CN103879555A

CN103879555A - 一种电驱动式直升机尾桨传动***

Info

Publication number: CN103879555A
Application number: CN201210563828.9A
Authority: CN
Inventors: 曹飞龙; 王敏涛
Original assignee: China Helicopter Research and Development Institute
Current assignee: China Helicopter Research and Development Institute
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103879555B

Abstract

本发明属于航空器设计领域，涉及一种航空器设计时电驱动式直升机尾桨传动***。本***包括电动机、电动机动力源以及控制***；其中，位于直升机尾部的电动机与直升机尾桨相连，电动机为直升机尾桨的动力源，控制***控制直升机尾桨的转速。本发明电驱动式直升机尾桨传动***通过电驱动式传动代替机械传动、通过改变尾桨转速代替传统尾桨距拉杆机构，可以降低结构重量、提高发动机的能量利用率、提高尾桨传动***的装配维护性、降低直升机整体的噪声和振动水平，具有较大的实际应用价值。

Description

一种电驱动式直升机尾桨传动***

技术领域

本发明属于航空器设计领域，涉及一种航空器设计时电驱动式直升机尾桨传动***。

背景技术

现有直升机尾桨的传动***一般由中间减速器、尾传动轴、尾减速器、尾桨变距拉杆等部件组成，其中，中间减速器、尾传动轴、尾减速器将主减速器处的能量传递到尾桨，驱动尾桨转动；飞行员操纵脚蹬通过操纵线系带动尾桨变距拉杆，从而改变尾桨叶的迎角，改变尾桨叶推力大小从而实现直升机平衡或方向改变的目的。

现有直升机尾桨的传动***为机械式，具有结构重量大、能量损失大、振动噪声大、控制杆系可能卡阻、装配维修困难等固有特点。

发明内容

本发明的目的是：一种电驱动式直升机尾桨传动***，改变现有尾桨能量传递和控制方式，通过电驱动方式和以功率（尾桨转速）控制尾桨推力的方式，取代现有的尾传动轴、尾减速器、尾桨操纵线系、尾桨变距拉杆等结构，提高能量利用率、降低结构重量、降低直升机整体振动和噪声，维修装配简便。

本发明的技术方案是：

一种电驱动式直升机尾桨传动***，本***包括电动机、电动机动力源以及控制***；其中，位于直升机尾部的电动机与直升机尾桨相连，电动机为直升机尾桨的动力源，控制***控制直升机尾桨的转速。

所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的电动机动力源包括发电机及发电机动力源。进一步，所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的发电机动力源为发动机、APU、主减速器或旋翼轴。

所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的电动机动力源为蓄电瓶。

所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的控制***包括脚蹬、角位移传感器以及功率控制器，其中，脚蹬设置在驾驶舱内，脚蹬产生的角位移经过角位移传感器转化为电信号，该电信号通过功率控制器控制直升机尾桨的转速。进一步，所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，所述的控制***与电动机相连，控制电动机的输出功率。或者，所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，所述的控制***与发电机相连，控制发电机的输出功率。

所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，所述的控制***还有直升机姿态传感器，功率控制器对直升机姿态传感器与脚蹬输入进行比对，进行闭环控制。

所述的控制***包括脚蹬、操纵线系以及尾桨变距拉杆，脚蹬通过操纵线系控制尾桨变距拉杆。

本发明的技术效果是：

本发明电驱动式直升机尾桨传动***通过电驱动式传动代替机械传动、通过改变尾桨转速代替传统尾桨距拉杆机构，可以降低结构重量、提高发动机的能量利用率、提高尾桨传动***的装配维护性、降低直升机整体的噪声和振动水平，具有较大的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例1***原理框图；

其中，1-发电机、2-脚蹬、3-角位移传感器、4-功率控制器、5-电动机。

图2是脚蹬运动示意图

图3是直升机主桨旋转方向与尾桨拉力方向的示意图

图4是本发明实施例2***原理框图；

图5是本发明实施例3***原理框图；

其中，2-脚蹬、3-角位移传感器、4-功率控制器、5-电动机。

图6是本发明实施例4***原理框图；

图7是本发明实施例5***原理框图；其中，1-发电机、5-电动机。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

请参阅图1，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动***示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动***包括发电机1、脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。

其中，所述发电机1设置在发动机外部，将发动机的部分动能转化为电能，脚蹬2设置在驾驶舱内，角位移传感器3、功率控制器4设置在飞行器内部，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于：直升机电驱动式尾桨传动***由发电机1、电线、电动机5组成，发电机1由发动机带动，通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动；控制***是由脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4组成，角位移传感器3设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬2的偏转角θ（参阅图2）转化为电信号传送给功率控制器4，功率控制器4根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角θ与脚蹬最大偏转角θ_max的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变电动机5励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。

上述公式中，W为电动机的输出功率，W_max为发电机1输出给电动机5的最大功率或电动机5自身的最大功率限制，

是保持直升机航向不变时的尾桨功率，W_min为可变量；θ为脚蹬偏转角，方向根据主桨旋转方向而定，θ_max为脚蹬的最大偏转角。

W = \frac{1}{2} (W_{\min} + W_{\max}) + \frac{1}{2} (W_{\max} - W_{\min}) \frac{θ}{θ_{\max}}

