一种桨叶折叠收藏整流结构

文档序号:840862 发布日期:2021-04-02 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 一种桨叶折叠收藏整流结构 (Folding collection rectification structure of paddle ) 是由 刘纪福 苏兵兵 罗骏 于 2020-12-25 设计创作,主要内容包括:本发明属于航空旋翼飞行器桨叶技术领域,具体涉及一种桨叶折叠收藏整流结构。包括短舱(10),折叠控制系统(20),升力系统(30);所述短舱(10)后端与机翼连接,所述短舱(10)表面具有与所述升力系统(30)中的桨叶折叠后随形的凹陷,当桨叶完全折叠后可埋藏在凹陷内;所述折叠控制系统(20)安装在短舱(10)内部;当进行桨叶折叠时,所述折叠控制系统(20)与所述升力系统(30)之间产生机械连接,以实现所述升力系统(30)中的桨叶折叠;当所述折叠控制系统(20)与所述升力系统(30)之间的机械连接脱离后,所述所述升力系统(30)中的桨叶将回到展开及旋转状态。本发明具有结构简单、外形美观、可靠性高、桨叶折叠后整流效果良好特点。(The invention belongs to the technical field of blades of aviation rotor crafts, and particularly relates to a folding, collecting and rectifying structure of blades. Comprises a nacelle (10), a folding control system (20) and a lift system (30); the rear end of the nacelle (10) is connected with the wings, the surface of the nacelle (10) is provided with a recess which follows the shape of the folded blade in the lift system (30), and the blade can be buried in the recess after being completely folded; the folding control system (20) is arranged inside the nacelle (10); when blade folding is performed, a mechanical connection is generated between the folding control system (20) and the lift system (30) so as to realize blade folding in the lift system (30); when the mechanical connection between the folding control system (20) and the lift system (30) is broken, the blades in the lift system (30) will return to the deployed and rotated state. The invention has the characteristics of simple structure, beautiful appearance, high reliability and good rectifying effect after the blades are folded.)

一种桨叶折叠收藏整流结构

技术领域

本发明属于航空旋翼飞行器桨叶技术领域,具体涉及一种桨叶折叠收藏整流结构。

背景技术

分布式多桨倾转机翼飞行器是一种采用分布式旋翼与倾转机翼的介于飞机与直升机之间的新构型飞行器,具有飞机与直升机飞行模式。其多个分布式电驱动的旋翼单元分布固定于机翼,直升机模式飞行时机翼垂直且所有旋翼均工作提供升力,飞机模式飞行时机翼倾转约90°,同时关闭部分旋翼单元。该构型飞行器具备垂直起降、定点悬停与高速前飞能力,飞行速度和作战半径相对常规直升机大大提高,是未来高速新构型旋翼飞行器的重要发展方向之一,目前美国NASA、波音,法国空客等研究机构已针对该构型飞行器开展了大量预先研究工作。

由于飞机模式高速飞行时关闭旋翼单元与飞行方向气流垂直,旋翼气动阻力极大,如将关闭旋翼单元桨叶折叠并收藏在发动机短舱中,可有效减少关闭旋翼单元桨叶阻力,可实现飞机模式高速飞行,因此桨叶的折叠收藏也是该构型飞行器的重要技术之一。

但目前旋翼类飞行器桨叶折叠技术主要是针对地面维护减少占用空间和利于包装运输而设计的,该类折叠方式桨叶折叠方向不同,不适用于本构型飞行器;针对倾转旋翼机,其特点为机翼固定,旋翼随发动机短舱倾转,由于结构形式差异,桨叶折叠方案相对较复杂,同时短舱达不到桨叶折叠后的收藏效果。

