BR102014022531A2

BR102014022531A2 - cubo e pá de rotor

Info

Publication number: BR102014022531A2
Application number: BR102014022531A
Authority: BR
Inventors: John R Mccullough; Mark A Wiinikka; Nathan P Green; Robert A Self
Original assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-01-19
Also published as: CA2862588A1; EP2848524A1; CN104443375A; US20150078909A1; CN104443375B; CA2862588C; EP2848524B1

Abstract

cubo e pá de rotor. o cubo do rotor pode incluir uma pá de rotor; uma cabeça do rotor; um membro de garra com uma porção interna, uma extensão superior e uma extensão inferior; e uma pá de rotor com uma extremidade de raiz acoplada à extensão superior e à extensão inferior do membro de garra com um primeiro parafuso, um segundo parafuso e um terceiro parafuso. o primeiro parafuso está localizado sobre um eixo na direção da envergadura da pá de rotor. o segundo parafuso é deslocado do eixo na direção da envergadura por uma primeira distância na direção da corda média aerodinâmica e é deslocado do primeiro parafuso por uma primeira distância na direção da envergadura. o terceiro parafuso é deslocado do eixo na direção da envergadura por uma segunda distância na direção da corda média aerodinâmica e é deslocado do primeiro parafuso por uma segunda distância na direção da envergadura.

Description

CUBO E PÁ DE ROTOR

FUNDAMENTOS

Campo Técnico [0001] O presente pedido se refere a uma pá de rotor, assim como a um sistema estrutural para acoplar a pá de rotor a um cubo do rotor.

Descrição da Técnica Relacionada [0002] Convencionalmente, pás de rotor são acopladas ao cubo do rotor em uma variedade de formas. Um sistema de afixação de pá de rotor convencional envolve afixar a pá de rotor com dois parafusos orientados ao longo de um eixo na direção da corda média aerodinâmica na extremidade da raiz da pá de rotor. Outro sistema de afixação de pá de rotor convencional envolve afixar a pá de rotor com dois parafusos orientados ao longo de um eixo na direção da envergadura na extremidade da raiz da pá de rotor. Embora melhorias significativas tenham sido feitas em afixações de pá de rotor, permanece espaço significativo para melhorias.

[0003] Há necessidade de uma pá de rotor melhorada, assim como de um sistema estrutural melhorado para acoplar a pá de rotor a um cubo do rotor.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0004] Os novos recursos cridos característicos das modalidades do presente pedido estão estabelecidos nas reivindicações anexas. No entanto, as próprias modalidades, assim como um modo de uso preferencial e objetivos e vantagens adicionais das mesmas, serão melhor entendidas em referência à seguinte descrição detalhada quando lida em conjunto com as figuras anexas, em que: [0005] A Figura 1 é uma vista lateral de uma aeronave de asas rotativas com uma pá de rotor, de acordo com uma modalidade exemplar;

[0006] A Figura 2 é vista em perspectiva do cubo do rotor, de acordo com uma modalidade exemplar;

[0007] A Figura 3 é uma vista superior do cubo do rotor, de acordo com uma modalidade exemplar;

[0008] A Figura 4 é uma vista superior do cubo do rotor, de acordo com uma modalidade exemplar;

[0009] A Figura 5 é uma vista superior do cubo do rotor, de acordo com uma modalidade exemplar;

[0010] A Figura 6 é uma vista em seção transversal do cubo do rotor, tomada a partir das linhas de seção 6-6 na Figura 5, de acordo com uma modalidade exemplar;

[0011] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um cubo do rotor, de acordo com uma modalidade exemplar; e [0012] A Figura 8 é uma vista em perspectiva parcial do cubo do rotor da Figura 7, de acordo com uma modalidade exemplar.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[0013] Modalidades ilustrativas do aparato e método são descritas abaixo. Por motivos de clareza, todos os recursos de uma implementação real podem não ser descritos neste relatório. Naturalmente, será apreciado que, no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, numerosas decisões específicas à implementação devem ser tomadas para atingir os objetivos específicos do desenvolvedor, tais como adequação às restrições relacionadas ao sistema e relacionadas aos negócios, as quais variarão de uma implementação para outra. Além disso, será apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas, no entanto, seria um empreendimento de rotina para aqueles ordinariamente versados na técnica que tiverem o beneficio desta divulgação.

