本發明應用于航空,具體涉及一種后緣襟翼高頻角度偏轉的機械減振系統。
背景技術:
1、直升機作為一種重要的航空工具,廣泛應用于軍事、民用和通用航空領域,其獨特的垂直起降和懸停能力使其在救援、運輸、偵察等任務中具有不可替代的優勢。然而,直升機的旋翼振動問題一直是影響其性能和安全性的關鍵因素。旋翼振動不僅降低了駕乘人員的舒適性,還對機載設備的可靠性、機體結構的疲勞壽命以及飛行安全性后緣襟翼高頻角度偏轉的機械減振系統產生嚴重影響。
2、直升機在飛行過程中,尤其是低空、低速飛行或復雜氣象條件下,旋翼振動問題更為突出。例如,在復雜氣象條件下,直升機可能面臨風切變、積冰、低能見度等挑戰,這些因素會進一步加劇旋翼的振動。此外,直升機在執行重復起降操作(如rlo飛行)時,由于其在低空、低速狀態下的特殊飛行環境,振動問題也會顯著增加飛行風險。在此背景下,為了有效解決直升機旋翼振動問題,后緣襟翼高頻角度偏轉的機械減振系統應運而生,美國bell公司利用壓電疊層結構實現了顯著的振動抑制效果,而歐洲空客直升機公司的“bluepulse”項目也成功展示了該技術在降噪和減振方面的優勢;2019年,國內某研究機構完成了后緣襟翼主動控制的懸停與前飛實驗驗證,證明了該技術在國內的應用潛力。其中大部分是采用的壓電材料實現小范圍的變化,但其溫度穩定性差,機械強度低,高頻振動或長時間使用會出現疲勞失效,非線性失真的問題。
3、本發明通過機械結構實現后緣襟翼高頻角度偏轉的,產生高階氣動力諧波來抵消槳葉的振動載荷達到機械減振目,并且機械結構能夠更穩定高效的實現固定頻率的角度偏轉,提高系統的使用壽命。這種減振方式從源頭上抑制了直升機振動,顯著提高了飛行的平穩性和安全性。
技術實現思路
1、針對以上問題,本發明旨在克服現有技術中采用壓電驅動帶來的機械強度,可靠性,能量損耗,環境適應性差等問題。通過機械減振系統達到相同目的,減小直升機旋翼在飛行過程中帶來的劇烈振動,提高機體結構的使用壽命。
2、為實現上述目的,本發明提供了一種后緣襟翼高頻角度偏轉,包括后緣襟翼,伺服電機,直線導軌機構,偏心輪,齒輪組,連接桿,傳動桿,深溝球軸承,推力球軸承,直線軸承,光軸,卡簧,機構固定底座。當直升機在飛行或懸停時,伺服電機按照所需固定頻率驅動齒輪組轉動,通過偏心輪與連桿機構傳動,在直線導軌機構的補償作用下,使后緣襟翼繞固定軸高頻動態偏轉一定角度,產生附加氣動力,即高階氣動力諧波,來抵消槳葉的振動載荷,達到平穩飛行,減小振動的目的。
3、進一步地,所述減振系統將機構固定底座設計為質量小強度高的工字型結構,減小旋翼旋轉帶來的慣性作用對機構造成位置偏移,提高結構的穩定性,以及避免質量過大導致旋翼的彎曲變形。
4、進一步地,所述的機構固定底座上布置有空洞使光軸以及軸承的放置,齒輪組在深溝球軸承以及推力球軸承的裝配作用下,可以實現固定轉速高效轉動,減小轉動產生的摩擦,提高機構的使用壽命。
5、進一步地,所述在傳動齒輪組的作用下,連接桿與傳動桿構成的連桿機構實現固定頻率的直線往復運動,在機構固定底座的連接桿限位孔洞內裝有直線軸承,減小高頻率的往復運動帶來底座與連接桿間的摩擦力,提高機構的使用壽命。
6、進一步地,所述通過連桿機構的往復運動下,連接直線導軌機構,補償往復運動帶來的上下運動空缺,以達到后緣襟翼繞固定光軸旋轉高頻動態偏轉一定角度的效果。
1.該后緣襟翼高頻角度偏轉機械減振系統是為了解決直升機旋翼在不同飛行狀態下,如懸停、前飛、轉彎等,會產生旋翼上周期性氣動載荷波動,因而產生振動影響機體的結構的問題,還可以實現高速飛行時減少阻力,在復雜氣流中保持穩定的作用。該系統包括:后緣襟翼(1),伺服電機(5),滑軌(10),滑塊(8),偏心輪(7),主動輪(12),傳動輪(13),從動輪(4),連接桿(3),傳動桿(2),深溝球軸承(17),推力球軸承(18),直線軸承(9),光軸(19),卡簧(14),機構固定底座(6)。
2.根據權利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉機械減振系統,其特征在于所述機構固定底座(6)大小根據旋翼內部結構進行設計,采用工字型結構布置,使結構更穩固嵌入旋翼內部,防止系統形成角度偏轉。
3.根據權利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉機械減振系統,其特征在于所述齒輪組傳動是為了適應旋翼內部空間狹小的問題,其中主動輪(12)固定于伺服電機上(5)實現變頻轉動,通過齒輪組傳動,實現從動輪帶動連桿機構實現往復運動。
4.根據權利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉機械減振系統,其特征在于所述的偏心輪在齒輪組傳動下,實現傳動桿繞偏心輪(7)上光桿螺栓進行運動,傳動桿(3)與連接桿(2)連接,通過機構固定底座(6)上的直線軸承(9),實現連接桿(2)的周期性往復運動。
5.根據權利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉機械減振系統,其特征在于所述在連接桿(3)的往復運動下,滑軌(10)與滑塊(8)構成的直線導軌機構,補償了后緣襟翼的上下運動,使后緣襟翼實現高頻角度偏轉。
6.根據權利要求3所述的后緣襟翼高頻角度偏轉機械減振系統,其特征在于所述齒輪組結構中,傳動輪(13)固定于底座上,內部嵌套著深溝球軸承(17),推力球軸承(18),其中深溝球軸承(17)內圈與底座凸出部分過盈配合,外圍與齒輪過盈配合:推力球軸承(18)對齒輪進行徑向位置限制,并減小齒輪連接部分的摩擦,同時在齒輪外側利用卡簧(14),進行徑向位置的確定。
7.根據權利要求4所述的后緣襟翼高頻角度偏轉機械減振系統,其特征在于所述底座(6)與連接桿(3)間采用直線軸承,減小往復運動帶來的摩擦,提高整體系統的使用壽命。