专利申请号为“201080066903.X”的中国专利申请公开了一种用于旋翼飞机的可折叠旋翼系统,在飞机模式中,通过桨叶折叠致动器以特定的螺旋轨迹折叠旋翼桨叶,通过倾斜盘围绕夹紧销轴致动,以使得旋翼桨叶近似于接近引擎舱布置,当旋翼桨叶完全折叠时,气袋从引擎舱表面、在每个旋翼桨叶下面展开,以作为缓冲器用于最小化旋翼桨叶与引擎舱的接触,并且调整在折叠位置时围绕旋翼桨叶的气动气流。采用以上方法,桨叶只是收于引擎舱表面,桨叶仍处于保罗状态,因此流经桨叶及其后面的气流是不稳定的。其对于只布置在机翼外侧,短舱正后方没有其他气动面(无机翼或平尾)的情况,上述气流不稳定对整机的影响或许可以忽略,但是对于前后有两副机翼的串列式布局的飞机,同时分布式短仓数量多,需折叠的桨叶多的情况,流经前级以上折叠桨叶的不稳定气流会对前、后机翼均产生较大的不利影响;同时桨叶的折叠过程需要在桨叶旋转螺旋顺流的情况下,分别通过折叠致动器驱动实现,若操作不当可能造成危险导致操作要求较高、且过程比较复杂。

专利申请号为“201610933799.9”的中国专利申请公开了一种折叠收拢结构、旋翼动力组件以及倾转旋翼机,所述折叠收拢结构包括:一第一电机、一安装台、一转接件、一驱动件以及多个杠杆件;桨叶结构安装于安装台上,桨叶结构与转接件相连接,第一电机螺杆输出轴与驱动件连接,通过第一电机螺杆输出轴驱动驱动件带动转接件上下运动,带动桨叶结构实现桨叶的展开与收合。上述桨叶折叠结构,一方面桨叶仍然是在旋转状态下进行折叠,若操作不当可能造成危险导致操作要求较高,整体折叠机构也比较复杂,可能存在不可靠因素;另一方面每次折叠后桨叶位置随机且桨叶暴露,影响气动外形,同时桨叶完全自然暴露对桨叶的保护长久也将产生影响。

发明内容

本发明的目的:针对现有技术的不足,本发明主要解决分布式多桨倾转机翼飞行器飞行中关闭旋翼单元处桨叶折叠问题,同时桨叶折叠后能较好地收藏在发动机短舱内,减少气动阻力,提高该构型飞行器飞机模式飞行时的气动效率。

本发明的技术方案:为了实现上述发明目的,根据本发明的第一方面,提供一种桨叶折叠收藏整流结构,其特征在于,包括短舱10,折叠控制系统20,升力系统30;

所述短舱10后端与机翼连接,所述短舱10表面具有与所述升力系统30 中的桨叶折叠后随形的凹陷,当桨叶完全折叠后可埋藏在凹陷内;

所述折叠控制系统20安装在短舱10内部;当进行桨叶折叠时,所述折叠控制系统20与所述升力系统30之间产生机械连接,以实现所述升力系统30 中的桨叶折叠;当所述折叠控制系统20与所述升力系统30之间的机械连接脱离后,所述所述升力系统30中的桨叶将回到展开及旋转状态。

在一个可能的实施例中,当进行桨叶折叠时,所述折叠控制系统20与所述升力系统30之间产生机械定位连接,首先使所述升力系统30中的桨叶停止旋转并且使桨叶位置固定。

在一个可能的实施例中,所述折叠控制系统20包括舵机21、摇臂22a、连杆22b、第一滑块接头23a、第二滑块接头23b、滑轨24、底座25、压缩弹簧 26、折叠作动筒27、定位筒28;

所述舵机21根据控制信号要求输出扭矩,并驱动所述摇臂22a转动;所述摇臂22a一端与所述舵机21主动连接,另一端与所述连杆22b铰接,带动所述驱动连杆22b运动;所述连杆22b与第一滑块接头23a铰接,驱动第一滑块接头23a运动,所述第一滑块接头23a与滑轨24滑动连接;所述滑轨24固定在短舱内部;所述第一滑块接头23a还具有对称设置的耳片,所述耳片上开有同轴通孔,所述第一滑块接头23a通过所述耳片与所述底座25固定连接;所述底座25呈圆环状,其中心开设有通孔,其边缘向外延伸有连接耳片,通过所述连接耳片与第一滑块接头23a连接;

所述折叠作动筒27主体呈圆筒形状,其一端带有翻边且翻边均布有多个连接耳片,通过翻边上的连接耳片与所述底座25对应位置连接耳片固定连接,其靠近桨叶的另一端面上具有与桨叶数量与位置对应的凸台,用于在折叠过程中推动桨叶折叠;所述折叠作动筒27内部开设有滑槽,用于所述定位筒28安装定位;所述定位筒28主体呈圆筒形状,其靠近桨叶折叠方向的一端圆周外表面设置有凸台,所述凸台与所述折叠作动筒27内的滑槽滑动配合,使其安装后只能沿折叠作动筒27滑槽移动但不能转动,同时也不会从叠作动筒27另一端脱出,起到限位作用,所述定位筒28远离桨叶折叠方向的一端具有均布啮齿结构,用于所述桨叶34折叠前定位;所述压缩弹簧26安装在底座25、折叠作动筒27、定位筒28组成的腔体内,并始终处于压缩状态;

所述第二滑块接头23b与所述滑轨24滑动连接,所述第二滑块接头23b 也具有对称设置的耳片,所述耳片上开有同轴通孔,所述第二滑块接头23b通过耳片与所述折叠作动筒27靠近桨叶一端固定连接。

优选的,所述滑轨24、以及与其滑动配合的所述第一滑块接头23a、第二滑块接头23b的配套数量为两组或两组以上。

在一个可能的实施例中,所述升力系统30包括电机31、桨毂32、桨叶折叠接头33、桨叶34、桨叶螺栓35、弹性装置36、弹性结构固定螺栓37;

所述电机31输出动力,其输出轴穿过所述折叠控制系统20,用于桨毂安装并驱动桨毂旋转;所述桨毂32套装固定于所述电机31的输出轴上,所述桨毂32靠近电机一端具有与所述定位筒28上的均布啮齿结构配合的啮齿结构,用于桨叶折叠前桨叶的定位;所述桨毂32各支臂端具有双耳状接头,用于所述桨叶折叠接头33安装,所述桨叶折叠接头33一端具有单耳,所述单耳上开设有安装孔,通过弹性结构固定螺栓37安装在桨毂32上并可绕弹性结构固定螺栓3790°旋转,同时单耳上还相对转动连接有摇臂形凸台,通过推动摇臂形凸台可使桨叶折叠接头33绕弹性结构固定螺栓37转动;所述桨叶折叠接头33 另一端具有双耳,所述桨叶34通过桨叶螺栓35安装固定;

所述桨毂32各支臂端双耳状接头内的一侧耳片上长有小凸台,所述弹性装置36中心通过所述弹性结构固定螺栓37安装后,其具有相反回弹趋势的两端分别固定在桨毂32、桨叶折叠接头33上。

在一个可能的实施例中,所述升力系统30还包括整流罩38,所述整流罩 38安装固定于所述桨毂前端,用于桨毂的整流减阻。

优选的,所述定位筒28与所述桨毂32上相互配合的啮齿结构为圆弧形齿,用于所述桨叶34折叠前定位。

优选的,所述定位筒28与所述桨毂32上相互配合的啮齿结构为三角形齿,用于所述桨叶34折叠前定位。

优选的,所述弹性装置36可以选用扭转弹簧。

根据本发明的第二方面,提出一种串列式多桨倾转机翼飞行器,包含多个上述的一种桨叶折叠收藏整流结构。

本发明的有益效果:

本发明桨叶折叠收藏整流结构具有结构简单、外形美观、可靠性高、桨叶折叠后整流效果良好等特点。折叠控制系统与升力系统独立设计安装,结构及其控制原理较简单;折叠控制系统设计上埋藏于短舱内部,具有很好的整流效果,外形美观;桨叶折叠控制系统与升力系统相互较独立,较少增加动部件复杂度,仅桨叶折叠时折叠控制系统与升力系统才相互交联,折叠控制系统与升力系统断开时桨叶自动展开,折叠与展开主要依赖机构实现,机构较简单,可靠性高;短舱凹陷与桨叶折叠后外形一体化设计,保证桨叶折叠后能很好的收藏在短舱内,外形美观,对折叠后桨叶有良好整流效果,减少了飞行阻力。本发明为串列分布式多桨倾转机翼飞行器飞机模式飞行时关闭旋翼单元处桨叶折叠收藏及减阻提供了一种较好解决方案,对提高该构型飞行器最大前飞速度具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其它实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1是本发明优选实施例桨叶折叠收藏整流结构整体示意图

