一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法与流程

本发明涉及航空领域，具体涉及一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法。

背景技术：

在单旋翼直升机上，尾桨平衡了主旋翼所产生的反扭矩和在所有飞行条件下的操纵力。然而，高速旋转的尾桨在安全性、振动和噪声方面都有许多缺点，许多研究都致力于取消暴露的尾旋翼。

此外，针对摆线桨技术的研究已经持续了较长的时间。桨叶作为升力面，其攻角随着桨盘转动显连续的周期变化，这种俯仰运动大大提高了摆线桨的气动效率。另外，通过改变转速的大小，可以改变摆线桨拉力的大小；而通过改变偏心杆的方向，可以改变摆线桨拉力的方向，摆线桨对于拉力大小与方向的控制简单且高效。

基于此，本发明将摆线桨运用于直升机平衡反扭矩，简单高效、操纵性能好、噪声振动低、质量轻、安全性高，具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是针对目前单旋翼直升机尾桨安全性低、噪声振动高等问题，提供一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法。

本发明为解决上述问题采用以下技术方案：

一种摆线桨平衡反扭矩直升机，包含机身、旋翼、发动机、起落架、垂尾和尾桨模块；

所述发动机设置在机身顶部，其输出轴和所述旋翼的转轴固连；

所述起落架设置在机身底部，用于直升机起落；

所述垂尾、尾桨模块均设置在机身尾部，其中，所述垂尾用于增加直升机横向稳定性，所述尾桨模块用于平衡直升机反扭矩与控制直升机偏航运动；

所述尾桨模块包含设置在垂尾两侧的第一摆线桨、第二摆线桨；

所述第一摆线桨、第二摆线桨均包含上安装板、下安装板、中心轴、从动齿轮、主动齿轮、摆线电机、上摆线架、下摆线架、偏心杆、铰接柱、若干变距连杆和若干桨叶；

所述上安装板、下安装板平行设置，其中，上安装板固定在所述垂尾上，下安装板固定在所述机身尾部；

所述中心轴一端和所述下摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述下摆线架，另一端和所述上摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述上摆线架，所述上摆线架、下摆线架平行设置在上安装板、下安装板之间；

所述桨叶包含前缘、后缘和调整轴，其中，所述前缘两侧均设有转轴、前缘两侧的转轴在同一条直线上，所述后缘的一侧设有和所述调整轴相配合的轴孔；所述调整轴一端插入所述轴孔、通过所述轴孔和所述桨叶能够相对自由转动，另一端伸出所述轴孔；

所述若干桨叶均匀设置在所述上摆线架、下摆线架之间，前缘两侧的转轴分别和上摆线架、下摆线架转动相连，使得所述桨叶能够通过前缘两侧的转轴在上摆线架、下摆线架之间自由转动；

所述偏心杆设置在上安装板和上摆线架之间，其一端和所述中心轴穿出上摆线架的一端固连，另一端通过所述铰接柱和所述上安装板的下端面固连；所述铰接柱和所述中心轴平行设置；

所述变距连杆和所述桨叶一一对应，一端和其对应桨叶调节轴伸出轴孔的一端固连，另一端均和所述铰接柱铰接；

所述下摆线架和所述从动齿轮同轴设置，且下摆线架的下端面和所述从动齿轮的上端面固连；

所述从动齿轮的下端面通过轴承和所述下安装板的上端面转动相连；

所述从动齿轮中心设有通孔，所述中心轴穿过下摆线架的一端穿过所述从动齿轮中心的通孔和所述下安装板固连；

所述摆线电机的输出轴和主动齿轮的转轴固连，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合。

本发明还给出了一种基于该摆线桨平衡反扭矩直升机的工作方法，包含以下过程：

通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中摆线电机的转速来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的大小。

本发明还给出了一种基于该摆线桨平衡反扭矩直升机的工作方法，包含以下过程：

通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中偏心杆的偏置量来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的方向。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明将摆线桨运用于直升机平衡反扭矩，简单可靠、重量轻、效率高、机动性强、噪声振动低、安全性高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中尾桨、第一摆线桨、第二摆线桨相配合的结构示意图；

