CN101378956B - 用于旋翼飞机的旋翼桨叶 - Google Patents

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Abstract

一种旋翼桨叶(20)、尤其是用于旋翼飞机的旋翼桨叶，包括一个起空气动力作用的旋翼桨叶翼型，它具有一个翼型前端区域(21)、一个具有翼型芯(22)和包络翼型芯(22)的上和下覆盖皮(30)的翼型基体(20a)以及一个具有后棱边(40)的翼型后棱边区域(23)；并且具有一个可逆弯曲的弯曲促动器(26)，它通过第一端部固定在指向后棱边(40)的翼型基体(20a)的端部区域并且通过第二端部自由地从翼型基体(20a)和其端部区域向着后棱边(40)突出来并且通过这个突出来的第二端部形成旋翼桨叶翼型的翼型后棱边区域(23)的一部分和活动的旋翼桨叶罩(24)，它在弯曲促动器(26)弯曲时可以变形成弧形的旋翼桨叶罩偏转。

Description

用于旋翼飞机的旋翼桨叶
技术领域
本发明涉及一种尤其用于旋翼飞机、例如直升飞机的具有活动的旋翼桨叶罩的旋翼桨叶，以及具有这种旋翼桨叶的旋翼飞机。
背景技术
在旋翼飞机的旋翼桨叶上在运行中存在空气涡流。它们产生噪声和振动，它们例如可以在旋翼飞机的客舱中被感觉到并因此对乘客的舒适度产生不利影响。此外这种振动对于使用寿命和维护产生不利影响，因为它们可能导致零部件的材料疲劳和零部件连续的伴随着磨损的相对运动。
这种噪声和振动的原因是非对称的通流条件和复杂的航空机械和航空弹性的现象、旋翼桨叶与超前的旋翼桨叶的叶片涡流的撞击和由此引起的作用于旋翼桨叶上的作用力。为了尽可能广泛地考虑不同的飞行状态和变化的调整角度使用旋翼桨叶，在这种旋翼桨叶中旋翼桨叶的形状在后棱边区域中能够变化。通过旋翼桨叶形状在后棱边区域中的有针对性的适配性可以降低噪声和振动，同时改善飞行效率和飞行曲线。
在现有技术中已知在旋翼桨叶后棱边上的旋翼桨叶罩，它们例如借助于关节轴承活动地固定在旋翼桨叶翼型体上。由DE 10116479A1已知这种旋翼桨叶，其中旋翼桨叶罩可以通过一个压电促动器控制，它在翼型深度方向上与罩间隔地设置在旋翼桨叶翼型体的前端翼型区域里面。压电促动器产生调整力并且将这个调整力通过带状或杆状牵引部件传递到旋翼桨叶罩。
在这种旋翼桨叶中在相对较短的运行周期后旋翼桨叶罩的有效性降低。因此DE 10334267A1建议一个具有弹性活动的旋翼桨叶罩的旋翼桨叶，其中在机翼翼型的刚性覆盖皮里面或者直接在刚性覆盖皮下面或刚性覆盖皮上面固定压电促动器，由此可以有选择地操纵机翼翼型的顶面覆盖皮或底面覆盖皮上的两个压电促动器中的一个促动器并由此导致各覆盖皮相对于另一覆盖皮的偏移，使上覆盖皮相对于下覆盖皮缩短或延长。由于一个覆盖皮相对于另一覆盖皮相对缩短使安置在覆盖皮上的刚性旋翼桨叶罩偏转并且向上或向下运动。
在JP8-216-997中公开了一个用于直升机的旋翼桨叶，其中覆盖皮在旋翼桨叶后棱边的周围至少可以在翼型弦方向上借助于压电元件伸展和拉到一起。
在DE 10304530A1中也公开了一个类似的装置，其中压电促动器或者组合到没有罩的翼型里面或者选择仅仅位于罩里面。对于位于罩里面的压电促动器使翼型罩通过压电促动器变形。
发明内容
本发明的目的是，给出一种机翼旋翼桨叶罩的旋翼桨叶，它在机械学和运动学上是简单的，具有有利的空气动力学特性，并且能够在翼型弦方向和翼展方向上实现连续过渡的变形。
这个目的通过具有本发明旋翼桨叶得以实现。所述旋翼桨叶包括一个起空气动力作用的旋翼桨叶翼型，它具有一个翼型前端区域、一个具有翼型芯和包络翼型芯的上和下覆盖皮的翼型基体以及一个具有后棱边的翼型后棱边区域；并且具有一个可逆弯曲的弯曲促动器，该弯曲促动器通过第一端部固定在指向后棱边的翼型基体的端部区域，并且通过第二端部自由地从翼型基体和其端部区域向着后棱边突出来，并且通过这个突出来的第二端部形成旋翼桨叶翼型的翼型后棱边区域的一部分和活动的旋翼桨叶罩，该旋翼桨叶罩在弯曲促动器弯曲时可以变形成弧形的旋翼桨叶罩偏转。
在本发明中定义一个使用这样的旋翼桨叶的旋翼飞机。
本发明给出优选的实施例。
本发明的思想是，通过一个可逆弯曲的弯曲促动器、最好是一个压电促动器、它是弯曲促动器的组成部分起到激活或操纵旋翼桨叶罩的作用，即产生罩偏转。通过这个本身形成旋翼桨叶罩的主要组成部分的弯曲促动器使旋翼桨叶罩为了产生罩偏转可逆地变形。该弯曲促动器最好是扁平的，其中它可以由一个或多个板状或带状部件构成。扁平意味着，弯曲促动器在一个空间方向上、最好一个基本垂直于翼型表面的方向上比在另一空间方向上是薄的。对于扁平的弯曲促动器最好这样取向，使主平面基本沿着旋翼桨叶翼型的翼型面延伸。弯曲促动器的主平面可以位于与翼型外表面变化或不变的距离。重要的是，弯曲促动器可以获得确定的变形或弯曲。
通过在旋翼桨叶翼型的翼型基体中加入弯曲促动器的至少一个固定区域或者使弯曲促动器固定在翼型基体中的第一端部上，一方面无需用于固定罩的附加机械部件、如合页。另一方面与释放或操纵罩运动一样通过同一弯曲促动器实现罩部位的变形，由此使结构在机构上相当简单。因为弯曲促动器还锚接在翼型结构里面，保证稳定的固定。通过弯曲促动器使整个旋翼桨叶罩、必要时包括位于覆盖皮与弯曲促动器之间的填充层变形，不存在突然的过渡，而是在罩的所有偏转状态存在一个均匀的持久的轮廓，它不仅在翼型弦方向上而且在翼展方向上或者只在两个方向中的一个方向上变化，如果激活弯曲促动器的不同部位。
在弯曲促动器的部位中通常没有标准的翼型覆盖皮，例如由纤维复合材料制成的覆盖皮，它是特别刚性的并且赋予翼型稳定性。而是或者存在弯曲弹性的或者橡胶弹性的保护皮，橡胶弹性或弯曲弹性的第一填充材料安置在弯曲促动器上，或者使弯曲促动器外露，用于保证旋翼桨叶罩的良好弯曲性或变形性。也可以选择使通常由纤维复合材料制成的刚性常见覆盖皮至少不是通用的或者以其正常的强度存在于可弯曲的旋翼桨叶罩部位上，用于保证其弯曲。在覆盖皮中必需存在至少一个局部的薄位置、形成所谓的虚拟关节，或者使翼型后棱边区域中的覆盖皮必需总体上比常见的覆盖皮更薄地构成，由此使它在通过弯曲促动器施加作用力时易于变形。可变形的位置例如也可以通过局部的弯曲柔软的衬层在覆盖皮或组合的弯曲柔软的材料中构成。
因此罩偏转是弧形的、即，持续弯曲地没有拐点或不持续位置。由此在很大程度上防止产生不期望的涡流和与此相关伴随的增加的阻力，例如对于中断的表面轮廓或轮廓中拐角或拐点是这种情况，这有助于均匀的不振动的运行方式和均匀的绕流。因此旋翼桨叶在罩偏转时具有更好的空气动力学弹性。
按照一个优选的实施例所述弯曲促动器包括一个压电促动器，其中这个促动器例如是d33压电元件、d31压电元件或者也可以是其它的、通过输入电流激活并变形的元件、如以其它形状作为叠摞的压电聚合物或压电陶瓷。例如也可以是板状的由形状记忆合金制成的弯曲促动器。此外优选，使弯曲促动器含有纤维复合材料或合成材料、例如以层式板状的载体材料和压电促动器的结构。特别优选使弯曲促动器三层地通过纤维复合材料载体层和涂敷在其两面上的压电元件构成，由此得到层式结构。作为载体层尤其可以考虑玻璃纤维强化的塑料、按照需要具有各向异性或各向同性的特性，例如具有热固树脂(如环氧树脂)或热塑树脂的矩阵。重要的是，载体层同样是可逆弯曲的并因此通过激活弯曲促动器实现确定的偏转。载体层例如可以由弹性元件或者通过预应力构成，因此它在一个中性层中施加一个复位力到弯曲促动器上，如果不激活弯曲促动器或者在激活弯曲促动器时必需克服其预应力。
通过例如以带状在翼展方向上或者在翼型弦方向上或者以翼展方向和翼型弦方向的组合在载体材料上布置许多压电促动器能够实现无拐点且无缝隙的翼型、包括后棱边区域的轮廓，在后棱边区域上连接旋翼桨叶罩，并且不仅在变形状态而且在不变形状态实现包括旋翼桨叶罩本身并且扩展作为旋翼桨叶罩的激活可能性和形状记忆可能性，通过使旋翼桨叶罩本身确定地与弯曲促动器的激活有关地可逆地弯曲。
在此例如可以使压电促动器和/或载体材料在表面上具有变化的厚度或者与负荷或要产生的力适配的激活特性和形状变化特性，这在激活可能性和旋翼桨叶罩变形方面得到更多灵活性。尤其是可以使弯曲促动器由例如压电促动器或者由压电促动器和载体材料这样构成，例如优化罩的最大偏转或者罩或旋翼桨叶翼型的空气动力学效应。这种优化也可以由此加强，使弯曲促动器的层或者构成弯曲促动器的元件、如压电促动器和载体材料有针对性地基于材料特性调整，如果它们作为各向异性的材料是取决于方向的。
优选使柔性的填充材料涂敷到弯曲促动器上，其外表面在旋翼桨叶翼型的这个部位形成其外轮廓。柔性的填充材料可以完全或者只部分地覆盖弯曲促动器。柔性或橡胶弹性的填充材料可以按照优选的实施例形成柔性的保护皮。也可以选择一个附加的柔性弯曲弹性的保护层作为外表面的封闭包围柔性的填充材料，由此使柔性的填充材料位于弯曲促动器与保护皮之间。在这种情况下保护皮例如可以是柔性薄膜、事后硫化的材料、保护涂料或者类似物质。不仅填充材料而且保护皮都可以单面或双面地位于弯曲促动器或载体层上。使用填充材料提供在旋翼桨叶翼型与旋翼桨叶罩之间在轮廓方面特别均匀的过渡，因为填充材料可以任意地形成结构。尤其是填充材料可以一直达到翼型基体或者其覆盖层和/或其下面、即在芯与覆盖层之间并且在横截面中例如叉形或钳形地在其端部区域中包围翼型基体。翼型基体例如可以在自由选择的长度上例如尖端地收缩到填充材料里面。
对此也可以选择使弯曲促动器没有其它填充材料地形成罩，其中在这种情况下只使弯曲促动器的锚接部位位于翼型后棱边区域上面或里面。在旋翼桨叶罩的部位里面没有其它柔性层，除了必要时直接靠近弯曲促动器的弯曲弹性的保护皮或者在弯曲促动器的载体材料上的保护皮以外。
对于弹性填充材料优选使用泡沫材料、弹性材料或硅作为均质的弹性材料，它跟随弯曲促动器的形状变化并因此导致罩偏转和罩形状变化，它对应于弯曲促动器的偏转和形状变化。也可以选择使填充材料通过支承体材料、即非均质的材料或结构构成。在旋翼桨叶翼型横截面方向上观察，这种例如筋式的加强部件最好在翼型厚度方向上延伸。
为了形成翼型基体与旋翼桨叶罩之间的节点最好具有用于旋翼桨叶罩的固定装置，使旋翼桨叶罩例如为了更换或为了维护工作或者为了检验可以拆下来。这种节点不仅包括机械节点，它保证，在旋翼桨叶和旋翼桨叶罩分开并且接着再拼接时，维护初始旋翼桨叶的机械特性，而且包括具有电接头的电节点，它由于在两个零部件上的相互适配的元件保证毫无问题地再建立例如电接通，它最好通过翼型芯内部实现。因为节点在安置罩时不对环境外露，因此它保护例如弯曲促动器在运行期间免受环境如污物的影响。代替具有用于使弯曲促动器与翼型基体分开的方法的节点，也可以使弯曲促动器不可拆卸地固定在翼型上。
所述固定装置可以具有连接翼型结构，在其中例如通过插入孔安装弯曲促动器。也可以选择使弯曲促动器的例如叉形的连接部位插到固定凸起上。连接翼型结构例如通过粘接、粘合、螺栓连接、铆接或直接层合与翼型芯或翼型基体连接。连接翼型结构的固定装置或尤其固定凸起或插入孔最好向着翼型后棱边延伸。
例如可以使连接翼型结构通过基本U形的翼型构成，它向着翼型后棱边敞开并且衬入到翼型基体里面。U形翼型最好由相当结实的材料、如纤维复合材料制成。用于弯曲促动器的容纳结构例如通过另两个向着翼型后棱边拱曲的并向着翼型前端区域敞开的、基本U形的翼型部件构成，其中在两个另外的翼型部件之间构成用于弯曲促动器的通道式缝隙形式的连接翼型结构。翼型部件分别与翼型的刚性覆盖皮连接。在两个U形的、向着后棱边凸起式的容纳结构的翼型之间可以加入弯曲促动器并且形状结合和/或力结合地固定。这种结构保证重力在上与下外罩之间传递，这保证足够的旋翼桨叶扭转强度。同时这个节点提供一个弯曲节点，它可以传递弯曲促动器与旋翼桨叶翼型之间的机械负荷。用于操纵和必要时弯曲促动器的传感器的电或其它接头例如可以在缝隙式通道内部构成。
也可以选择使固定装置通过U形的翼型构成，它向着翼型的后棱边拱曲并且其敞开的侧面面对翼型前端区域。用于弯曲促动器的由延伸到翼型后棱边且敞开的通道构成的连接翼型结构在同样向着翼型后棱边拱曲的第二翼型里面成形。第二基本U形的翼型在外表面上过渡到第一翼型。用于弯曲促动器的这种导向或连接翼型结构例如可以由缝隙式开孔构成，在其中插入或导入弯曲促动器并且通过形状和/或力结合锚接。也可以选择使它由凸起构成，弯曲促动器从外面围卡凸起并且通过它导引电接通。在各种情况下在上与下覆盖皮之间都存在传递剪力的剪切节点。
形成连接翼型结构的翼型部件可以直接或间接地例如通过其它翼型或连接部件的区段与上或下覆盖皮连接。此外可以使它一体或多体地构成。
如果固定装置是多体的(例如第一U形翼型和/或在翼型芯中的锚接)，可以使固定装置的不同部件相互间通过形状和/或力结合连接。为了提高节点强度优选使翼型附加地通过提高强度的第二填充材料至少部分地充满。弯曲促动器或连接翼型结构最好在这个部位以更高的强度固定。这种第二填充材料的强度要高于翼型的强度。为了避免太大的材料强度突变可以使第二填充材料通过弯曲或凹下构成，用于从第二填充材料逐渐过渡到翼型和/或覆盖皮。
另一可选择的连接翼型结构是向着翼型后棱边拱曲的U形翼型和向着翼型后棱边延伸的凸肩。在这个凸肩上从外面固定弯曲促动器。
U形翼型在所有配置中可以对称或非对称地构成。在第一U形通道上按照需要可以非对称或对称地具有用于固定弯曲促动器的容纳体。
附图说明
下面借助于附图示例性地描述本发明。附图中：
图1示出按照本发明第一实施例的旋翼桨叶的横截面图，
图2示出按照本发明另一实施例的旋翼桨叶的横截面图，
