一种拉扭条及主旋翼系统的制作方法

1.本发明涉及航空技术领域，更具体地讲，涉及一种拉扭条及主旋翼系统。


背景技术：

2.现有的无人直升机主旋翼系统大多采用大直径钢制轴承来承受离心力。这使得旋翼系统重量增加，同时，变距铰壳体和内部轴承以及定距环也会承受桨叶离心力，使得设计重量增加，维护性差，成本增加，使用寿命较低，结构复杂，可靠性低。
3.拉扭条式主旋翼桨毂是无人直升机的主要结构承力件。其主要作用是承受主旋翼桨叶旋转产生的离心力和产生扭转变形以实现主旋翼桨叶的变距运动，使主旋翼系统结构简单、紧凑、重量轻，使用安全，维护简便，使用寿命增加，是主旋翼系统发展的必然趋势。对于拉扭条要求能够承受较大的轴向载荷，又要求扭转刚度很小。轴向载荷是桨叶在不同工况下的离心力，扭转角度和刚度是主旋翼变距的必要条件，即要克服倾斜器舵机传来的操纵力。同时，在工作工况下，必须具备弹性恢复能力；
4.现有技术中，拉扭条的结构形式一般有橡胶钢丝拉扭条，钢丝拉扭条，叠片式拉扭条等，其中橡胶钢丝拉扭条通常采用一整根钢丝缠绕成型，存在可靠性低，安全性低等问题，单层钢丝缠绕产品稳定性差，扭转刚度很小，容易发生塑形变形，影响拉扭条的正常工作；叠片式拉扭条，重量大，效率低，扭转刚度大，不利于变距铰的变距运动，调整扭转刚度需要调整变距铰轴向长度，此外叠片式拉扭条对材料性能要求高，叠片厚度低，制造难度大。
5.在现有技术中，桨毂支臂一般是通过夹板连接桨毂，这样会造成大大提高加工精度和和装配要求。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是，提供一种拉扭条及主旋翼系统；
7.本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
8.一方面：
9.本发明公开了一种拉扭条，包括拉扭条壳体、设置在拉扭条壳体内部且呈环形结构的安装腔、安装在拉扭条壳体上的两组钢套、以及套装在安装腔上的拉扭件；
10.所述安装腔呈腰型环状结构；包括两组结构相同且对称设置的圆弧段、用于连接两组圆弧段的直段；
11.两组所述钢套沿直段的长方向设置且轴心连线与圆弧段的圆心在同一直线上。
12.在一些可能的实施方式中，
13.所述拉扭件包括呈环状结构且套装在安装腔内的叠片层、位于叠片层两侧且对称设置的两组缠绕件。
14.在一些可能的实施方式中，
15.所述缠绕件包括套装在安装腔内的两组钢丝层、位于两组钢丝层之间的柔性材料
层；
16.在所述叠片层、钢丝层、柔性材料层的外侧包裹有纤维布。
17.在一些可能的实施方式中，为了有效的提高扭转刚度；
18.所述叠片层包括多组平行设置且套装在安装腔内的金属片，相邻的两组金属片之间设置有密封胶。
19.另一方面：
20.本发明公开了一种主旋翼系统，包括旋翼轴、套装在旋翼轴外侧的桨毂、与桨毂一体成型的桨毂支臂、套装在桨毂支臂外侧的变距铰组件、套装在桨毂支臂内的拉扭组件、位于安装在桨毂上方且套装在旋翼轴外侧的挥舞铰组件；所述桨毂支臂为结构相同的两组，且呈对称设置；两组所述桨毂支臂的轴线在同一平面上；所述变距铰组件、拉扭组件与桨毂支臂一一对应设置；
21.所述拉扭组件的一端与桨毂支臂连接且另外一端穿过桨毂支臂与变距铰组件通过固定螺栓连接；
22.所述拉扭组件包括套装在桨毂支臂内的轴套、一端与轴套连接且如以上所述的拉扭条；所述拉扭条的另外一端穿过桨毂支臂与变距铰组件通过固定螺栓连接。
23.在一些可能的实施方式中，
