一種共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常規(guī)形式共軸式直升機的操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為:上下旋翼槳距分別通過上旋翼自動傾斜器和下旋翼自動傾斜器進行控制，受操縱通道限制，上旋翼和下旋翼的總距和周期變距運動一般采用操縱聯(lián)動的形式，即通過平行四邊形將兩個自動傾斜器連接在一起，使得兩個自動傾斜器同時進行總距運動和周期變距運動。
[0003]與單旋翼直升機靠尾槳進行航向操縱不同，共軸式直升機通過上下旋翼槳距差動來進行航向操縱，即一副旋翼總距增加，另一副旋翼總距減小，兩副旋翼產(chǎn)生反扭矩差以提供航向操縱的扭矩。上下旋翼總距的變化同時會帶來各自升力的變化，為保證航向操縱時升力旋翼總升力不變，兩副旋翼的升力增加和減小的量需保持相等。根據(jù)航向操縱的不同結(jié)構(gòu)形式，常規(guī)形式共軸式直升機操縱系統(tǒng)可分為半差動操縱系統(tǒng)和全差動操縱系統(tǒng)，如圖1和圖2所示。
[0004]如圖1，共軸直升機半差動操縱系統(tǒng)航向操縱原理為，通過操縱上旋翼(或下旋翼)總距改變其反扭矩以產(chǎn)生航向操縱力，同時由于上旋翼(或下旋翼)總距改變，旋翼系統(tǒng)總升力也隨之改變，這種現(xiàn)象稱之為航向-總距耦合效應(yīng)，需要通過旋翼總距以補償升力的改變，稱之為航向-總距解耦。
[0005]如圖2，共軸直升機全差動操縱系統(tǒng)航向操縱原理為，通過差動操縱上旋翼和下旋翼總距(即一副旋翼總距增加的同時另一幅旋翼總距以相等的操縱量減小)改變其反扭矩以產(chǎn)生航向操縱力，此時旋翼系統(tǒng)總升力不會隨之發(fā)生改變，因而沒有航向-總距耦合效應(yīng)。
[0006]如圖3，常規(guī)形式的無人直升機的操縱執(zhí)行機構(gòu)大多采用三個舵機的形式對自動傾斜器進行操縱。這種形式的缺點為，當一個舵機失效時，剩下的兩個舵機不能維持旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動，直升機即進入失控狀態(tài)。部分無人直升機直接采用雙余度舵機，即每一個舵機均包含兩套舵機控制器和電機，以及一套失效切換裝置，這種方式的缺點為增加了舵機的復雜性和重量。
[0007]常規(guī)共軸無人直升機操縱系統(tǒng)的缺點為:機械連桿較多，機械系統(tǒng)較為復雜，不美觀；暴露在外的機械連桿增加了旋翼的旋轉(zhuǎn)阻力；操縱執(zhí)行機構(gòu)大多采用三個舵機的形式，失效后直升機墜毀風險大；采用雙余度舵機形式增加了舵機的復雜性和重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)，以解決常規(guī)共軸式無人直升機機械結(jié)構(gòu)較復雜，旋轉(zhuǎn)阻力大，以及操縱執(zhí)行機構(gòu)失效后直升機墜毀風險大，而采用雙余度舵機形式又增加了舵機的復雜性和重量等缺點。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)，主要包括上旋翼操縱系統(tǒng)和下旋翼操縱系統(tǒng)。
[0010]所述上旋翼操縱系統(tǒng)，包括上旋翼變距拉桿、上旋翼自動傾斜器、上旋翼頭部支撐和上旋翼操縱長拉桿，還有帶動上旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動的上旋翼伺服舵機。所述的上旋翼變距拉桿固定在上旋翼頭部支撐上，另一端連接上旋翼；所述的上旋翼自動傾斜器的內(nèi)環(huán)內(nèi)部連接固定上旋翼傾斜器十字節(jié)，所述的上旋翼操縱長拉桿底端與所述上旋翼十字節(jié)軸承連接，頂端連接上旋翼頭部支撐；所述上旋翼操縱長拉桿外套有內(nèi)軸，內(nèi)軸通過上旋翼十字節(jié)上的上旋翼滑塊帶動上旋翼旋轉(zhuǎn)。
[0011]所述上旋翼頭部支撐、上旋翼自動傾斜器和兩個上旋翼操縱長拉桿共同組成了平行四邊形機構(gòu)，將上旋翼自動傾斜器的上下滑動和縱橫向傾斜運動傳遞給上旋翼，轉(zhuǎn)化為上旋翼總距操縱和周期變距操縱。
[0012]所述上旋翼自動傾斜器，包含和內(nèi)軸一起旋轉(zhuǎn)的上旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)以及不隨內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)的上旋翼自動傾斜器外環(huán)。通過滑塊傳遞內(nèi)軸的扭矩，內(nèi)軸帶動上旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)一起旋轉(zhuǎn)；通過上旋翼自動傾斜器外環(huán)扭力臂機構(gòu)，上旋翼自動傾斜器外環(huán)與機身相連，使其不隨內(nèi)軸一起旋轉(zhuǎn)。
[0013]所述帶動上旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動的上旋翼伺服舵機，包含四個舵機，舵機的布置形式為繞內(nèi)軸斜45°布置，任意一個舵機失效后，其他三個舵機仍能維持整個上旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動，即增加了執(zhí)行機構(gòu)的余度。
