一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法，直升机包含机身、旋翼、发动机、起落架、垂尾和尾桨模块；尾桨模块包含设置在垂尾两侧的第一摆线桨、第二摆线桨；第一摆线桨、第二摆线桨均包含上安装板、下安装板、中心轴、从动齿轮、主动齿轮、摆线电机、上摆线架、下摆线架、偏心杆、铰接柱、若干变距连杆和若干桨叶。工作时，对偏心杆设置偏置量，使桨叶在不同旋转位置均具有迎角，形成始终向某一方向（可调）合力的旋转状态，最终提供尾桨模块某一固定方向的推力，平衡直升机反扭矩。本发明专利技术将摆线桨运用于直升机平衡反扭矩，简单可靠、重量轻、效率高、机动性强、噪声低、振动低、安全性高，具有广阔的应用前景。

A Cycloidal Propeller Balanced Anti-Torque Helicopter and Its Working Method

The invention discloses a cycloidal propeller balancing counter-torque helicopter and its working method. The helicopter comprises a fuselage, a rotor, an engine, a landing gear, a vertical tail and a tail propeller module; the tail propeller module comprises a first cycloidal propeller and a second cycloidal propeller arranged on both sides of the vertical tail; the first cycloidal propeller and the second cycloidal propeller all contain an upper installation plate, a lower installation plate, a central shaft, a driven gear and an active gear. Cycloid motor, upper cycloid frame, lower cycloid frame, eccentric rod, hinged column, several variable pitch connecting rods and several blades. When working, the eccentric rod is offset so that the blade has an angle of attack at different rotating positions, forming a rotating state of resultant force always in a certain direction (adjustable). Finally, the thrust of the tail rotor module in a fixed direction is provided to balance the helicopter counter-torque. The cycloidal propeller is applied to the helicopter counterbalance torque, which is simple, reliable, light in weight, high in efficiency, strong in maneuverability, low in noise, low in vibration and high in safety, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法
本专利技术涉及航空领域，具体涉及一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法。
技术介绍
在单旋翼直升机上，尾桨平衡了主旋翼所产生的反扭矩和在所有飞行条件下的操纵力。然而，高速旋转的尾桨在安全性、振动和噪声方面都有许多缺点，许多研究都致力于取消暴露的尾旋翼。此外，针对摆线桨技术的研究已经持续了较长的时间。桨叶作为升力面，其攻角随着桨盘转动显连续的周期变化，这种俯仰运动大大提高了摆线桨的气动效率。另外，通过改变转速的大小，可以改变摆线桨拉力的大小；而通过改变偏心杆的方向，可以改变摆线桨拉力的方向，摆线桨对于拉力大小与方向的控制简单且高效。基于此，本专利技术将摆线桨运用于直升机平衡反扭矩，简单高效、操纵性能好、噪声振动低、质量轻、安全性高，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是针对目前单旋翼直升机尾桨安全性低、噪声振动高等问题，提供一种摆线桨平衡反扭矩直升机及其工作方法。