一种复合式旋翼传动系统及复合式旋翼飞行器的制作方法

1.本发明涉及飞机动力装置技术领域，特别涉及一种复合式旋翼传动系统及复合式旋翼飞行器。


背景技术：

2.可垂直起降复合式旋翼飞行器可以作为一种城市飞行器产品使用，其包括机身、主旋翼系统、固定翼、尾翼、推进螺旋桨系统和前三点式起落架。其中，可垂直起降复合式旋翼飞行器的动力系统位于机身中后部，用于为主旋翼系统及推进螺旋桨系统提供升力和前进拉力，并为可垂直起降复合式旋翼飞行器整机提供电力、液压动力等公共能源。现有技术中的可垂直起降复合式旋翼飞行器的动力系统具有驱动模式单一的问题，导致可垂直起降复合式旋翼飞行器的飞行模式不能满足使用需求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种复合式旋翼传动系统，以解决或部分解决现有的可垂直起降复合式旋翼飞行器的动力系统具有驱动模式单一的问题。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种复合式旋翼传动系统，包括传动模块，所述传动模块用于与第一驱动机构、第二驱动机构、主旋翼系统和两个推进螺旋桨系统连接；
6.所述传动模块将所述第一驱动机构与所述主旋翼系统连接，选择性地将所述第二驱动机构与所述推进螺旋桨系统连接，以及选择性地将所述第二驱动机构与所述主旋翼系统连接，所述第二驱动机构与所述主旋翼系统连接时，所述主旋翼系统具有至少两个转速。
7.进一步的，所述传动模块包括第一传动组件、第一传动轴、第二传动组件、第一传动件、第二传动件、以及与所述主旋翼系统连接的主传动轴；
8.所述第一传动组件一端与所述第二驱动机构连接，另一端与所述第一传动轴连接，所述第一传动轴与所述第二传动组件连接，所述第二传动组件分别连接所述第一传动件、所述第二传动件和所述推进螺旋桨系统，所述第二传动组件通过所述第一传动件与所述主传动轴连接，或通过所述第二传动件与所述主传动轴连接，所述第一传动件和所述第二传动件均用于控制所述第二传动组件与所述主传动轴的连接或断开。
9.进一步的，所述第一传动件为第一超越离合器；和/或，
10.所述第二传动件为摩擦离合器。
11.进一步的，所述第二传动组件包括第一锥齿轮组和第一直齿轮组，所述传动模块还包括第二传动轴和第二锥齿轮组；
12.所述第一直齿轮组一端与所述第一传动轴连接，所述第一直齿轮组另一端通过所述第一传动件和所述第二传动件之一与所述第二传动轴连接；
13.所述第一锥齿轮组与所述第一传动轴连接，且通过所述第一传动件和所述第二传动件另一与所述主传动轴连接；
14.所述第二锥齿轮组分别与所述第二传动轴和所述主传动轴连接；
15.所述第一传动轴和所述二传动轴平行，且均与所述主传动轴垂直设置。
16.进一步的，所述第一驱动机构、所述第二传动轴、所述第一直齿轮组、所述第一锥齿轮组和所述第二锥齿轮组均具有一个，所述第一传动轴具有两个；
17.所述第一传动轴一端与所述推进螺旋桨系统连接，所述第一传动轴另一端与所述第一锥齿轮组连接，其中一个所述第一传动轴还与所述第一直齿轮组连接；
18.所述第二传动轴一端与所述第一驱动机构连接，所述第二传动轴另一端与所述第二锥齿轮组连接。
19.进一步的，所述第一驱动机构、所述第一传动轴、所述第二传动轴、所述第一直齿轮组、所述第一锥齿轮组和所述第二锥齿轮组均具有一个；
20.所述第一传动轴两端分别与两个所述第一传动组件连接，所述第一传动轴还与所述第一直齿轮组和所述第一锥齿轮组连接；
21.所述第二传动轴一端与所述第一直齿轮组连接，所述第二传动轴另一端与所述第二锥齿轮组连接，所述第二锥齿轮组还与所述第一驱动机构连接。
22.进一步的，所述第一驱动机构、所述第一锥齿轮组、所述第二锥齿轮组均具有一个，所述第一传动轴、所述第一直齿轮组和所述第二传动轴均具有两个；
23.所述第一传动轴一端与所述第一传动组件连接，所述第一传动轴另一端与所述第一锥齿轮组连接，所述第一传动轴还与所述第一直齿轮组连接；
24.所述第二传动轴一端与所述第一直齿轮组连接，所述第二传动轴另一端与所述第二锥齿轮组连接，所述第二锥齿轮组还与所述第一驱动机构连接。
25.进一步的，所述第一驱动机构为电力驱动机构；和/或，
26.所述第二驱动机构为发动机驱动机构。
27.进一步的，所述第一传动组件还包括第二超越离合器，所述第二超越离合器与所述第一传动轴连接。
28.进一步的，所述复合式旋翼传动系统还包括第三离合器，所述第二驱动机构通过所述第三离合器与所述传动模块连接。
29.相对于现有技术，本发明所述的复合式旋翼传动系统具有以下优势：
30.本发明的复合式旋翼传动系统，第一驱动机构和所述第二驱动机构可以通过传动模块实现对主旋翼系统和两个推进螺旋桨系统的驱动，且第二驱动机构对所述主旋翼系统的驱动能够实现至少两个转速，复合式旋翼传动系统使得主旋翼系统具有至少两档变速驱动和分离/接合控制功能，配合推进螺旋桨系统的转动，复合式旋翼传动系统具有多种驱动模式，结构简单且驱动模式相对较多，满足复合式旋翼飞行器对多种飞行模式的使用需求；且由于包括第一驱动机构和所述第二驱动机构两个驱动结构，在其中一个出现问题时，另一个工作可以保证复合式旋翼飞行器的安全，因此，复合式旋翼传动系统还具有功能全面和安全高效的优点。
