CN101883718A

CN101883718A - 用于旋翼飞行器的多叶片旋翼系统

Info

Publication number: CN101883718A
Application number: CN2007801018072A
Authority: CN
Inventors: 小约翰·E·布伦肯
Original assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Current assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: US8021116B2; DE07873274T1; EP2222554B1; US20100264257A1; CA2707599A1; CN101883718B; EP2222554A4; EP2222554A1; CA2707599C; WO2009073022A1

Abstract

一种用于旋翼飞行器的旋翼系统，包括具有多个俯仰控制联杆的旋翼，和机械耦接到所述多个俯仰控制联杆每一个的成对旋翼叶片。一种旋翼飞行器，包括：动力传动系；从所述动力传动系延伸的主轴；具有多个俯仰控制联杆的旋翼，所述旋翼机械耦接所述主轴；和与所述多个俯仰控制联杆每一个机械耦接的成对旋翼叶片。

Description

用于旋翼飞行器的多叶片旋翼系统

技术领域

本发明一般涉及用于旋翼飞行器的的旋翼系统领域。

背景技术

存在多种不同类型的旋翼飞行器，包括直升机、串列旋翼直升机、斜旋翼飞行器、四旋翼斜旋翼飞行器、斜翼飞行器和尾座式垂直起落飞行器。在全部这些旋翼飞行器中，推力和/或升力由流过以多个旋转旋翼叶片形成的旋翼盘的空气流来产生。所述多个旋翼叶片机械地耦接到可旋转的主轴并且基本上围绕主轴均匀隔开，所述主轴向所述多个旋翼叶片提供旋转运动。所述多个旋翼叶片每一个可以独立旋转，以影响所述叶片的俯仰角。改变所述多个叶片的俯仰角影响由所述多个叶片旋转所产生的升力和推动方向。

图1描绘了一种示例传统旋翼叶片101。旋翼叶片101借助俯仰控制联杆105围绕俯仰轴线103旋转，以影响旋翼叶片101的俯仰角。如图2所示，由于俯仰控制联杆105沿着基本上与双箭头201对应的方向运动，所以旋翼叶片101围绕俯仰轴线103(在图1中示出)沿着基本上与双箭头203对应的方向旋转。直线107表示旋翼叶片10的扑动轴线，而直线109表示旋翼叶片101的俯仰/扑动轴线。

通常希望采用更大数量的旋翼叶片而非较少数量的旋翼叶片，以增大旋翼飞行器的升力和/或推进力。但是，随着旋翼叶片数量增大，传统旋翼飞行器旋翼系统的复杂性也急剧加大，部分原因是每个旋翼叶片必须独立控制。复杂性增大导致所述旋翼系统的重量增大且成本升高。

在本领域中存在许多熟知的旋翼飞行器旋翼系统，但是仍存在可观的改进空间。

附图说明

被认为是本发明独特之处的特征在附带的权利要求书中论述。但是，在结合附图阅读时，通过参照以下详细描述，将会更清楚地理解本发明本身以及优选使用模式还有本发明的进一步目标和优势，在附图中，附图标记最左侧的有效数字表示各附图标记最先出现的附图，在附图中：

图1是传统旋翼叶片和用于传统旋翼叶片的俯仰控制联杆的类型化的顶视平面图；

图2是图1所示传统旋翼叶片的控制机构的简略视图；

图3是成对旋翼叶片和用于成对旋翼叶片的俯仰控制联杆的类型化的顶视平面图；

图4是用于图3所示成对旋翼叶片的控制机构的简略视图；

图5是包括图3所示成对旋翼叶片的旋翼系统的局部顶视平面图；

图6是沿着图5中的线6-6切开的图5所示旋翼系统的截面图；

图7是多组成对旋翼叶片和用于所述多组成对旋翼叶片的俯仰控制联杆的类型化的顶视平面图；

图8是包含图5所示的旋翼系统的旋翼飞行器的类型化的顶视平面图，且所述多组成对旋翼叶片处于展开操作配置；和

图9是图8所示旋翼飞行器的类型化的顶视平面图，描绘了所述多组成对旋翼叶片处于折叠收纳配置。

具体实施方式

虽然本发明容易实现各种改动和替代形式，但是仍作为示例在附图中示出并在下文中详细描述本发明的特定实施方式。但是，应该理解，文中特定实施方式的描述并不意味着将本发明限定于所述公开的特定形式，而是防线，本发明将覆盖落入附带的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的全部改动、等同方案和替代方案。

以下将描述本发明的例述实施方式。为了清晰起见，并非实际实施方案中的全部特征都在本说明书中描述。当然，应该理解，随着任何所述实际实施方案的发展，必须做出针对特定实施方案的决策以实现开发者的具体目标，诸如满足与系统有关和与商业有关的约束，而这些约束在不同实施方案之间是不同的。此外，应该理解，所述开发工作可能过程复杂且耗费时间，但是仍然是本领域技术人员根据本公开的内容所进行的常规工作。

