CN103847961B - 俯仰和扭转旋翼机的叶片的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是俯仰和扭转旋翼机的叶片的装置、系统和方法。本发明涉及用于移动旋翼机的叶片的方法和装置。该方法包括操作旋翼机，和使用在叶片之外并且与细长构件相关联的顶端致动机构，在旋翼机的操作期间施加转矩到连接到叶片的顶端部分的细长构件，以便叶片的顶端部分围绕通过该叶片的轴线旋转。

Description

俯仰和扭转旋翼机的叶片的装置、系统和方法

技术领域

本公开一般地涉及旋翼机的叶片，特别是用于移动旋翼机的叶片的系统。仍更具体地，本公开涉及使用在所述叶片之外并且位于所述叶片的根部部分处的致动系统俯仰(pitching)和扭转旋翼机的叶片的装置、系统和方法。

背景技术

旋翼机是一种类型的飞机，其使用由叶片围绕桅杆(mast)旋转产生的升力运转。直升飞机就是旋翼机的一个示例。旋翼机的叶片可能是旋翼系统的一部分。在一些情况下，这些叶片被称为旋翼叶片。旋翼机的叶片可能在操作过程中俯仰和/或扭转，以产生允许旋翼机盘旋和/或飞行所需的升力。

俯仰叶片是指围绕通过叶片长度的轴线旋转叶片。俯仰可能用来控制旋翼机产生最大推力量的方向。扭转叶片是指围绕从叶片的一端延伸到叶片的另一端的轴线扭转叶片。通常情况下，叶片相对于该叶片旋转或俯仰所围绕的轴线扭转。改变在不同飞行状态下旋翼机的叶片的扭转量可能提高旋翼机的效率。旋翼机的不同飞行状态可包括盘旋、爬升、下降和向前飞行。另外，旋翼机可以执行可包括上述状态的一些组合的操纵。

一些目前可用的扭转叶片的系统使用安装到该叶片的压电致动器。然而，这些类型的致动器可能要求比预期更高的电压供应到致动器。另外，供应电压到这些致动器可能要求输电线沿叶片的长度延伸，以到达安装在叶片上的致动器。

其他目前可用的扭转叶片的系统使用形状记忆合金。然而，形状记忆合金可具有比预期更慢的致动时间。因此，改变叶片的扭转度可能需要比预期更长的时间。

另外，一些目前可用的扭转叶片的系统可以使用比预期更重和/或当安装到叶片时超过预期地改变叶片的整体外形的致动器。该增加的重量和/或外形改变可能在旋翼机的操作期间超过预期地降低叶片的性能。因此，具有考虑到至少一些上面讨论的问题以及其他可能问题的装置、系统和方法，将是可取的。

发明内容

在一个说明性实施方式中，一种装置包括旋翼机的叶片和在所述叶片之外且与连接到所述叶片的顶端部分的细长构件相关联的顶端致动机构。所述顶端致动机构经配置施加转矩到所述细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕通过所述叶片的轴线旋转。

在另一说明性实施方式中，一种旋翼系统包括多个叶片和包括多个致动系统的俯仰和扭转系统。所述多个致动系统中的每个系统都与所述多个叶片中的相应叶片相关联，且包括在叶片之外的根部致动机构和顶端致动机构。所述根部致动机构与所述叶片的根部部分相关联，且经配置施加第一转矩到所述叶片的根部部分，以便所述叶片的根部部分围绕所述轴线旋转。所述顶端致动机构与连接到所述叶片的顶端部分的细长构件相关联。所述顶端致动机构经配置施加第二转矩到所述细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕所述轴线旋转。

在又一说明性实施方式中，提供了用于移动旋翼机的叶片的方法。该方法包括操作所述旋翼机，和使用在所述叶片之外且与细长构件相关联的顶端致动机构，在所述旋翼机的操作期间施加转矩到连接到所述叶片的顶端部分的细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕通过所述叶片的轴线旋转。

本发明可以涉及一种装置，其可包括：旋翼机的叶片；在所述叶片之外且与连接到所述叶片的顶端部分的细长构件相关联的顶端致动机构，其中所述顶端致动机构经配置施加转矩到所述细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕通过所述叶片的轴线旋转。该装置也可包括在所述叶片之外且与所述叶片的根部部分相关联的根部致动机构，其中所述根部致动机构经配置施加转矩到所述叶片的根部部分，以便所述叶片的根部部分围绕所述轴线旋转。所述顶端致动机构和所述根部致动机构可以是经配置俯仰和扭转所述叶片的至少之一的致动系统的一部分。该致动系统可经配置在所述旋翼机的操作期间以比每转一次更大的选定俯仰频率俯仰所述叶片。所述致动系统可经配置改变当所述旋翼机处于所述旋翼机的操作期间的飞行状态时所述叶片的扭转量。施加到所述叶片的根部部分的转矩可以是通过将由所述根部致动机构产生的第一力转移到所述叶片的根部部分而施加的第一转矩，和其中施加到所述细长构件的转矩是通过将由所述顶端致动机构产生的第二力通过所述细长构件转移到所述叶片的顶端部分而施加的第二转矩。当第一转矩和第二转矩基本上相等且在同一方向时，所述叶片可以俯仰。当第一转矩和第二转矩是基本上不相等和不在同一方向上至少之一时，所述叶片可以扭转。所述根部致动机构可包括经配置产生第一力的致动器，其中所述致动器选自线性致动器和旋转式致动器中的一个。所述顶端致动机构可包括经配置产生第二力的致动器，其中该致动器选自线性致动器和旋转式致动器中的一个。所述根部致动机构和所述顶端致动机构可与旋转斜盘组件相关联。该装置中的细长构件可以是转矩管。

