CN101734374B - 直升机旋翼 - Google Patents

Abstract

用于直升机(1)的旋翼(4、4′)，该旋翼具有：围绕第一轴线(B)旋转的驱动轴(10)；与驱动轴(10)有角度地成为一体的桨毂(11)；以及至少两个从桨毂(11)伸出并沿第二轴线(C)延伸的桨片(12)；各桨片(12)围绕平行于第一轴线(B)的第四轴线(E)、围绕第二轴线(C)、并且围绕与第一和第二轴线(B、C)交叉的第三轴线(D)，相对于桨毂(11)和其它桨片(12)可运动；旋翼(4、4′)还具有多个第一减振器(25、25′)，用于减弱至少与桨片(12)围绕第四轴线(E)的振荡相关的振动；在相对于第一轴线(B)的径向方向上，至少一个第一减振器(25、25′)位于第一轴线(B)和相关的桨片(12)的第四轴线(E)之间。

Description

直升机旋翼

技术领域

本发明涉及一种直升机旋翼。

背景技术

众所周知，直升机包括机身、安装在机身中间部位的顶部上的主旋翼、以及用于抵消从主旋翼传递至机身的扭矩的反扭矩尾部旋翼。

铰接的主旋翼和/或反扭矩旋翼也是已知的。

更为具体地，铰接的旋翼包括围绕第一轴线旋转的驱动轴、与驱动轴一体地围绕第一轴线旋转的桨毂、以及从桨毂上沿相对于第一轴线的为径向的各第二轴线伸出的多个桨片。

各桨片可相对于桨毂围绕各自的第二轴线旋转，以改变其相对于气流的冲击角度，并可相对于桨毂围绕各自的第三轴线自由地振荡，以进行所谓的拍翼运动。各第三轴线与相关桨片的第一和第二轴线交叉。

各桨片还相对于桨毂和其它桨片围绕平行于第一轴线的各自的第四轴线自由地振荡，以进行所谓的摇摆(lead-lag)运动。

在此领域内出现了这样一种需求：在不削弱旋翼自身的空气动力性能的情况下，在驱动轴围绕第一轴线的旋转速度的大范围内减弱桨片的摇摆运动所产生的振动。

发明内容

本发明的目的是提供一种可经济便捷地达到以上需求的直升机旋翼。

根据本发明，提供了一种用于直升机的旋翼，包括：

-围绕第一轴线旋转的驱动轴；

-与围绕所述第一轴线的所述驱动轴有角度地成为一体的桨毂；

-至少两个桨片，所述桨片从所述桨毂在所述第一轴线的相对侧上伸出，并沿与所述第一轴线交叉的各自的第二轴线延伸；各所述桨片围绕平行于所述第一轴线的各自的第四轴线、围绕各自的所述第二轴线、并围绕与所述第一轴线和各自的第二轴线交叉的各自的第三轴线，相对于所述桨毂和其它所述桨片可运动。

-多个第一减振器，用于减弱至少与相关的所述桨片围绕各自的所述第四轴线的振荡相关的振动；所述第一减振器之间互相连接并且分别连接至相关的桨片；

其特征在于，在相对于所述第一轴线的径向方向上，至少一个所述第一减振器位于所述第一轴线和相关桨片的所述第四轴线之间。

附图说明

现将通过实例的方式，参照附图，对本发明的一个优选的非限制性实施例进行描述，附图中：

图1示出了包括根据本发明的旋翼的直升机的透视图；

图2示出了图1中的直升机尾部的侧视图；

图3示出了图1和图2中的直升机旋翼的第一实施例的放大比例的正面图；

图4示出了图3中的旋翼的第一实施例的正面图，其中为了清楚起见，各零件为拆下状态；

图5示出了图3中的旋翼的第一实施例的透视图；

图6示出了图1和图2中的直升机旋翼的第二实施例的放大比例的正面图。

具体实施方式

图1中的标号1是指直升机，该直升机基本上包括带有机头5的机身2；位于机身2顶部之上并围绕轴线A旋转的主旋翼3；以及在和机头5相对的一端安装至伸出于机身2的尾翼上的反扭矩尾部旋翼4。

更为具体地，主旋翼3为直升机1提供其上升和直升机1前行所需的升力和推进力，而旋翼4在尾翼上施力，以在机身2上产生正位扭矩(righting torque)，从而平衡主旋翼3在机身2上所施的扭矩，否则该扭矩将使机身2围绕轴线A旋转。

旋翼4为铰接的，并且基本上包括(图1至5)：

-驱动轴10(仅在图4和5中示意性示出)，该驱动轴围绕与主旋翼3的旋转轴线A交叉的轴线B旋转；

-桨毂11，该桨毂安装在轴10上，以与轴10一体地围绕轴线B旋转；以及

-多个桨片12，所述桨片从桨毂11在轴线B的各自的相对侧上伸出，并沿与轴线B交叉的各自的轴线C延伸。

更为具体地，桨毂11基本上包括：

-两块板13，所述板位于垂直于轴线B的各自的平面内，沿平行于轴线B的方向隔开，并且每块板具有多个(在示出的例子中为三个)在轴线B的相对侧上径向延伸的附件(appendixes)14；

-主毂体15，该主毂体轴向上介于板13之间并平行于轴线B延伸；以及

-多个横向构件16，在示出的例子中为三个，与轴线B平行并距轴线B一定距离，围绕轴线B等间距成角度地排列，并且每个横向构件都介于板13的对应的附件14之间。

更为具体地，毂体15包括多个(在示出的例子中为三个)狭槽55(图4)，所述狭槽围绕轴线B等间距成角度地排列，并在轴线B的相对侧上开放。

各桨片12包括：界定用于支承/推进直升机1的表面的主要部分；以及相对于轴线B比主要部分在径向上更靠内的根部17。

更为具体地，各桨片12的根部17基本上包括：界定相对于轴线B的桨片12的径向内端的桨柄21(图4和5)；以及铰接至各自的横向构件16并介于桨柄21和相关桨片12的主要部分之间的连接构件18。

各桨片12的连接构件18铰接至各自的横向构件16，以围绕各自的轴线C运动，围绕平行于轴线B并距轴线B一定距离的各自的轴线E运动，并围绕垂直于轴线B并与各自的轴线C交叉的各自的轴线D运动。

各桨片12的连接构件18铰接至各自的横向构件16，各自的弹性轴承19置于其中；并且各弹性轴承19允许各自的桨片12相对于桨毂11围绕各自的轴线C、D、E相交的旋转中心F旋转。

因此各桨片12可相对于桨毂11围绕各自的轴线D自由地振荡，以进行拍翼运动。

在外部控制下，各桨片12还可相对于桨毂11和其它桨片12围绕各自的轴线C自由地旋转，以改变其相对于气流的冲击角度。

更为具体地，各桨片12的根部17包括相对于各自的轴线C偏心的附件20，并且外部控制施力至所述附件上，以使桨片12围绕各自的轴线C旋转。

各桨片12还可相对于桨毂11和其它桨片12围绕各自的轴线E自由地振荡，以进行摇摆运动。

旋翼4还包括多个减振器25(图2至5)，这些减振器之间互相连接并且分别连接至各自的桨片12。

各减振器25用于减弱各自的桨片12围绕轴线E并相对于其它桨片12和桨毂11的振荡所造成的振动，也就是说，减弱各自的桨片12的摇摆运动所造成的振动。

径向地相对于轴线B工作，各减振器25有利地位于轴线B和各自的桨片12的轴线E之间。

更为具体地，各减振器25包括：主体26，该主体优选地由刚性金属材料制成并界定空腔27；以及位于空腔27内的弹性构件28。减振器25的主体26优选地由金属材料制成。

各减振器25的主体26包括：

-壁30，该壁与轴线B平行，面向毂体15并距毂体15一定距离，并且贯通安装有桨柄21；

-两个相对的壁31，该两个壁与轴线B垂直，并且在轴线B的相对侧上从各自的壁30的各自的轴向端部边缘伸出；以及

-两个壁32，该两个壁位于平行于轴线B的各自的平面内，在轴线B的相对侧上从各自的壁30伸出，并沿平行于轴线B的方向介于各自的壁31之间。

各减振器25的主体26还包括两个壁33，该两个壁与轴线B平行并在轴线B的相对侧上从相关的壁30伸出。更为具体地，壁33从相关减振器25的主体26的各自的端部延伸，与轴线B相切，并且壁32介于相关的壁33之间。

