本發(fā)明應(yīng)用于航空，具體涉及一種后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)的機(jī)械減振系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、直升機(jī)作為一種重要的航空工具，廣泛應(yīng)用于軍事、民用和通用航空領(lǐng)域，其獨(dú)特的垂直起降和懸停能力使其在救援、運(yùn)輸、偵察等任務(wù)中具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。然而，直升機(jī)的旋翼振動(dòng)問(wèn)題一直是影響其性能和安全性的關(guān)鍵因素。旋翼振動(dòng)不僅降低了駕乘人員的舒適性，還對(duì)機(jī)載設(shè)備的可靠性、機(jī)體結(jié)構(gòu)的疲勞壽命以及飛行安全性后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)的機(jī)械減振系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
2、直升機(jī)在飛行過(guò)程中，尤其是低空、低速飛行或復(fù)雜氣象條件下，旋翼振動(dòng)問(wèn)題更為突出。例如，在復(fù)雜氣象條件下，直升機(jī)可能面臨風(fēng)切變、積冰、低能見(jiàn)度等挑戰(zhàn)，這些因素會(huì)進(jìn)一步加劇旋翼的振動(dòng)。此外，直升機(jī)在執(zhí)行重復(fù)起降操作(如rlo飛行)時(shí)，由于其在低空、低速狀態(tài)下的特殊飛行環(huán)境，振動(dòng)問(wèn)題也會(huì)顯著增加飛行風(fēng)險(xiǎn)。在此背景下，為了有效解決直升機(jī)旋翼振動(dòng)問(wèn)題，后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)的機(jī)械減振系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，美國(guó)bell公司利用壓電疊層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了顯著的振動(dòng)抑制效果，而歐洲空客直升機(jī)公司的“bluepulse”項(xiàng)目也成功展示了該技術(shù)在降噪和減振方面的優(yōu)勢(shì)；2019年，國(guó)內(nèi)某研究機(jī)構(gòu)完成了后緣襟翼主動(dòng)控制的懸停與前飛實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用潛力。其中大部分是采用的壓電材料實(shí)現(xiàn)小范圍的變化，但其溫度穩(wěn)定性差，機(jī)械強(qiáng)度低，高頻振動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)疲勞失效，非線(xiàn)性失真的問(wèn)題。
3、本發(fā)明通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)的，產(chǎn)生高階氣動(dòng)力諧波來(lái)抵消槳葉的振動(dòng)載荷達(dá)到機(jī)械減振目，并且機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠更穩(wěn)定高效的實(shí)現(xiàn)固定頻率的角度偏轉(zhuǎn)，提高系統(tǒng)的使用壽命。這種減振方式從源頭上抑制了直升機(jī)振動(dòng)，顯著提高了飛行的平穩(wěn)性和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中采用壓電驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度，可靠性，能量損耗，環(huán)境適應(yīng)性差等問(wèn)題。通過(guò)機(jī)械減振系統(tǒng)達(dá)到相同目的，減小直升機(jī)旋翼在飛行過(guò)程中帶來(lái)的劇烈振動(dòng)，提高機(jī)體結(jié)構(gòu)的使用壽命。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)，包括后緣襟翼，伺服電機(jī)，直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，偏心輪，齒輪組，連接桿，傳動(dòng)桿，深溝球軸承，推力球軸承，直線(xiàn)軸承，光軸，卡簧，機(jī)構(gòu)固定底座。當(dāng)直升機(jī)在飛行或懸停時(shí)，伺服電機(jī)按照所需固定頻率驅(qū)動(dòng)齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)偏心輪與連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，在直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)的補(bǔ)償作用下，使后緣襟翼繞固定軸高頻動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)一定角度，產(chǎn)生附加氣動(dòng)力，即高階氣動(dòng)力諧波，來(lái)抵消槳葉的振動(dòng)載荷，達(dá)到平穩(wěn)飛行，減小振動(dòng)的目的。
3、進(jìn)一步地，所述減振系統(tǒng)將機(jī)構(gòu)固定底座設(shè)計(jì)為質(zhì)量小強(qiáng)度高的工字型結(jié)構(gòu)，減小旋翼旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的慣性作用對(duì)機(jī)構(gòu)造成位置偏移，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以及避免質(zhì)量過(guò)大導(dǎo)致旋翼的彎曲變形。
