一种采用超越单向离合器的无人直升机发动机的输出结构的制作方法

本发明涉及一种无人直升机，具体涉及一种采用超越单向离合器的无人直升机发动机的输出结构。

背景技术：

无人直升机是指由无线电遥控飞行或自主控制飞行的无人驾驶、不载人的垂直起落旋翼飞行器。它依靠电动机或活塞式发动机驱动旋翼产生升力和操纵力，能垂直起落、空中悬停，能向任何一个方向灵活飞行。

无人直升机无论在现代战争还是经济建设、日常生活中都具有独特作用。以民用为例，无人直升机具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势，广泛应用于包括：航空拍摄、航空摄影、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、边境巡逻、应急救灾、禁毒、反恐、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查、通信中继、城市规划等多个领域。近年来，无人机在民用市场的潜在需求也将逐步显现，我国民用无人机将进入快速发展期。是活塞发动机和涡轮轴发动机

目前无人直升机上的动力装置主要有两大类，一类是活塞发动机，另一类是涡轮轴发动机。根据不同厂家的设计，动力装置的安装结构也各式各样，但基本上都是一体化的安装结构，并且采用的都是单个的动力系统，虽然能够满足无人直升机的动力要求，但有以下几个缺点：1、采用一体化安装，检修和维修都很不方便，造成检修和维修成本一直都很高；2、采用单个动力系统，动力系统在飞行状态如果出现问题，通常会造成无人直升机的直接坠毁，除了无人机自身的损毁，也会威胁到地面人员与财产的安全，会造成安全隐患及造成经济损失。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种采用超越单向离合器的无人直升机发动机的输出结构。本无人直升机采用的是双发动力装置，具有两个涡轮轴发动机，在每个涡轮轴发动机的输出端均设有超越单向离合器，使用超越单向离合器解决了动力输出部分与动力源部分不同步的问题。

本发明的目的是下述技术方案来实现的：

一种采用超越单向离合器的无人直升机发动机的输出结构，包括主减速器，所述主减速器具有两个动力输入端和一个动力输出端，所述主减速器的每个动力输入端分别依次连接超越单向离合器、柔性联轴器和涡轮轴发动机，所述主减速器的动力输出端连接无人直升机的主旋翼。

进一步的，所述主减速器包括壳体和与壳体相匹配的上盖，所述壳体内设有两套伞齿轮传动副，且每套伞齿轮传动副的动力输入轴均与对应的超越单向离合器连接；伞齿轮传动副的动力输出轴与无人直升机的主旋翼连接。

进一步的，所述每套伞齿轮传动副均包括套设在动力输出轴上的螺旋伞齿轮一、与螺旋伞齿轮一啮合传动的螺旋伞齿轮二、与螺旋伞齿轮二同轴传动的螺旋伞齿轮三和与螺旋伞齿轮三啮合传动的螺旋伞齿轮四；所述螺旋伞齿轮四套设在动力输入轴的一端，动力输入轴的另一端与超越单向离合器连接。

进一步的，所述每套伞齿轮传动副的动力输入轴均与其对应的超越单向离合器的内圈配合连接。

进一步的，所述每套伞齿轮传动副的动力输入轴均与其对应的超越单向离合器的内圈键连接。

进一步的，所述柔性联轴器的输入端连接在涡轮轴发动机的输出轴上。

进一步的，柔性联轴器的输出端与超越单向离合器的外圈配合连接。

进一步的，所述柔性联轴器的输出端与超越单向离合器的外圈间的连接为键连接、法兰盘连接或销轴连接。

进一步的，所述两个涡轮轴发动机的排气口分别朝向两侧，且排气方向均背离无人直升机的机身轴线设置。

进一步的，所述机身上在对应排气口的位置开有排气出口。

本发明中的动力输出是从涡轮轴发动机的输出轴输出到柔性联轴器，然后从柔性联轴器输出到超越单向离合器，然后从超越单向离合器输出到主减速器的动力输入轴，动力输入轴再将动力输出到伞齿轮副，最后伞齿轮副将动力输出到动力输出轴带动主旋翼的旋转，从而完成整体动力系统的运作。

超越单向离合器的简述：

超越离合器俗称单向轴承，也是仅能单一方向(顺时针方向或逆时针方向)传动的机械传动基础件。当动力源驱动被动元件时只能单一方向传动，当动力源转变方向时(如顺时针变为逆时针方向)，被动元件则会自动脱离不产生任何动力传动的功能。

超越单向离合器的运动方式：

(1)转矩传递或称接合(楔合)；

(2)空转或称超越(解脱)。

超越单向离合器的功能：

当超越单向离合器的动力输出部分(内环或外环)转速比动力源(外环或内环)还快时，离合器处于解脱状态，内外环没有任何连动关系，这就是单向离合器的单向超越功能。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明中的采用超越单向离合器的无人直升机发动机的输出结构，包括主减速器，所述主减速器具有两个动力输入端和一个动力输出端，所述主减速器的每个动力输入端分别依次连接超越单向离合器、柔性联轴器和涡轮轴发动机，所述主减速器的动力输出端连接无人直升机的主旋翼，涡轮轴发动机为两台；无人直升机的动力系统采用双发动力系统，使用超越单向离合器2解决了动力输出部分与动力源部分不同步的问题；使用超越单向离合器的双发动力源，两台涡轮轴发动机互为备份，在空中作业时，两台涡轮轴发动机4同时工作，如果其中一台涡轮轴发动机出现故障或停止工作，另一涡轮轴发动机可继续工作，并安全降落，这样就不会出现因为发动机失效造成无人直升机直接坠毁的情况，可以保证无人直升机安全受控降落，保障了无人直升机与地面人员和设施的安全，避免造成经济损失；

