CN101479151A

CN101479151A - 用于调节螺旋桨叶片的螺距角的调节装置，可调螺距螺旋桨，可在计算机中执行的控制函数，以及用于调节螺旋桨叶片的螺距角的方法

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Publication number: CN101479151A
Application number: CN200780023818.3A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯-彼得·奈茨克; 安德烈亚斯·乌尔里希
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-06-24
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: WO2008001299A3; EP2032435A2; WO2008001299A2; JP2009541143A; BRPI0714069A2; RU2009101980A; RU2446989C2; DE102006029057A1; EP2032435B1; DE602007006014D1; ATE465083T1; CN101479151B; US20090297348A1; US8109728B2; CA2655236A1

Abstract

一种调节装置(9)，其用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)的螺距角，所述螺距角处于具有正螺距角的第一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片(10)在正螺距角处产生推力；处于第二叶片螺距角范围中；处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在负螺距角处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生反推力。其中，在如下螺距角范围--即叶片阻力为最小值以及在低推力情况下的正螺距角范围和在低反推力情况下的负螺距角范围，至少第一组(A)的螺旋桨叶片(1、2、…)旋转通过具有临界螺距角的第二叶片螺距角范围同时另一组(B)中的螺旋桨叶片处于正叶片螺距角范围中。还描述了相应的可调螺距螺旋桨、计算机执行的控制函数以及方法。

Description

用于调节螺旋桨叶片的螺距角的调节装置，可调螺距螺旋桨，可在计算机中执行的控制函数，以及用于调节螺旋桨叶片的螺距角的方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片的螺距角的调节装置、一种可调螺距螺旋桨、一种用于致动调节装置的控制装置、一种可在计算机中执行的用于调节所述调节装置的控制函数、以及一种用于调节螺旋桨叶片的螺距角的方法。

背景技术

高性能的螺旋桨飞行器具有可调螺距的螺旋桨，其中螺旋桨叶片的螺距角可匹配于各种飞行状态(起飞、爬升、巡航、俯冲、着陆)，并且，在最后的着陆过程的阶段，可设定产生用于制动目的的反推力。在螺旋桨沿着相同方向旋转的情况下，对于飞行模式，螺旋桨叶片设定为限定的正螺距角，而在反推力模式下，螺旋桨叶片的螺距角为负。

当从推力模式向制动或者反推力模式转换时，螺旋桨叶片必须从正螺距角范围旋转到负螺距角范围。在此过程中，螺旋桨通过转动运动来驱动。在从正螺距角范围到负螺距角范围的转换过程的临界区域中，也就是说螺旋桨既不产生推力也不产生反推力时，由于螺旋桨上的气动阻力较低，使得螺旋桨的转速上升到较高值。这样导致了在整个驱动系统上的高负荷，尤其是在容纳于其中的涡轮上。根据现有技术，通过螺旋桨叶片的大扭转、承载驱动部件的减载设计、和/或特别迅速地穿过既不产生推力也不产生反推力的临界区域来克服上述问题。然而，所有这些措施都具有相关的缺点。

发明内容

本发明提供了一种改进的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片的螺距角的调节装置、一种可调螺距螺旋桨、一种用于致动调节装置的控制装置、一种可在计算机中执行的用于调节所述调节装置的控制函数、以及一种用于调节螺旋桨叶片螺距角的方法，借助于本发明，驱动系统在推力反向时承受较轻负荷。

该目的是通过独立权利要求的主题来实现。进一步的实施方式在引用独立权利要求的从属权利要求中得到说明。

本发明提供一种具有多个螺旋桨叶片的可调螺距螺旋桨，所述螺旋桨叶片可在螺旋桨产生推力的螺距角与沿相同方向旋转时螺旋桨产生反推力的螺距角之间进行调节，其具有用于调节螺旋桨叶片螺距角的调节装置，在调节过程中，螺旋桨叶片旋转通过既不产生推力也不产生反推力的临界区域。本发明中将螺旋桨叶片分成至少一个第一组的螺旋桨叶片以及一个第二组的螺旋桨叶片，将调节装置设计成使得一个组中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域同时另一组中的螺旋桨叶片不处于临界区域中。

根据本发明的可调螺距螺旋桨的一个示例，将调节装置设计成使得只有一个组中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域以产生反推力，其中旋转通过临界区域的螺旋桨叶片产生的反推力大于未旋转通过临界区域的螺旋桨叶片产生的推力。

根据本发明的可调螺距螺旋桨的另一示例，将调节装置设计成使得各组螺旋桨叶片在不同的时刻旋转通过临界区域，从而当所述另一组中的螺旋桨叶片既不产生推力也不产生反推力时，所述一个组中的螺旋桨叶片产生推力或反推力，反之亦然。

