[发明专利]一种等速-差速、双轴反向输出变速方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速方法及变速装置，特别是关于一种机械周转轮系减速及差速机构中等速-差速、双轴反向输出变速方法及装置。

背景技术

在直升机家族中，有一种共轴双桨直升机，它是有一对在同一轴线上，旋转方向相反旋翼的直升机。由于它没有尾管和尾桨，与常规单桨直升机相比，具有外形尺寸小、结构紧凑、故障率低以及悬停和中速飞行效率高等优点，因此受到各国的青睐。但是由于它在控制系统上的技术较常规单桨直升机复杂，因此时至今日，也只有俄罗斯卡莫夫设计局设计的共轴双桨直升机能批量生产，并被广泛地用于军事和民用航空领域。由于多种原因，我国的共轴双桨直升机目前还处于研制阶段。北京航空航天大学在共轴双桨直升机的研究上取得了实质性的突破，并于1995年9月29日成功试飞了我国第一架共轴双桨无人直升机。

共轴双桨直升机与常规单桨直升机的控制系统都是由横向操纵系统、纵向操纵系统、航向操纵系统和总距操纵系统四个独立的系统组成。在共轴双桨直升机与常规单桨直升机的控制系统中，横向操纵系统，纵向操纵系统和总距操纵系统相似；但在航向操纵时，由于其工作原理不同，因此它们的航向操纵系统完全不同。常规单桨直升机的航向改变，是由尾桨完成的，而共轴双桨直升机的航向改变，是由两个在同一轴线上，旋转方向相反旋翼的“转速差”或由两个旋转方向相反旋翼所产生的“扭矩差”来完成的。因此，在共轴双桨直升机的研制中，它的航向操纵系统被认为是研制共轴双桨直升机成败的关键之一。

目前，在使用和研制的共轴双桨直升机中，航向操纵系统主要有：等转速航向操纵系统、等扭矩航向操纵系统和气动导流板航向操纵系统(风压舵)三种形式。

等转速航向操纵系统中，两个在同一轴线上、旋转方向相反旋翼的转速始终完全相等，即当两个旋转方向相反旋翼的迎角相等时，所产生的“扭矩”相同：M1＝-M2；式中，M1为一个轴所产生的扭矩，M2为另一个轴所产生的扭矩，“负号”代表扭矩的方向不同。当M1＝-M2时，飞行航向不变。在航向操纵系统的控制下，其中一个轴上旋翼的迎角发生改变时，其产生的“扭矩”也会随之发生变化，而另一个轴上旋翼的迎角没有改变，它产生的“扭矩”不会变化，因此M1≠-M2。由两个旋转方向相反旋翼所产生的“扭矩差”使直生机的机身旋转，从而完成航向的改变。等转速航向操纵系统主要有一个不随主轴转动，但可以在主轴上上下滑动的套筒，套筒带动挺杆改变斜盘的角度，斜盘又控制杠杆系统改变旋翼迎角角度，从而达到改变旋翼所产生的“扭矩”发生变化。这套系统构造复杂，故障率高，技术难度大。

等扭矩航向操纵系统中，两个在同一轴线上、旋转方向相反旋翼的迎角相等，当两个旋翼的旋转速度相同时，两个旋转方向相反旋翼所产生的“扭矩”相同，即M1＝-M2。在航向操纵系统的控制下，其中一个轴的转速发生改变时，其产生的“扭矩”也随之发生变化，由于另一个轴的转速没有改变，它产生的“扭矩”不会变化因此M1≠-M2，由两个旋转方向相反旋翼所产生的“扭矩差”使直升机的机身旋转，从而完成航向的改变。等扭矩航向操纵系统是在两个旋翼轴上各安置了一个离合装置(一般采用磁粉离合器)，用控制离合器的分离和结合，达到使两个旋转方向相反的轴的转速不一样，从而达到改变旋翼所产生的“扭矩”发生变化。该系统中，离合装置重量较大，离合装置在工作时能耗大，旋翼轴的转速可能会因为离合器“打滑”而“丢转”。

上面介绍的这两种航向操纵系统的操作方式，都是利用使一对方向相反的“扭矩”失衡，完成航向的改变。但它们都存在一个重大的缺陷：当“扭矩”失衡时，也会改变平衡时的升力，导至在进行航向改变时，破坏原有的飞行姿态，从而引起飞行高度的变化。要想保持原有的飞行姿态，就会使原本复杂的机构更加复杂。