[0014]所述下旋翼操縱系統(tǒng)，包括下旋翼變距拉桿，還有帶動下旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動的下旋翼伺服舵機。
[0015]所述下旋翼自動傾斜器，包含和外軸一起旋轉(zhuǎn)的下旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)以及不隨外軸旋轉(zhuǎn)的下旋翼自動傾斜器外環(huán)。通過下旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)扭力臂機構(gòu)傳遞的扭矩，帶動下旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)與外軸一起旋轉(zhuǎn)；通過下旋翼自動傾斜器外環(huán)扭力臂機構(gòu)，下旋翼自動傾斜器外環(huán)與機身相連，使其不隨外軸一起旋轉(zhuǎn)。
[0016]所述帶動下旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動的下旋翼伺服舵機，包含四個舵機，舵機的布置形式為繞外軸斜45°布置，任意一個舵機失效后，其他三個舵機仍能維持整個上旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動，即增加了執(zhí)行機構(gòu)的余度。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明解決了常規(guī)共軸式無人直升機機械結(jié)構(gòu)較復雜，旋轉(zhuǎn)阻力大，以及操縱執(zhí)行機構(gòu)失效后直升機墜毀風險大，而采用雙余度舵機形式又增加了舵機的復雜性和重量等缺點。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中共軸式直升機半差動操縱系統(tǒng)示意圖；
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中共軸式直升機全差動操縱系統(tǒng)示意圖；
[0021]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中采用三個舵機的操縱執(zhí)行機構(gòu)形式示意圖；
[0022]圖4為共軸式無人直升機旋翼和旋翼軸示意圖；
[0023]圖5A為本發(fā)明提供的共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)示意圖的正視圖；
[0024]圖5B為本發(fā)明提供的共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)示意圖的側(cè)視圖。
[0025]圖6為上旋翼自動傾斜器示意圖。
[0026]圖中:
[0027]1-上旋翼；2-內(nèi)軸；3-下旋翼；4-外軸；
[0028]5-上旋翼變距拉桿；6-上旋翼頭部支撐；
[0029]7-上旋翼操縱長拉桿；8-上旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)；
[0030]9-上旋翼自動傾斜器外環(huán)；10-上旋翼滑塊；
[0031]11-上旋翼傾斜器十字節(jié)；12-上旋翼自動傾斜器外環(huán)扭力臂；
[0032]13-上旋翼伺服舵機14-上旋翼伺服舵機操縱拉桿；
[0033]15-下旋翼變距拉桿；16-下旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)；
[0034]17-下旋翼自動傾斜器外環(huán)；18-下旋翼自動傾斜器內(nèi)環(huán)扭力臂；
[0035]19-下旋翼自動傾斜器外環(huán)扭力臂；20-下旋翼伺服舵機；
[0036]21-下旋翼伺服舵機操縱拉桿。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0038]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)，以解決常規(guī)共軸式無人直升機機械結(jié)構(gòu)較復雜、旋轉(zhuǎn)阻力大，以及操縱執(zhí)行機構(gòu)失效后直升機墜毀風險大，而采用雙余度舵機形式又增加了舵機的復雜性和重量等缺點。
[0039]參見圖4、圖5A和圖5B，本發(fā)明提供的共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)，包括上旋翼操縱系統(tǒng)和下旋翼操縱系統(tǒng)。所述的上旋翼操縱系統(tǒng)，包括連接上旋翼I的上旋翼變距拉桿5、上旋翼自動傾斜器、上旋翼頭部支撐6、上旋翼操縱長拉桿7，還有帶動上旋翼自動傾斜器做上下滑動和縱橫向傾斜運動的上旋翼伺服舵機13。在所述上旋翼頭部支撐6的兩端分別連接一個上旋翼變距拉桿5，每一個上旋翼變距拉桿5的一端固定在上旋翼頭部支撐6上，另一端連接上旋翼I。
[0040]如圖4所示，內(nèi)軸2頂端連接上旋翼I,帶動上旋翼I進行頂視逆時針旋轉(zhuǎn)運動；外軸4頂端連接下旋翼3，帶動下旋翼3進行頂視順時針旋轉(zhuǎn)運動；內(nèi)軸2和外軸4之間通過齒輪機構(gòu)進行同軸反向等速旋轉(zhuǎn)；共軸式無人直升機雙余度槳距分控操縱系統(tǒng)附著于內(nèi)軸2和外軸4上，分別對上旋翼槳距和下旋翼槳距進行控制，以操控整個直升機的運動。
[0041]每個上旋翼變距拉桿5