根据本发明的可调螺距螺旋桨的一个实施方式，螺旋桨叶片安装在叶根上从而螺旋桨叶片可以围绕叶片轴线旋转，所述叶片轴线相对于螺旋桨轴线沿径向延伸，并且调节装置包括至少一个可沿螺旋桨轴线的纵向移动的轭和中间元件，所述中间元件以铰接的形式在轭与力作用点之间耦联，所述力作用点位于各个螺旋桨叶片的叶根处并相对叶片轴线离心设置，当轭沿螺旋桨轴线的纵向移动时中间元件致使螺旋桨叶片绕其轴线旋转，一组螺旋桨叶片的力作用点与另一组螺旋桨叶片的力作用点相对于彼此偏置，从而使得一个组中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域同时另一组中的螺旋桨叶片未处于临界区域中。

根据本发明的可调螺距螺旋桨的一个实施方式，螺旋桨具有偶数个螺旋桨叶片，所述偶数个螺旋桨叶片分成分别相对于彼此独立偏置的两组螺旋桨叶片。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的一个示例性实施方式，其中：

图1示出了根据本发明一个示例性实施方式的可调螺距螺旋桨的简化立体图；

图2示出了图1中所示的可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片的叶根的放大立体细节图；

图3a和3b示出了调节装置的一个示例的示意图，该调节装置用于沿螺旋桨的轴线调节图1所示的螺旋桨的螺旋桨叶片，其是图2中所示叶根的俯视图；

图4示出了作为基准螺距角的函数的两组螺旋桨叶片的螺距角的曲线图；

图5a示出了调节装置的另一示例处于第一位置中的立体图；

图5b示出了图5a中的调节装置的另一示例处于第二位置中的立体图；

图6a示出了调节装置的又一示例处于第一位置中的立体图；

图6b示出了图6a中的调节装置的又一示例处于第二位置中的立体图；

图7a示出了具有四个螺旋桨叶片的螺旋桨示意图，其中第一组的螺旋桨叶片的一个示例以黑体示出；

图7b和7c示出了具有六个螺旋桨叶片的螺旋桨的示意图，第一组的螺旋桨叶片的另外两个示例以黑体示出，在图7b的螺旋桨的情况下由两个螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片以及在图7c的螺旋桨的情况下由三个螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片；

图7d和7e示出了具有八个螺旋桨叶片的螺旋桨的示意图，第一组的螺旋桨叶片的另外两个示例以黑体示出，图7d的螺旋桨的情况下由两个螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片以及在图7e的螺旋桨的情况下由三个螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片；

图7f示出了具有九个螺旋桨叶片的螺旋桨的示意图，第一组的螺旋桨叶片的示例以黑体示出，在图7f的螺旋桨的情况下由三个螺旋桨叶片形成第一组螺旋桨叶片。

具体实施方式

图1示出了用于现代的高性能螺旋桨飞行器的螺旋桨10的立体图，其具有多个螺旋桨叶片1、2、...。特别是，螺旋桨10可由涡轮驱动。可单独调节螺旋桨叶片1、2、...的螺距角，从而使得螺旋桨叶片的位置能够匹配于飞行器的飞行状态，即：起飞、着陆、巡航、俯冲或者爬升。另外，螺旋桨叶片1、2、...的螺距角还可以进行调节，使得当螺旋桨沿相同方向旋转时产生反推力，从而飞行器能够在最后的着路过程的阶段借助于反推力制动。将推力模式下的螺旋桨叶片1、2、...的螺距角定义为正，反推力模式下的定义为负。螺旋桨叶片1、2、...能够分别绕轴线Y旋转，所述轴线Y基本上沿着每个螺旋桨叶片1、2、...的纵向并且相对于螺旋桨轴线X沿径向延伸。

图2以放大并简化的方式示出了图1中的螺旋桨叶片1的叶根93。位于视向前方的螺旋桨毂11的轴线X仅由虚线指出。

图3a和3b示意性地示出了用于调节螺旋桨叶片1、2、...的调节装置9。在图示的示例性实施方式中的调节装置9具有：轭94，其可以沿螺旋桨轴线X的方向移动；以及中间元件91和92，所述中间元件91和92以铰接的形式在轭94与各个螺旋桨叶片1、2、...的叶根93之间耦联。在叶根93处，中间元件91和92分别耦联至各个力作用点95，力作用点95以曲轴的形式相对于叶片轴线Y离心布置。当轭94沿螺旋桨轴线X的方向移动时，螺旋桨叶片1、2、...于是将围绕其轴线Y旋转。除了以这种形式实施，调节装置9还可以以其它的适当的方式实施，例如借助于齿轮、齿杆或其它装置。

螺旋桨10的螺旋桨叶片1、2、...分成至少一个第一组A的螺旋桨叶片和一个第二组B的螺旋桨叶片，并且调节装置9设计成对螺旋桨叶片进行分组调节，从而，一个组B中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域并因此只承受较小的气动阻力，同时另一组A中的螺旋桨叶片未处于此临界区域，反之亦然，临界区域已经在前序中介绍过并且在该临界区域内螺旋桨叶片既不产生推力也不产生反推力。