各壁30包括平坦部位34和弯曲凹进部位。

各壁31包括与壁30相对的端部边缘36。更为具体地，各壁31的端部边缘36包括一个平坦的中间部位37和两个弯曲的、凹进端部38。

各弹性构件28基本上为棱形的，优选地由硫化橡胶制成，并由数层粘合剂(未示出)连接至相关主体26的壁31、32。

各空腔27由各自的主体26的壁32在与轴线B相切的方向上界定，并由介于各自的壁32之间、并且相对于轴线B径向上更靠内的相关的主体26的壁30的一部分界定。

轴向上相对于轴线B，各空腔27由各自的端部边缘36的部位37所界定的各自的壁31的几部分界定。

参考图4，各桨片12的桨柄21包括：与由相关的减振器25的弹性构件28所界定的座部接合的主要部分39a；以及相对于轴线B比主要部分37径向上更靠内的端部39b。更为具体地，各桨柄21的端部39b从相关的减振器25的壁30伸向轴线B，并且宽松地位于各自的狭槽55内。

狭槽55为相关的桨柄21的端部39b界定各自的安全止挡表面，以防止相关的桨片12围绕各自的轴线D和E的过度振荡削弱旋翼4的运转。

减振器25之间互相连接，以界定环绕桨毂11的毂体15的环41的各自的臂。

更为具体地，各减振器25包括从各自的壁33伸出的两个连接部42(图5)，位于各自的壁32的相对侧上并与轴线B相切。

相邻减振器25的相邻连接部42由各自的螺栓43连接，螺栓的各自的轴线与轴线B平行。

减振器25仅连接至桨片12，而未直接连接至桨毂11。

因此环41可响应桨片12围绕各自的轴线E的旋转而围绕轴线B自由地振荡。

在实际应用中，轴10使桨毂11围绕轴线B旋转。

桨毂11的旋转进而使桨片12围绕轴线B共同旋转。

在平行于轴线B的方向上，桨片12通常承受具有不同分量(component)的不同空气动力载荷，并且所述载荷使桨片12和桨毂11围绕各自的轴线D相对于轴10倾斜，这样就导致桨片12的拍翼运动。

该拍翼运动改变了各桨片12的质量中心和轴线B之间的距离。

为保持相对于轴线B的角动量，各桨片12围绕各自的轴线E旋转，以随着其质量中心接近轴线B而加快其相对于轴线B的旋转速度。

相反地，各桨片12围绕各自的轴线E旋转，以随着其质量中心移离轴线B而减慢其相对于轴线B的旋转速度。

桨片12围绕各自的轴线E的重复的周期振荡产生振动，减振器25通过使弹性构件28变形而减弱该振动。

桨片12围绕各自的轴线E的旋转将环41置于一个相对于轴线B平衡的位置。

图6中的标号4′作为整体指的是一个根据本发明的直升机旋翼的不同实施例。旋翼4′与旋翼4类似，下文将仅对两者之间的差异进行描述；所指出的旋翼4、4′的任何对应或相同的部件在可能的情况下都使用相同的参考标号。

更为具体地，旋翼4′与旋翼4的不同之处在于其包括多个(在示出的例子中为三个)由弹性材料(例如橡胶)制成的减振器50′。

各减振器50′平行于轴线B延伸，相对于轴线B在径向上厚度恒定，并且在垂直于轴线B的横截面内由两个角度相同并且中心位于轴线B上的弧线界定。

径向上相对于轴线B，各减振器50′介于桨毂11的主毂体15相对于轴线B的径向外表面和对应的一对连续减振器25′之间。

更为具体地，各减振器50′与对应减振器25′的壁30的相邻的端部配合。

环41′因此由减振器50′固定至桨毂11，并且因此比相对于围绕轴线B旋转的环41更加刚硬。

减振器50′还主要用于减弱与桨片12围绕各自的轴线D的振荡相关的振动。

旋翼4′和旋翼4的其它不同之处在于，各桨片12的桨柄21′被完全嵌入对应桨片12的弹性构件28内，并且各减振器25′包括从相关的主体26′伸向轴线B并与由桨毂11的主毂体15所界定的相关的狭槽55′接合的梯形齿51′。

