一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)，屬于復合式飛行器傳動系統(tǒng)設計領域。所述傳動系統(tǒng)包括減速齒輪系、減速器主軸、離合器、并車錐齒輪、并車輸入軸、發(fā)動機換向齒輪、發(fā)動機輸出軸、發(fā)動機、螺旋槳換向減速齒輪A、螺旋槳傳動軸和螺旋槳換向減速齒輪B；兩臺發(fā)動機產生動力，分別經各自的發(fā)動機輸出軸先傳遞到發(fā)動機換向齒輪處，在換向后分別由各自的并車輸入軸傳遞到并車錐齒輪處進行并車，并車之后動力傳遞給減速器主軸，減速器主軸向上給旋翼傳遞動力，向下給螺旋槳傳遞動力。本發(fā)明適用于復合式飛行器多個功率消耗點的總體布局，能夠同時驅動多個旋轉部件，也能控制旋翼的接合和脫開；傳動部件上功能容易實現(xiàn)和可靠。
【專利說明】
一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于復合式飛行器傳動系統(tǒng)設計領域，具體涉及復合式飛行器的傳動系統(tǒng)的布局設計、傳動路線安排及傳動部件的選擇。
【背景技術】
[0002]復合式飛行器(參見參考文獻[I]:ChristopherEden Mesrobian,et.al ConceptStudy of a High-Speed,Vertical Take-Off and Landing Aircraft[M],Blacksburg,Virginia; June 12，2009;參考文獻[2 ]:胡冬冬，李文杰.波音公司正在研究旋翼/后掠翼組合飛機--DiscRotor[J].飛航導彈,2009(8):8-9;)的概念綜合了直升機和固定翼飛機各自的優(yōu)越性能，直升機起降方便，固定翼飛機飛行速度快，綜合二者優(yōu)點的復合式飛行器有著廣闊的應用前景。但是在設計方面，復合式飛行器布局新穎，很多方面都要打破原有的局限。復合式飛行器的總體布局的求新必然帶來傳動系統(tǒng)的改變，總體設計方面對傳動系統(tǒng)提出了新要求。
[0003]復合式飛行器不僅要滿足直升機模式起降的實現(xiàn)，還要考慮固定翼模式飛行器的推進。于是從發(fā)動機產生的功率要經過傳動系統(tǒng)傳輸?shù)饺齻€功率消耗點上去，所述的三個功率消耗點分別是機身頂部旋翼、機身右側螺旋槳和機身左側螺旋槳。這種總體上的氣動布局方案提出了傳動系統(tǒng)布局上的要求。傳動系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)功率的傳遞，復合式飛行器模式上的切換必然要求旋翼那一路的傳動能夠脫開和接合。發(fā)動機輸出軸的轉速很高，而旋翼及螺旋槳的轉速不高，又必然涉及減速的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對復合式飛行器傳動系統(tǒng)的設計要求，研究傳統(tǒng)直升機的傳動系統(tǒng)，在此基礎上改進設計，提出了用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)設計。
[0005]本發(fā)明的設計點主要在于傳動布局的安排和傳動部件的選擇。為了使結構緊湊、功能可靠、重量小、可靠性高，傳動部件采用齒輪和軸，在較大的傳動比變化時應用行星齒輪，傳動方向變化時采用錐齒輪換向。為了保證復合式飛行器模式的切換，在向旋翼傳動的路徑中布置離合器。這樣的布局和設計實現(xiàn)了動力的傳遞，兩臺發(fā)動機同時工作輸出功率，從發(fā)動機軸出來后，先經一次換向，而后再并車，之后一分為二:上路經離合器后再經行星齒輪系減速，最終傳遞到旋翼;下路又一分為二，分別經二次換向減速齒輪后驅動左右兩側的螺旋槳。