本专利技术为解决上述问题采用以下技术方案：一种摆线桨平衡反扭矩直升机，包含机身、旋翼、发动机、起落架、垂尾和尾桨模块；所述发动机设置在机身顶部，其输出轴和所述旋翼的转轴固连；所述起落架设置在机身底部，用于直升机起落；所述垂尾、尾桨模块均设置在机身尾部，其中，所述垂尾用于增加直升机横向稳定性，所述尾桨模块用于平衡直升机反扭矩与控制直升机偏航运动；所述尾桨模块包含设置在垂尾两侧的第一摆线桨、第二摆线桨；所述第一摆线桨、第二摆线桨均包含上安装板、下安装板、中心轴、从动齿轮、主动齿轮、摆线电机、上摆线架、下摆线架、偏心杆、铰接柱、若干变距连杆和若干桨叶；所述上安装板、下安装板平行设置，其中，上安装板固定在所述垂尾上，下安装板固定在所述机身尾部；所述中心轴一端和所述下摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述下摆线架，另一端和所述上摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述上摆线架，所述上摆线架、下摆线架平行设置在上安装板、下安装板之间；所述桨叶包含前缘、后缘和调整轴，其中，所述前缘两侧均设有转轴、前缘两侧的转轴在同一条直线上，所述后缘的一侧设有和所述调整轴相配合的轴孔；所述调整轴一端插入所述轴孔、通过所述轴孔和所述桨叶能够相对自由转动，另一端伸出所述轴孔；所述若干桨叶均匀设置在所述上摆线架、下摆线架之间，前缘两侧的转轴分别和上摆线架、下摆线架转动相连，使得所述桨叶能够通过前缘两侧的转轴在上摆线架、下摆线架之间自由转动；所述偏心杆设置在上安装板和上摆线架之间，其一端和所述中心轴穿出上摆线架的一端固连，另一端通过所述铰接柱和所述上安装板的下端面固连；所述铰接柱和所述中心轴平行设置；所述变距连杆和所述桨叶一一对应，一端和其对应桨叶调节轴伸出轴孔的一端固连，另一端均和所述铰接柱铰接；所述下摆线架和所述从动齿轮同轴设置，且下摆线架的下端面和所述从动齿轮的上端面固连；所述从动齿轮的下端面通过轴承和所述下安装板的上端面转动相连；所述从动齿轮中心设有通孔，所述中心轴穿过下摆线架的一端穿过所述从动齿轮中心的通孔和所述下安装板固连；所述摆线电机的输出轴和主动齿轮的转轴固连，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合。本专利技术还给出了一种基于该摆线桨平衡反扭矩直升机的工作方法，包含以下过程：通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中摆线电机的转速来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的大小。本专利技术还给出了一种基于该摆线桨平衡反扭矩直升机的工作方法，包含以下过程：通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中偏心杆的偏置量来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的方向。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术将摆线桨运用于直升机平衡反扭矩，简单可靠、重量轻、效率高、机动性强、噪声振动低、安全性高。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中尾桨、第一摆线桨、第二摆线桨相配合的结构示意图；图3是本专利技术中第一摆线桨上摆线架处的结构示意图；图4是本专利技术中第一摆线桨下摆线架处的结构示意图；图5为第一摆线桨产生二维矢量推力随着其偏心杆偏置量不同的变化示意图。图中，1-机身，2-旋翼，3-尾桨模块，4-发动机，5-起落架，6-垂尾，7-下安装板，8-桨叶，9-下摆线架，10-中心轴，11-变距连杆，12-偏心杆，13-上安装板，14-从动齿轮。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，本专利技术公开了一种摆线桨平衡反扭矩直升机，包含机身、旋翼、发动机、起落架、垂尾和尾桨模块；所述发动机设置在机身顶部，其输出轴和所述旋翼的转轴固连；所述起落架设置在机身底部，用于直升机起落；所述垂尾、尾桨模块均设置在机身尾部，其中，所述垂尾用于增加直升机横向稳定性，所述尾桨模块用于平衡直升机反扭矩与控制直升机偏航运动。如图2所示，所述尾桨模块包含设置在垂尾两侧的第一摆线桨、第二摆线桨。如图3所示，所述第一摆线桨、第二摆线桨均包含上安装板、下安装板、中心轴、从动齿轮、主动齿轮、摆线电机、上摆线架、下摆线架、偏心杆、铰接柱、若干变距连杆和若干桨叶；所述上安装板、下安装板平行设置，其中，上安装板固定在所述垂尾上，下安装板固定在所述机身尾部；所述中心轴一端和所述下摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述下摆线架，另一端和所述上摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述上摆线架，所述上摆线架、下摆线架平行设置在上安装板、下安装板之间；所述桨叶包含前缘、后缘和调整轴，其中，所述前缘两侧均设有转轴、前缘两侧的转轴在同一条直线上，所述后缘的一侧设有和所述调整轴相配合的轴孔；所述调整轴一端插入所述轴孔、通过所述轴孔和所述桨叶能够相对自由转动，另一端伸出所述轴孔；所述若干桨叶均匀设置在所述上摆线架、下摆线架之间，前缘两侧的转轴分别和上摆线架、下摆线架转动相连，使得所述桨叶能够通过前缘两侧的转轴在上摆线架、下摆线架之间自由转动；所述偏心杆设置在上安装板和上摆线架之间，其一端和所述中心轴穿出上摆线架的一端固连，另一端通过所述铰接柱和所述上安装板的下端面固连；所述铰接柱和所述中心轴平行设置；所述变距连杆和所述桨叶一一对应，一端和其对应桨叶调节轴伸出轴孔的一端固连，另一端均和所述铰接柱铰接。