图3是本发明中第一摆线桨上摆线架处的结构示意图；

图4是本发明中第一摆线桨下摆线架处的结构示意图；

图5为第一摆线桨产生二维矢量推力随着其偏心杆偏置量不同的变化示意图。

图中，1-机身，2-旋翼，3-尾桨模块，4-发动机，5-起落架，6-垂尾，7-下安装板，8-桨叶，9-下摆线架，10-中心轴，11-变距连杆，12-偏心杆，13-上安装板，14-从动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种摆线桨平衡反扭矩直升机，包含机身、旋翼、发动机、起落架、垂尾和尾桨模块；

所述发动机设置在机身顶部，其输出轴和所述旋翼的转轴固连；

所述起落架设置在机身底部，用于直升机起落；

所述垂尾、尾桨模块均设置在机身尾部，其中，所述垂尾用于增加直升机横向稳定性，所述尾桨模块用于平衡直升机反扭矩与控制直升机偏航运动。

如图2所示，所述尾桨模块包含设置在垂尾两侧的第一摆线桨、第二摆线桨。

如图3所示，所述第一摆线桨、第二摆线桨均包含上安装板、下安装板、中心轴、从动齿轮、主动齿轮、摆线电机、上摆线架、下摆线架、偏心杆、铰接柱、若干变距连杆和若干桨叶；

所述上安装板、下安装板平行设置，其中，上安装板固定在所述垂尾上，下安装板固定在所述机身尾部；

所述中心轴一端和所述下摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述下摆线架，另一端和所述上摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述上摆线架，所述上摆线架、下摆线架平行设置在上安装板、下安装板之间；

所述桨叶包含前缘、后缘和调整轴，其中，所述前缘两侧均设有转轴、前缘两侧的转轴在同一条直线上，所述后缘的一侧设有和所述调整轴相配合的轴孔；所述调整轴一端插入所述轴孔、通过所述轴孔和所述桨叶能够相对自由转动，另一端伸出所述轴孔；

所述若干桨叶均匀设置在所述上摆线架、下摆线架之间，前缘两侧的转轴分别和上摆线架、下摆线架转动相连，使得所述桨叶能够通过前缘两侧的转轴在上摆线架、下摆线架之间自由转动；

所述偏心杆设置在上安装板和上摆线架之间，其一端和所述中心轴穿出上摆线架的一端固连，另一端通过所述铰接柱和所述上安装板的下端面固连；所述铰接柱和所述中心轴平行设置；

所述变距连杆和所述桨叶一一对应，一端和其对应桨叶调节轴伸出轴孔的一端固连，另一端均和所述铰接柱铰接。

如图4所示，所述下摆线架和所述从动齿轮同轴设置，且下摆线架的下端面和所述从动齿轮的上端面固连；

所述从动齿轮的下端面通过轴承和所述下安装板的上端面转动相连；

所述从动齿轮中心设有通孔，所述中心轴穿过下摆线架的一端穿过所述从动齿轮中心的通孔和所述下安装板固连；

所述摆线电机的输出轴和主动齿轮的转轴固连，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合。

第一摆线桨、第二摆线桨工作时，摆线电机驱动主动齿轮带动从动齿轮进而带动下摆线架转动，下摆线架又通过各个桨叶带动上摆线架转动，各个桨叶在绕中心轴公转的同时，被变距连杆驱动做俯仰振荡。

本发明能够实现各个桨叶在不同旋转位置具有最优的迎角，而迎角的大小取决于偏心杆的偏置量的大小。如果偏心杆的偏置量是一定的，各桨叶在不同位置的迎角则也是一定的。

通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中摆线电机的转速来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的大小。

通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中偏心杆的偏置量来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的方向。

因此本发明具有优异的机动性和操纵性。

本发明中的摆线桨二维矢量推力控制示意图如图5所示。

所述左右两个摆线桨平行分布，推力方向相同，共同作用，以平衡直升机反扭矩。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。