31.本发明的另一目的在于提出一种复合式旋翼飞行器，以解决或部分解决现有的可垂直起降复合式旋翼飞行器的动力系统具有驱动模式单一的问题。
32.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
33.一种复合式旋翼飞行器，包括机身和上述的复合式旋翼传动系统，所述机身内设
有所述复合式旋翼传动系统。
34.进一步的，所述传动模块位于所述机身中部，所述第一驱动机构位于所述传动模块左侧或右侧，所述第二驱动机构位于所述传动模块下侧，两个所述第二驱动机构沿所述机身左右方向布置；和/或，
35.所述传动模块位于所述机身中部，所述第一驱动机构位于所述传动模块后侧，两个所述第二驱动机构分别位于所述传动模块前后两侧；和/或，
36.所述传动模块位于所述机身中部，所述第一驱动机构位于所述传动模块左侧或右侧，两个所述第二驱动机构均位于所述传动模块下侧，且沿所述机身前后方向布置。
37.所述复合式旋翼飞行器与上述复合式旋翼传动系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
38.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
39.图1为本发明实施例所述的复合式旋翼飞行器的结构示意图；
40.图2为本发明实施例所述的复合式旋翼传动系统的原理示意图；
41.图3为本发明实施例中第一种复合式旋翼传动系统的架构示意图；
42.图4为图3所示复合式旋翼传动系统的直升机驱动模式动力能量流示意图；
43.图5为图3所示复合式旋翼传动系统的过渡驱动模式动力能量流示意图；
44.图6为图3所示复合式旋翼传动系统的固定翼驱动模式动力能量流示意图；
45.图7为图3所示复合式旋翼传动系统的直升机驱动模式时左侧第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
46.图8为图3所示复合式旋翼传动系统的直升机转自转旋翼机驱动模式时左侧第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
47.图9为图3所示复合式旋翼传动系统的自转旋翼机驱动模式时左侧第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
48.图10为图3所示复合式旋翼传动系统的固定翼驱动模式时左侧第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
49.图11为图3所示复合式旋翼传动系统的固定翼转自转旋翼机驱动模式时左侧第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
50.图12为图3所示复合式旋翼传动系统的自转旋翼机驱动模式时左侧第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
51.图13为图3所示复合式旋翼传动系统的直升机转自转旋翼机驱动模式时两个第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
52.图14为图3所示复合式旋翼传动系统的固定翼转自转旋翼机驱动模式时两个第二驱动机构失效的动力能量流示意图；
53.图15为图3所示复合式旋翼传动系统的过渡驱动模式转自转旋翼机驱动模式时第一驱动机构失效的动力能量流示意图；
54.图16为图3所示复合式旋翼传动系统的直升机驱动模式时摩擦离合器异常断开的
动力能量流示意图；
55.图17为图3所示复合式旋翼传动系统的自转旋翼机驱动模式时摩擦离合器异常断开的动力能量流示意图；
56.图18为本发明实施例中第二种复合式旋翼传动系统的架构示意图；
57.图19为本发明实施例中第三种复合式旋翼传动系统的架构示意图。
58.附图标记说明：
59.1-第一驱动机构；11-动力电池；12-动力电机；2-第二驱动机构；3-第一传动组件；31-第二超越离合器；32-第一带轮；33-皮带；34-第二带轮；41-第一传动轴；42-第二传动轴；43-主传动轴；5-第二传动组件；51-第一锥齿轮组；52-第一直齿轮组；61-第一传动件；62-第二传动件；7-第二锥齿轮组；8-第三离合器；91-主旋翼系统；92-推进螺旋桨系统；93-机身；94-传动模块；95-固定翼；96-尾翼；97-起落架；98-减速器；99-行星齿轮组。
具体实施方式
60.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
61.另外，在本发明的实施例中所提到的前、后，是指相对复合式旋翼飞行器的前进方向的前方和后方。
62.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
