一种共轴双旋翼无人机动力系统结构技术方案

本发明专利技术涉及飞行器技术领域，具体是一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，用于解决现有共轴双旋翼无人机动力系统效率低和稳定性差的问题。本发明专利技术包括微型涡轴发动机、主级减速器和二级减速器，所述主级减速器的输出轴与二级减速器的输入轴连接，所述主级减速器包括燃油润滑系统；所述第二级减速器包括输入轴、内输出轴组件和外输出轴组件，所述内输出轴组件和外输出轴组件的旋向相反，所述第二级减速器还包括滑油润滑系统。本发明专利技术通过采用一台微型涡轴发动机、主级减速器和二级减速器，达到功率的高效输出，简化结构布局；主级减速器采用燃油润滑系统，二级减速器采用滑油润滑系统，有效实现了减速器的冷却，实现减速器的稳定工作。

Power system structure of a coaxial twin rotor UAV

The invention relates to the technical field of aircraft, in particular to a power system structure of a coaxial double rotor UAV, which is used to solve the problems of low efficiency and poor stability of the power system of the existing coaxial double rotor UAV. The invention includes a micro turboshaft engine, a main reducer and a second reducer, the output shaft of the main reducer is connected with the input shaft of the second reducer, the main reducer includes a fuel oil lubrication system, the second reducer includes an input shaft, an internal output shaft assembly and an external output shaft assembly, the rotation direction of the internal output shaft assembly and the external output shaft assembly is opposite, and the rotation direction of the internal output shaft assembly and the external output shaft assembly is opposite The second stage reducer also includes a lubricating oil system. The invention adopts a micro turboshaft engine, a main reducer and a second reducer to achieve high-efficiency output of power and simplify the structure layout; the main reducer adopts a fuel lubrication system, and the second reducer adopts a lubricating oil lubrication system, which effectively realizes the cooling of the reducer and the stable operation of the reducer.

