CN102770345B - 用于多桨叶旋翼系统的旋翼桨毂和控制 - Google Patents

Abstract

一种用于旋翼航空器的旋翼系统，包括具有多个成对旋翼桨叶的旋翼桨毂，该旋翼桨叶机械地联接至旋翼主轴。变距连杆组件机械地联接用于控制串置在一起的每个成对旋翼桨叶的俯仰角的每个成对旋翼桨叶。每个成对旋翼桨叶具有上旋翼桨叶和下旋翼桨叶。多个成对旋翼桨叶以单一方向绕单一的旋转轴线旋转。

Description

用于多桨叶旋翼系统的旋翼桨毂和控制

技术领域

本申请涉及一般的用于旋翼航空器的旋翼系统领域。

背景技术

旋翼航空器有许多不同类型，包括直升机，双旋翼直升机，倾斜旋翼航空器，四旋翼倾斜旋翼航空器，偏转翼航空器，和立式垂直起降航空器。在所有的这些航空器中，推力和/或升力是由通过多个旋转的旋翼桨叶形成的旋翼桨盘的空气流动产生的。多个旋翼桨叶与可旋转的主轴机械地联接，且大体上围绕主轴均匀分布，而主轴为该多个旋翼桨叶提供旋转运动。多个旋翼桨叶的每一个是独立地可旋转的，以影响桨叶的桨距。多个桨叶的桨距的变化会影响通过旋转多个桨叶产生的推力的方向及升力。

图1描述了具有传统旋翼桨毂107a和107b的军用倾斜旋翼航空器101。旋翼桨毂107a和107b分别地被机械地联接到发动机舱103a和103b。发动机舱103a和103b是可旋转地分别联接到机翼构件105a和105b。机翼构件105a和105b是紧固联接到机身109上。旋翼桨毂107a和107b分别有多个旋翼桨叶111a和111b。图1描绘了在直升机模式下，发动机舱103a和103b指向上方的倾斜旋翼航空器101。

图2描述了带有传统旋翼桨毂207a和207b的商用倾斜旋翼航空器201。旋翼桨毂207a和207b分别地被机械地联接到发动机舱203a和203b。发动机舱203a和203b是可旋转地分别联接到机翼构件205a和205b。机翼构件205a和205b是紧固联接到机身209上。旋转桨毂207a和207b分别有多个旋翼桨叶211a和211b。图2描绘了在飞机模式下，发动机舱203a和203b指向前方的倾斜旋翼航空器201。

通常使用较多数量的旋翼桨叶是有利的，而不是数量较少，以增加旋翼航空器的升力和/或推力。然而，随着旋翼桨叶数量增加，传统旋翼航空器的旋翼系统的复杂性急剧增加，部分是因为每个旋翼桨叶必须独立控制，从而增加了旋翼桨毂的尺寸。这增加的复杂性导致这样的旋翼系统的重量和成本急剧增加。

众所周知本领域有许多种旋翼航空器的旋翼系统，然而，仍然有相当大的改进空间。

附图说明

本申请的系统的确信为新颖特征的特点阐述在所附的权利要求里。然而，对于系统本身，以及使用的优选模式，进一步的目标和优势，参照以下描述详情，同时结合浏览附图能被最好的理解，其中：

图1是现有技术的在直升机模式下的倾斜旋翼航空器的透视图；

图2是现有技术的在飞机模式下的倾斜旋翼航空器的正视图；

图3是倾斜旋翼航空器的正视图，在飞机模式下，具有根据本申请的一个优选实施例的旋翼桨毂；

图4是在图3中的，根据本申请的一个优选实施例的航空器的旋翼桨毂的透视图；

图5是在图3中的，根据本申请的一个优选实施例的航空器的旋翼桨毂的局部透视图；以及

图6是在图3中的，根据本申请的一个优选实施例的航空器的旋翼桨毂的俯视图。

虽然本申请的系统易于进行各种修改和具有各种可替代形式，其具体的实施例通过附图和在此的详细描述以例子的方式被显示。然而，应当认识到，在此对具体实施例的描述意图不在将本发明限制在所披露的具体形式，而是与此相反，其意图是，覆盖落入如所附的权利要求所定义的精神和范围之内的所有变型、等同和替代。

