本發(fā)明涉及航天器動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傾轉(zhuǎn)旋翼：一種飛機(jī)形式，飛機(jī)可以通過螺旋槳向上產(chǎn)生升力做類似直升機(jī)的旋翼飛行；也可以將螺旋槳傾轉(zhuǎn)至水平位置作固定翼飛行。

傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方面，美國(guó)的v22魚鷹作為已經(jīng)現(xiàn)役的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，機(jī)構(gòu)動(dòng)作上相仿，但其發(fā)動(dòng)機(jī)跟隨螺旋槳傾轉(zhuǎn)，傳動(dòng)雖簡(jiǎn)單，但傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。v22因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)跟隨螺旋槳傾轉(zhuǎn)，造成翼端載荷過大，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和飛行員操作都提出很高要求，因而安全性能略差；v280有望緩解v22的技術(shù)問題，但無法徹底解決，受制于當(dāng)前結(jié)構(gòu)，難以移植用于對(duì)空間和重量都敏感的中小型無人機(jī)上，也無法通過進(jìn)一步增加展弦比提高飛行性能。

美國(guó)未來v280方案，其結(jié)構(gòu)龐大，適用于大型運(yùn)輸機(jī)，不適用于對(duì)重量和尺寸都敏感的中小型無人機(jī)，且傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外不能增加有助于改善飛機(jī)性能的傾轉(zhuǎn)小翼。

現(xiàn)有電動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)在載重和航程航時(shí)上受制于電池，在電池儲(chǔ)能取得重大突破前，這些缺點(diǎn)短期內(nèi)就無法的到徹底解決。

國(guó)內(nèi)中行工業(yè)雖然有螺旋槳和小翼同步傾轉(zhuǎn)的方案樣機(jī)展出，但屬于輕小型電動(dòng)無人機(jī)，受電池限制，載重和航程航時(shí)都無法和油機(jī)驅(qū)動(dòng)的同類型飛機(jī)相比。

本發(fā)明立足于解決中小型油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)問題，傳動(dòng)問題以及通過增加小翼提高飛行性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明主要解決三個(gè)實(shí)際工程問題：

1、螺旋槳的可控傾轉(zhuǎn)問題。螺旋槳需要在垂直和水平兩個(gè)位置較長(zhǎng)時(shí)間停頓并驅(qū)動(dòng)；不同于輕型電動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，電動(dòng)螺旋槳具有很強(qiáng)的爆發(fā)力，可以短時(shí)間內(nèi)切換狀態(tài)，憑借電動(dòng)螺旋槳的爆發(fā)力和自駕儀的控制，迅速克服飛機(jī)慣性，從一種飛行狀態(tài)切換為另一種飛行狀態(tài)。油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)通常可做大型飛機(jī)，需要在兩個(gè)位置之間緩慢地以精確的線性速度進(jìn)行傾轉(zhuǎn)和垂起動(dòng)作，以避免失速。本發(fā)明首要解決的就是傾轉(zhuǎn)基本動(dòng)作問題。

2、螺旋槳在傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)里的傳動(dòng)問題?，F(xiàn)役的大型傾轉(zhuǎn)旋翼運(yùn)輸機(jī)和在售的電動(dòng)小型傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)均在螺旋槳處，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。小型電動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)用此方案幾乎不存在設(shè)計(jì)缺憾，僅有電動(dòng)無人機(jī)不能大載荷，不能大航程長(zhǎng)航時(shí)的固有缺陷。類似魚鷹那樣的油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，將發(fā)動(dòng)機(jī)置于兩端螺旋槳之下的方案，雖簡(jiǎn)化了傳動(dòng)，但增加了飛機(jī)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，屬于飛機(jī)橫滾穩(wěn)定性最糟糕的位置，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能和駕駛員的操作技能都提出了挑戰(zhàn)。本發(fā)明將提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)不必跟隨螺旋槳傾轉(zhuǎn)，甚至不必固定在螺旋槳附近的解決方案。

3、傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外可拓展小翼的相關(guān)問題。傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)是固定翼飛機(jī)和直升機(jī)飛機(jī)優(yōu)點(diǎn)的集合，也是二者設(shè)計(jì)缺點(diǎn)的折中妥協(xié)。受制于傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，未來美國(guó)v280傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的展弦比雖比v22魚鷹有所增加，但依然無法增加小翼以增加展弦比。這對(duì)飛機(jī)的最大航程航時(shí)，失速速度，安全可靠性能都有所限制。本發(fā)明為傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)提供外掛小翼的技術(shù)方案，從而整體提高飛行性能。

