本發(fā)明涉及直升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種直升機(jī)變扭變速系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無(wú)人飛機(jī)顧名思義，就是采用自動(dòng)控制、具有自動(dòng)導(dǎo)航和執(zhí)行特殊任務(wù)的無(wú)人飛行器；現(xiàn)有的搭配活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的靠變距實(shí)現(xiàn)升降的直升機(jī)包括無(wú)人直升機(jī)，工作特點(diǎn)是飛行時(shí)主旋翼轉(zhuǎn)速要求基本不發(fā)生變化，通過(guò)改變旋翼迎角來(lái)改變旋翼所產(chǎn)生的升力大小，當(dāng)加大旋翼迎角時(shí)產(chǎn)生的升力大于飛機(jī)總質(zhì)量時(shí) 飛機(jī)上升，當(dāng)降低旋翼迎角到某一角度時(shí)產(chǎn)生的升力等于飛機(jī)總質(zhì)量時(shí) 飛機(jī)平飛或懸停，當(dāng)進(jìn)一步減小旋翼迎角時(shí)產(chǎn)生的升力小于飛機(jī)總質(zhì)量時(shí) 飛機(jī)下降。在改變主旋翼總距時(shí)所需扭矩會(huì)發(fā)生變化，操作人員同時(shí)需要改變發(fā)動(dòng)機(jī)的油門大小來(lái)獲得相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，并保持發(fā)動(dòng)機(jī)和旋翼轉(zhuǎn)速不變，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩在隨油門的增減而變化。

而現(xiàn)有的無(wú)人飛機(jī)主要存在以下不足：

1、現(xiàn)有搭載活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)人直升機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)大范圍變載荷飛行，例如飛機(jī)自重50公斤，加載50公斤，總起飛質(zhì)量100公斤起飛后，當(dāng)燃油消耗一部分，以及載重物全部投放后，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)小油門高轉(zhuǎn)速負(fù)過(guò)載現(xiàn)象，因?yàn)槎际褂霉潭p速比的形式連接發(fā)動(dòng)機(jī)與旋翼，所以不能大范圍的滿足所需輸出扭矩轉(zhuǎn)速和油門開(kāi)度相匹配的變化需求，發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱功率驟減乃至發(fā)動(dòng)機(jī)停車，不能可靠飛行。

2、不能高底海拔大范圍變化可靠飛行。例如常見(jiàn)的搭載活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)人直升機(jī)全功率時(shí)使用升限基本都在2000米以下，越是接近升限飛機(jī)整體機(jī)動(dòng)性能越差，如果搭載大功率發(fā)動(dòng)機(jī)又會(huì)發(fā)生低海拔時(shí)出現(xiàn)功率過(guò)大，小油門時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)卻高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)過(guò)載現(xiàn)象，也是因?yàn)槭褂昧斯潭p速比的原因，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩、油門開(kāi)度以及旋翼所需扭矩不能更大范圍內(nèi)相匹配原因所致。

3、現(xiàn)有的無(wú)人直升機(jī)因不能大范圍變載飛行，所以燃油攜帶的總質(zhì)量范圍能力有限，在一定程度上限制了續(xù)航時(shí)間，不能相對(duì)的達(dá)到超長(zhǎng)航時(shí)飛行的能力。