具体实施方式

下面将描述本申请的系统的说明性的实施例。为了清楚起见，在本说明书中并非一个实际的实施的所有的特性都会被描述。当然会被理解的是，在任何这样实际的实施例的开发中，必须作出众多由实施特定的决定以实现开发者的特定具体目标，如遵守与系统相关和行业相关的规定，而这些在不同的实施中会有变化。此外，可被理解的是，这种开发的努力可能会很复杂和耗时，但是对受益于本公开的本领域的普通技术人员却是日常的业务。

在说明书中，当描述附图中的装置时，可能会提及各组件之间的空间关系和各个组件不同侧面的空间方位。然而，如同完整地阅读过本申请的本领域技术人员将会认可的那样，此处所描述的装置、构件、设备等，可被定位在任何需要的方位。由于在此描述的装置可定位在任何想要的方向，因此使用如“上方”、“下方”、“上”、“下”或其他类似的术语来描述各个组件之间的空间关系或描述这些组件的各侧面的空间方位应被理解为是意在分别描述该组件之间的相对关系或这些组件的各侧面的空间方位。

本申请的系统给出了用于旋翼航空器的旋翼系统和包含该旋翼系统的旋翼航空器。旋翼系统包括具有多个成对旋翼桨叶的旋翼桨榖。变距连杆组件机械地联接至每个成对旋翼桨叶，用于控制串置在一起的成对旋翼桨叶的俯仰角。当驱动桨距控制连杆的其中之一时，控制相应的成对旋翼桨叶的俯仰方位。

现在参照附图的图3，图3是在飞机模式下，旋翼航空器311的正视图。第一旋翼桨毂317a机械地联接第一发动机舱337a，同时第二旋翼桨毂317b联接第二发动机舱337b。发动机舱337a和337b分别枢转地联接到机翼构件333a和333b。机翼构件333a和333b紧固联接到机身331。发动机舱337a和337b，被配置为相对机翼构件333a和333b在直升机模式和飞机模式下枢转地旋转，其中在直升机模式下发动机舱337a和337b是向上倾斜的，这样旋翼航空器311的飞行类似于传统的直升机，而在飞机模式下，发动机舱337a和337b是向前倾斜的，这样旋翼航空器311的飞行类似于传统的螺旋桨驱动的飞机。

附图中的图4是在直升机模式中，旋翼航空器311的旋翼桨毂317a的透视图。旋翼桨毂317a包含多个成对旋翼桨叶301。每个成对旋翼桨叶301是被变距连杆组件313控制的。变距连杆组件313联接斜盘303。上旋翼轭架309和下旋翼轭架319联接至绕旋转轴线335的主轴229，且通过其旋转。第一桨叶桨距控制构件307a被部分地用于将上旋翼轭架309联接到上旋翼桨叶323a。类似地，第二桨叶桨距控制构件307b被部分地用于将下旋翼轭架319联接到下旋翼桨叶323b。

图5是在图3中根据本申请的一个优选实施例的航空器的旋翼桨毂的局部透视图。图6是在图3中根据本申请的一个优选实施例的航空器的旋翼桨毂的俯视图。每个成对旋翼桨叶301，如图3，5和6最佳地示出的，包含上旋翼桨叶323a和下旋翼桨叶323b。每个旋翼桨叶323a和323b具有翼型轮廓，当空气在该翼型轮廓上运动能产生升力。这样，旋翼航空器311的升力、方向和推力能够通过调整串置在一起的上旋翼桨叶323a和下旋翼桨叶323b的桨距来控制。上旋翼轭架309和下旋翼轭架319位于沿着旋转轴线335分离的的两个不同的平面上，这样，上旋翼桨叶323a和下旋翼桨叶323b分别地主要在由上旋翼轭架309和下旋翼轭架319的位置所限定的，分离的空间平面里运转。上旋翼轭架309和下旋翼轭架319之间绕旋转轴线335相对呈选定的角度A，如此；上旋翼桨叶323a和下旋翼桨叶323b以相同的选定的角度A来定位。在优选实施例中，选定的角度A约为30度；然而，选定的角度A也可能是其他角度，至少取决于以下因素，诸如，成对旋翼桨叶301的数量和旋翼桨叶323a和323b的尺寸，还有预期的性能要求。为了清楚起见，图5和6没有示出上旋翼桨叶323a和下旋翼桨叶323b；然而，应当认识到，上旋翼桨叶323a和下旋翼桨叶323b是分别联接桨叶桨距控制构件307a和307b的，如图4最佳所示。

变距连杆组件313提供了对每个成对旋翼桨叶301的机械控制。变距连杆组件313包含机械地将斜盘303联接到下变距摇臂327的斜盘连杆325。中间连杆315机械地连接上变距摇臂341到下变距摇臂327。第一桨叶桨距控制构件307a联接上变距摇臂341。类似地，第二桨叶桨距控制构件307b联接下变距摇臂327。变距连杆组件313的驱动运行以控制成对旋翼桨叶301的旋翼桨叶323a和323b的桨距。具体来说，进入斜盘303的受控制的输入在大致对应于双箭头305的方向上驱动连杆325，如图5所示。当斜盘连杆303这样被驱动时，中间连杆315起到调节成对旋翼桨叶301的旋翼桨叶323a和323b两者的桨距的功能；每个都围绕着各自的旋翼桨叶俯仰轴线321。图5示出了单个变距连杆组件313的细节；然而，应当认识到每个成对旋翼桨叶301是以变距连杆组件313来控制的。

图3进一步描绘了具有在每个旋翼桨毂317a和317b上的三个成对旋翼桨叶301的优选实施例。成对旋翼桨叶301的每个的桨距设置是被独立控制的。本文所讨论的，对于每个成对旋翼桨叶301，旋翼桨叶323a和323b的桨距设置被串置在一起地控制。旋转轴线335是旋翼主轴329的内部轴线，如图4和5最佳所示。旋翼桨毂317a可绕旋转轴线335以逆时针方向339旋转。旋翼桨毂317b是旋翼桨毂317a的对称形式，从而被配置为以旋翼桨毂317a的相反方向旋转。如在旋翼航空器311上分析的，旋翼桨毂317a和317b提供了为零的净扭矩，从而避免了对扭矩抵消设备的需求，如尾旋翼。虽然优选实施例描述了在每个旋翼桨毂317a和317b上的三个成对旋翼桨叶301，本申请的系统的范围不局限于此。相反，任何合适的多个成对旋翼桨叶301都可以被使用，而本申请的系统也考虑了这样的可选实施例。

旋翼航空器311的一个优选实施例，如图3最佳所示，采用两个旋翼桨毂317a和318b，还有多个成对旋翼桨叶301，可操作地与每个旋翼桨毂317a和317b相关联。主轴319(如图4所示的一个)在旋翼航空器的每个发动机舱337a和337b内自传动装置(未显示)延伸。应当注意的是，虽然在图3中描述了作为具有两个旋翼桨毂317a和317b的倾斜旋翼航空器的旋翼航空器311，本申请的系统的范围不局限于此。相反，本申请的系统设想的旋翼航空器311可以是任意旋翼航空器的类型，如直升机，双旋翼直升机，倾斜旋翼航空器，四旋翼倾斜旋翼航空器，偏转翼航空器，或者坐地式航空器，且具有任意多个旋翼桨毂317a和317b。

本申请的系统提供了显著的优势，包括：(1)提供了在旋翼航空器中使用多个旋翼桨叶的方法，而没有会出现在常规的旋翼航空器中的额外的复杂性；(2)提供了在旋翼航空器中使用多个旋翼桨叶的方法，而没有会出现在常规旋翼航空器中的额外的控制机构的重量；(3)提供了在旋翼航空器中使用多个旋翼桨叶的方法，同时保持尽可能小的旋翼桨毂的尺寸；以及(4)提供使用桨距控制组件以能够控制多旋翼桨叶的旋翼系统。

很明显，具有显著益处的旋翼系统已经被描述和说明。虽然本申请示出的形式数量有限，但它不仅仅局限于只是这些形式，而是在不偏离其实质的同时可进行各种变化和修改。

Claims (11)

