本發(fā)明涉及無人直升機領(lǐng)域，尤其涉及一種無人直升機雙余度渦輪軸動力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有大中型無人直升機普遍采用單臺燃油活塞式發(fā)動機驅(qū)動?；钊桨l(fā)動機體積重量大，運行噪聲大，在無人直升機內(nèi)部還需配備冷卻系統(tǒng)才能保證長時間穩(wěn)定運行，占用了大量寶貴的機艙空間和有效載荷重量。此類發(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件數(shù)量眾多，活塞氣缸驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動的基本動力結(jié)構(gòu)不但重量大，零件高頻往復(fù)運動，振動劇烈，日常維護保養(yǎng)繁瑣復(fù)雜，對燃油質(zhì)量要求高，而且易出現(xiàn)積碳漏氣抱缸等故障，可靠性不高。而且現(xiàn)有的無人直升機是以單臺發(fā)動機為主。若機載發(fā)動機在飛行中出現(xiàn)故障，極易導(dǎo)致無人直升機失控，甚至?xí)斐蔁o人直升機墜毀，危及地面人員與財產(chǎn)安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無人直升機雙余度渦輪軸動力系統(tǒng)，其體積小，重量輕，輸出功率高，結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，振動和噪聲都小于采用活塞發(fā)動機的動力系統(tǒng)。本發(fā)明還能夠在單發(fā)故障或失效后，提供足夠動力輸出，保證無人直升機安全降落，提高無人直升機動力系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種無人直升機雙余度渦輪軸動力系統(tǒng)，包括兩臺渦輪軸發(fā)動機以及與渦輪軸發(fā)動機數(shù)量對應(yīng)的超越離合器，所述超越離合器包括外圈和內(nèi)圈，所述渦輪軸發(fā)動機的動力輸出軸與所述超越離合器的外圈可拆卸連接，所述渦輪軸發(fā)動機的排氣口與所述渦輪軸發(fā)動機的動力輸出軸垂直，兩臺渦輪軸發(fā)動機并排設(shè)置，且兩臺渦輪軸發(fā)動機的排氣口分別朝向兩側(cè)。

作為優(yōu)選：所述渦輪軸發(fā)動機的動力輸出軸與所述超越離合器之間通過柔性聯(lián)軸器連接，所述柔性聯(lián)軸器具有與所述渦輪軸發(fā)動機的動力輸出軸連接的輸入端以及與所述超越離合器的外圈連接的輸出端。

作為優(yōu)選：所述渦輪軸發(fā)動機的動力輸出軸的輸出端部具有法蘭連接盤，所述法蘭連接盤上開設(shè)有沿其周向分布的多個通孔，所述柔性聯(lián)軸器的輸入端設(shè)置有與所述法蘭連接盤上的通孔數(shù)量及位置對應(yīng)的螺紋孔，所述法蘭連接盤通過穿過所述通孔旋入所述螺紋孔內(nèi)的螺釘與所述柔性聯(lián)軸器的輸入端連接。

作為優(yōu)選：所述柔性聯(lián)軸器由輸出連接件、柔性連接件和輸入連接件同軸組裝而成；

所述輸入連接件的一端為輸入端，所述輸入連接件的另一端為用于連接所述輸出連接件的第一配合端，所述輸出連接件的一端為用于連接所述輸入連接件的第二配合端，所述輸出連接件的另一端為輸出端；

所述柔性連接件由圓環(huán)體以及設(shè)置在所述圓環(huán)體的圓周外壁上且沿所述圓環(huán)體的周向均布的呈圓形或者橢圓形的四個柔性卡件組成；

所述第一配合端的端面上設(shè)置有兩個徑向?qū)ΨQ的第一連接凸塊，所述第一連接凸塊具有兩個分別與所述圓環(huán)體上兩個相鄰的柔性卡件的弧形側(cè)壁配合的弧形凹面，且所述第一連接凸塊的兩個弧形凹面沿所述輸入連接件的徑向?qū)ΨQ；

所述第二配合端的端面上設(shè)置有兩個徑向?qū)ΨQ的第二連接凸塊，所述第二連接凸塊和第一連接凸塊的形狀大小相同；

所述輸入連接件、柔性連接件和輸出連接件相互配合組裝在一起時，兩個所述第一連接凸塊與兩個所述第二連接凸塊相互交錯，形成與四個柔性卡件匹配的四個卡槽，所述柔性連接件位于所述輸出連接件和所述輸入連接件之間，且四個柔性卡件配合嵌設(shè)于所述第一連接凸塊和第二連接凸塊之間的四個卡槽內(nèi)。