4、目前常見(jiàn)的搭配活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)人直升機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩通過(guò)減速器減速后獲得相對(duì)大的扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)旋翼以基本恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，旋翼的迎角工作狀態(tài)是在一定角度內(nèi)變化，所以產(chǎn)生的阻力是變化的，為了應(yīng)對(duì)變化的負(fù)載，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩也要隨之變化，發(fā)動(dòng)機(jī)的油門大小需要隨著旋翼總距的增減來(lái)加大或減小。因?yàn)檫@一類直升機(jī)都是使用固定減速比來(lái)連接發(fā)動(dòng)機(jī)與旋翼，所以通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)油門大小來(lái)調(diào)整所需扭矩存在一定范圍限制，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩是有上限的，因此在轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化的情況下，可調(diào)扭矩范圍是有區(qū)間限制的，這一類飛機(jī)不能滿足大的機(jī)動(dòng)性爬升，和大的負(fù)過(guò)載下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種直升機(jī)變扭變速系統(tǒng)，在可變距直升機(jī)上增加的無(wú)極變速模塊，增加直升飛機(jī)的功能和機(jī)動(dòng)性的拓展，以及避免活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)用于直升機(jī)上出現(xiàn)負(fù)過(guò)載過(guò)熱和傳動(dòng)部件不可靠的工作狀態(tài)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種直升機(jī)變扭變速系統(tǒng)，包括無(wú)極變速模塊、主動(dòng)軸、旋翼主軸和被動(dòng)軸；所述無(wú)極變速模塊包括變速帶、主動(dòng)軸靜斜盤、主動(dòng)軸動(dòng)斜盤、被動(dòng)軸動(dòng)斜盤和被動(dòng)軸靜斜盤；所述主動(dòng)軸靜斜盤固定安裝在主動(dòng)軸的上端，且主動(dòng)軸靜斜盤的下端設(shè)置有主動(dòng)軸動(dòng)斜盤；所述主動(dòng)軸動(dòng)斜盤通過(guò)主動(dòng)軸上設(shè)置的滑套與主動(dòng)軸滑動(dòng)連接；所述主動(dòng)軸動(dòng)斜盤的下端依次設(shè)置有變速靜凸輪和變速動(dòng)凸輪，且變速靜凸輪和變速動(dòng)凸輪均通過(guò)凸輪托套與主動(dòng)軸上的滑套連接；所述主動(dòng)軸上且位于變速動(dòng)凸輪下端處設(shè)置有與活塞連桿相匹配的卡槽，且活塞連桿卡設(shè)在卡槽內(nèi)；所述主動(dòng)軸上且位于卡槽下端處設(shè)置有曲軸，且曲軸與卡槽和卡槽與變速動(dòng)凸輪之間均設(shè)置有軸承；所述被動(dòng)軸動(dòng)斜盤固定安裝在被動(dòng)軸的上端，且被動(dòng)軸上且位于被動(dòng)軸動(dòng)斜盤上端依次設(shè)置有第一彈簧托盤和第二彈簧托盤；所述第一彈簧托盤通過(guò)固定螺母與被動(dòng)軸固定，且第一彈簧托盤和第二彈簧托盤之間設(shè)置有壓力彈簧；所述被動(dòng)軸上且位于被動(dòng)軸動(dòng)斜盤的下端設(shè)置有被動(dòng)軸靜斜盤，且被動(dòng)軸靜斜盤通過(guò)鎖緊螺母與被動(dòng)軸進(jìn)行固定；所述被動(dòng)軸動(dòng)斜盤和被動(dòng)軸靜斜盤與被動(dòng)軸之間分均設(shè)置有傳扭導(dǎo)向鍵；所述被動(dòng)軸上且位于被動(dòng)軸靜斜盤下端處依次設(shè)置被動(dòng)軸上軸承、減速器小齒輪和被動(dòng)軸下軸承；且被動(dòng)軸上軸承的下端設(shè)置有第一油封；所述變速帶一端卡設(shè)在主動(dòng)軸靜斜盤和主動(dòng)軸動(dòng)斜盤之間，且變速帶的另一端貫穿旋翼主軸并延伸到被動(dòng)軸動(dòng)斜盤和被動(dòng)軸靜斜盤之間；所述旋翼主軸上且位于變速帶的下端依次設(shè)置有旋翼主軸承、減速器大齒輪和旋翼軸下軸承，且減速器大齒輪通過(guò)螺絲與旋翼主軸固定連接；所述減速器大齒輪與減速器小齒輪處于同一水平位置，且相互之間為嚙合連接；所述變速靜凸輪的右側(cè)設(shè)置有限位臂導(dǎo)槽，且限位臂導(dǎo)槽通過(guò)滾針軸承與變速靜凸輪連接；所述限位臂導(dǎo)槽的上端與變速帶上的凸塊接觸。