CN102167156B - 自适应扭转的桨叶和设有此种桨叶的旋翼 - Google Patents

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Abstract

一种自适应扭转的旋翼桨叶(1)，该桨叶设有外部覆盖物(2)，该外部覆盖物沿桨距变化轴线(AY)从第一端部区域(3)延伸到第二端部区域(4)，且该外部覆盖物限定内部腔室(8)。该桨叶包括沿所述桨距变化轴线(AY)在所述腔室(8)内部延伸的条板(10)，所述条板(10)包括各向异性的复合材料以适应当桨叶(1)旋转时在方向平行于所述桨距变化轴线(AY)的离心力(F)作用下的扭转，所述条板(10)通过第一固定装置(11)和第二固定装置(12)固定于所述外部覆盖物(2)以能够使所述外部覆盖物(2)扭转。

Description

自适应扭转的桨叶和设有此种桨叶的旋翼
优先权要求
本申请要求2010年2月26日提交的法国专利申请第1000809的优先权，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。
技术领域
本发明涉及自适应扭转的桨叶，并涉及设有此种桨叶的旋翼，且更具体地但非排他性地涉及旋翼飞行器升力旋翼的桨叶。
背景技术
通常，桨叶从固定于旋翼旋转毂的第一端朝称为自由端的第二端纵向延伸。可理解的是，相对于旋翼，桨叶从第一端径向地延伸至第二端。
此外，桨叶从前缘横向地延伸至后缘。桨叶具体包括外部覆盖物，该外部覆盖物在其吸气侧上设有第一蒙皮，并在其压力侧上设有第二蒙皮，第一蒙皮简称为“吸气侧蒙皮”，而第二蒙皮简称为“压力侧蒙皮”。
旋翼飞行器的主升力旋翼的桨叶在所述主旋翼旋转过程中施加升力，该升力能使该旋翼飞行器被提升并且还可被推进。可以使所产生的提升量随桨叶桨距角的变化而增大或减小。桨叶的每个气动叶型(简称为“叶型”)的在垂直于桨叶的桨距变化轴线的剖面中的气动迎角取决于桨叶的俯仰角。与此相反，已发现的是，来自给定叶型、由此是给定桨叶剖面的入射角阈值的气流从叶型的前缘或后缘分离出来。如果此种分离扩散并保持在位于两个叶型之间且沿桨叶翼展限定临界区域的区域上，则此种现象致使桨叶失速，即致使桨叶的升力突然下降。此外，气流操作可引起湍流，该湍流是使桨叶的阻力系数增大和振动增强的缘由。
为了限制分离，一个解决方案是给予桨叶以几何扭转。应注意到的是，桨叶的几何扭转可由相对于桨叶的参照平面而在每个桨叶剖面的叶型的翼弦之间形成的角度所限定。有时，每个桨叶叶型相对于桨叶的桨距变化轴线以相对于该参照平面而识别的角度扭转。
对于给定的桨叶轨迹来说，可理解的是，扭转对于每个叶型的气动迎角具有直接影响。在这些情形下，术语“扭转关系”指代所述扭转角沿桨叶翼展改变的方式。
桨叶的扭转关系并不改变。由于要接受确保旋翼在整个飞行范围适当运行的这一折衷要求，因而产生此种扭转关系。
已发现的是，在桨叶的整个翼展上的小幅度扭转有助于使旋翼飞行器的升力旋翼在向前飞行过程中所消耗的动力最小。然而，在桨叶的整个翼展上的大幅度扭转用于使旋翼飞行器的升力旋翼在悬停过程中所消耗的动力最小，但在向前飞行过程中则是不受欢迎的。应注意到的是，术语“小幅度”表示例如小于6度的幅度，而“大幅度”表示例如大于20度的幅度。
因此，位于上述小幅度和大幅度之间的扭转幅度代表在向前飞行阶段和悬停阶段之间的动力消耗折衷。
为了避免此种折衷，已采取措施，以至少局部地主动更改桨叶的扭转。
在第一解决方案中，使用至少一个襟翼，该襟翼局部地伸出桨叶后缘。通过更改襟翼相对于桨叶偏转的角度，桨叶的局部几何尺寸以及桨叶叶型的相对应空气动力特性被一起更改。
此种第一解决方案具有引起显著变形和扭转的优点。然而，此种第一解决方案包括增添襟翼，由此产生远离重心的额外重量和质量，还产生需要维持的机械运动，并且在襟翼侧缘产生湍流。
以下公开涉及对此种襟翼进行致动：
