共轴双旋翼直升机旋翼动力总成结构设计

　　这套共轴双旋翼直升机的动力核心结构，在实际应用场景中覆盖了轻型民用无人直升机、小型载人观光直升机的动力端设计需求，区别于传统单旋翼带尾桨的直升机结构，共轴反转的双旋翼布局能够抵消旋翼旋转产生的反扭矩，省去尾桨传动结构的同时，能在相同旋翼直径下提升30%左右的升力效率，尤其适合起降空间受限的城市巡检、林区植保、低空测绘作业场景，在高海拔区域作业时，紧凑的结构布局也能降低侧风对飞行稳定性的干扰。从功能特性来看，该结构集成了动力分流、旋翼变距、桨夹锁紧多个功能模块，中心的动力输入轴连接发动机输出端后，通过内外嵌套的两根传动轴分别将动力传递给上下两层旋翼，两层旋翼转速相同转向相反，从根源上平衡旋翼转动带来的机身偏转力矩，

　　不需要额外设置尾桨消耗动力，整体动力传输效率比传统单旋翼结构高出15%以上。每片旋翼的桨根位置都设置了独立的变距摇臂结构，通过倾斜盘的联动可以同时调整上下两层旋翼的桨距角，实现总距控制与周期变距操作，总距调整时所有旋翼桨叶同步改变迎角，直接调整整体升力大小完成垂直升降动作，周期变距时不同方位的桨叶迎角差异化调整，带动机身完成前后、左右方向的姿态倾斜，实现水平方向的飞行动作。设计过程中首先确定了旋翼的旋转直径边界，整体旋翼展开后的最大外径控制在1.2米范围内，适配最大起飞重量12公斤级的无人直升机平台，中心动力舱的最大外径为120毫米，上下两层旋翼的安装间距为85毫米，这个间距经过反复校核，既能够避免上下旋翼在高速旋转、

　　桨叶发生弹性形变时出现碰擦问题，也不会因为间距过大导致整体重心偏高，影响飞行姿态的响应速度。桨夹结构采用了铰接式设计，每个桨夹都设置了水平方向的挥舞铰与垂直方向的摆振铰，允许桨叶在旋转过程中随升力变化产生小幅挥舞动作，抵消前飞状态下旋翼左右两侧的升力差，同时摆振铰能够吸收桨叶旋转方向的交变载荷，降低传动结构的疲劳应力，桨夹与桨叶的连接位置设置了锥度定位面，配合锁紧螺母能够保证桨叶安装后的定位精度，避免高速旋转时出现桨叶松动带来的振动问题。中心的动力分流结构采用了行星齿轮组实现动力的反向输出，齿轮组的传动比设置为1:1，保证上下旋翼的转速完全一致，齿轮啮合间隙控制在0.1到0.15毫米之间，既能够避免间隙过大导致传动换向时产生冲击，

　　也不会因为间隙过小出现齿轮卡滞、润滑不足的问题，整个齿轮舱预留了润滑脂填充空间，日常维护时不需要拆解整个结构就能完成润滑脂补充。安装边界方面，整个旋翼总成的底部安装法兰直径为90毫米，法兰上均匀分布6个M6的安装螺栓孔，孔位分布圆直径为75毫米，能够直接适配多数轻型直升机的主减速器输出端安装接口，中心传动轴的输入花键采用标准模数1、齿数18的渐开线花键，传动扭矩上限能够达到25牛米，满足该级别直升机最大动力输出下的扭矩传输需求。结构上的所有受力部件都采用了等强度设计思路，桨夹的摇臂连接位置做了局部加厚处理，传动轴的变径位置设置了圆弧过渡，避免应力集中导致的结构断裂，外露的管线都沿着旋翼支撑臂的走线槽布置，固定点间距控制在30毫米以内，避免旋翼高速旋转时管线在气流作用下产生晃动、磨损。在实际装配调试过程中，需要先完成下层旋翼的动平衡校准，再装配上层旋翼进行整体动平衡调整，整体剩余不平衡量需要控制在0.2g·cm以内，才能保证高速旋转时的振动值在允许范围内，避免振动传递到机身导致机载传感器精度下降、结构件疲劳加速的问题。