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述變速靜凸輪和變速動(dòng)凸輪與凸輪托套之間均設(shè)置有凸輪軸承。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述軸承與曲軸和軸承與變速動(dòng)凸輪之間均設(shè)置有第二油封。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述變速靜凸輪和變速動(dòng)凸輪結(jié)構(gòu)一致。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述變速動(dòng)凸輪上設(shè)置有凸輪拉線孔。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述變速帶為V型皮帶或鋼帶。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述傳扭導(dǎo)向鍵與被動(dòng)軸動(dòng)斜盤和被動(dòng)軸靜斜盤之間均設(shè)置有超越離合器。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明直升機(jī)變扭變速系統(tǒng)，減速系統(tǒng)增加無(wú)極變速模塊，與二級(jí)固定減速比變速器配合使用，達(dá)到隨需求變換減速比和改變扭矩，旋翼轉(zhuǎn)速恒定，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可變的功能。通過(guò)兩對(duì)斜盤變速輪，變速控制拉線與油門開(kāi)度聯(lián)動(dòng)，電控補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)，主旋翼總距聯(lián)動(dòng)等多種控制手段實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，滿足轉(zhuǎn)速以及所需扭矩的變化需求，一級(jí)和二級(jí)之間增加超越離合器，大質(zhì)量旋轉(zhuǎn)部件可以脫離驅(qū)動(dòng)軸的速度，靠慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，消除零件間的撞擊，通過(guò)以上改進(jìn)即可滿足以上三種情況下現(xiàn)有無(wú)人直升機(jī)工作能力的不足，擴(kuò)寬現(xiàn)有搭配活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的直升機(jī)或無(wú)人直升機(jī)的功能、性能和可靠性。大多數(shù)無(wú)人直升機(jī)使用離心式離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞與切斷，結(jié)構(gòu)復(fù)雜故障率高，維護(hù)麻煩。使用本發(fā)明的無(wú)極變速系統(tǒng)后可以省掉離心式離合器，通過(guò)變速凸輪與變速斜盤的動(dòng)作也能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的切斷與傳遞，一舉兩得；實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明最大增速比模式狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明動(dòng)力分離狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的兩對(duì)曲面盤等速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的兩對(duì)曲面盤變速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的兩對(duì)弧面盤等速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的兩對(duì)弧面盤變速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的兩對(duì)錐度軸等速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的兩對(duì)錐度軸變速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明的兩對(duì)液力變扭器等速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明的兩對(duì)液力變扭器變速傳扭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-主動(dòng)軸、2-旋翼主軸、3-被動(dòng)軸、4-變速帶、5-主動(dòng)軸靜斜盤、6-主動(dòng)軸動(dòng)斜盤、7-滑套、8-變速靜凸輪、9-變速動(dòng)凸輪、10-凸輪托套