24.两组桨毂支臂的轴线分别与桨毂的轴线所形成夹角为a，其中a＞90
°
；94
°
≥a≥92
°
。从而使得能够抵消气动载荷引起的桨毂根部弯矩。
25.在一些可能的实施方式中，
26.所述桨毂设置有用于套装在旋翼轴外侧的安装孔，所述桨毂支臂上设置有与安装孔连通且用于安装拉扭组件的通孔；
27.所述通孔包括设置在靠近安装孔一侧且与安装孔连通的轴套孔、与轴套孔同轴设置且用于安装拉扭条的拉扭孔；
28.所述轴套包括安装轴套孔内的密封段、与密封段同轴连接且设置在密封端靠近拉扭孔一侧的配合段；所述配合段呈锥台状，其大端与密封段连接；其中所述密封段的外径大于配合段大端的外径。
29.在一些可能的实施方式中，
30.在所述桨毂的底部设置有两组防转件，所述防转件位于桨毂支臂的底部；所述防转件呈l型结构，包括位于旋翼轴与桨毂之间且与轴套外侧面抵接的件一、与件一的底部连接且安装在桨毂底部的件二。
31.在一些可能的实施方式中，
32.所述挥舞铰组件为现有技术，其包括安装在桨毂上的挥舞铰壳体、两组安装在挥舞铰壳体上呈对称设置的铰接座、以及套装在旋翼轴上且与铰接座连接的挥舞挂点组件。
33.在一些可能的实施方式中，
34.所述变距铰组件与现有技术中的变距铰组件相同；包括套装在桨毂支撑外侧且设置有盲孔的变距铰壳体、安装在盲孔内且与桨毂支臂配合的轴承组件、安装在盲孔内的轴向密封件、以及安装在变距铰壳体上的变距摇臂。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果：
36.本发明所设置的拉扭条具有良好的抗拉承载能力，提高可靠性，并提高扭转刚度，
能够具有自适应复位，就有良好的回复能力；
37.本发明通过设置纤维布、柔性材料层，将有效的避免相邻两层之间出现磨损；同时柔性材料层还能有效的提高钢丝层的扭转变形能力；
38.本发明中通过桨毂与桨毂支臂一体成型，有效的提高了安装精度高，防止由于安装误差导致的旋翼疲劳寿命降低；
39.本发明轴套设置有呈锥台状的配合段，抵消气动载荷引起的桨毂根部弯矩；并通过防转件使得桨毂支臂与轴套抵接固连，避免了拉扭条转动，并实现挥舞限动。
附图说明
40.图1为本发明拉扭条的三维结构示意图；
41.图2为图1的侧视图；
42.图3为图2中a-a处的剖视图；
43.图4为图2中b-b处的剖视图；
44.图5为本发明中主旋翼系统的结构示意图；
45.图6为本发明中旋翼轴、桨毂、桨毂支臂、变距铰组件、挥舞铰组件的连接关系示意图；
46.图7为本发明中桨毂支臂、桨毂、拉扭条的来接关系示意图；
47.图8为本发明中一组桨毂支臂、桨毂、旋翼轴、拉扭条的剖视连接关系示意图；
48.其中：1、旋翼轴；2、桨毂；3、桨毂支臂；4、变距铰组件；41、变距铰壳体；42、变距摇臂；43、端盖一；44、轴承组件；5、挥舞铰组件；51、铰接座；52、挥舞挂点组件；6、拉扭组件；61、轴套；611、密封段；612、配合段；62、拉扭条；621、拉扭条壳体；622、安装腔；623、钢套；624、拉扭件；6241、叠片层；6242、钢丝层；6243、柔性材料层；10、固定螺栓；20、销子；30、密封圈；40、防转件；401、件一；402、件二。
具体实施方式
49.在本发明中，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。本技术所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本技术实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。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发明中的具体含义。
50.下面对本发明进行详细说明。
51.实施例1：
52.如图1-图4所示：
53.本发明公开了一种拉扭条62，包括拉扭条壳体621、设置在拉扭条壳体621内部且
呈环形结构的安装腔622、安装在拉扭条壳体621上的两组钢套623、以及套装在安装腔622上的拉扭件624；
54.拉扭条壳体621包括两组结构相同且对称设置的圆弧段，位于两组圆弧段之间且与圆弧段连接的直线段；三段内部形成环形结构的安装腔622。
55.所述安装腔622呈腰型环状结构；包括两组结构相同且对称设置的圆弧段、用于连接两组圆弧段的直段；优选的，拉扭条壳体621的圆弧段、安装腔622的圆弧段均为半圆弧段，其圆心同心。
56.两组所述钢套623沿直段的长方向设置且轴心连线与圆弧段的圆心在同一直线上。
57.拉扭件采用缠绕的方式套装在安装腔622内；两套钢套623与销子20的配合分别用于与桨毂支臂3和变距铰组件4进行连接，通过钢套623用于传递离心力和扭转载荷；
58.钢套623主要是实现桨毂2、变距铰组件4的连接，主要承受桨叶离心力和变距扭转变形的操纵力。拉扭件624拉伸强度大且扭转刚度低的材料，在满足拉伸强度时，可以采用分层的设计来降低拉扭条62的扭转刚度。
59.优选的，为了实现对于拉扭条壳体321的减重，在拉扭条壳体321上设置有腰型孔；腰型孔与的长轴与两组钢套的轴心连线在同一平面上。
60.在一些可能的实施方式中，
61.所述拉扭件624包括呈环状结构且套装在安装腔622内的叠片层6241、位于叠片层6241两侧且对称设置的两组缠绕件。
62.在一些可能的实施方式中，
63.所述缠绕件包括套装在安装腔内的两组钢丝层6242、位于两组钢丝层之间的柔性材料层6243；
64.在所述叠片层6241、钢丝层6242、柔性材料层6243的外侧包裹有纤维布。
65.所述叠片层6241包括多组平行设置且套装在安装腔内的金属片，相邻的两组金属片之间设置有密封胶。
66.如图1-4所示，叠片层6241设置在安装腔沿其宽度方向的中心线上，将安装腔分隔为两个小腔室，两组缠绕件将呈对称设置并位于两个小腔室内；叠片层6241采用为多组平行设置且套装在安装腔内的金属片；相邻的两组金属片之间采用密封胶隔开，这样做得目的是，一方面在尺寸较小的情况下，加强拉扭条62抗拉承载能力，提高拉扭条62的可靠性，另一方面使得拉扭条62的扭转刚度适当提高，能够具有自适应复位，就有良好的回复能力。
67.本发明将通过设置四组钢片层，沿钢套623的轴向进行设置并套装在安装腔622内，其主要是从安全性考虑，使得能够在两组损坏时，另外两组还能正常使用。
68.在进行拉扭条62组装时：首先，将一层钢丝层6242缠绕在安装腔622内，随后通过浸胶工艺将其固定，然后采用纤维布对其进行包裹；
69.其次，进行柔性材料层6243的套装，在该层柔性材料层6243安装好后，采用纤维布对其进行包裹；
70.随后，进行第二层钢丝层6242的缠绕，其具体方式与第一层钢丝层6242的安装方式相同；
71.再次，进行叠片层6241的安装，多组金属片依次套装在安装腔622内，并在相邻的
两层金属片之间的缝隙内填充密封胶；之所以采用多组金属片的设置方式来形成叠片层6241，将进一步的提高扭转刚度；