作為優(yōu)選：所述輸入連接件、柔性連接件和輸出連接件相互配合組裝在一起時，所述第一連接凸塊與所述輸出連接件的第二配合端的端面之間具有第一間隙，所述第二連接凸塊與所述輸入連接件的第一配合端的端面之間具有第二間隙。

作為優(yōu)選：所述柔性卡件的弧形側(cè)壁與其兩端面的相接處做倒角處理，且兩處倒角在軸向上的加工距離均大于所述第一間隙和第二間隙。

作為優(yōu)選：所述輸入連接件的輸入端的端面上一體設(shè)置有與所述法蘭連接盤的通孔數(shù)量及位置對應(yīng)的凸起部，所述螺紋孔設(shè)置在所述凸起部上，所述輸入連接件的輸入端的中部一體設(shè)置有圓形凸環(huán)，所述圓形凸環(huán)的外壁與所述輸入連接件的輸入端的端面之間還加工有加強筋，且所述加強筋與所有凸起部連成一體。

作為優(yōu)選：所述柔性聯(lián)軸器的輸出端與所述超越離合器的外圈之間為鍵連接。

作為優(yōu)選：所述柔性聯(lián)軸器的輸出端與所述超越離合器的外圈之間為法蘭連接。

作為優(yōu)選：所述柔性聯(lián)軸器的輸出端與所述超越離合器的外圈之間為銷軸連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用渦輪軸發(fā)動機作為輸出動力，具有體積小，重量輕，輸出功率高，結(jié)構(gòu)簡單，運行平穩(wěn)，振動和噪聲都小于活塞發(fā)動機的優(yōu)點，本發(fā)明無需額外配備冷卻系統(tǒng)，進一步減輕了整個動力系統(tǒng)的重量，提高了動力系統(tǒng)的工作效率。本發(fā)明的動力系統(tǒng)采用兩臺渦輪軸發(fā)動機，提高輸出功率，增大有效載荷重量和續(xù)航時間。兩臺渦輪軸發(fā)動機互為備份，當(dāng)其中一臺渦輪軸發(fā)動機發(fā)生故障或失效后，另一臺渦輪軸發(fā)動機可以提供足夠動力輸出，保證無人直升機安全降落，提高無人直升機動力系統(tǒng)的可靠性。在渦輪軸發(fā)動機的動力輸出通道中加入超越離合器可以協(xié)調(diào)兩臺渦輪軸發(fā)動機的功率輸出，提高動力系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定性。超越離合器可在渦輪軸發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速小于減速器的輸入軸轉(zhuǎn)速時切斷動力輸出，避免兩臺渦輪軸發(fā)動機轉(zhuǎn)速不同造成低速轉(zhuǎn)動的渦輪軸發(fā)動機吸收高速轉(zhuǎn)動的渦輪軸發(fā)動機輸出功率，降低動力系統(tǒng)整體輸出功率。

柔性聯(lián)軸器內(nèi)的柔性連接件在保證可靠傳動的同時能夠減小動力系統(tǒng)的機械振動，降低共振風(fēng)險。柔性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)渦輪軸發(fā)動機的快速模塊化拆裝，方便無人直升機的日常維護和渦輪軸發(fā)動機的拆卸更換。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1的爆炸圖；

圖3是本發(fā)明實施例1中柔性聯(lián)軸器的爆炸圖；

圖4是本發(fā)明實施例1中柔性聯(lián)軸器未安裝柔性連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-超越離合器；2-輸出連接件；21-第二連接凸塊；22-第二間隙；3-柔性連接件；31-圓環(huán)體；32-柔性卡件；4-輸入連接件；41-第一連接凸塊；42-凸起部；43-螺紋孔；44-圓形凸環(huán)；45-加強筋；46-第一間隙；5-渦輪軸發(fā)動機；51-排氣口；52-法蘭連接盤。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。

