CN101784440A - 包括振动阻尼器的直升机螺旋桨及用于修正该螺旋桨的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于直升机(1)的螺旋桨(3)，具有：轮毂(5)，绕轴线(A)旋转，并且依次具有多个桨叶(9)；以及至少部分中空的驱动轴(6)，可连接至直升机(1)的驱动器且操作地连接至轮毂(5)，以使轮毂(5)绕轴线(A)旋转；螺旋桨(3)还具有：振动阻尼装置(15)，其具有质量体(17)；以及弹性可变形部件(16)，连接至质量体(17)并由轴(6)支撑；部件(16)至少部分地延伸到轴(6)中，并且平行于轴线(A)呈细长形；质量体(17)在使用时以这样的频率振动，使得其阻止由轮毂(5)和桨叶(9)的旋转产生的振动被传输至轴(6)。

Description

包括振动阻尼器的直升机螺旋桨及用于修正该螺旋桨的方法

技术领域

本发明涉及一种直升机螺旋桨，该直升机螺旋桨包括振动阻尼器，并且涉及用于修正该直升机螺旋桨的方法。

背景技术

我们已经知道直升机大体上包括：机身；主螺旋桨，位于机身的顶部上并绕相应轴线旋转；以及在机身端部的尾部螺旋桨；两个水平尾翼面；以及两个竖直尾翼面。

更具体地，螺旋桨大体上包括：轮毂，绕所述轴线旋转，并且具有固定至轮毂并从轮毂径向伸出的多个桨叶；以及驱动轴，可连接至驱动器，并且可操作地连接至轮毂以旋转。

螺旋桨的旋转产生高频和低频振动。更具体地，通过来自桨叶和来自轮毂中心的冲蚀(wash)撞击竖直和水平尾部机翼以及尾部螺旋桨本身来产生低频振动。

为降低低频振动，螺旋桨包括导流片，其安装至螺旋桨的顶部中心，并且围绕螺旋桨的旋转轴线环状地延伸。

更具体地，导流片被设计成以这样的方式引导由螺旋桨产生的流动(flow)，使得减小冲蚀效应，并且防止冲蚀撞击尾部螺旋桨和相对支撑结构。

桨叶的高速旋转还产生高频振动，该高频振动传输至驱动轴，并且因此传输至直升机。

认为在工业中需要一种需求，通过阻尼器减少高频振动的产生以及减少高频振动输出至螺旋桨的驱动轴。该阻尼器装配至所述转子并被调节到一个或多个上述振动频率。更具体地，还存在紧凑阻尼器的需求，该紧凑阻尼器不涉及改变转子的其它组合部件。

工业中还存在对如下阻尼器的需求，如果发生阻尼器从转子中分离，则阻尼器不会撞击轮毂或桨叶，否则会产生对轮毂或桨叶无法弥补的危害。

最后，认为在工业中存在对如下阻尼器的需求，该阻尼器不干扰直升机或导流片的流线轮廓，并且因此不影响由尾部螺旋桨和尾部机翼上的主螺旋桨引起的气流。

发明内容

本发明的目的是提供一种直升机螺旋桨，其被设计为对上述要求中的至少一个要求提供简单明了且低成本的解决方案。

根据本发明，提供了一种如权利要求1所述的直升机螺旋桨。

本发明还涉及一种如权利要求11所述的用于修正直升机螺旋桨的方法。

附图说明

将参考附图以示例的方式描述本发明的优选但非限制性的实施例。附图中：

图1示出了根据本发明的包括螺旋桨的直升机的侧视图；

图2示出了图1中的螺旋桨的截面图，其中，为了清晰起见，仅部分地示出了其中的某些部件。

具体实施方式

图1中的标号1表示直升机，其大体包括：机身2；主螺旋桨3，位于机身2的顶部并绕轴线A旋转；尾部螺旋桨4，在机身2的端部并绕与轴线A相交叉的轴线旋转；两个竖直尾翼面4a以及两个水平尾翼面4b。