图3以放大的横截面图示出按照本发明的旋翼桨叶的弯曲促动器的局部，
图4示出图3的可选择实施例，
图5示出图3的另一可选择实施例，
图6以放大图示出按照本发明的旋翼桨叶的旋翼桨叶翼型的后棱边区域，它具有电的和机械的节点，
图7示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图8示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图9示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图10示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图11示出示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图12示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图13示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图14示出图6的电和机械的节点的另一选择，
图15示出按照本发明的旋翼桨叶的后棱边区域的横截面图，其中使用均质的填充材料，
图16示出对应于图15的视图，其中使用非均质的填充材料，
图17示出在翼型基体与后棱边区域之间的过渡的示例。
具体实施方式
图1和图2示出按照本发明的旋翼桨叶20的两个实施例。该旋翼桨叶20具有一个包括翼型芯22的翼型基体20a并且还具有一个翼型前端区域21和包括后棱边40的后棱边区域23。翼型芯22从翼型前端区域21延伸到后棱边区域23。旋翼桨叶20还具有旋翼桨叶罩24，它连接在翼型后棱边区域23上。在图1和2中示出的旋翼桨叶20的横截面是垂直于翼展方向和旋翼桨叶20翼型深度方向的横截面。
对于在图1中所示的实施例所述旋翼桨叶罩24通过一个板状或带状的弯曲促动器26(多变形弯曲体)构成，它在其指向翼型前端区域21的端部上具有一个固定装置28，通过它使弯曲促动器在固定区域50上衬入并固定在翼型芯22或翼型基体20a里面。在图1中示出构成旋翼桨叶罩24的弯曲促动器26的两个不同实施例。弯曲促动器26在两侧面上通过柔性的或弹性的保护皮33覆盖。保护皮33也可以只在一面上存在。旋翼桨叶20的翼型芯22通过尽可能刚性的且有助于稳定性的上和下覆盖皮30覆盖。因此弯曲促动器26在旋翼桨叶翼型的后棱边区域23中形成翼型芯22或翼型基体20a的延长体。翼型基体20a和旋翼桨叶罩24与其弯曲促动器26一起形成旋翼桨叶翼型。
与在图1中所示的实施例不同，对于在图2中所示的旋翼桨叶翼型20不仅将弯曲促动器26的固定装置28衬入到翼型基体20a的翼型芯22或固定区域50里面，而且在旋翼桨叶罩24处的保护皮33与弯曲促动器26之间加入弯曲弹性的第一填充材料32。因此不仅固定装置28免受环境影响地安置在翼型基体20a里面，而且整个弯曲促动器26也位于受保护。此外由此可以使翼型基体20a或其端部区域与旋翼桨叶罩24之间的过渡均匀地且没有干扰棱边或台阶地成形。由于第一填充材料32和保护皮33的弹性至少在旋翼桨叶20的后棱边区域23中以罩式的方式保证旋翼桨叶20后棱边区域23的偏转，但是附加地使旋翼桨叶罩24弧形地可逆地变形。
尤其是对于相当薄的旋翼桨叶翼型优选这种扩展结构，因为由于相当薄的由弹性第一填充材料32构成的层不会限制从弯曲促动器26的运动和形状变化到翼型外轮廓的变化。因此以所期望的罩式方法、即至少在与使用刚性旋翼桨叶罩时类似地保证旋翼桨叶20的后棱边区域23的形状变化。并且避免在翼型基体20a与旋翼桨叶罩24之间的罩偏转时的不平稳的位置。
在图3至5中以不同实施例的放大细节图示出弯曲促动器26的扩展结构。原则上作为形成弯曲促动器26的部件可以考虑在例如通过施加电压或者其它方式例如磁致伸缩地激活或操纵时确定地改变其形状的部件。例如可以使弯曲促动器26含有压电陶瓷、例如d33或d31压电叠摞(压电堆栈)，或者压电聚合物，它在施加电压时至少在一个空间方向上确定地、即根据激活参数的大小给定地膨胀或拉到一起。在图3至5中示出弯曲促动器26的不同结构，它除了压电陶瓷以外也包括由纤维复合材料或合成材料(例如由玻璃纤维强化塑料)组成的载体层36。所述弯曲促动器26是基本上带状或板状的并且尤其在一个空间方向上(在图3至5所示的横截面方向)比翼型后棱边区域的局部翼型厚度更薄。