72.最后，进行另外一侧缠绕件的安装，安装方法与上述方法相同；
73.钢丝层6242采用浸胶工艺，采用均匀缠绕技术；每一层钢丝层6242利用一条钢丝缠绕，通过变形协调实现同层内各股钢丝的受载均匀，同时保证钢丝缠绕的预紧力在设计范围内；
74.在拉扭条62的横向剖面，依次布置叠片层6241、钢丝层6242、柔性材料层6243，各层之间用纤维布隔开，其目的是防止不同材料层之间的磨损。
75.柔性材料层6243和纤维布减少磨损了相邻两侧材料之间的磨损，同时柔性材料层还能提高钢丝层的扭转变形能力。
76.优选的，金属片呈薄片状结构。
77.优选的，柔性材料层可采用具有良好柔性的材料制成，如橡胶、硅胶。
78.当收到飞管计算机主桨桨距变化的指令后，舵机推动拉杆运动，舵机操纵力传递到变距摇臂42，变距摇臂42带动变距铰组件4绕桨毂支臂3转动，从而实现主旋翼桨叶桨距的变化。具体的，变距铰组件4的变距运动是由拉扭条62沿着其长方向中心线的弹性扭转变形来实现；当桨叶高速旋转起来后，所有离心力由拉扭条62传递。与传统构造相比，本发明的拉扭条62大大优化的变距铰组件4的受力情况，使得变距铰组件4只传递无人直升机的升力。
79.另一方面：
80.如图1-图8所示：
81.本发明公开了一种主旋翼系统，包括旋翼轴1、套装在旋翼轴1外侧的桨毂2、与桨毂2一体成型的桨毂支臂3、套装在桨毂支臂3外侧的变距铰组件4、套装在桨毂支臂3内的拉扭组件6、位于安装在桨毂2上方且套装在旋翼轴1外侧的挥舞铰组件5；所述桨毂支臂3为结构相同的两组，且呈对称设置；两组所述桨毂支臂3的轴线在同一平面上；所述变距铰组件4、拉扭组件6与桨毂支臂3一一对应设置；
82.所述拉扭组件6的一端与桨毂支臂3连接且另外一端穿过桨毂支臂3与变距铰组件4通过固定螺栓10与钢套的配合实现连接；所述固定螺栓10与变距铰组件4相互配合能有效的防止拉扭条62远离旋翼轴1的一端转动。
83.所述拉扭组件6包括套装在桨毂支臂3内的轴套61、一端与轴套61连接且如以上所述的拉扭条62；所述拉扭条62的另外一端穿过桨毂支臂3通过固定螺栓10与变距铰组件4连接。固定螺栓10还将有效的防止拉扭条62转动，优选的，可采用在变距铰壳体41上设置凸起，在固定螺栓10上设置缺口来实现防止转动。
84.变距铰组件4套装在桨毂支臂3的外侧，使用时将能够绕桨毂支臂3的轴向进行转动；
85.轴套61的外侧设置有密封圈30，通过密封圈30实现轴套61与桨毂支臂3件的密封，进而有效的防止外部灰尘、杂质进入变距铰壳体41内；
86.在一些可能的实施方式中，
87.所述桨毂2设置有用于套装在旋翼轴1外侧的安装孔，所述桨毂支臂3上设置有与安装孔连通且用于安装拉扭组件6的通孔；
88.所述通孔包括设置在靠近安装孔一侧且与安装孔连通的轴套61孔、与轴套61孔同轴设置且用于安装拉扭条62的拉扭孔；
89.所述轴套61包括安装轴套61孔内的密封段611、与密封段611同轴连接且设置在密封端靠近拉扭孔一侧的配合段612；所述配合段612呈锥台状，其大端与密封段611连接；其中所述密封段611的外径大于配合段612大端的外径。
90.通过上述轴套61的设置，轴套61将设置桨毂支臂3配合的台阶，并通过销子20与钢套的配合实现与拉扭条62的连接，防止受力后的拉扭条62拉出桨毂支臂3；锥台状的结构设置使得便于轴套61的定位安装，使得轴套61的安装更加方便。
91.在桨毂支臂3远离旋翼轴1的一端设置有端盖二，拉扭条62远离旋翼轴1的一端穿穿过端盖二与变距铰组件4通过螺栓连接。