根据本发明的一个示例性实施方式，调节装置9设计成使得仅一个组B中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域以产生反推力，而其它螺旋桨叶片——尤其是组A中的叶片——至少在某种程度上仍然产生推力。在这种情况下，组A中的螺旋桨叶片的螺距角由点划线图示出，而组B中的螺旋桨叶片的螺距角以实线的形式图示出，它们可精确地作为基准螺距角的函数，当所述基准螺距角大于20°时，它们基本上对应于螺旋桨叶片1、2、...的螺距角。

当螺距角从大约48°的初始值开始减小时，最初，组A、组B中的螺旋桨叶片的螺距角也都减小至相同的程度，直到当螺距角为大约20°时，组A中的螺旋桨叶片与组B中的螺旋桨叶片之间才产生差异。当基准角继续减小时，组A中的螺旋桨叶片的螺距角停在大约18°，也就是说不再减少，而组B中的螺旋桨叶片的螺距角进一步下降，穿过零并到达大约-15°的螺距角。这就意味着组B中的螺旋桨叶片产生了反推力，而组A中的螺旋桨叶片仍然设定成产生少量的推力。在这种情况下，由旋转通过临界区域的组B的螺旋桨叶片所产生的反推力大于由未旋转通过临界区域的组A的螺旋桨叶片所产生的推力，从而整体上产生期望的反推力。

根据本发明的另一示例性实施方式，调节装置9设计成使得组A中的螺旋桨叶片和组B中的螺旋桨叶片均旋转通过临界区域，不过是在不同的时刻，从而当所述另一组A中的螺旋桨叶片既不产生推力也不反推力——即它们处于临界区域中时，所述一个组B中的螺旋桨叶片产生推力或者产生反推力，反之亦然。这样确保了未处于临界区域中的一个组中的螺旋桨叶片产生足够的阻力以防止超过螺旋桨传动的最大允许转速。

在图3a和3b中所示的示例性实施方式中，选择叶根93上的力作用点95的位置、中间元件91和92的长度以及至少一个轭94相对于螺旋桨轴线X的位置，使得一个组B中的螺旋桨叶片正好旋转通过临界区域，同时另一组A中的螺旋桨叶片还未达到临界区域或不再处于临界区域中。这通过在叶根93上的力作用点95沿周向的不同位置以及轭94相对于螺旋桨轴线X的不同位置示意性地图示出。

根据本发明的调节装置9用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、2、3、4、5、6、7、8的螺距角，所述螺距角

·处于具有正螺距角的第一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片10在正螺距角处产生推力，

·处于第二叶片螺距角范围中，

·处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在负螺距角处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生反推力。

所述第二叶片螺距角范围是处于第一叶片螺距角范围与第二叶片螺距角范围之间的螺距角中间范围，并且包括叶片阻力为最小值的螺距角范围以及在低推力情况下的正螺距角的范围和在低反推力情况下的负螺距角的范围。处于第二叶片螺距角范围中的低推力情况下的正螺距角的范围可从最小阻力点特别地延伸至最大正推力的10％的点。另外，处于第二叶片螺距角范围中的低反推力情况下的负螺距角的范围可从最小阻力点特别地延伸至最大负推力的10％的点。

调节装置用来从第一叶片螺距角范围到第三叶片螺距角范围调节螺旋桨叶片1、2...，反之亦然，同时借助于操作装置对所述调节装置进行操作。在这种情况下，设计调节装置9使得至少第一组A的螺旋桨叶片1、2...旋转通过具有临界螺距角的第二叶片螺距角范围同时另一组B中的螺旋桨叶片处于正叶片螺距角范围。

特别地，调节装置9可以设计成使得只有第一组B的螺旋桨叶片可旋转通过第二叶片螺距角范围并到达第三叶片螺距角范围，以产生反推力。当可调螺距螺旋桨位于反推力位置时，由旋转通过具有临界螺距角的叶片螺距角范围的螺旋桨叶片B所产生的反推力大于由第一组A中螺旋桨叶片所产生的推力。

调节装置9还可以设计成使得至少两组A、B的螺旋桨叶片在相对于彼此具有时间偏差的情况下能够分别从第一叶片螺距角范围旋转通过第二叶片螺距角范围并到达第三叶片螺距角范围。

具体地，在设定时间偏差的情况下能够提供螺旋桨叶片的设定，所述螺旋桨叶片的设定使得一个组B中的螺旋桨叶片处于第一叶片螺距角范围或第三叶片螺距角范围中同时另一组A中的螺旋桨叶片处于第二叶片螺距角范围中，反之亦然。

