一种磁悬浮旋翼系统及具有其的直升机技术方案

本发明专利技术涉及一种磁悬浮旋翼系统及具有其的直升机，涉及航空领域，特别是涉及旋翼技术领域。所述磁悬浮旋翼系统包括连接旋翼桨尖的旋翼环(2)以及为所述旋翼环(2)提供磁悬力的轨道环(1)，所述轨道环(1)提供的磁悬力包括能够驱动桨叶旋转的驱动装置以及能够使所述桨尖悬浮的悬浮装置，所述旋翼的桨叶根部设置有第一偏转驱动机构，以提供所述桨叶根部第一偏转角度，所述旋翼环(2)上设置有第二偏转驱动机构，以提供所述桨叶尖部第二偏转角度。本发明专利技术的旋翼环仅需外侧轨道环驱动，桨叶间通过中央连接器连接，即保证了旋翼的独立变距需求，又能通过中央连接器相互抵消部分桨叶载荷，增加了旋翼环的整体性，提高了工作可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于直升机总体设计领域，具体涉及一种磁悬浮旋翼系统及具有其的直升机。
技术介绍
旋翼飞行器的旋翼通过旋转产生空气动力，为飞行提供升力，使得直升机可以垂直起降，起降场地灵活，作业范围广。旋翼在提供升力的同时，还能产生飞行所需的各向操纵力。常规的旋翼装置由旋翼桨叶、桨毂、旋翼轴组成，旋翼叶片安装在桨毂上，桨毂通过中心的旋翼轴与传动系统相连，动力系统的驱动力通过传动装置经多级齿轮传动减速后传递给旋翼轴，进而带动桨毂和旋翼桨叶旋转。常规旋翼装置的动力通过发动机和传动装置的机械转换和传递，存在着动力损失且系统复杂；旋翼桨叶的桨尖处存在着桨叶剖面上方和下方的气流对流，降低了桨叶剖面上下方的压力差，影响了桨尖部分产生升力的能力；并且桨叶是裸露的，会与外界物体发生碰撞，影响飞行安全，同时旋翼桨叶产生的噪音没有遮蔽，直接传播到外界，整体噪声大。由于桨叶在半径越大的位置旋转线速度越快，该部位产生升力也大，一般桨叶的升力合力在桨叶的稍部约70％桨叶半径的位置处，即远离旋翼轴的位置，而常规旋翼装置的承载位置在中心处即旋翼轴，故桨叶升力与旋翼轴承载位置的力臂较长，导致桨叶、桨毂和旋翼轴所需承受的弯矩较大，导致振动大，疲劳寿命低。公开号为CN101693470B中国专利技术专利提供了一种磁悬浮电动力旋翼飞碟以，公开号为CN102085912A的中国专利技术专利申请中提供了一种碟形磁悬浮环翼飞行器，上述两篇专利或专利申请中的旋翼装置均采用了旋翼内环和旋翼外环两套磁悬浮导轨，系统较为复杂，旋翼装置整体重量过大；同时还存在着复杂气流环境下，旋翼桨叶在不同方位由于气流速度叠加所承受的气动载荷不一致，由此产生的各片桨叶旋转运动不一致现象，存在桨叶在内外环导轨上发生错动现象的可能性，严重的将导致桨叶出现卡滞状况。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种磁悬浮旋翼系统及具有其的直升机，磁悬浮旋翼系统主要为了整合常规的旋翼系统、动力系统和传动系统以降低系统复杂度和飞行器整机重量并提高旋翼系统维护性；增加桨叶在高升力区的工作面积以提高升力；减少动力传递环节以提高能量传递效率；减少桨尖部分升力损失以提高升力效率；减小桨叶所承受弯矩以提高疲劳寿命并降低旋翼振动；精简轨道数量以提高旋翼环的可靠性；提高桨叶的载荷平衡能力，以提高桨叶的疲劳性能，并能更好的保持升力；保护旋翼以提高飞行安全性；遮蔽噪音以提高飞行静音性，具体如下。