CN111452961A - 一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法 - Google Patents

一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111452961A
CN111452961A CN201911292066.1A CN201911292066A CN111452961A CN 111452961 A CN111452961 A CN 111452961A CN 201911292066 A CN201911292066 A CN 201911292066A CN 111452961 A CN111452961 A CN 111452961A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
rotating shaft
shaft
spiral
telescopic machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911292066.1A
Other languages
English (en)
Inventor
黄晓龙
刘青
李康伟
李盛
邬华明
许铠通
张达
张华君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Institute Of Aerospacecraft
Original Assignee
Hubei Institute Of Aerospacecraft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Institute Of Aerospacecraft filed Critical Hubei Institute Of Aerospacecraft
Priority to CN201911292066.1A priority Critical patent/CN111452961A/zh
Publication of CN111452961A publication Critical patent/CN111452961A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/12—Rotor drives
    • B64C27/14—Direct drive between power plant and rotor hub
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/40—Arrangements for mounting power plants in aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法。包括旋翼电机、微型伸缩机、压杆、伸缩杆、旋翼桨叶，所述旋翼电机底部轴伸端呈“螺旋形”，压杆设置在微型伸缩机伸缩杆前端，压杆前缘角与“螺旋形”转轴螺旋角一致；所述微型伸缩机设置于旋翼支座上，压杆前缘与旋翼电机轴伸端部的“螺旋形”转轴能够完全贴合。本发明的旋翼轴向锁定装置，可实现沿旋翼转轴轴向对旋翼转轴进行锁定，使旋翼始终保持与飞行器纵轴平行的方向，减小飞行器前飞阻力，提高效率。该装置可迫使静止的旋翼向指定角度旋转，并最终锁定在该角度。该装置结构简单，微型伸缩机及压杆安装方便，重量轻，因此适用于大多数垂直起降固定翼飞行器。

Description

一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法
技术领域
本发明属于飞行器结构设计领域，具体涉及一种用于旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法。
背景技术
近年来旋翼、固定翼结合的垂直起降固定翼飞行器，因其技术成熟，且以较小的代价获得了高效巡航平飞、空中悬停以及垂直起降能力，成为研究的热门。
垂直起降固定翼飞行器是由多旋翼飞行器和固定翼飞行器组合而成。起飞和降落类似多旋翼飞行器，由多旋翼提供拉力使飞行器具备垂直起降和空中悬停的能力；前飞时旋翼停止工作，则类似于固定翼飞行器，由推进螺旋桨提供前飞推力使飞行器能够高速巡航。这带来了一个明显的气动问题：旋翼停转，作为飞行器气动外形的一部分，产生微乎其微的升力，却产生了较大的阻力，降低了飞行器巡航的效率。仿真分析表明，安装四旋翼***后，飞行器阻力增加20％-50％，升阻比下降10％-30％。
一些解决方案是将旋翼收缩回机身内部，但这种方式需要精心设计的旋翼布局以及复杂的回收装置。另一些简单的方案是将旋翼桨叶锁定在飞行器纵轴方向，使其迎风面尽可能小，从而降低阻力。仿真分析表明，旋翼沿飞行器纵轴方向锁定比沿横轴方向锁定阻力下降15％以上，升阻比提高20％。目前出现的旋翼锁定装置大致分为两种，一种是采用电调信号控制电机旋转角度，从而实现在特定角度锁定，但这种方式实现较困难，锁定不准确；另一种是采用机械方式，在转轴上设置卡槽，待电机转到指定角度时锁定，这种方式需要在电机未完全停转时即完成锁定，一旦电机停转则无法使卡槽转到指定角度。
发明内容
针对现有大部分用于旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器的旋翼机械式锁定装置不能保证在电机停转以后锁定旋翼方向的问题，本发明提供一种用于旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法。
本发明所述的一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置，包括旋翼电机、微型伸缩机、压杆、伸缩杆、旋翼桨叶，本发明所述的旋翼电机底部的轴伸端部呈“螺旋形”，压杆设置在微型伸缩机伸缩杆前端，压杆前缘角与“螺旋形”转轴螺旋角一致，通过伸缩机伸缩杆移动，压杆端部能与旋翼电机轴伸端“螺旋形”螺旋面完全贴合；所述微型伸缩机固定设置于旋翼支座上，中心轴与旋翼电机轴平行，且两者存在偏心距离；所述压杆固定设置于微型伸缩机伸缩杆前端，压杆前缘与旋翼电机轴伸端部的“螺旋形”转轴能够完全贴合。
优选地，所述旋翼电机其底部转轴较一般电机加长，且呈“螺旋形”，螺旋面光滑，便于在压杆上滑动，螺旋角与压杆前缘角一致，便于与压杆贴合。
优选地，所述微型伸缩机固定设置于旋翼支座上，微型伸缩机的中心轴与旋翼电机轴平行，且两者存在偏心距离。
优选地，所述压杆固定设置于微型伸缩机伸缩杆前端，可通过伸缩机伸缩杆上下移动，压杆前缘角与“螺旋形”转轴螺旋角配合一致，能够与之完全贴合，沿转轴轴向对其锁定。
具体地，所述旋翼电机底部“螺旋形”转轴中心平面与安装在电机上的两个旋翼桨叶平行，旋翼轴转角与桨叶转角一致；“螺旋形”转轴上的螺旋面光滑，以便于在压杆上滑动；“螺旋形”转轴中部为平面，便于与压杆贴合。
具体地锁定和解锁方法步骤为，所述压杆固定设置于微型伸缩机伸缩杆前端，可通过伸缩机伸缩杆上下移动；锁定时，压杆向上移动与“螺旋形”转轴接触后迫使转轴旋转，直至“螺旋形”转轴中心平面与压杆完全贴合，完成锁定；解锁时，微型伸缩机伸缩杆向下移动，带动压杆与转轴脱离接触，直至完全脱离“螺旋形”转轴旋转范围，解除锁定。
本发明的用于垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置，可实现沿旋翼转轴轴向对旋翼转轴进行锁定，使旋翼始终保持与飞行器纵轴平行的方向，减小飞行器前飞阻力，提高效率。该装置可迫使静止的旋翼向指定角度旋转，并最终锁定在该角度。该装置不仅可作为飞行器巡航飞行时的减阻装置，在地面停放时亦可作为安全保险设备，防止旋翼电机突转造成人员或物品损失事故。由于该装置结构简单，只需对电机进行小幅改进，同时微型伸缩机及压杆安装方便，重量轻，因此适用于大多数垂直起降固定翼飞行器。
附图说明
图1旋翼轴向锁定装置安装示意图；
图2为旋翼电机结构三视图、等轴视图及底部“螺旋形”转轴局部放大图；
图3为压杆及微型伸缩机结构三视图、等轴视图；
图4和图5为不同角度桨叶、转轴旋转及压杆运动、转轴锁定和解锁状态示意图；包括：a)45°方向，伸缩杆推动压杆向上运动，迫使转轴顺时针旋转；b)90°方向，伸缩杆推动压杆向上运动，迫使转轴顺时针旋转；c)135°方向，伸缩杆推动压杆向上运动，迫使转轴顺时针旋转；d)锁定状态，压杆与“螺旋形”转轴中心平面贴合，转轴锁定；e)解锁状态，压杆完全脱离“螺旋形”转轴旋转范围，转轴解锁；其他任意方向压杆、转轴运动以此类推。
其中，1-电机，2-“螺旋形”转轴，3-压杆，4-伸缩杆，5-微型伸缩机，6-旋翼桨叶。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明的结构及锁定、解锁方法作进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置，包括底部带“螺旋形”转轴的旋翼电机、固定设置于旋翼支座上的微型伸缩机及固定在微型伸缩机上沿旋翼转轴轴向对转轴进行锁定的压杆，其特征在于：
所述旋翼电机其底部转轴的轴伸端部呈“螺旋形”；
所述微型伸缩机固定设置于旋翼支座上，中心轴与旋翼电机轴平行，且两者存在偏心距离；
所述压杆固定安置于微型伸缩机伸缩杆前端，压杆前缘与旋翼电机轴伸端部的“螺旋形”转轴能够完全贴合。
具体地，本发明所述的一种用于旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置，包括底部带“螺旋形”转轴的旋翼电机、固定设置于旋翼支座上的微型伸缩机及固定在微型伸缩机上沿旋翼转轴轴向对转轴进行锁定的压杆。所述旋翼电机(如图2所示)其底部转轴轴伸端部呈“螺旋形”，“螺旋形”转轴中心平面与安装在旋翼电机上的两个旋翼桨叶平行，旋翼轴转角与桨叶转角一致；保证“螺旋形”转轴上的螺旋面光滑，以便于在压杆上滑动；“螺旋形”转轴中部为平面，便于与压杆贴合。所述压杆固定设置于微型伸缩机伸缩杆前端，如图3所示，压杆可通过伸缩机伸缩杆上下移动，压杆向上移动与“螺旋形”转轴接触后将迫使转轴旋转，直至“螺旋形”转轴中心平面与压杆完全贴合，完成锁定；解锁时，微型伸缩机伸缩杆向下移动，带动压杆与转轴脱离接触，直至完全脱离“螺旋形”转轴旋转范围，解除锁定。所述微型伸缩机，能够通过控制信号驱动伸缩杆上下移动，微型伸缩机为常规技术。
