一种变桨距装置及其安装方法与流程

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种用于飞行器中的变桨距装置及其安装方法。

背景技术：

使用螺旋桨旋转产生动力是当前飞行器最主要的动力形式之一，为了在不同速度与不同飞行方式下充分利用发动机与螺旋桨桨叶的能力，采用非固定桨距是一种很好的解决方案。

现有的螺旋桨变距机构以直升机的变距杆最为典型，变距杆通过线位移调整曲杆的角位移及倾斜盘的角度从而改变螺旋桨桨叶桨距，这种外置的变距杆暴露在螺旋桨气流中，变距杆会与螺旋桨气流相互影响，且连接形式易产生间隙，易磨损、易振动，对于飞机的控制与安全存在隐患；此外，传统变距机构其螺旋桨桨叶及相关机构的连接形式复杂，无法实现快速安装、拆卸、更换。

在cn108372927a基于变距桨的六自由度全控制八旋翼飞行器中公开了一种变桨距的装置，该装置通过调整动杆与固定曲杆之间的夹角，实现调整与固定曲杆相连的螺旋桨桨叶的桨距；该装置与传统变距结构类似，位于螺旋桨桨叶气流中，会影响螺旋桨桨叶的气动效率，也会受到螺旋桨桨叶气流的影响降低控制精度，且曲柄与动杆的连接容易产生振动，造成变距机构的磨损和控制精度降低，且不便于安装于拆卸。

技术实现要素：

本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种结构紧凑、便于安装、可靠性与寿命更高的变桨距装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种变桨距装置，包括螺旋桨桨毂以及至少两个活动设于螺旋桨桨毂周身的螺旋桨桨叶，所述螺旋桨桨毂内活动设有沿螺旋桨桨毂的轴向移动的变距机构，所述螺旋桨桨叶的内侧端置于所述螺旋桨桨毂内并与所述变距机构连接，所述变距机构沿所述螺旋桨桨毂的轴向移动时带动所述螺旋桨桨叶旋转。

优选地，所述螺旋桨桨叶通过设于所述螺旋桨桨毂内的曲臂机构与所述变距机构连接，所述曲臂机构包括与所述螺旋桨桨叶连接的锥形螺纹外套和与所述变距机构连接的圆柱曲臂凸台，所述圆柱曲臂凸台的内侧端面外周设有凸台，所述变距机构用于夹持住所述凸台。

优选地，所述锥形螺纹外套的内侧端套装于所述圆柱曲臂凸台的外周并通过销钉穿插固定；所述螺旋桨桨毂的周身上设有与所述螺旋桨桨叶数量相同的过孔，所述锥形螺纹外套的外侧端凸出于所述过孔并与所述螺旋桨桨叶螺纹连接。

优选地，所述螺旋桨桨毂的周身上设有与所述螺旋桨桨叶数量相同的安装部，所述过孔沿所述安装部的轴向设置，所述锥形螺纹外套的外周套设有至少一个垫圈，所述垫圈的外周与所述安装部的内壁抵接；所述锥形螺纹外套的外周还套设有用于固定所述垫圈的卡箍，所述卡箍置于所述垫圈的外侧；所述安装部外侧还设有用于限制所述曲臂机构的桨叶口盖，所述锥形螺纹外套的外侧端凸出于所述桨叶口盖并与所述螺旋桨桨叶螺纹连接，且两者的螺纹紧固方向与螺旋桨桨叶产生升力带来的绕螺旋桨旋转轴的气动扭矩同向，因此在螺旋桨桨叶旋转产生动力的过程中，螺旋桨桨叶的连接与固定自锁。

优选地，所述卡箍包括两个半圆卡箍和一个圆形卡箍，所述半圆卡箍的外周设有环形凹槽，所述圆形卡箍套装于两个半圆卡箍的环形凹槽内。

优选地，所述变距机构包括沿螺旋桨桨毂的轴向设置的活动顶杆以及间隔设于活动顶杆上并与活动顶杆垂直的上夹板和下夹板，所述凸台设于所述上夹板和下夹板之间的间隙中。

优选地，所述螺旋桨桨毂的一端固定于飞行器中用于驱动螺旋桨桨毂旋转的螺旋桨旋转轴上，所述螺旋桨旋转轴内活动设有与飞行器中的舵机连接的连杆，所述活动顶杆的内侧端与所述连杆连接。

优选地，所述螺旋桨旋转轴的端部设有固定基盘，所述螺旋桨桨毂的一端固定于所述固定基盘上；所述螺旋桨桨毂的另一端设有顶部口盖，所述顶部口盖的中心设有供所述活动顶杆的外侧端穿过的圆孔；所述活动顶杆的两侧均设有贯穿所述上夹板和下夹板的防扭支杆，所述防扭支杆的两端分别与所述顶部口盖和固定基盘抵接。

优选地，所述螺旋桨桨毂的外侧还套装有螺旋桨整流罩，所述螺旋桨整流罩的内侧端固定于所述固定基盘的外周。

本发明还提供了一种变桨距装置的安装方法，包括以下步骤：

s1、先将变距机构中的活动顶杆与螺旋桨旋转轴内的连杆连接，而后将防扭支杆穿插在上夹板和下夹板上；

s2、将螺旋桨桨毂套装在变距机构外并固定于固定基盘上，而后安装顶部口盖；

s3、将锥形螺纹外套与圆柱曲臂凸台通过销钉组装好，并在锥形螺纹外套的外周依次套装垫圈和卡箍，形成曲臂机构；

s4、将曲臂机构从安装部的过孔中装入螺旋桨桨毂内并用桨叶口盖固定住，且圆柱曲臂凸台内侧的凸台卡于上夹板和下夹板之间的间隙中；

s5、将螺旋桨桨叶螺纹连接于锥形螺纹外套上；

s6、将螺旋桨整流罩套装于螺旋桨桨毂外并固定于固定基盘上。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过合理的机构设计与安装方式，将用于调整螺旋桨桨叶桨距的变距机构设置在螺旋桨桨毂内，避免变距机构外露于螺旋桨气流中，解决变距机构外置对螺旋桨桨叶气动效率影响及变距机构自身在气流中的损耗，另一方面避免了变距机构易松动、易磨损且拆卸复杂困难的问题；并且螺旋桨桨叶通过内置的曲臂机构与变距机构连接，以曲臂结构代替传统的变距杆不仅结构形式上更紧凑，而且减少安装间隙可以使变距机构减少磨损，延长使用寿命；螺旋桨桨叶与曲臂机构通过螺纹连接，使螺旋桨桨叶的安装可在其他机构安装完成之后，只需要通过锥形螺纹外套与螺旋桨桨叶上匹配的螺纹即可快速拆装、更换螺旋桨桨叶，且在螺旋桨桨叶需要拆装或更换时不必将整体结构拆开；本发明变桨距装置具有结构紧凑、便于安装、可靠性与寿命更高的特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为实施例中变桨距装置组装后的示意图；

图2为实施例中变桨距装置组装后的俯视图；

图3为实施例中螺旋桨桨毂的分解图；

图4为实施例中变距机构与曲臂机构配合的示意图；

图5为实施例中变距机构的俯视图；

图6为实施例中螺旋桨桨毂、曲臂机构和螺旋桨桨叶的安装分解图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。

实施例1

如图1至图6所示，本实施例所示的一种应用于飞行器中的变桨距装置，包括螺旋桨桨毂3、四个以等距间隔活动设于螺旋桨桨毂3周身的螺旋桨桨叶4以及活动设于螺旋桨桨毂3内的曲臂机构和变距机构5，变距机构5可沿螺旋桨桨毂3的轴向前后移动，且工作时随螺旋桨桨毂3一起旋转；曲臂机构的一端与变距机构5连接，曲臂机构随变距机构5的移动而进行旋转，曲臂机构的另一端凸出于螺旋桨桨毂3后与螺旋桨桨叶连接，且曲臂机构的弧形位移轴心与螺旋桨桨叶桨距旋转轴相同，通过曲臂机构将变距机构沿螺旋桨桨毂3轴向移动的线位移转换为螺旋桨桨叶4的角位移，从而改变螺旋桨桨叶的切角，进而改变螺旋桨桨叶的桨距；上述结构中，以曲臂结构代替传统的变距杆不仅结构形式上更紧凑，而且减少安装间隙可以使变距机构减少磨损，延长使用寿命；变距机构与曲臂机构均安装于螺旋桨桨毂之内，一方面避免了变距机构外置对螺旋桨桨叶气动效率影响及机构自身在气流中的损耗，另一方面避免了变距机构易松动、易磨损且安装复杂、拆卸困难的问题，而两者安装时也不牵涉螺旋桨桨叶，故在螺旋桨桨叶需要拆装、更换时不必将整体结构拆开。

曲臂机构包括与螺旋桨桨叶4连接的锥形螺纹外套43和与变距机构5连接的圆柱曲臂凸台42，圆柱曲臂凸台42的内侧端面外周设有凸台47，变距机构5用于夹持住凸台47；具体的，锥形螺纹外套43的内侧端套装于圆柱曲臂凸台42的外周，在两者相对应的位置处设置有径向贯穿其的销钉孔49，通过销钉穿插于销钉孔中将锥形螺纹外套43和圆柱曲臂凸台42固定；在锥形螺纹外套43的外周套设有三个垫圈44，用来限制锥形螺纹外套43的轴向滑动以及销钉的轴向滑动；为防止垫圈44在锥形螺纹外套43上活动，在垫圈44外侧的锥形螺纹外套43上卡入两个半圆卡箍45，半圆卡箍45的外周设有环形凹槽48，通过具有一开口的圆形卡箍46卡入两个半圆卡箍45外周的环形凹槽内，将两个半圆卡箍紧固在锥形螺纹外套43上，从而将垫圈44限制在半圆卡箍45与圆柱曲臂凸台42之间，并将销钉有效限制在销钉孔中。

