一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统，包括上旋翼操纵系统和下旋翼操纵系统，该共轴直升机操纵系统采用上下旋翼联动的操纵形式，上旋翼操纵系统中的上旋翼倾斜器和下旋翼操纵系统中的下旋翼倾斜器通过四根长连杆连接；该共轴直升机操纵系统通过四个伺服舵机同时控制上下旋翼的总距和周期变距，其中上旋翼操纵系统加装有伺服小翼；该共轴直升机操纵系统的航向操纵采用半差动的操纵方式。本发明专利技术采用上下旋翼联动的操纵形式，所需的伺服舵机个数较少，在上旋翼操纵系统上加装伺服小翼，相较于下旋翼操纵系统的伺服小翼有更高的稳定性，伺服小翼的机械结构更加简单，更加方便操纵手操纵直升机。

【技术实现步骤摘要】
一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统
本专利技术涉及航空设计制造
，更具体的说是涉及一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统。
技术介绍
共轴式直升机没有常规布局中的尾桨及其传动系统，其所需的功率相对单旋翼带尾桨直升机所需的功率要少；同时，共轴式直升机具有更加紧凑的结构，相对于单旋翼带尾桨直升机尺寸要减少35％-40％，进而拥有较小的惯性矩，从而增加共轴式直升机的可控性和机动性，因此不少国家研制的无人直升机都采用了共轴双旋翼的布局形式。近些年来，小型无人直升机以体积小，质量轻，操控灵活等特点，逐渐成为研究和发展的重点。小型无人直升机造价更加低廉，不仅在各个领域有着广泛的用途，而且可以作为研制无人直升机飞行控制系统的良好平台，为轻型、中型无人直升机的研制节约大量时间和经费。比较有代表性的机型有奥地利Camcopter及其改进型S-100，日本的R-50及其改型Rmax，中国的“天鹰-3”等。同样由于共轴双旋翼的特点，小型无人直升机中也有很多采用了共轴双旋翼的形式，北航于2000年研制的“M-22”以及05年首飞的某小型无人直升机就是采用了这种形式。共轴式直升机操纵系统主要分为两种形式，一种为上下旋翼联合操纵，即通过平行四边形将上下两个倾斜器连接在一起，使两个倾斜器同时进行总距运动与周期变距，航向运动通过只控制一副旋翼的总距运动的半差动形式实现。另一种操纵形式为桨距分控操纵，其特点为两个倾斜器分别独立控制两副旋翼的总距与周期变距，航向运动通过增加一副旋翼的总距同时减小另一副旋翼总距的全差动方式实现。小型无人直升机由于机体惯量和旋翼角速度阻尼较小，旋翼转速高，机体本身不稳定且振荡周期短，如不加装相应机械增稳装置来增加稳定性，直升机将很难于控制和操纵，因此，如何对现有小型无人直升机，尤其是安装了跷跷板式旋翼的直升机进行改进，通过相应的加装机械增稳系统，以提高直升机的稳定性，便成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统，包括上旋翼操纵系统和下旋翼操纵系统，该共轴直升机操纵系统采用上下旋翼联动的操纵形式，上旋翼操纵系统中的上旋翼倾斜器和下旋翼操纵系统中的下旋翼倾斜器通过四根长连杆连接；该共轴直升机操纵系统通过四个伺服舵机同时控制上下旋翼的总距和周期变距，其中上旋翼操纵系统加装有伺服小翼，通过改变伺服小翼的挥舞运动来操纵上旋翼的周期变距；该共轴直升机操纵系统的航向操纵采用半差动的操纵方式，由一个伺服舵机单独控制下旋翼的总距来实现。