一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构以及一种飞行装置的制作方法

本实用新型涉及航空技术领域，更具体的说，涉及一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构以及一种飞行装置。

背景技术：

目前常见的正常型直升机主要包括单旋翼带尾桨式直升机、纵列式双旋翼直升机、横列式双旋翼直升机和共轴双旋翼直升机。共轴双旋翼直升机由于没有尾桨，结构紧凑，外形尺寸小。而且共轴双旋翼直升机的机身较短，同时其结构重量和载重均集中在直升机的重心处，因而减少了直升机的俯仰和偏航的转动惯量。另外，共轴式直升机具有较高的悬停效率，空气动力对称，具有较大的俯仰、横滚控制力矩，有利于舰载。目前，共轴式直升机的主要应用机型为俄罗斯的ka-28、ka-31和ka-50。

常规的共轴双旋翼直升机没有尾桨，纵向结构尺寸小，升力系统为上下共轴反转的两个旋翼，为避免上下旋翼桨叶相碰，上下旋翼之间要留有足够的间距，导致共轴双旋翼直升机高度远大于单旋翼带尾桨式直升机，到目前为止，共轴双旋翼上下间距为固定不变结构，这样，在共轴式直升机地面车载运输、机库及舰载存储时会占用较大空间。另外，在共轴双旋翼作为陆空两用飞车的升力系统时，由于车体和重心高，也不满足车辆的行驶设计要求，不符合车辆的公路行驶标准。

因此，对现有用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构进行改造使其克服上述缺点，便成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

为此，本实用新型的目的在于提出一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构以及一种飞行装置，以解决上述现有技术中存在的问题，其具体技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构，包括上旋翼系统和下旋翼系统；当安装所述旋翼升降机构的飞行装置由静止状态向飞行状态转换时，所述上旋翼系统相对所述下旋翼系统向上升；当安装所述旋翼升降机构的所述飞行装置由飞行状态向静止状态转换时，所述上旋翼系统相对所述下旋翼系统向下降；

所述旋翼升降机构包括：

升降轴内操纵系统，所述升降轴内操纵系统包括升降轴、减速器底板、上旋翼桨距操纵系统；所述升降轴的顶端安装所述上旋翼系统；所述减速器底板通过轴承安装于所述升降轴轴体靠下方的位置处，所述轴承的内环与所述升降轴相连，所述轴承的外环与所述减速器底板相连；所述减速器底板上和所述升降轴内安装有能够实现所述上旋翼系统桨叶变距的上旋翼桨距操纵系统；

升降轴扭矩传递系统，所述升降轴扭矩传递系统包括套设在所述升降轴外部且能够与所述升降轴实现相对上下运动的内轴，所述内轴安装在一主减速器箱体上部并由所述主减速器箱体带动进行旋转；在所述内轴的顶端安装有内花键衬套，所述升降轴上设有外花键，所述内花键衬套与所述外花键相互配合，实现所述内轴的扭矩传递给所述升降轴，所述升降轴再驱动所述上旋翼系统旋转；

升降轴导向定位系统，所述升降轴导向定位系统用以定位所述升降轴在所述内轴内上升和下降的位置；

升降轴升降动力系统，所述升降轴升降动力系统用以驱动所述减速器底板、所述上旋翼桨距操纵系统、所述升降轴上下运动，实现所述上旋翼系统相对所述下旋翼系统的垂直升降；

当所述飞行装置处于飞行状态时，所述减速器底板与所述主减速器箱体通过螺栓连接为一体；当所述飞行装置由飞行状态向静止状态转换时，所述减速器底板与所述主减速器箱体之间解除螺栓连接，所述减速器底板向下运动直至所述上旋翼系统与所述下旋翼系统之间的间距缩至最短；当所述飞行装置由静止状态向飞行状态转换时，所述减速器底板向上运动并再次通过所述螺栓与所述主减速器箱体连接为一体。

本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构，使上旋翼系统可以相对于下旋翼系统垂直升降，大大减小了整个飞行装置的高度尺寸，使飞行装置更加有利于地面运输、存储和舰载。