-O.Dieterich，B.Enenkl，D.Roth：Trailingedgeflapsforactiverotorcontrol，AeroeslasticcharacteristicsoftheADASYSrotorsystem，AmericanHelicopterSociety，62ndAnnualForum，Phoenix，AZ，May9-11，2006，(美国直升机协会于2006年5月9日至11日在亚利桑那州凤凰城召开的第62次年度论坛)。
-S.R.HallandE.F.Prechtl：PreliminaryTestingofaMach-ScaledActiveRotorBladewithaTrailingEdgeServo-Flap，MassachusettsInstituteofTechnology77MassachusettsAve.Cambridge，MA02139-4307USA，2000(麻省理工学院，美国马萨诸塞州剑桥马萨诸塞街77号02139-4307，2000年)。
-V.Giurgiutiu：Active-MaterialsInduced-StrainActuationforAeroelasticVibrationControl，TheShockandVibrationDigest，Vol.32，No.5，September2000，355-368(“冲击和振动文摘”，第32卷第5号355-368页，2000年9月)。
-F.K.Straub，D.K.Kennedy，D.B.Domzalski，A.A.Hassan，H.Ngo，V.Anand，andT.Birchette：Smartmaterial-actuatedRotorTechnology，JournalofintelligentMaterialSystemsandStructures，Vol.15April2004(“智慧材料系统和结构”杂志，2004年4月15卷)。
-C.K.Maucher，B.A.Grohmann，P.A.Altmikus，F.Jensen，H.Baier：Actuatordesignfortheactivetrailingedgeofahelicopterrotorblade。
-K.Thanasis：SmartRotorBladesandRotorControlforWindTurbines，StateoftheArt，UpWindinternalreportforWP1B3，December2006(2006年12月)。
类似的是，以下文献US7424988、US2008/0237395、US6513762、US5387083、WO00/41501以及WO96/01503都提及襟翼的存在。
在第二解决方案中，压电纤维、压电复合垫片或者实际上复合大型纤维用在吸气侧和/或压力侧蒙皮，以使桨叶产生扭转。在以下公开中对该第二解决方案有具体描述：
-D.Thakkar，R.Ganguli：Inducedshearactuationofhelicopterrotorbladeforactivetwistcontrol，Thin-WalledStructures45(2007)111-121。
-J.P.Rodgers，N.W.Hagood：Design，manufacture，andtestingofanintegraltwist-actuatedrotorblade，8thInternationalConferenceonAdaptiveStructuresandTechnology，Wakayama，Japan，1997(“自适应结构和技术”第八次国际会议，1997年日本和歌山)。
-J.Riemenschneider，S.Keye，P.Wierach，H.MereierdesRochettes：OverviewofthecommonDLR/ONERAproject″activetwistblade″(ATB)，30thEuropeanRotorcraftForum；14.-16.09.2004；Marseilles，France(第30届欧洲旋翼飞行器论坛，2004年9月14-16日，法国马赛)。