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：采用上下旋翼联动的操纵形式，所需的伺服舵机个数较少，在上旋翼操纵系统上加装伺服小翼，相较于下旋翼操纵系统的伺服小翼有更高的稳定性，伺服小翼的机械结构更加简单，更加方便操纵手操纵直升机。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可做出如下改进：进一步地，下旋翼操纵系统包括伺服舵机、舵机连杆、下旋翼倾斜器、下旋翼倾斜器与航向摇臂连杆、航向摇臂、变距连杆、变距摇臂、设于轴承座上的航向操纵系统；伺服舵机上设有摇臂，舵机连杆为两端安装有杆端轴承的杆状结构，其一端通过铰链连接伺服舵机的摇臂，另一端通过铰链连接下旋翼倾斜器，伺服舵机通过舵机连杆控制下旋翼倾斜器的上下运动与倾斜；下旋翼倾斜器通过下旋翼倾斜器与航向摇臂连杆两端的杆端轴承与航向摇臂的一端通过铰链相连，航向摇臂的另一端与装配在该共轴直升机操纵系统外轴上的轴承座通过法兰轴承相连，航向摇臂的中部通过变距连杆两端的杆端轴承与变距摇臂通过铰链相连。当无航向操纵时，航向摇臂与轴承座相连的一端固定，下旋翼倾斜器的运动带动航向摇臂运动，航向摇臂通过变距拉杆带动变距摇臂运动，从而控制下旋翼的总距与周期变距。进一步地，航向操纵系统包括航向舵机、航向连杆、航向杠杆、航向撑杆，航向舵机通过航向连杆两端的杆端轴承与航向杠杆一端通过铰链相连，航向杠杆的中部固定在该共轴直升机操纵系统的机身上，航向杠杆另一端通过航向撑杆连接轴承座，航向撑杆通过螺钉与轴承座固连。航向舵机通过控制航向连杆、航向杠杆和航向撑杆的运动使轴承座上下运动，轴承座与航向摇臂相连，因此可以在上下旋翼倾斜器不动的情况下，通过控制下旋翼的总距改变扭矩实现航向操作。进一步地，上旋翼操纵系统包括上旋翼倾斜器、上旋翼倾斜器与伺服小翼摇臂连杆、剪型摇臂、剪型摇臂滑套、传扭拉杆、伺服小翼、伺服小翼摇臂、剪型摇臂与小翼撑杆连杆；上旋翼倾斜器通过四根长连杆通过铰链连接下旋翼倾斜器，在进行总距与周期变距操纵时上旋翼倾斜器与下旋翼倾斜器会同时进行相同的运动；上旋翼倾斜器外环伸出四个耳片，其中两个通过上旋翼倾斜器与伺服小翼摇臂连杆两端的杆端轴承与伺服小翼摇臂通过铰链相连，另两个通过传扭拉杆与剪型摇臂的一端通过铰链相连；剪型摇臂滑套穿在该共轴直升机操纵系统的内轴上，实现上下滑动，剪型摇臂中部与剪型摇臂滑套通过轴承相连，剪型摇臂另一端通过剪型摇臂与小翼撑杆连杆两端的杆端轴承与伺服小翼通过铰链相连。进一步地，伺服小翼包括小翼叶片、叶片连杆、稳定杆壳体、小翼撑杆和小翼变距连杆；剪型摇臂另一端通过两个剪型摇臂与小翼撑杆连杆两端的杆端轴承与小翼撑杆外端两侧通过铰链相连，小翼撑杆中部通过螺钉与叶片连杆中部固定，叶片连杆穿过空心的稳定杆壳体，通过轴承连接稳定杆壳体，叶片连杆外端固定连接小翼叶片，小翼撑杆倾斜会使叶片连杆和小翼叶片绕其轴线旋转，由此控制伺服小翼变距产生挥舞运动，伺服小翼摇臂通过轴承连接在稳定杆壳体的外表面，能绕该点旋转并由此通过与其相连的变距摇臂控制上旋翼的总距与周期变距。进一步地，四根长连杆相连组成平行四边形。因为下旋翼倾斜器与上旋翼倾斜器构成平行四边形，因此下旋翼倾斜器的上下运动与倾斜会带动上旋翼倾斜器进行相同的上下运动与倾斜。