此外，本实用新型还通过调整上、下旋翼系统之间的间距，可快速匹配不同旋翼直径的桨叶，满足不同的载荷重量要求，提高应用其的共轴双旋翼直升机的气动效率。

本实用新型在作为飞行汽车的升力系统时，可降低车体高度和重心，减小行驶迎风面积和阻力，满足车辆行驶设计要求和车辆公路行驶标准。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可做出如下改进：

优选的，所述上旋翼桨距操纵系统包括伺服舵机、下倾斜器、传力拉杆、变距拉杆；所述伺服舵机安装于所述减速器底板的底部；所述升降轴内部中空，所述传力拉杆贯穿所述升降轴的内部空间；所述下倾斜器位于所述伺服舵机和所述传力拉杆之间，所述下倾斜器的外环连接所述伺服舵机，所述下倾斜器的内环连接所述传力拉杆的下端；所述变距拉杆一端与所述传力拉杆的上端连接，另外一端与所述上旋翼系统连接，以改变所述上旋翼系统的桨距。

上述中的上旋翼桨距操纵系统实现了上旋翼系统的变距，而且其与升降轴、减速器底板整体独立于飞行装置中的传动系统，可以沿内轴上下运动，实现了升降轴内操纵系统的垂直升降。

优选的，所述升降轴导向定位系统包括内花键衬套台阶和内轴卡箍；所述内花键衬套台阶设于所述内花键衬套内，所述内轴卡箍设于所述内轴的底端；所述升降轴的外轴体上由上至下分别设置有上部台阶、中部台阶和下部台阶；所述上部台阶位于所述内花键衬套台阶的下方，所述中部台阶位于所述内花键衬套台阶与所述内轴卡箍之间，所述下部台阶位于所述内轴卡箍的下方；当所述飞行装置处于飞行状态时，所述上部台阶与所述内花键衬套台阶相结合，所述下部台阶与所述内轴卡箍相结合；当所述飞行装置处于静止状态时，所述升降轴在所述内轴内下降，所述中部台阶与所述内轴卡箍相结合。

换句话说，升降轴的上部台阶，是上升滑动的定位台阶，最终与内花键衬套台阶结合；升降轴的中部台阶，是下降滑动的定位台阶，最终与内轴卡箍上的台阶结合。

本实用新型中的升降轴扭矩传递系统和升降轴导向定位系统还整体组成了一个用以传递拉力的升降轴拉力传递系统，具体的：

飞行装置处于飞行状态时，由于升降轴的顶端连接上旋翼系统，那么上旋翼系统产生的拉力便传递到了升降轴上；升降轴上的上部台阶与内花键衬套台阶接触，将少部分上旋翼系统拉力传递到内花键衬套上，内花键衬套与内轴上部连接，将内花键衬套承受的少部分上旋翼系统拉力又传递到了内轴上部；升降轴上的下部台阶与内轴下部的内轴卡箍接触，将大部分上旋翼系统拉力传递到内轴下部，内轴安装在主减速器箱体上，又将大部分上旋翼系统拉力传递给了主减速器箱体。

因此，上旋翼系统通过该升降轴拉力传递系统将其拉力整体传递给了内轴和主减速器箱体，实现了上旋翼升力的传递。

优选的，所述内轴内侧两端沿其轴向方向上设有v型滑动导轨，所述升降轴的外轴体上设有与所述v型滑动导轨相配合滑动的v型凸起滑块；所述升降轴通过所述v型凸起滑块、所述v型滑动导轨实现在所述内轴内的上下滑动。

v型凸起滑块和v型滑动导轨不仅实现了升降轴在内轴内的平稳上下滑动，同时也进一步的限制了升降轴在内轴内的旋转。

优选的，所述主减速器箱体底部安装有一减速器底板滑动导轨，所述减速器底板边缘设有与所述减速器底板滑动导轨相配合滑动的滑块；所述减速器底板通过所述滑块在所述减速器底板滑动导轨上上下滑动且保持自身不转动。