-A.Kovalovs，E.Barkanov，S.Gluhihs：ActivetwistofmodelrotorbladeswithD-spardesign，Transport-2007，VolXXII，No1，38-44。
-G.L.Ghiringhelli，P.Masarati，P.Mantegazza：Analysisofanactivelytwistedrotorbymultibodyglobalmodeling，CompositeStructures52(2001)113-122。
专利US2007/0205332使用了等同技术。
在第三解决方案中，使用各向异性的复合材料蒙皮来制作桨叶的吸气侧和压力侧蒙皮。
根据“M.D.Schliesman：Improvedmethodsformeasurementofextension-twistcouplingincompositelaminate，AeronauticsandAstronautics，Inc.，1999(1999年航空和航天公司)”的公开，施加在这种蒙皮上的牵引力可以使蒙皮扭转。
根据“S.Ozbay：Extension-twistcouplingoptimizationincompositerotorblades，thesispresentedtotheGeorgiaInstituteofTechnologyinMay2006(2006年5月提交给乔治亚技术学院的论文)”的公开，使用滑动质量块的系统，以通过使蒙皮扭转来生成扭转。
在第四解决方案中，使用使桨叶扭转的致动器。例如，美国专利US7264200披露了使用致动器，以使设置在桨叶自由的第二端处的襟翼运动。
文献US2006/0186269、WO99/36313以及WO2007/145718采用用于使结构变形的致动器。
文献US7037076和WO98/30448使用使桨叶第二端转动的致动器。
文献US5505589提出采用可活动的配重件来产生扭转。
根据文献US5150864，使用具有形状记忆性能的缆线，并将该缆线加热以使桨叶变形。
由此可见，试图使桨叶主动扭转的技术都采用了专用于此种扭转的部件，例如致动器、配重件或加热装置。这致使桨叶的重量增大。
应注意到，文献WO2008/052677提出一种风力涡轮桨叶，该风力涡轮桨叶设有沿纵向方向延伸并随入射风变化而扭转的细长中心箱式结构，该入射风沿基本垂直于桨叶纵向方向的横向方向撞击箱式结构。
文献US2006/0186263描述一种调整桨叶角度的装置，更确切地是用于对桨叶的桨距的进行控制，但并非对桨叶的扭转进行控制。为此，使用如下装置：该装置仅仅作用在桨叶的根部，并且依赖于扭转中加劲和/或恢复至平坦形状的物理现象。
桨叶的扭转关系保持不变，且扭转角沿整个桨叶翼展都保持恒定。
文献FR2737465试图通过使用一装置使噪声和振动最小化，该装置采用辅助致动器和各向异性的外部覆盖物。
那些文献并不能构成本发明技术领域的一部分，即用于使桨叶扭转以能优化桨叶(尤其是旋翼飞行器桨叶)提升效果的装置的领域。它们只是在此描述为技术背景。
此外，现有技术包括以下文献WO96/11337、GB2216606以及EP0351577。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能主动扭转的桨叶，而不必需要设置仅仅专用于此种应用的部件。
根据本发明，能自适应扭转的旋翼设有外部覆盖物，该外部覆盖物沿桨距变化轴线从第一端部区域延伸到第二端部区域，且该外部覆盖物限定中空内部腔室。第一端部区域位于桨叶的适合于固定于毂的第一端处，而第二端部区域位于桨叶的第二端处，该第二端是自由端。
具体地说，桨叶的显著之处在于：该桨叶包括在腔室内部延伸的条板，该条板包括各向异性的复合材料，以适合于当桨叶绕旋翼的旋转轴线旋转时在离心力作用下的扭转，且该条板通过第一固定装置和第二固定装置固定于外部覆盖物，以能够使外部覆盖物扭转。