本发明可以涉及一种旋翼系统，其可包括多个叶片；和包含多个致动系统的俯仰和扭转系统，在所述多个致动系统中，所述多个致动系统中的每个都与所述多个叶片的相应叶片相关联并可包括在叶片之外且与所述叶片的根部部分相关联的根部致动机构，其中所述根部致动机构经配置施加第一转矩到所述叶片的根部部分，以便所述叶片的根部部分围绕通过所述叶片的轴线旋转；和在所述叶片之外且与连接到所述叶片的顶端部分的细长构件相关联的顶端致动机构，其中所述顶端致动机构经配置施加第二转矩到所述细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕所述轴线旋转。当第一转矩和第二转矩基本上相等且在同一方向时，所述叶片可以俯仰。当第一转矩和第二转矩是基本上不相等和不在同一方向上之一时，所述叶片可以扭转。

本发明可以涉及用于移动旋翼机的叶片的方法，其可包括操作所述旋翼机；和使用在所述叶片之外且与细长构件相关联的顶端致动机构，在所述旋翼机的操作期间施加转矩到连接到所述叶片的顶端部分的细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕通过所述叶片的轴线旋转。该方法也可包括使用在所述叶片之外且与所述叶片的根部部分相关联的根部致动机构，施加转矩到所述叶片的根部部分，以便所述叶片的根部部分围绕所述轴线旋转，其中施加到所述根部部分的转矩是第一转矩和其中施加到所述细长构件的转矩是第二转矩。该方法也可包括执行施加第一转矩到所述叶片的根部部分和施加第二转矩到所述细长构件的至少之一，以便在所述旋翼机的操作期间以比每转一次更大的选定俯仰频率俯仰所述叶片。该方法也可包括执行施加第一转矩到所述叶片的根部部分和施加第二转矩到所述细长构件的至少之一，以改变当所述旋翼机处于所述旋翼机的操作期间的飞行状态时所述叶片的扭转量。执行施加第一转矩到所述叶片的根部部分和施加第二转矩到所述细长构件的至少之一的步骤可包括执行施加第一转矩到所述叶片的根部部分和施加第二转矩到所述细长构件的至少之一，以改变当所述旋翼机处于所述旋翼机的操作期间的飞行状态时所述叶片的扭转量，以便由所述叶片产生的振动和噪声中的至少一个减少和以便气动性能改善。

特征和功能可以单独地在本公开的各种实施方式中实现，或者可以结合在其他实施方式中，其中进一步的细节参考下列描述和附图可见。

附图说明

认为是说明性实施方式特点的新颖特征在所附权利要求书中阐述。然而，当结合附图阅读时，说明性实施方式以及优选的使用模式、进一步的目的及其特征将通过参考本公开说明性实施方式的下列具体实施方式最好地理解，其中：

图1是根据说明性实施方式的旋翼机的等距视图的图示；

图2是根据说明性实施方式的主旋翼系统的一部分的放大等距视图的图示；

图3是根据说明性实施方式的与叶片相关联的致动系统的等距视图的图示；

图4是根据说明性实施方式的旋翼系统的一部分的侧视图的图示；

图5是根据说明性实施方式的旋翼系统的一部分的顶视图的图示；

图6是根据说明性实施方式的致动系统的各种潜在配置的图示；

图7是根据说明性实施方式的旋翼系统的一部分的图示；

图8是根据说明性实施方式的以流程图形式的用于移动旋翼机叶片的方法的图示；和

图9是根据说明性实施方式的以流程图形式的用于改善旋翼机在飞行期间的性能的方法的图示。

具体实施方式

说明性实施方式提供可用来控制旋翼机的旋翼叶片俯仰和扭转的俯仰和扭转系统。该俯仰和扭转系统包括致动系统，该致动系统的每个都可经配置控制旋翼机的相应旋翼叶片的运动。由不同说明性实施方式提供的俯仰和扭转系统考虑到了各种考虑事项。

例如，该俯仰和扭转系统中的致动系统可用来以比一些目前可用致动系统所允许的更高的俯仰频率俯仰旋翼叶片。旋翼叶片可经配置在选定范围内俯仰。旋翼叶片的“俯仰频率”可以是在旋翼叶片围绕旋翼系统的桅杆每转一圈旋翼叶片完成的通过该选定范围的循环次数。

另外，致动系统可用来改变旋翼机的飞行状态中的任何一个或任何组合期间旋翼叶片的扭转量。说明性实施方式认识和考虑到一些目前可用的致动系统可能不能改变旋翼叶片在飞行状态例如但不限于向前飞行期间的扭转量。

然而，由说明性实施方式提供的致动系统允许改变飞行期间旋翼叶片的扭转，以便在飞行期间旋翼机的性能可以得到改善。例如，在旋翼机的飞行期间产生的振动和/或噪声可以通过改变飞行期间旋翼机的旋翼叶片的扭转量而减少。

