求科普:V280和XV-3倾转旋翼机使用的是那种万向节进行90 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/07 08:39:08
贝尔公司在早期的倾转旋翼机XV-3和最近研发的V-280上,采用了发动机固定而旋翼倾转的推进模式。
XV-3.jpg
V-280.jpg
但是两种方式如果采用机械传动方式,比如涉及到高速大功率万向节的设置,以保证扭矩的偏转传输。
不知道论坛有没有朋友了解,上述两种倾转旋翼机用的是哪种类型的万向节?

不等速的铰链型?
万向节-2.jpg
还是等速的球叉或球笼型?(类似前驱轿车的动力传输)
万向节4.jpg
万向节-3.jpg

或者干脆使用电机驱动螺旋桨,摆脱磨损性较高的机械传输方式?
电动机.jpg贝尔公司在早期的倾转旋翼机XV-3和最近研发的V-280上,采用了发动机固定而旋翼倾转的推进模式。
XV-3.jpg
V-280.jpg
但是两种方式如果采用机械传动方式,比如涉及到高速大功率万向节的设置,以保证扭矩的偏转传输。
不知道论坛有没有朋友了解,上述两种倾转旋翼机用的是哪种类型的万向节?

不等速的铰链型?
万向节-2.jpg
还是等速的球叉或球笼型?(类似前驱轿车的动力传输)
万向节4.jpg
万向节-3.jpg

或者干脆使用电机驱动螺旋桨,摆脱磨损性较高的机械传输方式?
电动机.jpg
怎么可能不等速呢?两种都是等速的
不可能用万向节,偏转角度太大了。估计就是行星齿轮或者伞齿轮。
这个应当属于机密了吧,哪有那么多人知道
mygodson 发表于 2016-2-15 16:28
怎么可能不等速呢?两种都是等速的
呵呵,十字型万向节确实是不等速万向节,在一个圆周内角速度是变化的,所以要成对使用。
这个联轴节本来就是V-280的技术难点。十字万向节不用想了根本就不沾边,就算是普通的球笼万向节也没法解决90度传力,多层嵌套的话可靠性和传递扭矩恐怕都够呛。感觉还得从伞齿轮结构上边去考虑。
方的馒头 发表于 2016-2-15 22:28
呵呵,十字型万向节确实是不等速万向节,在一个圆周内角速度是变化的,所以要成对使用。
头转360度尾不是也转360度?

方的馒头 发表于 2016-2-15 22:33
这个联轴节本来就是V-280的技术难点。十字万向节不用想了根本就不沾边,就算是普通的球笼万向节也没法解决9 ...
考虑到现在旋翼都用无铰旋翼甚至无轴承旋翼了,
那么 V280 会不会有可能干脆用挠性万向节
超山猫 发表于 2016-2-16 00:07
考虑到现在旋翼都用无铰旋翼甚至无轴承旋翼了,
那么 V280 会不会有可能干脆用挠性万向节
挠性轴系,目前来说这个跨度太大了吧?无铰或者无轴承毕竟运动在一个很小的范围呀

mygodson 发表于 2016-2-15 23:15
头转360度尾不是也转360度?


是,但是被动端有个角速度增加和减少的过程,在360度转动过程中是变速的,忽快忽慢,这样说不知道可以理解吗?在一个十字万向节两边轴没有夹角的时候是等速的,夹角越大角速度变化越大。
mygodson 发表于 2016-2-15 23:15
头转360度尾不是也转360度?