本發(fā)明一種油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，包括傳動(dòng)軸系、l型換向器、傳動(dòng)軸承組、傾轉(zhuǎn)軸承組、固定法蘭、電動(dòng)推桿；

所述傳動(dòng)軸系設(shè)置于機(jī)翼內(nèi)，用于傳輸動(dòng)力；所述傳動(dòng)軸系輸出端與所述l型換向器輸入端連接；所述l型換向器輸出端與螺旋槳變距結(jié)構(gòu)連接；

所述固定法蘭與機(jī)身或機(jī)翼固定連接；所述固定法蘭軸突外圓設(shè)置有傾轉(zhuǎn)軸承組，所述傾轉(zhuǎn)軸承組上安裝所述l型換向器，所述l型換向器在所述電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)下受所述傾轉(zhuǎn)軸承組支承并按軸承的旋轉(zhuǎn)方向圍繞所述固定法蘭外圓低速旋轉(zhuǎn)；所述固定法蘭內(nèi)孔設(shè)置有所述傳動(dòng)軸承組，所述傳動(dòng)軸系受所述傳動(dòng)軸承組的約束與支承，并按軸承的旋轉(zhuǎn)方向在所述固定法蘭內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)；

所述傳動(dòng)軸系與所述l型換向器的旋轉(zhuǎn)中心同軸。

進(jìn)一步的，所述l型換向器包括主動(dòng)錐齒輪、從動(dòng)錐齒輪，所述傳動(dòng)軸系輸出端與所述主動(dòng)錐齒輪連接，所述主動(dòng)錐齒輪與從動(dòng)錐齒輪嚙合；所述從動(dòng)錐齒輪與螺旋槳變距結(jié)構(gòu)連接。

進(jìn)一步的，所述l型換向器為兩個(gè)聯(lián)軸器構(gòu)成的三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述l型換向器為柔性聯(lián)軸器。

進(jìn)一步的，所述l型換向器與傾轉(zhuǎn)小翼對(duì)應(yīng)一側(cè)設(shè)置有管狀插拔機(jī)構(gòu)，所述傾轉(zhuǎn)小翼上對(duì)應(yīng)設(shè)置有插管，所述l型換向器與傾轉(zhuǎn)小翼接插后，用防脫銷子鎖定。

進(jìn)一步的，所述管狀插拔機(jī)構(gòu)的接口形狀為圓形、橢圓形或多邊形。

進(jìn)一步的，所述管狀插拔機(jī)構(gòu)的數(shù)量為2個(gè)或多個(gè)。

進(jìn)一步的，所述電動(dòng)推桿為液壓驅(qū)動(dòng)或舵機(jī)連桿驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果為：

1、適合中小型無人機(jī)的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊化設(shè)計(jì)，裝配簡(jiǎn)單，拆裝容易，適合打包后運(yùn)輸機(jī)動(dòng)；

2、適用于油機(jī)的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，解決了電動(dòng)螺旋槳飛機(jī)的大載重大航程航時(shí)問題；

3、本發(fā)明的傾轉(zhuǎn)小翼接口，可以在傾轉(zhuǎn)的時(shí)候避免類似v22魚鷹和v280那樣機(jī)翼大面積阻擋螺旋槳下洗氣流，傾轉(zhuǎn)切換為平飛的過程中提供大迎角的升力，平飛過程中提供大展弦比的壓差升力。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)垂直起降狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例一種油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在固定翼平飛狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例一種油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4所示為管狀插拔機(jī)構(gòu)示意圖。

圖5所示為兩個(gè)聯(lián)軸器構(gòu)成的三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。

圖中：1-機(jī)翼、2-傾轉(zhuǎn)小翼、3-電動(dòng)推桿、4-l型換向器、5-螺旋槳變距結(jié)構(gòu)總成、6-傾轉(zhuǎn)軸承組、7-傳動(dòng)軸承組、8-主動(dòng)錐齒輪、9-從動(dòng)錐齒輪、10-傳動(dòng)軸系、11-固定法蘭、12-防脫銷子。