现在参照附图，特别是参照图1，根据说明性实施方式描绘了旋翼机的等距视图的图示。旋翼机100可以是交通工具的示例，其中可实施不同的说明性实施方式。在该说明性示例中，旋翼机100是直升飞机。如所描绘的，旋翼机100具有带有主段104和尾翼段106的主体102。另外，旋翼机100包括主旋翼系统108和尾翼旋翼系统110。

在该说明性示例中，主旋翼系统108包括多个叶片112、旋转斜盘组件114、俯仰和扭转系统116、毂（hub）118和桅杆120。多个叶片112包括叶片122、124、126和128。在一些情况下，这些叶片也可称为旋翼叶片。如所描绘的，叶片122、124、126和128连接到毂118。毂118又连接到桅杆120。

桅杆120可从旋翼机100内的传输系统（在该视图中未示出）延伸。该传输系统经配置在旋翼机100的操作期间以沿箭头132的方向之一围绕通过桅杆120的中心轴线130旋转桅杆120。桅杆120的旋转又引起毂118和从而多个叶片112围绕中心轴线130旋转。

多个叶片112中的一个或多个可以在多个叶片112围绕中心轴线130旋转期间俯仰。如本文所用，“俯仰”叶片是指以相同的量和在同一方向围绕通过该叶片长度的轴线旋转该叶片整体。多个叶片112的俯仰可以在旋翼机100操作期间循环地发生。在该说明性示例中，俯仰可以用来控制其中旋翼机100产生最大推力的量的方向。

另外，多个叶片112中的一个或多个可以在旋翼机100的操作期间扭转。如本文所用，“扭转”叶片可以指围绕从该叶片的一端延伸到该叶片的另一端的轴线扭转该叶片。换句话说，该叶片的一部分可以围绕这个轴线旋转，其不同于该叶片的至少一个其他部分。扭转可以用来控制由旋翼机100在飞行期间产生的升力。特别地，增加多个叶片112中的每个叶片的扭转量可以增加由旋翼机100产生的升力。

在该说明性示例中，可以使用旋转斜盘组件114及俯仰和扭转系统116控制多个叶片112的运动。在该说明性示例中，俯仰和扭转系统116与多个叶片112和旋转斜盘组件114相关联。

如本文所用，当一个部件与另一部件“关联”时，所述关联是所描绘示例中的物理关联。例如，第一部件如俯仰和扭转系统116可被视为通过以一些其他合适的方式固定到第二部件、粘合到第二部件、安装到第二部件、焊接到第二部件、紧固到第二部件和/或连接到第二部件而与第二部件如多个叶片112中的叶片关联。

另外，第一部件也可以使用第三部件连接到第二部件。第一部件也可以被视为通过形成为第二部件的一部分和/或延伸，与第二部件关联。

现在参考图2，根据说明性实施方式描绘了来自图1的主旋翼系统108的一部分的放大等距视图的图示。在图2中，描绘了来自图1的主旋翼系统108的一部分的放大视图，以便可以更清楚地看到旋转斜盘组件114及俯仰和扭转系统116。

如所描绘的，旋转斜盘组件114包括第一旋转斜盘202和第二旋转斜盘204。在该说明性示例中，第一旋转斜盘202经配置随着桅杆120围绕中心轴线130旋转而围绕中心轴线130旋转。然而，在该说明性示例中，第二旋转斜盘204可不被配置成围绕中心轴线130旋转。

俯仰和扭转系统116与第一旋转斜盘202相关联。如所描绘的，俯仰和扭转系统116包括致动系统206、208、210和212。在该说明性示例中，这些致动系统与第一旋转斜盘202相关联。另外，这些致动系统可移动地连接到第一旋转斜盘202。

如本文所用，当第一部件如致动系统206“可移动地连接”到第二部件如第一旋转斜盘202时，第一部件和第二部件的每个都可以相对于彼此移动。以这种方式，致动系统206、208、210和212的每个都可以以允许致动系统相对于第一旋转斜盘202移动的方式连接到第一旋转斜盘202。

致动系统206、208、210和212也分别与叶片122、124、126和128相关联。致动系统206、208、210和212的每个都相对于相应叶片在外部定位。以这种方式，这些致动系统不改变相应叶片的形状或外形，且不添加额外的重量到相应叶片。致动系统206、208、210和212的每个都可以用来俯仰和/扭转致动系统与之相关联的相应叶片。

现在参照图3，根据说明性实施方式描绘了与来自图2的叶片122相关联的致动系统206的等距视图的图示。如所描绘的，叶片122具有根部部分301、中间部分303和顶端部分305。另外，叶片122具有前缘311和后缘313。

叶片122的根部部分301是在叶片122的第一端307和在第一端307附近的叶片122上的位置之间的叶片122的部分。叶片122的中间部分303位于叶片122的根部部分301和叶片122的顶端部分305之间。叶片122的顶端部分305是在叶片122的第二端309和在叶片122的第二端309附近的叶片122上的位置之间的叶片122的部分。在该说明性示例中，叶片122的第一端307可被称为叶片122的“根部”，而叶片122的第二端309可被称为叶片122的“顶端”。

