CN101519122A - 设置有多个升力部件的直升机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直升机，该直升机设置有主旋翼(1)，该主旋翼具有至少两个桨叶(10、20)，每个桨叶(10、20)设置有将其附连至旋翼(1)的毂(2)的附连装置(11、21)。该直升机为每个桨叶(10、20)设置有一个升力部件(12、22)，所述升力部件设置有可倾转的调整片(19、29)，每个升力部件(12、22)机械连接至单个桨叶(10、20)以改变所述单个桨叶(10、20)的桨距。

Description

设置有多个升力部件的直升机

技术领域

本发明涉及装配有多个升力部件的直升机，这些升力部件用于控制直升机桨叶的空气动力迎角。因此，本发明处于用于直升机桨叶的桨距(倾角)控制的狭窄技术领域。

背景技术

直升机通常具有主升力和推进旋翼，该旋翼设置有多个桨叶。

主旋翼的桨叶划出非常扁平的锥体，该锥体被熟悉本领域的技术人员称为“旋翼锥”，其转动平面垂直于由主旋翼产生的总升力。主旋翼的该总升力然后可分解成垂直升力和驱动直升机平移的水平力。

因此，主旋翼为直升机提供升力和推进力。

此外，通过控制旋翼锥的形状和相对于直升机参考系的倾斜角，飞行员可精确地控制直升机。

为了作用在旋翼锥上，引起桨叶挥舞以修改其相对于旋翼驱动平面的迎角，所述驱动平面垂直于旋翼的主轴。

结果，直升机设置有用来改变每个桨叶的桨距因此用来改变每个桨叶相对于桨叶所通过的入射气流的空气动力迎角的专用装置。

通过引起桨叶的桨距改变，就可修改其所产生的升力，由此引起桨叶挥舞。

为了在大小和方向上控制旋翼的总升力，直升机飞行员因此通过引起桨叶围绕其纵向俯仰轴线转动来大体对每个桨叶的桨距的值起作用。

因此，当飞行员引起桨叶的桨距总变、即引起所有桨叶的相同桨距改变时，这会引起主旋翼的总升力大小改变从而控制直升机的高度和速度。

相反，总距改变对于所述总升力的方向没有影响。

为了修改旋翼产生的总升力的方向，合适的是，通过引起桨距周期地而非总地改变来引起旋翼锥倾斜。在这些情况下，桨叶的桨距随其方位方向而改变，在一个整周旋转中，该桨距从最大值转变至最小值，这两个值可在直径方向相反的两方位方向获得。

引起桨叶桨距周期地改变可引起桨叶升力的周期改变，因此改变旋翼锥的倾斜角。通过控制桨叶的周期距改变，飞行员控制飞行器的高度及其平移运动。

美国专利第2534353号披露了用于控制直升机桨叶桨距的第一装置。

根据该文献，直升机旋翼装配有两个桨叶，每个桨叶固定至附连至毂的套筒。

飞行员借助于作用容纳于旋翼主轴内的杆上的操作杆来控制桨叶的总距。旋翼主轴内的杆将其运动传递至附连至毂的第一和第二杆。通过移动总距控制操作杆，飞行员引起所述杆平移运动，由此引起毂和因此桨叶围绕桨距改变轴线转动。

该毂还通过刚性地连接在一起的第一和第二连接轴固定至设置在桨叶平面中的第一和第二升力部件，升力部件的纵向轴线垂直于桨叶的纵向轴线。这些升力部件被熟悉本领域的技术人员称为“短桨”。