實施例1

如圖1和圖2所示，一種無人直升機雙余度渦輪軸動力系統(tǒng)，包括兩臺渦輪軸發(fā)動機5以及分別與兩臺渦輪軸發(fā)動機5連接的兩個超越離合器1。

渦輪軸發(fā)動機5的排氣口51與渦輪軸發(fā)動機5的動力輸出軸垂直，本發(fā)明中，將兩臺渦輪軸發(fā)動機5并排設(shè)置，且使兩臺渦輪軸發(fā)動機5的排氣口51分別朝向兩側(cè)，更加利于渦輪軸發(fā)動機5在工作中的廢氣排出，也更利于其與無人直升機的機身的裝配。

本發(fā)明采用兩臺渦輪軸發(fā)動機5作為輸出動力，具有體積小，重量輕，輸出功率高，結(jié)構(gòu)簡單，運行平穩(wěn)，振動和噪聲都小于活塞發(fā)動機的優(yōu)點，增大有效載荷重量和續(xù)航時間。

由于渦輪軸發(fā)動機5熱能轉(zhuǎn)化利用率高，產(chǎn)生的熱量較小，因此無需額外配備冷卻系統(tǒng)，進一步減輕了整個動力系統(tǒng)的重量，提高了動力系統(tǒng)的工作效率。

在無人直升機飛行的過程中，兩臺渦輪軸發(fā)動機5互為備份，當(dāng)其中一臺渦輪軸發(fā)動機5發(fā)生故障或失效后，另一臺渦輪軸發(fā)動機5可以提供足夠動力輸出，保證無人直升機安全降落，提高無人直升機動力系統(tǒng)的可靠性。

超越離合器1采用現(xiàn)有的超越離合器1結(jié)構(gòu)。本說明書的記載的實施例中，所述超越離合器1均采用單向傳動的超越離合器1，其包括外圈和內(nèi)圈，其中外圈為超越離合器1的主動部分，內(nèi)圈為超越離合器1的從動部分。

渦輪軸發(fā)動機5的動力輸出軸與超越離合器1的外圈之間為可拆卸連接。在本實施例中，渦輪軸發(fā)動機5的動力輸出軸與超越離合器1之間通過柔性聯(lián)軸器實現(xiàn)可拆卸連接。

柔性聯(lián)軸器具有與渦輪軸發(fā)動機5的動力輸出軸連接的輸入端以及與超越離合器1的外圈連接的輸出端。

如圖3所示，柔性聯(lián)軸器由輸出連接件2、柔性連接件3和輸入連接件4同軸組裝而成。輸出連接件2和輸入連接件4均由剛性材料制成，柔性連接件3由柔性材料制成。本實施例中輸出連接件2和輸入連接件4均由硬質(zhì)金屬材料制成，柔性連接件3是由樹脂材料制成的彈性件。

輸入連接件4和輸出連接件2的周向側(cè)壁為圓周弧面，為便于與其余零件連接，輸入連接件4和輸出連接件2均開設(shè)貫通兩端的內(nèi)孔，這樣在保證自身結(jié)構(gòu)強度的同時可以降低自身質(zhì)量，還可以避免與其余零件發(fā)生干涉。

輸入連接件4的一端為輸入端(即柔性聯(lián)軸器的輸入端)，輸入連接件4的另一端為用于連接輸出連接件2的第一配合端，輸出連接件2的一端為用于連接輸入連接件4的第二配合端，輸出連接件2的另一端為輸出端(即柔性聯(lián)軸器的輸出端)。

柔性連接件3由圓環(huán)體31以及設(shè)置在圓環(huán)體31的圓周外壁上且沿圓環(huán)體31的周向均布的呈圓形或者橢圓形的四個柔性卡件32組成。四個柔性卡件32與圓環(huán)體31一體成型。

第一配合端的端面上設(shè)置有兩個徑向?qū)ΨQ的第一連接凸塊41，兩個第一連接凸塊41在輸入連接件4的徑向上的最短間隔距離大于圓環(huán)體31的外徑。第一連接凸塊41具有兩個分別與圓環(huán)體31上兩個相鄰的柔性卡件32的弧形側(cè)壁配合的弧形凹面，且第一連接凸塊41的兩個弧形凹面沿輸入連接件4的徑向?qū)ΨQ。

第二配合端的端面上設(shè)置有兩個徑向?qū)ΨQ的第二連接凸塊21，兩個第二連接凸塊21在輸入連接件4的徑向上的最短間隔與兩個第一連接凸塊41在輸入連接件4的徑向上的最短間隔距離相同。第二連接凸塊21和第一連接凸塊41的形狀大小相同，第二連接凸塊21也具有兩個分別與圓環(huán)體31上兩個相鄰的柔性卡件32的弧形側(cè)壁配合的弧形凹面，且第二連接凸塊21的兩個弧形凹面沿輸出連接件2的徑向?qū)ΨQ。