如所描绘的，致动系统206与叶片122的根部部分301相关联。换句话说，致动系统206位于叶片122的第一端307附近。在该说明性示例中，致动系统206包括根部致动机构300、顶端致动机构302和构件306。根部致动机构300、顶端致动机构302和构件306位于叶片122的外面。以这种方式，致动系统206是在叶片122之外。

在该说明性示例中，根部致动机构300采用线性致动器304的形式。线性致动器304经配置产生沿轴线315的方向上的力。特别地，线性致动器304经配置相对于轴线315延长和缩短。线性致动器304的延长或缩短产生沿轴线315的方向上的力。

线性致动器304可以采用各种形式。例如，线性致动器304可采用液压线性致动器、机电线性致动器、气动线性致动器、压电线性致动器或一些其他类型的线性致动器的形式。

在该说明性示例中，线性致动器304刚性地连接到构件306。如本文所用，当第一部件如线性致动器304“刚性地连接”到第二部件如构件306时，这些部件不能相对于彼此移动。换句话说，部件中的一个部件的运动可能引起其他部件中的类似类型的运动。换句话说，所述连接是固定连接。在一个说明性示例中，线性致动器304在沿轴线315的特定方向上的运动引起构件306在沿轴线315的同一方向上基本上等量的运动。

在该示例中，构件306采用结构连接的形式。如所描绘的，构件306可移动地连接到在叶片122的根部部分301处的叶片122的部分308。在该说明性示例中，部分308与叶片122是整体的。然而，在其他说明性示例中，部分308可以是刚性地连接到叶片122的单独构件。

顶端致动机构302采用线性致动器310的形式。线性致动器310经配置也产生沿轴线317的方向上的力。特别地，线性致动器310经配置相对于轴线317延长和缩短。线性致动器310的延长或缩短产生沿轴线317的方向上的力。

线性致动器310可以采用各种形式。例如，与线性致动器304类似，线性致动器310可采用液压线性致动器、机电线性致动器、气动线性致动器、压电线性致动器或一些其他类型的线性致动器的形式。

线性致动器310可移动地连接到线性致动器304。另外，在该说明性示例中，线性致动器310可移动地连接到细长构件316的部分314。在该说明性示例中，部分314与细长构件316是整体的。然而，在其他说明性示例中，部分314可以是刚性地连接到细长构件316的单独部件。

在该说明性示例中，细长构件316可被称为转矩管。细长构件316连接到叶片122的顶端部分305。特别地，细长构件316的部分318连接到叶片122的顶端部分305。在该说明性示例中，部分318与细长构件316是整体的。然而，在其他说明性示例中，部分318可以是刚性地连接到细长构件316的单独部件。在该说明性示例中，细长构件316可不被连接到叶片122的任何其他部分。

当线性致动器304延长时，产生力322。力322可被转移到在叶片122的根部部分301处的叶片122的部分308。力322到部分308的转移施加转矩324到根部部分301，其围绕通过叶片122的俯仰轴线320旋转根部部分301。

当线性致动器304缩短时，产生与力322相反的力。该相反的力到部分308的转移施加转矩326到根部部分301，其围绕俯仰轴线320旋转根部部分301。如所描绘的，转矩326与转矩324相反。以这种方式，由转矩326引起的根部部分301围绕俯仰轴线320的旋转可能是在与由转矩324引起的根部部分301的旋转相反的方向上。

此外，当线性致动器310延长时，产生力328。力328可被转移到细长构件316的部分314。力328到部分314的转移施加转矩330到细长构件316，并且从而施加到连接到细长构件316的叶片122的顶端部分305。转矩330引起顶端部分305围绕俯仰轴线320旋转。

当线性致动器310缩短时，产生与力328相反的力。这个相反的力到部分314的转移施加转矩332到细长构件316，并且从而施加到顶端部分305，其围绕俯仰轴线320旋转顶端部分305。如所描绘的，转矩332与转矩330相反。以这种方式，由转矩332引起的顶端部分305围绕俯仰轴线320的旋转可能是在与由转矩330引起的顶端部分305的旋转相反的方向上。

另外，在该说明性示例中，当线性致动器304延长或缩短时，线性致动器310可以移动。线性致动器310的运动产生可被转移到叶片122的部分314的力。这个力的转移可施加转矩324或转矩326到细长构件316，并且从而施加到叶片122的顶端部分305，这取决于线性致动器310的运动。

以这种方式，第一转矩可由根部致动机构300施加到叶片122的根部部分301。第二转矩可由顶端致动机构302施加到叶片122的顶端部分305。第二转矩可由顶端致动机构302的延长或缩短和/或响应根部致动机构300的延长或缩短引起的顶端致动机构302的运动而引起。

当施加到叶片122的根部部分301的第一转矩和施加到叶片122的顶端部分305的第二转矩基本上相等且在同一方向上时，叶片122整体围绕俯仰轴线320旋转相同的量。换句话说，当第一转矩和第二转矩基本上相等且在同一方向上时，叶片122整体俯仰相同的量。叶片122整体包括根部部分301、中间部分303和顶端部分305。

然而，当施加到叶片122的根部部分301的第一转矩和施加到叶片122的顶端部分305的第二转矩基本上不相等和/或不在同一方向上时，叶片122的根部部分301围绕叶片122的俯仰轴线320旋转，其不同于叶片122的顶端部分305。换句话说，叶片122扭转。叶片122的扭转度取决于第一转矩和第二转矩的大小和方向。

