一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构及其工作方法

本发明属于直升机结构设计，特别涉及一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构及其工作方法。

背景技术：

1、等速万向铰式桨毂结构，能够削弱旋翼、短舱、机翼气弹耦合，提高气弹稳定性，可避免直升机模式“地面共振”和“空中共振”的问题，适合应用于中小型直升机或倾转旋翼机。

2、目前的现有技术方案中，等速万向铰桨毂充分释放桨毂倾倒方向自由度，所能提供的桨毂操作力矩几乎为零，难以快速精确控制桨毂倾斜；进一步解释性的，采用等速万向铰桨毂的直升机将基本失去操作功效，对直升机整体操控不利，严重影响直升机机动性能。此外，倾转旋翼机(解释性的，倾转旋翼机是直升机的一种)在倾转过程中，需要对桨毂施加桨毂倾倒方向力矩，以实现直升机模式与固定翼飞行模式转变，上述现有技术存在的缺陷限制了等速万向铰在倾转旋翼机的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构及其工作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，具体是含桨毂弹性支撑的球笼等速万向铰式桨毂结构，能够克服现有传统等速万向铰式桨毂难以提供操作力矩的技术缺陷。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一方面，提供一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，包括：球笼等速万向铰式桨毂、桨毂弹性支撑、变距组件和连接支架；其中，

4、所述球笼等速万向铰式桨毂用于与直升机的旋翼轴相连接；

5、所述变距组件安装在所述球笼等速万向铰式桨毂上，用于与直升机的桨叶相连接；

6、所述桨毂弹性支撑安装在所述球笼等速万向铰式桨毂上，所述桨毂弹性支撑安装有所述连接支架，所述连接支架用于与直升机的旋翼轴相连接；其中，所述桨毂弹性支撑用于支撑所述球笼等速万向铰式桨毂，并为直升机提供操作力矩。

7、本发明的进一步改进在于，所述球笼等速万向铰式桨毂包括：星形套、保持架、钢球和三叉件；其中，

8、所述星形套用于与直升机的旋翼轴相连接；

9、所述三叉件用于与所述变距组件相连接；

10、所述三叉件设置有滚道，所述钢球分别与所述星形套以及所述三叉件的滚道相接触，所述保持架用于保持所述钢球的位置；所述钢球用于将扭矩从所述星形套传递至所述三叉件；所述三叉件能够绕着所述星形套倾斜，使直升机桨叶实现周期变距。

11、本发明的进一步改进在于，所述星形套用于与直升机的旋翼轴相连接具体为，所述星形套用于通过花键与直升机的旋翼轴相连接。

12、本发明的进一步改进在于，所述桨毂弹性支撑包括：下垫片、弹性体和上连接片；其中，

13、所述弹性体固定设置于所述下垫片与所述上连接片之间，所述下垫片用于与所述球笼等速万向铰式桨毂连接，所述上连接片用于与所述连接支架连接；其中，在所述球笼等速万向铰式桨毂倾斜时，所述弹性体压缩，以提供操作力矩。

14、本发明的进一步改进在于，所述下垫片、所述弹性体和所述上连接片硫化一体成形。

15、本发明的进一步改进在于，所述弹性体为橡胶弹性体。

16、本发明的进一步改进在于，所述变距组件包括两个深沟球轴承、一个推力球轴承和变距外壳；其中，

17、所述深沟球轴承、所述推力球轴承用于将所述变距外壳支撑在所述三叉件上，所述变距组件能够绕所述三叉件的伸出轴旋转；

18、所述变距外壳用于与桨叶相连。

19、本发明的进一步改进在于，所述直升机为倾转旋翼机。

20、本发明第二方面，提供一种本发明第一方面所述的含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构的工作方法，包括：

21、所述球笼等速万向铰式桨毂与直升机的旋翼轴相连接；所述变距组件安装在所述球笼等速万向铰式桨毂上，并与直升机的桨叶相连接；所述桨毂弹性支撑安装在所述球笼等速万向铰式桨毂上，所述桨毂弹性支撑安装有所述连接支架，所述连接支架与直升机的旋翼轴相连接；

22、当直升机进行机动时，球笼等速万向铰式桨毂在外力作用下发生倾斜，桨毂弹性支撑压缩产生弹性力矩，提供操作力矩，抑制桨盘倾斜，促使球笼等速万向铰式桨毂跟随直升机运动，使直升机按照预定轨迹运动。

23、本发明的进一步改进在于，直升机进行机动的形式为直升机转弯、前飞或者倾斜中的一种。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、针对现有传统等速万向铰式桨毂难以对桨毂施加操作力矩的难题，本发明提供了一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其在球笼式等速万向桨毂上增加了桨毂弹性支撑，利用桨毂弹性支撑在桨毂倾转时的弹性变形提供反向支撑力，能够有效为桨毂提供操作力矩；可解决传统等速万向铰式桨毂难以提供操作力矩的问题，能够提升万向铰式桨毂直升机操作功效，且能够应用于倾转旋翼机，为我国新型倾转旋翼机的研制提供了行之有效的方法。

技术特征：

1.一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，包括：球笼等速万向铰式桨毂(1)、桨毂弹性支撑(2)、变距组件(3)和连接支架(4)；其中，

2.根据权利要求1所述的一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，所述球笼等速万向铰式桨毂(1)包括：星形套(11)、保持架(12)、钢球(13)和三叉件(14)；其中，

3.根据权利要求2所述的一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，所述星形套(11)用于与直升机的旋翼轴(5)相连接具体为，所述星形套(11)用于通过花键与直升机的旋翼轴(5)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，所述桨毂弹性支撑(2)包括：下垫片(21)、弹性体(22)和上连接片(23)；其中，

5.根据权利要求4所述的一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，所述下垫片(21)、所述弹性体(22)和所述上连接片(23)硫化一体成形。

6.根据权利要求4所述的一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，所述弹性体(22)为橡胶弹性体。

7.根据权利要求2所述的一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，所述变距组件(3)包括两个深沟球轴承(31)、一个推力球轴承(32)和变距外壳(33)；其中，

8.根据权利要求1所述的一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构，其特征在于，所述直升机为倾转旋翼机。

9.一种权利要求1所述的含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构的工作方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，直升机进行机动的形式为直升机转弯、前飞或者倾斜中的一种。

技术总结
本发明属于直升机结构设计技术领域，公开了一种含桨毂弹性支撑的万向铰式桨毂结构及其工作方法；其中，所述万向铰式桨毂结构包括：球笼等速万向铰式桨毂、桨毂弹性支撑、变距组件和连接支架；球笼等速万向铰式桨毂用于与直升机的旋翼轴相连接；变距组件安装在球笼等速万向铰式桨毂上，用于与直升机的桨叶相连接；桨毂弹性支撑安装在球笼等速万向铰式桨毂上，桨毂弹性支撑安装有连接支架，连接支架用于与直升机的旋翼轴相连接；桨毂弹性支撑用于支撑球笼等速万向铰式桨毂，并为直升机提供操作力矩。本发明技术方案公开了含桨毂弹性支撑的球笼等速万向铰式桨毂结构，能够克服现有传统等速万向铰式桨毂难以提供操作力矩的技术缺陷。

技术研发人员：陈崇斌,陈新民,潘嘉诚,徐茂,肖凯,董益磊
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24