是,但是被动端有个角速度增加和减少的过程,在360度转动过程中是变速的,忽快忽慢,这样说不知道可以理解吗?在一个十字万向节两边轴没有夹角的时候是等速的,夹角越大角速度变化越大。
方的馒头 发表于 2016-2-16 09:39
是,但是被动端有个角速度增加和减少的过程,在360度转动过程中是变速的,忽快忽慢,这样说不知道可以 ...
垂直方向的两个伞齿轮,就目前的技术条件,在高速运动过程中,可以发生大幅度的相对位移吗?就像上面部分楼层说的,在高速运转的同时,从动轮绕主动轮做1/4圆周运动,实现90度转向?
dagonglang 发表于 2016-2-16 10:18
垂直方向的两个伞齿轮,就目前的技术条件,在高速运动过程中,可以发生大幅度的相对位移吗?就像上面部分 ...
我理解的伞齿轮组件并不是简单一对90度的伞齿,齿冠带弧面的伞齿轮也可以考虑啊(可以参考弧形齿轮),再配合伸缩式球笼万向节,应该可以解决吧,我没细想这个问题,肯定想的不够严密
方的馒头 发表于 2016-2-16 09:38
挠性轴系,目前来说这个跨度太大了吧?无铰或者无轴承毕竟运动在一个很小的范围呀
我觉得 90度可能不是问题,难度可能在传递功率。

XV-3 的时候可能太早,不过到了 V-280 没准就有突破吧。
dagonglang 发表于 2016-2-16 10:18
垂直方向的两个伞齿轮,就目前的技术条件,在高速运动过程中,可以发生大幅度的相对位移吗?就像上面部分 ...
应该可以吧,从动轮只要和主动轮的轴角度不变就没问题吧。
浮岛 发表于 2016-2-15 21:37
不可能用万向节,偏转角度太大了。估计就是行星齿轮或者伞齿轮。
这是灯塔的下一代旋翼?
兔子的旋翼机在哪里??
这个科技含量一般
dagonglang 发表于 2016-2-16 10:18
垂直方向的两个伞齿轮,就目前的技术条件,在高速运动过程中,可以发生大幅度的相对位移吗?就像上面部分 ...
这贴是理论研究??
mygodson 发表于 2016-2-15 23:15
头转360度尾不是也转360度?
正是因为十字万向节是不等速万向节,所以都是成对使用,两个十字万向节角速度相位相反,把周期变化抵消了才能等速。
minimi001 发表于 2016-2-16 12:39
这个科技含量一般
科技含量一般?呵呵
方的馒头 发表于 2016-2-16 10:47
我理解的伞齿轮组件并不是简单一对90度的伞齿,齿冠带弧面的伞齿轮也可以考虑啊(可以参考弧形齿 ...
会否采用离合模式?在需要角度倾转的时候,快速断开动力。角度调整之后,再进行快速的动力接入?
高速离合器在F-35的风扇连接中已有应有。
dagonglang 发表于 2016-2-16 21:34
会否采用离合模式?在需要角度倾转的时候,快速断开动力。角度调整之后,再进行快速的动力接入?
高速离 ...
当然不行,因为旋翼必须在倾转的整个过程中保持动力,否则就无法实现悬停和前进动作的无极切换。
方的馒头 发表于 2016-2-16 21:54
当然不行,因为旋翼必须在倾转的整个过程中保持动力,否则就无法实现悬停和前进动作的无极切换。
采用快速离合的方式,每只断开很短时间,并不一次性完成全过程,让90度的变换成1分钟,并且必须在水平分量保持在一定速度下进行,即飞机机翼升力能有效维持高度不大幅度下降的情况下才使用倾转转换。