63.如图1和图2所示，本技术实施例提供了一种复合式旋翼传动系统，包括第一驱动机构1、第二驱动机构2和传动模块94，第一驱动机构1和第二驱动机构2均与传动模块94连接，传动模块94用于与主旋翼系统91和两个推进螺旋桨系统92连接；传动模块94将第一驱动机构1与主旋翼系统91连接，选择性地将第二驱动机构2与推进螺旋桨系统92连接，以及选择性地将第二驱动机构2与主旋翼系统91连接，第二驱动机构2与主旋翼系统91连接时，主旋翼系统91具有至少两个转速。
64.第一驱动机构1和第二驱动机构2可以通过传动模块94实现对主旋翼系统91和两个推进螺旋桨系统92的驱动，且第二驱动机构2对主旋翼系统91的驱动能够实现至少两个转速，复合式旋翼传动系统使得主旋翼系统91具有至少两档变速驱动和分离/接合控制功能，配合推进螺旋桨系统92的转动，复合式旋翼传动系统具有多种驱动模式，结构简单且驱动模式相对较多，满足复合式旋翼飞行器对多种飞行模式的使用需求；且由于包括第一驱动机构1和第二驱动机构2两个驱动结构，在其中一个出现问题时，另一个工作可以保证复合式旋翼飞行器的安全，因此，复合式旋翼传动系统还具有功能全面和安全高效的优点。
65.本技术实施例中的复合式旋翼传动系统在工作时，第一驱动机构1驱动或不驱动主旋翼系统91转动，第二驱动机构2驱动主旋翼系统91和推进螺旋桨系统92转动，且主旋翼系统91的转速相对较高，此时复合式旋翼传动系统处于直升机驱动模式。第一驱动机构1驱动主旋翼系统91转动并降低主旋翼系统91的转速，第二驱动机构2驱动推进螺旋桨系统92转动，此时复合式旋翼传动系统处于过渡驱动模式。第一驱动机构1不驱动主旋翼系统91转动，第二驱动机构2驱动主旋翼系统91和推进螺旋桨系统92转动，且主旋翼系统91的转速相对较低，此时复合式旋翼传动系统处于固定翼驱动模式。第一驱动机构1和第二驱动机构2两种驱动机构的其中一个出现故障时，复合式旋翼传动系统仍然可以进行工作，此时为应
急驱动模式。综上，复合式旋翼传动系统具有四种驱动模式，包括三个典型任务剖面的工作驱动模式，直升机驱动模式、过渡驱动模式和固定翼驱动模式，以及一个应急驱动模式。
66.参照图3至图19所示，在一实施例中，传动模块94包括第一传动组件3、第一传动轴41、第二传动组件5、第一传动件、第二传动件62、以及与主旋翼系统91连接的主传动轴43；第一传动组件3一端与第二驱动机构2连接，另一端与第一传动轴41连接，第一传动轴41与第二传动组件5连接，第二传动组件5分别连接第一传动件61、第二传动件62和推进螺旋桨系统92，第二传动组件5通过第一传动件61与主传动轴43连接，或通过第二传动件62与主传动轴43连接，第一传动件61和第二传动件62均用于控制第二传动组件5与主传动轴43的连接或断开。
67.参照图3至图19所示，在一实施例中，第一传动件61为第一超越离合器；和/或，第二传动件62为摩擦离合器。
68.第一超越离合器是用于第二驱动机构2和主传动轴43之间主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件。它是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换具有自行离合功能的装置。摩擦离合器是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组点成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传动动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。第一超越离合器和摩擦离合器均可以使用现有技术中的结构，本技术实施例不再赘述。
69.参照图3至图19所示，在一实施例中，第二传动组件5包括第一锥齿轮组51和第一直齿轮组52，传动模块94还包括第二传动轴42和第二锥齿轮组7；第一直齿轮组52一端与第一传动轴41连接，第一直齿轮组52另一端通过第一传动件61和第二传动件62之一与第二传动轴42连接；第一锥齿轮组51与第一传动轴41连接，且通过第一传动件61和第二传动件62另一与主传动轴43连接；第二锥齿轮组7分别与第二传动轴42和主传动轴43连接；第一传动轴41和二传动轴平行，且均与主传动轴43垂直设置。
70.第一直齿轮组52、第一锥齿轮组51和第二锥齿轮组7可以实现传动力矩方向的改变，使得第一传动轴41和第二传动轴42可以平行设置，第一传动轴41和第二传动轴42均可以与主传动轴43垂直设置，以满足第一驱动机构1、第二驱动机构2、主旋翼系统91和两个推进螺旋桨系统92的布置需求。
71.参照图1至图17所示，在一实施例中，第一驱动机构1、第二传动轴42、第一直齿轮组52、第一锥齿轮组51和第二锥齿轮组7均具有一个，第一传动轴41具有两个；第一传动轴41一端与推进螺旋桨系统92连接，第一传动轴41另一端与第一锥齿轮组51连接，其中一个第一传动轴41还与第一直齿轮组52连接；第二传动轴42一端与第一驱动机构1连接，第二传动轴42另一端与第二锥齿轮组7连接。