4、進(jìn)一步地，所述的機(jī)構(gòu)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(shí)現(xiàn)固定轉(zhuǎn)速高效轉(zhuǎn)動(dòng)，減小轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦，提高機(jī)構(gòu)的使用壽命。
5、進(jìn)一步地，所述在傳動(dòng)齒輪組的作用下，連接桿與傳動(dòng)桿構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)固定頻率的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在機(jī)構(gòu)固定底座的連接桿限位孔洞內(nèi)裝有直線(xiàn)軸承，減小高頻率的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)底座與連接桿間的摩擦力，提高機(jī)構(gòu)的使用壽命。
6、進(jìn)一步地，所述通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)下，連接直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu),補(bǔ)償往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的上下運(yùn)動(dòng)空缺，以達(dá)到后緣襟翼繞固定光軸旋轉(zhuǎn)高頻動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)一定角度的效果。
1.該后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)機(jī)械減振系統(tǒng)是為了解決直升機(jī)旋翼在不同飛行狀態(tài)下，如懸停、前飛、轉(zhuǎn)彎等，會(huì)產(chǎn)生旋翼上周期性氣動(dòng)載荷波動(dòng)，因而產(chǎn)生振動(dòng)影響機(jī)體的結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，還可以實(shí)現(xiàn)高速飛行時(shí)減少阻力，在復(fù)雜氣流中保持穩(wěn)定的作用。該系統(tǒng)包括：后緣襟翼(1)，伺服電機(jī)(5)，滑軌(10)，滑塊(8)，偏心輪(7)，主動(dòng)輪(12)，傳動(dòng)輪(13)，從動(dòng)輪(4)，連接桿(3)，傳動(dòng)桿(2)，深溝球軸承(17)，推力球軸承(18)，直線(xiàn)軸承(9)，光軸(19)，卡簧(14)，機(jī)構(gòu)固定底座(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)機(jī)械減振系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)構(gòu)固定底座(6)大小根據(jù)旋翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用工字型結(jié)構(gòu)布置，使結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固嵌入旋翼內(nèi)部，防止系統(tǒng)形成角度偏轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)機(jī)械減振系統(tǒng)，其特征在于所述齒輪組傳動(dòng)是為了適應(yīng)旋翼內(nèi)部空間狹小的問(wèn)題，其中主動(dòng)輪(12)固定于伺服電機(jī)上(5)實(shí)現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪組傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)輪帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)機(jī)械減振系統(tǒng)，其特征在于所述的偏心輪在齒輪組傳動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)桿繞偏心輪(7)上光桿螺栓進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)桿(3)與連接桿(2)連接，通過(guò)機(jī)構(gòu)固定底座(6)上的直線(xiàn)軸承(9)，實(shí)現(xiàn)連接桿(2)的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)機(jī)械減振系統(tǒng)，其特征在于所述在連接桿(3)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)下，滑軌(10)與滑塊(8)構(gòu)成的直線(xiàn)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，補(bǔ)償了后緣襟翼的上下運(yùn)動(dòng)，使后緣襟翼實(shí)現(xiàn)高頻角度偏轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)機(jī)械減振系統(tǒng)，其特征在于所述齒輪組結(jié)構(gòu)中，傳動(dòng)輪(13)固定于底座上，內(nèi)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(nèi)圈與底座凸出部分過(guò)盈配合，外圍與齒輪過(guò)盈配合：推力球軸承(18)對(duì)齒輪進(jìn)行徑向位置限制，并減小齒輪連接部分的摩擦，同時(shí)在齒輪外側(cè)利用卡簧(14)，進(jìn)行徑向位置的確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的后緣襟翼高頻角度偏轉(zhuǎn)機(jī)械減振系統(tǒng)，其特征在于所述底座(6)與連接桿(3)間采用直線(xiàn)軸承，減小往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的摩擦，提高整體系統(tǒng)的使用壽命。