一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机的制作方法

本技术属于飞行器领域，尤其是涉及一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机。

背景技术：

1、倾转旋翼机的架构通常由一元矢量的俯仰倾转机构与能够局部改变叶片迎角角度的直升机斜盘搭配使用。一元的矢量倾转机构可以完成垂直与平飞两种飞行模式之间转换，而直升机斜盘对局部叶片迎角变化制造压差从而实现偏航转向。故普通倾转旋翼机的机械结构由两套机构配合完成飞行动作，单单斜盘机构就高度集成、复杂程度高，且二者需要使用更加复杂的飞控单元用以协调两套机械在不同方向上的高度协同调用，协同性高就意味着飞控复杂度高，其冗余也必然高。

2、横置旋翼的倾转旋翼机悬停时会产生由上至下的下洗气流，再由下至上形成一个气流环，旋翼机垂直悬停状态位于近地面或低空悬停时，下洗气流会撞击地面，加速下洗气流回复至上方，上方气流经气流环反复堆积，导致旋翼上方气流压强大于下方，单旋翼的直升机是可以通过加大推力使压强下大于上，摆脱这种失衡状态中，但横置动力布局的倾转旋翼机，如遇到地面不平、坑洼、一侧是水一侧是地面等环境时，抑或有横向侧风吹过，都会导致左右旋翼压强差，从而因失衡而坠落。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型旨在提出一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，以克服上述问题。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种矢量摇臂系统，矢量摇臂系统包括电机、核心轮组和传动轮组；电机用于驱动核心轮组转动，传动轮组用于传递动力。

4、所述核心轮组包括一号调向主动轮、一号调向从动轮、二号调向主动轮、二号调向从动轮、一号翻转齿轮、二号翻转齿轮、一号支撑齿轮、二号支撑齿轮和齿轮架；

5、所述一号调向主动轮、一号从动齿轮同轴连接；二号调向主动轮和二号调向从动轮同轴连接，两个电机分别与一号调向主动轮啮合、二号调向主动轮啮合；

6、所述一号支撑齿轮通过齿轮架安装至一号调向主动轮、一号调向从动轮之间；所述二号支撑齿轮通过齿轮架安装至二号调向主动轮、二号调向从动轮之间；

7、一号翻转齿轮通过发动机安装架与二号翻转齿轮连接形成一体结构；

8、一号翻转齿轮分别与一号调向从动轮、二号调向从动轮啮合；二号翻转齿轮分别与一号支撑齿轮和二号支撑齿轮啮合。

9、进一步的，所述齿轮架整体呈u型结构。

10、进一步的，所述传动轮组包括一号传动主动轮、二号传动主动轮、三号传动主动轮、一号中间齿轮、二号中间齿轮、一号从动齿轮和二号从动齿轮；

11、一号传动主动轮与二号传动主动轮啮合，二号传动主动轮与三号传动主动轮通过轴连接，且从一号翻转齿轮和二号翻转齿轮之间穿过；

12、一号中间齿轮和二号中间齿轮与一号调向从动轮同轴设置，

13、三号传动主动轮通过一号中间齿轮与一号从动齿轮啮合，二号中间齿轮和二号从动齿轮啮合。

14、一种纵置二元矢量倾转旋翼飞机，装配所述矢量摇臂系统，矢量摇臂系统包括一号矢量摇臂系统、二号矢量摇臂系统、一号动力单元、二号动力单元、传动系统和机身；

15、一号矢量摇臂系统和一号动力单元设置在机身的头部；

16、二号矢量摇臂系统和二号动力单元设置在机身的尾部；

17、一号动力单元和二号动力单元通过传动系统连接；

18、一种矢量摇臂系统和二号矢量摇臂系统结构相同，一号动力单元和二号动力单元机构相同，一号动力单元包括发动机、旋翼和动力输出轴；传动系统包括双冗余传动轴和磁力耦合器；

19、其中，所述发动机通过安装架连接至核心轮组，电机用于驱动核心轮组转动，实现发动机的俯仰和偏转，所述旋翼通过动力输出轴连接至发动机的第一输出端，发动机的第二输出端依次通过传动轮组、传动系统与二号动力单元、二号矢量摇臂系统连接；

20、或者，发动机安装至机身内，所述旋翼通过动力输出轴安装至安装架上，安装架安装至核心轮组，电机用于驱动核心轮组转动，实现发动机的俯仰和偏转，所述动力输出轴还通过传动轮组与发动机的第一输出端连接，发动机的第二输出端通过传动系统与二号动力单元、二号矢量摇臂系统连接。

21、进一步的，当所述发动机通过安装架连接至核心轮组时，旋翼通过动力输出轴连接至发动机的第一输出端，发动机的第二输出端设有一号传动主动轮，所述二号传动主动轮和三号传动主动轮通过轴连接，且从一号翻转齿轮和二号翻转齿轮之间穿过，所述一号中间齿轮和二号中间齿轮与一号调向从动轮同轴设置；