72.参照图18所示，在一实施例中，第一驱动机构1、第一传动轴41、第二传动轴42、第一直齿轮组52、第一锥齿轮组51和第二锥齿轮组7均具有一个；第一传动轴41两端分别与两个第一传动组件3连接，第一传动轴41还与第一直齿轮组52和第一锥齿轮组51连接；第二传动轴42一端与第一直齿轮组52连接，第二传动轴42另一端与第二锥齿轮组7连接，第二锥齿轮组7还与第一驱动机构1连接。
73.参照图19所示，在一实施例中，第一驱动机构1、第一锥齿轮组51、第二锥齿轮组7均具有一个，第一传动轴41、第一直齿轮组52和第二传动轴42均具有两个；第一传动轴41一
端与第一传动组件3连接，第一传动轴41另一端与第一锥齿轮组51连接，第一传动轴41还与第一直齿轮组52连接；第二传动轴42一端与第一直齿轮组52连接，第二传动轴42另一端与第二锥齿轮组7连接，第二锥齿轮组7还与第一驱动机构1连接。
74.参照图3至图19所示，在一实施例中，第一驱动机构1为电力驱动机构；和/或，第二驱动机构2为发动机驱动机构。
75.第一驱动机构1和两个第二驱动机构2为并联驱动，均为动力源，三个动力源中任一个失效都不会对复合式旋翼飞行器有安全性影响，使得复合式旋翼飞行器的安全性更高。其中，电力驱动机构可输出动力也可取力发电。
76.在一实施例中，电力驱动机构包括动力电池11和动力电机12，动力电池11为动力电机12提供电能，动力电机12转动还可以发电存储在动力电池11内。发动机驱动机构可以是柴油发动机等将把其它形式的能转化为机械能的构件。
77.参照图3至图19所示，在一实施例中，第一传动组件3还包括第二超越离合器31，第二超越离合器31与第一传动轴41连接。
78.第二超越离合器31的设置，使得第二驱动机构2可以根据使用需求与第一传动轴41连接，例如第二驱动机构2和第一传动组件3出现故障时，第二超越离合器31断开，此时第二驱动机构2和第一传动组件3将不与第一传动轴41连接，避免第二驱动机构2和第一传动组件3故障对复合式旋翼传动系统的影响。
79.参照图3至图19所示，在一实施例中，复合式旋翼传动系统还包括第三离合器8，第二驱动机构2通过第三离合器8与传动模块94连接。
80.第三离合器8的设置，可以控制第二驱动机构2与传动模块94的连接，避免第二驱动机构2故障对复合式旋翼传动系统的影响。
81.本技术实施例中的复合式旋翼传动系统，具体参阅图3-图17所示，为双发前后反向布置的复合式旋翼传动系统架构示意图，复合式旋翼传动系统包括一个第一驱动机构1和两个第二驱动机构2，第一驱动机构1设于传动模块94的左侧，第二驱动机构2对称设于传动模块94的下侧，其中，左侧第二驱动机构2的输出轴朝向左侧，右侧第二驱动机构2的输出轴朝向右侧。两个推进螺旋桨系统92分别设于传动模块94的左右两侧，主旋翼系统91设于传动模块94的上侧。
82.左侧第二驱动机构2的输出轴通过左侧第三离合器8与左侧第一传动组件3下端连接，左侧第一传动组件3上端与左侧第一传动轴41连接，左侧第一传动组件3上端内置第二超越离合器31；左侧第一传动轴41左端与左侧推进螺旋桨系统92连接，左侧第一传动轴41右端与第二传动组件5连接。右侧第二驱动机构2的输出轴通过右侧第三离合器8与右侧第一传动组件3下端连接，右侧第一传动组件3上端与右侧第一传动轴41连接；右侧第一传动轴41右端与右侧推进螺旋桨系统92连接，右侧第一传动轴41左端与第二传动组件5连接。
83.在本技术实施例中，第一传动组件3包括第一带轮32、皮带33、第二带轮34和第二超越离合器31，第一带轮32、皮带33和第二带轮34依次连接，第二带轮34内置第二超越离合器31与第一传动轴41连接。为了实现传动转速要求，第一带轮32的轮径小于第二带轮34的轮径。
84.第二传动组件5包括第一直齿轮组52和第一锥齿轮组51。第一直齿轮组52下端与左侧第一传动轴41连接，第一直齿轮组52上端与第二传动轴42连接，第一直齿轮组52上端
内置第一超越离合器；第一锥齿轮组51左侧与左侧第一传动轴41左端连接，第一锥齿轮组51中部通过摩擦离合器与主传动轴43连接，第一锥齿轮组51右侧与右侧第一传动轴41左端连接；其中，在左侧第一传动轴41中，左侧推进螺旋桨系统92、第一传动组件3、第一直齿轮组52和第一锥齿轮组51依次布置。
85.第二传动轴42左端与第一驱动机构1连接，第二传动轴42右端与第二锥齿轮组7连接，第二锥齿轮组7还与主传动轴43连接。
86.第一传动组件3、第一直齿轮组52、第一锥齿轮组51和第二锥齿轮组7可以实现传动力矩方向的改变，第二驱动机构2的输出轴、第一传动轴41和第二传动轴42可以平行设置，且均可以与主传动轴43垂直设置。
87.参照图3所示，主传动轴43与主旋翼系统91通过行星齿轮组99连接，行星齿轮组99可以用于减速等。
88.本技术实施例中的复合式旋翼传动系统具有下述四种驱动模式，示例如下：
89.参照图4所示，为直升机驱动模式，对应复合式旋翼飞行器的直升机飞行模式：
90.摩擦离合器处于闭合状态，第二驱动机构2为主要动力输出，第一驱动机构1可空载模式、可发电模式或者助力驱动模式。
91.直升机驱动模式下，第一驱动机构1和第二驱动机构2可以驱动主旋翼系统91和两侧推进螺旋桨系统92，主旋翼系统91和推进螺旋桨系统92采用定速转动方式(转速在较小范围内波动)，升力和推力的调节采用变距的方式。