具體實(shí)施方式

下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。在下述實(shí)施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號(hào)代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實(shí)施例中。

如圖1-4所示，本發(fā)明實(shí)施例一種油動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，包括傳動(dòng)軸系10、l型換向器4、傳動(dòng)軸承組7、傾轉(zhuǎn)軸承組6、固定法蘭11、電動(dòng)推桿3；

所述傳動(dòng)軸系10設(shè)置于機(jī)翼1內(nèi)，用于傳輸動(dòng)力；所述傳動(dòng)軸系10輸出端與所述l型換向器4輸入端連接；所述l型換向器4輸出端與螺旋槳變距結(jié)構(gòu)5連接；

所述固定法蘭11與機(jī)身或機(jī)翼1固定連接；所述固定法蘭11軸突外圓設(shè)置有傾轉(zhuǎn)軸承組6，所述傾轉(zhuǎn)軸承組6上安裝所述l型換向器4，所述l型換向器4在所述電動(dòng)推桿3驅(qū)動(dòng)下受所述傾轉(zhuǎn)軸承組6支承并按軸承的旋轉(zhuǎn)方向圍繞所述固定法蘭11外圓低速旋轉(zhuǎn)；所述固定法蘭11內(nèi)孔設(shè)置有所述傳動(dòng)軸承組7，所述傳動(dòng)軸系10受所述傳動(dòng)軸承組7的約束與支承，并按軸承的旋轉(zhuǎn)方向在所述固定法蘭11內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)；

所述傳動(dòng)軸系10與所述l型換向器4的旋轉(zhuǎn)中心同軸。

所述l型換向器4可以采用主動(dòng)錐齒輪-從動(dòng)錐齒輪結(jié)構(gòu)，所述傳動(dòng)軸系10輸出端與所述主動(dòng)錐齒輪8連接，所述主動(dòng)錐齒輪8與從動(dòng)錐齒輪9嚙合；所述從動(dòng)錐齒輪9與螺旋槳變距結(jié)構(gòu)5連接。

所述l型換向器4也可以選用兩個(gè)聯(lián)軸器構(gòu)成的三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，替換錐齒輪副傳動(dòng)方式。所述l型換向器4還可以為柔性聯(lián)軸器。

所述l型換向器4與傾轉(zhuǎn)小翼2對(duì)應(yīng)一側(cè)設(shè)置有管狀插拔機(jī)構(gòu)，所述傾轉(zhuǎn)小翼2上對(duì)應(yīng)設(shè)置有插管，所述l型換向器4與傾轉(zhuǎn)小翼2接插后，用防脫銷子12鎖定。所述管狀插拔機(jī)構(gòu)的接口形狀為圓形、橢圓形或多邊形。所述管狀插拔機(jī)構(gòu)的數(shù)量可以為2個(gè)，也可以為2個(gè)以上。

所述電動(dòng)推桿3為液壓驅(qū)動(dòng)或舵機(jī)連桿驅(qū)動(dòng)。

在實(shí)際應(yīng)用中，如圖1-2所示，螺旋槳變距結(jié)構(gòu)總成5安裝在一個(gè)l型換向器4上，l型換向器4在電動(dòng)推桿3的驅(qū)動(dòng)下沿軸線旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)垂直起降和傾轉(zhuǎn)平飛的切換。電動(dòng)推桿3的伸長(zhǎng)尺寸可以按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行高精度伺服控制，從而擬合出飛機(jī)從垂直起降到固定翼水平飛行的螺旋槳姿態(tài)調(diào)整曲線。

傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋槳傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)螺旋槳推力方向的變換，螺旋槳的動(dòng)力，則由機(jī)翼1內(nèi)部的動(dòng)力軸傳遞過來。如圖3，動(dòng)力由傳動(dòng)軸系10傳遞，經(jīng)過l型換向器4內(nèi)的主動(dòng)錐齒輪8傳遞到從動(dòng)錐齒輪9，從動(dòng)錐齒輪9直接將動(dòng)力傳輸給螺旋槳變距結(jié)構(gòu)總成5。其中傳動(dòng)軸承組7支撐錐齒輪8在固定法蘭11內(nèi)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，以傳遞螺旋槳所需的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；傾轉(zhuǎn)軸承組6支撐l型換向器4圍繞固定法蘭11的外圓在電動(dòng)推桿3的驅(qū)動(dòng)下低速傾轉(zhuǎn)。其中傳動(dòng)軸系10的轉(zhuǎn)速在傾轉(zhuǎn)動(dòng)作執(zhí)行時(shí)的轉(zhuǎn)速為4000rpm，傾轉(zhuǎn)動(dòng)作按15秒完成90°旋轉(zhuǎn)計(jì)，轉(zhuǎn)速為1rpm。后者僅為前者的1/4000,傾轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的牽連運(yùn)動(dòng)影響可以忽略不計(jì)。