因此，各向异性复合材料的条板具体在桨叶腔室内部延伸，所述腔室由外部覆盖物的内部周缘所限定。当桨叶由毂驱动旋转时，离心力使条板扭转，而条板的扭转是由条板的各向异属性所引起的。因此，条板的扭转可随条板的旋转速度变化而变化。
应注意到，本发明试图使设置在桨叶腔室内部的条板扭转，而不是使桨叶的外部覆盖物扭转。此外，此种扭转是由离心力所引起的，而并非由撞击桨叶的入射风或由致动器所引起。
由于条板中的离心力较大，因而此创新是尤其有利的。
为了使整个桨叶扭转，条板固定于外部覆盖物的内部周缘。在这些情形下，离心力使条板扭转，而条板则通过第一固定装置和第二固定装置使外部覆盖物扭转。
于是，该桨叶是能主动扭转的桨叶，该桨叶的扭转随施加于设置在桨叶外部覆盖物内部的各向异性复合材料条板上的离心力而变化。
本发明还可包括以下附加特征中的一个或多个。
例如，所述条板包括单向复合层片的堆叠，这些层片关于中间层片是不对称的。或者，该条板可包括单向纤维的堆叠，这些纤维关于中间层片是不对称的。
该堆叠可包括交替的碳纤维层片和玻璃纤维层片。
可选的是，该中间层片具有多个沿参照方向延伸的参照纤维，该堆叠的第一层片和第二层片对称地设置在中间层片的两侧上，第一层片设置在中间层片和外部覆盖物的吸气侧蒙皮之间并且具有相对于参照方向成第一角度的第一纤维，而第二层片设置在中间层片和外部覆盖物的压力侧蒙皮之间并且具有相对于参照方向成第二角度的第二纤维，第一角度与第二角度相反。
应注意到，吸气侧蒙皮和压力侧蒙皮可一起构成单个蒙皮，那么覆盖物是单个蒙皮的覆盖物，所述单个蒙皮的一部分构成压力侧蒙皮，而所述单个蒙皮的另一部分构成吸气侧蒙皮。
在这些情形下，压力侧蒙皮和吸气侧蒙皮可同样是两个不同蒙皮，或者可以由单个蒙皮的两个部分所构成。
在这些情形下，可以确保该堆叠是各向异性并且在性质上是不对称的。
假定中间层片相对于参照方向具有零度的角度。例如，第一层片由相对于参照方向具有30度的第一角度的纤维所构成，这意味着第二层片具体由相对于参照方向具有-30度的第二角度的纤维所构成。
此外，该中间层片具有多个沿参照方向延伸的参照纤维，参照方向Y平行于桨距变化轴线。
条板可执行翼梁的作用以传递由离心力所产生的力，由此在离心力将牵引力施加到桨叶上时使条板的扭转能力最佳。
此外，该堆叠可沿桨叶翼展具有变化数量的层片，以使扭转最佳。
此外，条板可选地从外部覆盖物的第一端部区域突出以构成桨叶的适合于固定于毂的第一端。因此，当条板的第一端部固定于旋翼的毂时，离心力将牵引力施加于第二端部上，该牵引力致使条板并由此使桨叶扭转。
为了使扭转最大化，第一固定装置沿桨叶的翼弦偏离第二固定装置。
例如，该外部覆盖物包括压力侧蒙皮和吸气侧蒙皮，这些蒙皮不同或者一起形成单个覆盖蒙皮，该条板包括靠近桨叶前缘的前部区域和靠近桨叶后缘的后部区域，第一固定装置将前部区域固定于其中一个蒙皮，而第二固定装置将后部区域固定于未固定有前部区域的另一蒙皮，则使沿着桨叶的翼梁的偏离最佳。
此外，第一固定装置沿平行于桨距变化轴线的第一纵向方向在腔室中延伸，而第二固定装置沿平行于桨距变化轴线的第二纵向方向在腔室中延伸。
第一固定装置可以是沿第一纵向方向延伸的连续截面部件，或者可包括多个沿第一纵向方向设置的截面部件。类似地，第二固定装置可以是沿第二纵向方向延伸的连续截面部件，或者可包括多个沿第二纵向方向设置的截面部件。
此外，该桨叶包括内部翼梁，即前缘翼梁，该前缘翼梁使所述外部覆盖物的压力侧蒙皮与吸气侧蒙皮连接在一起。
为了从离心力作用中得到最大利处，沿前缘翼梁翼弦的截面非常小，以使大部分离心力由条板所吸收。于是，桨叶能大幅度扭转。
另一方面，该桨叶包括后缘突架，该后缘突架使所述外部覆盖物的压力侧蒙皮与吸气侧蒙皮连接在一起。可选的是，充填材料放置在条板的后部区域和突架之间，此种充填材料并不妨碍桨叶扭转，而甚至可增强所述扭转。
在外部覆盖物包括压力侧蒙皮和吸气侧蒙皮的情形下，并且为了使扭转最佳，还可使至少一个蒙皮包括各向异性的复合材料。
类似的是，该桨叶可包括调整装置以更改桨叶的重心位置，具体是桨叶的重心沿所述桨叶翼展位置。通过以此方式改变重心位置，致使施加于条板的离心力改变，由此使所引起的桨叶扭转改变。
