CN102372086A - 飞行器推进器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞行器推进器(10)。该推进器具有奇数个不等地沿周向间隔开的叶片(20,21,22,23,24)。推进器(10)可提供为逆转推进器装置的一部分和/或提供在飞行器上的挂架的后部。已经发现,该推进器降低了噪音水平且较为高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器的推进器(或螺旋桨,propeller)。
背景技术
为了使飞行器推进器更容易平衡以便平稳且有效地使用,其通常具有偶数个叶片。各对叶片在推进器旋转轴线的相对侧和径向上布置成彼此纵向对准。当推进器叶片等距间隔开时,声谱的离散频率噪音其特征在于单个基本叶片通过频率及其谐波。叶片通过频率是叶片数目和推进器旋转末梢速度的乘积。谐波为叶片通过频率的整数倍。因此,具有等距间隔叶片的推进器的声谱由与基本叶片通过频率及其谐波重合的规则间隔开的显著声能″峰值″所代表。然而,在叶片等距间隔开的情况下,基本频率及其谐波基本上彼此加强,不利地影响察觉到的噪音。
通过使推进器叶片不等地间隔开,基本叶片通过频率对应于叶片之间的各独特角度而产生。继而,各基本频率均又产生一组谐波。尽管将叶片等距间隔开使得在单个基本叶片通过频率和一组谐波上分配声能,但不等地间隔开的叶片在范围较宽的频率上分配相同的声能。不等地间隔开的叶片还利用谐波的声压级频率来改变衰减速率。因此,在叶片不等地间隔开时,尽管基本频率的声压级可较高且可出现更多谐波,但总体察觉到的噪音仍可减少,这是因为基本频率和/或谐波的有利相互作用。已经发现,不等地间隔开的叶片不会不利地影响推进器性能。US 5096383公开了一种具有六个叶片的推进器,它们围绕推进器的旋转轴线不对称地布置。
尽管六个叶片的推进器是公知的,但期望的是将具有带更多叶片以提高效率的推进器。最大限度地减小叶片数目会增大可靠性和降低成本。因此,具有机会使用奇数或偶数个叶片容许对推进器设计的完全优化。
期望的是将提供一种推进器,其至少减少了上文所述的至少一些问题。
发明内容
根据本发明,提供了一种用于飞行器的推进器,该推进器包括奇数个叶片,且其中,奇数个叶片不等地间隔开。
令人惊讶地发现,推进器可设有奇数个不等地间隔开的叶片,这些叶片可相对于彼此成角地间隔开,以便使推进器平衡。提供奇数个叶片使推进器比具有少一个叶片的对应常规推进器效率更高,同时减少了与将推进器设计成具有增多的偶数个叶片相关的缺点。
甚至更为令人惊讶的是,平衡的推进器可设有不等地间隔开的奇数个叶片。不等间隔使得察觉到的噪音能够如上文所述那样减小。各叶片均优选为沿径向围绕旋转轴线安装,例如通过安装到可旋转的桨毂上。至少一个叶片优选为通过旋转平面中的两个不同周向角(或圆周角)来与其两个相邻叶片成角地间隔开。
推进器可包括五个不等地间隔开的叶片,其比四个叶片的推进器更高效,且比六个叶片的推进器更为便宜和简单。推进器可包括七个不等地间隔开的叶片,其比六个叶片的推进器更高效,但比八个叶片的推进器更为便宜和简单。
推进器可布置成结合另一推进器来提供逆转推进器装置,其包括定位在第一推进器的轴向后部沿相反方向旋转的第二推进器。
推进器或逆转推进器装置可提供成用以在附接到飞行器上的挂架(pylon)的后部操作,使得挂架航迹与转子叶片的相互作用的频率将是可变的,从而降低声级和察觉到的噪音。
推进器可设有控制器,该控制器用于在使用中控制推进器的速度以主动地控制推进器所产生的噪音。
附图说明
现在将仅以举例的方式参照附图来描述本发明的实施例,在附图中:
图1示出了具有五个不等地间隔开的叶片的推进器;
图2示出了具有各所示叶片的垂直分解力的图1中的推进器;
图3示出具有七个不等地间隔开的叶片的推进器。
图4示出了逆转的旋转推进器装置;
图5示出了提供在附接到飞行器上的挂架的后部的推进器;
图6示出了提供在附接到飞行器上的挂架的后部的逆转推进器装置;以及
图7示意性地示出了用于主动地控制推进器速度的装置。
具体实施方式
如图1的实例中所示,本发明提供了用于飞行器的推进器10,其具有奇数个(在此情况下为五个)不等地沿周向成角地间隔开的叶片20,21,22,23,24。在该实例中,各对叶片之间的周向角为71.42°、73°、70.96°、72.69°和71.93°。令人惊讶地发现,不等地沿周向间隔开的叶片产生平衡推进器以平稳且有效地使用,比同等的四个叶片的推进器更为高效,同时降低了由于不相等的周向间隔而引起的噪音水平,且比六个叶片的推进器更为便宜和简单。
在该实例中,叶片20,21,22,23,24中的各个均安装到可旋转的桨毂30上。桨毂可通过本领域普通技术人员所公知的任何适合装置如发动机来旋转。发动机的实例可包括活塞或涡轮螺旋桨发动机。尽管图1中所有叶片都示为安装到桨毂30上,但用于将叶片安装到适合旋转轴线上的任何适合的布置都可如本领域的普通技术人员所公知的那样采用。
图2示出了怎样可确定围绕桨毂的叶片间距以确保推进器在使用时平衡。叶片的定位使得叶片平面中的分解垂直力是平衡的。例如,在图2的实施例中,示意性地示出了对于各叶片的分解的垂直力和水平力。力20V,21V,22V,23V和24V的总和为零,且对应的分解水平力21H,22H,23H和24H的总和也为零,从而确保整个推进器10在使用中平衡。清楚的是,只要叶片平面中的分解垂直力平衡,叶片的精确定位可变化,例如用以优化降噪。