在本说明书中，由于在附图中示出了设备，所以可能参照各种部件之间的空间关系以及部件各个方面的空间取向进行讨论。但是，正如本领域技术人员在完整阅读本申请之后将会理解的那样，文中所述设备、构件、装置等可以定位成任何期望的取向。因此，使用术语诸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”或者类似术语来描述各种部件之间的空间关系以及描述所述部件各个方面的空间取向，应该理解为分别描述部件之间的相对关系或者所述部件各方面的空间取向，因为文中所述的设备可以定向为任何期望的方向。

本发明涉及用于旋翼飞行器的旋翼系统和包含所述旋翼系统的旋翼飞行器。所述旋翼飞行器包括具有多个俯仰控制联杆的旋翼和与所述多个俯仰控制联杆每一个机械耦接的成对旋翼叶片。在促动其中一个俯仰控制联杆时，对应的成对旋翼叶片的俯仰取向受到控制。但是，特定的成对旋翼叶片的个别旋翼叶片并不独立受到控制，而是串列地受到控制。

图3描绘了成对旋翼叶片301的类型化的简略视图，所述成对旋翼叶片包括第一旋翼叶片303和第二旋翼叶片305。旋翼叶片303和305在根部端307和309以基本上彼此固定的关系分别保持，下文中将更为详细地讨论。旋翼叶片303和305的根部端303和505彼此靠近，而末梢311和313彼此隔开，在它们之间形成夹角A。在一种实施方式中，由旋翼叶片303和305形成的夹角A大约为20度。每个旋翼叶片303和305包括在空气经过旋翼叶片303和305时能产生升力的翼型。直线315表示旋翼叶片303和305的扑动轴线。直线317表示旋翼叶片303和305的俯仰-扑动轴线。

仍参照图3，旋翼叶片303可以借助俯仰控制联杆321围绕第一俯仰轴线319旋转，以影响旋翼叶片303的俯仰角。类似地，旋翼叶片305可以借助俯仰控制联杆321围绕第二俯仰轴线323旋转，以影响旋翼叶片305的俯仰角。旋翼叶片303和305不能单独旋转，而是借助旋翼叶片联杆325耦接。换句话说，如图4所示，当俯仰控制联杆321沿着大致与双箭头401对应的方向移动时，第一旋翼叶片303围绕第一俯仰轴线319沿着基本上与双箭头403对应的方向旋转，由于旋翼叶片303和305通过旋翼叶片联杆325机械耦接，第一旋翼叶片的旋转导致第二旋翼叶片305围绕第二俯仰轴线323沿着基本上与双箭头405对应的方向旋转。因此，一个俯仰控制联杆321控制两个旋翼叶片303和305。

图5和6描绘了一种旋翼501的特定例述实施方式，所述旋翼配置成控制旋翼叶片303和305的俯仰角，如上所述。在图5所示实施方式中，旋翼501包括可由主轴505旋转的旋翼毂503。俯仰控制组件507连接到旋翼毂503，以允许俯仰控制组件507相对于旋翼毂503的旋转运动影响旋翼叶片303和305的俯仰角变化。俯仰控制组件507包括终止于凸耳511的第一俯仰轴509和终止于凸耳515的第二俯仰轴513。旋翼叶片303和305的根部端307和309(在图3中示出)分别借助凸耳511和515分别连接到俯仰控制组件507。俯仰控制联杆321被沿着大致与双箭头601对应的方向促动，如图6所示，该方向在图5中基本上垂直于图面方向。在俯仰控制联杆321被如此促动时，俯仰控制组件507的第一俯仰轴509围绕第一俯仰轴线319旋转，如图6中的双箭头603所示。由于第一旋翼叶片303附连到第一俯仰轴509的凸耳511，所以第一旋翼叶片303以对应方式围绕第一俯仰轴线319旋转。由于第二俯仰轴513通过耦接联杆325机械耦接第一俯仰轴509，如图6清楚地显示，所以俯仰控制组件507的第二俯仰轴513相应地围绕第二俯仰轴线323旋转。由于第二旋翼叶片305附连到第二俯仰轴513的凸耳515，所以第二旋翼叶片305以与旋翼叶片303围绕第一俯仰轴线319旋转对应的方式围绕第二俯仰轴线323旋转。

图7描绘了三组成对旋翼叶片701、703和705的例述配置。应该注意，每组成对旋翼叶片701、703和705对应于图3中的成对旋翼叶片301。每组成对旋翼叶片701、703和705的俯仰设置被独立控制。如文中所述，对于每组成对旋翼叶片701、703和705来说，旋翼叶片303和305的俯仰配置被串列控制。主轴505的旋转中心(在图5中示出)位于成对旋翼叶片701、703和705的俯仰轴线319和323的交点。虽然图7描绘了3组成对旋翼叶片701、703和705，但是本发明的范围并不限于此。而是，可以使用任何适当的多组成对旋翼叶片，诸如成对旋翼叶片701、703或705，并且本发明考虑了这种替代的实施方式。