[0014] No relatório, referência pode ser feita às relações espaciais entre vários componentes e à orientação espacial de vários aspectos de componentes conforme os dispositivos são retratados nas figuras anexas. No entanto, como será reconhecido por aqueles versados na técnica depois de uma leitura completa do presente pedido, os dispositivos, membros, aparatos, etc. aqui descritos podem ser posicionados em qualquer orientação desejada. Assim, o uso de termos tais como "acima," "abaixo," "superior", "inferior" ou outros termos semelhantes para descrever uma relação espacial entre vários componentes ou para descrever a orientação espacial de aspectos de tais componentes deve ser entendido como descrevendo uma relação relativa entre os componentes ou uma orientação espacial de aspectos de tais componentes, respectivamente, uma vez que o dispositivo aqui descrito pode ser orientado em qualquer direção desejada.

[0015] Em referência agora à Figura 1 nas figuras, uma aeronave de asas rotativas 101 é ilustrada. A aeronave de asas rotativas 101 tem um sistema de rotor 103 com uma pluralidade de pás de rotor 105. A inclinação de cada pá de rotor 105 pode ser seletivamente controlada para controlar seletivamente a direção, impulso e elevação da aeronave de asas rotativas 101. A Aeronave de asas rotativas 101 inclui adicionalmente uma fuselagem 107, sistema antitorque 109 e uma empenagem 111. A Aeronave de asas rotativas 101 inclui adicionalmente um sistema de trem de pouso 113 para prover suporte terrestre à aeronave. Deve-se apreciar que a aeronave de asas rotativas 101 é meramente ilustrativa de uma variedade de aeronaves que podem implementar as modalidades divulgadas aqui. Outras implementações de aeronaves podem incluir aeronaves híbridas, aeronaves tílt-rotor, aeronaves não tripuladas, girocópteros e uma variedade de configurações de helicópteros, para citar alguns exemplos.

[0016] Em referência às Figuras 2-6, o cubo do rotor 103 é ilustrado em detalhes adicionais. O cubo do rotor 103 inclui uma cabeça do rotor 109 acoplada a um mastro 113. Cada pá de rotor 105 é acoplada à cabeça do rotor 115 com uma garra 119. Uma parte interna de cada garra 119 é segura dentro de uma abertura da cabeça do rotor 115 com um rolamento de força centrífuga 135. A garra 119 é um membro contínuo único com uma extensão superior 137 e uma extensão inferior 139. A pá de rotor 105 é afixada à porção externa da garra 119 com um arranjo exclusivo de um primeiro parafuso 129, um segundo parafuso 131 e um terceiro parafuso 133. Um braço de inclinação 123 é interposto entre a pá de rotor 105 e as extensões superior e inferior 137, 139 da garra 119. Um amortecedor 121 é anexado entre a cabeça do rotor 115 e uma porção de afixação do amortecedor 141 ao braço de inclinação 123.

[0017] Durante a operação, forças dinâmicas agem sobre a pá de rotor 105 e componentes associados do sistema de rotor 103. Forças dinâmicas primárias incluem uma combinação de carga de força centrífuga em uma direção de força centrífuga 145, uma dobra na direção da corda média aerodinâmica em uma direção de dobra 147 e uma dobra a direção da corda em uma direção de dobra 149. Tal carga deve ser reagida pelo mecanismo de afixação usado para afixar a pá de rotor 105 à garra 119. Carga de torção adicional em volta do eixo de mudança de inclinação 143 pode ser experimentada a partir de carga aerodinâmica, assim como de transmissões de mudança de inclinação a partir do braço de inclinação 123. Arranjos de afixação convencionais com dois parafusos têm diversas falhas. Por exemplo, quando os dois parafusos são arranjados aproximadamente na direção da envergadura, a carga de torção em volta do eixo de mudança de inclinação 143 pode induzir dobra ao longo de um eixo formado pelos dois parafusos localizados na direção da envergadura. No arranjo convencional com dois parafusos em que os dois parafusos são arranjados aproximadamente na direção da corda média aerodinâmica, a dobra de corda na direção 149 pode induzir a dobra ao longo de um eixo formado pelos dois parafusos localizados na direção da corda média aerodinâmica. Nesses arranjos convencionais com dois parafusos, os dois parafusos devem ser dimensionados para reagir às cargas de dobra, as quais podem adicionar peso, uma vez que um parafuso de diâmetro maior pode aumentar os requisitos de distância da borda, peso do parafuso e estrutura da pá de rotor na extremidade da raiz.