旋翼停转后，其转轴相位角可能是任意角度，因此需要额外设备“迫使”其转动到指定角度，如图4、图5所示，为不同角度桨叶、转轴旋转，压杆运动，转轴锁定和解锁状态示意图。其具体过程如下：旋翼停转后，控制***给出锁定信号，微型伸缩机开始工作，将压杆推向电机“螺旋形”转轴；转轴上的螺旋面与压杆接触后，压杆推力给转轴一个绕轴转动的力矩，转轴开始转动；压杆继续前进，当“螺旋形”转轴中部平面与压杆前缘平面贴合时，压杆停止前进，直至“螺旋形”转轴达到指定角度并完成锁定；旋翼开始工作前，控制***给出解锁信号，微型伸缩机开始工作，将压杆从锁定位置拉开，直至完全脱离“螺旋形”转轴旋转范围，旋翼解锁，可以开始转动。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置，包括旋翼电机、微型伸缩机、压杆、伸缩杆、旋翼桨叶，其特征在于，旋翼电机底部的轴伸端部呈“螺旋形”，压杆设置在微型伸缩机伸缩杆前端，压杆前缘角与“螺旋形”转轴螺旋角一致，通过伸缩机伸缩杆移动，压杆端部能与旋翼电机轴伸端“螺旋形”螺旋面完全贴合；微型伸缩机固定设置于旋翼支座上。
2.根据权利要求1所述的旋翼轴向锁定装置，其特征在于，所述旋翼电机其底部转轴较一般电机加长，且呈“螺旋形”，“螺旋形”转轴中心平面与安装在电机上的两个旋翼桨叶平行，旋翼轴转角与桨叶转角一致；“螺旋形”转轴中部为便于与压杆贴合的平面。
3.根据权利要求1所述的旋翼轴向锁定装置，其特征在于，微型伸缩机固定设置于旋翼支座上，微型伸缩机中心轴与旋翼电机轴平行，且两者存在偏心距离。
4.根据权利要求1或2或3所述的旋翼轴向锁定装置，其特征在于，“螺旋形”转轴上与压杆接触的螺旋面光滑。
5.根据权利要求1或2或3所述的旋翼轴向锁定装置，其特征在于，所述压杆固定设置于微型伸缩机伸缩杆前端，压杆前缘角与“螺旋形”转轴螺旋角一致配合。
6.根据权利要求1所述的旋翼轴向锁定装置的锁定方法为：
压杆固定安置于微型伸缩机伸缩杆前端，通过伸缩机伸缩杆上下移动；
锁定时，压杆向上移动与“螺旋形”转轴接触后迫使转轴旋转，直至“螺旋形”转轴中心平面与压杆完全贴合，完成锁定；
解锁时，微型伸缩机伸缩杆向下移动，带动压杆与转轴脱离接触，直至完全脱离“螺旋形”转轴旋转范围，解除锁定。
CN201911292066.1A 2019-12-16 2019-12-16 一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法 Pending CN111452961A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911292066.1A CN111452961A (zh) 2019-12-16 2019-12-16 一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911292066.1A CN111452961A (zh) 2019-12-16 2019-12-16 一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111452961A true CN111452961A (zh) 2020-07-28

Family

ID=71673474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911292066.1A Pending CN111452961A (zh) 2019-12-16 2019-12-16 一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111452961A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113844649A (zh) * 2021-09-15 2021-12-28 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 一种复合翼无人机螺旋桨定位锁止装置及定位锁止方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6161799A (en) * 1998-12-02 2000-12-19 Mcdonnell Douglas Helicopter Company Rotor blade lock for rotary/wing aircraft
CN101973397A (zh) * 2010-10-21 2011-02-16 西北工业大学 一种旋转机翼飞机的机翼旋转锁放装置
CN102167158A (zh) * 2011-03-18 2011-08-31 西北工业大学 一种对接式旋翼旋转定位锁放装置