另一方面，所述桨叶的至少一个部段扭转时，所述桨叶的所述至少一个部段呈现扭转关系。因此，整个条板呈现扭转关系，或者条板的至少一个部段呈现此种扭转关系。在飞行中，离心力随可能情形使扭转增强或者使扭转减弱。
此外，外部覆盖物的至少一个部段扭转时，外部覆盖物的所述至少一个部段呈现扭转关系。
除了桨叶以外，本发明还提供具有毂和多个桨叶的旋翼飞行器旋翼，该旋翼设有至少一个如上所述的本发明桨叶。
更具体地说，本发明涉及直升机类型的旋翼飞行器。
附图说明
从下面参照附图并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是本发明桨叶的视图；
图2是示出本发明一变型的视图；
图3是第一实施例中桨叶的截面图；
图4是第二实施例中桨叶的截面图；
图5是本发明的条板的截面图；以及
图6是示出所述条板的一变型的视图。
具体实施方式
在一幅以上附图中出现的元件在每幅图中采用相同的附图标记。
三个相互正交的方向标记为X、Y和Z，这可在图1和2中看到。
方向X称为横向。术语“宽度”指桨叶沿所述横向方向X的横向尺寸。
另一方向Y称为参照方向，即桨叶沿所述方向Y延伸的情况下。称为“纵向”方向和桨叶的桨距绕其改变的轴线方向都平行于该参照方向。
最后，第三方向Z是竖直的并且对应于所描述结构的高度尺寸。术语“厚度”则指沿该竖直方向的直立尺寸。
图1是本发明桨叶1的示意图。桨叶1从第一端1′延伸到自由的第二端1″，第一端1′固定于旋翼飞行器旋翼100的毂110。
桨叶1具有外部覆盖物2，该外部覆盖物从桨叶1第一端1′处的第一端部区域3延伸至桨叶1第二端1″处的第二端部区域4。该外部覆盖物2设有吸气侧蒙皮2′和压力侧蒙皮2″，该吸气侧蒙皮和压力侧蒙皮一起构成外部覆盖物2内部的腔室8。
因此，外部覆盖物2是中空的，或至少部分是中空的。
此外，桨叶1在吸气侧蒙皮2′和压力侧蒙皮2″之间具有前缘翼梁(spar)20和后缘突架(1edge)30。应注意到，前缘翼梁20的横截面最小化，其作用实质在于保护桨叶1不受冲击。
桨叶1还具有用作翼梁的条板10，以将桨叶1所经受的力传递至毂110。
条板10是细长的，并且沿从第二端部区域4朝第一端部区域3的方向在腔室8内部延伸。
应注意到，并不会妨碍条板10变形的柔性填充件可设置在条板10和外部覆盖物之间，以避免覆盖物在外部压力的作用下变形。为了在飞行中施加于桨叶上的力作用下使扭转最大并确保桨叶整体性，覆盖物具有高的抗压模量和极其低的剪切模量。因此，该填充件在受压时是刚性的，而在受剪切时是柔性的。
此外，条板10从外部覆盖物2的第一端部区域3突出，以固定于毂110。条板10则沿平行于桨叶1的桨距变化轴线AY的参照方向Y延伸。因此，条板10相对于毂110径向延伸。
应注意到，套筒可设置在条板10和毂110之间。在另一变型中，条板10连接于结合在桨叶1中的桨叶柄整流袖套上，所结合的桨叶柄整流袖套伸出外部覆盖物，以固定于毂110。
因此，条板10吸收施加于桨叶1的离心力F的至少实质上一小部分。
此外，条板10通过第一固定装置11和第二固定装置12连接于外部覆盖物2。第二固定装置12沿桨叶1的翼弦偏离第一固定装置11。在这些情形中，在桨叶的每个叶型(或截面)内设有第一固定装置11和第二固定装置12，第一固定装置11沿型面的翼弦横向偏离第二固定装置12。
此外，应注意到，第一固定装置11沿平行于桨距变化轴线AY的第一纵向方向D1在腔室8内部延伸，而第二固定装置12沿平行于桨距变化轴线AY的第二纵向方向D2在腔室8内部延伸。
在图1所示的较佳变型中，第一固定装置11包括单个连续截面部件，例如呈现槽形截面的部件。类似地，第二固定装置12包括单个连续截面部件，例如槽形截面部件。
参照图2，在一替代变型中，至少一个固定装置包括多个沿纵向方向分布的截面部件。例如，第一固定装置11可包括多个截面部件11′，每个截面部件可呈现U形。类似地，第二固定装置12可包括多个例如呈现U形的截面部件12′。
