[发明专利]单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统

说明书

本发明涉及单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，包括周期变距操纵系统和航向操纵系统，其中的航向操作系统包括上旋翼航向操纵系统和下旋翼航向操纵系统。周期变距操纵系统包括单自动倾斜器、纵向舵机和横向舵机，能够实现对直升机滚转和俯仰的操控；上旋翼航向操纵系统、下旋翼航向操纵系统同时作用以实现对直升机航向的操控。本发明采用单自动倾斜器和全差动航向控制的方式，在实现直升机俯仰、滚转和航向控制的情况下，相较于常规形式全差动航向控制的共轴式无人直升机，减少零部件数量、尺寸及重量，提高旋翼轴的空间利用率，结构紧凑，减小直升机旋翼轴可能面临的动力学问题风险。

技术领域

本发明涉及航空器技术领域，更具体的说是涉及单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统。

背景技术

共轴式直升机与常规直升机一样具有垂直起降和定点悬停的优势。相较于常规直升机，共轴式直升机因为旋翼间的相互干扰会在悬停时产生的有利影响从而使得悬停效率提高。同时，直升机采用共轴的形式，能够将机体部件集中安排在全机重心附近，减小直升机尺寸的同时降低了纵向和横侧惯量矩。此外，两副反向旋转的旋翼产生的空气动力保持对称，提升了直升机的操纵效率。

共轴式直升机采用上下两副共轴安装且反向旋转的旋翼，通过改变上下两副旋翼的桨距差动实现航向操纵，即其中一幅旋翼总距增加，另一幅旋翼总距相应地减少，两副旋翼形成的扭矩差提供直升机进行航向操纵的扭矩，不需要尾桨。上下旋翼桨距的变化会改变两副旋翼产生的升力，所以在进行航向操纵的时候需要保证双旋翼的总升力保持不变，即上下两副旋翼的升力增加量和减少量需要保证相等。航向操纵根据不同的结构形式，可分为全差动操纵系统和半差动操纵系统。

常规共轴式直升机半差动航向操纵系统航向操纵原理为，航向舵机的输出量通过航向杠杆带动航向操纵滑环，使航向操纵滑环沿总距套筒上下滑动，航向操纵滑环经两个撑杆带动过渡摇臂的支座。铰接在支座上的过渡摇臂借助两组推拉杆分别连接下倾斜器和下桨叶的变距摇臂。使下桨叶迎角变化，导致由下旋翼气动力对机体所产生的反扭矩变化以实现航向操纵的目的。半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，另增加下旋翼航向操纵机构，因此机械结构复杂。

常规共轴式直升机全差动航向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。常规共轴式直升机均是需要对上下旋翼的两个自动倾斜器进行分别控制；由于所需要的舵机增加，就会需要增加额外的球铰和轴承重量，而这部分的重量在直升机的总重中占比较大。而且对于常规形式共轴直升机地全差动操纵系统，由于其航向操纵的撑杆在下旋翼倾斜器内环内部，运动空间有限，周期变距操纵时容易相互碰撞，机械结构复杂，且增加了下旋翼系统倾斜器的尺寸，相应增加了上倾斜器外环的尺寸，增加了重量和结构不稳定性，且不能充分利用倾斜器内环和轴套之间的空间。

因此，如何提供一种单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，解决常规全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，结构重量较重，系统复杂，结构不稳定，空间利用率低，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，解决常规全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，结构重量较重，系统复杂，结构不稳定，空间利用率低的问题。

本发明提供了单自动倾斜器的全差动航向控制共轴式直升机操纵系统，包括：

轴，所述轴由外至内依次包括同心布置的外轴、中间轴、内轴和芯轴；所述外轴和所述内轴为旋转轴，所述中间轴和所述芯轴为支撑轴；

上旋翼，所述内轴通过上桨毂与所述上旋翼连接；

下旋翼，所述外轴通过下桨毂与所述下旋翼连接；