一种电驱动式直升机尾桨传动系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于航空器设计领域，涉及一种航空器设计时电驱动式直升机尾桨传动系统。本系统包括电动机、电动机动力源以及控制系统；其中，位于直升机尾部的电动机与直升机尾桨相连，电动机为直升机尾桨的动力源，控制系统控制直升机尾桨的转速。本发明电驱动式直升机尾桨传动系统通过电驱动式传动代替机械传动、通过改变尾桨转速代替传统尾桨距拉杆机构，可以降低结构重量、提高发动机的能量利用率、提高尾桨传动系统的装配维护性、降低直升机整体的噪声和振动水平，具有较大的实际应用价值。
【专利说明】一种电驱动式直升机尾桨传动系统
【技术领域】
[0001]本发明属于航空器设计领域，涉及一种航空器设计时电驱动式直升机尾桨传动系统。
【背景技术】
[0002]现有直升机尾桨的传动系统一般由中间减速器、尾传动轴、尾减速器、尾桨变距拉杆等部件组成，其中，中间减速器、尾传动轴、尾减速器将主减速器处的能量传递到尾桨，驱动尾桨转动；飞行员操纵脚蹬通过操纵线系带动尾桨变距拉杆，从而改变尾桨叶的迎角，改变尾桨叶推力大小从而实现直升机平衡或方向改变的目的。
[0003]现有直升机尾桨的传动系统为机械式，具有结构重量大、能量损失大、振动噪声大、控制杆系可能卡阻、装配维修困难等固有特点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:一种电驱动式直升机尾桨传动系统，改变现有尾桨能量传递和控制方式，通过电驱动方式和以功率(尾桨转速)控制尾桨推力的方式，取代现有的尾传动轴、尾减速器、尾桨操纵线系、尾桨变距拉杆等结构，提高能量利用率、降低结构重量、降低直升机整体振动和噪声，维修装配简便。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]—种电驱动式直升机尾桨传动系统，本系统包括电动机、电动机动力源以及控制系统；其中，位于直升机尾部的电动机与直升机尾桨相连，电动机为直升机尾桨的动力源，控制系统控制直升机尾桨的转速。
[0007]所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的电动机动力源包括发电机及发电机动力源。进一步，所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的发电机动力源为发动机、APU、主减速器或旋翼轴。
[0008]所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的电动机动力源为蓄电瓶。
[0009]所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的控制系统包括脚蹬、角位移传感器以及功率控制器，其中，脚蹬设置在驾驶舱内，脚蹬产生的角位移经过角位移传感器转化为电信号，该电信号通过功率控制器控制直升机尾桨的转速。进一步，所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，所述的控制系统与电动机相连，控制电动机的输出功率。或者，所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，所述的控制系统与发电机相连，控制发电机的输出功率。
[0010]所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，所述的控制系统还有直升机姿态传感器，功率控制器对直升机姿态传感器与脚蹬输入进行比对，进行闭环控制。
[0011]所述的控制系统包括脚蹬、操纵线系以及尾桨变距拉杆，脚蹬通过操纵线系控制尾桨变距拉杆。[0012]本发明的技术效果是:
[0013]本发明电驱动式直升机尾桨传动系统通过电驱动式传动代替机械传动、通过改变尾桨转速代替传统尾桨距拉杆机构，可以降低结构重量、提高发动机的能量利用率、提高尾桨传动系统的装配维护性、降低直升机整体的噪声和振动水平，具有较大的实际应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例1系统原理框图；
[0015]其中，1-发电机、2-脚蹬、3-角位移传感器、4-功率控制器、5-电动机。
[0016]图2是脚蹬运动示意图
[0017]图3是直升机主桨旋转方向与尾桨拉力方向的示意图
[0018]图4是本发明实施例2系统原理框图；
[0019]其中，1-发电机、2-脚蹬、3-角位移传感器、4-功率控制器、5-电动机。
[0020]图5是本发明实施例3系统原理框图；
[0021]其中，2-脚蹬、3-角位移传感器、4-功率控制器、5-电动机。
[0022]图6是本发明实 施例4系统原理框图；
[0023]其中，1-发电机、2-脚蹬、3-角位移传感器、4-功率控制器、5-电动机。
[0024]图7是本发明实施例5系统原理框图；其中，1-发电机、5-电动机。
【具体实施方式】
[0025]下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0026]实施例1:
[0027]请参阅图1，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动系统示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动系统包括发电机1、脚瞪2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。
[0028]其中，所述发电机I设置在发动机外部，将发动机的部分动能转化为电能，脚蹬2设置在驾驶舱内，角位移传感器3、功率控制器4设置在飞行器内部，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于:直升机电驱动式尾桨传动系统由发电机1、电线、电动机5组成，发电机I由发动机带动，通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动；控制系统是由脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4组成，角位移传感器3设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬2的偏转角Θ (参阅图2)转化为电信号传送给功率控制器4，功率控制器4根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角Θ与脚蹬最大偏转角θ_的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变电动机5励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。
[0029]上述公式中，W为电动机的输出功率，Wmax为发电机I输出给电动机5的最大功率或电动机5自身的最大功率限制，f {WmiE + Wiaes)是保持直升机航向不变时的尾桨功率，Wmin为可变量；Θ为脚蹬偏转角，方向根据主桨旋转方向而定，θ_为脚蹬的最大偏转角。
[0030]W = ^Wrcin + W瞧)+1 (Wmax — Wxin)^-
max
[0031]具体实施例如下:假设直升机主桨叶以逆时针旋转，则尾桨需要产生使直升机逆时针转动趋势的拉力(参阅图3)，定义左脚蹬产生向下角位移时Θ为正，右脚蹬产生向下角位移时Θ为负。踩踏左脚蹬时，输出的W比脚蹬正常位时的功率^Wtain+ WffisJ大，尾桨
拉力变大，直升机尾部逆时针旋转导致机头向左偏航，同理踩踏右脚蹬导致机头向右偏航。
[0032]实施例2:
[0033]请参阅图4，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动系统示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动系统包括发电机1、脚瞪2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。