参照图1并且与该变型无关，条板10从靠近桨叶1前缘的前部区域14朝靠近桨叶1后缘的后部区域15横向延伸。第一固定装置11将前部区域14固定于蒙皮2′、2″中的一个蒙皮，而第二固定装置12将后部区域15固定于蒙皮2′、2″的并未固定于前部区域14的另一个蒙皮。
参照图3，第一固定装置11将前部区域14固定于压力侧蒙皮2″，而第二固定装置12将后部区域15固定于吸气侧蒙皮2′。
应注意到，可将充填材料40放置在后缘突架30和后部区域15之间。此种充填材料用于防止外部覆盖物在压力作用下压扁或膨胀。
参照图4，在一替代形式中，第一固定装置11将前部区域14固定于吸气侧蒙皮2′，而第二固定装置12将后部区域15固定于压力侧蒙皮2″。
因此，参照图1，条板10的变形通过第一固定装置11和第二固定装置12致使桨叶1的外部覆盖物2变形。
此外，条板10由各向异性的复合材料制成。因此，沿着参照方向Y(条板10沿该参照方向延伸)的牵引力致使条板10扭转。类似的是，加压致使反向扭转，因为事实上降低了牵引力设定值。
应能回想到，当桨叶1由毂110驱动旋转时，桨叶1，尤其是条板10，经受离心力F。
由于桨叶1的第一端部10′直接或间接固定于毂，因而平行于桨距变化轴线AY的离心力F将牵引力施加到桨叶1的第二端部10″上。
条板10的各向异属性致使条板10扭转，并由此使外部覆盖物2扭转脱离条板的休止状态，而当旋翼静止时桨叶并不经受离心力。因此，桨叶1的扭转随离心力F而变化。
为了对桨叶1进行优化，可设置调整装置50，具体用于沿桨叶翼展更改桨叶1的重心位置。通过更改该位置，对施加到桨叶1上的离心力进行更改。例如，调整装置5包括配重件52，该配重件借助运动装置(未示出)能沿滑动轴51滑动，且该滑动轴例如平行于桨叶翼展而延伸。该运动装置可包括例如用于使滑动轴旋转的电动机，而该滑动轴包括蜗杆。
类似地，可设想使桨叶装配有使桨叶1扭转的传统扭转装置，例如可同样良好地容纳在吸气侧蒙皮2′中和/或压力侧蒙皮2″中的扭转装置，或者可使桨叶设有后缘襟翼。
此外，为了具有较佳的各向异属性，条板10包括单向层片的堆叠13，每个层片具有平行于给定方向延伸的牢固纤维，这些纤维嵌在例如但并非如此牢固的树脂类型的基材中。
参照图5，堆叠13包括中间层片200，该中间层片沿平行于桨叶的桨距变化轴线AY的参照方向Y延伸。该中间层片例如包括平行于参照方向Y延伸的纤维，以将离心力传递至毂。在此定义，假定中间层片具有相对于参照方向成0°的纤维。
在中间层片和吸气侧蒙皮之间，堆叠具有多个层片，每个层片简称为“第一”层片201、211、221、231、241、251、261。与此相反，在中间层片和压力侧蒙皮之间，堆叠具有多个层片，每个层片简称为“第二”层片202、212、222、232、242、252、262。
应注意到，堆叠可交替地包括碳纤维层片和玻璃纤维层片。在这些情形中，除了在竖直方向上限定条板的界限的底部层片262和顶部层片261以外，每个玻璃纤维层片设置在两个碳纤维层片之间，而每个碳纤维层片设置在两个玻璃纤维层片之间。中间层片可选地由玻璃纤维制成。
此外，在任何一个层片中的纤维方向与相邻层片中的纤维方向不同。例如，给定层片中的每个纤维相对于由中间层片中纤维所遵循的参照方向具有60°的角度，而与所述给定层片相邻的层片中的每个纤维相对于参照方向具有90°的角度。应注意到，术语“相对于参照方向的角度”用于表示的是：给定层片中的纤维方向和所述给定层片的给定方向之间的角度，所述给定方向包含在由所述给定层片所限定的平面中，并且平行于中间层片的参照方向。
为了使堆叠的各向异属性最大化，该堆叠还是非对称的。
对于每个第一层片201、211、221、231、241、251、261关于中间层片200相对于堆叠的相对应第二层片202、212、222、232、242、252、262对称放置、同时每个第一层片具有相对于参照方向Y成第一角度的第一纤维来说，并对于每个相对应第二层片202、212、222、232、242、252、262具有相对于所述参照方向Y成第二角度的第二纤维来说，第一角度与第二角度相反。例如，如果第一角度是60°，则第二角度是-60°。