92.在一些可能的实施方式中，
93.在所述桨毂2的底部设置有两组防转件40，所述防转件40位于桨毂支臂3的底部；所述防转件40呈l型结构，包括位于旋翼轴1与桨毂2之间且与轴套61外侧面抵接的件一401、与件一401的底部连接且安装在桨毂2底部的件二402。
94.件二402与桨毂2底部通过螺栓连接实现桨毂2与防转件40的连接。
95.在使用时，桨毂2在挥舞铰组件5、变距铰组件4的带动下，将绕桨毂与挥舞铰组件5的铰接点进行旋转，在旋转过程中，桨毂2的内侧面将与旋翼轴1进行接触，件一401设置在桨毂2与旋翼轴1的外侧之间，将有效的避免桨毂2与旋翼轴1的硬接触，实现挥舞限动的作用；同时件一401将使得轴套61固定在桨毂支臂3内，使其抗扭条不会随着变距铰组件4绕桨毂支臂3的轴线旋转而转动。
96.在一些可能的实施方式中，
97.所述挥舞铰组件5为现有技术，其包括安装在桨毂2上的挥舞铰壳体、两组安装在挥舞铰壳体上呈对称设置且与挥舞铰壳体铰接的铰接座51、以及套装在旋翼轴1上且与铰接座51连接的挥舞挂点组件52。
98.设置两组铰接座51通过挥舞挂点组件52与旋翼轴1固定连接，挥舞铰壳体安装在桨毂2上且与铰接座连接，这样使得桨毂2在受力后能够绕挥舞铰壳体与铰接座的铰接点进行旋转；
99.在一些可能的实施方式中，
100.所述变距铰组件4与现有技术中的变距铰组件4相同；包括套装在桨毂2支撑外侧且设置有盲孔的变距铰壳体41、安装在盲孔内且与桨毂支臂3配合的轴承组件44、安装在盲孔内的轴向密封件、安装在变距铰壳体41上的变距摇臂42、以及设置在变距铰壳体41靠近旋翼轴1一侧且套装在桨毂支臂3外侧的端盖一43；端盖一43与变距铰壳体41通过螺栓连接。
101.进一步的，轴承组件44包括两组滚针轴承、位于两组滚针轴承之间的轴承定距套，滚针轴承套装在桨毂支臂3的外侧；轴承定距套与桨毂支臂3的外侧之间形成进油通道，在变距铰壳体41上设置有与进油通道连通的注油孔和放油孔；在变距铰壳体41上、下方，设置注油孔和放油孔，用于滚针轴承的润滑，其内部布置有进油通道，在放油孔处布置磁力螺栓，用于检测变距铰壳体41内的磨损情况。
102.轴向密封件包括设置在盲孔开口端的油封、以及设置在盲孔底部的端盖一43油
封；保证滚针轴承具有良好的润滑环境；
103.挥舞挂点组件52通过螺栓套装在旋翼轴1上，挥舞铰组件5与桨毂2通过铰接座实现铰接连接，变距摇臂42与其他组件连接，从而实现跷跷板式旋翼的挥舞运动。
104.在使用时，主旋翼桨叶(图中未示出)通过安装螺栓与变距铰壳体41连接，通过以上2个滚针轴承和轴承定距套的配合能够实现变距铰壳体41绕桨毂支臂3轴线转动，变距摇臂42的一端通过螺栓连接安装在变距铰壳体41上且另外一端与铰接座51连接，保证变距铰壳体41能够实现变距运动。
105.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

技术特征：