其中:

10短舱20折叠控制系统30升力系统

图2是本发明优选实施例桨叶展开效果示意图

图3是本发明优选实施例桨叶折叠收藏整流效果示意图

图4是本发明优选实施例折叠控制系统20的结构示意图

其中:

21舵机 22a摇臂 22b连杆 23a滑块接头 23b滑块接头

24滑轨 25底座 26压缩弹簧 27折叠作动筒 28定位筒

图5是本发明优选实施例中折叠作动筒27的结构示意图

图6是本发明优选实施例中定位筒28的结构示意图

图7是本发明优选实施例中升力系统30的结构示意图

其中:

31电机 32桨毂 33桨叶折叠接头 34桨叶 35桨叶螺栓 36弹性装置 37弹性结构固定螺栓 38整流罩

图8是本发明优选实施例中桨毂32的结构示意图

图9是本发明优选实施例中桨叶折叠接头33的结构示意图

图10是本发明优选实施例中桨叶展开状态效果示意图

图11是本发明优选实施例中桨叶折叠前定位状态效果示意图

图12是本发明优选实施例中桨叶折叠中间过程状态效果示意图

图13是本发明优选实施例中桨叶折叠到位状态效果示意图

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,以下结合附图及实施例,对本发明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。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”,“上”,“下”,“左”,“右”,“竖直”,“水平”,“内”,“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制,术语“第一”,“第二”,“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;此外,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”,“相连”,“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示一种桨叶折叠收藏整流结构,其特征在于,包括短舱10,折叠控制系统20,升力系统30;

所述短舱10后端与机翼连接,所述短舱10表面具有与所述升力系统30 中的桨叶折叠后随形的凹陷,当桨叶完全折叠后可埋藏在凹陷内,如图3所示;

所述折叠控制系统20安装在短舱10内部;当进行桨叶折叠时,所述折叠控制系统20与所述升力系统30之间产生机械连接,以实现所述升力系统30 中的桨叶折叠;

当进行桨叶折叠时,所述折叠控制系统20与所述升力系统30之间产生机械定位连接,首先使所述升力系统30中的桨叶停止旋转并且位置固定。

实施例1

如图4所示,所述折叠控制系统20包括舵机21、摇臂22a、连杆22b、第一滑块接头23a、第二滑块接头23b、滑轨24、底座25、压缩弹簧26、折叠作动筒27、定位筒28;

所述舵机21根据控制信号要求输出扭矩,并驱动所述摇臂22a转动;所述摇臂22a一端与所述舵机21主动连接,另一端与所述连杆22b铰接,带动所述驱动连杆22b运动;所述连杆22b与第一滑块接头23a铰接,驱动第一滑块接头23a运动,所述第一滑块接头23a与滑轨24滑动连接;所述滑轨24固定在短舱内部;所述第一滑块接头23a还具有对称设置的耳片,所述耳片上开有同轴通孔,所述第一滑块接头23a通过所述耳片与所述底座25固定连接;所述底座25呈圆环状,其中心开设有通孔,其边缘向外延伸有连接耳片,通过所述连接耳片与第一滑块接头23a连接;

所述折叠作动筒27主体呈圆筒形状,其一端带有翻边且翻边均布有多个连接耳片,通过翻边上的连接耳片与所述底座25对应位置连接耳片固定连接,其靠近桨叶的另一端面上具有与桨叶数量与位置对应的凸台,用于在折叠过程中推动桨叶折叠;所述折叠作动筒27内部开设有滑槽,用于所述定位筒28安装定位;所述定位筒28主体呈圆筒形状,其靠近桨叶折叠方向的一端圆周外表面设置有凸台,所述凸台与所述折叠作动筒27内的滑槽滑动配合,使其安装后只能沿折叠作动筒27滑槽移动但不能转动,同时也不会从叠作动筒27另一端脱出,起到限位作用,所述定位筒28远离桨叶折叠方向的一端具有均布啮齿结构,用于所述桨叶34折叠前定位;所述压缩弹簧26安装在底座25、折叠作动筒27、定位筒28组成的腔体内,并始终处于压缩状态;