CN104279365A (zh) * 2014-10-29 2015-01-14 重庆互通管道技术设备有限公司 分选机活门电磁驱动装置
CN109911193A (zh) * 2019-03-13 2019-06-21 南京灵龙旋翼无人机***研究院有限公司 旋转机翼飞机的主旋翼柔和锁定装置
CN110267876A (zh) * 2017-05-08 2019-09-20 田瑜 具有倾斜旋翼的多旋翼升力体飞机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6161799A (en) * 1998-12-02 2000-12-19 Mcdonnell Douglas Helicopter Company Rotor blade lock for rotary/wing aircraft
CN101973397A (zh) * 2010-10-21 2011-02-16 西北工业大学 一种旋转机翼飞机的机翼旋转锁放装置
CN102167158A (zh) * 2011-03-18 2011-08-31 西北工业大学 一种对接式旋翼旋转定位锁放装置
CN104279365A (zh) * 2014-10-29 2015-01-14 重庆互通管道技术设备有限公司 分选机活门电磁驱动装置
CN110267876A (zh) * 2017-05-08 2019-09-20 田瑜 具有倾斜旋翼的多旋翼升力体飞机
CN109911193A (zh) * 2019-03-13 2019-06-21 南京灵龙旋翼无人机***研究院有限公司 旋转机翼飞机的主旋翼柔和锁定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113844649A (zh) * 2021-09-15 2021-12-28 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 一种复合翼无人机螺旋桨定位锁止装置及定位锁止方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3464061B1 (en) Propeller-hub assembly with folding blades for vtol aircraft
US8376264B1 (en) Rotor for a dual mode aircraft
US3592412A (en) Convertible aircraft
CN106428547B (zh) 一种带可自动收放多旋翼的垂直起降固定翼飞机
US9616995B2 (en) Aircraft and methods for operating an aircraft
US6398157B1 (en) Aircraft
CA2979607A1 (en) Wing extension winglets for tiltrotor aircraft
CN104276284B (zh) 一种串列式扇翼飞行器布局
AU2013360005A1 (en) Aircraft and methods for operating an aircraft
EP3771638B1 (en) Lift rotor system
CN108128448A (zh) 双尾撑式共轴倾转旋翼无人机及其控制方法
CN106628162A (zh) 一种复合无人飞行器
US20210061482A1 (en) Counter rotating torque drive for rotary wing vehicle propulsion
CN112591083A (zh) 一种桨叶折叠收藏整流结构
CN206327567U (zh) 一种复合无人飞行器
WO2022139623A1 (ru) Автомат перекоса многороторного летательного аппарата с жестким креплением лопастей и способ его работы
CN111452961A (zh) 一种垂直起降飞行器的旋翼轴向锁定装置及锁定方法
CN104787328B (zh) 一种适用于复合式飞机的旋翼折展机构
CN110641694A (zh) 一种自动折叠旋翼的垂直起降固定翼无人机
CN207725616U (zh) 双尾撑式共轴倾转旋翼无人机
CN106275415A (zh) 一种固定翼和多旋翼可自动切换的飞机
CN201882248U (zh) 新型高速直升飞机
CN111452962A (zh) 一种垂直起降飞行器的旋翼径向锁定装置及锁定方法
CN212047873U (zh) 一种飞翼式旋转机翼机
CN115649430A (zh) 一种折叠式旋翼、飞行器及旋翼控制***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200728

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication