一种倾转旋翼机及其动力传动装置的制作方法

本发明涉及航空飞行器领域，尤其涉及一种倾转旋翼机及其动力传动装置。

背景技术：

倾转旋翼机是一种性能独特的旋翼飞行器，它是在类似固定翼飞机机翼的两翼尖处，各装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件，当飞机垂直起飞和着陆时，旋翼轴垂直于地面，呈横列式直升机飞行状态，并可在空中悬停、前后飞行和侧飞。其原理是在倾转旋翼机起飞达到一定速度后，旋翼轴可向前倾转90°角，呈水平状态，旋翼当作拉力螺旋桨使用，此时倾转旋翼机能像固定翼飞机那样以较高的速度作远程飞行。它既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力，又具有涡轮螺旋桨飞机的高速巡航飞行的能力。倾转旋翼机采用了新的思维方法来设计直升机的旋翼和总体布局，设计思想已突破了传统直升机的范畴，属于新原理旋翼构型，是直升机技术突破性、跨越性的、是直升机行业革命性的一项高技术，也是直升机技术发展的必然结果。

目前比较公认的先进倾转旋翼机是美国的鱼鹰v-22倾转旋翼机和改进后的v-247，其主要优点是既具有直升机的垂直起降特点优势，又具备固定翼飞机平飞快、载重量大、油耗低的优势；明显的优势让人们看到了飞机的发展方向。

而一架先进的飞机除了要配备优越的发动机外，其硬件的先进性则表现在使用的材料和气动布局方面，即气动性能。空气动力学建立之后，其气动布局方面的新知识技术也相伴发生了很大的变化。例如在上世纪六七十年代固定翼飞机的固定翼前端面从u型结构(如图1所示)改成近似v型结构(如图2所示)，端面形状改变后使固定翼上方气流压强小，下方压强增大而使飞机升力大幅度提高。虽然改动看似很小，却成为了飞机发展史上的里程碑式的进步。

尽管倾转旋翼机目前已在多个国家普及使用，但其仍存在一些缺点，有资料显示，自倾转旋翼机配备使用后，大小坠机事故超过五十次，其中一项原因是该机型操作比较复杂，在紧急场景下十分考验驾驶员的综合能力。

例如现有技术中的倾转旋翼飞机在左右两个固定翼的外端各安装了一台发动机，让两发动机转速必须保持在同样转速是有一定难度的，既便是控制在了同样转速，也存在一定的变数，如发动机各器件的变化、传动系统变化等都有可能导致两侧旋翼发动机转速不同。左右两翼发动机不同转速，就会导致飞机两侧扭矩不平衡，就有可能导致事故。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种倾转旋翼机及其动力传动装置，对现有技术中的倾转旋翼机的气动布局、动力传动装置进行简化优化，从而提高机体整体性能，降低操作复杂性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种倾转旋翼机及其动力传动装置，包括机体；机体的头部设有气流整流格栅罩，机体的尾部设有风力发电机，风力发电机电连接机体内置电源，气流整流格栅罩和风力发电机的进风端之间通过气流通道连接；所述机体的头部还设有电动机，电动机的输出轴连接螺旋桨，电动机电连接机体内置电源。根据空气动力学理论：空气是有黏性的；尽管现有技术中的飞机头部都做成椭圆的流线型，以减少飞机飞行中空气对飞机的阻力，但飞机飞行过程中速度过快还是会产生较大空气阻力；而飞机的动力消耗，一是来自于地球引力，二是来自于飞机前飞时气流的阻力。采用上述方案后，飞机前飞时产生的大部分气流会进入气流整流格栅罩内，通过气流通道向后输送到机体尾部风力发电机处，带动风力发电机的叶片转动，风力发电机产生的电量可储存在机体内置电源中，然后向机体头部设置的电动机供电，带动螺旋桨转动，为前飞提供动力。发动机极其传动系统故障时，利用飞机头部螺旋桨的拉力，可以协助飞机进行安全迫降。

所述机体内设置发动机，发动机的动力输出端通过超越离合器、传动齿轮、传动轴连接位于机体左右两翼外端顶部的倾转旋翼动力传动箱，倾转旋翼动力传动箱将动力传至桨叶，飞机由垂直起飞转前飞时，倾转旋翼动力传动箱在旋翼倾转电动机齿轮的带动中，向前或者后转动，使浆叶也随之向前或者后倾转，以实现飞行目的。

所述倾转旋翼动力传动箱的输入轴通过万向节联轴器连接位于倾转旋翼动力传动箱内部的动力传动齿轮组，动力传动齿轮组通过传动轴连接桨叶固定盘，桨叶固定盘连接桨叶。

进一步的，所述桨叶固定盘的轴外设有滑套轴承和桨叶变距电动机，可在桨叶变距电动机的带动中实现桨叶变距。

为了保证桨叶固定盘的稳定性，减少制造难度，倾转旋翼动力传动箱内设置的锥度轴承盒与倾转旋翼动力传动箱的箱体为一体连接，锥度轴承盒内设的锥度轴承连接桨叶固定盘。

为了控制桨叶固定盘能够在前倾85度、后倾40度范围内转动调整，以实现飞机前飞和后飞；所述倾转旋翼动力传动箱两侧固定连接倾转齿轮，所述倾转旋翼动力传动箱两侧还设有与倾转齿轮连接的倾转旋翼电动机，倾转旋翼电动机的输出轴可以通过齿轮与倾转齿轮啮合连接，从而带动顷转旋翼动力传动箱，以传动轴为中心，做前倾、后倾转动，实现飞机前飞和后飞。

所述螺旋桨位于机体的头端的前下方，螺旋桨向上倾斜设置且螺旋桨的轴心线与水平线倾角为20度，这样设置使得螺旋桨在拉动飞机前飞时排出的气流，大部分流向飞机机腹下，以增加机腹下洗流密度，进而增加飞机浮力。

所述电动机的数量是≥2的双数，相邻电动机的输出轴转向相反，电动机的数量优选为2个，即一个电动机带动其连接的螺旋桨顺时针旋转，另一个电动机带动其连接的螺旋桨逆时针旋转。螺旋桨反方向转动可以抵消扭矩带来的偏航，让飞机头部螺旋桨来拉动飞机前飞。该设置的作用是对飞机产生了拉力，二是能够增加机腹下流体浮力，三是能够减少飞机前方气流阻力，根据飞机空气动力学中的“速度越快，升力越小”的函数变量关系，有效改善气阻问题，并且节能效果有所提高。

所述气流整流格栅罩采用碳纤维材料制作，对飞机重量的增加是微小的，可忽略不计。

所述电动机均使用高速直流电动机，通过机械变速，转换为慢速，以实现在停止操纵时，被传动部件被机械锁定。

所述气流通道数量优选为四个，分别设置在机体的顶部左右两侧和底部左右两侧。

本发明的有益效果是：通过上述几个方面的组合创新结构合理、构思巧妙、结构简要，使得整个倾转旋翼机新增的空气动力分布合理，符合空气动力学效能原理，气动性能大幅度提高；在操控、安全性、节能利用等方面均有较大变化和显著提高；综合其系统性能，飞机产生了质的变化和进步。

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是飞机固定翼前端面u型结构示意图；

图2是飞机固定翼前端面v型结构示意图；

图3是气流整流格栅罩、气流通道、风力发电机的连接关系图；

图4是机头安装螺旋桨的结构原理图；

图5是倾转旋翼动力传动箱结构原理图。

图中标示，1.机体，2.气流整流格栅罩，3.风力发电机，4.气流通道，5.电动机，6.螺旋桨，7.倾转旋翼动力传动箱，8.万向节联轴器，9.动力传动齿轮组，10.传动轴，11.桨叶固定盘，12.桨叶，13.滑套轴承，14.桨叶变距电动机，15.锥度轴承盒，16.倾转齿轮，17.旋翼倾转电动机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图3-5，本实施例提供一种倾转旋翼机及其动力传动装置，包括机体1；机体1的头部设有气流整流格栅罩2，机体1的尾部设有风力发电机3，风力发电机3电连接机体1内置电源，气流整流格栅罩2和风力发电机3的进风端之间通过四条扁管状的气流通道4连接，四条气流通道4可以设置在机体1的顶部两侧和底部两侧；所述机体1的头部还设有两个电动机5，电动机5的输出轴连接螺旋桨6，两个电动机5的转向设置相反以抵消偏航扭矩，电动机5电连接机体1内置电源。飞机前飞时产生的大部分气流会进入气流整流格栅罩2内，通过气流通道4向后输送到机体1尾部风力发电机3处，带动风力发电机3的叶片转动，风力发电机3产生的电量可储存在机体1内置电源中，然后向机体1头部设置的电动机5供电，带动螺旋桨6转动，为前飞提供动力。发动机极其传动系统故障时，利用飞机头部螺旋桨6的拉力，也可以协助飞机进行安全迫降。其中机体1头部螺旋桨6和机体1尾部风力发电机3桨叶均采用铝合金或者碳纤维材料制造。电动机5外壳采用铝合金以减轻重量。

所述机体1内设置发动机，发动机的动力输出端通过超越离合器、传动齿轮、传动轴连接位于机体1左右两翼外端顶部的倾转旋翼动力传动箱7，所述倾转旋翼动力传动箱7的输入轴通过万向节联轴器8连接位于倾转旋翼动力传动箱7内部的动力传动齿轮组9，动力传动齿轮组9通过传动轴10连接桨叶固定盘11，桨叶固定盘11连接桨叶12。所述桨叶固定盘11的轴外设有滑套轴承13和桨叶变距电动机14，可在桨叶变距电动机14的带动中实现桨叶12变距。

为了保证桨叶固定盘的稳定性，减少制造难度，倾转旋翼动力传动箱7内设置的锥度轴承盒15与倾转旋翼动力传动箱7的箱体为一体连接，锥度轴承盒15内设的锥度轴承连接桨叶固定盘11。

为了控制桨叶固定盘能够在前倾85度、后倾40度范围内转动调整，以实现飞机前飞和后飞；所述倾转旋翼动力传动箱7两侧固定连接倾转齿轮16，所述倾转旋翼动力传动箱7两侧还设有与倾转齿轮16连接的倾转旋翼电动机17，倾转旋翼电动机17的输出轴可以通过齿轮与倾转齿轮16啮合连接，从而带动顷转旋翼动力传动箱7，以传动轴10为中心，做前倾、后倾转动，实现飞机前飞和后飞。

所述螺旋桨6位于机体1的头端的前下方，螺旋桨6向上倾斜设置且螺旋桨6的轴心线与水平线倾角为20度，这样设置使得螺旋桨6在拉动飞机前飞时排出的气流，大部分流向飞机机腹下，以增加机腹下洗流密度，进而增加飞机浮力。

所述气流整流格栅罩2采用碳纤维材料制作，对飞机重量的增加是微小的，可忽略不计。

以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。