本专利技术第一方面提供了一种磁悬浮旋翼系统，包括连接旋翼桨尖的旋翼环以及为所述旋翼环提供磁悬力的轨道环，所述轨道环提供的磁悬力包括能够驱动桨叶旋转的驱动装置以及能够使所述桨尖悬浮的悬浮装置，所述旋翼的桨叶根部设置有第一偏转驱动机构，以提供所述桨叶根部第一偏转角度，所述旋翼环上设置有第二偏转驱动机构，以提供所述桨叶尖部第二偏转角度。本专利技术轨道环首先向旋翼环提供旋转力，使得旋翼环转动，从而带动桨叶转动，进而提供升力，另一方面，轨道环还提供悬浮力，即使所述轨道环在转动过程中保持悬浮状态，以减少摩擦。另外，本专利技术还提供了两套偏转机构，第一偏转机构设置在桨根处，能够控制桨叶根部的偏转角度，第二偏转机构设置在旋翼环上，由于旋翼环被悬浮固定，因此，其上设置的偏转机构能够借力作用于桨叶尖部，通过在桨叶根部及桨叶尖部施以两个不同的偏转角度，能够有效考虑桨叶的各部分区域的强度及升力效果。优选的是，所述轨道环在朝向所述旋翼环的方向设置有环槽，用于容纳旋翼环，所述环槽内在朝向所述旋翼环的方向设置有第一电磁铁，同理，所述旋翼环在朝向所述驱动导轨的环面上间隔设置有若干第一永磁铁，所述驱动导轨以交替变化的电磁力驱动所述旋翼环转动。上述方案中优选的是，所述轨道环在朝向所述旋翼环的方向设置有环槽，用于容纳旋翼环，所述轨道环在旋翼环上、下位置处均设置有支撑导轨，所述支撑导轨用于引导所述轨道环运动，同时，所述支撑导轨上设置有悬浮磁铁，所述旋翼环对应位置处设置有第二永磁铁，使得所述旋翼环悬浮于所述环槽内。上述方案中优选的是，所述悬浮磁铁为第二电磁铁。上述方案中优选的是，所述悬浮磁铁为第三永磁铁，所述第三永磁铁与所述第二永磁铁相斥。上述方案中优选的是，所述旋翼环完全悬浮于所述轨道环的环槽内。上述方案中优选的是，所述轨道环采用隔音降噪材料制成。上述方案中优选的是，所述旋翼环上间隔设置有位置传感器，所述轨道环上间隔设置有若干相位感应器。上述方案中优选的是，所述位置传感器至少为1个，所述相位感应器至少设置有4个。本专利技术另一方面提供了一种磁悬浮旋翼直升机，包括上述任一项所述的磁悬浮旋翼系统，所述磁悬浮旋翼直升机在所述轨道环上设置有涵道口，以提高升力效率。优选的是，所述磁悬浮旋翼直升机包括布置在同一轴线上的两套所述磁悬浮旋翼系统，或者布置在飞行器上前后或左右对称的两套所述磁悬浮旋翼系统，其中，两套所述磁悬浮旋翼系统的桨叶旋转方向相反。本专利技术的有益效果是：本专利技术相对于常规旋翼技术具有以下九大有益效果：1、本专利技术通过轨道环产生交替变换的电磁力驱动旋翼环旋转，综合取代了常规的旋翼系统、动力系统和传动系统，系统得到精简，可以降低飞行器整机重量并提高旋翼系统维护性；2、本专利技术的结构紧凑，旋翼环的环状物在轨道环内部，桨叶的工作面一直延伸到轨道环的壁面处，使旋翼工作面得以最大化，并且增加的工作面积分布在桨叶端部的高升力区，对提高旋翼升力效果显著；3、本专利技术采用轨道环直接驱动旋翼环旋转工作，相对传统旋翼装置由发动机传递到传动系统，经转速变换后再传递到旋翼的流程，减少了动力传递环节，降低了传递损失，提高了能量传递效率；4、本专利技术采用的旋翼环减少了桨尖部分桨叶剖面上方和下方的对流，能较好的保持上下方的压力差，提高了升力，并且在轨道环设置了涵道口进一步提高升力效率，相对传统旋翼装置升力效率提升大；5、相对传统旋翼装置，本专利技术的升力载荷传递是通过桨叶端部的轨道环传递到飞行器，支持端离桨叶升力合力