l型換向器4上含有2個(gè)可以快速插拔的管狀插拔機(jī)構(gòu)，如圖4，傾轉(zhuǎn)小翼2上對(duì)應(yīng)位置設(shè)有插管，二者接插完畢后，用防脫銷子12鎖定，防止飛行過程中振動(dòng)脫落。

本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：

1、l型換向器4兼傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特征。該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)是l型換向器4的輸入軸和傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心同軸，垂直90°的輸出端則在電動(dòng)推桿3的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)傾轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，可以衍生出液壓推桿驅(qū)動(dòng)傾轉(zhuǎn)，舵機(jī)連桿驅(qū)動(dòng)傾轉(zhuǎn)，甚至伺服電機(jī)通過齒輪驅(qū)動(dòng)l型換向器4實(shí)現(xiàn)傾轉(zhuǎn)的方案，這些方案都屬于基于l型換向器4兼傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)特征的簡(jiǎn)單修改；

2、固定法蘭11的內(nèi)外同心傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，l型換向器4通過傾轉(zhuǎn)軸承組6圍繞固定法蘭11做傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同軸的主動(dòng)錐齒輪8則通過固定法蘭11內(nèi)部的傳動(dòng)軸承組7支撐，在內(nèi)部傳遞動(dòng)力。這種結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)在于固定法蘭11的內(nèi)外兩套軸承組結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)屬于本發(fā)明的保護(hù)點(diǎn)。如設(shè)計(jì)中改動(dòng)齒輪的模數(shù)，壓力角，螺旋角，都屬于對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)單修改；在此固定法蘭11的內(nèi)外軸承結(jié)構(gòu)支撐下，內(nèi)部傳動(dòng)也可以改為數(shù)個(gè)萬向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)，如圖5，錐齒輪傳動(dòng)副可以替換為兩個(gè)聯(lián)軸器構(gòu)成的三節(jié)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；兩個(gè)或多個(gè)聯(lián)軸器構(gòu)成的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以由單個(gè)柔性聯(lián)軸器代替實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)；

3、l型換向器4上的傾轉(zhuǎn)小翼2固定特征，是本發(fā)明的保護(hù)點(diǎn)。二者之間的插拔接口，可以是圓形，橢圓形，矩形或者甚至多邊形，接口長(zhǎng)度可以因?yàn)檩d荷的不同有長(zhǎng)短粗細(xì)，甚至插接口的數(shù)量增加為兩個(gè)以上，這些都屬于簡(jiǎn)單改動(dòng)；另外插銷結(jié)構(gòu)可以由開尾銷衍生出其他形狀的銷子，或者外側(cè)添加各種形狀的整流罩，這些也屬于簡(jiǎn)單改動(dòng)，只要基于l型換向器4外側(cè)，添加和傾轉(zhuǎn)小翼2的固定插接口，均屬于本發(fā)明的保護(hù)之列。

本發(fā)明的有益效果為：

1、適合中小型無人機(jī)的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊化設(shè)計(jì)，裝配簡(jiǎn)單，拆裝容易，適合打包后運(yùn)輸機(jī)動(dòng)；

2、適用于油機(jī)的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，解決了電動(dòng)螺旋槳飛機(jī)的大載重大航程航時(shí)問題；

3、本發(fā)明的傾轉(zhuǎn)小翼接口，可以在傾轉(zhuǎn)的時(shí)候避免類似v22魚鷹和v280那樣機(jī)翼大面積阻擋螺旋槳下洗氣流，傾轉(zhuǎn)切換為平飛的過程中提供大迎角的升力，平飛過程中提供大展弦比的壓差升力。

本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。