[0018] Em contraste a arranjos convencionais com dois parafusos, as modalidades da presente divulgação incluem um padrão triangular com três parafusos que reagem coletivamente às cargas de operação de maneira tal a reduzir o tamanho dos parafusos e ressaltos de afixação correspondentes tanto na pã de rotor 105 quanto na garra 119, reduzindo, dessa forma, o peso total do sistema de rotor 103 e aumentando a carga útil da aeronave de asas rotativas 101. Adicionalmente, o arrasto aerodinâmico do padrão com três parafusos é, na verdade, menor do que aquele do arranjo na direção da corda média aerodinâmica com dois parafusos. Além disso, a utilização de mais de três parafusos pode adicionar peso desnecessário e adicionar ainda mais complexidade ao procedimento de dobramento manual das pás de rotor.

[0019] O arranjo de afixação de pás de rotor com três parafusos inclui o primeiro parafuso 129, o qual é o mais interna dos três parafusos e encontra-se sobre um plano central na direção da envergadura da pá de rotor 105. O arranjo de fixação de pás de rotor com três parafusos também incluí o segundo parafuso 131 e o terceiro parafuso 133 que são alinhados ao longo de um plano na direção da corda média aerodinâmica e deslocados do primeiro parafuso 129 em uma direção na direção da envergadura externa por uma distância D1. O segundo parafuso 131 e o terceiro parafuso 133 estão deslocados do plano central na direção da envergadura por distâncias na direção da corda média aerodinâmica C1 e C2, respectivamente. Na modalidade exemplar, C1 é igual a C2.

[0020] A combinação e o arranjo do primeiro parafuso 129, do segundo parafuso 131 e do terceiro parafuso 133 para afixação da pá de rotor 105 à garra 137 têm vantagens exclusivas. Primeiramente em relação à dobra da corda na direção 149, se o primeiro parafuso 129 não estivesse presente, então o segundo parafuso 131 e o terceiro parafuso 133 estariam sujeitos a forças de dobra relativamente grandes a partir da dobra da corda na direção 149 devido ao segundo parafuso 131 e ao terceiro parafuso 133 estarem alinhados em uma direção na direção da corda média aerodinâmica. No entanto, a presença do primeiro parafuso 129 atua para reduzir bastante as forças de dobra sobre o segundo parafuso 131 e o terceiro parafuso 133 através da criação de um efeito punta-taco. Em segundo lugar, em relação a forças de torção aproximadamente em volta do eixo de mudança de inclinação 143, se o segundo parafuso 131 ou terceiro parafuso 133 não estivessem presentes, então uma transmissão a partir do braço de inclinação 123 ou força aerodinâmica, por exemplo, agiría para criar forças de dobra relativamente grandes em volta de um eixo formado entre o primeiro parafuso 129 e o segundo parafuso 131 ou terceiro parafuso 133. No entanto, a presença tanto do segundo parafuso 131 quanto do terceiro parafuso 133, adicionalmente ao primeiro parafuso 129, atua para reduzir bastante as forças de dobra através da criação de um efeito punta-taco.

[0021] Adicionalmente, localizando o primeiro parafuso 129 internamente ao segundo parafuso 131 e terceiro parafuso 133 orientados na direção da corda média aerodinâmica, a pá de rotor 105 pode afunilar-se ou tornar-se mais estreita na extremidade da raiz. O afunilamento da pá de rotor 105 na extremidade da raiz permite uma folga entre a extremidade da raiz da pá de rotor 105 e a porção de afixação do amortecedor 141 do braço de inclinação.