[0006]本發(fā)明提供的傳動系統(tǒng)包括減速齒輪系、減速器主軸、離合器、并車錐齒輪、并車輸入軸、發(fā)動機換向齒輪、發(fā)動機輸出軸、發(fā)動機、螺旋槳換向減速齒輪A、螺旋槳傳動軸和螺旋槳換向減速齒輪B;兩臺發(fā)動機產生動力，分別經各自的發(fā)動機輸出軸先傳遞到發(fā)動機換向齒輪處，在換向后分別由各自的并車輸入軸傳遞到并車錐齒輪處，在并車錐齒輪處兩臺發(fā)動機進行并車，將動力合并在一起，并車之后動力傳遞給減速器主軸的下半部分，動力在此一分為二，減速器主軸向上是向旋翼傳遞部分動力，向下是向兩副螺旋槳傳遞部分動力；所述的減速器主軸包括上、下兩部分，上下兩部分之間通過離合器連接;所述的并車錐齒輪、發(fā)動機換向齒輪、螺旋槳換向減速齒輪A和螺旋槳換向減速齒輪B分別包括一個大齒輪和一個小齒輪，并且各自的大齒輪和小齒輪相互嚙合連接。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0008](I)傳動方案適用于復合式飛行器多個功率消耗點的總體布局，能夠同時驅動多個旋轉部件，也能控制旋翼的接合和脫開。
[0009](2)傳動部件上考慮功能的容易實現(xiàn)和可靠，采用行星齒輪進行大減速比減速，采用錐齒輪換向。
【附圖說明】
[0010]圖1是復合式飛行器傳動系統(tǒng)總體布局圖；
[0011 ]圖2是發(fā)動機功率輸出后換向齒輪及并車示意圖；
[0012]圖3是行星齒輪系布置圖；
[0013]圖4是螺旋槳第一次換向減速齒輪。
[0014]圖中:
[0015]1.旋翼;2.旋翼主軸;3.減速齒輪系;4.減速器主軸；
[0016]5.離合器;6.并車錐齒輪;7.并車輸入軸;8.發(fā)動機換向齒輪；
[0017]9.發(fā)動機輸出軸；1.發(fā)動機;11.螺旋槳換向減速齒輪A; 12.螺旋槳傳動軸；
[0018]13.螺旋槳換向減速齒輪B; 14.螺旋槳。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發(fā)明提出的傳動系統(tǒng)進行詳細說明。
[0020]本發(fā)明提供一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)，所述的復合式飛行器是指具有螺旋槳和固定翼的飛機，螺旋槳可以實現(xiàn)垂直起降；增加螺旋槳推進，可以保證巡航，同時也能保證克服旋翼的反扭力矩;為了模式轉換，本發(fā)明匯總設置了離合器5，控制旋翼主軸2的脫開與接合;為了保證足夠的動力，設置兩臺發(fā)動機10在并車錐齒輪6上并車;為了保證旋翼I的轉速，設置兩級行星齒輪的減速齒輪系3減速。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明提供的用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)，包括減速齒輪系3、減速器主軸4、離合器5、并車錐齒輪6、并車輸入軸7、發(fā)動機換向齒輪8、發(fā)動機輸出軸9、發(fā)動機
1、螺旋槳換向減速齒輪Al 1、螺旋槳傳動軸12、螺旋槳換向減速齒輪BI 3。
