可倾转旋翼机构及旋翼飞机

1.本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种可倾转旋翼机构及旋翼飞机。


背景技术：

2.倾转旋翼飞机既能够像传统旋翼飞机一样悬停、垂直起降，又能够像螺旋桨固定翼飞机一样高速巡航飞行。现有技术中的可倾转旋翼机构的旋转通常由多级齿轮实现，结构较为复杂。因此，如何解决现有技术中可倾转旋翼机构的结构复杂的问题是本领域技术人员所亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本发明提供一种可倾转旋翼机构及旋翼飞机。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种可倾转旋翼机构，包括：
6.支座，用于与机翼相连接；
7.转动座，与所述支座可转动地相连接；
8.旋翼，与所述转动座可转动地相连接；
9.滑块，与所述支座可滑动地相连接，且所述滑块的运行轨迹垂直于所述转动座的转动轴线；
10.连杆，两端分别与所述滑块和所述转动座可转动连接；
11.丝杠，与所述支座可转动地相连接，且所述丝杠与所述滑块螺纹配合，所述丝杠与所述滑块的运行轨迹平行；
12.转动驱动机构，与所述丝杠传动连接并用于驱动所述丝杠转动。
13.进一步地，还包括设置于所述转动座的传动机构，所述传动机构的输出端与所述旋翼传动连接，所述传动机构的输入端用于与驱动轴相连接。
14.进一步地，所述转动座包括箱体结构，所述传动机构包括输入轴和输出轴；
15.所述输入轴和所述输出轴均与所述转动座可转动地相连接，所述输入轴与所述输出轴之间呈角度设置且所述输入轴与所述输出轴传动连接；
16.所述输入轴与所述驱动轴相连接，所述输出轴与所述旋翼相连接。
17.进一步地，所述输入轴与所述输出轴通过锥齿轮传动连接。
18.进一步地，所述转动驱动机构包括电机，所述电机的动力轴与所述连杆传动连接。
19.进一步地，所述转动驱动机构还包括齿轮箱，所述电机的动力轴与所述齿轮箱的输入端相连接，所述丝杠与所述齿轮箱的输出端相连接。
20.进一步地，所述电机与所述丝杠设置于所述齿轮箱的同一侧，且所述电机与所述丝杠平行设置。
21.本发明还提供一种旋翼飞机，包括机身、机翼和如上所述的可倾转旋翼机构；
22.所述机身的两侧分别设置有至少一个所述机翼；
23.所述可倾转旋翼机构与所述机翼的数量相同且一一对应，并且所述机身两侧的所述转动座的转动轴线分别向所述机身的两侧延伸。
24.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
25.本发明的可倾转旋翼机构，在需要调整旋翼的角度时，通过转动驱动机构驱动丝杠转动，丝杠与滑块螺纹配合从而驱动滑块沿支座位移。滑块位移的同时通过连杆驱动转动座相对于支座转动，转动座转动时带动旋翼的角度改变，从而完成对旋翼角度的调整。
26.如此设置，相对于采用多级齿轮调节的方式，本发明提供的可倾转旋翼机构通过丝杠、滑块及连杆驱动旋转座转动，以达到调整旋翼角度的效果，结构更加简单。同时，由于丝杠与滑块之间通过螺纹副配合，螺纹副具有自锁性能，从而能够为转动座提供更稳定的支撑，使转动座能够稳定地保持当前角度，不会发生啮合齿轮在高频振动中会产生颤振的情况，进而赋予了转动座更高精度的倾转控制。
27.除此之外，在飞行过程中，转动座所受到的倾转力基本上通过连杆、滑块及丝杠传递至支座上，只有小部分传递至转动驱动机构，使得转动驱动机构所受到的外力更小，能够减少转动驱动机构受到的冲击和振动，从而延长转动驱动机构的使用寿命。
28.进一步，本发明提供的旋翼飞机由于包含了本发明提供的可倾转旋翼机构，因此同时也就包含了可倾转旋翼机构的上述所有优点。