22、三号传动主动轮通过一号中间齿轮与一号从动齿轮啮合，二号中间齿轮和二号从动齿轮啮合，一号传动从动轮、二号从动齿轮同轴固定连接，且安装至磁力耦合器，磁力耦合器通过双冗余传动轴连接至另一侧的二号动力单元、二号矢量摇臂系统。

23、进一步的，当发动机安装至机身内时，双冗余传动轴通过磁力耦合器连接至发动机的第一输出端上，发动机的第二输出端设有一号传动主动轮，所述二号传动主动轮和三号传动主动轮通过轴连接，且从一号翻转齿轮和二号翻转齿轮之间穿过，所述一号中间齿轮和二号中间齿轮与一号调向从动轮同轴设置，所述一号传动主动轮通过一号中间齿轮与二号传动主动轮啮合，所述三号传动主动轮与旋翼动力输出轴的齿轮啮合，实现对旋翼的驱动。

24、进一步的，所述机身头部的旋翼与机身尾部的旋翼相反设置。

25、相对于现有技术，本实用新型所述的一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机具有以下优势：

26、（1）本实用新型一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，采用俯仰与偏航之二元矢量“全动”旋翼，取代普通倾转旋翼飞机所常用的一元俯仰倾转机构与直升机斜盘之两套机械结构简单组合的形式，以更加整体合一的底层单一机构统一垂直与平飞两种飞行模式，避免倾转机构与斜盘简单机械累加造成的结构复杂度高、机械磨损与调用成本高、机械集成度高、飞控程序协同复杂等维护成本高的问题。

27、（2）本实用新型一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，纵向布置双旋翼不会产生横置双旋翼那样的左右压差不平衡现象，纵置双旋翼可以各自单独提供垂直升力与平飞推力，下洗气流吹到机身而不会直接撞击地面并反弹，所以互不干涉，且不易发生耦合，安全性很高。

28、（3）本实用新型一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，共轴（轴向）反桨设计，前后旋翼在垂直与平飞两种状态下的旋转方向相反，抵消偏航扭矩，起到抵消反扭力矩的作用。

29、（4）本实用新型一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，矢量摇臂除了在俯仰向上实现倾转外，还可以在偏摆向上实现倾转，而翻滚向实际就是旋翼旋转的维度，即矢量摇臂用二维的操作达到了三维的控制效果；实现矢量控制的旋翼比倾转旋翼在升力拉力上多了一个维度，与直升机的可变力矩旋翼有异曲同工之处，但除了可以有效防失速外，矢量旋翼的向位转换可以实现飞行转向，这是变矩桨叶无法实现的；而就其结构的可靠性来说，变矩桨叶构造比矢量摇臂旋翼复杂，其变矩桨叶的复杂性又使得制造成本高，工程难度的加大又降低了机械的可靠性，而矢量摇臂旋翼则恰好相反。而二元矢量旋翼可“全动”代替机翼升降（俯仰）与转向（偏航），除了机翼被破坏或失效情况下可由旋翼直接接管外，在特殊复杂地形中，对起降或转向有着极端空间与环境要求时，远远超过机翼所能达到的悬停能力，就只能依赖旋翼的攻角角度来实现各种悬停场景下的飞行动作。普通倾转旋翼机俯仰额单一运动维度就受其硬件局限性而无法完成，所能完成的动作也会增加飞控程序的复杂程度，会多出好几个维度上的耦合，比如机翼与旋翼的配合指令、横向左右发动机转速协调等多个耦合，而且普通旋翼的复杂飞控也就对可靠性提出更高挑战。

30、（5） 本实用新型一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，由于有别于传统倾转旋翼飞机的倾转机构搭配斜盘的机械方案，而采用整体化一的单一机构，即全动旋翼架构。全动旋翼单一机械，零件数及磨损都将比传统倾转旋翼机要好，可靠性与妥善率大幅提高，地面后勤压力也将降低。

31、（6） 本实用新型一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，采用双传动轴的冗余设计，即内有传动轴，传动轴外，套有传动管；与内外复合多冗余传动轴相连为前后两组液力耦合器，液力耦合器分别连接发动机的动力轴。双传动轴在前后双发之间，并在发动机正常运行下无所连接，即前后发动机分别给予前后旋翼分配动力，中间双传动轴处于断开状态，即停用状态；一旦或前或后有一台发动机发生故障，前后两个液力耦合器即刻连接，使得另一端正常运行的发动机经由中间双传动轴，把动力传给失去动力的那台发动机。并且，传动轴为内传动轴，外为传动套管，军事用途下两套传动轴的冗余设计，可以防止发动机失去动力时，又传动轴损坏，双重打击下仍不影响动力传输，提高了此纵置旋翼机的生存能力。具备冗余设计的旋翼机生存率是没有冗余设计的同类旋翼机的两倍，双传动轴则更高。

32、（7）本实用新型一种装配矢量摇臂系统的纵置二元矢量倾转旋翼飞机，一套矢量摇臂，只配有两个电机实现矢量控制，而当下使用三维角度工作最多的云台则需要三台电机，并且是在三个不同机械臂协同逻辑工作，矢量摇臂甚至可以使用一台能够正反双向转动的电机进行操控，更加小型化、集成化。