92.参照图5所示，为过渡驱动模式，对应复合式旋翼飞行器的过渡飞行模式：
93.摩擦离合器处于断开状态，第二驱动机构2主要输出到两侧推进螺旋桨系统92，第一驱动机构1处于驱动模式，用于实现主旋翼系统91驱动调速。
94.过渡驱动模式为直升机转固定翼或固定翼转直升机的过渡驱动模式，两台发动机驱动两个推进螺旋桨系统92转速不变，主旋翼系统91与发动机动力脱离，主旋翼系统91依靠动力电机12驱动调速实现在两种档位切换中的动力断档，最终可实现主旋翼系统91由发动机可高速驱转也可低速驱转。该过程中动力电机12调速的主要目的是实现动力平稳断开和接合，防止机械冲击和功率阶跃，还用于紧急状态下主旋翼系统91处于低速运行需快速提升转速的需求。
95.参照图6所示，为固定翼驱动模式，对应复合式旋翼飞行器的固定翼飞行模式：
96.摩擦离合器处于断开状态，第二驱动机构2主要输出到两侧推进螺旋桨系统92并驱动主旋翼系统91低速旋转，第一驱动机构1处于空载模式或发电模式。
97.固定翼驱动模式下，两台发动机驱动两个推进螺旋桨系统92转速不变，主旋翼系统91由发动机低速驱转，动力电机12可以用于辅助动力或者作为发电机为动力电池11充电。
98.应急驱动模式以单发失效、双发失效、过渡驱动模式中第一驱动机构1失效和直升机驱动模式中摩擦离合器异常断开四种状态为示例来说明动力流向。可以理解的是，在实际应用中，不同的失效状态与复合式旋翼飞行器所处的不同飞行模式会叠加出多种工作状态。
99.复合式旋翼飞行器还具有为应急飞行模式的自转旋翼机飞行模式，此时，主旋翼系统91或两个推进螺旋桨系统92为自转转动状态。自转旋翼机飞行模式对应复合式旋翼传
动系统的自转旋翼机驱动模式。
100.参照图7至图12所示，为单发失效状态，以左侧第二驱动机构2失效示例：
101.复合式旋翼飞行器处于直升机飞行模式，左侧第二驱动机构2失效时，摩擦离合器处于闭合状态，右侧第二驱动机构2的动力主要输出到主旋翼系统91和两侧推进螺旋桨系统92。第一驱动机构1处于驱动助力模式，具体参照图7所示。由于第一驱动机构1的动力电池11容量有限，该驱动模式不能持久，因此需转换到自转旋翼机驱动模式。转换过程中，摩擦离合器断开，右侧第二驱动机构2的动力主要输出到两侧推进螺旋桨系统92，第一驱动机构1可处于空载模式或驱动模式用于主旋翼系统91调速，具体参照图8所示。完成转换进入自转旋翼机驱动模式后，摩擦离合器仍处于断开状态，右侧第二驱动机构2主要输出到两侧推进螺旋桨系统92，主旋翼系统91处于自转状态，第一驱动机构1处于空载或发电模式，最终复合式旋翼飞行器以自转旋翼机飞行模式降落，具体参照图9所示。
102.复合式旋翼飞行器处于固定翼飞行模式，左侧第二驱动机构2失效时，摩擦离合器处于断开状态，右侧第二驱动机构2的动力主要输出到主旋翼系统91和两侧推进螺旋桨系统92，第一驱动机构1可处于空载或发电模式，具体参照图10所示。由于固定翼驱动模式不能实现安全降落，故需转换到自转旋翼机驱动模式后进行滑跑降落。转换过程中，摩擦离合器处于断开状态，右侧第二驱动机构2的动力主要输出到两侧推进螺旋桨系统92，第一驱动机构1处于驱动模式用于主旋翼系统91调速，具体参照图11所示。完成转换进入自转旋翼机驱动模式后，摩擦离合器仍处于断开状态，右侧第二驱动机构2的动力主要输出到两侧推进螺旋桨系统92，主旋翼系统91处于自转状态，第一驱动机构1处于空载或发电模式，具体参照图12所示。
103.参照图13和图14所示，为双发失效状态：
104.复合式旋翼飞行器处于直升机飞行模式，两个第二驱动机构2均失效时，需转入自转旋翼机飞行模式，此时需将摩擦离合器由闭合状态转为断开状态，主旋翼系统91转速逐渐降低为自转旋翼机驱动模式下的适用转速，第一驱动机构1可处于驱动模式短时助力主旋翼系统91旋转来降低复合式旋翼飞行器下降速度，然后复合式旋翼飞行器以自转旋翼机飞行模式降落，具体参照图13所示。
105.复合式旋翼飞行器处于固定翼飞行模式，两个第二驱动机构2均失效时，需转入自转旋翼机驱动模式，此时摩擦离合器处于断开状态，第一驱动机构1需采用驱动模式快速将主旋翼系统91转速提升至自转旋翼机驱动模式下的适用转速，并可用于短时助力主旋翼系统91旋转来降低复合式旋翼飞行器下降速度，然后复合式旋翼飞行器以自转旋翼机飞行模式降落，具体参照图14所示。
106.参照图15所示，为过渡驱动模式中第一驱动机构1失效状态：
107.复合式旋翼飞行器处于过渡飞行模式，第一驱动机构1失效，此时可能会影响复合式旋翼飞行器正常操控，需依靠应急驱动模式的操控来调整主旋翼系统91转速并转为自转旋翼机驱动模式。此时两个第二驱动机构2主要用于驱动两侧推进螺旋桨系统92，摩擦离合器处于断开状态，主旋翼系统91依靠前飞的空气动力自转，复合式旋翼飞行器最终以自转旋翼机飞行模式降落。
108.参照图16和图17所示，为直升机驱动模式中摩擦离合器异常断开状态：
109.当复合式旋翼飞行器处于直升机飞行模式时，摩擦离合器由闭合状态异常断开
时，复合式旋翼飞行器需转入自转旋翼机飞行模式，短时间内依靠第一驱动机构1驱动主旋翼系统91维持安全转速，两个第二驱动机构2主要用于驱动两侧推进螺旋桨系统92，具体参照图16所示。然后依靠复合式旋翼飞行器应急控制逐渐转入自转旋翼机飞行模式，主旋翼系统91逐渐过渡为依靠前飞来流自转，此时两个第二驱动机构2动力主要用于驱动两侧推进螺旋桨系统92，第一驱动机构1可处于空载或发电模式，复合式旋翼飞行器最终以自转旋翼机飞行模式降落，具体参照图17所示。
110.本技术另一实施例中的复合式旋翼传动系统，具体参阅图18所示，为双发前后同向布置的复合式旋翼传动系统架构示意图，复合式旋翼传动系统包括一个第一驱动机构1和两个第二驱动机构2，第一驱动机构1设于传动模块94的右侧，两个第二驱动机构2对称设于传动模块94的左右两侧，其中，左侧第二驱动机构2的输出轴朝向左侧，右侧第二驱动机构2的输出轴也朝向左侧；两个推进螺旋桨系统92分别设于传动模块94的左侧和右侧，主旋翼系统91设于传动模块94的上侧。
111.左侧第二驱动机构2的输出轴通过左侧第三离合器8与左侧第一传动组件3下端连接，左侧第一传动组件3上端与第一传动轴41左端连接；右侧第二驱动机构2的输出轴通过右侧第三离合器8与右侧第一传动组件3下端连接，右侧第一传动组件3上端与第一传动轴41右端连接；第一传动轴41中部与第二传动组件5连接。
112.在本技术实施例中，第一传动组件3包括第一带轮32、皮带33、第二带轮34和第二超越离合器31，第一带轮32、皮带33和第二带轮34依次连接，第二带轮34内置第二超越离合器31与第一传动轴41连接。为了实现传动转速要求，第一带轮32的轮径小于第二带轮34的轮径。
113.第二传动组件5包括第一直齿轮组52和第一锥齿轮组51，第一直齿轮组52下端与第一传动轴41连接，第一直齿轮组52上端通过摩擦离合器与第二传动轴42左端连接；第一锥齿轮组51左端与第一传动轴41连接，第一锥齿轮组51中部内置第一超越离合器与主传动轴43连接。第一锥齿轮组51还与两个推进螺旋桨系统92连接。
114.第二传动轴42左端与摩擦离合器连接，第二传动轴42右端与第二锥齿轮组7连接，第二锥齿轮组7还与主传动轴43和第一驱动机构1连接。
115.第一传动组件3、第一直齿轮组52、第一锥齿轮组51和第二锥齿轮组7可以实现传动力矩方向的改变，第二驱动机构2的输出轴、第一传动轴41和第二传动轴42可以平行设置，且均可以与主传动轴43垂直设置。
116.本技术另实施例中的复合式旋翼传动系统，具体参阅图19所示，为双发同向并列布置的复合式旋翼传动系统架构示意图，复合式旋翼传动系统包括一个第一驱动机构1和两个第二驱动机构2，第一驱动机构1设于传动模块94的里侧或外侧，两个第二驱动机构2均位于传动模块94的下侧，其中，左侧第二驱动机构2的输出轴朝向上侧，右侧第二驱动机构2的输出轴也朝向上侧；两个推进螺旋桨系统92分别设于传动模块94的里侧和外侧，主旋翼系统91设于传动模块94的上侧。
117.左侧第二驱动机构2的输出轴通过左侧第三离合器8与左侧第一传动组件3下端连接，左侧第一传动组件3上端与左侧第一传动轴41左端连接，左侧第一传动轴41右侧与第二传动组件5左侧连接；右侧第二驱动机构2的输出轴通过右侧第三离合器8与右侧第一传动组件3下端连接，右侧第一传动组件3上端与右侧第一传动轴41右端连接，右侧第一传动轴
41左侧与第二传动组件5右侧连接。
118.在本技术实施例中，第一传动组件3为第三锥齿轮组，第三锥齿轮组与第一传动轴41连接处内置第二超越离合器31。
119.第二传动组件5包括第一直齿轮组52和第一锥齿轮组51，左侧第一直齿轮组52下端与左侧第一传动轴41连接，左侧第一直齿轮组52上端通过左侧摩擦离合器与第二传动轴42左端连接；第一锥齿轮组51左侧与第一传动轴41右端连接，第一锥齿轮组51中部内置第一超越离合器与主传动轴43连接，第一锥齿轮组51还与两个推进螺旋桨系统92连接，第一锥齿轮组51右侧与第一传动轴41左端连接；右侧第一直齿轮组52下端与右侧第一传动轴41连接，右侧第一直齿轮组52上端通过右侧摩擦离合器与第二传动轴42右端连接。
120.左侧第二传动轴42左端与左侧摩擦离合器连接，左侧第二传动轴42右端与第二锥齿轮组7左侧连接，第二锥齿轮组7还与主传动轴43和第一驱动机构1连接，第二锥齿轮组7右侧与右侧第二传动轴42左端连接，右侧第二传动轴42右端与右侧摩擦离合器连接。
121.第一直齿轮组52、第一锥齿轮组51、第二锥齿轮组7和第三锥齿轮组可以实现传动力矩方向的改变，使得第一传动轴41和第二传动轴42可以平行设置，第二驱动机构2的输出轴和主传动轴43平行设置，第一传动轴41和第二传动轴42均可以与主传动轴43垂直设置。
122.参阅图3至图19所示，复合式旋翼传动系统还包括减速器98，推进螺旋桨系统92通过减速器98与传动模块94连接。推进螺旋桨系统92在转动过程中，转向方向相反，可以实现复合式旋翼飞行器滚转力矩平衡。
123.参阅图18和图19所示实施例的复合式旋翼传动系统均可以实现复合式旋翼传动系统的上述驱动模式。
124.参照图1至图19所示，本发明实施例还提供了一种复合式旋翼飞行器，包括机身93和上述的复合式旋翼传动系统，机身93内设有复合式旋翼传动系统。