每个连接轴还通过剪式联动装置连接至称为倾斜盘的控制盘。更准确地说，倾斜盘包括旋转盘和非旋转盘，剪式联动装置固定至倾斜盘的旋转盘。

此外，非旋转盘具有飞行员可握持的操纵杆。

为了控制桨叶的周期距，飞行员移动操纵杆以使非旋转盘倾斜，因此使旋转盘倾斜。旋转盘的倾斜然后通过剪式联动装置传递至第一和第二连接轴，由此能修改升力部件的桨距。

由升力部件产生的升力因此改变，由此引起桨叶挥舞，因此引起毂倾转。

由于毂的倾转，两个桨叶修改了其自身桨距。

第一装置相对简单，但它需要设置倾斜盘，该倾斜盘在空气动力和重量方面都是不利的。

此外，它需要设置两个子组件，分别用于控制桨叶的总距改变和用于控制桨叶的周期距改变，由此导致重量较大，且增大故障的风险。

最后，升力部件会引起桨叶桨距的周期性改变。然而，严格来说这不会实际发生，因为两升力部件一起作用在毂上因此同时且以相同方式作用在两桨叶上。

此外，已经发现，飞行员需要用来传递以使升力部件倾斜的力在作用在非旋转盘的操纵杆上时可有时非常大。

为了弥补这个特定的缺点，从美国专利第2 818 123号中知道第二装置。

根据该文献，每个升力部件装配有调整片。设置在旋转盘上的剪式联动装置不产生升力部件的桨距改变，但会引起调整片相对于所述升力部件倾斜。

通过改变调整片的倾斜度，可修改包括升力部件和调整片在内的组件的升力，因此修改桨叶的桨距。

飞行员需要施加以改变桨叶桨距的力因此小于第一装置中的，因为调整片的升力表面积与升力部件的升力表面积相比较小。

然而，上述的缺点仍然存在。此外，这些第一和第二装置是先验的，不可应用于具有两个以上桨叶的直升机，因为在周期距改变过程中，毂只可围绕单个轴线转动。

德国专利文献DE 2 409 227披露了第三装置，该第三装置设置有两个升力部件，这两个升力部件固定至穿过旋翼头部的单个梁的端部。

飞行员的总距和周期距控制器通过固定至倾斜盘的非旋转盘的杆和混合器或实际的电控器连接至三个伺服控制器。

倾斜盘还通过桨距控制杆机械连接至每个桨叶。

当飞行员试图修改桨叶的总距时，在控制器上采取动作，引起三个伺服控制器提升或下降倾斜盘组件、即非旋转盘和旋转盘两者。

然后，桨距控制杆移过相同的距离，这意味着所有桨叶的桨距改变相同的角度。

相反，为了改变桨叶的周期距以使直升机转向至给定方向，飞行员例如引起诸伺服控制器中的仅仅一个移动。

倾斜盘并不垂直于旋翼主轴移动，而是相对于于旋翼主轴倾转。每个桨距控制杆然后沿一方向移过其所特定的距离，这同样适用于相关联的桨叶桨距。

桨距控制器在一定程度上是独立的，不像第一和第二装置那样，因为每个桨叶由其自身的桨距控制杆来控制。

第三装置非常有效，这正解释了为何它广为应用。然而，需要施加以控制桨叶的力较大，尤其对于重型直升机更是如此，所以伺服控制器和倾斜盘的重量和尺寸较大，这是不利的。

此外，它们的存在趋于产生空气动力扰动。

发明内容

本发明的一目的因此是提出一种可克服上述局限性的直升机。

因此，本发明试图获得用于改变直升机主旋翼桨叶桨距的装置和方法，无论旋翼桨叶的数量如何，该装置和方法同时在重量上较轻且对于桨叶的总距和周期距有效地提供完全控制。

根据本发明，一种改变具有至少两个桨叶的直升机旋翼的桨叶的桨距的方法的特点在于，在其后缘平面上设置有调整片的升力部件单独连接至所述桨叶，通过使所述调整片相对于所述升力部件倾转，可调节由所述升力部件产生的升力，从而所述升力部件实施挥舞，产生其所连接的桨叶围绕第一纵向轴线的枢转以改变所述桨叶的桨距。

通过使调整片倾转，飞行员必然会修改包括调整片和升力部件在内的组件的升力。

在功能上和机械上独立地管理每个升力部件，从而单独地改变单个桨叶的桨距。

在第一实施例中，调整片和升力部件组件的升力改变引起所述调整片和升力部件组件实施挥舞，因此使相关联的桨叶围绕对应第一纵向轴线枢转以改变桨距。

因此，移动调整片通过修改所述组件轮廓的总体曲线形状来直接引起调整片和升力部件组件的总升力改变。

在第二实施例中，调整片的倾转引起升力部件围绕对应第二纵向轴线转动以改变升力部件的桨距。升力部件桨距的改变引起其升力改变。升力部件实施挥舞并使相关联的桨叶围绕对应第一纵向轴线转动以改变桨叶的桨距。

与第一实施例不同，改变调整片的倾转度引起升力部件力矩的改变。升力部件的迎角则改变，由此改变升力部件的升力。

应该注意到，在使用两个升力部件的第一和第二现有技术装置中，两个升力部件都作用在旋翼的毂上，由此因此两个桨叶枢转。相反，在本发明的方法中，修改一个升力部件的升力并使其直接作用在单个桨叶上。

本发明还提供实施所要保护的该方法的直升机。

根据本发明，一种直升机设置有主旋翼，该主旋翼具有至少两个桨叶，每个桨叶设置有将其附连至旋翼的毂的附连装置。应该注意到，用于将桨叶附连至毂的附连装置例如可包括以通常方式固定的套筒，或可包括例如形成桨叶的一体部分的套筒。

该直升机的特点在于，它为每个桨叶设置有一个升力部件，所述升力部件设置有调整片。此外，每个升力部件机械连接至单个桨叶、即与该升力部件相关联的单个对应桨叶，以便改变升力部件所连接的所述单个桨叶的桨距。

因为每个升力部件机械连接至一个桨叶，每个升力部件有利地在以与其所机械连接的桨叶一起转动中受约束，从而围绕第一纵向轴线枢转以改变桨叶的桨距。

因此，无论哪一实施例，使调整片倾转会引起相关联的升力部件实施挥舞，由此通过机械连接结构引起一个桨叶围绕对应第一纵向轴线枢转以改变其桨距。

升力部件因此直接控制桨叶的桨距，而不是例如通过旋翼的毂来控制。

此外，每个桨叶的桨距因此通过与桨叶附件相关联的升力部件来控制。与现有技术的第一和第二装置不同，每个桨叶因此确实由其自身升力部件来控制。

此外，无论桨叶数量如何，该系统都可工作，因为升力部件不一定相对于桨叶呈90°角，不一定与桨叶处于相同平面中。本发明可应用于具有至少两个桨叶但不一定只有两个桨叶的直升机，这构成一明显的优点。

与第三现有技术装置相比，移动较小尺寸的升力部件比移动较大的桨叶更为简单。此外，升力部件产生的空气动力作用使需要施加的力有限。

此外，本发明可包括以下附加特征中的一个或多个。

为了改变总距，在所有升力部件上采取动作以使诸升力部件以相同方式挥舞，而为了改变周期距，单独采取动作。

因此，有利的是，每个升力部件通过独立于旋翼的毂的机械连接结构机械连接至单个对应桨叶，该机械连接结构有利地将升力部件连接至桨叶的附连装置。

因此，机械连接结构不包括旋翼毂，与第一和第二现有技术装置不同，在第一和第二现有技术装置中，每个升力部件机械连接至毂并引起毂倾转。

更准确地说，在第一实施例中，每个升力部件通过机械连接结构机械连接至单个对应桨叶，该机械连接结构可选地具有第一端，该第一端固定至桨叶的附连区域、即固定至用于将桨叶固定至毂的固定装置或桨叶自身根部，升力部件固定在机械连接结构的第二端，从而升力部件和机械连接结构受约束以围绕所述升力部件的挥舞轴线枢转。

升力部件因此具有一个或两个自由度，从而能首先围绕其挥舞轴线挥舞，其次可选地在空气阻力作用下移动。因为升力部件例如通过具有一个或两个自由度的第一类型附件固定至机械连接结构，使调整片倾转直接引起所述升力部件实施挥舞并因此引起桨叶枢转。

在第二实施例中，每个升力部件通过机械连接结构机械附连至单个桨叶，所述机械连接结构包括固定至桨叶的附连装置的第一端，所述升力部件通过桨距铰链受约束以与机械连接结构的第二端一起围绕升力部件的挥舞轴线枢转，该桨距铰链使升力部件能实施围绕第二纵向轴线的枢转运动以改变升力部件的桨距。

在该实施例中，升力部件具有两个或三个自由度以能围绕其挥舞轴线挥舞并能实施枢转运动，从而引起所述升力部件的桨距改变。此外，桨距铰链可选地允许在空气阻力作用下移动。

使调整片倾转因此导致升力部件的桨距改变，因此使其实施挥舞，并因此引起对应桨叶枢转。

无论哪一实施例，需要施加以引起小尺寸升力部件围绕对应第二纵向轴线枢转的力比需要引起桨叶围绕对应第一纵向轴线枢转以改变其桨距的力(例如通过应用第三现有技术装置所实施的技术)小得多。

因此，可简化用于改变桨叶桨距的系统。尽管由于升力部件及其机械连接结构带来了额外重量，但是本发明与第三已知装置相比仍然惊人地有利。

在这些实施例的第一和第二变型中，机械连接结构是弯条。

因此，根据第一实施例，弯条的第一端部区域和因此机械连接结构的第一端刚性连接至桨叶的附连区域。

此外，升力部件固定至弯条的第二端部区域、即机械连接结构的第二端，从而升力部件和机械连接结构受约束以围绕所述升力部件的挥舞轴线一起枢转。升力部件的根部则穿过所述第二端部区域中的孔。

根据第二实施例，弯条的第一端部区域刚性连接至桨叶的附连区域。相反，升力部件通过桨距铰链固定至弯条的第二端部区域、即机械连接结构的第二端，从而升力部件和机械连接结构受约束以围绕所述升力部件的挥舞轴线一起枢转，所述桨距铰链允许升力部件实施围绕第二纵向轴线的枢转运动以改变升力部件的桨距。

有利的是，桨距铰链包括支承装置和具有两个或三个自由度的第二类型附件，支承装置刚性附连至升力部件的根部和具有两个或三个自由度的第二类型附件。

此外，根据升力部件的布置的第一变型，桨叶(在不挥舞时)包含在第一平面中，机械连接至所述桨叶的升力部件包含在第二平面中(同样在不挥舞时)，第一平面和第二平面重合。

相反，在升力部件的布置的第二变型中，第一平面和第二平面相互平行，一个平面位于另一平面上方。

第二变型在于使第一平面和第二平面稍稍偏置一与升力部件厚度相匹配的量级，使将升力部件连接至对应桨叶的附连区域的弯条倾斜以消除升力部件上的重力作用。

实际上，升力部件的重量趋于引起其向下挥舞，这会引起桨叶以飞行员不想要的方式枢转。

但惊人的是，当第二平面通过偏置一升力部件厚度量级的短距离而位于第一平面稍稍下方时，已经发现，当旋翼旋转时施加在升力部件上的离心力会弄直升力部件，从而抵消其重量的不利影响。

在第三变型中，第一平面和第二平面较大地偏置升力部件翼弦的量级，这可借助于中间连杆，由此将本发明的应用领域延伸到具有任何数量桨叶的旋翼。此外，该第三变型可优化旋翼的空气动力特征。

机械连接结构则具有铰接至中间连杆的弯条。机械连接结构的第一端因此对应于弯条的第一端部区域，即弯条的不连接至中间连杆的端部。类似地，机械连接结构的第二端由中间连杆的自由端、即中间连杆的不连接至弯条的端部表示。

根据该实施例，主杆的自由端直接连接至升力部件的根部或所述升力部件的桨距铰链。

根据该实施例，无论哪一变型，都可将升力部件直接地或通过其桨距铰链刚性附连至机械连接结构的第二端。

在轻质构型中，每个升力部件由其机械连接结构来单独支承。

然而，有利的是以某种其它方式来支承每个升力部件。

在第一实施例的加强构型中，升力部件的根部穿过机械连接结构的第二端，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件附连至转动单元，即附连至旋翼的主轴或毂，或附连至将桨叶附连至旋翼毂的附连装置。

此外，应该注意到，具有一个或两个自由度的第一类型附件的尺寸可构造使升力部件的挥舞轴线和用于改变对应桨叶桨距的第一纵向轴线之间的距离减到最小，从而所述挥舞轴线和所述第一纵向轴线基本上重合。

在该第一加强实施例的第一变型中、还有可能在其第二变型中，具有一个或两个自由度的第一类型附件因此附连至旋翼的毂，而在第三变型中，它附连至旋翼的主轴或附连至延伸所述主轴的构件。

在第二实施例的加强构型中，每个升力部件的桨距铰链设置有支承装置和具有两个或三个自由度的第二类型附件。支承装置固定至对应升力部件，具有两个或三个自由度的第二类型附件附连至对应于旋翼的主轴和其毂的转动单元，以及将桨叶附连至毂的附连装置。

支承装置穿过机械连接结构的第二端，从而使升力部件能实施围绕对应第二纵向轴线的枢转运动以改变其桨距，由此引起机械连接结构围绕其挥舞轴线枢转。

此外，应该注意到，具有两个或三个自由度的第二类型附件、例如球状止动件的尺寸可构造成将升力部件的挥舞轴线和用于改变对应桨叶桨距的第一纵向轴线之间的距离减到最小，从而所述挥舞轴线和所述第一纵向轴线基本上重合。

在该第二实施例的第一变型中和可选地在第二变型中，具有两个或三个自由度的第二类型附件因此附连至旋翼的毂，而在第三变型中，它附连至旋翼的主轴或附连至延伸所述主轴的构件。

因此，可设想下面的轻质构型：

·每个升力部件的根部直接地或通过桨距铰链的具有两个或三个自由度的第二类型附件附连至机械连接结构的第二端，包含桨叶(在不挥舞时)的第一平面与包含升力部件(在不挥舞时)的第二平面重合；

·机械连接结构包括弯条，每个升力部件的根部直接地或通过桨距铰链的具有两个或三个自由度的第二类型附件附连至弯条的第二端部区域，第一平面和第二平面彼此稍稍偏置；或者

·机械连接结构包括弯条和中间连杆，每个升力部件的根部直接地或通过桨距铰链的具有两个或三个自由度的第二类型附件附连至中间连杆的自由端，第一平面和第二平面彼此基本上偏置。

此外，可设想下面的加强构型：

·每个升力部件的根部穿过机械连接结构的第二端，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件附连至旋翼的转动单元，所述机械连接结构设置在桨叶的第一平面中；

·机械连接结构包括弯条，每个升力部件的根部穿过弯条的第二端部区域，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件附连至旋翼的转动单元，第一平面和第二平面彼此稍稍偏置；

·机械连接结构包括弯条和中间连杆，每个升力部件的根部穿过中间连杆的自由端，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件附连至旋翼的转动单元，第一平面和第二平面彼此较大地偏置；

·每个升力部件的每个桨距铰链的支承装置穿过机械连接结构的第二端，以通过具有两个或三个自由度的第二类型附件附连至旋翼的转动单元，所述机械连接结构设置在桨叶的第一平面中；

·机械连接结构包括弯条，每个升力部件的每个桨距铰链的支承装置穿过弯条的第二端部区域，以通过具有两个或三个自由度的第二类型附件附连至旋翼的转动单元，第一平面和第二平面彼此稍稍偏置；

·机械连接结构包括弯条和中间连杆，每个升力部件的每个桨距铰链的支承装置穿过中间连杆的自由端，以通过具有两个或三个自由度的第二类型附件附连至旋翼的转动单元，第一平面和第二平面彼此较大地偏置。

此外，旋翼可以可选地包括用于限制每个升力部件的挥舞的止动装置。

该特征通过防止升力部件的挥舞过大并因此限制桨叶的俯仰运动，来确保系统的安全度。

止动装置设置有顶板，该顶板至少部分地置于旋翼毂的顶部上方，所述顶部位于毂的远离直升机机身的那侧。

在止动装置的第一样式中，每个升力部件依次通过桨距铰链和机械连接结构机械连接至桨叶，止动装置对于每个升力部件包括一个行程限制器。每个例如致动器之类的行程限制器则设置在顶板和对应铰链之间以限制对应升力部件的挥舞。

每个升力部件的挥舞则由相关联行程限制器的行程来限制。

在止动装置的第二样式中，止动装置设置有底板，该底板至少部分地置于旋翼毂的底部下方，所述底部位于毂的面向直升机机身的那侧。

随着机械连接结构将升力部件连接至桨叶，升力部件或其桨距铰链的挥舞则由底板或顶板来限制。在挥舞过大的情况下，升力部件或其桨距铰链根据具体情况与顶板或底板相接触然后停止其运动。

顶板和底板可以可选地在局部设置有阻尼装置，以避免在邻接时损坏升力部件或其桨距铰链。

此外，为了使飞行员能控制调整片的倾转，在调整片控制系统的第一形式中，主旋翼包括设置有旋转盘和非旋转盘的桨距控制倾斜盘，每个调整片由主杆连接至旋转盘。

飞行员例如通过伺服控制器来控制倾斜盘，以引起调整片相对于其所连接的升力部件的倾转度改变，并因此修改桨叶的桨距。

对于给定的桨叶尺寸，相对于第三已知装置所实施的伺服控制器，本发明的伺服控制器的尺寸和重量得到优化，有利地得到减小和减轻。

在调整片控制系统的第二形式中，旋翼包括至少一个致动器，每个致动器设置在相关联的升力部件上以调节调整片相对于其所附连的升力部件的倾转度。

致动器可由设置在旋翼的转动主轴上的集电环来电力驱动。

然而，有利的是，致动器由包括设置在旋翼的转动主轴内的定子的发电机来电力驱动。

独立于致动器被电力驱动的方式，这种电源系统意味着它不再必须使用倾斜盘。

此外，为了简化系统，每个致动器可选地通过使用位于射频、红外或真正微波频率范围的电磁波的无线发送装置来控制。

最后，致动器有利地是产生角运动的压电致动器。该特征对于熟悉本领域的技术人员来说是尤其惊人的。

压电致动器产生小幅度的运动，所以这种致动器通常不用在这样的应用中。然而，考虑到由升力部件所实现的空气动力增幅，小量的倾转对于调整片就足够了，由此可使用压电致动器以用于此目的。