、11-活塞連桿、12-卡槽、13-曲軸、14-軸承、15-被動(dòng)軸動(dòng)斜盤、16-第一彈簧托盤、17-第二彈簧托盤、18-固定螺母、19-凸輪拉線孔、20-被動(dòng)軸靜斜盤、21-鎖緊螺母、22-傳扭導(dǎo)向鍵、23-被動(dòng)軸上軸承、24-減速器小齒輪、25-被動(dòng)軸下軸承、26-第一油封、27-旋翼主軸承、28-減速器大齒輪、29-旋翼軸下軸承、30-螺絲、31-限位臂導(dǎo)槽、32-滾針軸承、33-凸輪軸承、34-第二油封、35-兩對(duì)曲面盤、36-第一變速滾子、37-兩對(duì)弧面盤、38-變速球、39-兩對(duì)錐度軸、40-變速圓環(huán)、41-兩對(duì)液力變扭器、42-第二變速滾子、43-壓力彈簧、44-超越離合器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-10本發(fā)明提供的一種實(shí)施例：一種直升機(jī)變扭變速系統(tǒng)，包括無(wú)極變速模塊、主動(dòng)軸1、旋翼主軸2和被動(dòng)軸3；所述無(wú)極變速模塊包括變速帶4、主動(dòng)軸靜斜盤5、主動(dòng)軸動(dòng)斜盤6、被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15和被動(dòng)軸靜斜盤20；所述主動(dòng)軸靜斜盤5固定安裝在主動(dòng)軸1的上端，且主動(dòng)軸靜斜盤5的下端設(shè)置有主動(dòng)軸動(dòng)斜盤6；所述主動(dòng)軸動(dòng)斜盤6通過(guò)主動(dòng)軸1上設(shè)置的滑套7與主動(dòng)軸1滑動(dòng)連接；所述主動(dòng)軸動(dòng)斜盤6的下端依次設(shè)置有變速靜凸輪8和變速動(dòng)凸輪9，且變速靜凸輪8和變速動(dòng)凸輪9均通過(guò)凸輪托套10與主動(dòng)軸1上的滑套7連接；所述主動(dòng)軸1上且位于變速動(dòng)凸輪9下端處設(shè)置有與活塞連桿11相匹配的卡槽12，且活塞連桿11卡設(shè)在卡槽12內(nèi)；所述主動(dòng)軸1上且位于卡槽12下端處設(shè)置有曲軸13，且曲軸13與卡槽12和卡槽12與變速動(dòng)凸輪9之間均設(shè)置有軸承14；所述被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15固定安裝在被動(dòng)軸3的上端，且被動(dòng)軸3上且位于被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15上端依次設(shè)置有第一彈簧托盤16和第二彈簧托盤17；所述第一彈簧托盤16通過(guò)固定螺母18與被動(dòng)軸3固定，且第一彈簧托盤16和第二彈簧托盤17之間設(shè)置有壓力彈簧43；所述被動(dòng)軸3上且位于被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15的下端設(shè)置有被動(dòng)軸靜斜盤20，且被動(dòng)軸靜斜盤20通過(guò)鎖緊螺母21與被動(dòng)軸3進(jìn)行固定；所述被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15和被動(dòng)軸靜斜盤20與被動(dòng)軸3之間分均設(shè)置有傳扭導(dǎo)向鍵22；所述被動(dòng)軸3上且位于被動(dòng)軸靜斜盤20下端處依次設(shè)置被動(dòng)軸上軸承23、減速器小齒輪24和被動(dòng)軸下軸承25；且被動(dòng)軸上軸承23的下端設(shè)置有第一油封26；所述變速帶4一端卡設(shè)在主動(dòng)軸靜斜盤5和主動(dòng)軸動(dòng)斜盤6之間，且變速帶4的另一端貫穿旋翼主軸2并延伸到被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15和被動(dòng)軸靜斜盤20之間；所述旋翼主軸2上且位于變速帶4的下端依次設(shè)置有旋翼主軸承27、減速器大齒輪28和旋翼軸下軸承29，且減速器大齒輪28通過(guò)螺絲30與旋翼主軸2固定連接；所述減速器大齒輪28與減速器小齒輪24處于同一水平位置，且相互之間為嚙合連接；所述變速靜凸輪8的右側(cè)設(shè)置有限位臂導(dǎo)槽31，且限位臂導(dǎo)槽31通過(guò)滾針軸承32與變速靜凸輪8連接；所述限位臂導(dǎo)槽31的上端與變速帶4上的凸塊接觸；所述變速靜凸輪8和變速動(dòng)凸輪9與凸輪托套10之間均設(shè)置有凸輪軸承33；所述軸承14與曲軸13和軸承14與變速動(dòng)凸輪9之間均設(shè)置有第二油封34；所述變速靜凸輪8和變速動(dòng)凸輪9結(jié)構(gòu)一致；所述變速動(dòng)凸輪9上設(shè)置有凸輪拉線孔19；所述變速帶為V型皮帶或鋼帶；所述傳扭導(dǎo)向鍵22與被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15和被動(dòng)軸靜斜盤20之間均設(shè)置有超越離合器44。

