动力源共享的倾转旋翼动力传动系统及其工作方法

本发明涉及飞行器动力传动，具体是一种动力源共享的倾转旋翼动力传动系统及其工作方法。

背景技术：

1、倾转旋翼机作为新一代的服役机型，其具备了传统直升机和固定翼飞行器的双重优点，既能保持作战中高度的灵活性，同时还能快速响应，在当代以信息化战争为主导的战斗环境中，作战时间显得尤为重要，而倾转旋翼机的出现，无疑会在一定程度上为己方争取更多的机会。

2、基于倾转旋翼机的众多优点，国内许多学者和企业陆续对其展开了相关研究，初期主要集中在中小型样机的原理验证阶段，后续开始向大型化转移。在原理验证阶段，出现了各种概念构型和倾转旋翼的动力传动结构，其中，整机构型主要以固定翼机身为基础，两翼加入可倾转旋翼的构型为主，倾转结构主要以电机丝杠传动、液压杆、涡轮蜗杆、差动轮系为主，旋转结构主要以锥齿轮传动、单级或双级行星齿轮传动为主，其中，倾转结构和旋转结构可分别选择双电机、电机加舵机、发动机加液压驱动作为动力源。通过上述可知，目前的构型中，倾转和旋转均需要单独动力源，从设计上说，动力源数量增加，控制难度也会增加，同时，系统的可靠性会降低。为了减少搭载动力源的数量，提高整机的可靠性，有必要提出一种可通过单一动力源实现同时控制倾转和旋转的动力传动系统。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种动力源共享的倾转旋翼动力传动系统及其工作方法，通过共轴方式实现了单个动力源的动力分流，减少了动力源的数量，提高了整机的可靠性。

2、本发明提供了一种动力源共享的倾转旋翼动力传动系统，包括机身以及分布在机身两侧通过并联轴实现动力同步的左倾转旋翼动力传动系统和右倾转旋翼动力传动系统，所述左倾转旋翼动力传动系统和右倾转旋翼动力传动系统结构相同，均包括动力输入装置、旋转传动结构和倾转传动结构，动力输入装置的输出轴通过啮合副分别连接有一级输出锥齿轮和一级输出锥齿轮轴，一级输出锥齿轮连接有旋转传动结构，一级输出锥齿轮轴连接有倾转传动结构；

3、所述旋转传动结构包括短传动轴、二级输入锥齿轮、二级输出锥齿轮、旋翼轴、螺旋桨，一级输出锥齿轮与传动轴固连，短传动轴与二级输入锥齿轮固连，二级输入锥齿轮通过啮合副实现与二级输出锥齿轮的动力传递，二级输出锥齿轮固连在旋翼轴上，旋翼和螺旋桨柔性连接；

4、所述倾转传动结构包括二级输入圆柱齿轮轴、二级输出圆柱齿轮、长传动轴、三级输入圆柱齿轮、三级输出圆柱齿轮、太阳轮轴、行星轮、齿圈、行星架和箱体，短传动轴通过第二离合器、第三离合器与二级输入圆柱齿轮轴连接，一级输出锥齿轮轴通过第三离合器与二级输入圆柱齿轮轴连接，二级输入圆柱齿轮轴通过啮合副与二级输出圆柱齿轮实现动力传递，二级输出圆柱齿轮与传动轴固连，传动轴与三级输入圆柱齿轮固连，三级输入圆柱齿轮通过啮合副实现与三级输出圆柱齿轮的动力传递，三级输出圆柱齿轮与太阳轮轴固连，太阳轮轴通过太阳轮和行星轮的啮合将动力传递至行星架，行星架一端与行星轮通过轴承连接，另一端与箱体实现固连，箱体通过转动副分别连接至并联轴和机架。

5、进一步改进，所述动力输入装置包括由动力源、第一离合器和一级输入锥齿轮轴，动力源固定在机架上，动力源的动力输出轴通过第一离合器实现和一级输入锥齿轮轴的连接和断开，一级输入锥齿轮轴通过啮合副分别连接有一级输出锥齿轮和一级输出锥齿轮轴。

6、进一步改进，所述倾转传动结构连接有制动器。

7、进一步改进，所述短传动轴、长传动轴和并联轴为单根轴。

8、进一步改进，所述短传动轴、长传动轴和并联轴为通过联轴器或差动轮系连接的多根轴。

9、进一步改进，所述箱体左右两侧开有圆孔，左侧孔内圆面通过轴承与并联轴连接，外圆面通过轴承与机架连接，右侧孔仅在内圆面上通过轴承和并联轴连接，同时箱体的右侧壁与行星架固连。

10、本发明还提供了一种动力源共享的倾转旋翼动力传动系统的工作方法，包括以下步骤：

11、当倾转旋翼飞行器在地表准备起飞时，倾转结构倾转使得螺旋桨的桨叶旋转平面平行于水平面，此时，在动力源的驱动下，动力经过第一级锥齿轮副、第二级锥齿轮副传递到旋翼轴，带动螺旋桨转动，左右两侧螺旋桨转动方向相反，此时在螺旋桨转动产生的升力下，飞行器垂直上升；

12、待上升到合适高度时，合并第二离合器，动力经过第一级锥齿轮副传递至第二级圆柱齿轮轴上，此时，松开制动器，动力经过第二级圆柱齿轮副、第三级圆柱齿轮副和行星轮系传递至箱体上，带动箱体、旋翼轴和螺旋桨逆时针转动，转动范围可为0°~90°，当角度设为90°时，即平飞姿态；若要保持平飞姿态，锁定制动器，再断开第二离合器；

13、当飞行器需要从平飞姿态转换为垂直起落姿态时，通过连接第三离合器，断开第二离合器，松开制动器，动力通过第一级锥齿轮副、第三离合器传递至第二级圆柱齿轮轴上，再经过第二级圆柱齿轮副、第三级圆柱齿轮副、行星轮系传递至箱体上，带动箱体、旋翼轴和螺旋桨顺时针转动。

14、本发明有益效果在于：

15、1、通过单一的动力源提供动力，经过锥齿轮一啮合二的方式进行动力分流，可将动力分别传递至旋转传动结构和倾转传动结构，实现了旋转和倾转的同步控制。

16、2、倾转传动结构中具有离合器和制动器，可实现在动力源持续输出动力时，对倾转的启停和位置锁定进行控制。

17、3、旋转传动结构和倾转传动结构在一定程度上采用了共轴设计，提高了有限空间的利用率。

18、4、动力传动系统设计分为了倾转部分和非倾转两部分，其中，动力源和传动结构件均放置在了非倾转部分，降低了倾转部分对倾转力矩的要求；机身两侧的倾转旋翼动力传动系统通过并联轴连接，实现了动力的双向流通，当一侧动力源出现故障时，可依靠另一侧的动力源实现飞行器的旋转和倾转。

技术特征：

1.一种动力源共享的倾转旋翼动力传动系统，其特征在于：包括机身以及分布在机身两侧通过并联轴实现动力同步的左倾转旋翼动力传动系统和右倾转旋翼动力传动系统，所述左倾转旋翼动力传动系统和右倾转旋翼动力传动系统结构相同，均包括动力输入装置、旋转传动结构和倾转传动结构，动力输入装置的输出轴通过啮合副分别连接有一级输出锥齿轮和一级输出锥齿轮轴，一级输出锥齿轮连接有旋转传动结构，一级输出锥齿轮轴连接有倾转传动结构；

2.根据权利要求1所述的动力源共享的倾转旋翼动力传动系统，其特征在于：所述动力输入装置包括由动力源、第一离合器和一级输入锥齿轮轴，动力源固定在机架上，动力源的动力输出轴通过第一离合器实现和一级输入锥齿轮轴的连接和断开，一级输入锥齿轮轴通过啮合副分别连接有一级输出锥齿轮和一级输出锥齿轮轴。

3.根据权利要求1所述的动力源共享的倾转旋翼动力传动系统，其特征在于：所述倾转传动结构连接有制动器。

4.根据权利要求1所述的动力源共享的倾转旋翼动力传动系统，其特征在于：所述短传动轴、长传动轴和并联轴为单根轴。

5.根据权利要求1所述的动力源共享的倾转旋翼动力传动系统，其特征在于：所述短传动轴、长传动轴和并联轴为通过联轴器或差动轮系连接的多根轴。

6.根据权利要求1所述的动力源共享的倾转旋翼动力传动系统，其特征在于：所述箱体左右两侧开有圆孔，左侧孔内圆面通过轴承与并联轴连接，外圆面通过轴承与机架连接，右侧孔仅在内圆面上通过轴承和并联轴连接，同时箱体的右侧壁与行星架固连。

7.一种权利要求1所述动力源共享的倾转旋翼动力传动系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种动力源共享的倾转旋翼动力传动系统及其工作方法，动力系统包括动力源、离合器、一级输入锥齿轮轴、旋转传动结构、倾转传动结构和并联轴，动力源通过螺纹连接固定在机架上，利用离合器实现和一级输入锥齿轮轴的连接和断开，一级输入锥齿轮轴通过啮合副分别和旋转传动结构、倾转传动结构实现动力传递。本发明通过共轴方式实现了单个动力源的动力分流，可将动力分别传递至旋转传动结构和倾转传动结构，实现了旋转和倾转的同步控制，减少了动力源的数量，提高了整机的可靠性，同时还通过离合器和制动器的相互配合实现了对旋翼轴倾转的控制。技术研发人员：丁景伟,靳广虎受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23