优选的，所述升降轴升降动力系统包括升降齿轮箱、升降小齿轮和升降圆柱齿条；所述升降齿轮箱固定在所述主减速器箱体与所述减速器底板相连接处的上方；所述升降小齿轮安装在所述升降齿轮箱上；所述升降圆柱齿条的上端与所述升降小齿轮相啮合，所述升降圆柱齿条的下端通过螺栓与所述减速器底板相连接；当所述飞行装置处于飞行状态时，所述升降圆柱齿条整体处于所述主减速器箱体与所述减速器底板相连接处的上方；当所述飞行装置处于静止状态时，所述升降圆柱齿条整体处于所述主减速器箱体与所述减速器底板之间；

所述升降齿轮箱驱动所述升降小齿轮带动所述升降圆柱齿条上下运动，进而带动整个所述升降轴内操纵系统上下运动。

另一方面，本实用新型还提供了一种飞行装置，该飞行装置上安装有上述中所述的一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构。

优选的，所述飞行装置为共轴双旋翼直升机或者共轴式双旋翼飞行汽车。

与现有技术相比，本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构以及一种安装有该结构的飞行装置，解决了常规的共轴双旋翼直升机比单旋翼带尾桨式直升机高，上下旋翼间距不可调，不利于地面运输和存储的问题；解决了共轴双旋翼作为飞车升力系统时，重心高、地面高速行驶时迎风阻力大、不满足车辆行驶设计要求和车辆公路行驶标准等问题。

本实用新型通过调整旋翼间距还可快速匹配不同直径的桨叶，满足不同载重要求，优化共轴式直升机的气动效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构的飞行状态示意图。

图2附图为本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构的静止状态示意图。

图3附图为本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构中升降轴内操纵系统的结构示意图。

图4附图为本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构中升降轴内操纵系统的剖视图。

图5附图为本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构飞行状态下的轴测图。

图6附图为本实用新型一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构静止状态下的轴测图。

图7附图为本实用新型实施例一种共轴式双旋翼飞行汽车飞行状态下的旋翼升降机构示意图。

图8附图为本实用新型实施例一种共轴式双旋翼飞行汽车静止状态下的旋翼升降机构示意图。

其中，图中，

1-上旋翼系统，2-下旋翼系统，3-升降轴，4-减速器底板，5-伺服舵机，6-下倾斜器，7-传力拉杆，8-变距拉杆，9-轴承，10-内轴，11-主减速器箱体，12-内花键衬套，13-内轴卡箍，14-v型滑动导轨，15-减速器底板滑动导轨，16-升降齿轮箱，17-升降小齿轮，18-升降圆柱齿条。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

下面根据图1-8详细描述本实用新型实施例的一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构以及一种飞行装置。

如图1-6所示，本实用新型实施例公开了一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构，其包括上旋翼系统1和下旋翼系统2；当安装该旋翼升降机构的飞行装置由静止状态向飞行状态转换时，上旋翼系统1相对下旋翼系统2向上升；当安装该旋翼升降机构的飞行装置由飞行状态向静止状态转换时，上旋翼系统1相对下旋翼系统2向下降。

具体的，

上述旋翼升降机构包括：升降轴内操纵系统、升降轴扭矩传递系统、升降轴导向定位系统和升降轴升降动力系统。

升降轴内操纵系统包括升降轴3、减速器底板4、上旋翼桨距操纵系统；升降轴3的顶端安装上旋翼系统1；减速器底板4通过轴承9安装于升降轴3轴体靠下方的位置处，轴承9的内环与升降轴3相连，轴承9的外环与减速器底板4相连；减速器底板4上和升降轴3内安装有能够实现上旋翼系统桨叶变距的上旋翼桨距操纵系统。

进一步的，上旋翼桨距操纵系统包括伺服舵机5、下倾斜器6、传力拉杆7、变距拉杆8；伺服舵机5安装于减速器底板4的底部，给上旋翼桨距操纵系统提供动力；升降轴3内部中空，传力拉杆7贯穿升降轴3的内部空间；下倾斜器6位于伺服舵机5和传力拉杆7之间，下倾斜器6的外环连接伺服舵机5，下倾斜器6的内环连接传力拉杆7的下端；变距拉杆8一端与传力拉杆7的上端连接，另外一端与上旋翼系统1连接，以改变上旋翼系统1的桨距。