[0022]本發(fā)明是針對新型的復合式飛行器設計的，為實現(xiàn)功能改進了各部件，其中:、旋翼1、螺旋槳14是功率的產生和消耗部件，是根據(jù)復合式飛行器的總體設計確定的，不在本發(fā)明的保護范疇。減速齒輪系3是兩級行星齒輪，是根據(jù)傳遞的功率、轉速及減速比等約束條件設計的；離合器5的設計采用多片濕式方案;并車、換向等都采用錐齒輪傳動，各自根據(jù)使用條件并考慮傳動比做不同的修改。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于解決了復合式飛行器布局的傳動需求，為了實現(xiàn)這種傳動，設計了減速器主軸4、并車輸入軸7、發(fā)動機輸出軸9、螺旋槳傳動軸12的長度、直徑和空間布置，設計了減速齒輪系3，增加了離合器5以實現(xiàn)主旋翼I的空中停轉。
[0023]功率的傳遞總路線是由發(fā)動機10傳遞到旋翼I和螺旋槳14上去。
[0024]如圖2，兩臺發(fā)動機10產生動力，分別經各自的發(fā)動機輸出軸9先傳遞到發(fā)動機換向齒輪8處，在換向后分別由各自的并車輸入軸7傳遞到并車錐齒輪6處。在并車錐齒輪6處兩臺發(fā)動機10進行并車，將動力合并在一起。并車之后動力傳遞給減速器主軸4的下半部分，動力在此一分為二，減速器主軸4向上是向旋翼I傳遞部分動力，向下是向兩副螺旋槳14傳遞部分動力。所述的減速器主軸4包括上、下兩部分，上下兩部分之間通過離合器5連接，即下部分的頂端和上半部分的底端分別固定離合器5的兩個部分，實現(xiàn)連接。所述的離合器5為常見的濕式多片電磁離合器。
[0025]向上傳遞動力的路徑詳見圖3，并車之后，減速器主軸4的下部分的動力經過離合器5傳遞到減速器主軸4的上部分，減速器主軸4的上部分的頂端與齒輪減速系3的第一級齒輪系的太陽輪相連，能夠一起轉動。再經兩級行星減速齒輪系3減速后傳遞給旋翼主軸2，從而驅動旋翼I的轉動。
[0026]具體的連接形式為:發(fā)動機10通過懸吊安裝固定在復合式飛行器的發(fā)動機平臺上(參見參考文獻[3]:劉亞軍，劉道慶.淺析現(xiàn)代戰(zhàn)斗機發(fā)動機安裝連接形式[J].飛機設計，2010,30(5):27-30)，發(fā)動機平臺是與所述的復合式飛行器機身固定的。兩臺發(fā)動機10并列布置(如圖1)在旋翼主軸2的后面，每臺發(fā)動機10的發(fā)動機輸出軸9通過鍵(或者直接做成一體)分別與相應發(fā)動機換向齒輪8的小齒輪固接;發(fā)動機換向齒輪8的大齒輪通過鍵(或者直接一體)與相應的并車輸入軸7固接，發(fā)動機換向齒輪8實現(xiàn)發(fā)動機輸出軸9和并車輸入軸7之間的動力換向。并車輸入軸7的另一端固接并車錐齒輪6的小齒輪，并車錐齒輪6的大齒輪通過鍵(或者直接一體)與減速器主軸4下部分某一位置固接，減速器主軸4的上半部分的頂端固接齒輪減速系3的第一級齒輪系的太陽輪，齒輪減速系3最終的輸出端固接旋翼主軸2，從而給旋翼I提供動力控制。
[0027]另外，減速器主軸4和并車輸入軸7是通過軸承固定到主減速器平臺上的，這點比較靈活，也比較普通，在此沒有給出。
[0028]向下傳遞動力的路徑詳見圖4，減速器主軸4的下半部分向下去接螺旋槳換向減速齒輪AU，動力在此又一分為二，分別向著以機身對稱面對稱的螺旋槳傳遞。經過螺旋槳換向減速齒輪Al I換向后由螺旋槳傳動軸12傳遞到螺旋槳處，再經螺旋槳換向減速齒輪B13作用，最終減速到合適的轉速，驅動螺旋槳14的轉動。
[0029]這部分的具體連接形式為:減速器主軸4的下半部分的底端與螺旋槳換向減速齒輪Al I的小齒輪固接，螺旋槳換向減速齒輪Al I的大齒輪與螺旋槳傳動軸12—端固接，螺旋槳傳動軸12的另一端固接螺旋槳換向減速齒輪B13的小齒輪，螺旋槳換向減速齒輪B13的大齒輪固接在螺旋槳14的旋轉軸上。
