一种跷跷板式倾转旋翼及其飞行器

本发明涉及飞行器，特别是涉及一种跷跷板式倾转旋翼及其飞行器。

背景技术：

1、倾转旋翼机是一种具备固定翼飞机航行速度高，续航里程远的特性以及直升机的多用途性和灵活性的飞行器。目前，民用运输行业及物流行业发展迅速，航空运输具有速度快，成本低，且不受地形地貌影响的优势，成为人们最重要的运输方案之一。现代战争中，战场环境纷繁多变，物资补给的难度也随之加大，武器装备的发展及军事高科技技术的广泛运用，对物资补给的精确性和时效性也提出了更高要求。由于距离、时效、地形、战场环境等因素的限制，可垂直起降无人运输机已成为各国军队竞相发展的重点技术之一。然而，目前主要用于装载货物的是运输机和航班客机的腹舱，这需要前期重要设施大型机场的建设，成本起点高，极大的制约了航空运输发展；目前有很多的可垂直起降飞机的设计方案，但考虑战场使用环境，飞行器的生产成本极高，不具备大规模应用的特性。

2、此外，传统倾转旋翼机采用万向铰接式桨毂，万向铰桨毂由许多部件组成，包括铰链、滑环、传动系统等，因此维护和维修成本较高，且由于万向铰桨毂的复杂结构，容易出现故障，需要经常检查和维护，以及传统的万向铰桨毂通常比较重，这会增加旋翼机的整体重量，影响其性能和有效载荷能力。

3、急需一种续航时间长、载荷大、飞行器自身重量轻、控制可靠、操纵精确性好、自动化程度高，同时，可以垂直起降、飞行机动性强，并且拥有高安全性的飞行器来完成高标准的运输任务。

4、专利cn201810886282.8中提出一种无人运输机，机身、固定翼系统及可倾转旋翼系统，固定翼系统包括两个机翼，两个机翼对称安装在机身的中部的两侧。其中显著缺点为：采用3片桨叶的倾转旋翼系统使得飞行器自身重量显著增大，因此飞机载重量显著减小；倾转旋翼系统为传统的螺旋桨设计，并不具备变总距和周期性变距的能力；且其并不具备自动化运输的特性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种跷跷板式倾转旋翼，以解决现有技术存在的问题，可以实现桨叶的总距变化和周期变距，根据不同的飞行状态自动调整桨叶的倾斜角度，提供更高的稳定性和可靠性，且能够减小桨叶挥舞对中央件的破坏程度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种跷跷板式倾转旋翼，包括安装在机翼端部的倾转机构、均安装在所述倾转机构上的驱动电机及多个舵机，所述驱动电机的输出端同轴连接有主轴，各所述舵机沿周向等间隔环绕在所述主轴的外周侧，且所述舵机上安装有作动筒；

3、所述主轴上同轴套设有与所述倾转机构间隔设置的第一动作环，所述第一动作环与所述主轴的外周壁之间具有供所述第一动作环倾斜动作的环形间隔，所述第一动作环靠近所述倾转机构的部分设有多个第一铰接结构，各所述第一铰接结构沿所述第一动作环周向等间隔分布，并与对应的各所述作动筒的活塞杆端部相铰接；

4、所述第一动作环远离所述倾转机构的部分上同轴转动套接有第二动作环，所述第二动作环与所述主轴相连接并同步转动，所述第二动作环沿其同一直径方向上的两侧边缘处均设有第二铰接结构；

5、所述第二动作环远离所述倾转机构的一侧设有与所述主轴同步转动的桨毂，所述桨毂包括铰接在所述主轴上的中央件，所述中央件的转动轴线与所述主轴的轴线相垂直，所述中央件上成对安装有轴颈，两所述轴颈沿垂直于所述中央件转动轴线的方向对称分布，各所述轴颈上同轴转动套接有桨叶组件；

6、两所述第二铰接结构沿所述中央件转动轴线的方向对称分布，且所述第二铰接结构与对应的所述桨叶组件之间设有变矩组件，所述变矩组件包括变矩拉杆及变矩摇臂，所述变矩拉杆的一端铰接在所述第二铰接结构处，另一端与所述变矩摇臂的一端相铰接，所述变矩摇臂的另一端固定在所述桨叶组件上。

7、优选的，所述中央件整体呈筒状结构并套接在所述主轴上，所述中央件与所述主轴之间插接有供所述中央件相对于所述主轴摆动的主轴销，所述主轴销垂直于所述主轴的方向转动贯穿所述主轴，且所述主轴销两端分别连接在所述中央件所对应的位置处。

8、优选的，所述主轴沿垂直于所述主轴销轴线方向上的两侧均成对设有限位件，且各对中的两所述限位件沿所述主轴轴线方向间隔分布，各所述限位件均位于所述中央件内侧，并与所述中央件的内壁间隔设置，所述中央件摆动至所需角度后抵接在相应的所述限位件上。

9、优选的，所述中央件内设有套接在所述主轴上的第一主轴连接件，所述第一主轴连接件与所述中央件的内壁之间具有供所述中央件摆动的间隔，并开设有供所述主轴销穿过的通孔，所述第一主轴连接件沿垂直于所述主轴销轴线方向上的两侧均成对设有所述限位件，各对中的两所述限位件分别位于所述第一主轴连接件的两端。

10、优选的，所述桨叶组件包括桨壳及桨叶，所述桨壳的一端转动套接在所述轴颈上，另一端与所述桨叶固定连接，所述桨叶沿垂直于所述主轴销的方向延伸，所述变距摇臂固定在所述桨壳上。

11、优选的，所述桨壳靠近所述中央件的端部设有转动套接在所述轴颈上的桨壳法兰盘，所述变距摇臂与所述桨壳相连接的一端设有与所述桨壳法兰盘同轴对接的摇臂法兰盘，所述摇臂法兰盘转动套接在所述轴颈上。

12、优选的，所述第二动作环与所述主轴之间设有第二主轴连接件，所述第二主轴连接件固定套接在所述主轴上，所述第二动作环环绕在所述第二主轴连接件的外周侧，并与所述第二主轴连接件固定连接。

13、优选的，所述第二动作环配套有成对的带转臂，两所述带转臂与两所述变矩摇臂交错分布，且各所述带转臂和所述变矩摇臂沿所述第二动作环周向等间隔分布，所述带转臂的一端铰接在所述第二动作环上，另一端铰接有连杆，所述连杆与所述带转臂相对的端部铰接在所述第二主轴连接件上。

14、优选的，所述倾转机构配套有安装在机翼内的角度调节电机，所述角度调节电机的输出端传动连接有连接轴，所述连接轴沿垂直于所述机翼前进的方向延伸，所述倾转机构可拆卸安装在所述连接轴上。

15、还提供一种飞行器，包括机身、设置在所述机身尾部的动力机构及对称设置在所述机身两侧的机翼，各所述机翼内均设有角度调节电机，所述角度调节电机的输出端同轴传动连接有连接轴，所述连接轴沿垂直于所述机翼前进的方向延伸出所述机翼的端部，所述跷跷板式倾转旋翼的倾转机构连接在所述连接轴伸出所述机翼的位置处，所述机身的中间部分开设有机舱，所述机舱内靠近所述机身尾部的位置处设有机械手，所述机舱底部开设有供所述机械手伸出和收回的舱门。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、整个桨毂和桨叶组件组成跷跷板式的结构，即通过主轴销使得中央件与主轴铰接，并结合组成自动倾斜器的变距拉杆、第一动作环和第二动作环的应用，可以根据不同的飞行状态自动调整桨叶的倾斜角度，提供更高的稳定性和可靠性，而且当桨叶由于气流作用发生变化时，惯性力会使得桨叶继续沿其自身惯性方向运动，从而产生挥舞运动，整个桨毂和桨叶组件组成跷跷板式的结构，可以使得中央件带桨叶组件挥舞，可减小桨叶挥舞对中央件的破坏程度。