[0034]所述的发电机I的动力源还可为APU、主减速器或旋翼轴等旋转部件，通过齿轮/轴带动发电机旋转(参阅图4)，从而产生电能。所述发电机I设置在APU/主减速器/旋翼轴外部，将部分动能转化为电能，脚蹬2设置在驾驶舱内，角位移传感器3、功率控制器4设置在飞行器内部，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于:直升机电驱动式尾桨传动系统由APU/主减速器/旋翼轴、电线、电动机5组成，发电机I由APU/主减速器/旋翼轴带动，通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动；控制系统是由脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4组成，角位移传感器3设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬2的偏转角Θ (参阅图2)转化为电信号传送给功率控制器4，功率控制器4根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角Θ与脚蹬最大偏转角θ_的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变电动机5励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。
[0035]实施例3:
[0036]请参阅图5，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动系统示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动系统包括蓄电瓶、脚瞪2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。
[0037]所述的电动机5的动力源除发电机外，还可为蓄电瓶(参阅图5)，蓄电瓶为电动机提供直流电源，从而驱动尾桨转动。所述蓄电瓶设置在直升机内部，脚蹬2设置在驾驶舱内，角位移传感器3、功率控制器4设置在飞行器内部，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于:直升机电驱动式尾桨传动系统由蓄电瓶、电线、电动机5组成，蓄电瓶通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动；控制系统是由脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4组成，角位移传感器3设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬2的偏转角Θ (参阅图2)转化为电信号传送给功率控制器4，功率控制器4根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角Θ与脚蹬最大偏转角Θ _的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变电动机5励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。
[0038]实施例4:
[0039]请参阅图6，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动系统示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动系统包括发电机1、脚瞪2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。
[0040]所述的功率控制器2还可与发电机相连，控制发电机功率，从而控制电动机功率及尾桨转速。所述发电机[I]设置在发动机外部，将发动机的部分动能转化为电能，脚蹬
[2]设置在驾驶舱内，角位移传感器[3]、功率控制器[4]设置在飞行器内部，电动机[5]设置在直升机尾部，其特征在于:直升机电驱动式尾桨传动系统由发电机[I]、电线、电动机
[5]组成,发电机[I]由发动机带动,通过电线向电动机[5]输出功率,从而驱动尾桨转动；控制系统是由脚蹬[2]、角 位移传感器[3]、功率控制器[4]组成，角位移传感器[3]设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬[2]的偏转角Θ转化为电信号传送给功率控制器[4]，功率控制器
[4]根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角Θ与脚蹬最大偏转角θ_的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变发电机励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而改变电动机[5]功率的大小，控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。
[0041]实施例5:
[0042]请参阅图7，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动系统示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动系统包括发电机1、电动机5。
[0043]其中，所述发电机I设置在发动机/APU/主减速器/旋翼轴外部，将部分动能转化为电能，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于:直升机电驱动式尾桨传动系统由发电机
1、电线、电动机5组成，发电机I由发动机/APU/主减速器/旋翼轴带动，通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动。尾桨的拉力(即功率)由脚蹬、操纵线系、尾桨变距拉杆等现有技术操纵。
[0044]本发明电驱动式直升机尾桨传动系统，通过电驱动方式代替机械传动，可以降低结构重量、提高发动机的能量利用率、提高尾桨传动系统的装配维护性、降低直升机整体的噪声和振动水平，具有较大的实际应用价值。
【权利要求】
1.一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，本系统包括电动机、电动机动力源以及控制系统；其中，位于直升机尾部的电动机与直升机尾桨相连，电动机为直升机尾桨的动力源，控制系统控制直升机尾桨的转速。
2.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的电动机动力源包括发电机及发电机动力源。
3.如权利要求2所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的发电机动力源为发动机、APU、主减速器或旋翼轴。
4.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的电动机动力源为蓄电瓶。
5.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的控制系统包括脚蹬、角位移传感器以及功率控制器，其中，脚蹬设置在驾驶舱内，脚蹬产生的角位移经过角位移传感器转化为电信号，该电信号通过功率控制器控制直升机尾桨的转速。
6.如权利要求5所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的控制系统与电动机相连，控制电动机的输出功率。
7.如权利要求5所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的控制系统与发电机相连，控制发电机的输出功率。
8.如权利要求1-7之一所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的控制系统还有直升机姿态传感器，功率控制器对直升机姿态传感器与脚蹬输入进行比对，进行闭环控制。
9.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动系统，其特征是，所述的控制系统包括脚蹬、操纵线系以及尾桨变距拉杆，脚蹬通过操纵线系控制尾桨变距拉杆。
【文档编号】B64C27/68GK103879555SQ201210563828
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】曹飞龙, 王敏涛 申请人:中国直升机设计研究所