在该说明性示例中，致动系统206可以用来改变在旋翼机100的不同飞行状态期间叶片122的扭转量。叶片122的这种扭转类型可被称为动态扭转。

另外，可以使用致动系统206以在选定范围内的俯仰频率俯仰叶片122。在一些情况下，叶片122可以以比大约每转一次更大的俯仰频率俯仰。当然，在其他说明性示例中，叶片122可经配置以一些其他的俯仰频率俯仰。

可以操作致动系统206，以便叶片122比每转一次更多的通过这个选定范围循环。例如，在旋翼机100的飞行期间，可以操作致动系统206，以便叶片122的俯仰频率是绕桅杆120的每转两次、绕桅杆120的每转三次、绕桅杆120的每转五次、绕桅杆120的每转十次或高于绕桅杆120的每转一次的一些其他俯仰频率。

在该说明性示例中，图2中的致动系统206、208、210和212可以分别用来彼此一起地或单独地俯仰和/或扭转叶片122、124、126和128。例如，叶片122和126可在向前飞行期间以比叶片124和叶片128更高的频率俯仰。作为另一示例，叶片122和叶片126的扭转量可在向前飞行期间改变，而叶片124和叶片128的扭转量未发生改变。

图1中的旋翼机100、图2中的主旋翼系统108和图3中的致动系统206的图示并不意味暗示对其中可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。除了所说明的那些或代替所说明的那些，还可以使用其他部件。一些部件可以是任选的。图4至图5中描绘了致动系统的另一配置。

现在参照图4，根据说明性实施方式描绘了旋翼系统的一部分的侧视图的图示。在该说明性示例中，旋翼系统400包括旋转斜盘组件402、桅杆404、毂406和叶片408。叶片408连接到毂406且经配置围绕桅杆404旋转。叶片408可被描述为具有根部部分409、顶端部分411和位于根部部分409和顶端部分411之间的中间部分413。

如所描绘的，旋转斜盘组件402包括第一旋转斜盘410和第二旋转斜盘412。第一旋转斜盘410通过球轴承414与第二旋转斜盘412相关联。球轴承414允许第一旋转斜盘410相对于第二旋转斜盘412旋转。

在该说明性示例中，线性致动器416组与第二旋转斜盘412相关联。可以使用线性致动器416组来垂直地移动旋转斜盘组件402和/或倾斜旋转斜盘组件402。

致动系统418与旋转斜盘组件402和叶片408二者相关联。致动系统418在叶片408之外。致动系统418可具有不同于图2-3中致动系统206的配置。

如所描绘的，致动系统418包括根部致动机构420、顶端致动机构422和构件424。在这个说明性示例中，根部致动机构420采用线性致动器421的形式，和顶端致动机构422采用线性致动器423的形式。

线性致动器421和线性致动器423两者都可移动地连接到构件424。构件424刚性地连接到第一旋转斜盘410。

线性致动器421与叶片408的根部部分409相关联。线性致动器421经配置产生可用来施加第一转矩到叶片408整体的第一力。线性致动器423与叶片408内的细长构件426相关联。细长构件426连接到叶片408的顶端部分411。线性致动器423经配置产生可用来施加第二转矩到细长构件426和从而施加到叶片408的顶端部分411的第二力。

在该说明性示例中，根部致动机构420和顶端致动机构422可能不连接。换句话说，线性致动器421和线性致动器423之一的延长或缩短可能不引起另一线性致动器的运动。

叶片408可通过延长线性致动器421和线性致动器423相同的量或缩短线性致动器421和线性致动器423相同的量而俯仰。换句话说，叶片408可通过以相同的方式操作线性致动器421和线性致动器423而俯仰。

叶片408可通过不同地操作这些线性致动器而扭转。例如，叶片408可通过延长线性致动器421和线性致动器423之一和缩短或不操作另一线性致动器而扭转。

作为另一示例，叶片408可通过缩短线性致动器421和线性致动器423之一和延长或不操作另一线性致动器而扭转。作为仍另一示例，叶片408可通过延长线性致动器421和线性致动器423不同的量或缩短线性致动器421和线性致动器423不同的量而扭转。

现在转向图5，根据说明性实施方式，描绘了来自图4的旋翼系统400的顶视图的图示。如所描绘的，线性致动器421可以通过构件500连接到叶片408。线性致动器423可以通过构件502连接到细长构件426。

现在参照图6，根据说明性实施方式，描绘了致动系统的各种潜在配置的图示。配置600表示用于叶片的致动系统的潜在配置。特别地，配置600可以是致动系统的示意性表示。

如所描绘的，配置600包括配置602、配置604、配置608和配置610。致动系统的这些配置的每个都包括第一致动机构和第二致动机构。

第一致动机构可以与叶片的根部部分相关联，而第二致动机构可以通过细长构件与叶片的顶端部分相关联。以这种方式，第一致动机构和第二致动机构可被分别称为根部致动机构和顶端致动机构。所述根部致动机构和顶端致动机构可以每个都使用一个或多个致动器实施。例如，这些致动机构的每个都可以使用线性致动器或旋转致动器实施。

另外，以下配置中描述的构件可以是固定长度和大小的刚性构件。这些构件的每个都可以选自例如但不限于结构连接、杆、梁、管或一些其他类型的结构构件之一。

配置602表示用于图2-3中的致动系统206的相同配置。由配置602表示的致动系统包括旋转斜盘组件612、第一线性致动器614、第二线性致动器616、构件615和构件618。如所描绘的，旋转斜盘组件612包括第一旋转斜盘620和第二旋转斜盘622。第一旋转斜盘620通过球轴承624与第二旋转斜盘622相关联。球轴承624允许第一旋转斜盘620相对于第二旋转斜盘622旋转。

第一线性致动器614直接连接到第一旋转斜盘620。构件615连接到第一线性致动器614。第二线性致动器616和构件618连接到构件625。

构件618可以与叶片的根部部分相关联。第一线性致动器614的操作引起构件618的运动，其又引起该叶片的根部部分围绕通过叶片的俯仰轴线旋转。

另外，第二线性致动器616可以与连接到同一叶片的顶端部分的细长构件相关联。第一线性致动器614的操作引起第二线性致动器616的运动，其又引起该叶片的顶端部分围绕俯仰轴线旋转。此外，第二线性致动器616的操作也引起该叶片的顶端部分围绕俯仰轴线旋转。

关于配置602，该叶片的俯仰可要求操作第一线性致动器614和第二线性致动器616二者。然而，该叶片的扭转可仅要求操作第一线性致动器614和第二线性致动器616中的至少一个。

现在转向配置604，所表示的致动系统包括旋转斜盘组件626、第一线性致动器628、第二线性致动器630、构件632和构件633。配置604表示图4-5中的致动系统418的相同配置。如所描绘的，旋转斜盘组件626包括通过球轴承638彼此相关联的第一旋转斜盘634和第二旋转斜盘636。

第一线性致动器628和第二线性致动器630通过构件632和构件633连接到第一旋转斜盘634。第一线性致动器628可以与叶片的根部部分相关联，并且用于围绕通过该叶片的俯仰轴线旋转该根部部分。第二线性致动器630可以与连接到同一叶片的顶端部分的细长构件相关联，并且用于围绕俯仰轴线旋转该顶端部分。

该叶片的俯仰可以要求操作第一线性致动器628和第二线性致动器630二者。然而，该叶片的扭转可以仅要求操作第一线性致动器628和第二线性致动器630中的至少一个。

由配置608表示的致动系统包括双旋转斜盘组件652、根部致动机构654、顶端致动机构656、构件658和构件660。根部致动机构654包括线性致动器662、664和666。顶端致动机构656包括线性致动器668、670和672。

如所描绘的，双旋转斜盘组件652包括旋转斜盘674、676、678和680。旋转斜盘674和旋转斜盘676通过球轴承682相关联。旋转斜盘678和旋转斜盘680通过球轴承684相关联。根部致动机构654的线性致动器662、664和666连接到旋转斜盘680。顶端致动机构656的线性致动器668、670和672连接到旋转斜盘676。另外，构件658连接到旋转斜盘674，而构件660连接到旋转斜盘678。

线性致动器662、664和666可以用来移动旋转斜盘680，和从而移动旋转斜盘678，其又移动构件660。构件660可以与叶片的根部部分相关联。构件660的运动可以引起根部部分围绕通过该叶片的俯仰轴线旋转。

线性致动器668、670和672可以用来移动旋转斜盘676和从而移动旋转斜盘674，其又移动构件658。构件658可以与连接到该叶片的顶端部分的细长构件相关联。构件658的运动可以引起顶端部分围绕俯仰轴线旋转。

关于配置608，该叶片的俯仰可以要求操作根部致动机构654和顶端致动机构656二者。然而，该叶片的扭转可以仅要求操作根部致动机构654和顶端致动机构656中的至少一个。

由配置610表示的致动系统包括旋转斜盘组件686、线性致动器688、旋转致动器690、构件692、构件694和构件695。旋转斜盘组件686包括通过球轴承699彼此相关联的第一旋转斜盘696和第二旋转斜盘698。

线性致动器688连接到第一旋转斜盘696。构件695连接到线性致动器688。构件692和构件694连接到构件695。构件692可以与叶片的根部部分相关联。旋转致动器690连接到构件694。旋转致动器690可以与连接到该叶片的顶端部分的细长构件相关联。

线性致动器688的操作引起构件692和构件694的运动。构件692的运动可以引起该叶片的根部部分围绕通过该叶片的俯仰轴线旋转。构件694的运动可以引起该叶片的顶端部分围绕俯仰轴线旋转。另外，旋转致动器690的操作也可以引起该叶片的顶端部分围绕俯仰轴线旋转。

图6中的致动系统的配置600的图示并不意味暗示对其中可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。除了所说明的那些或代替所说明的那些，还可以使用其他部件。一些部件可以是任选的。

例如，在一些情况下，除了与连接到叶片的顶端部分的细长构件相关联的旋转致动器之外，致动系统的配置还可包括与该叶片的根部部分相关联的旋转致动器。在这个配置中，可以不需要线性致动器。