对于在图3中所示的视图附加地为了优化和适配使在两侧涂敷到由纤维复合材料(例如玻璃纤维强化塑料)组成的载体层36上的压电元件34的层厚(叠摞厚度)适配于旋翼桨叶罩24的弯曲分布或空气动力学效应。尤其是使载体层36通过恒定的厚度构成，而压电元件34具有在翼型深度方向上线性截取的厚度。压电元件也可以例如是形状适配的压电叠摞(所谓的压电堆栈)，它可以通过切屑的造型加工。
在图4中示出相反的情况，其中压电元件34具有恒定的厚度，而由玻璃纤维强化塑料组成的载体层36具有变化的厚度。
图5仅仅示出一个组合，其中不仅压电元件34而且由玻璃纤维强化的塑料组成的载体层36在其厚度上都是变化的。
在旋翼桨叶的旋翼桨叶罩24的范围中的布置能够使相互间具有相同或不同的压电特性的多个压电元件不仅在翼展方向上而且在翼型弦方向上并排或前后地、例如棋盘式或规则或不规则分布地设置。在此多个独立的压电堆栈可以组成段，它们仍然涂敷到载体层材料的段上。不仅载体层段而且压电元件的形状、大小以及布置都可以按照需要选择。这些压电元件段的接通例如可以通过功率总线通过在翼展方向上施加电压和在翼型弦方向上接通压电实现。在此能够在翼展方向上具有多个相互绝缘的电导线，这得到促动器、布线和强化的冗余。同时可以使段在翼展方向上相互独立地操纵，由此在翼展方向上和翼型弦方向上在罩偏转时实现具有光滑过渡的轮廓。尤其是沿着翼展方向在运行中可以具有例如具有不偏转的罩的部位和具有偏转的罩的部位，其中在这些部位之间具有均匀的、持久的过渡部位。
在图6至14中示出不同的可能性，用于在翼型芯22或翼型基体20a与旋翼桨叶罩24之间实现节点、即可重复拆卸的并且无需重要的重新调整地再建立连接。在此重要的是，通过节点可以传递上与下覆盖皮30之间的剪力，即，能够实现旋翼桨叶的扭转。这一点要求具有一个刚性的剪切和弯曲节点，用于使在例如由扭转箱构成的翼型基体20a中接收的力也传递到旋翼桨叶罩24的固定区域50里面。
特别优选，当这样构成节点时，使旋翼桨叶罩24完全与翼型基体20a分开。为此可以使机械节点具有一个形状结合或力结合的可分开的零部件之间的过渡或者两个零部件的组合，例如通过螺栓、销子、铆钉或使用槽和榫翼型。
在上述的附图中同样示出用于提高强度和用于例如电节点位置的示例。例如图6示出一个布置，其中在弯曲促动器26与柔性的保护皮33之间在旋翼桨叶罩24处加入弯由弹性的第一填充材料32。在翼型芯22中至少局部地衬入第一U形翼型38，它向着翼型后棱边敞开。通过翼型部件42构成的用于弯曲促动器26的容纳体结构由双重U形通道组成，其中容纳体结构的U形这样设置，使每个U形包围第一U形翼型38的侧腿。弯曲促动器26导入到容纳体结构的U形翼型38之间并且在那里在这个部位中也具有电节点44，它具有相互对应的接头。在翼型38里面或上面可以具有与翼型芯22上的连接布线的电节点的对应体。在此最好这样设计容纳体结构的U形翼型38，42的尺寸，使其对准翼型基体的上或下“刚性”覆盖皮30的侧腿到达靠近覆盖皮30，这改进重力在上与下覆盖皮30之间的传递。此外最好这样选择布置，使不仅一部分U形翼型38而且使一部分容纳体结构的翼型42衬入到翼型芯22里面，而另一部分分别到达填充材料32里面。因此，尽管结构由旋翼桨叶20构成，其旋翼桨叶罩24可以与翼型芯22分开，也可以保证，这样定义机械和电的节点，在重复分开和组装时也根本没有零部件相互间的偏移并因此容易再建立连接。
在图7中示出对于固定区域50的可选择的一种情况，其中弯曲促动器26没有周围的第一填充材料32地形成旋翼桨叶罩24。在图7中示出弯曲促动器26的两个偏转位置。与在图6中所示的实施例不同使翼型38这样加入到翼型芯22里面或翼型基体20a的后棱边区域上，使翼型向着翼型后棱边40拱曲。通过翼型42形成的同样具有基本U形通道形状的容纳体结构以相同的拱曲方向从外面包围翼型38的U形。作为电节点44的电接通手段和接头仍然可以不仅位于容纳体结构上而且位于翼型38上，由此在使通过翼型42构成的容纳体结构与翼型38分开并接着重新组装时定义节点。作为节点的机械加强可以具有附加的形状结合或力结合的部件。翼型部件42还向着旋翼桨叶翼型后棱边40包括一个通道形插入孔52，通过它导引弯曲促动器26，并且在其中安装弯曲促动器。在这种情况下固定装置28完全衬入到翼型芯22或翼型基体20a的后端部里面。只有弯曲促动器26作为旋翼桨叶罩24通过一个端部从翼型基体20a向着后棱边40突出来。
在图8中示出与图7对应的布置的这种情况，从翼型基体20a突出来的弯曲促动器26部分的整个长度衬入到弹性第一填充材料32里面。第一填充材料32的外轮廓形成旋翼桨叶罩24的外轮廓和旋翼桨叶翼型在这个部位的外轮廓。在翼型基体上的固定结构包括电和机械的节点与图7相同。
按照图9和10的固定结构与按照图7和8的固定结构的差别是，弯曲促动器26不衬入到用于弯曲促动器26的通道形插入孔52里面，而是具有叉形的端部，它从外面围卡一个固定凸起54。通过固定凸起54仅仅导引用于电节点44的电布线材料。与图8相同在按照图10的变化中弯曲促动器由第一填充材料32覆盖，它也覆盖固定装置50或其固定凸起54和节点44。
按照图11和12的固定结构基本对应于按照图7和8的固定结构。但是为了提高强度使U形翼型38通过第二填充材料56充满，它具有比翼型芯22材料更高的强度。在按照图12的实施例中第二填充材料56具有在后棱边方向拱起的弯曲，由此从第二填充材料56逐渐过渡到翼型芯22和上和下覆盖皮30。
弯曲促动器26本身可以分别通过形状和/或力结合固定在通过翼型42构成的容纳体结构上。
图13和14示出用于固定区域的另一实施例。在按照图6至10的固定结构中分别对于基本对称的旋翼桨叶翼型和/或对称的罩翼型和罩偏转使用基本对称的翼型部件38，42，其侧腿42分别达到翼型芯22部位的覆盖皮30，而在按照图13和14的固定结构中只使用一个通过翼型38构成的非对称通道，它具有非对称安置的固定凸起58。在这个凸起58上单侧地形状和/或力结合地固定弯曲促动器26。这种结构方式尤其适合于非对称的旋翼桨叶翼型和/或非对称的罩翼型和罩偏转。这种节点结构也可以传递上与下覆盖皮30之间的剪力并且保证刚性的弯曲节点。弯曲促动器26在凸起58上的固定例如可以通过粘接、铆接、钎焊、螺栓或类似方式实现。
在弯曲促动器26衬入到弹性第一填充材料32里面或者由填充材料覆盖的实施例中第一填充材料32可以如图15所示由均质的第一填充材料32构成，例如由泡沫或弹性材料或例如硅。第一填充材料32充满弯曲促动器26的顶面和底面与弯曲弹性或柔性的外保护层33之间的部位，保护层在这个位置形成罩和旋翼桨叶翼型的外轮廓。第一填充材料32和保护层33跟随弯曲促动器26的可逆弯曲，由此产生一个弧形的、持久的旋翼桨叶罩偏转。
对此也可以选择对于第一填充材料32使用非均质的材料或者使用如图16所示的结构。这个结构例如是一种支承体，例如由在翼型厚度方向上延伸的筋形加强部件，它同样具有足够的弹性和柔性，用于实现弯曲促动器26的运动。在此对于第一填充材料32与对于保护皮33一样可以充分利用填充材料或保护皮的可能的方向关系。
在上述的图1至16的实施例中旋翼桨叶罩24和翼型芯22或翼型基体20a与第一填充材料32之间的过渡总是相当突然的、直线的过渡。当然也可以实现逐渐的过渡。如图17所示，例如可以使翼型基体20a通过固定区域50向着后棱边40收缩。位于弯曲促动器26顶面和底面上的第一填充材料32在这个实施例中越过固定区域50延伸到翼型基体20a或其上和下覆盖皮30。在翼型深度方向上测量的过渡长度L、以该长度第一填充材料32在翼型基体20a上延伸，可以根据给定的旋翼桨叶翼型以及所需的旋翼桨叶罩24在中性状态和在偏转状态中的翼型几何形状特性确定。由图17还看出，第一填充材料32的局部层厚Ds从后棱边40开始向着固定区域50首先增加然后接着在翼型前端区域21的方向上再减小。
本发明不局限于上述的实施例。而是在保护范围内按照本发明的旋翼桨叶也可以与上面具体描述的实施例不同。例如可以使包括弯曲促动器26和旋翼桨叶罩24的旋翼桨叶翼型部分、包括具有固定区域50的翼型基体20a的那些部分也由独立的罩模块构成，它可拆卸地固定在翼型基体20a的保留部分上。
附图标记清单
20   旋翼桨叶
20a  翼型基体
21   翼型前端区域
22   翼型芯
23   后棱边区域
24   旋翼桨叶罩
26   弯曲促动器
28   固定装置
30   覆盖皮
32   弯曲弹性的填充材料
33   弯曲弹性的保护皮
34   压电元件
36   载体层
38   U形翼型
40   翼型后棱边
42   翼型部件
43   翼型区域
44   电节点和/或接头
50   固定区域
52   插入孔
54   固定凸起
56   填充材料
58   固定凸起
Ds   第一填充材料32的局部层厚
L    过渡长度

Claims (29)