如图4所示，所述下摆线架和所述从动齿轮同轴设置，且下摆线架的下端面和所述从动齿轮的上端面固连；所述从动齿轮的下端面通过轴承和所述下安装板的上端面转动相连；所述从动齿轮中心设有通孔，所述中心轴穿过下摆线架的一端穿过所述从动齿轮中心的通孔和所述下安装板固连；所述摆线电机的输出轴和主动齿轮的转轴固连，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合。第一摆线桨、第二摆线桨工作时，摆线电机驱动主动齿轮带动从动齿轮进而带动下摆线架转动，下摆线架又通过各个桨叶带动上摆线架转动，各个桨叶在绕中心轴公转的同时，被变距连杆驱动做俯仰振荡。本专利技术能够实现各个桨叶在不同旋转位置具有最优的迎角，而迎角的大小取决于偏心杆的偏置量的大小。如果偏心杆的偏置量是一定的，各桨叶在不同位置的迎角则也是一定的。通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中摆线电机的转速来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的大小。通过调节第一摆线桨、第二摆线桨中偏心杆的偏置量来调整第一摆线桨、第二摆线桨产生拉力的方向。因此本专利技术具有优异的机动性和操纵性。本专利技术中的摆线桨二维矢量推力控制示意图如图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摆线桨平衡反扭矩直升机，其特征在于，包含机身、旋翼、发动机、起落架、垂尾和尾桨模块；所述发动机设置在机身顶部，其输出轴和所述旋翼的转轴固连；所述起落架设置在机身底部，用于直升机起落；所述垂尾、尾桨模块均设置在机身尾部，其中，所述垂尾用于增加直升机横向稳定性，所述尾桨模块用于平衡直升机反扭矩与控制直升机偏航运动；所述尾桨模块包含设置在垂尾两侧的第一摆线桨、第二摆线桨；所述第一摆线桨、第二摆线桨均包含上安装板、下安装板、中心轴、从动齿轮、主动齿轮、摆线电机、上摆线架、下摆线架、偏心杆、铰接柱、若干变距连杆和若干桨叶；所述上安装板、下安装板平行设置，其中，上安装板固定在所述垂尾上，下安装板固定在所述机身尾部；所述中心轴一端和所述下摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述下摆线架，另一端和所述上摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述上摆线架，所述上摆线架、下摆线架平行设置在上安装板、下安装板之间；所述桨叶包含前缘、后缘和调整轴，其中，所述前缘两侧均设有转轴、前缘两侧的转轴在同一条直线上，所述后缘的一侧设有和所述调整轴相配合的轴孔；所述调整轴一端插入所述轴孔、通过所述轴孔和所述桨叶能够相对自由转动，另一端伸出所述轴孔；所述若干桨叶均匀设置在所述上摆线架、下摆线架之间，前缘两侧的转轴分别和上摆线架、下摆线架转动相连，使得所述桨叶能够通过前缘两侧的转轴在上摆线架、下摆线架之间自由转动；所述偏心杆设置在上安装板和上摆线架之间，其一端和所述中心轴穿出上摆线架的一端固连，另一端通过所述铰接柱和所述上安装板的下端面固连；所述铰接柱和所述中心轴平行设置；所述变距连杆和所述桨叶一一对应，一端和其对应桨叶调节轴伸出轴孔的一端固连，另一端均和所述铰接柱铰接；所述下摆线架和所述从动齿轮同轴设置，且下摆线架的下端面和所述从动齿轮的上端面固连；所述从动齿轮的下端面通过轴承和所述下安装板的上端面转动相连；所述从动齿轮中心设有通孔，所述中心轴穿过下摆线架的一端穿过所述从动齿轮中心的通孔和所述下安装板固连；所述摆线电机的输出轴和主动齿轮的转轴固连，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合。...

【技术特征摘要】
1.一种摆线桨平衡反扭矩直升机，其特征在于，包含机身、旋翼、发动机、起落架、垂尾和尾桨模块；所述发动机设置在机身顶部，其输出轴和所述旋翼的转轴固连；所述起落架设置在机身底部，用于直升机起落；所述垂尾、尾桨模块均设置在机身尾部，其中，所述垂尾用于增加直升机横向稳定性，所述尾桨模块用于平衡直升机反扭矩与控制直升机偏航运动；所述尾桨模块包含设置在垂尾两侧的第一摆线桨、第二摆线桨；所述第一摆线桨、第二摆线桨均包含上安装板、下安装板、中心轴、从动齿轮、主动齿轮、摆线电机、上摆线架、下摆线架、偏心杆、铰接柱、若干变距连杆和若干桨叶；所述上安装板、下安装板平行设置，其中，上安装板固定在所述垂尾上，下安装板固定在所述机身尾部；所述中心轴一端和所述下摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述下摆线架，另一端和所述上摆线架的中心通过轴承相连且穿过所述上摆线架，所述上摆线架、下摆线架平行设置在上安装板、下安装板之间；所述桨叶包含前缘、后缘和调整轴，其中，所述前缘两侧均设有转轴、前缘两侧的转轴在同一条直线上，所述后缘的一侧设有和所述调整轴相配合的轴孔；所述调整轴一端插入所述轴孔、通过所述轴孔和所述桨叶能够相对自由转动，另一端伸出所述轴孔；所述若干桨叶均匀设置在所述上摆线架、下摆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建炜，朱清华，王坤，申遂愿，招启军，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32