在仍其他说明性示例中，致动系统可以仅包括一个致动机构。例如，单个致动机构可以用来扭转该叶片。

现在参照图7，根据说明性实施方式，描绘了旋翼系统的一部分的图示。在该说明性示例中，旋翼系统700包括桅杆702、毂704和叶片706。叶片706连接到毂704且经配置围绕桅杆702旋转。叶片706可被描述为具有根部部分708、顶端部分710和位于根部部分708和顶端部分710之间的中间部分712。

致动系统713与叶片706的根部部分708相关联，但是在叶片706之外。致动系统713包括旋转致动器714。旋转致动器714可以是其中可以实施图6中的旋转致动器690的一种方式的示例。然而，在致动系统713中可以不存在其他致动器或致动机构。换句话说，致动系统713可以不包括线性致动器，例如，图6中的线性致动器688。

在该说明性示例中，旋转致动器714与通过叶片706运转的细长构件716相关联。细长构件716可被称为转矩管。细长构件716可以连接到叶片706的顶端部分710，而不是叶片706的其他部分。

如所描绘的，旋转致动器714位于叶片706的根部部分708附近，但是在叶片706之外。旋转致动器714可以用于旋转细长构件716。旋转细长构件716引起连接到细长构件716的叶片706的顶端部分710围绕通过叶片706的俯仰轴线718旋转。特别地，叶片706的顶端部分710可以相对于叶片706的根部部分708围绕俯仰轴线718旋转。以这种方式，叶片706可被扭转。

图7中的旋翼系统700的图示并不意味暗示对其中可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。除了所说明的那些或代替所说明的那些，还可以使用其他部件。一些部件可以是任选的。

现在参照图8，根据说明性实施方式，描绘了以流程图形式的用于移动旋翼机叶片的方法的图示。图8中所示的方法可以使用例如但不限于来自图1的俯仰和扭转系统116实施。

该方法开始于使用与叶片的根部部分相关联的根部致动机构施加第一转矩到该叶片的根部部分，以便该叶片的根部部分围绕通过该叶片的轴线旋转（操作800）。这个轴线可以是例如通过该叶片的俯仰轴线。

此后，使用与细长构件相关联的顶端致动机构施加第二转矩到连接到该叶片的顶端部分的细长构件，以便细长构件和该叶片的顶端部分围绕该轴线旋转（操作802），随后该方法终止。细长构件也可被称为转矩管。另外，根部致动机构和顶部致动机构每个都可采用线性致动器、旋转致动器和/或一个或多个任何数量类型的致动器的形式。

根部致动机构和顶部致动机构是用于该叶片的致动系统的一部分。根据致动系统的配置，可以同时执行操作800和操作802来俯仰该叶片。在一些情况下，可仅需要执行操作800来俯仰该叶片。另外，可以执行操作800和操作802中的至少一个来扭转该叶片。

现在参照图9，根据说明性实施方式，描绘了以流程图形式的用于改善旋翼机在飞行期间的性能的方法的图示。可以执行图9中所示的方法来改善旋翼机例如图1中的旋翼机100的性能。

该方法开始于操作旋翼机（操作900）。旋翼机可以具有俯仰和扭转系统，例如，图1中的俯仰和扭转系统116。俯仰和扭转系统可包括与旋翼机的每个旋翼叶片相关联的致动系统。这些致动系统的每个都可使用图6中的配置600中的任何一个进行实施。根据实施，相同和/或不同的配置可以用于与不同旋翼叶片相关联的不同致动系统。

在旋翼机的操作期间，使用与旋翼机的至少一个旋翼叶片相关联的致动系统，以选定的俯仰频率俯仰旋翼机的旋翼叶片的至少一个（操作902）。选定的俯仰频率可以是例如大于但不限于每转一次的每转俯仰循环数量。以高的俯仰频率俯仰旋翼叶片可以提供改善的旋翼机升力性能。

另外，在旋翼机的操作期间，使用与旋翼机的旋翼叶片的至少一个相关联的致动系统，改变旋翼机的旋翼叶片的至少一个的扭转量（操作904），该方法随后终止。当旋翼机处于旋翼机的飞行状态中的任何一种或其组合时，旋翼叶片的至少一个的扭转量可以改变任意次数。

在一些情况下，叶片的扭转可以在该叶片的单次旋转内改变。旋翼机的旋翼叶片的扭转可以用来减少由旋翼叶片产生的振动和/或噪声。以这种方式，旋翼机的气动性能可以改善。

在说明性实施方式中，在不同描绘的实施方式中的流程图和方框图示出装置和方法的一些可能的实施的结构、功能和操作。在这方面，流程图或方框图中的每个方框可表示操作或步骤的模块、段、功能和/或部分。

在说明性实施方式的一些可选实施中，方框中指出的一个或多个功能可以不以附图中指出的顺序出现。例如，在一些情况下，连续示出的两个方框可以基本上同时执行，或者该方框可以有时以相反顺序执行，这取决于所涉及的功能。此外，除了流程图或方框图中说明的方框以外，可以添加其他方框。

因此，说明性实施方式提供可以与旋翼机的叶片相关联并且用来俯仰和/或扭转该叶片的致动系统。在一个说明性实施方式中，致动系统包括根部致动机构和顶端致动机构。

根部致动机构与叶片的根部部分相关联，并且经配置转移第一力到该叶片的根部部分。转移该第一力到该叶片的根部部分施加第一转矩到该叶片的根部部分，其移动该叶片的根部部分。特别地，施加第一转矩到该叶片的根部部分引起该叶片的根部部分围绕通过该叶片的俯仰轴线旋转。

