一种带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统及旋翼飞行器

本发明属于航空航天，涉及一种带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统及旋翼飞行器。

背景技术：

1、根据旋翼平衡反扭矩的方式不同，通常把直升机分为单旋翼带尾桨、共轴式双旋翼、纵列式双旋翼、横列式双旋翼等，其中共轴式直升机采用上下共轴反转的两组旋翼用来平衡旋翼扭矩，没有用于平衡反扭矩的尾桨功率损耗，具有悬停效率较高、总体尺寸较小及加速特性较强等特点。然而，目前国内外研制的共轴式直升机仅包含一组共轴双旋翼，且通过垂尾来改善航向操纵效率，只有在飞行速度较大时有较好的效果，存在操纵性能较差，稳定性较差以及允许重心变化较小的缺点。

2、采用两组对称分布在机身两侧的共轴双旋翼，以及两个可倾转尾桨，提高了整个动力系统的效率和操纵性，使直升机能够更加高效的进行悬停和垂直起降，能适应更大的重心变化，同时具备更强的加速特性。传动系统是共轴式双旋翼机的关键动部件之一，现有的传动系统无法满足将发动机的功率传递给两组共轴的双旋翼及可倾转尾桨。因此，有必要提出一种新型的带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统，解决现有设计中存在的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明为了解决目前共轴式双旋翼机操纵性能较差，稳定性较差以及允许重心变化较小，导致动力系统的效率和操纵性不高的问题，提供一种重量轻，结构紧凑，传动效率高的带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统及旋翼飞行器。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统，包括并车减速单元、换向传动单元、尾减倾转输出单元以及对称连接在换向传动单元两侧的双旋翼输出单元，换向传动单元对称连接在并车减速单元两侧，尾减倾转输出单元安装在双旋翼输出单元相对一侧；

4、并车减速单元包括第一齿轮轴、固定连接在第一齿轮轴一端的第三圆柱齿轮、依次对称啮合在第三圆柱齿轮两侧的第二圆柱齿轮和第一圆柱齿轮，第一圆柱齿轮所在的齿轮轴连接动力源；

5、换向传动单元包括与第一齿轮轴换向传动连接的两根第一换向传动轴和两根第二换向动轴，第二换向动轴轴向传动连接在对应第一换向传动轴的外侧；

6、双旋翼输出单元均包括与第二换向动轴换向传动连接的第二齿轮轴、与第二齿轮轴换向传动连接的第三齿轮轴以及相互传动连接的上旋翼轴和下旋翼轴，上旋翼轴和下旋翼轴分别与第二齿轮轴传动连接，上旋翼轴传动连接在下旋翼轴上方；

7、尾减倾转输出单元包括与第一齿轮轴不换向依次传动连接的第一尾传动轴和第二尾传动轴，第二尾传动轴换向传动连接两根尾减传动轴，尾减传动轴外侧换向传动连接尾减输出轴。

8、进一步，第三圆柱齿轮一体成型固定安装在第一齿轮轴靠近尾减倾转输出单元一端，第二圆柱齿轮通过所在的齿轮轴对称设置在第三圆柱齿轮两侧且与第三圆柱齿轮啮合，第一圆柱齿轮通过所在的齿轮轴对称设置在第二圆柱齿轮两侧且与第二圆柱齿轮啮合，第二圆柱齿轮所在的动力输入轴上连接发动机。

9、进一步，动力输入轴上安装有超越离合器，两台分别连接在动力输入轴上发动机的输出功率通过并车减速单元的第三圆柱齿轮汇总至第一齿轮轴，再通过第一齿轮轴分别传输至双旋翼输出单元和尾减倾转输出单元。

10、进一步，第一齿轮轴靠近换向传动单元一端一体成型固定安装有第一锥齿轮，第一换向传动轴对接处的其中一根第一换向传动轴上一体成型固定安装有与第一锥齿轮啮合的第一换向锥齿轮。

11、进一步，第二换向动轴靠近双旋翼输出单元一端一体成型固定安装有第二锥齿轮，第二齿轮轴上依次一体成型固定安装有第二换向锥齿轮和第三换向锥齿轮，第二换向锥齿轮及第三换向锥齿轮均与第二锥齿轮啮合，第二换向锥齿轮通过齿轮轴连接第五圆柱齿轮，第三换向锥齿轮通过齿轮轴连接第六圆柱齿轮，上旋翼轴传动连接在下旋翼轴上方，上旋翼轴上安装有与第五圆柱齿轮啮合的第七圆柱齿轮，下旋翼轴上安装有与第六圆柱齿轮啮合的第八圆柱齿轮。

12、进一步，第三齿轮轴上一体成型固定安装有附件锥齿轮，附件锥齿轮与第二换向锥齿轮啮合。

13、进一步，第一尾传动轴靠近并车减速单元一端一体成型固定安装有与第三圆柱齿轮啮合的第四圆柱齿轮，第二尾传动轴远离第一尾传动轴一端依次连接太阳轮输入轴、行星排和行星架，行星架端部一体成型固定安装有尾减一级锥齿轮，尾减传动轴相对的一端其中一根尾减传动轴上一体成型固定安装有与尾减一级锥齿轮啮合的尾减一级换向锥齿轮，尾减传动轴端部一体成型固定安装有尾减二级锥齿轮，尾减输出轴端部一体成型固定安装有与尾减二级锥齿轮啮合的尾减二级换向锥齿轮。

14、进一步，第一尾传动轴与第四圆柱齿轮的齿轮轴通过花键连接，第二尾传动轴通过花键与膜片联轴器与第一尾传动轴连接，第一尾传动轴上安装有深沟球轴承以提供支撑，尾减一级锥齿轮所在的齿轮轴与行星架通过花键连接，行星架上安装有深沟球轴承以提供支撑，尾减一级锥齿轮所在的齿轮轴上安装有四点接触球轴承和圆柱滚子轴承以提供支撑。

15、进一步，尾减传动轴上尾减二级锥齿轮、尾减一级换向锥齿轮处安装有圆锥滚子轴承以提供支撑，尾减输出轴上安装有圆锥滚子轴承以提供支撑。

16、一种旋翼飞行器，包括机身和上述的带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统，机身内设有上述带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统。

17、本发明的有益效果在于：

18、1、本发明所公开的带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统，采用两个发动机输出，通过并车减速单元的两级圆柱齿轮减速后，再通过换向传动单元与尾减倾转输出单元分别将动力传输至左旋翼轴、右旋翼轴和尾桨；双旋翼输出单元通过内外轴实现上下旋翼共轴反转，两个尾桨的旋转方向相反以相互平衡反扭距，同时尾桨可绕尾减换向锥齿轮倾转；这种采用两组对称分布在机身两侧的共轴双旋翼并带可倾转尾桨的设计能够提高直升机动力利用效率、悬停效率、加速特性、操纵方式多样性与稳定性，同时有利于减轻系统的重量。

19、2、本发明所公开的带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统，采用两组共轴反转双旋翼，同时，换向传动单元的第一换向锥齿轮与尾减倾转输出单元的尾减一级锥齿轮处均采用一对锥齿轮换向，这种结构相比传统共轴双旋翼机传动系统结构更加紧凑，动力利用效率高，可以极大的提高悬停效率，降低系统重量，减小结构尺寸。

20、3、本发明所公开的带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统，除了能够实现传统直升机通过旋翼来操纵各个方向的运动外，还能够通过调整尾桨转速来实现航向操纵和加减速，能够更快实现直升机垂直起降，爬升与转向，提高了操纵稳定性。

21、4、本发明所公开的带可倾转尾桨的双共轴双旋翼机传动系统，通过尾桨的倾转，在直升机悬停与爬升时可以提供升力，在前飞与换向时可提供推力，极大的提高整机的加速特性与高速前飞能力。

22、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。