具体的，在螺旋桨桨毂3的周身等距间隔设有四个与螺旋桨桨叶4一一配合安装固定的安装部34，沿安装部的轴向设有贯穿其本体的过孔35，并在安装部的外侧端设有桨叶口盖32，曲臂机构安装于安装部内并通过桨叶口盖32固定，垫圈44的外周与安装部34的内壁抵接，防止曲臂机构发生径向振动和偏转；锥形螺纹外套43的外侧端凸出于桨叶口盖32并与螺旋桨桨叶4螺纹连接，且两者的螺纹紧固方向与螺旋桨桨叶产生升力带来的绕螺旋桨旋转轴的气动扭矩同向，因此在螺旋桨桨叶旋转产生动力的过程中，螺旋桨桨叶的连接与固定自锁，防止螺旋桨桨叶旋转时发生松动和脱落的情况；上述结构中，螺旋桨桨叶与曲臂机构通过螺纹连接，使螺旋桨桨叶的安装可在其他机构安装完成之后，只需要通过锥形螺纹外套与螺旋桨桨叶上匹配的螺纹即可快速拆装、更换螺旋桨桨叶。

具体的，变距机构5包括沿螺旋桨桨毂3的轴向设置的活动顶杆51以及间隔设于活动顶杆51上并与活动顶杆51垂直的上夹板52和下夹板53；圆柱曲臂凸台42上的凸台47设于上夹板52和下夹板53之间的间隙中被夹持住(如图4所示)；当控制活动顶杆51沿螺旋桨桨毂3的轴向移动时，上夹板52与下夹板53会推动圆柱曲臂凸台42弧线移动，于是带动螺旋桨桨叶41随之转动，从而实现改变桨叶桨距的目的。

在实际应用中，将螺旋桨桨毂3的一端固定于飞行器中用于驱动螺旋桨桨毂3旋转的螺旋桨旋转轴1上，在螺旋桨旋转轴1内活动设有与飞行器中的舵机连接的连杆11，连杆11可在螺旋桨旋转轴1进行轴向滑动，且连杆11的一端凸出于螺旋桨旋转轴1并与活动顶杆51的内侧端连接，从而通过飞行器中的舵机带动连杆拉动活动顶杆51，进而带动曲臂机构和螺旋桨桨叶旋转实现改变桨叶桨距的目的。

具体的，在螺旋桨旋转轴1的端部设有固定基盘2，螺旋桨桨毂3的一端固定于固定基盘2上；螺旋桨桨毂3的另一端设有顶部口盖33，顶部口盖33的中心设有供活动顶杆51的外侧端穿过的圆孔36；活动顶杆51的两侧均设有与其平行并贯穿上夹板52和下夹板53的防扭支杆54，防扭支杆54的两端分别与顶部口盖33和固定基盘2抵接，用于限制在变桨距的过程中上、下夹板产生相对转动，避免造成对活动顶杆51产生额外的扭转与剪切。

具体的，螺旋桨桨毂3为四通球形桨毂，为了给螺旋桨提供更好的入流品质，在螺旋桨桨毂3的外侧还套装有弹头型的螺旋桨整流罩6，从而提升螺旋桨的驱动效率，螺旋桨整流罩6的内侧端固定于固定基盘2的外周。

在本发明的其它实施例中，还可将螺旋桨桨毂3的形状设计为具有整流效果的外形，从而减少螺旋桨整流罩的使用。

在本发明的其它实施例中，螺旋桨桨毂还可根据实际所需的螺旋桨桨叶数量调整为两通球形桨毂或三通球形桨毂等，即在螺旋桨桨毂的周身等距间隔设置两个或三个与螺旋桨桨叶配合的安装部。

实施例2

本发明还提供了一种实施例1所述的变桨距装置的安装方法，包括以下步骤：

s1、先将变距机构中的活动顶杆与螺旋桨旋转轴内的连杆连接，而后将防扭支杆穿插在上夹板和下夹板上；

s2、将螺旋桨桨毂套装在变距机构外并固定于固定基盘上，而后安装顶部口盖；

s3、将锥形螺纹外套与圆柱曲臂凸台通过销钉组装好，并在锥形螺纹外套的外周依次套装垫圈和卡箍(卡箍包括两个半圆卡箍和一个圆形卡箍)，形成曲臂机构；

s4、将曲臂机构从安装部的过孔中装入螺旋桨桨毂内并用桨叶口盖固定住，且圆柱曲臂凸台内侧的凸台卡于上夹板和下夹板之间的间隙中；

s5、将螺旋桨桨叶螺纹连接于锥形螺纹外套上；

s6、将螺旋桨整流罩套装于螺旋桨桨毂外并固定于固定基盘上。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。