1.一种用于旋翼航空器的旋翼系统，包括：

旋翼桨毂，所述旋翼桨毂具有多个成对旋翼桨叶，每个成对旋翼桨叶包括：

上旋翼桨叶，所述上旋翼桨叶被联接至上旋翼轭架；以及下旋翼桨叶，所述下旋翼桨叶被联接至下旋翼轭架；

所述上旋翼轭架和所述下旋翼轭架，所述上旋翼轭架和所述下旋翼轭架被联接至旋翼主轴；

变距连杆组件，所述变距连杆组件被联接至每个成对旋翼桨叶，用于控制所述上旋翼桨叶的第一俯仰角和与所述下旋翼桨叶相关联的第二俯仰角，所述变距连杆组件包括：

斜盘连杆，所述斜盘连杆被联接在斜盘和下变距摇臂之间，所述下变距摇臂大体上位于下平面上，所述下平面由所述下旋翼轭架限定；

中间连杆，所述中间连杆被联接在所述下变距摇臂和上变距摇臂之间；以及

旋翼斜盘，所述旋翼斜盘被联接至所述变距连杆组件；

其中所述多个成对旋翼桨叶以单一方向绕单一的旋转轴线旋转；

其中所述每个成对旋翼桨叶的上旋翼桨叶和所述每个成对旋翼桨叶的下旋翼桨叶之间绕所述单一的旋转轴线相对呈选定的角度；以及

其中所述选定的角度大于0度。

2.根据权利要求1所述的旋翼系统，其中所述上变距摇臂位于上平面，所述上平面由所述上旋翼轭架限定。

3.根据权利要求1所述的旋翼系统，其中所述选定的角度为约30度。

4.根据权利要求1所述的旋翼系统，其中，所述变距连杆组件被配置为，所述变距连杆组件的驱动，以串置在一起的方式，控制所述第一俯仰角和所述第二俯仰角。

5.根据权利要求1所述的旋翼系统，其中所述斜盘的运行驱动所述变距连杆组件的至少其中之一。

6.根据权利要求1所述的旋翼系统，其中每个所述成对旋翼桨叶进一步包括：

第一桨叶桨距控制构件，所述第一桨叶桨距控制构件被联接在所述上旋翼桨叶和所述上旋翼轭架之间；以及

第二桨叶桨距控制构件，所述第二桨叶桨距控制构件被联接在所述下旋翼桨叶和所述下旋翼轭架之间。

7.一种旋翼航空器，包括：

机身；

机翼构件；

旋翼桨毂，所述旋翼桨毂具有多个成对旋翼桨叶，每个成对旋翼桨叶包括：

上旋翼桨叶，所述上旋翼桨叶被联接至上旋翼轭架；以及下旋翼桨叶，所述下旋翼桨叶被联接至下旋翼轭架；

所述上旋翼轭架和所述下旋翼轭架，所述上旋翼轭架和所述下旋翼轭架被联接至旋翼主轴；

变距连杆组件，所述变距连杆组件被联接至每个成对旋翼桨叶，用于控制所述上旋翼桨叶的第一俯仰角和与所述下旋翼桨叶相关联的第二俯仰角，所述变距连杆组件包括：

斜盘连杆，所述斜盘连杆被联接在斜盘和下变距摇臂之间，所述下变距摇臂大体上位于下平面上，所述下平面由所述下旋翼轭架限定；

中间连杆，所述中间连杆被联接在所述下变距摇臂和上变距摇臂之间；以及

旋翼斜盘，所述旋翼斜盘被联接至所述变距连杆组件；

其中所述多个成对旋翼桨叶以单一方向绕单一的旋转轴线旋转；

其中所述每个成对旋翼桨叶的上旋翼桨叶和所述每个成对旋翼桨叶的下旋翼桨叶之间绕所述单一的旋转轴线相对呈选定的角度；以及

其中所述选定的角度大于0度。

8.根据权利要求7所述的旋翼航空器，其中所述上变距摇臂位于上平面，所述上平面由所述上旋翼轭架限定。

9.根据权利要求8所述的旋翼航空器，其中所述选定的角度大约是30度。

10.根据权利要求7所述的旋翼航空器，其中，所述变距连杆组件被配置为，所述变距连杆组件的驱动，以串置在一起的方式，控制所述第一俯仰角和所述第二俯仰角。

11.根据权利要求7所述的旋翼航空器，其中所述斜盘的运行驱动所述变距连杆组件的至少其中之一。