一種電驅動式直升機尾槳傳動系統的製作方法
2023-09-19 18:49:45 2
一種電驅動式直升機尾槳傳動系統的製作方法
【專利摘要】本發明屬於航空器設計領域，涉及一種航空器設計時電驅動式直升機尾槳傳動系統。本系統包括電動機、電動機動力源以及控制系統；其中，位於直升機尾部的電動機與直升機尾槳相連，電動機為直升機尾槳的動力源，控制系統控制直升機尾槳的轉速。本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統通過電驅動式傳動代替機械傳動、通過改變尾槳轉速代替傳統尾槳距拉杆機構，可以降低結構重量、提高發動機的能量利用率、提高尾槳傳動系統的裝配維護性、降低直升機整體的噪聲和振動水平，具有較大的實際應用價值。
【專利說明】一種電驅動式直升機尾槳傳動系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於航空器設計領域，涉及一種航空器設計時電驅動式直升機尾槳傳動系統。
【背景技術】
[0002]現有直升機尾槳的傳動系統一般由中間減速器、尾傳動軸、尾減速器、尾槳變距拉杆等部件組成，其中，中間減速器、尾傳動軸、尾減速器將主減速器處的能量傳遞到尾槳，驅動尾槳轉動；飛行員操縱腳蹬通過操縱線系帶動尾槳變距拉杆，從而改變尾槳葉的迎角，改變尾槳葉推力大小從而實現直升機平衡或方向改變的目的。
[0003]現有直升機尾槳的傳動系統為機械式，具有結構重量大、能量損失大、振動噪聲大、控制杆系可能卡阻、裝配維修困難等固有特點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，改變現有尾槳能量傳遞和控制方式，通過電驅動方式和以功率(尾槳轉速)控制尾槳推力的方式，取代現有的尾傳動軸、尾減速器、尾槳操縱線系、尾槳變距拉杆等結構，提高能量利用率、降低結構重量、降低直升機整體振動和噪聲，維修裝配簡便。
[0005]本發明的技術方案是:
[0006]—種電驅動式直升機尾槳傳動系統，本系統包括電動機、電動機動力源以及控制系統；其中，位於直升機尾部的電動機與直升機尾槳相連，電動機為直升機尾槳的動力源，控制系統控制直升機尾槳的轉速。
[0007]所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的電動機動力源包括發電機及發電機動力源。進一步，所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的發電機動力源為發動機、APU、主減速器或旋翼軸。
[0008]所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的電動機動力源為蓄電瓶。
[0009]所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的控制系統包括腳蹬、角位移傳感器以及功率控制器，其中，腳蹬設置在駕駛艙內，腳蹬產生的角位移經過角位移傳感器轉化為電信號，該電信號通過功率控制器控制直升機尾槳的轉速。進一步，所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，所述的控制系統與電動機相連，控制電動機的輸出功率。或者，所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，所述的控制系統與發電機相連，控制發電機的輸出功率。
[0010]所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，所述的控制系統還有直升機姿態傳感器，功率控制器對直升機姿態傳感器與腳蹬輸入進行比對，進行閉環控制。
[0011]所述的控制系統包括腳蹬、操縱線系以及尾槳變距拉杆，腳蹬通過操縱線系控制尾槳變距拉杆。[0012]本發明的技術效果是:
[0013]本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統通過電驅動式傳動代替機械傳動、通過改變尾槳轉速代替傳統尾槳距拉杆機構，可以降低結構重量、提高發動機的能量利用率、提高尾槳傳動系統的裝配維護性、降低直升機整體的噪聲和振動水平，具有較大的實際應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明實施例1系統原理框圖；
[0015]其中，1-發電機、2-腳蹬、3-角位移傳感器、4-功率控制器、5-電動機。
[0016]圖2是腳蹬運動示意圖
[0017]圖3是直升機主槳旋轉方向與尾槳拉力方向的示意圖
[0018]圖4是本發明實施例2系統原理框圖；
[0019]其中，1-發電機、2-腳蹬、3-角位移傳感器、4-功率控制器、5-電動機。
[0020]圖5是本發明實施例3系統原理框圖；
[0021]其中，2-腳蹬、3-角位移傳感器、4-功率控制器、5-電動機。
[0022]圖6是本發明實 施例4系統原理框圖；
[0023]其中，1-發電機、2-腳蹬、3-角位移傳感器、4-功率控制器、5-電動機。
[0024]圖7是本發明實施例5系統原理框圖；其中，1-發電機、5-電動機。
【具體實施方式】
[0025]下面通過具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0026]實施例1:
[0027]請參閱圖1，其是本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統示意圖。本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統包括發電機1、腳瞪2、角位移傳感器3、功率控制器4、電動機5。
[0028]其中，所述發電機I設置在發動機外部，將發動機的部分動能轉化為電能，腳蹬2設置在駕駛艙內，角位移傳感器3、功率控制器4設置在飛行器內部，電動機5設置在直升機尾部，其特徵在於:直升機電驅動式尾槳傳動系統由發電機1、電線、電動機5組成，發電機I由發動機帶動，通過電線向電動機5輸出功率，從而驅動尾槳轉動；控制系統是由腳蹬2、角位移傳感器3、功率控制器4組成，角位移傳感器3設置在腳蹬轉軸處，將踩踏腳蹬2的偏轉角Θ (參閱圖2)轉化為電信號傳送給功率控制器4，功率控制器4根據角位移傳感器測得的腳蹬偏轉角Θ與腳蹬最大偏轉角θ_的比值，結合腳蹬的偏轉方向，改變電動機5勵磁線圈內的電流，改變勵磁線圈磁場，控制輸出功率W，從而控制尾槳轉速即控制尾槳功率的大小，達到平衡或改變直升機方向的目的。
[0029]上述公式中，W為電動機的輸出功率，Wmax為發電機I輸出給電動機5的最大功率或電動機5自身的最大功率限制，f {WmiE + Wiaes)是保持直升機航向不變時的尾槳功率，Wmin為可變量；Θ為腳蹬偏轉角，方向根據主槳旋轉方向而定，θ_為腳蹬的最大偏轉角。
[0030]W = ^Wrcin + W瞧)+1 (Wmax — Wxin)^-
max
[0031]具體實施例如下:假設直升機主槳葉以逆時針旋轉，則尾槳需要產生使直升機逆時針轉動趨勢的拉力(參閱圖3)，定義左腳蹬產生向下角位移時Θ為正，右腳蹬產生向下角位移時Θ為負。踩踏左腳蹬時，輸出的W比腳蹬正常位時的功率^Wtain+ WffisJ大，尾槳
拉力變大，直升機尾部逆時針旋轉導致機頭向左偏航，同理踩踏右腳蹬導致機頭向右偏航。
[0032]實施例2:
[0033]請參閱圖4，其是本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統示意圖。本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統包括發電機1、腳瞪2、角位移傳感器3、功率控制器4、電動機5。
[0034]所述的發電機I的動力源還可為APU、主減速器或旋翼軸等旋轉部件，通過齒輪/軸帶動發電機旋轉(參閱圖4)，從而產生電能。所述發電機I設置在APU/主減速器/旋翼軸外部，將部分動能轉化為電能，腳蹬2設置在駕駛艙內，角位移傳感器3、功率控制器4設置在飛行器內部，電動機5設置在直升機尾部，其特徵在於:直升機電驅動式尾槳傳動系統由APU/主減速器/旋翼軸、電線、電動機5組成，發電機I由APU/主減速器/旋翼軸帶動，通過電線向電動機5輸出功率，從而驅動尾槳轉動；控制系統是由腳蹬2、角位移傳感器3、功率控制器4組成，角位移傳感器3設置在腳蹬轉軸處，將踩踏腳蹬2的偏轉角Θ (參閱圖2)轉化為電信號傳送給功率控制器4，功率控制器4根據角位移傳感器測得的腳蹬偏轉角Θ與腳蹬最大偏轉角θ_的比值，結合腳蹬的偏轉方向，改變電動機5勵磁線圈內的電流，改變勵磁線圈磁場，控制輸出功率W，從而控制尾槳轉速即控制尾槳功率的大小，達到平衡或改變直升機方向的目的。
[0035]實施例3:
[0036]請參閱圖5，其是本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統示意圖。本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統包括蓄電瓶、腳瞪2、角位移傳感器3、功率控制器4、電動機5。
[0037]所述的電動機5的動力源除發電機外，還可為蓄電瓶(參閱圖5)，蓄電瓶為電動機提供直流電源，從而驅動尾槳轉動。所述蓄電瓶設置在直升機內部，腳蹬2設置在駕駛艙內，角位移傳感器3、功率控制器4設置在飛行器內部，電動機5設置在直升機尾部，其特徵在於:直升機電驅動式尾槳傳動系統由蓄電瓶、電線、電動機5組成，蓄電瓶通過電線向電動機5輸出功率，從而驅動尾槳轉動；控制系統是由腳蹬2、角位移傳感器3、功率控制器4組成，角位移傳感器3設置在腳蹬轉軸處，將踩踏腳蹬2的偏轉角Θ (參閱圖2)轉化為電信號傳送給功率控制器4，功率控制器4根據角位移傳感器測得的腳蹬偏轉角Θ與腳蹬最大偏轉角Θ _的比值，結合腳蹬的偏轉方向，改變電動機5勵磁線圈內的電流，改變勵磁線圈磁場，控制輸出功率W，從而控制尾槳轉速即控制尾槳功率的大小，達到平衡或改變直升機方向的目的。
[0038]實施例4:
[0039]請參閱圖6，其是本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統示意圖。本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統包括發電機1、腳瞪2、角位移傳感器3、功率控制器4、電動機5。
[0040]所述的功率控制器2還可與發電機相連，控制發電機功率，從而控制電動機功率及尾槳轉速。所述發電機[I]設置在發動機外部，將發動機的部分動能轉化為電能，腳蹬
[2]設置在駕駛艙內，角位移傳感器[3]、功率控制器[4]設置在飛行器內部，電動機[5]設置在直升機尾部，其特徵在於:直升機電驅動式尾槳傳動系統由發電機[I]、電線、電動機
[5]組成,發電機[I]由發動機帶動,通過電線向電動機[5]輸出功率,從而驅動尾槳轉動；控制系統是由腳蹬[2]、角 位移傳感器[3]、功率控制器[4]組成，角位移傳感器[3]設置在腳蹬轉軸處，將踩踏腳蹬[2]的偏轉角Θ轉化為電信號傳送給功率控制器[4]，功率控制器
[4]根據角位移傳感器測得的腳蹬偏轉角Θ與腳蹬最大偏轉角θ_的比值，結合腳蹬的偏轉方向，改變發電機勵磁線圈內的電流，改變勵磁線圈磁場，控制輸出功率W，從而改變電動機[5]功率的大小，控制尾槳轉速即控制尾槳功率的大小，達到平衡或改變直升機方向的目的。
[0041]實施例5:
[0042]請參閱圖7，其是本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統示意圖。本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統包括發電機1、電動機5。
[0043]其中，所述發電機I設置在發動機/APU/主減速器/旋翼軸外部，將部分動能轉化為電能，電動機5設置在直升機尾部，其特徵在於:直升機電驅動式尾槳傳動系統由發電機
1、電線、電動機5組成，發電機I由發動機/APU/主減速器/旋翼軸帶動，通過電線向電動機5輸出功率，從而驅動尾槳轉動。尾槳的拉力(即功率)由腳蹬、操縱線系、尾槳變距拉杆等現有技術操縱。
[0044]本發明電驅動式直升機尾槳傳動系統，通過電驅動方式代替機械傳動，可以降低結構重量、提高發動機的能量利用率、提高尾槳傳動系統的裝配維護性、降低直升機整體的噪聲和振動水平，具有較大的實際應用價值。
【權利要求】
1.一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，本系統包括電動機、電動機動力源以及控制系統；其中，位於直升機尾部的電動機與直升機尾槳相連，電動機為直升機尾槳的動力源，控制系統控制直升機尾槳的轉速。
2.如權利要求1所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的電動機動力源包括發電機及發電機動力源。
3.如權利要求2所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的發電機動力源為發動機、APU、主減速器或旋翼軸。
4.如權利要求1所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的電動機動力源為蓄電瓶。
5.如權利要求1所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的控制系統包括腳蹬、角位移傳感器以及功率控制器，其中，腳蹬設置在駕駛艙內，腳蹬產生的角位移經過角位移傳感器轉化為電信號，該電信號通過功率控制器控制直升機尾槳的轉速。
6.如權利要求5所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的控制系統與電動機相連，控制電動機的輸出功率。
7.如權利要求5所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的控制系統與發電機相連，控制發電機的輸出功率。
8.如權利要求1-7之一所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的控制系統還有直升機姿態傳感器，功率控制器對直升機姿態傳感器與腳蹬輸入進行比對，進行閉環控制。
9.如權利要求1所述的一種電驅動式直升機尾槳傳動系統，其特徵是，所述的控制系統包括腳蹬、操縱線系以及尾槳變距拉杆，腳蹬通過操縱線系控制尾槳變距拉杆。
【文檔編號】B64C27/68GK103879555SQ201210563828
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優先權日:2012年12月21日
【發明者】曹飛龍, 王敏濤 申請人:中國直升機設計研究所