如图3所示，升降轴扭矩传递系统包括套设在升降轴3外部的内轴10，内轴10安装在一主减速器箱体11上部并由主减速器箱体11带动进行旋转；在内轴10的顶端安装有内花键衬套12，升降轴3上设有外花键，内花键衬套12与外花键相互配合，实现内轴10的扭矩传递给升降轴3，升降轴3再驱动上旋翼系统1旋转。

主减速器箱体11起到了支撑内轴10、内花键衬套12以及升降轴3的作用效果。

升降轴3能够在内轴10内实现上下滑动，升降轴导向定位系统则用以定位升降轴3在内轴10内上升和下降的位置。

进一步的，如图4所示，升降轴导向定位系统包括内花键衬套台阶和内轴卡箍13；内花键衬套台阶设于内花键衬套12内，内轴卡箍13设于内轴10的底端；升降轴3的外轴体上由上至下分别设置有上部台阶、中部台阶和下部台阶；上部台阶位于内花键衬套台阶的下方，中部台阶位于内花键衬套台阶与内轴卡箍13之间，下部台阶位于内轴卡箍13的下方；当飞行装置处于飞行状态时，上部台阶与内花键衬套台阶相结合，下部台阶与内轴卡箍13相结合；当飞行装置处于静止状态时，升降轴3在内轴10内下降，中部台阶与内轴卡箍13相结合。

更进一步的，如图4所示，内轴10内侧两端沿其轴向方向上设有v型滑动导轨14，升降轴3的外轴体上设有与v型滑动导轨14相配合滑动的v型凸起滑块；升降轴3通过v型凸起滑块、v型滑动导轨14实现了其在内轴10内的平稳上下滑动。

更进一步的，如图6所示，主减速器箱体11底部安装有一减速器底板滑动导轨15，减速器底板4边缘设有与减速器底板滑动导轨15相配合滑动的滑块；减速器底板4通过滑块在减速器底板滑动导轨15上上下滑动且保持自身不转动。

升降轴升降动力系统用以驱动减速器底板4、上旋翼桨距操纵系统、升降轴3上下运动，实现上旋翼系统1相对下旋翼系统2的垂直升降。

上述中的升降轴扭矩传递系统和升降轴导向定位系统还整体组成了一个用以传递拉力的升降轴拉力传递系统，具体的：

飞行装置处于飞行状态时，由于升降轴3的顶端连接上旋翼系统1，那么上旋翼系统1产生的拉力便传递到了升降轴3上；升降轴3上的上部台阶与内花键衬套台阶接触，将少部分上旋翼系统拉力传递到内花键衬套12上，内花键衬套12又与内轴10上部连接，将内花键衬套12承受的少部分上旋翼系统拉力传递到了内轴10上部；升降轴3上的下部台阶与内轴10下部的内轴卡箍13接触，将大部分上旋翼系统拉力传递到内轴10下部，内轴10底端又与主减速器箱体11固定，将大部分上旋翼系统1拉力传递给了主减速器箱体11。

因此，上旋翼系统1通过升降轴拉力传递系统将其拉力整体传递给了内轴10和主减速器箱体11，实现了上旋翼升力的传递。

进一步的，升降轴升降动力系统包括升降齿轮箱16、升降小齿轮17和升降圆柱齿条18；升降齿轮箱16固定在主减速器箱体11与减速器底板4相连接处的上方；升降小齿轮17安装在升降齿轮箱16上；升降圆柱齿条18的上端与升降小齿轮17相啮合，升降圆柱齿条18的下端通过螺栓与减速器底板4相连接。

当飞行装置处于飞行状态时，升降圆柱齿条18整体处于主减速器箱体11与减速器底板4相连接处的上方，减速器底板4与主减速器箱体11通过螺栓连接为一体，实现减速器底板4静止和升降轴3旋转运动的分离；

当飞行装置由飞行状态向静止状态转换时，升降圆柱齿条18整体逐渐处于主减速器箱体11与减速器底板4之间，减速器底板4与主减速器箱体11之间解除螺栓连接，减速器底板4在升降轴导向定位系统的作用下向下运动直至上旋翼系统1与下旋翼系统2之间的间距缩至最短；

