CN208544421U - 一种独立变桨距旋翼*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种独立变桨距旋翼***，包括由下至上依次连接的旋翼主轴、桨毂、伺服舵机支架，通过电机驱动旋翼主轴，带动整个旋翼***旋转；所述桨毂上沿圆周均布有桨夹及桨夹夹持的桨叶，且伺服舵机支架上布置有与各桨叶相对应的伺服舵机、伺服舵机摇臂、连杆；所述桨叶与桨夹活动连接，桨夹与桨毂轴向转动连接形成变距铰，且伺服舵机摇臂与连杆铰接，通过伺服舵机输出轴带动伺服舵机摇臂的转动，进而通过连杆带动该侧桨夹相对桨毂的轴向转动，实现设定的桨叶变距。本实用新型在不改变直升机旋翼桨毂传力路径的条件下，通过伺服舵机直接控制桨距，可进行直升机飞行控制及高阶谐波主动减振控制，结构简单，控制方便，安全稳定。

Description

一种独立变桨距旋翼***

技术领域

本发明涉及一种独立变桨距旋翼***，属于直升机单片桨叶控制技术。

背景技术

从早期发展开始，直升机在性能、安全、操控品质方面经历巨大的改善。相较于其他垂直起降(VTOL)的飞行器，直升机的垂直起降、悬停的特性以及出色的低速飞行性能使其获得巨大的成功，直升机开辟了它们自己的市场并且无法被替代。但是，直升机的振动一直是非常突出的问题。旋翼作为直升机的主要升力面和操纵面，是直升机主要振动产生的根源。直升机在前飞时，旋翼的转动使桨叶经历周期性的气流环境变化，从而在桨叶上产生气动激振力；作用在桨叶上的激振力合成在桨毂上，并通过传动轴传递到机身上。直升机的振动主要影响机载设备的灵敏度和机载人员的舒适性，同时也增加了维护的成本，这将会是直升机大规模投入市场的制约因素。

单片桨叶控制技术(IBC)发展于高阶谐波控制，可以独立地对直升机旋翼各片桨叶桨距进行独立控制。单片桨叶控制既可以替代传统的自动倾斜器及相关操纵线系，对旋翼进行总距和周期变距操纵，进而实现直升机的飞行控制。在此基础上对每片桨叶施加任意阶次、幅值、相位的高阶谐波的变距操纵，可以进行振动、噪声控制，是未来全电直升机设计和直升机振动主动控制发展的一个重要方向。

本发明通过对旋翼桨叶独立桨距控制，在直升机正常飞行所需的总距和周期变距的基础上，可以独立地施加不同的阶次、幅值和相位的谐波，从而使直升机的振动水平大幅度的降低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种独立变桨距旋翼***，在不改变直升机旋翼桨毂传力路径的条件下，通过伺服舵机直接控制桨距，可进行直升机飞行控制及高阶谐波主动减振控制。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种独立变桨距旋翼***，包括由下至上依次连接的旋翼主轴、桨毂、伺服舵机支架，通过电机驱动旋翼主轴，带动整个旋翼***旋转；

其中，所述桨毂上沿圆周均布有桨夹及桨夹夹持的桨叶，且伺服舵机支架上布置有与各桨叶相对应的伺服舵机、伺服舵机摇臂、连杆；所述桨叶与桨夹活动连接，桨夹与桨毂轴向转动连接形成变距铰，且伺服舵机摇臂与连杆铰接，通过伺服舵机输出轴带动伺服舵机摇臂的转动，进而通过连杆带动该侧桨夹相对桨毂的轴向转动，实现设定的桨叶变距。

进一步的，所述旋翼主轴顶部套接有导电滑环，用于接收直升机中央处理器输出的各桨叶变距信息，并与伺服舵机信号连接。变距信息传入伺服舵机后，通过伺服舵机摇臂和连杆将伺服电机输出力矩带动桨叶的变距运动，实现预定的桨叶变距。

进一步的，所述伺服舵机支架上还布置有与伺服舵机信号连接的高阶谐波减振模块，其采用振动传感器实时采集桨毂的振动载荷信号，并计算出理想振动水平所需的桨距高阶谐波组合值，输出信号至伺服舵机，从而将高阶谐波减振周期变距值与飞行操纵变距信息叠加，降低桨毂载荷值。

