[实用新型]一种中心挥舞铰式旋翼结构

说明书

本实用新型公开了一种中心挥舞铰式旋翼结构，包括旋翼系统和旋翼主轴，旋翼系统设置于旋翼主轴顶部，旋翼系统包括桨毂结构和桨叶组件；桨毂结构包括桨毂中心内组件、桨毂中心外组件和桨毂支臂组件；桨毂中心内组件与桨毂中心外组件相互配合构成一组中心十字铰；桨毂支臂组件设置于桨毂中心外组件的一体式变距支臂上，桨叶组件设置于桨毂支臂组件的安装孔上。本实用新型桨叶根部设计有整流罩，可以减小桨毂的气动阻力；旋翼的挥舞铰位于旋翼中心，挥舞运动由桨盘的整体倾斜实现，旋翼不会对旋翼轴产生弯矩载荷，可以减小旋翼和机翼、机体之间的耦合；中心挥舞铰通过轴承的选择可兼容不同尺寸的旋翼，适应性和经济性比较好。

技术领域

本实用新型属于飞行器设计技术领域，特别是涉及一种中心挥舞铰式旋翼结构。

背景技术

倾转旋翼飞行器或横列式双旋翼直升机借助机翼将两副旋翼伸至机身两侧，支撑旋翼的机翼在挥舞与扭转方向的结构刚度有限，为减小旋翼与机翼的气动与弹性耦合以保证气弹稳定性，需要减小旋翼的挥舞铰外伸量。美国的V-22等倾转旋翼机将挥舞铰外伸量设计为0，各片桨叶在旋翼中心处共用中心挥舞铰，最大程度减弱了旋翼桨盘倾斜、气动力不均匀、周期变距操纵等因素引起的桨毂力矩，保证了旋翼-机翼耦合的气弹稳定性。

专利CN101194111B“改进的用于倾转旋翼轮毂的恒速接头”提出了一种中心铰旋翼实现方案，利用金属橡胶层叠件的弹性变形实现旋翼的挥舞运动，结构十分复杂，造价昂贵，重量和尺寸较大，限制了这种构型在中小型旋翼上的应用。为了简化中心铰旋翼的结构，实现中心铰旋翼的小型化，专利CN101973399B“倾转旋翼飞行器用等速万向铰桨毂”提出了一种利用球笼式等速万向铰实现的中心铰旋翼桨毂，该专利给万向铰桨毂的小型化提供了可能，但是选用的球笼式等速万向铰货架产品规格较少，订制球笼万向铰的加工难度和成本较大，对不同尺寸旋翼的通用性有所欠缺。鉴于以上分析，根据旋翼的工作原理提出了一种利用十字铰实现的中心挥舞铰式旋翼结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于实现桨盘绕旋翼中心整体倾斜实现挥舞运动，从而减少旋翼传递给旋翼轴的弯矩载荷，进而减弱旋翼与机翼/机体之间的耦合问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种中心挥舞铰式旋翼结构，包括旋翼系统和旋翼主轴，旋翼系统设置于旋翼主轴顶部，其特征在于，旋翼系统包括桨毂结构和桨叶组件；桨毂结构包括桨毂中心内组件、桨毂中心外组件和桨毂支臂组件；桨毂中心内组件与桨毂中心外组件相互配合构成一组中心十字铰，旋翼可绕该中心十字铰在有限的角度范围内朝各个角度自由挥舞，而不会对桨毂中心产生弯矩载荷。桨毂支臂组件设置于桨毂中心外组件的一体式变距支臂上，桨叶组件设置于桨毂支臂组件的安装孔上。

进一步地，桨毂中心内组件安装在旋翼主轴顶端，桨毂中心内组件包括十字铰芯体、第一轴承和垫柱；第一轴承安装在十字铰芯体内，垫柱安装在第一轴承与旋翼主轴之间。

进一步地，桨毂中心外组件包括一体式变距支臂、第二轴承和轴承盖；第二轴承安装于一体式变距支臂的半圆形安装槽与轴承盖之间，轴承盖通过螺钉并紧固定于一体式变距支臂上。

进一步地，一体式变距支臂底部设置有挥舞限动器，挥舞限动器为环状结构；挥舞限动器的内径大于旋翼主轴外径，且旋翼主轴穿越于挥舞限动器；挥舞限动器采用软质材料制成，用于与旋翼主轴接触并提供缓冲。旋翼倾角较小时，旋翼主轴不会接触挥舞限动器，旋翼倾角过大时，旋翼主轴与挥舞限动器接触，挥舞限动器发生弹性变形，提供缓冲，限制旋翼相对主轴进一步倾斜，保护一体式变距支臂。挥舞限动器的设置不影响旋翼桨盘在正常角度范围内与旋翼轴发生偏转，又能限制过大的旋翼偏转角度，对桨毂结构起到保护作用。

进一步地，桨叶组件包括桨叶和桨根整流罩；桨叶安装在桨毂支臂组件的安装孔上，桨根整流罩外侧通过柔性垫圈与桨叶接触，内侧通过螺钉安装在桨毂支臂组件内侧的螺钉孔上。

进一步地，桨根整流罩气动外形上与桨叶相衔接，且桨根整流罩将桨毂支臂组件包裹在内部，可减少桨毂的气动阻力，并且提供部分升力。