具体实施例如下：假设直升机主桨叶以逆时针旋转，则尾桨需要产生使直升机逆时针转动趋势的拉力（参阅图3），定义左脚蹬产生向下角位移时θ为正，右脚蹬产生向下角位移时θ为负。踩踏左脚蹬时，输出的W比脚蹬正常位时的功率大，尾桨拉力变大，直升机尾部逆时针旋转导致机头向左偏航，同理踩踏右脚蹬导致机头向右偏航。

实施例2：

请参阅图4，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动***示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动***包括发电机1、脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。

所述的发电机1的动力源还可为APU、主减速器或旋翼轴等旋转部件，通过齿轮/轴带动发电机旋转（参阅图4），从而产生电能。所述发电机1设置在APU/主减速器/旋翼轴外部，将部分动能转化为电能，脚蹬2设置在驾驶舱内，角位移传感器3、功率控制器4设置在飞行器内部，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于：直升机电驱动式尾桨传动***由APU/主减速器/旋翼轴、电线、电动机5组成，发电机1由APU/主减速器/旋翼轴带动，通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动；控制***是由脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4组成，角位移传感器3设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬2的偏转角θ（参阅图2）转化为电信号传送给功率控制器4，功率控制器4根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角θ与脚蹬最大偏转角θ_max的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变电动机5励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。

实施例3：

请参阅图5，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动***示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动***包括蓄电瓶、脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。

所述的电动机5的动力源除发电机外，还可为蓄电瓶（参阅图5），蓄电瓶为电动机提供直流电源，从而驱动尾桨转动。所述蓄电瓶设置在直升机内部，脚蹬2设置在驾驶舱内，角位移传感器3、功率控制器4设置在飞行器内部，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于：直升机电驱动式尾桨传动***由蓄电瓶、电线、电动机5组成，蓄电瓶通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动；控制***是由脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4组成，角位移传感器3设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬2的偏转角θ（参阅图2）转化为电信号传送给功率控制器4，功率控制器4根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角θ与脚蹬最大偏转角θ_max的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变电动机5励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。

实施例4：

请参阅图6，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动***示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动***包括发电机1、脚蹬2、角位移传感器3、功率控制器4、电动机5。

所述的功率控制器2还可与发电机相连，控制发电机功率，从而控制电动机功率及尾桨转速。所述发电机[1]设置在发动机外部，将发动机的部分动能转化为电能，脚蹬[2]设置在驾驶舱内，角位移传感器[3]、功率控制器[4]设置在飞行器内部，电动机[5]设置在直升机尾部，其特征在于：直升机电驱动式尾桨传动***由发电机[1]、电线、电动机[5]组成，发电机[1]由发动机带动，通过电线向电动机[5]输出功率，从而驱动尾桨转动；控制***是由脚蹬[2]、角位移传感器[3]、功率控制器[4]组成，角位移传感器[3]设置在脚蹬转轴处，将踩踏脚蹬[2]的偏转角θ转化为电信号传送给功率控制器[4]，功率控制器[4]根据角位移传感器测得的脚蹬偏转角θ与脚蹬最大偏转角θ_max的比值，结合脚蹬的偏转方向，改变发电机励磁线圈内的电流，改变励磁线圈磁场，控制输出功率W，从而改变电动机[5]功率的大小，控制尾桨转速即控制尾桨功率的大小，达到平衡或改变直升机方向的目的。

实施例5：

请参阅图7，其是本发明电驱动式直升机尾桨传动***示意图。本发明电驱动式直升机尾桨传动***包括发电机1、电动机5。

其中，所述发电机1设置在发动机/APU/主减速器/旋翼轴外部，将部分动能转化为电能，电动机5设置在直升机尾部，其特征在于：直升机电驱动式尾桨传动***由发电机1、电线、电动机5组成，发电机1由发动机/APU/主减速器/旋翼轴带动，通过电线向电动机5输出功率，从而驱动尾桨转动。尾桨的拉力（即功率）由脚蹬、操纵线系、尾桨变距拉杆等现有技术操纵。

本发明电驱动式直升机尾桨传动***，通过电驱动方式代替机械传动，可以降低结构重量、提高发动机的能量利用率、提高尾桨传动***的装配维护性、降低直升机整体的噪声和振动水平，具有较大的实际应用价值。

Claims

1.一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，本***包括电动机、电动机动力源以及控制***；其中，位于直升机尾部的电动机与直升机尾桨相连，电动机为直升机尾桨的动力源，控制***控制直升机尾桨的转速。

2.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的电动机动力源包括发电机及发电机动力源。

3.如权利要求2所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的发电机动力源为发动机、APU、主减速器或旋翼轴。

4.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的电动机动力源为蓄电瓶。

5.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的控制***包括脚蹬、角位移传感器以及功率控制器，其中，脚蹬设置在驾驶舱内，脚蹬产生的角位移经过角位移传感器转化为电信号，该电信号通过功率控制器控制直升机尾桨的转速。

6.如权利要求5所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的控制***与电动机相连，控制电动机的输出功率。

7.如权利要求5所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的控制***与发电机相连，控制发电机的输出功率。

8.如权利要求1-7之一所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的控制***还有直升机姿态传感器，功率控制器对直升机姿态传感器与脚蹬输入进行比对，进行闭环控制。

9.如权利要求1所述的一种电驱动式直升机尾桨传动***，其特征是，所述的控制***包括脚蹬、操纵线系以及尾桨变距拉杆，脚蹬通过操纵线系控制尾桨变距拉杆。