专利名称：一种直升机尾部矢量推进螺旋桨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种推进装置,尤其是一种直升机尾部矢量推进螺旋桨装置。
背景技术：
目前具有传统尾桨的直升机，其尾桨的朝向和轴线是固定的。直升机的升 力来自于上方的旋翼，旋翼提供升力的同时，直升机机身会因反扭矩的作用产 生反方向旋转的趋势。对于单旋翼直升机，为了平衡反扭矩，需靠尾桨在机身 尾部产生抵消反向运动的力矩。直升机完成前进、升降、悬停、转弯等机动动 作是由控制主旋翼来完成的，因此主旋翼机构异常复杂。而尾桨由于轴线固定， 产生推进力的方向相对于载体本身是固定不变的，只起到辅助平衡的作用。如 果直升机的尾桨轴线可以改变方向，直升机的机动性将大大提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有直升机尾桨是轴线固定的，提出了 一种直升机尾部矢量推进螺旋桨装置。该装置基于差动轮系，结构简单、技术 可靠、成本低。将其应用于直升机尾桨，可使直升机尾桨产生自旋、滚转和偏 航运动，使得直升机尾桨在自转的同时实现全方位的姿态调整，从而得到全方 位的矢量推进力。这样尾桨在平衡反扭矩的同时，还可以提供方向可控的推进 力，这样就大大提高了直升机航行的机动性。
本发明的技术解决方案是，所述的一种直升机尾部矢量推进螺旋桨装置，
参见图1，具有一带转动支架5的底座1和支架20。所述转动支架5通过支承 座4安装在底座1上，所述支架20固定在底座1内腔。该支架20上设置有自 旋运动电机9、滚转运动电机2和偏航运动电机16。
其中所述自旋运动电机9通过一带联轴器13的自旋运动传动轴19连接一 个自旋运动一级锥齿轮6。该自旋运动一级锥齿轮6啮接一自旋运动二级锥齿轮 7。该自旋运动二级锥齿轮7通过一中间传动轴8安装在转动支架5上。所述自 旋运动二级锥齿轮7又啮接一自旋运动三级锥齿轮10，该自旋运动三级锥齿轮 10与上述自旋运动一级锥齿轮6在同一轴线上。所述自旋运动三级锥齿轮10通 过轴11轴接一螺旋桨12。所述螺旋桨12的螺旋桨支架14架设在上述中间传动轴8上，上述轴11穿过该螺旋桨支架14与上述自旋运动三级锥齿轮10轴接。
所述滚转运动电机2轴接一滚转运动小齿轮3。该滚转运动小齿轮3啮接-一 滚转运动大齿轮22。所述滚转运动大齿轮22套装在上述转动支架5的偏航运动 传动轴23上。该偏航运动传动轴23套接在上述自旋运动电机9的自旋运动传 动轴19上。所述滚转运动大齿轮22与转动支架5同轴线固接。
所述偏航运动电机16轴接一偏航运动小齿轮21，该偏航运动小齿轮21啮 接一偏航运动大齿轮18。所述偏航运动大齿轮18亦套装在上述转动支架5的偏 航运动传动轴23上。该偏航运动传动轴23轴接一偏航运动一级锥齿轮17。上 述中间传动轴8上对应上述自旋运动二级锥齿轮7轴接有一个偏航运动二级锥 齿轮15，该偏航运动二级锥齿轮15与所述偏航运动一级锥齿轮17啮接。
以下结合附图对本发明做进一步说明。
由以上构件构成的本发明的直升机尾部矢量推进螺旋桨装置，如图l所示， 主要由底座1、支承座4、转动支架5组成。底座1内腔固定着支架20，支架 20上设置有自旋运动电机9、滚转运动电机2和偏航运动电机16，这三个电机 通过以下三条传动链驱动螺旋桨12分别产生三个旋转运动
(1) 自旋传动。自旋运动电机9通过一带联轴器13的自旋运动传动轴19 驱动自旋运动一级锥齿轮6产生自旋。该自旋运动一级锥齿轮6啮接一自旋运 动二级锥齿轮7，使自旋运动二级锥齿轮7产生自旋。该自旋运动二级锥齿轮7 啮接自旋运动三级锥齿轮10,因此该自旋运动二级锥齿轮7产生自旋时又带动 自旋运动三级锥齿轮10产生自旋。所述自旋运动三级锥齿轮10通过轴11轴接 一螺旋桨12，最终带动螺旋桨12作自旋运动。