所述無(wú)極變速模塊還可以是兩對(duì)曲面盤35與第一變速滾子36、兩對(duì)弧面盤37與變速球38、兩對(duì)錐度軸39與變速圓環(huán)40和兩對(duì)液力變扭器41與第二變速滾子42。

實(shí)施案例分析：

例如一架采用固定減速比的傳統(tǒng)無(wú)人直升機(jī)某個(gè)工作狀態(tài)下的分析。

主旋翼直徑3m，周長(zhǎng)9.42m，旋翼翼尖線速度選取0.5ma＝170m/s，得到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速。170m×60s/9.42m=1082r/min

為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩?zé)o法匹配負(fù)載變化范圍，傳統(tǒng)的無(wú)人直升機(jī)通常選取發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速的80％為基準(zhǔn)，假設(shè)該區(qū)域轉(zhuǎn)速7440轉(zhuǎn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出特性比較平緩，在超過(guò)7000轉(zhuǎn)后到9600轉(zhuǎn)之間內(nèi)扭矩基本維持在1 N*m左右。

所需基本減速比為7440/1082=6.87

因減速比固定扭矩通過(guò)減速比后擴(kuò)大6.87倍，即6.87 N.m

當(dāng)旋翼迎角增加，需要扭矩增加來(lái)維持設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時(shí)，需要增加油門開(kāi)度，否則將因負(fù)載變大導(dǎo)致重載荷轉(zhuǎn)速將下降，但是每款發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩是有局限性的，所以通過(guò)加大油門開(kāi)度提高供油量只能適當(dāng)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，不可能得到較大的扭矩范圍變化。所以限制了飛機(jī)的性能。

當(dāng)飛機(jī)卸掉載荷，或下降時(shí)，旋翼迎角需減小，但為了維持旋翼的離心力保持旋翼剛性和強(qiáng)度，旋翼轉(zhuǎn)速又不能下降，意味著使用固定減速比減速器的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速依然不能變，因負(fù)載變小，飛機(jī)會(huì)進(jìn)入緩慢爬升或突然爬升，此時(shí)必須減小油門開(kāi)度來(lái)維持旋翼轉(zhuǎn)速恒定，但是如果油門過(guò)小，轉(zhuǎn)速又不能下降，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)進(jìn)入負(fù)過(guò)載工作狀態(tài)，逐漸升溫出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，嚴(yán)重過(guò)熱時(shí)功率急劇下降或?qū)е吕淄＼囷w機(jī)墜毀。為了避免這樣的情況出現(xiàn)，飛機(jī)必須緩慢降落，如果任務(wù)飛行高度較高，意味的降落時(shí)間加長(zhǎng)，燃油消耗也將增加，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)這是最理想的飛行狀態(tài)。

通過(guò)使用本發(fā)明，配置可變速方案后的無(wú)人直升機(jī)，前提和基本參數(shù)如上：

主旋翼直徑3m，周長(zhǎng)9.42m，旋翼翼尖線速度選取0.5ma＝170m/s，得到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速。170m×60s/9.42m=1082r/min

選取某小型發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速的80％為基準(zhǔn)，假設(shè)該區(qū)域轉(zhuǎn)速7440轉(zhuǎn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出特性比較平緩，在超過(guò)7000轉(zhuǎn)后到9600轉(zhuǎn)之間內(nèi)扭矩基本為維持在1 N*m左右。

所需基本減速比為7440/1082=6.87；

通過(guò)增加一級(jí)無(wú)極變速系統(tǒng)在定比減速器前面可有效擴(kuò)大飛機(jī)使用性能，變速區(qū)間1.3：1 ～ 1：1.3；

二級(jí)減速比仍然為6.87；

當(dāng)加載更多質(zhì)量起飛、高海拔飛行或極速爬升時(shí)可以通過(guò)控制 改變一級(jí)無(wú)級(jí)變速的減速比，調(diào)整到1.3：1的減速比和二級(jí)的6.89配合，此時(shí)的最終減速比為1.3×6.89＝8.957，油門全開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到9691轉(zhuǎn)每分鐘，主旋翼維持在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速1082轉(zhuǎn)每分鐘，此時(shí)驅(qū)動(dòng)旋翼的扭矩增加到8.957 N.m，相對(duì)增加了2.067 N.m，旋翼可以以相對(duì)較大的迎角提供更大的起飛升力，吊起更大重量、升限更高和爬升率更大。