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术操纵系统的轴测图；图2为本专利技术操纵系统的正视图；图3为本专利技术操纵系统的侧视图；图中符号说明如下：1、伺服舵机；2、舵机连杆；3、下旋翼倾斜器；4、下旋翼倾斜器与航向摇臂连杆；5、航向摇臂；6、变距连杆；7、航向舵机；8、航向连杆；9、航向杠杆；10、航向撑杆；11、长连杆；12、上旋翼倾斜器；13、上旋翼倾斜器与伺服小翼摇臂连杆；14、伺服小翼摇臂；15、小翼变距连杆；16、传扭拉杆；17、剪型摇臂；18、剪型摇臂滑套；19、剪型摇臂与小翼撑杆连杆；20、小翼撑杆；21、稳定杆壳体；22、叶片连杆；23、小翼叶片。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例如图1-3所示，本专利技术提供的一种上旋翼带伺服小翼的共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统，包括上旋翼操纵系统和下旋翼操纵系统，其特征在于：该共轴直升机操纵系统采用上下旋翼联动的操纵形式，上旋翼操纵系统中的上旋翼倾斜器和下旋翼操纵系统中的下旋翼倾斜器通过四根长连杆连接；该共轴直升机操纵系统通过四个伺服舵机同时控制上下旋翼的总距和周期变距，其中上旋翼操纵系统加装有伺服小翼，通过改变伺服小翼的挥舞运动来操纵上旋翼的周期变距；该共轴直升机操纵系统的航向操纵采用半差动的操纵方式，由一个伺服舵机单独控制下旋翼的总距来实现。

【技术特征摘要】
1.一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统，包括上旋翼操纵系统和下旋翼操纵系统，其特征在于：该共轴直升机操纵系统采用上下旋翼联动的操纵形式，上旋翼操纵系统中的上旋翼倾斜器和下旋翼操纵系统中的下旋翼倾斜器通过四根长连杆连接；该共轴直升机操纵系统通过四个伺服舵机同时控制上下旋翼的总距和周期变距，其中上旋翼操纵系统加装有伺服小翼，通过改变伺服小翼的挥舞运动来操纵上旋翼的周期变距；该共轴直升机操纵系统的航向操纵采用半差动的操纵方式，由一个伺服舵机单独控制下旋翼的总距来实现。2.根据权利要求1所述的一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统，其特征在于：下旋翼操纵系统包括伺服舵机、舵机连杆、下旋翼倾斜器、下旋翼倾斜器与航向摇臂连杆、航向摇臂、变距连杆、变距摇臂、设于轴承座上的航向操纵系统；伺服舵机上设有摇臂，舵机连杆为两端安装有杆端轴承的杆状结构，其一端通过铰链连接伺服舵机的摇臂，另一端通过铰链连接下旋翼倾斜器；下旋翼倾斜器通过下旋翼倾斜器与航向摇臂连杆两端的杆端轴承与航向摇臂的一端通过铰链相连，航向摇臂的另一端与装配在该共轴直升机操纵系统外轴上的轴承座通过法兰轴承相连，航向摇臂的中部通过变距连杆两端的杆端轴承与变距摇臂通过铰链相连，当无航向操纵时，航向摇臂与轴承座相连的一端固定，下旋翼倾斜器的运动带动航向摇臂运动，航向摇臂通过变距拉杆带动变距摇臂运动，从而控制下旋翼的总距与周期变距。3.根据权利要求2所述的一种上旋翼带伺服小翼的共轴直升机操纵系统，其特征在于：航向操纵系统包括航向舵机、航向连杆、航向杠杆、航向撑杆，航向舵机通过航向连杆两端的杆端轴承与航向杠杆一端通过铰链相连，航向...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铭，
申请(专利权)人：北京海空行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11