼面的气动布局。其中，主机翼在直升机飞行模式下，可以作为旋翼旋转为飞机提供需要的拉力，同时，当飞机具有一定飞行速度后，又可以锁定为固定翼，实现固定翼的高效率飞行。因此，在起飞和降落阶段，飞机采用直升机模式飞行，在巡航和任务阶段，采用固定翼模式飞行，直升机模式与固定翼模式之间存在转换飞行阶段。

申请人在进一步进行旋转机翼飞机过程中，发现有以下问题需要解决：

旋转机翼飞机在直升机模式下需要使用直升机尾桨来抵消旋转机翼的反扭矩，但是在固定翼模式时又不需要使用直升机尾桨，直升机尾桨系统在固定翼模式下就是死重。而旋转机翼飞机在固定翼模式下需要使用前拉或后推螺旋桨来产生前飞动力，但是在直升机模式时不需要使用前拉或后推螺旋桨，前拉或后推螺旋桨(即推进系统)推进系统在直升机模式下就是死重。而且如果两种模式下的动力都来源于一个发动机并且推进螺旋桨与发动机输出轴直接相连，那么在直升机模式下推进螺旋桨还会消耗额外的功率。

发明内容

针对现有旋转机翼飞机的推进系统与直升机尾桨系统存在系统冗余的问题，本发明提出一种用于旋转机翼飞机的尾桨与推进共用系统及控制方法，通过将旋转机翼飞机的尾桨与前飞推进系统共用一套驱动装置实现，并在共用系统中设计相应的转换机构，能够改变驱动装置的动力方向，从而实现一套驱动装置可以实现旋转机翼飞机的尾桨及前飞推进系统的功能；并且设计了旋转机翼飞机的尾桨及推进共用系统的控制方法，保证转换过程的平稳性。

本发明的技术方案为：

所述一种用于旋转机翼飞机的尾桨与推进共用系统，其特征在于：包括变距螺旋桨及其动力源、转换机构；

所述转换机构能够改变变距螺旋桨的轴线方向：在直升机模式下，转换机构能够使螺旋桨轴线与机身纵向对称面垂直，起到平衡旋转机翼反扭矩作用；在固定翼模式下，转换机构能够使螺旋桨轴线与机身纵向轴线平行，起到提供前飞动力作用；在直升机模式向固定翼模式转换飞行阶段，转换机构能够根据前飞速度使螺旋桨轴线与机身纵向对称面成对应角度，使螺旋桨拉力的前向分力能够克服前飞阻力并达到要求的加速度，螺旋桨拉力的侧向分力能够平衡旋转机翼反扭矩作用；在固定翼模式向直升机模式转换飞行阶段，转换机构能够使螺旋桨轴线在设定时间从与机身纵向轴线平行方向改变到与机身纵向对称面垂直方向。

进一步的优选方案，所述一种用于旋转机翼飞机的尾桨与推进共用系统，其特征在于：所述转换机构包括传动输入轴、动力换向传动机构、动力输出轴和转换控制机构；所述传动输入轴与动力源连接，并将功率输入动力换向传动机构中；所述动力换向传动机构实现传动输入轴与动力输出轴之间的功率传递，且传动输入轴与动力输出轴之间的轴线夹角角度可变；所述动力输出轴将功率输出到变距螺旋桨上；所述转换控制机构能够改变传动输入轴与动力输出轴之间的轴线夹角，使动力输出轴轴线满足不同飞行阶段的要求。

进一步的优选方案，所述一种用于旋转机翼飞机的尾桨与推进共用系统，其特征在于：所述动力换向传动机构包括输入锥齿轮、传动锥齿轮、输出锥齿轮和转轴；输入锥齿轮与传动锥齿轮啮合，输出锥齿轮与传动锥齿轮啮合；传动锥齿轮同轴套在转轴上，并在转轴上轴向限位；