1.一种拉扭条，其特征在于，包括拉扭条壳体、设置在拉扭条壳体内部且呈环形结构的安装腔、安装在拉扭条壳体上的两组钢套、以及套装在安装腔上的拉扭件；所述安装腔呈腰型环状结构；包括两组结构相同且对称设置的圆弧段、用于连接两组圆弧段的直段；两组所述钢套沿直段的长方向设置且轴心连线与圆弧段的圆心在同一直线上。2.根据权利要求1所述的一种拉扭条，其特征在于，所述拉扭件包括呈环状结构且套装在安装腔内的叠片层、位于叠片层两侧且对称设置的两组缠绕件。3.根据权利要求2所述的一种拉扭条，其特征在于，所述缠绕件包括套装在安装腔内的两组钢丝层、位于两组钢丝层之间的柔性材料层；在所述叠片层、钢丝层、柔性材料层的外侧包裹有纤维布。4.根据权利要求2所述的一种拉扭条，其特征在于，所述叠片层包括多组平行设置且套装在安装腔内的金属片，相邻的两组金属片之间设置有密封胶。5.一种主旋翼系统，其特征在于，包括旋翼轴、套装在旋翼轴外侧的桨毂、与桨毂一体成型的桨毂支臂、套装在桨毂支臂外侧的变距铰组件、套装在桨毂支臂内的拉扭组件、位于安装在桨毂上方且套装在旋翼轴外侧的挥舞铰组件；所述桨毂支臂为结构相同的两组，且呈对称设置；两组所述桨毂支臂的轴线在同一平面上；所述变距铰组件、拉扭组件与桨毂支臂一一对应设置；所述拉扭组件的一端与桨毂支臂连接且另外一端穿过桨毂支臂与变距铰组件通过固定螺栓连接；所述拉扭组件包括套装在桨毂支臂内的轴套、一端与轴套连接且如权利要求1－4任一项所述的拉扭条；所述拉扭条的另外一端穿过桨毂支臂与变距铰组件通过固定螺栓连接。6.根据权利要求5所述的一种主旋翼系统，其特征在于，两组桨毂支臂的轴线分别与桨毂的轴线所形成夹角为a，其中a＞90
°
；94
°
≥a≥92
°
。7.根据权利要求6所述的一种主旋翼系统，其特征在于，所述桨毂设置有用于套装在旋翼轴外侧的安装孔，所述桨毂支臂上设置有与安装孔连通且用于安装拉扭组件的通孔；所述通孔包括设置在靠近安装孔一侧且与安装孔连通的轴套孔、与轴套孔同轴设置且用于安装拉扭条的拉扭孔；所述轴套包括安装轴套孔内的密封段、与密封段同轴连接且设置在密封端靠近拉扭孔一侧的配合段；所述配合段呈锥台状，其大端与密封段连接；其中所述密封段的外径大于配合段大端的外径。8.根据权利要求6所述的一种主旋翼系统，其特征在于，在所述桨毂的底部设置有两组防转件，所述防转件位于桨毂支臂的底部；所述防转件呈l型结构，包括位于旋翼轴与桨毂之间且与轴套外侧面抵接的件一、与件一的底部连接且安装在桨毂底部的件二。9.根据权利要求6所述的一种主旋翼系统，其特征在于，所述挥舞铰组件包括安装在桨毂上的挥舞铰壳体、两组安装在挥舞铰壳体上呈对称设置的铰接座、以及套装在旋翼轴上且与铰接座连接的挥舞挂点组件。10.根据权利要求9所述的一种主旋翼系统，其特征在于，所述变距铰组件包括套装在桨毂支撑外侧且设置有盲孔的变距铰壳体、安装在盲孔内且与桨毂支臂配合的轴承组件、安装在盲孔内的轴向密封件、以及安装在变距铰壳体上的变距摇臂。

技术总结
本发明涉及航空技术领域，具体公开了一种拉扭条及主旋翼系统；拉扭条包括拉扭条壳体、设置在拉扭条壳体内部且呈环形结构的安装腔、安装在拉扭条壳体上的两组钢套、以及套装在安装腔上的拉扭件；所述安装腔呈腰型环状结构；包括两组结构相同且对称设置的圆弧段、用于连接两组圆弧段的直段；两组所述钢套沿直段的长方向设置且轴心连线与圆弧段的圆心在同一直线上。以及公开了基于该拉扭条的主旋翼系统；本发明中的拉扭条具有良好的抗拉承载能力，提高可靠性，并提高扭转刚度，能够具有自适应复位，就有良好的回复能力；通过桨毂与桨毂支臂一体成型，有效的提高了安装精度，防止由于安装误差导致的旋翼疲劳寿命降低。装误差导致的旋翼疲劳寿命降低。装误差导致的旋翼疲劳寿命降低。


技术研发人员：金曦 曾东 刘帅 彭钧 王林涛 王钊 胡艺凡
受保护的技术使用者：四川腾盾科技有限公司
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/5/24