图8和9描绘了包含两个旋翼诸如旋翼501以及与每个旋翼501可操作地关联的多组成对旋翼叶片诸如成对旋翼叶片701、703和705的旋翼飞行器801的例述实施方式。旋翼501和与其可操作地关联的成对旋翼叶片701、703和705构成旋翼系统803。主轴505(在图5中示出一个)从旋翼飞行器801的每个动力传动系805延伸。图8描绘了成对旋翼叶片701、703和705处于展开操作配置，而图9描绘了成对旋翼叶片701、703和705处于折叠收纳配置。应该注意，虽然在图8和9中描绘了旋翼飞行器801为斜旋翼飞行器，但是本发明的范围并不限于此。而是，本发明考虑了旋翼飞行器801可以是任何类型的选用旋翼飞行器，诸如直升机、串列旋翼直升机、斜旋翼飞行器、四旋翼斜旋翼飞行器、斜翼飞行器或尾座式垂直起落飞行器。

本发明提供显著的优势，包括(1)为旋翼飞行器采用3个以上的旋翼叶片提供了途径，而不会增加具有3个以上叶片的传统旋翼飞行器中所见的复杂性增大；(2)为旋翼飞行器采用3个以上旋翼叶片提供了途径，而不会具有3个以上叶片的传统旋翼飞行器中所见的控制机构重量增大；(3)提供了一种只需要较低控制载荷来操作的旋翼系统；(4)提供了一种具有4个以上叶片的旋翼系统，该旋翼系统较之具有4个叶片的传统旋翼系统而言，展现出改善的扑动-滞差(flap-lag)稳定性；和(5)提供了一种简化、重量轻的旋翼系统，所述旋翼系统能控制俯仰-扑动(pitch-flap)耦合，特别是在斜旋翼飞行器中。

上述特定实施方式仅仅为了例述，因为本发明可以进行改动并以不同但是对得到本发明教导的本领域技术人员显然的等同方式来实施。此外，除了以下权利要求书中所述内容之外，并没有刻意对文中所示的结构和设计做出限制。因此，显然上述特定实施方式可以改变或改动，并且所有这些变形都认为落入本发明的范围和精神内。因此，文中寻求保护的内容在以下附带的权利要求书中陈述。显然，已经描述和例示了具有显著优势的本发明。虽然本发明以有限的形式示出，但是并不限于这些形式，而是在不脱离本发明精神的前提下容易进行各种改变和改动。

Claims

1.一种用于旋翼飞行器的旋翼系统，包括：具有多个俯仰控制联杆的旋翼；和与所述多个俯仰控制联杆每一个机械耦接的成对旋翼叶片。

2.如权利要求1所述的旋翼系统，其特征在于，所述旋翼进一步包括：与所述多个俯仰控制联杆其中之一机械耦接的第一俯仰轴，所述第一俯仰轴与所述成对旋翼叶片其中一对的第一旋翼叶片机械耦接；与所述多个俯仰控制联杆其中之一机械耦接的第二俯仰轴，所述第二俯仰轴与所述成对旋翼叶片的所述其中一对的第二旋翼叶片机械耦接；和机械耦接所述第一俯仰轴和所述第二俯仰轴的联杆。

3.如权利要求2所述的旋翼系统，其特征在于，所述第一俯仰轴终止于与所述成对旋翼叶片的所述其中一对的所述第一旋翼叶片连接的凸耳；和所述第二俯仰轴终止于与所述成对旋翼叶片的所述其中一对的所述第二旋翼叶片连接的凸耳。

4.如权利要求1所述的旋翼系统，其特征在于，在所述多个俯仰控制联杆其中之一被促动时，对应的成对旋翼叶片的每个旋翼叶片被操作。

5.如权利要求1所述的旋翼系统，其特征在于，所述成对旋翼叶片每一对的第一旋翼叶片与所述成对旋翼叶片每一对的第二旋翼叶片角度隔开大约20度。

6.一种旋翼飞行器，包括：动力传动系；从所述动力传动系延伸的主轴；具有多个俯仰控制联杆的旋翼，所述旋翼机械耦接所述主轴；和与所述多个俯仰控制联杆每一个机械耦接的成对旋翼叶片。

7.如权利要求6所述的旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼进一步包括：与所述多个俯仰控制联杆其中之一机械耦接的第一俯仰轴，所述第一俯仰轴与所述成对旋翼叶片其中一对的第一旋翼叶片机械耦接；与所述多个俯仰控制联杆其中之一机械耦接的第二俯仰轴，所述第二俯仰轴与所述成对旋翼叶片的所述其中一对的第二旋翼叶片机械耦接；和机械耦接所述第一俯仰轴和所述第二俯仰轴的联杆。

8.如权利要求7所述的旋翼飞行器，其特征在于，所述第一俯仰轴终止于与所述成对旋翼叶片的所述其中一对的所述第一旋翼叶片连接的凸耳；和所述第二俯仰轴终止于与所述成对旋翼叶片的所述其中一对的所述第二旋翼叶片连接的凸耳。

9.如权利要求6所述的旋翼飞行器，其特征在于，在所述多个俯仰控制联杆其中之一被促动时，对应的成对旋翼叶片的每个旋翼叶片被操作。

10.如权利要求6所述的旋翼飞行器，其特征在于，所述成对旋翼叶片每一对的第一旋翼叶片与所述成对旋翼叶片每一对的第二旋翼叶片角度隔开大约20度。