附图说明
29.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。
30.图1为本发明实施例中可倾转旋翼的结构示意图；
31.图2为图1所示视图的轴测图；
32.图3为图1中a-a剖视图的旋转视图；
33.图4为本发明实施例中连杆、滑块、丝杠及转动座的连接结构示意图；
34.图5为本发明实施例中输入轴和输出轴的连接结构示意图；
35.图6为本发明实施例中支座的结构示意图；
36.图7为本发明实施例中旋翼飞机的第一种工作状态示意图；
37.图8为本发明实施例中旋翼飞机的第二种工作状态示意图。
38.附图标记说明：
39.1、支座；101、侧板；102、连接板；
40.2、转动座；3、旋翼；4、滑块；5、连杆；6、丝杠；7、输入轴；8、输出轴；9、主动锥齿轮；10、从动锥齿轮；11、电机；12、齿轮箱；13、机身；14、机翼。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
43.参考图1-图8所示，介绍本发明实施例中提供的可倾转旋翼机构。
44.具体来说，可倾转旋翼机构包括支座1、转动座2、旋翼3、滑块4、连杆5、丝杠6和转动驱动机构。
45.其中，支座1用于与机翼14相连接。
46.转动座2与支座1可转动地相连接。
47.旋翼3与转动座2可转动地相连接。
48.滑块4与支座1可滑动地相连接。例如，滑块4可以通过设置于支座1上的导轨与支座1可滑动地相连接。并且滑块4的运行轨迹垂直于转动座2的转动轴线。
49.连杆5的两端分别与滑块4和转动座2可转动地相连接。例如，连杆5的两端分别与滑块4和转动座2铰接连接。
50.丝杠6与支座1可转动地相连接，且丝杠6与滑块4螺纹配合，丝杠6与滑块4的运行轨迹平行。例如，丝杠6设置为梯形丝杠。
51.转动驱动机构与丝杠6传动连接并用于驱动丝杠6转动。
52.本发明实施例中提供的可倾转旋翼机构，在需要调整旋翼3的角度时，通过转动驱动机构驱动丝杠6转动，丝杠与滑块4螺纹配合从而驱动滑块4沿支座1位移。滑块4位移的同时通过连杆5驱动转动座2相对于支座1转动，转动座2转动时带动旋翼3的角度改变，从而完成对旋翼3角度的调整。
53.如此设置，相对于采用多级齿轮调节的方式，本发明提供的可倾转旋翼机构通过丝杠6、滑块4及连杆5驱动旋转座转动，以达到调整旋翼3角度的效果，结构更加简单。同时，由于丝杠6与滑块4之间通过螺纹副配合，螺纹副具有自锁性能，从而能够为转动座2提供更稳定的支撑，使转动座2能够稳定地保持当前角度，不会发生啮合齿轮在高频振动中会产生颤振的情况，进而赋予了转动座2更高精度的倾转控制。
54.除此之外，在飞行过程中，转动座2所受到的倾转力基本上通过连杆5、滑块4及丝杠传递至支座1上，只有小部分传递至转动驱动机构，使得转动驱动机构所受到的外力更小，能够减少转动驱动机构受到的冲击和振动，从而延长转动驱动机构的使用寿命。
55.在本发明提供的一些实施例中，可倾转旋翼机构还包括设置于旋转座的传动机构。传动机构的输出端与旋翼3传动连接，传动机构的输入端用于与驱动轴相连接。
56.如此设置，可以通过机翼14内的驱动轴将动力传递至传动机构，再由传动机构驱动旋翼3转动，从而无需将动力装置设置于转动座2上，进而减轻转动座2的体积和重量，使得转动座2更便于调整。例如，动力装置可以设置在旋翼飞机的机身13，动力装置通过设置于机翼14内的驱动轴与转动座2的传动机构相连接，从而间接驱动旋翼3转动。
57.在本发明提供的一些实施例中，传动机构包括输入轴7和输出轴8。
58.输入轴7和输出轴8均与转动座2可转动地相连接，输入轴7与输出轴8之间呈角度设置且输入轴7与输出轴8传动连接。