更具体地，螺旋桨3包括轴线A的中空轮毂5，用于支撑相对于轴线A径向突出的多个桨叶9。

螺旋桨3还包括绕轴线A旋转的中空驱动轴6，其成角度地与轮毂5形成为一体，并且连接至驱动器(未示出其方式)，例如，直升机1上的涡轮机。

更具体地(图2)，轴6部分地容纳在轮毂5的内部，并且通过齿槽轮廓(splined profile)以及径向介于轴6与轮毂5之间的两个楔子而与轮毂5成角度地连接在一起。更具体地，齿槽轮廓轴向地介于两个楔子之间。

螺旋桨3还包括导流片10，用于沿着预定路径来引导由螺旋桨3旋转所产生的流动(flow)，该预定路径被设计成减小由于所述流动脱离桨叶9的与轮毂5相对的端部所引起的振动。

更具体地，导流片10是环状的，其环绕轴线A延伸并且定位在相对于机身2的轮毂5的相对的侧面上。

导流片10为帽形并且由两个轴向面对的壁11、12限定。更具体地，壁11在与轮毂5相对的侧面上轴向地限定导流片10，并且壁12在与轮毂5相同的侧面上轴向地限定导流片10。

壁11是连续的，并且相对于轴线A的径向向外地进行操作，并且远离轮毂5地延伸且轴向距离减小。

壁12具有第一周向外围边缘13和第二外围边缘(图2中未示出)，该第二外围边缘与外围边缘13的相对并且处于外围边缘13的径向外部，其轴向地面向壁11的外围边缘14(图1)。

壁11、12被设计成使得其间的轴向距离减小，它们是在轴线A的径向外部进行操作的。

更具体地，壁12从边缘13到第二边缘延伸，首先远离轮毂5延伸并且接着朝轮毂5延伸。

壁11、12通过截锥形管状体7而相互连接在一起，该管状体7相对于轴线A对称并且具有在壁11、12之间延伸的侧表面8。

表面8朝着壁12而逐渐变小。

螺旋桨3有利地包括振动阻尼器15，该阻尼器又包括质量体17和弹性可变形杆16。杆16安装至轴6且连接至质量体17，杆至少部分地延伸到轴6的内部，并且杆16平行于轴线A成细长形，且质量体17在使用时以如下频率振动，该频率使得其阻止将由轮毂5和桨叶9的旋转所产生的振动传输至轴6。

更具体地，杆16的位于垂直于轴线A的平面中的抗挠刚度以及质量体17的尺寸使得质量体17在使用时以预定频率值振动，该预定频率值与由螺旋桨3旋转产生的振动的至少一个频率值特性相关。

也就是说，阻尼器15调到螺旋桨3所产生的振动的频率，并且在轴6上施加作用力，该作用力使得其阻止所述振动传输至轴6且因此传输至直升机1。

阻尼器15容纳在由轴6和表面8径向限定的腔体30的内部，并且被壁11在壁8之间延伸的部分而轴向地限定在与机身2相对的端部。

腔体30被设计成用于将阻尼器15与轮毂5和桨叶9隔离，因此防止在阻尼器15从轴6分离的情况下阻尼器15撞击轮毂5和/或桨叶9。

螺旋桨3还包括具有轴线A的帽形体20，其与轴6和杆16成角度地形成为一体，并且用于相互连接轴6和杆16。

更具体地，帽形体20为管状，其环绕轴线A对称地延伸并且位于杆16径向的外部。

帽形体20包括：主体部22，由轴6围绕并且平行于轴线A呈细长形；以及环形端部表面21，位于垂直于轴线A的平面中。

在与端部表面21相对的端部处，主体部22限定由杆16的轴向端18所接合的底座23。更具体地，端部18牢固地(hot force，热力地)装配在底座23中。

端部表面21通过一定数量的螺栓轴向地装配至螺纹环形螺母29并且被装配成被杆16穿过，其中该螺纹环形螺母装配至轴6。

端部表面21限定帽形体20的面向导流片10的轴向端，并且底座23定位在帽形体20的与端部表面21相对的轴向端。

底座23和端部18被装配成被垂直于轴线A延伸的螺纹拉杆(tie)穿过。

帽形体20优选地由轻合金制成。

杆16包括截锥形端部19，其与端部18相对并且插入在由质量体18所限定的截锥形底座25内，以将杆16固定至质量体17。

杆16还包括端部18与端部19之间的中间部，其从端部18到端部19逐渐变细并且穿过端部表面21延伸。

杆16的端部18容纳在轴6的内部。

杆16被完全容纳在圆柱体内部，该圆柱体由轴6的朝向导流片10的延伸部所限定。

质量体17容纳在导流片10的内部，更具体地，质量体17容纳在由表面8径向限定的腔体内部，并且在面向轮毂5的端部处轴向开口，同时在与轮毂5相对的端部处由壁11的在壁8之间延伸的部分轴向关闭。

质量体17包括：主体26，用于限定底座25，以及多个板27，可释放地连接至主体部26，以调节质量体17的振动频率，并且因此调节阻尼器15的调谐频率。

板27由层叠的环限定，这些环与轴线A共轴并且放置在垂直于轴线A的相应平面中。

板27包扎在一起，并且通过多个螺栓装配至主体部26。

在实际使用时，轴6使轮毂5、桨叶9和阻尼器15绕轴线A旋转.

轮毂5和桨叶9的旋转产生振动，该振动被传输至轴6并且通过轴6传输至直升机1。

由于杆16的弹性，阻尼器15的旋转使质量体17振动。更具体地，质量体17绕轴线A旋转，并且在垂直于轴线A的平面中垂直振动。

通过杆16和质量体17的这种设计，将质量体17的振动频率调到由螺旋桨3的旋转而引起的其中一个振动频率。

因此，阻尼器15以如下方式作用于轴6，即，使得其阻止将所述振动传输至轴6，以及通过轴6传输至直升机1。

阻尼器15可以容易地安装在包括轮毂5、轴6以及桨叶9的现有螺旋桨3上，以修正螺旋桨3。

这可以通过仅将帽形体20固定至轴6、将杆16固定至帽形体20以及将质量体17固定至杆16来完成。

从上面的描述中，根据本发明的螺旋桨3和修正方法的优点将变得显而易见。

具体地，阻尼器15与轴6一体地绕轴线A旋转，并且没有质量体相对于轴线A或相对于轴6和/或轮毂5的铰接点偏心旋转。

因此，阻尼器15相对于轴线A动态且理想地平衡，并且在使用时不产生另外的螺旋桨3的临界速度。

在没有干扰螺旋桨3和/或导流片10的流线或操作的情况下，阻尼器15还以简单且廉价的方式减小了振动被传输至轴6。

事实上，杆16至少部分地容纳在轴6的内部且平行于轴线A延伸，因此阻尼器15是径向高度紧凑的，并且适于装配在轴6的径向尺寸中。

因此，阻尼器15完全不会径向地干扰导流片10、轮毂5或桨叶9的正确操作。

更具体地，阻尼器15完全不会干扰由螺旋桨3的旋转而被引导到螺旋桨4上的空气流动。

此外，阻尼器15被完全容纳在由轴6和导流片10所限定的腔体30内。

因此，如果发生杆16从帽形体20中分离或质量体17与杆16中分离，则不会有杆16和/或质量体17撞击桨叶9并因此削弱了螺旋桨3性能的危害。

此外，由于被容纳在腔体30内部，所以阻尼器15不会受到空气动力的影响，而这种空气动力可以防止将阻尼器调节到由螺旋桨3旋转而产生的振动的特征频率值。

最后，阻尼器15可以通过被容纳在腔体30内而容易地整合在螺旋桨3中，因此这不影响螺旋桨3的其它组合部件。

由于容纳阻尼器15不涉及改变现有的螺旋桨3，因此根据本发明的修正方法是极其有利的。

事实上，这可以通过简单地将帽形体20固定至轴6、将杆16固定至帽形体20以及将质量体17固定至杆16来完成。

然而，清楚的是，在不背离如所附权利要求所限定的保护范围的情况下，可以改变本文所描述和所示出的螺旋桨3及其修正方法。

Claims (11)