进一步的，所述桨叶与桨夹之间设置有水平铰及垂直铰，实现桨叶相对桨夹的挥舞及摆振运动，用于解决升力不均材料疲劳等问题。

有益效果：本发明提供的一种独立变桨距旋翼***，相对于现有技术，具有以下优点：1、结构简单，控制方便，桨叶桨距操纵机构独立于桨毂，不影响桨毂***正常传力特性；2、单片桨叶控制总距和周期变距，保证直升机正常的飞行，可用于替换直升机上现有的自动倾斜器等机械操纵***；3、桨叶桨距操纵机构能够对每片桨叶施加小幅值的高阶谐波，配平影响小；4、任意一个舵机卡死，仍可以进行飞行操纵，具有安全冗余度；5、具有高阶谐波减振模块，实时评估桨毂振动水平，并实时计算高阶谐波组合值用于达到理想减振效果。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图中包括：1、桨叶，2、导电滑环，3、旋翼主轴，4、伺服舵机支架，5、伺服舵机，6、伺服舵机摇臂，7、连杆，8、桨夹，9、桨毂，10、高阶谐波减振模块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种独立变桨距旋翼***，包括由下至上依次连接的旋翼主轴3、桨毂9、伺服舵机支架4，通过旋翼主轴3带动桨毂9及伺服舵机支架4的旋转；

其中，所述桨毂9两侧中心对称布置有桨夹8及桨夹8夹持的桨叶1，且伺服舵机支架4两侧中心对称布置有相应的伺服舵机5、伺服舵机摇臂6、连杆7；所述桨叶1与桨夹8之间设置有水平铰及垂直铰，桨夹8与桨毂9轴向转动连接形成变距铰，且伺服舵机摇臂6与连杆7铰接，通过伺服舵机5输出轴带动伺服舵机摇臂6的转动，进而通过连杆7带动该侧桨夹8相对桨毂9的轴向转动。

本实施例中，所述旋翼主轴3顶部套接有导电滑环2，用于接收直升机中央处理器输出的各桨叶变距信息，并与伺服舵机5信号连接；

所述伺服舵机支架4上还布置有与伺服舵机5信号连接的高阶谐波减振模块10，其采用振动传感器实时采集桨毂9的振动载荷信号，并计算出理想振动水平所需的桨距高阶谐波组合值，输出信号至伺服舵机5。

本发明的具体实施方式如下：

直升机中央处理器将飞行员操纵量或者是无人直升机飞行指令处理成各片桨叶的桨距控制信息(包含变距幅值和相位)，并通过导电滑环将变距信号传递给伺服舵机，通过伺服舵机摇臂和连杆将伺服电机输出力矩带动桨叶的变距运动，实现各片桨叶桨距周期变化，完成相应飞行轨迹要求。

安装在伺服舵机支架上的高阶谐波减振模块采用振动传感器实时测出当前飞行状态下桨毂振动载荷，并计算出当前飞行状态下用于直升机减振所需的高阶谐波幅值、相位和阶次组合，输出信号至伺服舵机，从而将高阶谐波减振周期变距值与飞行操纵变距信息叠加，降低桨毂载荷值。以各阶谐波幅值为输入，以实时测得的桨毂载荷为输出，采用自适应控制方法，实现闭环高阶谐波减振。

此外，当其中一个伺服舵机卡死或失效，高阶谐波减振模块能够计算出采用其余舵机实现正常飞行所需操纵策略，实现正常飞行或降落。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种独立变桨距旋翼***，其特征在于，包括由下至上依次连接的旋翼主轴(3)、桨毂(9)、伺服舵机支架(4)，通过旋翼主轴(3)带动桨毂(9)及伺服舵机支架(4)的旋转；

其中，所述桨毂(9)上沿圆周均布有桨夹(8)及桨夹(8)夹持的桨叶(1)，且伺服舵机支架(4)上布置有与各桨叶相对应的伺服舵机(5)、伺服舵机摇臂(6)、连杆(7)；所述桨叶(1)与桨夹(8)活动连接，桨夹(8)与桨毂(9)轴向转动连接形成变距铰，且伺服舵机摇臂(6)与连杆(7)铰接，通过伺服舵机(5)输出轴带动伺服舵机摇臂(6)的转动，进而通过连杆(7)带动该侧桨夹(8)相对桨毂(9)的轴向转动。

2.根据权利要求1所述的一种独立变桨距旋翼***，其特征在于，所述旋翼主轴(3)顶部套接有导电滑环(2)，用于接收直升机中央处理器输出的各桨叶变距信息，并与伺服舵机(5)信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种独立变桨距旋翼***，其特征在于，所述伺服舵机支架(4)上还布置有与伺服舵机(5)信号连接的高阶谐波减振模块(10)，其采用振动传感器实时采集桨毂(9)的振动载荷信号，并计算出理想振动水平所需的桨距高阶谐波组合值，输出信号至伺服舵机(5)。

4.根据权利要求1所述的一种独立变桨距旋翼***，其特征在于，所述桨叶(1)与桨夹(8)之间设置有水平铰及垂直铰。