當(dāng)飛機(jī)卸掉載荷，或下降時(shí)，旋翼迎角需減小，否則飛機(jī)會(huì)持續(xù)爬升，但為了維持旋翼的離心力保持強(qiáng)度旋翼轉(zhuǎn)速又不能下降，帶有該發(fā)明的無(wú)極變速系統(tǒng)的直升飛機(jī)，此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整將一級(jí)減速器調(diào)整到增速比階段，調(diào)整到1：1.3的增速比和二級(jí)的6.89固定減速比配合，此時(shí)的最終減速比為0.769×6.89＝5.3，發(fā)動(dòng)機(jī)油門逐漸減小轉(zhuǎn)速可低至5734轉(zhuǎn)每分鐘，旋翼轉(zhuǎn)速還保持在1082轉(zhuǎn)每分鐘，發(fā)動(dòng)機(jī)油門可以相對(duì)固定減速比的飛機(jī)油門開(kāi)度減小的更多，旋翼迎角可以變小的更多，甚至調(diào)整到負(fù)迎角極速下降或?qū)崿F(xiàn)特有的機(jī)動(dòng)動(dòng)作。因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和控制油門開(kāi)度可以同時(shí)下降到更低，所以避免了發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)傳動(dòng)部件出現(xiàn)負(fù)過(guò)載現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，零件壽命得到保證，使飛機(jī)可以更加安全的實(shí)現(xiàn)快速降落。

1、在最大質(zhì)量起飛時(shí)通過(guò)斜盤無(wú)極變速器將減速比增大，旋翼迎角加大轉(zhuǎn)速保持理論轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門開(kāi)度相匹配，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在較高轉(zhuǎn)速，即可為旋翼提供較大扭矩，旋翼以大迎角狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，提供大的升力，實(shí)現(xiàn)重載荷起飛，當(dāng)航程增加，燃油也逐漸消耗，到達(dá)目的地投放載重物后飛機(jī)總質(zhì)量大幅度下降，為了保持巡航平飛，旋翼迎角角度必須減小，此時(shí)旋翼的所需驅(qū)動(dòng)扭矩下降，油門必須減小，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門轉(zhuǎn)速相匹配，轉(zhuǎn)速也必須下降，通過(guò)改變一級(jí)斜盤無(wú)極減速器減小減速比，旋翼轉(zhuǎn)速保持不變，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降和油門開(kāi)度保持匹配，以避免小油門高轉(zhuǎn)速的不利狀態(tài)飛行。

2、因?yàn)榛钊狡桶l(fā)動(dòng)機(jī)的功率會(huì)隨著海拔增加高而減小功率，一般每升高1000米，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降13％，傳統(tǒng)無(wú)人直升機(jī)的減速比全部是定比例的減速器，不能在飛行中改變減速比，所以不能改變發(fā)動(dòng)機(jī)和主旋翼的轉(zhuǎn)速比例關(guān)系，也就不能根據(jù)實(shí)際需要改變扭矩和轉(zhuǎn)速的的變化關(guān)系，也就不能實(shí)現(xiàn)大的高度差范圍內(nèi)飛行，使用升限會(huì)受一定制約，為了達(dá)到比常規(guī)搭載活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)人直升機(jī)提高實(shí)用升限，可以搭載更大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)提供動(dòng)力，在低海拔時(shí)，通過(guò)無(wú)極變速器調(diào)整減小減速比例，使得發(fā)動(dòng)機(jī)工作在較低的轉(zhuǎn)速和匹配的油門開(kāi)度，此時(shí)旋翼工作在理論轉(zhuǎn)速，采用適當(dāng)?shù)男碛?實(shí)現(xiàn)起飛和低海拔飛行，當(dāng)飛行升限提高后，發(fā)動(dòng)機(jī)因氧氣含量和壓力下降，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率下降時(shí)，通過(guò)控制機(jī)構(gòu)改變無(wú)極變速器的減速比，根據(jù)實(shí)際高度帶來(lái)的動(dòng)力損失靈活的增加減速比的比值，始發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門等比例增加，輸出更大功率，通過(guò)增加減速比后主旋翼的驅(qū)動(dòng)扭矩相對(duì)增加，旋翼轉(zhuǎn)速仍然保持不變，并適當(dāng)增加槳距以彌補(bǔ)空氣密度下降帶來(lái)的旋翼效率下降，同時(shí)獲得更大的升力來(lái)繼續(xù)提高有效升限。大功率發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)備的動(dòng)力可以提供飛機(jī)繼續(xù)爬升，并通過(guò)繼續(xù)增加減速比來(lái)得到更大的驅(qū)動(dòng)扭矩，支持飛機(jī)繼續(xù)爬升，因?yàn)橛锌勺儨p速比的功能存在所以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門開(kāi)度的匹配可以通過(guò)調(diào)整減速比例一直工作在合理的匹配區(qū)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩一直大于所需扭矩，不會(huì)因不斷的增加旋翼迎角，造成所需扭矩超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出能力，重載荷所需驅(qū)動(dòng)扭矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將無(wú)法得到提高，不管油門如何增加也無(wú)法提高轉(zhuǎn)速。變速機(jī)構(gòu)的存在，確保了發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)因過(guò)載和負(fù)過(guò)載而高溫，傳扭零件不會(huì)因負(fù)過(guò)載不斷的產(chǎn)生沖擊而減少使用壽命。飛機(jī)可以比常規(guī)定減速比的飛機(jī)升限提升很高。