(2)本发明中使用两台涡轮轴发动机可以满足大中型无人直升机对主旋翼轴功率的需求，涡轮轴发动机功率质量比更大，既节省机舱内部空间，又能增大有效载荷质量；

(3)由于本发明中的主减速器多处采用了轴—齿轮一体化设计，不仅提高了主减速器可靠性，同时还减轻了主减速器的重量；

(4)在本发明中采用柔性联轴器连接涡轮轴发动机和超越单向离合器可以补偿径向、角向和轴向偏差，增加系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的安装示意图；

图3是本发明实施例主减速器中两套伞齿轮副与超越单向离合器的连接示意图；

图4是本发明实施例主减速器中壳体的结构示意图；

图5是本发明实施例主减速器中伞齿轮副的结构示意图。

图中1-主减速器；11-壳体；111-第一孔位、112-第二孔位；113-第三孔位；114-侧壁端盖；12-上盖；13-伞齿轮传动副；131-螺旋伞齿轮一；132-螺旋伞齿轮二；133螺旋伞齿轮三；134-螺旋伞齿轮四；14-动力输入轴；15-动力输出轴；2-超越单向离合器；3-柔性联轴器；4-涡轮轴发动机；41-排气口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1-图5所示：

一种采用超越单向离合器的无人直升机发动机的输出结构，包括主减速器1，所述主减速器1具有两个动力输入端和一个动力输出端，所述主减速器1的每个动力输入端分别依次连接超越单向离合器2、柔性联轴器3和涡轮轴发动机4，所述主减速器1的动力输出端连接无人直升机的主旋翼。本发明中使用两台涡轮轴发动机4可以满足大中型无人直升机对动力输出轴15(即主旋翼轴)功率的需求，涡轮轴发动机4功率质量比更大，既节省机舱内部空间，又能增大有效载荷质量。

所述主减速器1包括壳体11和与壳体11相匹配的上盖12，所述壳体11内设有两套伞齿轮传动副13，且每套伞齿轮传动副13的动力输入轴14均与对应的超越单向离合器2的内圈配合连接；伞齿轮传动副13的动力输出轴15与无人直升机的主旋翼连接。所述每套伞齿轮传动副13均包括套设在动力输出轴15上的螺旋伞齿轮一131、与螺旋伞齿轮一131啮合传动的螺旋伞齿轮二132、与螺旋伞齿轮二132同轴传动的螺旋伞齿轮三133和与螺旋伞齿轮三133啮合传动的螺旋伞齿轮四134；所述螺旋伞齿轮四134套设在动力输入轴14的一端，动力输入轴14的另一端与对应的超越单向离合器2的内圈配合连接。

所述主减速器1的壳体11为上端敞口的长方体形，在壳体11上开设有第一孔位111、第二孔位112和第三孔位113；所述第一孔位111设置在壳体11底部的中心，所述动力输出轴15从第一孔位111穿出与主旋翼连接；所述第二孔位112设置在壳体11的两侧，且在该第二孔位112上设有侧壁端盖114，侧壁端盖114的设置是为了方便安装和维护，也是作为螺旋伞齿轮二132与同轴传动的螺旋伞齿轮三133的轴承座使用；所述第三孔位113设置在靠近涡轮轴发动机4的一侧，所述动力输入轴14从第三孔位113穿出与超越单向离合器2连接；所述上盖12上开设有动力输出轴15穿出的第四孔位和用于滑油注入的注油口。

所述柔性联轴器3的输入端连接在涡轮轴发动机4的输出轴上；柔性联轴器3的输出端与超越单向离合器2的外圈配合连接。在本实施例中，所述每套伞齿轮传动副13的动力输入轴14均与其对应的超越单向离合器2的内圈键连接；所述柔性联轴器3的输出端与超越单向离合器2的外圈间的连接为法兰盘连接，当然根据超越单向离合器2的不同型号，柔性联轴器3的输出端与超越单向离合器2的外圈间的连接还可以为键连接或销轴连接。在本发明中采用柔性联轴器3连接涡轮轴发动机4和超越单向离合器2可以补偿径向、角向和轴向偏差，增加系统的稳定性。

所述两个涡轮轴发动机4的排气口分别朝向两侧，且排气方向均背离无人直升机的机身轴线设置，在无人直升机的机身上在对应排气口的位置开有排气出口。

本发明中的采用超越单向离合器的无人直升机发动机的输出结构，包括主减速器1，所述主减速器1具有两个动力输入端和一个动力输出端，所述主减速器1的每个动力输入端分别依次连接超越单向离合器2、柔性联轴器3和涡轮轴发动机4，所述主减速器1的动力输出端连接无人直升机的主旋翼，涡轮轴发动机4为两台；无人直升机的动力系统采用双发动力系统，使用超越单向离合器解决了动力输出部分与动力源部分不同步的问题；使用超越单向离合器2的双发动力源，两台涡轮轴发动机4互为备份，在空中作业时，两台涡轮轴发动机4同时工作，如果其中一台涡轮轴发动机4出现故障或停止工作，另一涡轮轴发动机4可继续工作，并安全降落，这样就不会出现因为发动机失效造成无人直升机直接坠毁的情况，可以保证无人直升机安全受控降落，保障了无人直升机与地面人员和设施的安全，避免造成经济损失。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。