当飞行装置由静止状态向飞行状态转换时，减速器底板4(连同上旋翼桨距操纵系统、升降轴3、上旋翼系统1)向上运动，并且减速器底板4再次通过螺栓与主减速器箱体11连接为一体。

换句话说，升降齿轮箱16驱动升降小齿轮17带动升降圆柱齿条18上下运动，进而带动了整个升降轴内操纵系统上下运动。

本实施中，如图1所示，升降轴内操纵系统实现了升降轴内操纵系统独立于传动系统，可以沿内轴10上下滑动的功能效果，其具体实现方式为：减速器底板4安装在主减速器箱体11底部，上旋翼桨距操纵系统安装在减速器底板4上和升降轴3内；减速器底板4上的伺服舵机5带动下倾斜器6上下滑动，下倾斜器6通过传力拉杆7和变距拉杆8实现上旋翼系统1的桨叶变距。

本实施中，如图1所示，升降轴拉力传递系统的具体实现方式为：上旋翼系统1产生的拉力传递到升降轴3上；升降轴3将少部分拉力通过上部台阶传递到内花键衬套10，内花键衬套10将拉力传递给内轴10，升降轴3将大部分拉力通过下部台阶传递到内轴10；内轴10将拉力传递到主减速器箱体11。

本实施中，升降轴导向定位系统和升降轴升降动力系统的具体实现方式为：

如图1、5所示，飞行装置为飞行状态时：升降轴3上部台阶与内花键衬套台阶结合，提供上升定位；升降轴3下部台阶与内轴卡箍13结合，内轴卡箍13将上旋翼系统拉力传递到内轴10；减速器底板4通过螺栓与主减速器箱体11连接固定；通过内花键衬套10和升降轴外花键传递扭矩；升降轴3和减速器底板4之间的轴承9承受升降轴内操纵系统的静态重力。

如图2、6所示，飞行装置为静止状态时：升降轴3中部台阶与内轴卡箍13结合，提供下降定位和重量支撑；升降轴3上的v型凸起滑块与内轴10内的v型滑动导轨14限制升降轴3转动；减速器底板滑动导轨15限制减速器底板4转动。

当飞行装置由飞行状态向静止状态转换时：松开减速器底板4和主减速器箱体11之间的螺栓，升降齿轮箱16里面升降小齿轮17驱动升降圆柱齿条18带着减速器底板4沿着减速器底板滑动导轨15向下滑动，减速器底板4带着升降轴内操纵系统中的其他结构沿着内轴10内的v型滑动导轨14向下滑动，直到升降轴3中部台阶与内轴10上的内轴卡箍13接触。

当飞行装置由静止状态向飞行状态转换时：升降齿轮箱16里面升降小齿轮17驱动升降圆柱齿条18带着减速器底板4沿着减速器底板滑动导轨15向上滑动，减速器底板4带着升降轴内操纵系统中的其他结构沿着内轴10内的v型滑动导轨14向上滑动，直到升降轴3下台阶与内轴10上的内轴卡箍13接触和升降轴3上部台阶与内花键衬套台阶接触，拧紧减速器底板4和主减速器箱体11的连接螺栓。

本实用新型实施例还进一步公开了一种飞行装置，该飞行装置上安装了上述中的一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构。

进一步的，飞行装置为共轴双旋翼直升机或者如图7、8中所示的共轴式双旋翼飞行汽车。

本实用新型的一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构，应用在共轴双旋翼直升机上，解决了常规的共轴双旋翼直升机高度尺寸比单旋翼带尾桨式直升机尺寸大，上下旋翼间距不可调的问题；同时，共轴双旋翼直升机高度降低，有利于地面运输、机库和舰载存储。

本实用新型的一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构，应用在共轴式双旋翼飞行汽车上，解决了共轴双旋翼作为飞车升力系统时重心高，不满足车辆行驶设计要求和车辆公路行驶标准的问题。本实用新型使共轴式双旋翼飞行汽车重心降低，地面行驶迎风阻力减小，增加了系统稳定性和可靠性，满足了车辆行驶设计要求和车辆公路行驶标准。

本实用新型的一种用于共轴式双旋翼的旋翼升降机构，通过调整旋翼间距可快速匹配不同直径的桨叶，满足不同载重要求，优化共轴式直升机的气动效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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