更为具体地，相对于轴线B切向地工作，齿51′与减振器50′交替。

旋翼4′的运转与旋翼4的运转类似，因此未作详述。

通过以上描述，根据本发明的旋翼4、4′的优势将非常明显。

特别是，减振器25、25′的位置径向上距轴线B更近。

在旋翼4、4′运转期间，减振器25、25′上的离心应力因此得到了大幅降低。

结果，减振器25、25′对桨片12围绕各自的轴线E的振动的减弱受到桨片12上的离心应力的影响就很小。

减振器25、25′因此在驱动轴10围绕轴线B的高旋转速度下也是有效的。这在旋翼4为反扭矩尾部旋翼的情况下更为有利，因为尾部旋翼驱动轴通常以高速旋转。

此外，减振器25、25′在旋翼4、4′的总体空气动力效率上的影响是最小的。

很显然，如在此所描述和说明的那样，在不背离所附权利要求书中所界定的保护范围的情况下可对旋翼4进行改动。

特别是，旋翼4、4′可用作直升机1的主旋翼。

Claims (7)

1.一种用于直升机（1）的旋翼（4′），包括：

-围绕第一轴线（B）旋转的驱动轴（10）；

-桨毂（11），所述桨毂与围绕所述第一轴线（B）的所述驱动轴（10）有角度地成为一体；

-至少两个桨片（12），所述桨片从所述桨毂（11）在所述第一轴线（B）的相对侧上伸出，并沿与所述第一轴线（B）交叉的各自的第二轴线（C）延伸；各所述桨片（12）围绕平行于所述第一轴线（B）的各自的第四轴线（E）、围绕各自的所述第二轴线（C）、并且围绕与所述第一和各自的第二轴线（B、C）交叉的各自的第三轴线（D）,相对于所述桨毂（11）和其它所述桨片（12）可运动；以及

-多个第一减振器（25′），用于减弱至少与相关的所述桨片（12）围绕各自的第四轴线（E）的振荡相关的振动；所述第一减振器（25′）之间互相连接并且分别连接至相关的所述桨片（12）；

所述桨片（12）在使用中与所述桨毂（11）一起共同绕所述第一轴线（B）旋转；

其特征在于，在相对于所述第一轴线（B）的径向方向上，至少一个所述第一减振器（25′）位于所述第一轴线（B）和相关的所述桨片（12）的所述第四轴线（E）之间；

所述旋翼（4′）进一步包括介于所述桨毂（11）和至少一个所述第一减振器（25′）之间的第二减振器（50′）。

2.根据权利要求1所述的旋翼，其特征在于，至少一个所述桨片（12）包括：连接构件（18），所述连接构件铰接至所述桨毂（11），以围绕各自的所述第二、第三和第四轴线（C、D、E）移动；以及桨柄（21′），所述桨柄界定相对于所述第一轴线（B）的所述桨片（12）的径向内端，并且与相关的所述第一减振器（25、25′）配合。

3.根据权利要求1或2所述的旋翼，其特征在于，所述第一减振器（25′）界定环绕所述第一轴线（B）的环（41′）的各自的臂。

4.根据权利要求1或2所述的旋翼，其特征在于，至少一个所述第一减振器（25′）包括与由所述桨毂（11）所界定的狭槽（55′）接合的齿（51′）。

5.根据权利要求2所述的旋翼，其特征在于，各所述第一减振器（25′）包括：弹性构件（28），所述弹性构件至少部分贯通安装相关的所述桨片（12）的所述桨柄（21′）；以及主体（26），所述主体由刚性材料制成并界定内装所述弹性构件（28）的空腔（27）。

6.一种直升机，所述直升机包括：主旋翼（3）；以及根据前述权利要求中任一项所述的旋翼（4′）。

7.一种直升机，所述直升机包括：反扭矩尾部旋翼；以及根据权利要求1至5中任一项所述的旋翼。