(2) 滚转运动。滚转运动电机2轴接滚转运动小齿轮3，滚转运动小齿轮 3啮接滚转运动大齿轮22。滚转运动大齿轮22与转动支架5固接。因此，滚转 运动电机2可驱动滚转运动小齿轮3转动，滚转运动小齿轮3再驱动滚转运动 大齿轮22转动，滚转运动大齿轮22又带转动支架5自旋，最终带动转动支架 5上的中间传动轴8和架设在上述中间传动轴8上的螺旋桨支架14、轴11和螺 旋桨12作滚转运动。
(3) 偏航运动。偏航运动电机16轴接偏航运动小齿轮21，偏航运动小齿 轮21啮接偏航运动大齿轮18，偏航运动大齿轮18套装在偏航运动传动轴23 4上。该偏航运动传动轴23轴接一偏航运动一级锥齿轮17，偏航运动一级锥齿 轮17啮接偏航运动二级锥齿轮15。因此偏航运动电机16运转驱动偏航运动小 齿轮21转动，偏航运动小齿轮21再驱动偏航运动大齿轮18自旋，偏航运动大 齿轮18通过偏航运动传动轴23带动偏航运动一级锥齿轮17同歩转动，偏航运 动一级锥齿轮17再带动与之啮合的偏航运动二级锥齿轮15转动，最终带动中 间传动轴8上的螺旋桨支架14、轴11和螺旋桨12偏摆，实现偏航运动。 螺旋桨12最终的方位和运动取决于以上三个旋转运动的合成。 本发明以具有传统尾桨直升机的尾桨朝向和轴线是固定的，仅能提供辅助 平衡作用的技术背景，提出一种直升机尾部矢量推进螺旋桨装置。这种直升机 尾部矢量推进螺旋桨装置，采用普通圆柱齿轮和圆锥齿轮传动，使螺旋桨装置 产生大小和方向均可控的矢量推进力。
本发明的有益效果是，利用制造技术已经很成熟的齿轮构成一套传动系统， 实现了螺旋桨轴在空间全方位的摆动，使尾桨推进方向变得灵活，大大提高了 具有传统尾桨机构的直升机的机动性。其主要构件的普通齿轮传动可靠，传递 力矩大。所用构件加工技术成熟，加工精度容易保证，制造成本低，可实施性 强，应用前景广阔。
图1是本发明直升机尾部矢量推进螺旋桨装置一个具体实施例的结构示意图。
图1中标示为
1— 底座，
2— 滚转运动电机，
3— 滚转运动小齿轮， 4一支承座，
5— 转动支架，
6— 自旋运动一级锥齿轮，
7— 自旋运动二级锥齿轮，
8— 中间传动轴， 9一自旋运动电机，IO—自旋运动三级锥齿轮， ll一轴，
12— 螺旋桨，
13— 联轴器，
14— 螺旋桨支架，
15— 偏航运动二级锥齿轮，
16— 偏航运动电机，
17— 偏航运动一级锥齿轮，
18— 偏航运动大齿轮，
19— 自旋运动传动轴，
20— 支架，
21— 偏航运动小齿轮，
22— 滚转运动大齿轮，
23— 偏航运动传动轴。
具体实施例方式
参见附图1，本发明直升机尾部矢量推进螺旋桨装置的该实施例取材外径为 220mm、内径为200mm、厚度为20腿的钢筒制作底座1 ，支架20厚度为8咖。滚 转运动电机2、自旋运动电机9和偏航运动电机16型号选用市售SGMAH04A型电 机，三个电机固定在支架20上。自旋运动一级锥齿轮6和自旋运动三级锥齿轮 10的模数为1.5，齿数28;自旋运动二级锥齿轮7模数为1.5，齿数40。滚转 运动小齿轮3的模数为2，齿数12;滚转运动大齿轮22的模数为2，齿数72。 偏航运动小齿轮21的模数为2，齿数12;偏航运动大齿轮18的模数为2，齿数 72;偏航运动一级锥齿轮17的模数为2. 5，齿数28; 二级锥齿轮15的模数为 2.5，齿数40。螺旋桨12采用市售LS-511型螺旋桨。
转动支架5通过支承座4安装在底座1上，支架20固定在底座1内腔。支 架20上设置有自旋运动电机9、滚转运动电机2和偏航运动电机16。
自旋运动电机9通过带联轴器13的自旋运动传动轴19连接自旋运动一级 锥齿轮6。该自旋运动一级锥齿轮6啮接自旋运动二级锥齿轮7。该自旋运动二 级锥齿轮7通过中间传动轴8安装在转动支架5上。自旋运动二级锥齿轮7又啮接一 自旋运动三级锥齿轮10，该自旋运动三级锥齿轮10与自旋运动一级锥齿