59.输入轴7与驱动轴相连接，例如输入轴7可以通过联轴器与驱动轴相连接。输出轴8与旋翼3相连接，例如，输出轴8与旋翼3包括但不限于通过键连接。
60.如此设置，传动机构的结构简单。
61.可选地，转动座2设置为箱体结构，输入轴7和输出轴8均设置于箱体结构内。如此设置，输入轴7和输出轴8均设置于箱体结构之内，使得输出轴8和输入轴7不会受到外界杂质的侵害，从而延长传动机构的使用寿命。
62.参考图6所示，在本发明提供的一些实施例中，支座1包括侧板101和连接板102。其中侧板101的数量设置为两个，两个侧板101相对设置，并且两个侧板101通过连接板102进行连接。参考图3所示，箱体结构的两端分别与两个侧板101可转动地相连接。例如，箱体结构的两端均设有圆形凸台，两个侧板101均设有供圆形凸台伸入并转动的贯通孔。
63.在本发明提供的一些实施例中，输入轴7与输出轴8之间呈90
°
设置，并且输入轴7和输出轴8之间可以通过锥齿轮传动连接。具体地，参考图3所示，输入轴7上套装有主动锥齿轮9，输出轴8上设有与主动锥齿轮9相啮合的从动锥齿轮10。
64.在本发明提供的一些实施例中，转动驱动机构包括电机11，电机11的动力轴与连杆5传动连接。可选地，电机11设置于两个侧板101之间的空间内。
65.在本发明提供的一些实施例中，转动驱动机构还包括齿轮箱12，电机11的动力轴与齿轮箱12的输入端相连接，丝杠6与齿轮箱12的输出端相连接。通过设置齿轮箱12一方面能够增大扭矩，减小对电机11的扭矩要求。另一方面，通过设置齿轮箱使得电机只需提供驱动扭矩，而无需承担飞行过程中外力对转动座产生的作用力，能够延长电机的使用寿命。再一方面够调整动力输出方向，例如图2所示，在本发明提供的一些实施例中，电机11与丝杠6设置于齿轮箱12的同一侧，且电机11与丝杠6平行设置。如此设置，能够使电机11和丝杠6并排设置于两个侧板101之间，从而提高空间利用率，使可倾转旋翼机构的结构更紧凑。
66.参考图7-图8所示，本发明还提供一种旋翼飞机。
67.具体来说，旋翼飞机包括机身13、机翼14和如上所述的可倾转旋翼机构。
68.机身13的两侧分别设置有至少一个机翼14。
69.可倾转旋翼机构与机翼14的数量相同且一一对应，并且机身13两侧的转动座2的转动轴线分别向机身13的两侧延伸。
70.需要说明的是，旋翼飞机包含了可倾转旋翼机构同时也就包含了可倾转旋翼机构的所有优点，此处不再赘述。
71.在高速巡航模式下，旋翼飞机的飞行姿态可如图7所示，为了获得更快的飞行速度，会将旋翼3由起飞时的垂直姿态变为巡航时的飞行姿态，此时旋翼飞机的升力由机翼14提供，旋翼3产生的推力会使飞机以更快的速度飞行。
72.在垂直起降模式下，旋翼飞机的飞行可如图8所示，这种类似直升机起降的飞行模式使得旋翼飞机对起落场地的要求大幅降低，极大的拓宽了旋翼飞机的使用场景，此时旋翼飞机的升力由旋翼3提供，机翼14不提供升力。
73.在由垂直起降模式向高速巡航模式转换的时候，在电机11的驱动下，连杆5驱动转动座2旋转，当转动座2从垂直方向旋转至倾斜时，旋翼3推力的一个分量开始产生推动力，由此产生的机翼14上方的空速会产生一定的升力，以补偿旋翼3倾转时损失的部分升力。在降低旋翼3垂直升力的同时，这种增加旋翼飞机前进速度和机翼14上方空速的受控过程会持续下去，直到所有升力都来自机翼14，所有推力都来自旋翼3。
74.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例
的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。