总的来说，在本发明的示例和变体中，这一过程可以借助于控制装置自动实现，该控制装置将适当的指令信号传送至连接在调节装置上游的操作装置或驱动装置，在反推力操作模式下控制装置可以手动启动或通过信号启动。另外，连接在调节装置上游的操作装置或驱动装置可将调节装置移动至反推力的位置，调节装置经由机械连接件产生多组螺旋桨叶片的时间偏差调节，所述连接件将调节元件连接至螺旋桨叶片。

调节装置9还可以具有用于调节在所有情况下一个螺旋桨叶片的螺距角的驱动装置，驱动装置经由信号或数据线连接至操作装置以便对驱动装置发出指令以及调节螺旋桨叶片。

总的来说，调节装置可具有一个调节元件或多个调节元件，可借助于操作装置对所述调节元件进行操作或调节。为了调节螺旋桨叶片，可以设置调节装置的至少一个调节元件借助于中间元件耦联至螺旋桨叶片，尤其是利用中间元件91，其设置成用于在所有情况下对一个螺旋桨叶片1、2、...进行调节并且在所有情况下一方面铰接在调节元件94上并且另一方面铰接在相应的螺旋桨叶片1、2、...的连接装置95上。基于至少一个调节元件的调节来对各个组中的螺旋桨叶片进行调节的方式可以利用叶片调节传递函数——其作为调节元件的调节的函数——通过基于连接件的机械耦联的运动学设计来实现，所述连接件例如为中间元件或者至少一个调节元件、至少一个中间元件及连接装置的几何布置，其中：

·在至少一个调节元件的第一调节范围中，各组螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中，并且尤其是，相差的最大值为10度，

·在至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于第二叶片螺距角范围中，而另一组B的螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中，

·在至少一个调节元件的第三调节范围中，为了执行反推力操作模式，第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于第三叶片螺距角范围中，并且另一组B的螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中。

在这种情况下，调节装置9可以特别地通过以下方式实现：

·曲轴92、192、292以可旋转的固定形式安装到各个螺旋桨叶片上，在所有的情况下，在所述曲轴92、192、292上设置一个用于以铰接方式保持中间元件的连接装置95、195、295，所述连接装置95、195、295相对于螺旋桨轴线离心设置，

·用于在所有情况下调节一个螺旋桨叶片1、2、...的所述至少一个中间元件91、191、291，所述中间元件在所有情况下一方面铰接在调节装置94上，并且另一方面铰接在连接装置95、195、295上，

·调节装置9具有用于耦联操作装置的输出与中间元件的一个或多个调节元件。

在具有用于调节多组螺旋桨叶片的多个调节元件的调节装置的一个实施中，特别地，可以借助于沿螺旋桨轴线X延伸的例如导杆或导板的引导装置来引导每个调节元件以使其能够移动，在调节元件的移动过程中所述调节元件的转角不变。在这种情况下，特别地，一个引导装置在所有的情况下设置用于一个调节元件，和/或一个引导装置可以设置用于多个调节元件。在这种情况下，多个调节元件可布置在同一引导装置上。可替代地，还可以设置多个引导装置，其中分配给一个组的螺旋桨叶片的各个调节元件可布置在专用的引导装置上。

在调节装置9的另一示例性实施方式中，该调节装置9还具有至少一个心轴，所述心轴沿着螺旋桨轴线X纵向延伸并且调节元件94、194可以在转角变化的情况下在所述心轴上移动。调节元件能够通过操作装置来调节，从而在心轴上旋转或移动。中间元件的运动连同调节元件的调节致使螺旋桨叶片得到调节。在这种情况下，如果设置多个心轴，则一个心轴可在所有的情况下设置用于一个调节元件，和/或如果设置一个心轴，则一个心轴可设置用于多个调节元件。

在调节装置9的另一示例性实施方式中，在所有情况下，一个调节元件194、294可设置用于各个组的螺旋桨叶片，尤其是在多个调节元件布置在同一心轴或引导装置上的情况下。如果设置多个心轴或引导装置，则分配给一个组的螺旋桨叶片的各个调节元件可布置在专用的心轴或引导装置上。在本实施方式中，各个心轴本身可借助于一个或多个调节元件来调节一个螺旋桨叶片。

在这种情况下，特别地，各个调节元件194、294可机械地耦联到不同组的螺旋桨叶片。调节元件借助于中间元件耦联至连接装置95，在所有情况下所述连接装置95位于一个组的螺旋桨叶片的叶根93上，例如，第一组A的螺旋桨叶片。为了允许对多个组中的螺旋桨叶片进行调节，沿围绕螺旋桨轴线的旋转方向看，属于第一组的螺旋桨叶片的连接装置的旋转位置相对于至少另一组B的叶根93上的连接装置95在所有的情况下彼此偏置。

在本发明的一个替代实施方式中，为了调节多个组中的螺旋桨叶片而设置多个调节元件，其中所述调节元件并非以机械的方式耦联而是借助于控制装置和/或操作装置独立致动，以使得每个调节元件194、294调节一个组的螺旋桨叶片，并借助于一个操作装置和一个驱动装置独立操作各个调节元件。

在另一实施方式中，调节装置可具有借助于操作装置围绕螺旋桨轴线X旋转的调节元件294，以及在所有情况下铰接在调节元件及相应的螺旋桨叶片的相应连接装置的一个中间元件上。为此，特别地，调节装置9还可具有心轴，所述心轴沿螺旋桨轴线X纵向延伸，并且调节元件94、194可以在转角变化的情况下在心轴上移动。可替代地，可以引导调节元件使得调节元件借助于沿螺旋桨轴线X延伸的引导装置移动，在调节元件移动的过程中调节元件的转角不变，在这种情况下，一个引导装置可在所有情况下设置用于一个调节元件，和/或一个引导装置可设置用于多个调节元件。

下面将具体介绍螺旋桨叶片的布置，即为了实现螺旋桨叶片的时间偏差调节而设置的多组螺旋桨叶片的构造。

可设置偶数个螺旋桨叶片及叶根93，并且调节装置可设置用于耦联至偶数个叶根93，沿围绕螺旋桨轴线X的旋转方向看，第一组A中的螺旋桨叶片与第二组B的螺旋桨叶片交替布置。

特别地，可设置四个螺旋桨叶片及叶根93，并且调节装置设计成用于耦联至总共的四个螺旋桨叶片，所述四个螺旋桨叶片中关于螺旋桨轴线X相对的两个螺旋桨叶片分配给第一组的螺旋桨叶片(图7a)。

特别地，可以设置六个螺旋桨叶片及叶根93或八个螺旋桨叶片及叶根93(图7b和7c以及图7d和7e)，并且相应地，调节装置设计成用于耦联至总共的六个或八个螺旋桨叶片，在所述六个或八个中关于螺旋桨轴线X相对的总共两个螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片(图7b和7d)。可替代地，总共六个或八个的螺旋桨叶片可以形成具有三个(图7c)或四个(图7d)螺旋桨叶片的第一组的螺旋桨叶片，其中沿围绕螺旋桨轴线X的旋转方向看，第一组中的螺旋桨叶片的位置以与第二组中的螺旋桨叶片交替的方式确定。

另外，可以设置九个螺旋桨叶片及叶根93，调节装置设计成用于耦联至总共的九个螺旋桨叶片，在所述九个螺旋桨叶片中，以如下方式设置的总共三个螺旋桨叶片分配给第一组的螺旋桨叶片，其中沿围绕螺旋桨轴线X的旋转方向看，第二组的螺旋桨叶片中的两个螺旋桨叶片位于第一组的螺旋桨叶片中的两个相邻的螺旋桨叶片95之间。

另外，可以设置多个第一组A的螺旋桨叶片。

另外，根据本发明，提供了一种可调螺距的螺旋桨，其具有一个基于上述原理以及所述各个示例的调节装置。可调螺距螺旋桨具有螺旋桨轴以及沿着螺旋桨轴的周向安装在螺旋桨轴上的多个叶根，每个叶根具有用于在所有情况下支承一个螺旋桨叶片的轴承设备，在所述情况下，一个螺旋桨叶片1、2、3、4、5、6、7、8安装到相应的轴承设备中从而能够围绕叶片轴线Y旋转，叶片轴线Y以一定的角度延伸并且特别地相对于螺旋桨轴线X径向延伸。在这种情况下，沿围绕螺旋桨轴线X的旋转方向看，具有力作用点95的叶根93的数目以及第一组A的螺旋桨叶片的叶根93的布置可以如前面关于第二组A的叶根93所描述的那样。

另外，根据本发明，提供了一种用于致动调节装置的控制装置，对其变体已经进行了描述。基于控制装置中设定或设置反推力操作模式的信号，控制装置产生反推力操作模式的控制指令或控制信号。控制指令或控制信号传至操作装置和/或驱动装置，特别地，所述操作装置和/或驱动装置以机械的方式调节所述调节元件，并因此而调节多个组中的螺旋桨叶片的叶片螺距角。

控制装置可以是数字计算机或模拟计算机的形式。相应地，根据本发明，还提供了一种可在计算机中执行的控制函数，其用于调节螺旋桨的调节装置，其中控制程序使用用于调节螺旋桨的螺旋桨叶片的数据作为输入变量，并且作为输出，产生用于操作根据本发明的调节装置的指令变量。

根据本发明，还提供了一种用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、2、3、4、5、6、7、8的螺距角的方法，所述螺距角

·处于第二叶片螺距角范围中，

·处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在负螺距角处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生反推力，

所述第二叶片螺距角范围是处于第一叶片螺距角范围与第二叶片螺距角范围之间的螺距角中间范围，其包括叶片阻力为最小值的螺距角范围，以及在低推力情况下的正螺距角范围和在低反推力情况下的负螺距角范围。该方法提供：