1.旋翼桨叶(20)，包括一个起空气动力作用的旋翼桨叶翼型，它具有一个翼型前端区域(21)、一个具有翼型芯(22)和包络翼型芯(22)的上和下覆盖皮(30)的翼型基体(20a)以及一个具有后棱边(40)的翼型后棱边区域(23)；并且具有一个可逆弯曲的弯曲促动器(26)，该弯曲促动器通过第一端部固定在指向后棱边(40)的翼型基体(20a)的端部区域，并且通过第二端部自由地从翼型基体(20a)和其端部区域向着后棱边(40)突出来，并且通过这个突出来的第二端部形成旋翼桨叶翼型的翼型后棱边区域(23)的一部分和活动的旋翼桨叶罩(24)，该旋翼桨叶罩在弯曲促动器(26)弯曲时可以变形成弧形的旋翼桨叶罩偏转，其中在附属于板状弯曲促动器(26)的翼型基体(20a)的那个端部区域上或里面具有一个固定装置(28，50)，通过它使
-弯曲促动器(26)或
-具有旋翼桨叶罩(24)与弯曲促动器(26)的翼型后棱边区域(23)可拆卸地固定在旋翼桨叶翼型上，
所述固定装置(28)具有一个与翼型基体(20a)的端部区域连接的封闭翼型结构，它具有用于插入板状弯曲促动器(26)的第一端部的插入孔(52；54)或者用于固定板状弯曲促动器(26)的第一端部的固定凸起(54，58)。
2.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述板状弯曲促动器(26)具有一个板状的由形状记忆合金制成的元件。
3.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述板状弯曲促动器(26)是一个板状压电弯曲促动器(34)。
4.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述板状弯曲促动器(26)设置在至少一个板状的、可逆弯曲的载体层(36)上。
5.如权利要求4所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述板状弯曲促动器(26)是一个板状压电弯曲促动器(34)，所述板状压电弯曲促动器(34)和/或载体层(36)具有变化的厚度。
6.如权利要求4所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述可逆弯曲的载体层(36)由纤维复合材料制成。
7.如权利要求4所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，在载体层(36)的两面上设置板状弯曲促动器(26)。
8.如权利要求4所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述弯曲促动器(26)单面地设置在载体层(36)上。
9.如权利要求4所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述载体层(36)由用于板状弯曲促动器(26)的复位装置构成。
10.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，至少形成活动的旋翼桨叶罩(24)的板状弯曲促动器(26)的第二端部用柔性的、弯曲弹性的第一填充材料(32)覆层，它在旋翼桨叶翼型的这个区域中形成其外轮廓。
11.如权利要求10所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述柔性的、弯曲弹性的第一填充材料(32)一直延伸到翼型基体(20a)或者翼型基体(20a)的上和下覆盖皮(30)。
12.如权利要求10或11所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述柔性的、弯曲弹性的第一填充材料(32)是均质的、柔性弯曲弹性的填充材料(32)。
13.如权利要求10或11所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述柔性的、弯曲弹性的第一填充材料(32)是非均质的、柔性弯曲弹性的填充材料(32)。
14.如权利要求10或11所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述柔性的、弯曲弹性的第一填充材料(32)具有柔性的、弯曲弹性的保护皮(33)，它至少在旋翼桨叶罩(24)处形成旋翼桨叶翼型的外轮廓。