轮6在同一轴线上。自旋运动三级锥齿轮10通过轴11轴接螺旋桨12。螺旋桨 12的螺旋桨支架14架设在上述中间传动轴8上，螺旋桨支架14的空腔里装有 轴ll。
滚转运动电机2轴接一滚转运动小齿轮3。滚转运动小齿轮3啮接一滚转运 动大齿轮22。滚转运动大齿轮22套装在转动支架5的偏航运动传动轴23上。 该偏航运动传动轴23套接在自旋运动电机9的自旋运动传动轴19上。滚转运 动大齿轮22与转动支架5固接。
偏航运动电机16轴接偏航运动小齿轮21，偏航运动小齿轮21啮接偏航运 动大齿轮18。偏航运动大齿轮18亦套装在上述转动支架5的偏航运动传动轴 23上。该偏航运动传动轴23轴接偏航运动一级锥齿轮17。中间传动轴8上对 应上述自旋运动二级锥齿轮7轴接有偏航运动二级锥齿轮15，该偏航运动二级 锥齿轮15与偏航运动一级锥齿轮17相啮合。
上述结构的的本发明的直升机尾部矢量推进螺旋桨装置经试制试用被证明 效果良好，达到设计要求。
权利要求
1、一种直升机尾部矢量推进螺旋桨装置，其特征在于，它具有一带转动支架(5)的底座(1)和支架(20)，所述转动支架(5)通过支承座(4)安装在底座(1)上，所述支架(20)固定在底座(1)内腔，该支架(20)上设置有自旋运动电机(9)、滚转运动电机(2)和偏航运动电机(16)，其中所述自旋运动电机(9)通过一带联轴器13的自旋运动传动轴(19)连接一个自旋运动一级锥齿轮(6)，该自旋运动一级锥齿轮(6)啮接一自旋运动二级锥齿轮(7)，该自旋运动二级锥齿轮(7)通过一中间传动轴(8)安装在转动支架(5)上，所述自旋运动二级锥齿轮(7)又啮接一自旋运动三级锥齿轮(10)，该自旋运动三级锥齿轮(10)与上述自旋运动一级锥齿轮(6)在同一轴线上，所述自旋运动三级锥齿轮(10)通过轴(11)轴接一螺旋桨(12)，所述螺旋桨(12)的螺旋桨支架(14)架设在上述中间传动轴(8)上，上述轴(11)穿过该螺旋桨支架(14)与上述自旋运动三级锥齿轮(10)轴接，所述滚转运动电机(2)轴接一滚转运动小齿轮(3)，该滚转运动小齿轮(3)啮接一滚转运动大齿轮(22)，所述滚转运动大齿轮(22)套装在上述转动支架(5)的偏航运动传动轴(23)上，该偏航运动传动轴(23)套接在上述自旋运动电机(9)的自旋运动传动轴(19)上，所述滚转运动大齿轮(22)与转动支架(5)同轴线固接，所述偏航运动电机(16)轴接一偏航运动小齿轮(21)，该偏航运动小齿轮(21)啮接一偏航运动大齿轮(18)，所述偏航运动大齿轮(18)亦套装在上述转动支架(5)的偏航运动传动轴(23)上，该偏航运动传动轴(23)轴接一偏航运动一级锥齿轮(17)，上述中间传动轴(8)上对应上述自旋运动二级锥齿轮(7)轴接有一个偏航运动二级锥齿轮(15)，该偏航运动二级锥齿轮(15)与所述偏航运动一级锥齿轮(17)啮接。
全文摘要
本发明介绍了一种直升机尾部矢量推进螺旋桨装置，它具有一带转动支架(5)的底座(1)和支架(20)，支架(20)固定在底座(1)内腔，支架(20)上设置有自旋运动电机(9)、滚转运动电机(2)和偏航运动电机(16)，该装置采用普通圆柱齿轮和圆锥齿轮传动，使螺旋桨装置产生大小和方向均可控的矢量推进力，由此，本发明的传动系统实现了螺旋桨轴在空间全方位的摆动，使尾桨推进方向变得灵活，大大提高了具有传统尾桨机构的直升机的机动性，传动可靠，传递力矩大，所用构件加工技术成熟，精度容易保证，且制造成本低，可实施性强，应用前景广阔。
文档编号B64C27/16GK101607593SQ20091004395
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者湘 张, 徐小军, 徐海军, 方世鹏, 易声耀, 潘存云 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学