附图说明

从下面对参照附图以说明方式给出的实施例描述中，将更详细地呈现本发明及其优点，在附图中：

图1是本发明的与控制系统的第一形式有关的第一实施例的立体图；

图2是解释本发明的第二实施例的示意图；

图3是示出控制系统的第二形式的示意侧视图；

图4是止动装置的第一样式的侧视图；

图5是止动装置的第二样式的侧视图；

图6是升力部件的布置的第一变型的侧视图；

图7是升力部件的布置的第二变型的侧视图；

图8是升力部件的布置的第三变型的侧视图；

图9是示出与调整片相关联的主杆的布置的图。

图10至21是说明本发明各种构型的示意图。

在一幅以上附图中出现的部件将给予其中每一个相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出直升机旋翼1。旋翼1装配有第一桨叶10和第二桨叶20，第一桨叶10和第二桨叶20分别设置有用于将其附连至旋翼1的毂2的第一附连装置11和第二附连装置21。附连装置11、21通过通常的装置(未示出)经由分层球状止动件附连至毂2，该止动件例如特别是用来使每个桨叶10、20能围绕相应的第一纵向轴线13、23枢转以改变桨距。

在图中，桨叶10、20由销18固定至其附连装置11、21。

然而，附连装置可形成桨叶的一体部分而不超出本发明的范围。例如，每个附连装置可由包含在桨叶中的套筒构成。在下面的描述中，每个桨叶确实具有其自己的附连装置。

此外，旋翼1对于每个桨叶包括一个升力部件12、22，每个升力部件相对于所述相关桨叶的前进方向S位于相关桨叶的上游。因此，第一升力部件12和第二升力部件22分别通过第一机械连接结构14和第二机械连接结构24机械联接至第一桨叶10和第二桨叶20。更准确地说，第一升力部件12和第二升力部件22分别在第一桨叶10和第二桨叶20的附连区域200中连接至附连装置11、21。

每个升力部件12、22包括后缘调整片19、29以使飞行员能修改升力部件12、22的升力。调整片19、29以通常的方式设置在相关联的升力部件12、22上。

每个机械连接结构14、24设置有弯条15、25。每个机械连接结构14、24通过其第一端EX1、EX1′、即通过每个弯条15、25的第一端部区域15′、25′固定至桨叶10、20。

在图1所示的第一实施例中，机械连接结构14、24的每个第二端EX2、EX2′固定至相关联的升力部件12、22，从而每个升力部件12、22在与对应机械连接结构14、24一起围绕升力部件的挥舞轴线303的枢转中受约束。

因此，第一机械连接结构14的第一端EX1、即弯条15的第一端部区域15′力图通过螺钉(未示出)固定至第一附连装置11。由于升力部件12的根部12′穿过第一机械连接结构14的第二端EX2的孔304，第一机械连接结构14的第二端EX2、即弯条15的第二端部区域15＂受约束以围绕第一升力部件12的挥舞轴线303枢转。

类似地，第二机械连接结构15的第一端EX1′固定至第二附连装置21，而第二机械连接结构15的第二端EX2′固定至第二升力部件22。

在该第一实施例中，直升机飞行员引起一个或多个调整片19、29倾转以调节相关联升力部件12、22的升力。

例如，通过使第一调整片19围绕其倾转轴线AX1倾转，飞行员修改由第一升力部件12和第一调整片19构成的组件产生的升力。结果，升力部件实施挥舞，并产生第一桨叶10围绕对应第一纵向轴线13的枢转以改变其桨距。

类似地，通过使第二调整片29倾转，飞行员可独立于包括第一升力部件12和第一调整片19的第一组件地修改由包括第二升力部件22和第二调整片29的第二组件产生的升力。因此，升力部件22实施挥舞，并产生第二桨叶20围绕对应第一纵向轴线23的枢转以改变其桨距。

在图2所示的第二实施例中，每个弯条15、25通过其第二端EX2、EX2′固定至与所述桨叶10、20相关联的升力部件12、22的桨距铰链16。借助于该桨距铰链16，升力部件适于实施围绕对应第二纵向轴线17的枢转运动以改变其桨距。

因此，第一弯条15的第一端EX1例如通过螺钉(未示出)固定至第一附连装置11，而所述第一弯条15的第二端EX2中的孔304保持支承装置300以支承第一升力部件12的桨距铰链16。第一桨距铰链16则允许第一升力部件12围绕对应第二纵向轴线17枢转以改变桨距，如双头箭头F所示。

可理解，这适用于所有升力部件，且这独立于它们中的每一个而适用。

在该第二实施例中，直升机飞行员引起一个或多个调整片19、29倾转以调节相关联升力部件12、22的升力。

例如，通过使第一调整片19围绕其倾转轴线AX1倾转，飞行员可修改由组件产生的升力，该组件包括第一升力部件12和第一调整片19。升力部件12因此围绕相应的第二纵向轴线17枢转，并实施挥舞。因此，第一升力部件12引起第一桨叶10围绕对应的第一纵向轴线13枢转以改变其桨距。