·巡航操作模式，其中各组螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中，和

·反推力操作模式。

在这种情况下，

·在至少一个调节元件的第一调节范围中，各组螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中，

·在至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于第二叶片螺距角范围中的临界螺距角，而另一组B的螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中，

·在至少一个调节元件的第三调节范围中，为了提供反推力操作模式，第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于第三叶片螺距角范围中，并且另一组B的螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中。

在用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、2、3、4、5、6、7、8的螺距角的方法中，可以设置成在反推力操作模式下只有至少一个组B中的螺旋桨叶片可旋转通过第二范围的临界螺距角并到达第三螺距角范围，在所述情况下，当可调螺距螺旋桨位于反推力位置时，已经旋转通过临界螺距角范围的螺旋桨叶片B所产生的反推力大于由其它螺旋桨叶片A所产生的推力。

可替代地，在根据本发明的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、2、3、4、5、6、7、8的螺距角的方法中，可以设置成在反推力操作模式下至少两组A、B的螺旋桨叶片在相对于彼此具有时间偏差的情况下分别从第一叶片螺距角范围旋转通过第二叶片螺距角范围的临界螺距角并到达第三范围。从而可以设置螺旋桨叶片的设定，使得一个组B的螺旋桨叶片处于第一螺距角范围或第三叶片螺距角范围中同时另一组A的螺旋桨叶片处于第二范围中的临界螺距角，反之亦然。

所述可调螺距螺旋桨具有许多优点。在推力反向时发生的空转速度可保持在较低值，因此避免了螺旋桨传动部件的过载。因此，螺旋桨传动部件，特别是例如驱动螺旋桨的涡轮，无需为了临界范围内的过载而进行设计，并因此而减轻了重量。由于无需借助于额外的大扭转来增加用于螺旋桨叶片临界范围的气动阻力，因此螺旋桨叶片的扭转可以为了巡航而最优化。通常，由于可以很好地设定可调螺距螺旋桨的反推力，因此无需特别迅速地穿过通常的“临界区域”或第二叶片螺距角范围。当有侧风的情况下进行制动时，可调螺距螺旋桨还可以用于偏航角控制。

附图标记列表

1，2，3，4，5，6，7，8 螺旋桨叶片

9 调节装置

10 螺旋桨

11 毂

91，92 中间元件

93 叶根

94 轭

95 力作用点

Claims

1.一种调节装置(9)，用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)的螺距角，所述螺距角

·处于具有正螺距角的第一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片(10)在所述正螺距角处产生推力，

·处于第二叶片螺距角范围中，

·处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在所述负螺距角处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下所述螺旋桨叶片产生反推力，

所述第二叶片螺距角范围是设置在所述第一叶片螺距角范围与所述第二叶片螺距角范围之间的螺距角中间范围，所述第二叶片螺距角范围包括叶片阻力为最小值的螺距角范围以及在低推力情况下的正螺距角范围和在低反推力情况下的负螺距角范围，并且

所述调节装置能够为所述螺旋桨叶片(1、2、...)提供从所述第一叶片螺距角范围到所述第三叶片螺距角范围的调节，反之亦然，

其特征在于，所述调节装置(9)设计成使得基于借助于操作装置操作的所述调节装置，至少第一组(A)的螺旋桨叶片(1、2、...)旋转通过所述第二叶片螺距角范围，同时另一组(B)中的螺旋桨叶片处于正叶片螺距角范围中。

2.如权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述调节装置(9)设计成使得只有所述第一组(B)的螺旋桨叶片能够旋转通过所述第二螺距角范围并到达所述第三叶片螺距角范围以产生反推力，当所述可调螺距螺旋桨位于反推力位置时，由已经旋转通过叶片螺距角范围的临界螺距角的所述螺旋桨叶片(B)所产生的反推力大于由所述第一组(A)中的螺旋桨叶片所产生的推力。

3.如权利要求1所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置(9)设计成使得至少两组(A、B)的螺旋桨叶片在相对于彼此具有时间偏差的情况下能够分别从所述第一叶片螺距角范围旋转通过第二叶片螺距角范围并到达第三叶片螺距角范围，设定所述时间偏差使得能够提供螺旋桨叶片的设定，使得所述一个组(B)中的螺旋桨叶片处于所述第一叶片螺距角范围或所述第三叶片螺距角范围中，同时所述另一组(A)中的螺旋桨叶片处于所述第二叶片螺距角范围中，反之亦然。

4.如权利要求1、2或3所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置具有用于调节在所有情况下一个螺旋桨叶片的螺距角的驱动装置，所述驱动装置经由信号或数据线连接至所述操作装置以便对所述驱动装置发出指令以及调节所述螺旋桨叶片。

5.如权利要求1、2或3所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置(9)具有

·至少一个调节元件(94)，其能够借助于操作装置进行调节，和

·用于在所有情况下对一个螺旋桨叶片(1、2、...)进行调节的至少一个中间元件(91、92)，所述中间元件在所有情况下一方面铰接在所述调节元件(94)上并且另一方面铰接在相应的螺旋桨叶片(1、2、...)的连接装置(95)上，