[0030]上述連接形式中，所述的并車錐齒輪6、發(fā)動機換向齒輪8、螺旋槳換向減速齒輪Al I和螺旋槳換向減速齒輪B13分別包括一個大齒輪和一個小齒輪，并且各自的大齒輪和小齒輪相互嚙合連接。
【主權項】
1.一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)，其特征在于:所述傳動系統(tǒng)包括減速齒輪系、減速器主軸、離合器、并車錐齒輪、并車輸入軸、發(fā)動機換向齒輪、發(fā)動機輸出軸、發(fā)動機、螺旋槳換向減速齒輪A、螺旋槳傳動軸和螺旋槳換向減速齒輪B; 兩臺發(fā)動機產生動力，分別經各自的發(fā)動機輸出軸先傳遞到發(fā)動機換向齒輪處，在換向后分別由各自的并車輸入軸傳遞到并車錐齒輪處，在并車錐齒輪處兩臺發(fā)動機進行并車，將動力合并在一起，并車之后動力傳遞給減速器主軸的下半部分，動力在此一分為二，減速器主軸向上是向旋翼傳遞部分動力，向下是向兩副螺旋槳傳遞部分動力;所述的減速器主軸包括上、下兩部分，上下兩部分之間通過離合器連接； 所述的并車錐齒輪、發(fā)動機換向齒輪、螺旋槳換向減速齒輪A和螺旋槳換向減速齒輪B分別包括一個大齒輪和一個小齒輪，并且各自的大齒輪和小齒輪相互嗤合連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)，其特征在于:所述的離合器為濕式多片電磁離合器。3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)，其特征在于:向上傳遞動力的路徑為:并車之后，減速器主軸的下部分的動力經過離合器傳遞到減速器主軸的上部分，減速器主軸的上部分的頂端與齒輪減速系的第一級齒輪系的太陽輪相連，能夠一起轉動;再經兩級行星減速齒輪系減速后傳遞給旋翼主軸，從而驅動旋翼的轉動，具體的連接形式為:兩臺發(fā)動機并列布置在旋翼主軸的后面，每臺發(fā)動機的發(fā)動機輸出軸分別與相應發(fā)動機換向齒輪的小齒輪固接;發(fā)動機換向齒輪的大齒輪與相應的并車輸入軸固接，發(fā)動機換向齒輪實現(xiàn)發(fā)動機輸出軸和并車輸入軸之間的動力換向；并車輸入軸的另一端固接并車錐齒輪的小齒輪，并車錐齒輪的大齒輪與減速器主軸下部分固接，減速器主軸的上半部分的頂端固接齒輪減速系的第一級齒輪系的太陽輪，齒輪減速系最終的輸出端固接旋翼主軸，從而給旋翼提供動力控制。4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于復合式飛行器的傳動系統(tǒng)，其特征在于:向下傳遞動力的路徑為:減速器主軸的下半部分向下去接螺旋槳換向減速齒輪A，動力在此又一分為二，分別向著以機身對稱面對稱的螺旋槳傳遞，經過螺旋槳換向減速齒輪A換向后由螺旋槳傳動軸傳遞到螺旋槳處，再經螺旋槳換向減速齒輪B作用，最終減速到合適的轉速，驅動螺旋槳的轉動;具體連接形式為:減速器主軸的下半部分的底端與螺旋槳換向減速齒輪A的小齒輪固接，螺旋槳換向減速齒輪A的大齒輪與螺旋槳傳動軸一端固接，螺旋槳傳動軸的另一端固接螺旋槳換向減速齒輪B的小齒輪，螺旋槳換向減速齒輪B的大齒輪固接在螺旋槳的旋轉軸上。
【文檔編號】B64D35/04GK105966633SQ201610320019
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】李道春, 萬志強, 王乾威, 高璞, 蔣崇文, 王耀坤, 嚴德, 鮑蕊
【申請人】北京航空航天大學