结果，当第一升力部件12实施挥舞时，它围绕第一桨叶10的纵向轴线13枢转。因为升力部件12机械连接至第一桨叶10的附连装置11，所以第一桨叶则围绕第一纵向轴线13枢转。因此修改第一桨叶的桨距。

应该注意到，第一实施例的尤其有利之处在于，利用强烈的空气动力作用以改变升力部件的桨距。在实施第二实施例时比实施第一实施例时，引起调整片倾转所需要的力要小。

此外，为了调节每个升力部件12、22的升力，飞行员借助于控制系统来控制所述升力部件的桨距。

首先参见图1，在该控制系统的第一形式中，旋翼1装备有倾斜盘50。倾斜盘50具有非旋转盘52，该非旋转盘52通过剪式联动装置53连接至直升机的非旋转区域。尽管非旋转盘52不由直升机发动机装置驱动转动，然而可借助于球接头通过伺服控制器来相对于旋翼1的主轴5倾斜，该伺服控制器未示出且由飞行员启动。

此外，倾斜盘50具有受约束以与主轴5一起转动的旋转盘51。应该注意到，旋转盘50是熟悉本领域的技术人员所知道的常用类型。

在这些情况下，每个调整片19、29通过连接至升力部件根部的主杆40来连接至倾斜盘50的旋转盘51。

飞行员通过作用在控制器上来引起旋转盘移动，该移动用来通过主杆40使升力部件的调整片倾转。

在控制系统的第二形式中，如图3所示，每个调整片19固定至至少一个致动器70，所述致动器是适于引起调整片围绕其倾转轴线AX1枢转的压电致动器。

假如致动器固定至相对于其倾转轴线AX1从调整片偏置的固定点，则致动器可产生其输出轴70′的角运动或是直线运动，如图3所示。

例如，每个致动器70通过其与机械连接结构14、24相反的自由端固定至相关联的升力部件。

因此，直升机包括已知类型的集电环71，该集电环71包括定子部件72和承载电刷或等效结构的转子部件73，以传递电流。

集电环71的转子部件73则通过电缆75连接至致动器70，而定子部件72通过电缆74连接至直升机的电源。

可选的是，可用发电机替换集电环71来免除集电环71。熟悉本领域的技术人员借助于主轴5通过将定子设置在主轴内则可设置发电机。

定子则刚性连接至直升机的主变速箱，而转子发电机与主轴5相关联。

因此，当直升机发动机装置转动旋翼时，主轴的转动使发电机能发电以驱动升力部件的调整片的致动器。

随着用电驱动致动器，无论是通过集电环还是通过发电机，每个致动器都装配有用于无线接收控制信号的模块。

飞行员作用在飞行控制器上，飞行控制器将控制信号发送至致动器的接收模块以使调整片倾转。

应该指出，使用升力部件来改变桨叶的桨距用来与现有技术已知的装置相比限制控制力。

因此可使用压电致动器来控制直升机的总距和周期距。这一发现是惊人的，因为这些致动器通常由于其输出小运动量而不适合这种用途。

参见图4和5，可以看到，无论哪一实施例，直升机有利地都装配有止动装置30来限制升力部件的挥舞。

这些止动装置30包括顶板31，该顶板31完全地或部分地置于旋翼1的毂2上方。顶板31因此面向毂2的最远离直升机机身的顶部3。

在图4示意地示出的止动装置30的第一样式中，止动装置30还为每个升力部件设置有相应的行程限制器32、例如致动器。

每个致动器32则固定至顶板31和相关联的升力部件12。

行程限制器的预定行程因此有利地限制升力部件12的挥舞。

在图5所示的第二样式中，止动装置30没有行程限制器，但有底板33，该底板33置于毂2的底部4、即最靠近直升机机身的部分下方。

顶板31和底板33从毂2上突出。因此，当升力部件的挥舞超过预定阈值时，升力部件与顶板31或底板33相接触，由此停止其运动。

阻尼部件、例如弹性体止动件可设置在顶板31和底板32上，从而铰链不会被接触造成的冲击所损坏。

此外，参见图6和7，桨叶10、20在不挥舞时都被包含在第一平面P1中。第一平面P1因此包含用于改变桨叶10、20的桨距的第一纵向轴线13、23。

类似地，升力部件都被包含在单个平面P2中。因此，第二平面P2包含用于改变升力部件12、22的桨距的第二纵向轴线17、27。

在图6所示的第一变型中，第一平面P1和第二平面P2重合。

然而，在图7示意示出的第二变型中，第一平面P1和第二平面P2彼此偏置，第一平面P1位于第二平面P2的稍稍上方。

第一平面P1和第二平面P2之间存在的偏距E1是与升力部件的厚度相同量级的。

最后，在图8所示的第三变型中，第一平面P1和第二平面P2之间的偏距E2较大，是与升力部件的翼弦相同量级的。

因此，中间杆100设置在每个弯条的第二端部区域15′、25′和相关联的升力部件12之间。

在第一实施例中，中间杆直接固定至升力部件，而在第二实施例中，中间杆的自由端穿过用于对应升力部件的桨距铰链的支承装置。

图9是示出在控制系统的第一形式中、主杆40如何附连的示意图。主杆40连接至升力部件的调整片的后缘19′。

在图9所示的第二实施例中，该设置在桨距和挥舞之间产生对于桨距通常稳定的联接。

应该注意到，在第一实施例中，联接将更可能稳定。主杆40则将较佳地连接至调整片的前缘19＂。

图10至15用来示出每个升力部件的设置的轻质构型。

在图10所示的轻质构型的第一实施例的第一变型中，第一升力部件12的根部12′刚性附连至机械连接结构14的第二端EX2，在桨叶不挥舞时包含桨叶的第一平面P1与在升力部件不挥舞时包含升力部件的第二平面P2重合。