V-22变换的时候,不是也要求速度在200公里的时候吗?
方的馒头 发表于 2016-2-16 21:54
当然不行,因为旋翼必须在倾转的整个过程中保持动力,否则就无法实现悬停和前进动作的无极切换。
可以把离合器想象成一个ABS刹车系统,快速离合。既能减少相对摩擦,同时也能保持桨叶的转速不发生大幅度的下滑。
浮岛 发表于 2016-2-15 21:37
不可能用万向节,偏转角度太大了。估计就是行星齿轮或者伞齿轮。
问题是主、从动轴的夹角要0~95°无级变化,这样的齿轮组可以设计出来吗?
浮岛 发表于 2016-2-15 21:37
不可能用万向节,偏转角度太大了。估计就是行星齿轮或者伞齿轮。
用两个伸缩式球笼万向节加一个过渡传动轴(主动轴端用花键),理论上能够实现90°(45°+45°)的主从动轴夹角,并且可以实现0~90°夹角无级变化。
但是有俩问题:
一是45°角时传动效率较低,这时候又偏偏是直升机模式,功率要求高,那这个万向节的设计、材质、润滑和冷却的问题就多了。
二是两个伸缩式球笼万向节+过渡传动轴需要的轴向安装尺寸大,远超过伞齿轮或行星齿轮组,如何解决也是个问题。
求机械设计高手解惑。
方的馒头 发表于 2016-2-15 22:33
这个联轴节本来就是V-280的技术难点。十字万向节不用想了根本就不沾边,就算是普通的球笼万向节也没法解决9 ...
我觉得,两个伸缩式球笼万向节+一个过渡轴,能解决0~90°角度和无级变化的问题。至于传动效率,在设计、材质、润滑、散热上下功夫,并且和发动机、减速机总功率需求统筹解决,也不会是太大问题。扭矩的问题也不大,要么是减速机=》传动轴的方案,用大扭矩低转速球笼万向节的设计;要么是传动轴=》减速机,用小扭矩高转速的设计(几千转应该没问题)。
超山猫 发表于 2016-2-16 00:07
考虑到现在旋翼都用无铰旋翼甚至无轴承旋翼了,
那么 V280 会不会有可能干脆用挠性万向节
挠性万向节解决的主要问题是缓冲和振动问题,还有无润滑结构简单的特点。反而变夹角的范围很小,比十字轴的还小,最多3°~5°吧。
dagonglang 发表于 2016-2-16 10:18
垂直方向的两个伞齿轮,就目前的技术条件,在高速运动过程中,可以发生大幅度的相对位移吗?就像上面部分 ...
这个命题是“可变轴交角的齿轮传动”,没找到对应资料啊,求高人解惑。
方的馒头 发表于 2016-2-16 10:47
我理解的伞齿轮组件并不是简单一对90度的伞齿,齿冠带弧面的伞齿轮也可以考虑啊(可以参考弧形齿 ...
你用伞齿轮,轴交角怎么无级调节?
那还不如用两个伸缩式球笼万向节+过渡传动轴呢。
超山猫 发表于 2016-2-16 11:57
应该可以吧,从动轮只要和主动轮的轴角度不变就没问题吧。
主从动轴的锐角夹角是要从0~95°变化的啊,就是这个可变轴交角大扭矩传动的方式,成为V280的核心技术。
dagonglang 发表于 2016-2-16 21:34
会否采用离合模式?在需要角度倾转的时候,快速断开动力。角度调整之后,再进行快速的动力接入?
高速离 ...
在垂直状态和平飞状态过渡中切离合器?这时候多半是起飞和降落过程中,掉动力掉高度要死人的。
浪子豪 发表于 2016-2-17 00:46
在垂直状态和平飞状态过渡中切离合器?这时候多半是起飞和降落过程中,掉动力掉高度要死人的。
阁下开过手动挡的汽车吗?换挡的时候汽车明显速度下降了吗?
就算是自动挡的汽车,变速箱内部也有换挡机制呀。

只要速度和高度在安全范围之内,在较短时间内换个档位根本不会有太大影响。
按照你这么说,F-35如何在降落的过程中实现从水平方向到垂直方向的切换?
浪子豪 发表于 2016-2-17 00:46
在垂直状态和平飞状态过渡中切离合器?这时候多半是起飞和降落过程中,掉动力掉高度要死人的。
再有?V280的机翼是做什么用的。连V22都可以在200-300公里以上的速度使用机翼保持飞行状态(见空军之翼关于V-22的文章),机翼“相对”(相对机身长度)更长的V-280在200-300公里以上使用机翼升力飞行还是什么难事吗?
方的馒头 发表于 2016-2-16 21:54
当然不行,因为旋翼必须在倾转的整个过程中保持动力,否则就无法实现悬停和前进动作的无极切换。
采用高速离合的时候,旋翼也在旋转呀,而且断开只有很短时间(就像自动挡变速箱中的换挡机制)。
在一定速度范围内,V-280依靠机翼和惯性保持高度不发生大幅度的下降应该没有问题,否则滑翔机就不会有了。
浪子豪 发表于 2016-2-17 00:17
我觉得,两个伸缩式球笼万向节+一个过渡轴,能解决0~90°角度和无级变化的问题。至于传动效率,在设计、 ...
有一定道理。不过两个球笼式万向节会不会在负荷急剧变化的时候产生共振造成轴系折断的风险
dagonglang 发表于 2016-2-17 09:39
采用高速离合的时候,旋翼也在旋转呀,而且断开只有很短时间(就像自动挡变速箱中的换挡机制)。
在一定 ...
想了一下,你说得有道理的。
“空中换挡”增加了控制的难度和复杂度,但是大幅度降低了传动的难度和提高了传动效率。
如果经实验能够完成“断开主动轴离合器=》调节主从动轴夹角=》联结主动轴离合器,旋翼从动轴在新角度下继续工作”这个动作循环,并达到一定的可靠性,那么就能够通过相对简单的齿轮传动(最简单组合用3个伞齿轮就行)来完成0~95度范围内多个档位的旋翼倾转。
由于自动倾斜器始终能够工作,所以即使档位之间不是无级变化,也能通过总距控制和周期距控制获得适合的升力和拉力。

也许V280宣称的这个复杂的核心问题,解决起来就是你说的这么简单。
——当然是原理简单,控制和可靠性在没有大量实验后是无法下结论的。毕竟所有航空器中直升机传动系最复杂,而倾转旋翼飞行器比直升机传动复杂加倍,工作环境恶劣,气动状态复杂,机械部分需要传递很大扭矩,振动问题使得离合与啮合可靠性大幅度降低,等等等等问题。不过,你的想法确实存在可行性。赞一下。
方的馒头 发表于 2016-2-17 09:50
有一定道理。不过两个球笼式万向节会不会在负荷急剧变化的时候产生共振造成轴系折断的风险
我刚开始也是考虑用两个万向节,但是这样的扭矩太大,可靠性太低。

还不如使用离合器的方式,将动力输出轴,通过高速离合器,将齿轮箱(一组伞齿轮)做成可旋转的“有级”调节模式,并设置变换提醒。
比如,只有在速度和高度大于某安全阈值的时候才能进行换挡切换。
低速的时候仅使用直升机模式。

F-35的高速离合器技术可以从罗罗或者洛马购买。

方的馒头 发表于 2016-2-17 09:50
有一定道理。不过两个球笼式万向节会不会在负荷急剧变化的时候产生共振造成轴系折断的风险


用预扭的复合材料做挠性原件来设计一个联轴器,用在过渡轴(两个球笼万向节之间的那根)的中间,基本能够彻底消除共振问题,但是传动效率又会降低一些。
我主要担心的问题反而是球笼本身,这是用几个滚珠和滑道来传递扭矩的,而球笼万向节的整体强度远不如十字万向节,直升机状态下的扭矩又很大,效率又最低(球笼45°夹角效率最低),振动问题严重,润滑和散热更麻烦,加上直升机要求在传动系无润滑情况下也能保持“干转”30分钟的设计指标,能不能很靠谱地设计和加工出来……问题和麻烦很多啊。
方的馒头 发表于 2016-2-17 09:50
有一定道理。不过两个球笼式万向节会不会在负荷急剧变化的时候产生共振造成轴系折断的风险


用预扭的复合材料做挠性原件来设计一个联轴器,用在过渡轴(两个球笼万向节之间的那根)的中间,基本能够彻底消除共振问题,但是传动效率又会降低一些。
我主要担心的问题反而是球笼本身,这是用几个滚珠和滑道来传递扭矩的,而球笼万向节的整体强度远不如十字万向节,直升机状态下的扭矩又很大,效率又最低(球笼45°夹角效率最低),振动问题严重,润滑和散热更麻烦,加上直升机要求在传动系无润滑情况下也能保持“干转”30分钟的设计指标,能不能很靠谱地设计和加工出来……问题和麻烦很多啊。
浪子豪 发表于 2016-2-17 11:12
用预扭的复合材料做挠性原件来设计一个联轴器,用在过渡轴(两个球笼万向节之间的那根)的中间,基本能 ...
对头,球笼式万向节是否可以可靠传递如此大扭矩而且还有激烈转速变化的冲击是很大的问题,所以V280的难点就在这上头,美帝自己都还在技术攻关呢。