然而，可理解的是，如果第一角度是90°或0°，则第一纤维和第二纤维平行。
例如，在从桨叶的压力侧朝着吸气侧，桨叶包括以下堆叠13：
第二层片262具有相对于中间层片的纤维定向以+30°定向的碳纤维；
第二层片252，具有相对于中间层片的纤维定向以+0°定向的玻璃纤维；
第二层片242，具有相对于中间层片的纤维定向以-60°定向的碳纤维；
第二层片232，具有相对于中间层片的纤维定向以+90°定向的玻璃纤维；
第二层片222，具有相对于中间层片的纤维定向以-60°定向的碳纤维；
第二层片212，具有相对于中间层片的纤维定向以+90°定向的玻璃纤维；
第二层片202，具有相对于中间层片的纤维定向以+30°定向的碳纤维；
中间层片200，具有玻璃纤维，该中间层片具有基本上与每个第一层片或第二层片的两倍厚度相等的厚度；
第一层片201，具有相对于中间层片的纤维定向以-30°定向的碳纤维；
第一层片211，具有相对于中间层片的纤维定向以-90°定向的玻璃纤维；
第一层片221，具有相对于中间层片的纤维定向以+60°定向的碳纤维；
第一层片231，具有相对于中间层片的纤维定向以-90°定向的玻璃纤维；
第一层片241，具有相对于中间层片的纤维定向以+60°定向的碳纤维；
第一层片251，具有相对于中间层片的纤维定向以0°定向的玻璃纤维；以及
第一层片261，具有相对于中间层片的纤维定向以-30°定向的碳纤维。
最后，参照图6，堆叠可选地具有沿桨叶翼展变化的若干层片。因此，如上所述可适应桨叶整个长度上的扭转，并且还可在给定部段上局部地具有不同值。
例如，在靠近条板10的第一端部10′的第一区域S1中，即靠近桨叶1的第一端，条板具有第一数量的层片。
类似地，在位于该第一区域S1之后的第二区域S2中，条板具有第二数量的层片，且该层片的第二数量与层片的第一数量不同。
最后，在靠近条板10的第二端部10″并且在第二区域S2之后的第三区域S1中，条板具有第三数量的层片。
可选的是，层片数量可递减，即层片的第一数量大于层片第二数量的，而层片的第二数量大于层片的第三数量。
当然，本发明在其实施方式方面可有许多变型。尽管上文描述了若干实施例，但是容易理解，穷举地给出所有可能实施例是不可设想的。当然可设想用等同装置来替换所述装置中的任一个而不超出本发明的范围。
例如，桨叶可包括相对于中间层片不对称的单向织物纤维的堆叠，而不是使用复合堆叠。
此外，这些附图示出条板和外部覆盖物，且条板和外部覆盖物各自在处于休止时，即不存在离心力时处于一个平面中。然而，条板的至少一个部段和/或外部覆盖物的至少一个部段将随给定的扭转关系而扭转。

Claims (16)

1.一种自适应扭转的旋翼桨叶(1)，所述桨叶设有外部覆盖物(2)，所述外部覆盖物沿桨距变化轴线(AY)从第一端部区域(3)延伸至第二端部区域(4)，且所述外部覆盖物限定内部腔室(8)，所述桨叶包括在所述腔室(8)内部延伸的条板(10)，所述条板包括各向异性的复合材料且当所述桨叶(1)旋转时在离心力(F)作用下的扭转，所述条板(10)通过第一固定装置(11)和第二固定装置(12)固定于所述外部覆盖物(2)以能够使所述外部覆盖物(2)扭转，所述第一固定装置(11)沿所述桨叶(1)的翼弦偏离所述第二固定装置(12)。
2.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述条板(10)包括具有单向复合层片的堆叠(13)，所述层片关于中间层片(200)是不对称的。