几何布置包括所述至少一个调节元件、所述至少一个中间元件和所述连接装置(95、195、295)，使得叶片螺距角调节传递函数作为调节元件的调节的函数，其中：

·在所述至少一个调节元件的第一调节范围中，各组螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中并且相差的最大值为10度，

·在所述至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第二叶片螺距角范围中，而所述另一组(B)的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中，

·在所述至少一个调节元件的第三调节范围中，为了执行反推力操作模式，所述第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第三叶片螺距角范围中，并且所述另一组(B)的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中。

6.如权利要求5所述的调节装置(9)，其特征在于，

·曲轴(92、192、292)以可旋转的固定形式安装到各个螺旋桨叶片上，在所有情况下，在所述曲轴(92、192、292)上设置一个用于以铰接方式保持中间元件的连接装置(95、195、295)，所述连接装置(95、195、295)相对于螺旋桨轴线离心设置，

·用于在所有情况下对一个螺旋桨叶片(1、2、...)进行调节的所述至少一个中间元件(91、191、291)，所述中间元件在所有情况下一方面铰接在所述调节装置(94)上并且另一方面铰接在所述连接装置(95、195、295)上，

·所述调节装置(9)具有用于耦联所述操作装置的输出与所述中间元件的一个或多个调节元件。

7.如权利要求5或6所述的调节装置(9)，其特征在于，借助于沿所述螺旋桨轴线(X)延伸的引导装置来引导每个调节元件以使所述调节元件能够移动，在所述调节元件移动的同时所述调节元件的转角不变，在所述情况下，一个引导装置能够在所有情况下设置用于一个调节元件，和/或一个引导装置能够设置用于多个调节元件。

8.如权利要求7所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节元件布置在同一引导装置上，或设置多个引导装置，使得与一个组的螺旋桨叶片相关联的各个调节元件布置在专用的引导装置上。

9.如权利要求5或6所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置(9)还具有至少一个心轴，所述心轴沿着所述螺旋桨轴线(X)的纵向延伸并且所述调节元件(94、194)能够在转角变化的情况下在所述心轴上移动，在所述情况下，一个心轴能够设置用于在所述情况下的一个调节元件，和/或一个心轴能够设置用于多个调节元件。

10.如权利要求5至9中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，在所有情况下为每个组的螺旋桨叶片设置一个调节元件(194、294)。

11.如权利要求10所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节元件布置在同一心轴上，或者设置多个心轴，使得与一个组的螺旋桨叶片相关联的各个调节元件布置在专用的心轴上。

12.如权利要求10所述的调节装置(9)，其特征在于，用于不同组的螺旋桨叶片的所述调节元件(194、294)机械地耦联，

沿围绕所述螺旋桨轴线的旋转方向看，所述第一组(A)的螺旋桨叶片的叶根(93)上的连接装置(95)相对于所述至少一个另一组(B)的叶根(93)上的连接装置(95)在所有情况下彼此偏置。

13.如权利要求1至4中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，每个调节元件(194、294)调节一个组的螺旋桨叶片，并且借助于操作装置和驱动装置独立操作每个调节元件。

14.如权利要求5至8中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置具有调节元件(294)以及中间元件，所述调节元件能够借助于所述操作装置进行调节并且所述调节元件能够围绕所述螺旋桨轴线(X)旋转，以及在所有情况下所述中间元件铰接在所述调节元件及相应的螺旋桨叶片的相应的连接装置上。

15.如权利要求14所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置(9)具有心轴，所述心轴沿所述螺旋桨轴线(X)的纵向延伸并且所述调节元件(94、194)能够在转角变化的情况下在所述心轴上移动。

16.如权利要求14所述的调节装置(9)，其特征在于，借助于沿所述螺旋桨轴线(X)延伸的引导装置来引导每个调节元件以使所述调节元件能够移动，在所述调节元件移动的同时所述调节元件的转角不变，在所述情况下，一个引导装置能够在所有情况下设置用于一个调节元件，和/或一个引导装置能够设置用于多个调节元件。

17.如前述权利要求中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置用以耦联至偶数个叶根(93)，沿围绕所述螺旋桨轴线(X)的旋转方向看，螺旋桨叶片的所述第一组(A)中的螺旋桨叶片与螺旋桨叶片的所述第二组(B)中的螺旋桨叶片交替布置。

18.如权利要求1至16中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置用以耦联至总共的四个螺旋桨叶片，所述四个螺旋桨叶片中关于所述螺旋桨轴线(X)相对的两个螺旋桨叶片分配给所述第一组的螺旋桨叶片。

19.如权利要求1至15中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置耦联至总共的六个或八个螺旋桨叶片，所述六个或八个螺旋桨叶片中关于所述螺旋桨轴线(X)相对的总共两个螺旋桨叶片分配给所述第一组的螺旋桨叶片。