[0022] Em referência agora também às Figuras 7 e 8, a pá de rotor 105 é descrita em detalhes adicionais. A pá de rotor 105 pode ter um corpo 701, uma borda de arrasto 703, uma extremidade de raiz 705 e uma extremidade de ponta 707. Deve-se apreciar que a pá de rotor 105 pode assumir uma ampla variedade de configurações. Por exemplo, a pá de rotor 105 pode ter um grau de torção inerente entre a extremidade de raiz 705 e a extremidade de ponta 707. Descrevendo outro exemplo, a pá de rotor 105 pode ter uma ponta sem lados definidos ou qualquer outro perfil aerodinâmico desejável. A pá de rotor 105 inclui furos 709, 711 e 713 que proveem aberturas correspondentes para parafusos 129, 131 e 133, respectivamente. Assim, a divulgação adicional aqui a respeito da localização dos parafusos, 129, 131 e 133 também se aplica à localização dos furos 709, 711 e 713 na pá de rotor 105. Deve-se apreciar que os furos 709, 711 e 713 podem incluir buchas ou semelhantes localizadas ali como uma superfície de rolamento para as hastes dos parafusos 129, 131 e 133.

[0023] A pá de rotor 105 pode incluir um afunilamento dianteiro 715 e um afunilamento traseiro 717 os quais se afunilam em direção a um eixo da linha central da pá do rotor até unirem-se em uma porção arredondada 719. A porção arredondada 719 pode ter um raio que é uma função de uma distância da borda desejada a partir do furo 709.

[0024] Nas Figuras 2-4, o primeiro parafuso 129 e o terceiro parafuso 133 são ilustrados como parafusos expansíveis rapidamente removíveis configurados para serem removidos sem a necessidade de uma ferramenta. Um pino pode ser removido da porção inferior, permitindo que a alça seja pivotada, o que atua um membro de carne, permitindo que o parafuso seja removido. Uma vez que o primeiro parafuso 129 e o terceiro parafuso 133 são removidos, a pá de rotor 105 está livre para ser rotacionada em volta do segundo parafuso 131. Deve-se apreciar que alguns operadores de aeronaves de asas rotativas não têm um requerimento para a dobra das pás de rotor 105; como tal, tanto o primeiro parafuso 129, quanto o segundo parafuso 131, quanto o terceiro parafuso 133 podem ser parafusos convencionais. Além disso, as Figuras 5 e 6 ilustram tanto o primeiro parafuso 129, quanto o segundo parafuso 131, quanto o terceiro parafuso 133 como parafusos convencionais.

[0025] As modalidades aqui são ilustradas no que se refere a uma montagem de rotor principal em uma aeronave de asas rotativas; no entanto, deve-se apreciar que as modalidades podem ser adaptáveis para uma montagem de rotor de cauda.

[0026] As modalidades particulares divulgadas acima são somente ilustrativas, uma vez que o aparato pode ser modificado e praticado de maneiras diferentes, mas equivalentes, aparentes àqueles versados na técnica que tiverem o benefício dos ensinamentos aqui. Modificações, adições ou omissões podem ser feitas aos aparatos descritos aqui sem se distanciar do escopo da invenção. Os componentes do aparato podem ser integrados ou separados. Além disso, as operações do aparato podem ser desempenhadas por mais, menos ou outros componentes.

[0027] Além disso, nenhuma limitação se destina aos detalhes da construção ou projeto aqui mostrados, exceto conforme descrito nas reivindicações abaixo. Portanto, é evidente que as modalidades particulares divulgadas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas tais variações são consideradas dentro do escopo e do espírito do pedido. Consequentemente, a proteção buscada aqui é como estabelecido nas reivindicações abaixo.

[0028] Para auxiliar o Escritório de Patentes e quaisquer leitores de qualquer patente emitida sobre este pedido a interpretar as reivindicações anexadas aqui, os requerentes desejam notar que eles não desejam que qualquer das reivindicações anexas invoquem o parágrafo 6 da 35 U.S.C §112 tal como existe na data do depósito deste documento, a menos que as palavras "meios para" ou "etapa para" sejam explicitamente usadas na reivindicação em particular.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Cubo do rotor, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pá de rotor; uma cabeça do rotor; um membro de garra com uma porção interna, uma extensão superior e uma extensão inferior; e uma pá de rotor com uma extremidade de raiz acoplada à extensão superior e à extensão inferior do membro de garra com um primeiro parafuso, um segundo parafuso e um terceiro parafuso; em que o primeiro parafuso está localizado em um eixo na direção da envergadura da pá do rotor, o segundo parafuso está deslocado do eixo na direção da envergadura por uma primeira distância na direção da corda média aerodinâmica e está deslocado do primeiro parafuso por uma primeira distância na direção da envergadura, o terceiro parafuso está deslocado do eixo na direção da envergadura por uma segunda distância na direção da corda média aerodinâmica e está deslocado do primeiro parafuso por uma segunda distância na direção da envergadura.

2. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um braço de inclinação acoplado à pá de rotor.

3. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionaimente: um braço de inclinação pelo menos parcialmente interposto entre a extensão superior do membro de garra e a pá do rotor, assim como entre a extensão inferior do membro de garra e a pá de rotor.

4. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado peto fato de que compreende adicionalmente: um braço de inclinação que está acoplado a uma barra de inclinação de campo e um amortecedor, o amortecedor também estando acoplado à cabeça do rotor.

5. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado peto fato de que pelo menos um dentre o primeiro parafuso, o segundo parafuso e o terceiro parafuso é um parafuso de liberação rápida com membro de alça que pode ser atuado.

6. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo na direção da envergadura é a linha centrai da pá do rotor.

7. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira distância na direção da envergadura é igual à segunda distância na direção da envergadura.

8. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira distância na direção da envergadura tem uma magnitude diferente daquela da segunda distância na direção da envergadura.

9. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira distância na direção da corda média aerodinâmica tem magnitude igual, mas em direção oposta à segunda distância na direção da corda média aerodinâmica.

10. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira distância na direção da corda média aerodinâmica tem magnitude diferente e direção oposta à segunda distância na direção da corda média aerodinâmica.

11. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um primeiro furo, um segundo furo e um terceiro furo na pá de rotor, o primeiro furo sendo localizado para aceitar o primeiro parafuso, o segundo furo sendo localizado para aceitar o segundo parafuso e o terceiro furo sendo localizado para aceitar o terceiro parafuso.

12. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma bucha localizada em cada um dentre o primeiro furo, o segundo furo e o terceiro furo.

13. Cubo do rotor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cubo do rotor é um cubo do rotor principal para uma aeronave de asas rotativas.

14. Pá de rotor, caracterizada pelo fato de que compreende: um membro de aerofólio com uma porção de extremidade de raiz, uma porção de extremidade de ponta, uma porção de borda de corpo e uma porção de borda de arrasto; em que a porção de extremidade de raiz inclui um primeiro furo, um segundo furo e um terceiro furo que são configurados para afixar a pá de rotor a um cubo do rotor, o primeiro furo, sendo localizado em um eixo na direção da envergadura do membro de aerofólio, o segundo furo sendo deslocado do eixo na direção da envergadura por uma primeira distância na direção da corda média aerodinâmica e sendo deslocado do primeiro furo por uma primeira distância na direção da envergadura, o terceiro furo sendo deslocado do eixo na direção da envergadura por uma segunda distância na direção da corda média aerodinâmica e sendo deslocado do primeiro furo por uma segunda distância na direção da envergadura.

15. Pá de rotor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente: uma bucha localizada em cada um dentre o primeiro furo, o segundo furo e o terceiro furo.

16. Pá de rotor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a primeira distância na direção da envergadura é igual à segunda distância na direção da envergadura.

17. Pá de rotor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a primeira distância na direção da envergadura tem uma magnitude diferente daquela da segunda distância na direção da envergadura.

18, Pá de rotor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a primeira distância na direção da corda média aerodinâmica tem magnitude igual, mas em direção oposta à segunda distância na direção da corda média aerodinâmica.

19, Pá de rotor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a primeira distância na direção da corda média aerodinâmica tem magnitude diferente e direção oposta à segunda distância na direção da corda média aerodinâmica.

20, Pá de rotor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada peto fato de que a extremidade de raiz incluí um primeiro afunílamento e um segundo afunílamento que formam um estreitamento da pá de rotor e unem-se em uma porção arredondada que forma a parte mais interna do membro de aerofólio.