参见图11，在轻质构型的第二实施例的第一变型中，升力部件12的根部12′刚性附连至桨距铰链16的支承装置300。此外，属于该桨距铰链16的具有两个或三个自由度的第二类型附件301自身附连至机械连接结构14的第二端EX2，第一平面P1与在升力部件不挥舞时包含升力部件的第二平面P2重合。

图12示出了轻质构型的第一实施例的第二变型。

机械连接结构14包括弯条15，该弯条15稍稍向下倾斜且升力部件12的根部12′附连至弯条的第二端部区域15＂，第一平面和第二平面相对于彼此稍稍偏置。

类似地，参见图13，轻质构型的第二实施例的第二变型与该实施例的第一变型的不同之处在于：平面P1和P2相对于彼此偏置。

如图14所示，在轻质构型的第一实施例的第三变型中，机械连接结构14包括弯条15和中间连杆100，升力部件的根部12′刚性地附连至中间连杆100的自由端100′，第一平面P1和第二平面P2相对于彼此较大地偏置。

最后，在轻质构型的第二实施例的第三变型中，如图15示意地示出，机械连接结构14包括弯条15和中间连杆100，升力部件的根部12′刚性地附连至升力部件的桨距铰链16的支承装置300，所述支承装置附连至具有两个或三个自由度的第二类型附件301，该附件301刚性连接至中间连杆100的自由端100′，第一平面P1和第二平面P2彼此较大地偏置。

此外，图16至21示出了本发明的加强构型。

参见图16，在加强构型的第一实施例的第一变型中，升力部件12的根部12′穿过机械连接结构14的第二端EX2的孔304，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件305附连至旋翼转动单元、具体来说是毂2，所述机械连接结构14设置在桨叶的第一平面P1中。

图17示出了加强构型的第一实施例的第二变型。机械连接结构包括弯条15，升力部件的根部12′穿过弯条15的第二端部区域15＂中的孔304，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件305附连至旋翼转动单元、例如主轴5，第一平面和第二平面相对于彼此稍稍偏置。

图18示出了加强构型的第一实施例的第三变型。机械连接结构14包括弯条15和中间连杆100，升力部件的根部12′穿过中间连杆100的自由端100′的孔304，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件305附连至旋翼转动单元、至其主轴5。第一平面P1和第二平面P2相对于彼此较大地偏置。

参见图19，在加强构型的第二实施例的第一变型中，用于升力部件12的桨距铰链16的支承装置300穿过机械连接结构14的第二端EX2中的孔304，以通过具有两个或三个自由度的第二类型附件301附连至旋翼转动单元、毂2。该机械连接结构设置在第一平面P1中，第一平面P1和第二平面P2重合。

图20示出了加强构型的第二实施例的第二变型。机械连接结构14包括弯条15，用于升力部件12的桨距铰链16的支承装置300穿过弯条15的第二端部区域15＂，以通过具有两个或三个自由度的第二类型附件301附连至旋翼转动单元，第一平面P1和第二平面P2相对于彼此稍稍偏置。

最后，图21示出了加强构型的第二实施例的第三变型。

机械连接结构14包括弯条15和中间连杆100，用于支承升力部件12的桨距铰链16的支承装置300穿过中间连杆100的自由端100′中的孔304，以通过具有两个或三个自由度的第二类型附件301固定至旋翼转动单元，第一平面P1和第二平面P2相对于彼此较大地偏置。

当然，本发明可有涉及其实施方式的多种变型。尽管以上描述了若干实施例，但是应该理解，穷举地给出所有可能实施例是不可设想的。当然可设想用等效方式来替换所述方式中的任一种，而不超出本发明的范围。

例如，附图示出了具有两个桨叶和因此两个升力部件的旋翼。然而，本发明也可毫无困难地适用于具有更多数量桨叶的直升机。

此外，图1和2示出了：将升力部件机械连接至对应桨叶的弯条通过其第一端附连至所述桨叶的附连装置。

然而，所述弯条的第一端不一定固定至附连装置，而可固定至桨叶自身，例如桨叶的根段，这尤其是因为附连装置可包含在桨叶中。

更一般来说，弯条附连至用于将桨叶附连至旋翼毂的附连区域200，如图1所示。

Claims (24)

1.一种直升机，所述直升机设置有主旋翼(1)，所述主旋翼具有至少两个桨叶(10、20)，每个桨叶(10、20)设置有将其附连至所述旋翼(1)的毂(2)的附连装置(11、21)，其中，所述直升机为每个桨叶(10、20)设置有一个升力部件(12、22)，所述升力部件设置有可倾转的调整片(19、29)，每个升力部件(12、22)机械连接至单个桨叶(10、20)以改变所述单个桨叶(10、20)的桨距。

2.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，每个升力部件(12、22)受约束以与其所机械连接的所述桨叶(10、20)一起围绕第一纵向轴线(13、23)枢转以改变所述桨叶(10、20)的桨距。

3.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，每个升力部件(12、22)通过独立于所述旋翼(1)的所述毂(2)的机械连接结构(14、24)机械连接至单个桨叶(10、20)，所述机械连接结构(14、24)包括固定至所述桨叶(10)的附连区域(200)的第一端(EX1)，所述升力部件(12、22)固定至所述机械连接结构(14、24)的第二端(EX2)以使所述升力部件(12、22)和所述机械连接结构(14、24)能受约束以一起围绕所述升力部件(12、22)的挥舞轴线(303)枢转。

4.如权利要求3所述的直升机，其特征在于，每个升力部件(12、22)的根部(12′)穿过所述机械连接结构的所述第二端中的孔，以通过具有一个或两个自由度的第一类型附件(305)附连至转动单元。

5.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，每个升力部件(12、22)通过机械连接结构(14、24)机械连接至单个桨叶(10、20)，所述机械连接结构(14、24)包括固定至所述桨叶(10、20)的所述附连装置(11、21)的第一端(EX1)，所述升力部件(12、22)通过桨距铰链(16、26)受约束以与所述机械连接结构(14、24)的第二端(EX2)一起围绕所述升力部件(12、22)的挥舞轴线(303)枢转，所述桨距铰链(16、26)使所述升力部件(12、22)能实施围绕第二纵向轴线(17、27)的枢转运动以改变所述升力部件(12、22)的桨距。

6.如权利要求5所述的直升机，其特征在于，每个升力部件(12、22)的根部(12′)穿过所述机械连接结构的所述第二端中的孔，以通过所述桨距铰链(16、26)附连至转动单元。

7.如权利要求3所述的直升机，其特征在于，所述附连区域(200)包括所述桨叶(10)的所述附连装置(11、21)和所述桨叶的一段，所述第一端(EX1)固定至所述附连装置(11、21)。

8.如权利要求3所述的直升机，其特征在于，所述附连区域(200)包括所述桨叶(10)的所述附连装置(11、21)和所述桨叶的一段，所述第一端(EX1)固定至所述桨叶段。

9.如权利要求3所述的直升机，其特征在于，所述机械连接结构(14、24)是弯条。

10.如权利要求3所述的直升机，其特征在于，所述机械连接结构(14)包括铰接至中间连杆(100)的弯条(15)，所述机械连接结构(14)的所述第一端(EX1)对应于所述弯条(15)的不连接至所述中间连杆(100)的第一端部区域(15′)，所述机械连接结构(14)的所述第二端(EX2)由所述中间连杆(100)的不连接至所述弯条(15)的自由端(100′)来表示。

11.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，所述桨叶(10、20)在它们不挥舞时包含在第一平面(P1)中，机械连接至所述桨叶(10、20)的所述升力部件(12、22)在它们不挥舞时包含在第二平面(P2)中，所述第一平面和第二平面(P1、P2)重合。

12.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，所述桨叶(10、20)在它们不挥舞时包含在第一平面(P1)中，机械连接至所述桨叶(10、20)的所述升力部件(12、22)在它们不挥舞时包含在第二平面(P2)中，所述第一平面和第二平面(P1、P2)相互平行。

13.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，所述旋翼(1)包括用于限制每个升力部件(12)的挥舞的止动装置(30)。

14.如权利要求13所述的直升机，其特征在于，所述止动装置(30)设置有顶板(31)，所述顶板至少部分地置于所述旋翼(1)的所述毂(2)的顶部(3)上方，所述顶部(3)位于所述毂(2)的远离所述直升机机身的那侧。

15.如权利要求14所述的直升机，其特征在于，每个升力部件(12)机械连接至桨叶(10)，所述止动装置(30)对于每个升力部件(12)包括一个致动器(32)，每个致动器(32)设置在所述顶板(31)和对应升力部件之间以限制所述升力部件(12)的挥舞。

16.如权利要求14所述的直升机，其特征在于，所述止动装置(30)设置有底板(33)，所述顶板至少部分地覆盖所述旋翼(1)的所述毂(2)的底部(4)，所述底部(4)位于所述毂(2)的面向所述直升机机身的那侧。

17.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，所述主旋翼(2)包括桨距控制倾斜盘(50)，所述倾斜盘(50)具有旋转盘(51)和非旋转盘(52)，每个调整片(19、29)由主杆(40)连接至所述旋转盘(51)。

18.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，所述旋翼(1)对于每个调整片(19、29)具有设置在相关联升力部件上的至少一个致动器(70)，以相对于所述调整片(19、29)所附连的所述升力部件调节所述调整片(19、29)的倾转。

19.如权利要求16所述的直升机，其特征在于，所述致动器(70)由设置在所述旋翼(2)的转动主轴(5)上的集电环(71)来电力驱动。

20.如权利要求18所述的直升机，其特征在于，所述致动器(70)由包括设置在所述旋翼(2)的转动主轴(5)内的定子的发电机来电力驱动。

21.如权利要求18所述的直升机，其特征在于，所述致动器(70)由无线发送装置控制。

22.如权利要求18所述的直升机，其特征在于，所述致动器(70)是产生角运动的压电致动器。

23.如权利要求1所述的直升机，其特征在于，以功能上和机械上独立的方式来管理每个升力部件(12、22)，从而单独地改变单个桨叶的桨距。

24.一种改变直升机旋翼的桨叶的桨距的方法，所述旋翼具有至少两个桨叶，其中，设置有调整片(19、29)的升力部件(12、22)单独连接至所述桨叶(10、20)，通过使所述调整片(19、29)相对于所述升力部件倾转来调节由所述升力部件(12、22)产生的升力，从而所述升力部件(12、22)实施挥舞，产生其所连接的所述桨叶(10、20)围绕第一纵向轴线(13、23)的枢转以改变所述桨叶(10、20)的桨距。

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