20.如权利要求1至15中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置耦联至总共的九个螺旋桨叶片，在所述九个螺旋桨叶片中，以如下方式设置的总共三个螺旋桨叶片分配给所述第一组的螺旋桨叶片：其中沿围绕螺所述旋桨轴线(X)的旋转方向看，用于所述第二组的螺旋桨叶片的两个螺旋桨叶片设置在所述第一组的螺旋桨叶片中的两个相邻的螺旋桨叶片(95)之间。

21.如前述权利要求中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，设置多个第一组(A)的螺旋桨叶片。

22.一种具有如权利要求6至21中任一项所述的调节装置的可调螺距螺旋桨，所述可调螺距螺旋桨具有螺旋桨轴以及多个叶根，所述多个叶根沿着所述螺旋桨轴的周向安装至所述螺旋桨轴并且每个叶根具有用于在所有情况下支承一个螺旋桨叶片的轴承设备，在所述情况下，一个螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)安装到相应的轴承设备中从而能够围绕叶片轴线(Y)旋转，所述叶片轴线(Y)以一定的角度延伸并且特别地相对于螺旋桨轴线(X)径向延伸。

23.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其特征在于，设置偶数个具有力作用点(95)的叶根(93)，沿围绕所述螺旋桨轴线(X)的旋转方向看，第一组的螺旋桨叶片(A)的叶根(93)的力作用点(95)与第二组(A)的螺旋桨叶片的叶根(93)交替布置。

24.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其特征在于，设置总共四个力作用点(95)并且所述力作用点(95)在所有情况下布置在叶根(93)上，所述四个力作用点中关于所述螺旋桨轴线(X)相对的两个力作用点(95)分配给第一组的螺旋桨叶片。

25.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其特征在于，设置总共六个或八个力作用点(95)并且所述力作用点(95)在所有情况下布置在叶根(93)上，所述六个或八个力作用点中关于所述螺旋桨轴线(X)相对设置的总共两个力作用点(95)分配给第一组的螺旋桨叶片。

26.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其特征在于，设置总共九个力作用点(95)并且所述力作用点(95)在所有情况下布置在叶根(93)上，所述九个力作用点中以如下方式设置的总共三个力作用点(95)分配给第一组的螺旋桨叶片：其中沿围绕所述螺旋桨轴线(X)的旋转方向看，用于第二组的螺旋桨叶片的两个力作用点(95)设置在用于第一组的螺旋桨叶片的两个相邻的力作用点(95)之间。

27.一种用于致动如权利要求1至26中任一项所述的调节装置的控制装置，所述控制装置用以通过所述调节装置的调节来对螺旋桨叶片的叶片螺距角进行调节。

28.一种能够在计算机中执行的控制函数，其用于调节螺旋桨的调节装置，其中控制程序使用用于调节螺旋桨的螺旋桨叶片的数据作为输入变量，并且作为输出，产生用于操作如权利要求1至26中任一项所述的调节装置的指令变量。

29.一种用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)的螺距角的方法，所述螺距角

·处于第二叶片螺距角范围中，

·处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在所述负螺距角处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生反推力，

所述第二叶片螺距角范围是设置在所述第一叶片螺距角范围与所述第二叶片螺距角范围之间的螺距角中间范围，所述第二叶片螺距角范围包括叶片阻力为最小值的螺距角范围以及在低推力情况下的正螺距角范围和在低反推力情况下的负螺距角范围，

其特征在于：

·所述方法提供巡航操作模式，在所述巡航操作模式中各组螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中，

·所述方法提供反推力操作模式，其中：

·在至少一个调节元件的第一调节范围中，各组螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中，

·在至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第二叶片螺距角范围中的临界螺距角，而另一组(B)的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中，

·在至少一个调节元件的第三调节范围中，为了提供反推力操作模式，所述第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第三叶片螺距角范围中，并且所述另一组(B)的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中。

30.如权利要求29所述的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)的螺距角的方法，其特征在于，在所述反推力操作模式下，只有至少一个组(B)中的螺旋桨叶片能够旋转通过所述第二范围的临界螺距角并到达所述第三螺距角范围，在所述情况下，当所述可调螺距螺旋桨位于反推力位置时，由已经旋转通过临界螺距角范围的螺旋桨叶片(B)所产生的反推力大于其它螺旋桨叶片(A)所产生的推力。

31.如权利要求29所述的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)的螺距角的方法，其特征在于，在所述反推力操作模式下，至少两组(A、B)的螺旋桨叶片在相对于彼此具有时间偏差的情况下分别从第一调节范围旋转通过第二范围的临界螺距角并到达第三范围，从而能够设置螺旋桨叶片的设定，使得所述一个组(B)的螺旋桨叶片处于所述第一螺距角范围或所述第三叶片螺距角范围中，同时所述另一组(A)的螺旋桨叶片处于第二范围中的临界螺距角，反之亦然。