3.如权利要求2所述的桨叶，其特征在于，所述外部覆盖物(2)包括压力侧蒙皮(2″)和吸气侧蒙皮(2′)，所述中间层片(200)具有多个沿参照方向(Y)延伸的参照纤维，所述堆叠的第一层片(201、211、221、231、241、251、261)和第二层片(202、212、222、232、242、252、262)对称地设置在所述中间层片(200)的两侧上，所述第一层片(201、211、221、231、241、251、261)设置在所述中间层片(200)和所述外部覆盖物(2)的所述吸气侧蒙皮(2′)之间并且具有相对于所述参照方向(Y)成第一角度的第一纤维，而所述第二层片(202、212、222、232、242、252、262)设置在所述中间层片(200)和所述外部覆盖物(2)的所述压力侧蒙皮(2″)之间并且具有相对于所述参照方向(Y)成第二角度的第二纤维，所述第一角度与所述第二角度相等但相反。
4.如权利要求2所述的桨叶，其特征在于，所述中间层片(200)具有多个沿参照方向延伸的参照纤维，所述参照方向(Y)平行于所述桨距变化轴线(AY)。
5.如权利要求2所述的桨叶，其特征在于，所述堆叠(13)沿所述桨叶(1)的翼展具有变化数量的层片。
6.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述条板(10)从所述外部覆盖物的所述第一端部区域(3)伸出以作为所述桨叶(1)的适合于固定于毂(110)的第一端(1′)。
7.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述第一固定装置(11)沿平行于所述桨距变化轴线(AY)的第一纵向方向(D1)在腔室(8)中延伸，而所述第二固定装置(12)沿平行于所述桨距变化轴线(AY)的第二纵向方向(D2)在腔室(8)中延伸。
8.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述外部覆盖物(2)包括压力侧蒙皮(2″)和吸气侧蒙皮(2′)，所述条板(10)包括靠近所述桨叶(1)前缘(20)的前部区域(14)和靠近所述桨叶(1)后缘(30)的后部区域(15)，所述第一固定装置(11)将所述前部区域(14)固定于所述蒙皮(2′、2″)之一上蒙皮，而所述第二固定装置(12)将所述后部区域(15)固定于未固定有所述前部区域(14)的另一蒙皮(2″、2′)上。
9.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括前缘翼梁(20)，所述外部覆盖物(2)包括压力侧蒙皮(2″)和吸气侧蒙皮(2′)，所述前缘翼梁将所述外部覆盖物(2)的所述压力侧蒙皮(2″)连接于所述吸气侧蒙皮(2′)。
10.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括后缘突架(30)，所述外部覆盖物(2)包括压力侧蒙皮(2″)和吸气侧蒙皮(2′)，所述后缘突架将所述外部覆盖物(2)的所述压力侧蒙皮(2″)连接于所述吸气侧蒙皮(2′)。
11.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述外部覆盖物(2)包括压力侧蒙皮(2″)和吸气侧蒙皮(2′)，至少一个所述蒙皮(2′、2″)包括各向异性的复合材料。
12.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，还包括调整装置(50)以用于更改所述桨叶(1)的重心位置。
13.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述桨叶的至少一个部段扭转时，所述桨叶的所述至少一个部段呈现扭转关系。
14.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述外部覆盖物的至少一个部段扭转时，所述外部覆盖物的所述至少一个部段呈现扭转关系。
15.如权利要求1所述的桨叶，其特征在于，所述条板包括单向层片的堆叠，每个所述层片具有平行于给定方向延伸的纤维，在任一所述层片中的纤维方向与相邻层片中的纤维方向不同。
16.一种具有毂(110)和多个桨叶(1)的旋翼飞行器旋翼(100)，其中，至少一个桨叶(1)是如权利要求1所述的桨叶。
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