15.如权利要求14所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述柔性的、弯曲弹性的保护皮(33)是柔性的、弯曲弹性的第一填充材料(32)的整体的组成部分。
16.如权利要求14所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述柔性的、弯曲弹性的保护皮(33)是涂敷在柔性的、弯曲弹性的第一填充材料(32)上的独立的保护层。
17.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述上和下覆盖皮(30)一直延伸到板状弯曲促动器(26)的第一端部并且固定弯曲促动器(26)，所述弯曲促动器(26)的第二端部在上和下覆盖皮(30)之间自由突出来。
18.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述覆盖皮(30)一直延伸到板状弯曲促动器(26)并且在这个区段中具有比包络翼型基体(20a)与其翼型芯(22)的覆盖皮(30)的那些区域减小的皮厚，由此使覆盖皮(30)在这个区段与弯曲促动器(26)一起可以变形成弧形的旋翼桨叶罩偏转。
19.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述覆盖皮(30)一直延伸到板状的弯曲促动器(26)并且在弯曲促动器的第一端部的区域中具有在其抗弯强度上局部不平稳的部位，该不平稳的部位形成虚拟的旋翼桨叶罩关节，通过它使翼型后棱边区域(23)与弯曲促动器(26)的弯曲一起变形成旋翼桨叶罩偏转。
20.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述板状弯曲促动器(26)的第一端部具有连接区域，它可以插到固定凸起(54)上。
21.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述板状弯曲促动器(26)的第一端部带状地构成并且平面地设置在固定凸起(58)上并固定在固定凸起上。
22.如权利要求1，20和21中任一项所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述封闭翼型结构具有第一U形翼型(38)，其敞开的侧面面对翼型前端区域(21)并且其侧腿直接或间接地与上和下覆盖皮(30)连接。
23.如权利要求22所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述第一U形翼型(38)在其面对后棱边(40)的侧面上具有翼型区域，它形成插入孔(52)或固定凸起(58)。
24.如权利要求22所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，在第一U形翼型(38)上固定至少一个翼型部件(42)，它围住第一U形翼型(38)并且
-通过一第一翼型区域(43)直接或间接地与上和/或下覆盖皮(30)连接和
-通过面对后棱边(40)的第二翼型区域形成插入孔(52)或固定凸起(54，58)。
25.如权利要求22所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述第一U形翼型(38)在其面对后棱边(40)的侧面上具有在翼型前端区域(21)和翼型芯(22)方向上延伸的回环形翼型区域，它形成向着后棱边(40)敞开的弯曲，它形成插入孔(52)，并且回环形翼型区域从翼型芯(22)侧面被U形的第二翼型(44)包围，其敞开的侧面面对后棱边(40)。
26.如权利要求23所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述第一U形翼型(38)至少部分地通过第二填充材料(56)充满，该第二填充材料具有比翼型芯(22)材料更高的刚度。
27.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述固定装置(28)具有用于供能和/或控制板状弯曲促动器(26)的节点和/或接头。
28.如权利要求1所述的旋翼桨叶(20)，其特征在于，所述弯曲促动器(26)是一个平面的弯曲促动器(26)。
29.旋翼飞机，具有至少一个旋翼，该旋翼具有至少一个如上述权利要求中任一项所述的旋翼桨叶(20)。
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