1.一种用于直升机(1)的螺旋桨(3)，包括：

轮毂(5)，绕轴线(A)旋转，所述轮毂依次包括多个桨叶(9)；以及

至少部分中空的驱动轴(6)，能够连接至所述直升机(1)的驱动器且操作地连接至所述轮毂(5)，以使所述轮毂(5)绕所述轴线(A)旋转；

其特征在于，包括振动阻尼装置(15)，所述振动阻尼装置依次包括质量体(17)以及连接至所述质量体(17)并由所述轴(6)支撑的弹性可变形部件(16)；所述部件(16)至少部分地延伸到所述轴(6)的内部并且平行于所述轴线(A)成细长形；并且所述质量体(17)在使用时以这样的频率振动，使得阻止由所述轮毂(5)和所述桨叶(9)的旋转产生的振动传输至所述轴(6)。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，包括支撑体(20)，所述支撑体(20)介于所述轴(6)与所述部件(16)之间并且与所述轴(6)和所述部件(16)成角度地形成为一体。

3.根据权利要求2所述的螺旋桨，其特征在于，所述支撑体(20)在所述支撑体的相对的轴向端处包括：底座(23)，其由所述部件(16)接合；以及端部表面(21)，固定至所述轴(6)。

4.根据权利要求3所述的螺旋桨，其特征在于，所述部件(16)是平行于所述轴线(A)延伸的杆(16)，并且具有接合在所述底座(23)中的第一轴向端(18)以及与所述第一轴向端(18)相对并固定至所述质量体(17)的第二轴向端(19)；所述杆(16)还包括中间部，所述中间部在所述第一轴向端(18)与所述第二轴向端(19)之间延伸并且穿过所述端部表面(21)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋桨，其特征在于，所述质量体(17)包括主体(26)和至少一个板(27)，所述板(27)可释放地连接至所述主体(26)，以调整所述质量体(17)的振动频率。

6.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋桨，其特征在于，包括导流片(10)，所述导流片(10)连接至所述轮毂(5)以沿着预定路径引导在使用时由所述桨叶(9)的旋转所产生的气流。

7.根据权利要求6所述的螺旋桨，其特征在于，所述部件(16)和所述质量体(17)容纳在由所述导流片(10)和所述轴(6)限定的腔体(30)中；所述腔体(30)将所述振动阻尼装置(15)与所述轮毂(5)隔离。

8.根据权利要求6或7所述的螺旋桨，其特征在于，所述质量体(17)容纳在所述导流片(10)中。

9.根据权利要求2至8中的任一项所述的螺旋桨，其特征在于，所述部件(16)、所述支撑体(20)和所述质量体(17)围绕所述轴线(A)对称地延伸。

10.一种直升机(1)，其特征在于，包括前述权利要求中任一项所述的螺旋桨(3)。

11.一种用于修正直升机(1)的螺旋桨(3)的方法，所述螺旋桨(3)包括：

-轮毂(5)，绕轴线(A)旋转，所述轮毂依次包括多个桨叶(9)；以及

-至少部分中空的驱动轴(6)，能够连接至所述直升机(1)的驱动器并且操作地连接至所述轮毂(5)，以使所述轮毂(5)绕所述轴线(A)旋转；

所述方法的特征在于包括以下步骤：

-使可变形部件(16)至少部分地插入到所述轴(6)的内部，并且将其固定至所述轴(6)；以及

-使所述部件(16)介于在所述轴(6)与质量体(17)之间；

所述部件(16)和所述质量体(17)限定振动阻尼装置(15)，所述振动阻尼装置(15)用于衰减由所述轮毂(5)和所述桨叶(9)的旋转所产生的振动；并且所述质量体(17)在使用时以这样的频率振动，从而阻止由所述轮毂(5)和所述桨叶(9)的旋转所产生的振动被传输至所述轴(6)。

Images