125.由于复合式旋翼飞行器中设置了复合式旋翼传动系统，因此，复合式旋翼飞行器具备直升机飞行模式、过渡飞行模式、固定翼飞行模式和应急飞行模式，以满足在城市空中飞行的使用需求。
126.参照图3至图17所示，在一实施例中，传动模块94位于机身93中部，第一驱动机构1位于传动模块94左侧或右侧，第二驱动机构2位于传动模块94下侧，两个第二驱动机构2沿机身93左右方向布置。
127.参照图18所示，在一实施例中，传动模块94位于机身93中部，第一驱动机构1位于传动模块94后侧，两个第二驱动机构2分别位于传动模块94前后两侧。
128.参照图19所示，在一实施例中，传动模块94位于机身93中部，第一驱动机构1位于传动模块94前侧，两个第二驱动机构2均位于传动模块94后侧为并列设置，且沿机身93前后方向布置。
129.复合式旋翼飞行器中的复合式旋翼传动系统具有三种布置方式，以满足实际布置需求。
130.参照图1所示，在一实施例中，复合式旋翼飞行器还包括主旋翼系统91、固定翼95、尾翼96、推进螺旋桨系统92和起落架97。复合式旋翼传动系统位于机身93中后部，用于驱动主旋翼系统91及推进螺旋桨系统92提供升力和前进拉力，并可为整机提供电力、液压动力等公共能源。主旋翼系统91位于机身93顶部，为复合式旋翼飞行器提供垂直起降时的全部
升力及低速飞行时的大部分升力；固定翼95位于机身93两侧，为复合式旋翼飞行器提供中高速飞行时的大部分升力，在使用中卸载主旋翼系统91，还可以提高巡航效率。一对可变桨距推进螺旋桨系统92对称地布置在机身93两侧的固定翼95上，用于提供前飞拉力及抵抗反扭矩。
131.本实施例中，一对可变桨距推进螺旋桨系统92可以采用现有技术中的结构，这里不再赘述。
132.在一实施例中，起落架97为前三点式起落架。可以理解的是，在实际应用中的结构可以做相应调整，本发明实施例对此不做限定。
133.复合式旋翼飞行器具备直升机飞行模式、过渡飞行模式、固定翼飞行模式和为应急飞行模式的自转旋翼机飞行模式。复合式旋翼飞行器在直升机飞行模式下进行垂直起降、悬停和低速飞行，该飞行模式下的升力主要由主旋翼系统91提供，主旋翼系统91需高速驱转，推进螺旋桨系统92主要用于克服主旋翼系统91施加到机身93上的反扭矩。复合式旋翼飞行器在固定翼飞行模式飞行时，推进力由推进螺旋桨系统92提供，升力主要由固定翼95和主旋翼系统91提供，此时主旋翼系统91处于低速驱转状态。直升机飞行模式与固定翼飞行模式状态转换过程中，推进力由主旋翼系统91和推进螺旋桨系统92共同提供，升力由主旋翼系统91和固定翼95共同提供。自转旋翼机飞行模式飞行时，推进力由推进螺旋桨系统92提供，升力由主旋翼系统91和固定翼95共同提供，此时主旋翼系统91为自转状态。
134.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种复合式旋翼传动系统，其特征在于，包括传动模块(94)，所述传动模块(94)用于与第一驱动机构(1)、第二驱动机构(2)、主旋翼系统(91)和两个推进螺旋桨系统(92)连接；所述传动模块(94)将所述第一驱动机构(1)与所述主旋翼系统(91)连接，选择性地将所述第二驱动机构(2)与所述推进螺旋桨系统(92)连接，以及选择性地将所述第二驱动机构(2)与所述主旋翼系统(91)连接，所述第二驱动机构(2)与所述主旋翼系统(91)连接时，所述主旋翼系统(91)具有至少两个转速。2.根据权利要求1所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述传动模块(94)包括第一传动组件(3)、第一传动轴(41)、第二传动组件(5)、第一传动件(61)、第二传动件(62)、以及与所述主旋翼系统(91)连接的主传动轴(43)；所述第一传动组件(3)一端与所述第二驱动机构(2)连接，另一端与所述第一传动轴(41)连接，所述第一传动轴(41)与所述第二传动组件(5)连接，所述第二传动组件(5)分别连接所述第一传动件(61)、所述第二传动件(62)和所述推进螺旋桨系统(92)，所述第二传动组件(5)通过所述第一传动件(61)与所述主传动轴(43)连接，或通过所述第二传动件(62)与所述主传动轴(43)连接，所述第一传动件(61)和所述第二传动件(62)均用于控制所述第二传动组件(5)与所述主传动轴(43)的连接或断开。3.根据权利要求2所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述第一传动件(61)为第一超越离合器；和/或，所述第二传动件(62)为摩擦离合器。4.根据权利要求2所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述第二传动组件(5)包括第一锥齿轮组(51)和第一直齿轮组(52)，所述传动模块(94)还包括第二传动轴(42)和第二锥齿轮组(7)；所述第一直齿轮组(52)一端与所述第一传动轴(41)连接，所述第一直齿轮组(52)另一端通过所述第一传动件(61)和所述第二传动件(62)之一与所述第二传动轴(42)连接；所述第一锥齿轮组(51)与所述第一传动轴(41)连接，且通过所述第一传动件(61)和所述第二传动件(62)另一与所述主传动轴(43)连接；所述第二锥齿轮组(7)分别与所述第二传动轴(42)和所述主传动轴(43)连接；所述第一传动轴(41)和所述二传动轴平行，且均与所述主传动轴(43)垂直设置。