顶端致动机构与在该叶片的根部部分处的细长构件相关联。细长构件与该叶片的顶端部分相关联。在该叶片的根部部分处的细长构件的部分可被视为相对于该叶片的根部部分“自由浮动”。

顶端致动机构经配置转移第二力到细长构件。转移该第二力到细长构件施加第二转矩到细长构件和与该细长构件相关联的该叶片的顶端部分，这引起该叶片的顶端部分围绕通过该叶片的俯仰轴线移动。特别地，施加第二转矩到该叶片的顶端部分引起该叶片的顶端部分围绕俯仰轴线旋转。

说明性实施方式认识和考虑到这种类型的致动系统不要求使用集成到该叶片的任何致动器。以这种方式，由说明性实施方式提供的致动系统可以不增加该叶片的重量超过所预期的。另外，可以不需要将电力传送到该叶片本身。换句话说，可以不需要将额外的电力线和/或其他部件添加到该叶片来传送电力到该叶片。

此外，通过使用与叶片的根部部分相关联的致动系统，叶片的整个外形可以不受影响。因此，叶片的性能可以不会降低超出具有这种类型根部安装的致动系统的选定容差。

另外，上面描述的致动系统的配置允许致动机构具有比所用的基于热电的致动器或压电致动器更短的响应时间。以这种方式，与一些目前可用的致动系统相比，使用由说明性实施方式描述的致动系统，可以更快和更有效地实现叶片的扭转。

不同说明性实施方式的描述已经为了说明和描述的目的加以呈现，且并不拟是穷尽的或限制于所公开形式的实施方式。许多修改和变化将对于本领域的那些普通技术人员是显而易见的。

另外，与其他说明性实施方式相比，不同说明性实施方式可以提供不同的特征。选择和描述选定的一个或多个实施方式，以便最好地解释实施方式的原理、实际应用，并能够使本领域的其他普通技术人员能够理解适于考虑的具体用途的具有各种修改的各种实施方式的公开。

Claims (8)

1.一种用于移动旋翼机的叶片的装置，包括：

旋翼机的叶片；

在所述叶片之外并且与连接到所述叶片的顶端部分的细长构件相关联的顶端致动机构，其中所述顶端致动机构经配置施加转矩到所述细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕通过所述叶片的轴线旋转；以及

在所述叶片之外并且与所述叶片的根部部分相关联的根部致动机构，其中所述根部致动机构经配置施加转矩到所述叶片的所述根部部分，以便所述叶片的所述根部部分围绕所述轴线旋转，其中所述顶端致动机构和所述根部致动机构是配置成扭转所述叶片的致动系统的一部分，并且其中所述根部致动机构和所述顶端致动机构与单个旋转斜盘组件相关联。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述致动系统经配置在所述旋翼机的操作期间以比每转一次更大的选定俯仰频率俯仰所述叶片。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述致动系统经配置改变当所述旋翼机处于所述旋翼机的操作期间的飞行状态时所述叶片的扭转量。

4.根据权利要求1所述的装置，其中施加到所述叶片的所述根部部分的转矩是通过将由所述根部致动机构产生的第一力转移到所述叶片的根部部分而施加的第一转矩，并且其中施加到所述细长构件的转矩是通过将由所述顶端致动机构产生的第二力通过所述细长构件转移到所述叶片的顶端部分而施加的第二转矩。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长构件是转矩管。

6.用于移动旋翼机的叶片的方法，所述方法包括：

操作所述旋翼机；

使用在所述叶片之外并且与细长构件相关联的顶端致动机构，在所述旋翼机的操作期间施加转矩到连接到所述叶片的顶端部分的细长构件，以便所述叶片的顶端部分围绕通过所述叶片的轴线旋转；

使用在所述叶片之外并且与所述叶片的根部部分相关联的根部致动机构，施加转矩到所述叶片的所述根部部分，以便所述叶片的根部部分围绕所述轴线旋转，其中施加到所述根部部分的转矩是第一转矩并且其中施加到所述细长构件的转矩是第二转矩；以及

执行施加所述第一转矩到所述叶片的根部部分和施加所述第二转矩到所述细长构件的至少一个，以改变当所述旋翼机处于所述旋翼机的操作期间的飞行状态时所述叶片的扭转量；

其中所述根部致动机构和所述顶端致动机构与单个旋转斜盘组件相关联。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

执行施加所述第一转矩到所述叶片的根部部分和施加所述第二转矩到所述细长构件的至少一个，以便在所述旋翼机的操作期间以比每转一次更大的选定俯仰频率俯仰所述叶片。

8.根据权利要求7所述的方法，其中执行施加所述第一转矩到所述叶片的根部部分和施加所述第二转矩到所述细长构件的至少一个的步骤包括：

执行施加所述第一转矩到所述叶片的根部部分和施加所述第二转矩到所述细长构件的至少一个，以改变当所述旋翼机处于所述旋翼机的操作期间的飞行状态时所述叶片的扭转量，以便减小由所述叶片产生的振动和噪声中的至少一个并且以便改善气动性能。