近，传递力臂短，桨叶承受弯矩小，振动低，疲劳寿命长；6、相当于采用内外双轨道的旋翼构型，本专利技术的旋翼环仅需外侧轨道环驱动，桨叶间通过中央连接器连接，即保证了旋翼的独立变距需求，又能通过中央连接器相互抵消部分桨叶载荷，增加了旋翼环的整体性，避免了桨叶在内外两个轨道间因气动载荷不均导致的桨叶错动和卡滞，提高了工作可靠性；7、本专利技术的桨叶可以通过差动变距方式使桨叶根部和端部的迎角产生不同的调整值，相对传统旋翼能更好的平衡桨叶载荷，提高桨叶疲劳性能，并且能更好地保持旋翼升力；8、本专利技术的旋翼有轨道环的保护，提高了飞行器的安全性；9、本专利技术的旋翼外部的轨道环对噪音起到遮蔽作用，飞行静音性好。综上，本专利技术综合了常规的旋翼系统、动力系统和传动系统，降低了飞行器整机重量并改善了系统维护性；提高了桨叶在高升力区的工作面积，增大了升力；减少了动力传递环节，提高了能量传递效率；减少了桨尖部分升力损失，提高了升力效率；减小桨叶所承受的弯矩，提高了疲劳寿命；增加了旋翼环的整体性，提高了工作可靠性；提高了桨叶的载荷平衡能力，提高了桨叶疲劳性能，并能更好的保持升力；为旋翼提供了保护，提高了安全性；遮蔽了噪音，提高了飞行静音性。附图说明图1为本专利技术磁悬浮旋翼系统的一优选实施例的旋翼装置俯视图。图2为图1所示实施例的旋翼装置具体结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁悬浮旋翼系统，包括连接旋翼桨尖的旋翼环(2)以及为所述旋翼环(2)提供磁悬力的轨道环(1)，其特征在于：所述轨道环(1)提供的磁悬力包括能够驱动桨叶旋转的驱动装置以及能够使所述桨尖悬浮的悬浮装置，所述旋翼的桨叶根部设置有第一偏转驱动机构，以提供所述桨叶根部第一偏转角度，所述旋翼环(2)上设置有第二偏转驱动机构，以提供所述桨叶尖部第二偏转角度。

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮旋翼系统，包括连接旋翼桨尖的旋翼环(2)以及为所述旋翼环(2)提供磁悬力的轨道环(1)，其特征在于：所述轨道环(1)提供的磁悬力包括能够驱动桨叶旋转的驱动装置以及能够使所述桨尖悬浮的悬浮装置，所述旋翼的桨叶根部设置有第一偏转驱动机构，以提供所述桨叶根部第一偏转角度，所述旋翼环(2)上设置有第二偏转驱动机构，以提供所述桨叶尖部第二偏转角度。2.如权利要求1所述的磁悬浮旋翼系统，其特征在于：所述轨道环(1)在朝向所述旋翼环(2)的方向设置有环槽，用于容纳旋翼环(2)，所述环槽内在朝向所述旋翼环(2)的方向设置有第一电磁铁，同理，所述旋翼环(2)在朝向所述驱动导轨的环面上间隔设置有若干第一永磁铁，所述驱动导轨以交替变化的电磁力驱动所述旋翼环(2)转动。3.如权利要求1所述的磁悬浮旋翼系统，其特征在于：所述轨道环(1)在朝向所述旋翼环(2)的方向设置有环槽，用于容纳旋翼环(2)，所述轨道环(1)在旋翼环(2)上、下位置处均设置有支撑导轨，所述支撑导轨用于引导所述轨道环(1)运动，同时，所述支撑导轨上设置有悬浮磁铁，所述旋翼环(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘衍涛，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：江西;36