5.根据权利要求4所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述第一驱动机构(1)、所述第二传动轴(42)、所述第一直齿轮组(52)、所述第一锥齿轮组(51)和所述第二锥齿轮组(7)均具有一个，所述第一传动轴(41)具有两个；所述第一传动轴(41)一端与所述推进螺旋桨系统(92)连接，所述第一传动轴(41)另一端与所述第一锥齿轮组(51)连接，其中一个所述第一传动轴(41)还与所述第一直齿轮组(52)连接；所述第二传动轴(42)一端与所述第一驱动机构(1)连接，所述第二传动轴(42)另一端与所述第二锥齿轮组(7)连接。6.根据权利要求4所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述第一驱动机构(1)、所述第一传动轴(41)、所述第二传动轴(42)、所述第一直齿轮组(52)、所述第一锥齿轮组(51)和所述第二锥齿轮组(7)均具有一个；所述第一传动轴(41)两端分别与两个所述第一传动组件(3)连接，所述第一传动轴
(41)还与所述第一直齿轮组(52)和所述第一锥齿轮组(51)连接；所述第二传动轴(42)一端与所述第一直齿轮组(52)连接，所述第二传动轴(42)另一端与所述第二锥齿轮组(7)连接，所述第二锥齿轮组(7)还与所述第一驱动机构(1)连接。7.根据权利要求4所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述第一驱动机构(1)、所述第一锥齿轮组(51)、所述第二锥齿轮组(7)均具有一个，所述第一传动轴(41)、所述第一直齿轮组(52)和所述第二传动轴(42)均具有两个；所述第一传动轴(41)一端与所述第一传动组件(3)连接，所述第一传动轴(41)另一端与所述第一锥齿轮组(51)连接，所述第一传动轴(41)还与所述第一直齿轮组(52)连接；所述第二传动轴(42)一端与所述第一直齿轮组(52)连接，所述第二传动轴(42)另一端与所述第二锥齿轮组(7)连接，所述第二锥齿轮组(7)还与所述第一驱动机构(1)连接。8.根据权利要求1-7中任一项所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述第一驱动机构(1)为电力驱动机构；和/或，所述第二驱动机构(2)为发动机驱动机构。9.根据权利要求2-7中任一项所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述第一传动组件(3)还包括第二超越离合器(31)，所述第二超越离合器(31)与所述第一传动轴(41)连接。10.根据权利要求1-7中任一项所述的复合式旋翼传动系统，其特征在于，所述复合式旋翼传动系统还包括第三离合器(8)，所述第二驱动机构(2)通过所述第三离合器(8)与所述传动模块(94)连接。11.一种复合式旋翼飞行器，其特征在于，包括机身(93)和权利要求1至10任一项所述的复合式旋翼传动系统，所述机身(93)内设有所述复合式旋翼传动系统。12.根据权利要求11所述的复合式旋翼飞行器，其特征在于，所述传动模块(94)位于所述机身(93)中部，所述第一驱动机构(1)位于所述传动模块(94)左侧或右侧，所述第二驱动机构(2)位于所述传动模块(94)下侧，两个所述第二驱动机构(2)沿所述机身(93)左右方向布置；和/或，所述传动模块(94)位于所述机身(93)中部，所述第一驱动机构(1)位于所述传动模块(94)后侧，两个所述第二驱动机构(2)分别位于所述传动模块(94)前后两侧；和/或，所述传动模块(94)位于所述机身(93)中部，所述第一驱动机构(1)位于所述传动模块(94)左侧或右侧，两个所述第二驱动机构(2)均位于所述传动模块(94)下侧，且沿所述机身(93)前后方向布置。

技术总结
本发明涉及飞机动力装置技术领域，特别涉及一种复合式旋翼传动系统及复合式旋翼飞行器。复合式旋翼传动系统包括传动模块，所述传动模块用于与第一驱动机构、第二驱动机构、主旋翼系统和两个推进螺旋桨系统连接；传动模块将第一驱动机构与主旋翼系统连接，选择性地将第二驱动机构与推进螺旋桨系统连接，以及选择性地将第二驱动机构与主旋翼系统连接，第二驱动机构与主旋翼系统连接时，主旋翼系统具有至少两个转速。复合式旋翼传动系统具有多种驱动模式，结构简单且驱动模式相对较多，满足复合式旋翼飞行器对多种飞行模式的使用需求。式旋翼飞行器对多种飞行模式的使用需求。式旋翼飞行器对多种飞行模式的使用需求。


技术研发人员：乞志刚 张世隆 张杰超 葛航 王天宁
受保护的技术使用者：飞的科技有限公司
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2023/9/20