一種可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及改變其旋翼系統(tǒng)工作狀態(tài)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋翼飛行器系統(tǒng)的領(lǐng)域，并且更具體地涉及可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及改變其旋翼系統(tǒng)工作狀態(tài)的方法。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]為了設(shè)計(jì)一種飛行器，使其兼顧直升機(jī)的垂直起降性能和固定翼飛機(jī)的高速度、大航程性能，人類提出了多種方案的垂直起降飛機(jī)，包括復(fù)合式直升飛機(jī)、裝備推力矢量發(fā)動(dòng)機(jī)或升力發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣式飛機(jī)、傾轉(zhuǎn)涵道螺旋槳飛機(jī)、傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)、可停轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)等。
[0003]可停轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)由于機(jī)構(gòu)利用率高、航程和飛行速度都較大，在眾多垂直起降方案中受到關(guān)注。美國(guó)先期開發(fā)的HV-2A，驗(yàn)證了從固定翼到旋轉(zhuǎn)翼的轉(zhuǎn)換，后續(xù)美國(guó)又開展了 X-50新型垂直起降驗(yàn)證機(jī)的研宄。此類可停轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)的一般工作原理為，在垂直起降時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率大部分輸入主旋翼，提供整機(jī)所需要的升力；當(dāng)可停轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)達(dá)到一定的飛行高度和飛行速度時(shí)，主旋翼轉(zhuǎn)換為固定翼，不再有功率輸入，由固定翼提供機(jī)體所需的升力，全部功率輸入尾部螺旋槳，提供前飛推進(jìn)力，實(shí)現(xiàn)可停轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的高速巡航。
[0004]綜上所述，需要一種可靠的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案和方法實(shí)現(xiàn)可停轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)的功率在主旋翼和尾部螺旋槳之間的分配以及主旋翼在旋轉(zhuǎn)翼工作狀態(tài)和固定翼工作狀態(tài)之間的切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明提供了一種可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及改變其旋翼系統(tǒng)工作狀態(tài)的方法。
[0006]本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括旋翼系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)、可變速傳動(dòng)系統(tǒng)、齒輪減速系統(tǒng)及尾傳動(dòng)系統(tǒng)。所述旋翼系統(tǒng)包括一個(gè)主旋翼和一個(gè)尾部螺旋槳。一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪減速系統(tǒng)、可變速傳動(dòng)系統(tǒng)和尾傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接于旋翼系統(tǒng)。所述可變速傳動(dòng)系統(tǒng)包括聯(lián)接于齒輪減速系統(tǒng)、聯(lián)接于主旋翼的輸出軸、聯(lián)結(jié)于尾傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出軸、行星齒輪裝置、聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器以及聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器。所述齒輪減速系統(tǒng)是聯(lián)結(jié)于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中的各發(fā)動(dòng)機(jī)輸入軸、可變速傳動(dòng)系統(tǒng)以及尾傳動(dòng)系統(tǒng)的用于減速的齒輪系統(tǒng)。所述尾傳動(dòng)系統(tǒng)是聯(lián)結(jié)于齒輪減速系統(tǒng)和尾部螺旋槳的齒輪系統(tǒng)。聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器是一種盤式制動(dòng)器，可制動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架從而使主旋翼從額定轉(zhuǎn)速減速至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，也可逐漸解脫制動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架從而使主旋翼逐步起動(dòng)并達(dá)額定轉(zhuǎn)速。聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器也是一種盤式制動(dòng)器，可制動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈從而使內(nèi)齒圈減速至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，也可逐漸解脫制動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈從而使內(nèi)齒圈逐步起動(dòng)并達(dá)最大轉(zhuǎn)速。可變速傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)分別制動(dòng)、半制動(dòng)和解脫制動(dòng)行星架制動(dòng)器或內(nèi)齒圈制動(dòng)器，而使主旋翼在停止轉(zhuǎn)動(dòng)、起動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)逐步增速至額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)間進(jìn)行切換。所述具體包括以下步驟:
[0007]在一個(gè)實(shí)施方式中，旋翼系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速?gòu)撵o止起動(dòng)逐漸上升達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。首先對(duì)聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)，內(nèi)齒圈保持固定，同時(shí)解脫聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，功率通過(guò)可變速主傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給主旋翼，通過(guò)尾傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給尾部螺旋槳，主旋翼由靜止轉(zhuǎn)速逐漸上升達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，尾部螺旋槳由靜止轉(zhuǎn)速逐漸上升達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率分別供給主旋翼(約占總功率的85% )和尾部螺旋槳(約占總功率的15% )。
[0008]在一個(gè)實(shí)施方式中，旋翼系統(tǒng)中的主旋翼從額定轉(zhuǎn)速逐漸降低轉(zhuǎn)速直至停轉(zhuǎn)。聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器松脫，主旋翼失去動(dòng)力，聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器半制動(dòng)，主旋翼轉(zhuǎn)速逐漸降低，聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器松脫，聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器半制動(dòng)，主旋翼低速拖轉(zhuǎn)至固定位置，主旋翼停轉(zhuǎn)，聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器制動(dòng)，聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器松脫，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為固定翼飛行器狀態(tài)。此時(shí)內(nèi)齒圈空轉(zhuǎn)，主旋翼不再有功率輸入，全部功率通過(guò)尾傳動(dòng)系統(tǒng)輸入尾部螺旋槳。
[0009]在一個(gè)實(shí)施方式中，旋翼系統(tǒng)中的主旋翼從固定翼狀態(tài)逐漸提升直至額定轉(zhuǎn)速。聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器解脫，聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器半制動(dòng)，主旋翼轉(zhuǎn)速逐漸提升，可變速齒輪系統(tǒng)的內(nèi)齒圈制動(dòng)器制動(dòng)，主旋翼達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)翼飛行器狀態(tài)。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率分別供給主旋翼(約占總功率的85% )和尾部螺旋槳(約占總功率的15% )。
[0010]如本文中所大致描述，根據(jù)本文中所描述的各種實(shí)施方式的目的，本專利的主題涉及具有可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及改變其旋翼系統(tǒng)工作狀態(tài)的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖；
[0012]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例性旋轉(zhuǎn)翼飛行器工作狀態(tài)；
[0013]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例性主旋翼逐漸減速工作狀態(tài)；
[0014]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例性主旋翼低速拖轉(zhuǎn)工作狀態(tài)；
[0015]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例性固定翼飛行器工作狀態(tài)；
[0016]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的主旋翼和尾部螺旋槳從靜止?fàn)顟B(tài)逐漸提升轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的示例性框圖；
[0017]圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的主旋翼從額定轉(zhuǎn)速逐漸降低轉(zhuǎn)速直至停轉(zhuǎn)、飛行器從旋轉(zhuǎn)翼工作狀態(tài)切換到固定翼工作狀態(tài)的示例性框圖；
[0018]圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的主旋翼從停轉(zhuǎn)逐漸提升轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速、飛行器從固定翼工作狀態(tài)切換到旋轉(zhuǎn)翼工作狀態(tài)的示例性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]圖1顯示出根據(jù)本發(fā)明的可停轉(zhuǎn)旋翼飛行器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意。該旋翼飛行器系統(tǒng)100具有兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)1la和101b，可變速主傳動(dòng)系統(tǒng)110，齒輪減速系統(tǒng)102，旋翼系統(tǒng)120。兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)(1la和1lb)和可變速主傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)齒輪減速系統(tǒng)102連接在一起?？勺兯僦鱾鲃?dòng)系統(tǒng)110裝置包括:聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器(111)和聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器(114);行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)(112)。旋翼系統(tǒng)(120)包括一個(gè)主旋翼(121)和尾部螺旋槳(122)。齒輪減速系統(tǒng)(102)通過(guò)尾傳動(dòng)系統(tǒng)(125)與尾部螺旋槳(122)相連。
[0021]圖6示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的主旋翼和尾部螺旋槳從靜止?fàn)顟B(tài)逐漸提升轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的示例性框圖。旋翼系統(tǒng)(120)的轉(zhuǎn)速?gòu)撵o止起動(dòng)逐漸上升達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，如圖2所示。聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的內(nèi)齒圈制動(dòng)器(111)制動(dòng)，內(nèi)齒圈保持固定，同時(shí)聯(lián)接于行星齒輪傳動(dòng)裝置的行星架制動(dòng)器(114)解脫。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(1la和