【技术实现步骤摘要】
一种共轴双旋翼无人机动力系统结构
本专利技术涉及飞行器
，更具体的是涉及一种共轴双旋翼无人机动力系统结构。
技术介绍
无人机由于其具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，备受世界各国军队的青睐，被广泛应用在军事领域中。此外，目前世界各国都在积极拓展民用无人机的应用范围，在电力、通信、气象、农林、海洋、勘探等领域应用无人机的技术效果和经济效果都非常被看好。无人机中共轴双旋翼无人机尤为突出，共轴双旋翼无人直升机具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，由于转向相反，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩可实现航向操纵，共轴双旋翼在直升机的飞行中，既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。动力系统是共轴双旋翼无人机的核心技术，其减速器的结构特性直接影响着动力系统乃至整个无人机的整体性能。然而，目前共轴双旋翼无人机动力系统多采用单级减速器，由于减速器载荷谱的随机性、承载能力和润滑方式，制约了动力系统的性能。如何设计一种高效稳定的动力系统成为亟待解决的问题。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术提供了一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，用于解决现有共轴双旋翼无人机动力系统效率低和稳定性差的问题。本专利技术通过采用一台微型涡轴发动机、主级减速器和二级减速器，达到功率的高效输出，简化结构布局；主级减速器采用燃油润滑系统，二级减速器采用滑油润滑系统，有效实现了减速器的冷却，实现减速器的稳定工作。本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，包括微型涡轴发动机、主级减速器和二级减速器，所述主级减速器与微型涡轴发动机的自由涡轮连接，所述主级减速器的输出轴与二级减速器的输入轴连接，所述主级减速器包括燃油润滑系统；所述第二级减速器包括输入轴、内输出轴组件和外输出轴组件，所述内输出轴组件和外输出轴组件的旋向相反，所述第二级减速器还包括滑油润滑系统。作为一种优选的方式，所述二级减速器包括相互连接的轴承箱和减速器箱，所述输入轴安装在轴承箱内，所述输入轴与内输出轴组件、外输出轴组件均相互垂直。作为一种优选的方式，所述输入轴上靠近内输出轴组件的一端安装有位于减速器箱内的斜伞齿轮，所述外输出轴组件包括相互连接的第一外输出轴和第二外输出轴，所述内输出轴组件包括相互连接且分别位于第一外输出轴内部和第二外输出轴内部的第一内输出轴和第二内输出轴，所述第一内输出轴上安装有可随第一内输出轴一起旋转的下齿轮支架，所述第一外输出轴上安装有可随第一外输出轴一起旋转的上齿轮支架，所述上齿轮支架和下齿轮支架上分别安装有均与斜伞齿轮相啮合的上锥齿轮和下锥齿轮。作为一种优选的方式，所述第一内输出轴与第一外输出轴的上部通过第一深沟球轴承连接，第一深沟球轴承的内圈与第一内输出轴接触，外圈与第一外输出轴接触；所述第一内输出轴的下端通过第一圆锥滚子轴承连接有密封盖，所述密封盖连接有下端盖，所述下端盖与减速器箱的下端连接。作为一种优选的方式，所述第一外输出轴的下端通过第二圆锥滚子轴承与减速器箱连接，所述第二圆锥滚子轴承的内圈与上齿轮支架接触，所述第一外输出轴的中部通过第二深沟球轴承与减速器箱连接，所述第二深沟球轴承的外圈和第二圆锥滚子轴承的外圈间还安装有轴承衬套，所述减速器箱的上端安装有上端盖，所述上端盖与第二深沟球轴承的外圈接触。作为一种优选的方式，所述减速器箱的上部开有滑油入口，所述下端盖上开有滑油出口。作为一种优选的方式，所述上端盖与第一外输出轴间安装有第一挡油环，所述第一外输出轴与第一外输出轴间安装有第二挡油环。作为一种优选的方式，所述轴承箱的两端均通过第三圆锥滚子轴承与输入轴连接，所述轴承箱上远离第一外输出轴的一端连接有轴承箱盖，所述轴承箱盖与输入轴间还设有第三挡油环。工作原理：微型涡轴发动机产生的动力传递给主级减速器，主级减速器带动二级减速器的输入轴旋转，输入轴旋转再带动斜伞齿轮旋转，斜伞齿轮旋转再分别带动上锥齿轮和下锥齿轮旋转，下锥齿轮带动上齿轮支架旋转，下齿轮支架再依次带动第一内输出轴和第二内输出轴旋转；上锥齿轮带动上齿轮支架旋转，上齿轮支架再依次带动第一外输出轴和第二外输出轴旋转，由于上锥齿轮和下锥齿轮旋转的方向相反，所以第二内输出轴和第二外输出轴的旋转方向相反。由于第一外输出轴的上部与第一外输出轴的上部间通过第一深沟球轴承连接，所以第一外输出轴与第一外输出轴的旋转相互不影响，第二内输出轴与第二外输出轴的旋转相互不影响；第一外输出轴的下端通过第一圆锥滚子轴承连接有二级减速器密封盖，所以第一外输出轴的旋转不影响二级减速器密封盖；第一外输出轴的下端通过第二圆锥滚子轴承与减速器箱连接，第一外输出轴的中部通过第二深沟球轴承与减速器箱连接，所以第一外输出轴的旋转不影响减速器箱；轴承箱的两端均通过第三圆锥滚子轴承与输入轴连接，所以输入轴的旋转不影响轴承箱。如此可以达到功率的高效输出，简化结构布局，实现减速器的稳定工作，从而极大的提高了该动力系统的性能。作为一种优选的方式，所述燃油润滑系统包括存储有燃油的燃油箱，所述燃油箱中的燃油依次通过燃油泵、燃油油滤进入动力涡轮轴承中，所述动力涡轮轴承流出的燃油分为两路，一路经过节流阀冷却主级减速器，另一路提供给微型涡轴发动机。作为一种优选的方式，所述滑油润滑系统包括存储有滑油的滑油箱，所述滑油箱中的滑油经过滑油泵依次进入油气分离器、滑油油滤，所述滑油油滤分为两个油路，一路依次通过二级减速器、翅片换热器进入到滑油箱，另一路通过安全阀返回到滑油箱中。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的动力系统采用主级减速器和二级减速器布局，根据主级减速器和二级减速器的传动比进行协同布局，达到减速效果和抑制整机振动的效果。(2)本专利技术的二级减速器采用斜伞齿轮传动实现共轴反转，在高转速下传动平稳、噪声小，效率高，承载能力强，结构紧凑体积小。(3)本专利技术的二级减速器采用斜伞齿轮，提高了斜伞齿轮与上锥齿轮、下锥齿轮传动的重合度，降低了斜伞齿轮、上锥齿轮、下锥齿轮交替啮合时，变形和载荷的改变而引起的角速度变化，防止扭转振动的发生。(4)本专利技术的主级减速器采用燃油润滑系统，不仅实现减速器的冷却，又提高燃油燃烧效率。(5)本专利技术的二级减速器采用滑油润滑系统，采用油气分离，有效避免因滑油中存在较多的气泡，导致齿面的气穴腐蚀；采用安全阀，平衡了二级减速器内部的滑油压力，防止润滑油沿缝隙渗漏；采用翅片换热器，控制滑油温度，避免因滑油温度过高导致齿面磨损、点蚀、胶合等现象产生。增强了该发动机减速器的性能，提高动力系统使用寿命。附图说明图1为本专利技术的立体结构简图；图2为本专利技术二级减速器的爆炸示意图；图3为本专利技术二级减速器的正面剖视结构简图；图4为本专利技术输入轴、第一输出轴组件、第二输出轴组件等连接的正面剖视结构简图；图5为本专利技术主级减速器润滑系统的油路示意图；图6为本专利技术二级减速器润滑系统的油路示意图；附图标记：1微型涡轴发动机，2主级减速器，3输入轴，4二级减速器，5第一外输出轴，6第一内输出轴，7密封盖，8下端盖，9第一圆锥滚子轴承，10下齿轮支架，11下锥齿轮，12上锥齿轮，13上齿轮支架，14第二圆锥滚子轴承，15轴承衬套，16第二深沟球轴承，17上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，其特征在于：包括微型涡轴发动机(1)、主级减速器(2)和二级减速器(4)，所述主级减速器(2)与微型涡轴发动机(1)的自由涡轮连接，所述主级减速器(2)的输出轴与二级减速器(4)的输入轴连接，所述主级减速器(2)包括燃油润滑系统；所述第二级减速器(4)包括输入轴(3)、内输出轴组件和外输出轴组件，所述内输出轴组件和外输出轴组件的旋向相反，所述第二级减速器(4)还包括滑油润滑系统。

【技术特征摘要】
1.一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，其特征在于：包括微型涡轴发动机(1)、主级减速器(2)和二级减速器(4)，所述主级减速器(2)与微型涡轴发动机(1)的自由涡轮连接，所述主级减速器(2)的输出轴与二级减速器(4)的输入轴连接，所述主级减速器(2)包括燃油润滑系统；所述第二级减速器(4)包括输入轴(3)、内输出轴组件和外输出轴组件，所述内输出轴组件和外输出轴组件的旋向相反，所述第二级减速器(4)还包括滑油润滑系统。2.根据权利要求1所述的一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，其特征在于：所述二级减速器(4)包括相互连接的轴承箱(25)和减速器箱(23)，所述输入轴(3)安装在轴承箱(25)内，所述输入轴(3)与内输出轴组件、外输出轴组件均相互垂直。3.根据权利要求2所述的一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，其特征在于：所述输入轴(3)上靠近内输出轴组件的一端安装有位于减速器箱(23)内的斜伞齿轮(30)，所述外输出轴组件包括相互连接的第一外输出轴(5)和第二外输出轴(21)，所述内输出轴组件包括相互连接且分别位于第一外输出轴(5)内部和第二外输出轴(21)内部的第一内输出轴(6)和第二内输出轴(22)，所述第一内输出轴(6)上安装有可随第一内输出轴(6)一起旋转的下齿轮支架(31)，所述第一外输出轴(5)上安装有可随第一外输出轴(5)一起旋转的上齿轮支架(13)，所述上齿轮支架(13)和下齿轮支架(31)上分别安装有均与斜伞齿轮(30)相啮合的上锥齿轮(12)和下锥齿轮(11)。4.根据权利要求3所述的一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，其特征在于：所述第一内输出轴(6)与第一外输出轴(5)的上部通过第一深沟球轴承(19)连接，第一深沟球轴承(19)的内圈与第一内输出轴(6)接触，外圈与第一外输出轴(5)接触；所述第一内输出轴(6)的下端通过第一圆锥滚子轴承(9)连接有密封盖(7)，所述密封盖(7)连接有下端盖(8)，所述下端盖(8)与减速器箱(23)的下端连接。5.根据权利要求4所述的一种共轴双旋翼无人机动力系统结构，其特征在于：所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李纪永，何国忠，马阳，陈溯，
申请(专利权)人：四川航天中天动力装备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51