輸入連接件4、柔性連接件3和輸出連接件2相互配合組裝在一起后，三者之間在徑向上為緊配合關(guān)系。這樣避免由于輸入連接件4與輸出連接件2本身組裝的錯位而導(dǎo)致的動力輸出的同軸度降低；也可以在動力傳遞的過程中，避免柔性聯(lián)軸器自身間隙引起的振動；還可以避免在偏心、偏角調(diào)節(jié)時，由于間隙導(dǎo)致的輸入連接件4或/和輸出連接件2對柔性連接件3產(chǎn)生的沖擊力增大，而降低柔性聯(lián)軸器的使用壽命。

輸入連接件4、柔性連接件3和輸出連接件2相互配合組裝在一起時，兩個第一連接凸塊41與兩個第二連接凸塊21相互交錯(兩個第一連接凸塊41的中心連線與兩個第二連接凸塊21的中心連線相互垂直)，形成與四個柔性卡件32匹配的四個卡槽。組裝后，柔性連接件3位于輸出連接件2的第二配合端的端面和輸入連接件4的第一配合端的端面之間，且四個柔性卡件32嵌設(shè)于第一連接凸塊41和第二連接凸塊21之間的四個卡槽內(nèi)，每個柔性卡件32與其相鄰的第一連接凸塊41的弧形凹面和第二連接凸塊21的弧形凹面緊貼。

輸入連接件4、柔性連接件3和輸出連接件2相互配合組裝在一起時，如圖4所示，第一連接凸塊41與輸出連接件2的第二配合端的端面之間具有第一間隙46，第二連接凸塊21與輸入連接件4的第一配合端的端面之間具有第二間隙22。第一間隙46和第二間隙22是為了保證在柔性聯(lián)軸器在對偏心偏角進行自動調(diào)整時，輸入連接件4和輸出連接件2之間具有足夠的調(diào)整余量。

在安裝后，柔性卡件32的兩端面分別緊貼輸入連接件4的第一配合端的端面和輸出連接件2的第二配合端的端面。柔性卡件32的弧形側(cè)壁與其兩端面的相接處做倒角處理，且兩處倒角在軸向上的加工距離均大于第一間隙46和第二間隙22。該倒角處理采用45度倒角處理。柔性卡件32上的倒角處理，一方面使柔性卡件32的端面面積小于其橫截面面積，這樣在偏心偏角調(diào)整時，柔性卡件32在發(fā)生彈性形變的過程中，形變量可以在倒角處被吸收；另一方面在柔性卡件32與輸入連接件4的第一配合端的端面和輸出連接件2的第二配合端的端面之間仍具有足夠的接觸面積，使柔性卡件32能夠在動力系統(tǒng)工作停止后，能夠有效地進行彈性恢復(fù)，不易發(fā)生永久性的形變，避免因為柔性卡件32的永久性形變而影響柔性聯(lián)軸器的使用效果，增加零部件的故障率，增加使用和維修成本。

在本實施例中，柔性聯(lián)軸器的輸出端與超越離合器1的外圈之間為鍵連接。其具體結(jié)構(gòu)為：超越離合器1的外圈的外壁上加工出第一鍵槽(圖中未視)，在柔性聯(lián)軸器的輸出連接件2的輸出端設(shè)置與超越離合器1的外圈的外壁配合的圓孔(圖中未視)，在圓孔的內(nèi)壁上開設(shè)與第一鍵槽大小匹配位置對應(yīng)的第二鍵槽(圖中未視)。安裝時，將與第一鍵槽配合的平鍵置于第一鍵槽內(nèi)后，使平鍵對準(zhǔn)第二鍵槽的位置，將超越離合器1插入輸出連接件2的輸出端的圓孔中，使超越離合器1的外圈與柔性聯(lián)軸器的輸出連接件2的輸出端之間形成周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。

在本實施例中，如圖1和圖2所示，渦輪軸發(fā)動機5的動力輸出軸的輸出端部具有法蘭連接盤52，法蘭連接盤52上開設(shè)有沿其周向分布的兩個通孔，兩個通孔的軸向平行法蘭連接盤52的軸向并貫通法蘭連接盤52的兩端面。