所述第二滑块接头23b与所述滑轨24滑动连接,所述第二滑块接头23b 也具有对称设置的耳片,所述耳片上开有同轴通孔,所述第二滑块接头23b通过耳片与所述折叠作动筒27靠近桨叶一端固定连接;

所述升力系统30包括电机31、桨毂32、桨叶折叠接头33、桨叶34、桨叶螺栓35、弹性装置36、弹性结构固定螺栓37;

所述滑轨24、以及与其滑动配合的所述第一滑块接头23a、第二滑块接头 23b的配套数量为两组;

所述电机31输出动力,其输出轴穿过所述折叠控制系统20,用于桨毂安装并驱动桨毂旋转;所述桨毂32套装固定于所述电机31的输出轴上,所述桨毂32远离桨叶一端具有与所述定位筒28上的均布啮齿结构配合的啮齿结构,用于桨叶折叠前桨毂的定位;所述桨毂32各支臂端具有双耳状接头,用于所述桨叶折叠接头33安装,所述桨叶折叠接头33一端具有单耳,所述单耳上开设有安装孔,通过弹性结构固定螺栓37安装在桨毂32上并可绕弹性结构固定螺栓3790°旋转,同时单耳上还相对转动连接有摇臂形凸台,通过推动摇臂形凸台可使桨叶折叠接头33绕弹性结构固定螺栓37转动;所述桨叶折叠接头33 另一端具有双耳,所述桨叶34通过桨叶螺栓35安装固定;

所述桨毂32各支臂端双耳状接头内的一侧耳片上长有小凸台,所述弹性装置36中心安装在弹性结构固定螺栓37上后两端分别固定在桨毂32、桨叶折叠接头33上;

所述升力系统30还包括整流罩38,安装于所述桨毂端,所述整流罩38用于桨毂的整流减阻;

所述定位筒28靠近桨叶的一端具有均布圆弧形齿,用于所述桨叶34折叠前定位;

所述弹性装置36选用扭簧。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于所述桨毂32远离桨叶一端具有与所述定位筒28上的均布三角形齿配合的圆弧形齿;

所述弹性装置36选用扭簧。

实施例3

一种串列式多桨倾转机翼飞行器,具有多个分布式桨叶,每一个桨叶均包含上述的一种桨叶折叠收藏整流结构。

如图10-图13所示,当进行桨叶折叠时,折叠控制系统20中的舵机21驱动摇臂22a、带动连杆22b进而使第一滑块接头23a、第二滑块接头23b带动折叠作动筒27、定位筒28沿滑轨24滑动,首先使与所述定位筒28与所述桨毂 32上相互配合的啮齿结构啮合,使桨叶停止旋转并定位桨叶位置;进一步驱动使折叠作动筒27推动桨叶折叠接头33摇臂形凸台时桨叶折叠接头33连同桨叶34绕弹性结构固定螺栓37旋转90°实现折叠;

当使桨叶展开时,折叠控制系统20中的舵机21驱动折叠作动筒27以及定位筒28沿桨叶折叠相反方向运动,当所述折叠控制系统20与所述升力系统30 之间的机械连接脱离后,将通过弹性装置36利用自身弹力使桨叶折叠接头33 连同桨叶34呈展开状态。

本发明桨叶折叠收藏整流结构具有结构简单、外形美观、可靠性高、桨叶折叠后整流效果良好等特点。折叠控制系统与升力系统独立设计安装,结构及其控制原理较简单;折叠控制系统设计上埋藏于短舱内部,具有很好的整流效果,外形美观;桨叶折叠控制系统与升力系统相互较独立,较少增加动部件复杂度,仅桨叶折叠时折叠控制系统与升力系统才相互交联,折叠控制系统与升力系统断开时桨叶自动展开,折叠与展开主要依赖机构实现,机构较简单,可靠性高;短舱凹陷与桨叶折叠后外形一体化设计,保证桨叶折叠后能很好的收藏在短舱内,外形美观,对折叠后桨叶有良好整流效果,减少了飞行阻力。

以上所述,仅为本发明的具体实施例,对本发明进行详细描述,未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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