3、所有可變載荷都用來(lái)攜帶燃油后，同等飛機(jī)自重或總起飛質(zhì)量相同的前提下，常規(guī)定減速比的直升機(jī)可以搭載的變載量是總質(zhì)量的30％，而可變速變扭的飛機(jī)可將變載能力提高到起飛全重的50％左右，意味著后者可以將載荷都用來(lái)裝載燃油，巡航里程和航時(shí)都將得到大幅提升。

4、在輕載荷飛行狀態(tài)下，如果需要實(shí)現(xiàn)快速爬升時(shí)可以通過(guò)電控機(jī)構(gòu)加大減速比同時(shí)加大油門提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并維持旋翼轉(zhuǎn)速恒定，為旋翼在加大迎角時(shí)提供更大的驅(qū)動(dòng)扭矩支持大的機(jī)動(dòng)爬升率。需要快速下降時(shí)，旋翼減小迎角，負(fù)載所需扭矩變小，此時(shí)通過(guò)油門開(kāi)度、電控機(jī)構(gòu)和總距共同作用減小發(fā)動(dòng)機(jī)到旋翼之間的減速比，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)負(fù)過(guò)載現(xiàn)象?？梢员瘸Ｒ?guī)使用固定比例減速器的無(wú)人直升機(jī)實(shí)現(xiàn)更快的爬升率和更大的下降率。

工作原理

本發(fā)明直升機(jī)變扭變速系統(tǒng)：在初始狀態(tài)下，動(dòng)力傳遞斷開(kāi)狀態(tài)，變速靜凸輪8和變速動(dòng)凸輪9合并，凸輪入槽，主動(dòng)軸動(dòng)斜盤5和主動(dòng)軸靜斜盤6之間的間隙最大，變速帶4側(cè)壁上沒(méi)有施加壓力，變速帶4處于自由滑落狀態(tài)，既可以實(shí)現(xiàn)變速變扭功能，又兼顧離合器功能，一件兩得，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，在被動(dòng)軸3的被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15在變速帶4沒(méi)有張緊力時(shí)，通過(guò)壓力彈簧43順滑套和鍵槽軸移動(dòng)，合攏被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15和被動(dòng)靜斜盤20，變速帶4處于松弛狀態(tài)，五動(dòng)力輸入，被動(dòng)軸3不轉(zhuǎn)動(dòng)；熱車完畢，旋轉(zhuǎn)變速凸輪9，因變速靜凸輪8的限位臂導(dǎo)槽31無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪的斜面推動(dòng)靜凸輪上升，因被動(dòng)軸動(dòng)斜盤15上壓力彈簧43的存在，變速帶4側(cè)壁和前后兩套斜盤逐漸接實(shí)，實(shí)現(xiàn)靠摩擦力傳遞扭矩；當(dāng)改變旋翼主軸3上的總距時(shí)，按比例改變動(dòng)凸輪角度，當(dāng)動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，靜凸輪在限位臂導(dǎo)槽31內(nèi)滑動(dòng)上升到最大，使主動(dòng)軸動(dòng)斜盤5和主動(dòng)軸靜斜盤6之間間隙減小，變速帶4旋轉(zhuǎn)半徑增加到最大，改變減速比，同時(shí)改變驅(qū)動(dòng)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下。由語(yǔ)句“包括一個(gè)......限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素”。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。