如圖3所示，輸入連接件4的輸入端的端面上一體設(shè)置有與法蘭連接盤52的通孔位置對應(yīng)的兩個凸起部42。兩個凸起部42的形狀大小相同且沿輸入連接件4的徑向?qū)ΨQ設(shè)置。兩個凸起部42和兩個第一連接凸塊41在輸入連接件4周向上的位置相互錯開，兩個凸起部42的對稱線和兩個第一連接凸塊41的對稱線相互垂直。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以增加輸入連接件4的整體強度，在凸起部42連接法蘭連接盤52之后，進行動力傳遞時，扭力通過凸起部42傳遞至整個輸入連接件4，第一連接凸塊41和凸起部42錯開設(shè)置，使輸入連接件4的動力傳遞時，內(nèi)部應(yīng)力的均勻分布，保證了輸入連接件4整體的結(jié)構(gòu)強度。

兩個凸起部42分別加工有與法蘭連接盤52上的兩個通孔位置對應(yīng)的螺紋孔43，法蘭連接盤52通過穿過通孔旋入螺紋孔43內(nèi)的螺釘與輸入連接件4的輸入端形成同軸連接。

為了在減輕重量的同時保證柔性聯(lián)軸器與渦輪軸發(fā)動機5的動力輸出軸之間的連接強度，在輸入連接件4的輸入端的中部一體設(shè)置有圓形凸環(huán)44，圓形凸環(huán)44的外壁與輸入連接件4的輸入端的端面之間還加工有加強筋45，且加強筋45與所有凸起部42連成一體。

本發(fā)明安裝時，首先，將柔性連接件3卡放在輸出連接件2的第二連接凸塊21和輸入連接件4的第一連接凸塊41之間，組成柔性聯(lián)軸器；

其次，將安裝好的柔性聯(lián)軸器的輸出端與超越離合器1的外圈連接；

最后，將柔性聯(lián)軸器的輸入端通過螺釘與法蘭連接盤52連接。

在渦輪軸發(fā)動機5出現(xiàn)故障或損壞需要進行更換或維修時，可以直接拆卸柔性聯(lián)軸器，使柔性聯(lián)軸器的輸入連接件4和輸出連接件2分離，即可實現(xiàn)渦輪軸發(fā)動機5的快速拆卸。

實施例2

本實施例中，柔性聯(lián)軸器的輸出端與超越離合器的外圈之間為法蘭連接。其具體結(jié)構(gòu)為：超越離合器的外圈其中一端為連接端，該連接端同軸加工有第一法蘭，在柔性聯(lián)軸器的輸出連接件的輸出端加工有與第一法蘭匹配的第二法蘭，第一法蘭和第二法蘭上加工有位置和數(shù)量對應(yīng)的若干安裝孔。安裝時，將第一法蘭和第二法蘭上的安裝孔位置對正，通過同時穿過第一法蘭和第二法蘭上的安裝孔的螺栓旋緊螺母后，使超越離合器的外圈與柔性聯(lián)軸器的輸出連接件的輸出端之間形成連接固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。

除此之外，本實施例的其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

實施例3

作為優(yōu)選：柔性聯(lián)軸器的輸出端與超越離合器的外圈之間為銷軸連接。其具體結(jié)構(gòu)為：超越離合器的外圈的其中一端為連接端，該連接端同軸加工有連接軸，在連接軸上加工徑向貫通的第一安裝孔，在柔性聯(lián)軸器的輸出連接件的輸出端加工與超越離合器的外圈的外壁配合的圓孔，在圓孔所在的輸出連接件的輸出端部分開設(shè)與徑向貫通輸出連接件的輸出端的周向側(cè)壁的第二安裝孔，并使第二安裝孔與第一安裝孔的孔徑相同。安裝時，將超越離合器的外圈上的連接軸插入輸出連接件的輸出端的圓孔中，并使第一、第二安裝孔的位置對正，然后將與第一、第二安裝孔匹配的銷軸插入第一、第二安裝孔后，并使銷軸帶孔的一端伸出，最后在銷軸的孔內(nèi)插入開口銷對銷軸進行限位(防止銷軸脫出)，使超越離合器的外圈與柔性聯(lián)軸器的輸出連接件的輸出端之間形成連接固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。

除此之外，本實施例的其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。