图3示出了具有奇数个(在此情况下为七个)不等地沿周向间隔开的叶片31,32,33,34,35,36和37的桨毂10的另一实例。如图1和图2的实例中那样,叶片不等地沿周向间隔开,但具有在叶片平面中的平衡的分解垂直力,使得推进器10在使用中为平衡的。令人惊讶地发现,不等地沿周向间隔开的叶片产生平衡的推进器10以便平稳和有效地使用,比同等的六个叶片的推进器更为高效,同时降低了由于不相等的周向间隔而引起的噪音水平,且比八个叶片的推进器更为便宜和简单。
图4示意性地示出了具有两个推进器10布置成受驱动反向旋转的逆转推进器装置的侧视图。已经发现,逆转推进器比单个推进器更为高效,因为单个发动机可用于驱动两个推进器10。然而,逆转推进器可能有噪音。
已经发现,其中的至少一个且优选为两个推进器包括带有如本发明实例中那样的奇数个不等间隔开叶片的推进器的逆转推进器提供了效率提高但噪音水平降低的逆转推进器。图4中所示的实例具有两个推进器10,其在通过诸如行星齿轮或直齿轮传动机构的齿轮传动机构(未示出)由发动机41驱动的同心轴40上布置成一个位于另一个后方。在图4中所示的逆转推进器装置中使用本发明实施例的推进器10减少了与有效逆转推进器装置相关的噪音问题。
图5示出了布置成在附接到飞行器51上的挂架50的后部操作的本发明实例的推进器。通过将叶片非对称地间隔开,挂架航迹与转子叶片的相互作用的频率将是可变的。因此,不等地间隔开的叶片具有降低安装在挂架50后部的推进器的声级和察觉到的噪音两者的效果。
图6类似于图5,但其示出了如图4中那样安装在挂架50后部的逆转推进器。包括安装在挂架50后部的逆转推进器的图6的装置一般将受到由挂架50上和两个推进器10之间的空气流相互作用所引起的噪音问题。然而,通过使用至少一个,且优选为两个具有不等地间隔开的奇数个叶片的本发明实例的推进器10,发现噪音水平显著地降低。
图7示意性地示出了用于在使用中控制推进器或逆转推进器装置的速度以主动地控制由推进器产生的噪音的控制器61。可提供在飞行器内(例如,在乘客区域中)的诸如微音器的一个或多个传感器60可布置成直接地或例如通过无线链路而提供输出信号至控制器61。于是,控制器61可布置成用以控制推进器的速度来改变推进器叶片相对于飞行器上其它推进器的相位,以便主动地控制所产生的噪音量。这样,于是在0度至360度之间可发现一个最佳的相位位置。图7中的主动控制装置可用于进一步加强由本发明实施例的推进器10所提供的降噪。
在不脱离本发明范围的情况下可产生对上述实例的许多变型。例如,只要推进器布置成在使用中平衡,图1至图3中所示的推进器的叶片可具有任何期望的周向分离角。叶片和桨毂30可由如本领域普通技术人员所公知的任何适合的材料制成。
Claims (18)
1.一种用于飞行器的推进器,所述推进器包括奇数个叶片,以及其中,至少一些所述叶片不等地彼此成角地间隔开。
2.根据权利要求1所述的推进器,其特征在于,各叶片均围绕旋转轴线沿径向安装。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的推进器,其特征在于,至少一个叶片与其两个相邻叶片成角地间隔开两个不同的周向角。
4.根据前述权利要求中任一项所述的推进器,其特征在于,所述叶片提供在旋转平面中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的推进器,其特征在于,所述推进器的叶片的总分解垂直力是平衡的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的推进器,其特征在于,所述推进器具有五个叶片。
7.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的推进器,其特征在于,所述推进器具有七个叶片。
8.一种逆转推进器装置,其包括布置成沿相反方向同轴地旋转的两个推进器,其中,至少一个所述推进器为根据前述权利要求中任一项所述的推进器。
9.根据权利要求8所述的逆转推进器装置,其特征在于,两个推进器都为根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的推进器。
10.一种飞行器,其设有根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的推进器。
11.一种飞行器,其设有根据权利要求8或权利要求9所述的逆转推进器装置。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的飞行器,其特征在于,所述飞行器具有挂架,所述挂架具有提供在所述挂架的后部的根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的推进器或根据权利要求8或权利要求9所述的逆转推进器装置。
13.根据权利要求10至权利要求12中任一项所述的飞行器,其特征在于,所述飞行器具有用于检测由所述推进器产生的噪音的传感器,以及用于在使用中取决于所述传感器的输出而控制所述推进器的速度以便主动地控制由所述推进器产生的噪音的控制器。
14.根据权利要求13所述的飞行器,其特征在于,所述传感器提供在所述飞行器上。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的飞行器,其特征在于,所述推进器在0度至360度之间具有一个最佳的相位位置。
16.一种大致如上文参照附图所述的推进器。
17.一种大致如上文参照附图所述的逆转推进器装置。
18.一种大致如上文参照附图所述的飞行器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20160217 |
|
C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |