CN106499521B - 用于控制螺旋桨桨距的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于控制螺旋桨和转子组件(14，16)的桨距角度(β)的系统和方法，其根据选择的运行模式而选择性地限制桨距角度(β)。系统包括限定主槽道(56)的精细止动环管(48)、延伸跨越精细止动环管(48)的油传递轴承(OTB)(72)，以及促动器活塞(46)，促动器活塞(46)与螺旋桨叶片曲柄轴(114)接合，以改变螺旋桨叶片桨距(β)，环形活塞(46)围绕OTB(72)而定位成与主槽道(56)处于流体连通。

Description

用于控制螺旋桨桨距的系统和方法
技术领域
本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机螺旋桨的可变桨距控制系统和方法，且更具体地涉及用于限制螺旋桨桨距的系统和方法。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括核心发动机，其对涡轮提供功率，以使一个或多个风扇或螺旋桨叶片旋转。称为“开式转子”设计的一种类型的燃气涡轮发动机与传统涡轮风扇和涡轮螺桨发动机设计类似地运行，但是燃料效率比两者更高。涡轮风扇发动机运行的原理为中心燃气涡轮核心驱动旁路风扇，风扇位于发动机的机舱和发动机核心之间的径向位置处。但是，在开式转子设计中，“旁路”螺旋桨安装在发动机的机舱的外部。这容许螺旋桨比传统涡轮风扇发动机对更大量的空气起作用且产生更大的推力。在一些开式转子发动机中，“旁路”螺旋桨包括两个对转转子组件，各个转子组件承载位于发动机机舱外部的成阵列的螺旋桨叶片。
桨距控制系统可附连到螺旋桨上，以便根据期望飞行特性改变螺旋桨的桨距角度。最佳性能要求这种系统具有高的精确度。但是，期望桨距范围可根据环境条件或确定的运行状态而不同。因此，适于一个条件的桨距或桨距范围可完全不适于另一个。因此，对于一个条件的理想螺旋桨桨距可在另一个条件下导致灾难性的故障。现有系统通常缺乏防故障措施或限制螺旋桨桨距以防意外地进入危险或不理想范围的另外的特征。
因此，期望一种改进的桨距控制系统和方法。特别地，将有利的是一种用于燃气涡轮发动机的桨距控制系统和方法，其选择性地限制桨距角度。
发明内容
将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为明显的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。
大体上提供一种螺旋桨桨距控制系统和方法，其在选择的运行模式期间限制螺旋桨桨距角度。
根据一个实施例，提供一种桨距系统，其包括沿着中心轴线延伸且限定主槽道的精细(fine)止动环管。精细止动环管包括围绕主槽道而定位的外部面以及延伸通过外部面的分立的第一和第二流体通道。而且在系统中包括油传递轴承(OTB)，其延伸跨越精细止动环管外部面且可相对于其线性地平移。OTB限定至少一个径向定子孔，其在基于地面的运行模式期间与第一流体通道处于流体连通而在基于飞行的运行模式期间与第二流体通道处于流体连通。进一步包括促动器活塞，其与螺旋桨叶片曲柄轴接合，以改变螺旋桨叶片桨距。环形活塞围绕OTB而定位成与主槽道处于流体连通。
根据另一个实施例，包括一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括沿着中心轴线延伸的核心发动机和沿周向围绕中心轴线而安装的至少一排螺旋桨叶片。至少一个螺旋桨叶片和曲柄轴可围绕径向叶片轴线而枢转。而且在发动机中包括精细止动环管，其沿着中心轴线延伸且限定主槽道。精细止动环管包括围绕主槽道而定位的外部面和延伸通过外部面的分立的第一和第二流体通道。而且在系统中包括油传递轴承(OTB)，其延伸跨越精细止动环管外部面且可相对于其线性地平移。OTB限定至少一个径向定子孔，其在基于地面的运行模式期间与第一流体通道处于流体连通而在基于飞行的运行模式期间与第二流体通道处于流体连通。进一步包括促动器活塞，其与螺旋桨叶片曲柄轴接合，以改变螺旋桨叶片桨距。环形活塞围绕OTB而定位成与主槽道处于流体连通。
根据另一个实施例，包括用于控制成排的螺旋桨叶片的桨距角度的方法。螺旋桨叶片沿周向围绕中心轴线安装，包括可围绕径向叶片轴线枢转的至少一个螺旋桨叶片和曲柄轴。方法包括以下步骤：启动促动器活塞的基于地面的运行模式或基于飞行的运行模式，促动器活塞环形地设置在油传递轴承(OTB)和精细止动环管上方，精细止动环管限定分立的第一和第二流体通道。而且包括以下步骤：选择桨距改变功能和根据启动步骤有条件地作出响应。在启动基于地面的运行模式的条件下，响应步骤包括分开地运送液压流体通过精细止动环管第一流体通道和通过OTB，同时限制液压流体运送到第二流体通道中。在启动基于飞行的运行模式的条件下，响应步骤包括分开地运送液压流体通过精细止动环管第二流体通道和通过OTB，同时限制液压流体运送出第一流体通道。进一步包括以下步骤：使OTB和活塞一致地沿着中心轴线平移，同时使液压流体在缸体后腔室和精细止动环管的主槽道之间传递。进一步包括以下步骤：将活塞处的平移运动以运动学的方式转换成曲柄轴围绕径向叶片轴线的枢转运动。
技术方案1. 一种桨距改变系统，包括：
精细止动环管，其沿着中心轴线延伸且限定主槽道，所述精细止动环管包括围绕所述主槽道而定位的外部面，所述精细止动环管进一步限定延伸通过所述外部面的分立的第一和第二流体通道；
油传递轴承(OTB)，其延伸跨越所述精细止动环管外部面且可相对于其线性地平移，所述OTB限定至少一个径向定子孔，所述径向定子孔在基于地面的运行模式期间与所述第一流体通道处于流体连通且在基于飞行的运行模式期间与所述第二流体通道处于流体连通；和
促动器活塞，其与螺旋桨叶片曲柄轴接合，以改变螺旋桨叶片桨距，所述环形活塞围绕所述OTB而定位成与所述主槽道处于流体连通。
技术方案2. 根据技术方案1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括促动器缸体，其具有缸体壁，所述缸体壁围绕所述活塞而设置且相对于其在平移方面静止。
技术方案3. 根据技术方案2所述的桨距改变系统，其特征在于，所述活塞进一步包括凸缘，其沿径向延伸，与所述缸体壁接合，以在流体方面分开前缸体腔室和后缸体腔室。
技术方案4. 根据技术方案1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
至少一个轴承，其沿径向定位在所述OTB和所述活塞之间，其中所述OTB相对于所述活塞在平移方面固定，其中所述活塞同时围绕所述中心轴线可旋转且相对于所述精细止动环管可线性地平移。
技术方案5. 根据技术方案1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
粗略(coarse)入口管，其附连到所述精细止动环管上，与所述主槽道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体。
技术方案6. 根据技术方案5所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
地面精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第一流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体；和
飞行精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第二流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体。
技术方案7. 根据技术方案1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
十字头，其附连到所述活塞上且包括从所述活塞沿径向向外延伸的至少一个指部；和
曲柄杆，其从所述十字头指部沿纵向延伸，其中所述螺旋桨叶片曲柄轴枢转地连结到所述曲柄杆上，以引导所述螺旋桨叶片围绕径向轴线的旋转。
技术方案8. 根据技术方案1所述的桨距改变系统，其特征在于，所述精细止动环管包括相反地设置的前和后端，并且其中所述第一流体通道包括前端开口和外部面开口，并且进一步其中所述第二流体通道包括前端开口和外部面开口，其与所述第一流体通道外部面开口沿轴向间隔开。
技术方案9. 根据技术方案8所述的桨距改变系统，其特征在于，所述精细止动环管外部面限定在所述第一流体通道外部面开口上方的第一径向凹槽和在所述第二流体通道外部面开口上方的第二径向凹槽。
技术方案10. 一种燃气涡轮发动机，包括：
核心发动机，其沿着中心轴线延伸；
至少一排螺旋桨叶片，其围绕所述中心轴线沿周向安装，包括可围绕径向叶片轴线枢转的至少一个螺旋桨叶片和曲柄轴；
精细止动环管，其沿着所述中心轴线延伸且限定主槽道，所述精细止动环管包括外部面，其围绕所述主槽道而定位，所述精细止动环管进一步限定延伸通过所述外部面的分立的第一和第二流体通道；
油传递轴承(OTB)，其延伸跨越所述精细止动环管外部面且可相对于其线性地平移，所述OTB限定至少一个径向定子孔，所述径向定子孔在基于地面的运行模式期间与所述第一流体通道处于流体连通而在基于飞行的运行模式期间与所述第二流体通道处于流体连通；和
促动器活塞，其与所述至少一个螺旋桨叶片曲柄轴接合，以改变螺旋桨叶片桨距，所述环形活塞围绕所述OTB而定位成与所述主槽道处于流体连通。
技术方案11. 根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括促动器缸体，其具有缸体壁，所述缸体壁围绕所述活塞而设置且相对于其在平移方面静止。
技术方案12. 根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述活塞进一步包括凸缘，其沿径向延伸，与所述缸体壁接合，以在流体方面分开前缸体腔室和后缸体腔室。
技术方案13. 根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括至少一个轴承，其沿径向定位在所述OTB和所述活塞之间，其中所述OTB相对于所述活塞在平移方面固定，并且进一步其中所述活塞同时围绕所述中心轴线可旋转且相对于所述精细止动环管可线性地平移。
技术方案14. 根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括粗略入口管，其附连到所述精细止动环管上，与所述主槽道处于流体连通，以容许液压流体传送通过其中。
技术方案15. 根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：
地面精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第一流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体；和
飞行精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第二流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体。
技术方案16. 根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：
十字头，其附连到所述活塞上且包括从所述活塞沿径向向外延伸的至少一个指部；和
曲柄杆，其从所述十字头指部沿纵向延伸，其中所述螺旋桨叶片曲柄轴枢转地连结到所述曲柄杆上，以引导所述螺旋桨叶片围绕径向轴线的旋转。
技术方案17. 根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述精细止动环管包括相反地设置的前和后端，而且其中所述第一流体通道包括前端开口和外部面开口，并且进一步其中所述第二流体通道包括前端开口和外部面开口，其与所述第一流体通道外部面开口沿轴向间隔开。
技术方案18. 根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述精细止动环管外部面限定在所述第一流体通道外部面开口上方的第一径向凹槽和在所述第二流体通道外部面开口上方的第二径向凹槽。
技术方案19. 根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述核心发动机进一步包括：
压缩机，其围绕静止框架而安装，
燃烧器，其定位在所述压缩机下游，以从其中接收压缩流体，和
涡轮，其定位在所述燃烧器下游且可操作地连结到所述排螺旋桨叶片上，使得所述涡轮的旋转传递到所述排螺旋桨叶片。
技术方案20. 一种用于控制成排的螺旋桨叶片的桨距角度的方法，所述成排的螺旋桨叶片围绕中心轴线而沿周向安装，所述成排的螺旋桨叶片包括可围绕径向叶片轴线枢转的至少一个螺旋桨叶片和曲柄轴，所述方法包括以下步骤：
启动促动器活塞的基于地面的运行模式或基于飞行的运行模式，所述促动器活塞环形地设置在油传递轴承(OTB)和精细止动环管上方，所述精细止动环管限定分立的第一和第二流体通道；
选择桨距改变功能；
根据所述启动步骤而有条件地对所述选择步骤作出响应，这包括
在启动基于地面的运行模式的条件下，分开地运送液压流体通过所述精细止动环管第一流体通道和通过所述OTB，同时限制液压流体运送到所述第二流体通道中，和
在启动基于飞行的运行模式的条件下，分开地运送液压流体通过所述精细止动环管第二流体通道和通过所述OTB，同时限制液压流体运送出所述第一流体通道；
使所述OTB和所述活塞一致地沿着所述中心轴线平移，同时在缸体前腔室和所述精细止动环管的主槽道之间传递液压流体；和
将所述活塞处的平移运动以运动学的方式转换成所述曲柄轴围绕所述径向叶片轴线的枢转运动。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在本说明书中且构成说明书的一部分，附图示出本发明的实施例，并且和描述共同用来说明本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述本发明的对于本领域普通技术人员来说完整和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中：
图1为开式转子对转发动机的透视图；
图2为开式转子对转发动机实施例的示意性轴向截面视图；
图3为后转子桨距控制系统实施例的轴向视图；
图4为图3的桨距控制系统实施例的实施例示意性轴向视图；和
图5为图3的实施例的透视剖面视图。
参考标号列表：
10开式转子发动机
12中心轴线
14前排螺旋桨
16后排螺旋桨
18前螺旋桨
20后螺旋桨
22机舱
24机舱前整流装置
26机舱后整流装置
28机舱间隔件整流装置
30机舱鼻整流装置
32气体发生器
34鼻入口
36后发动机端
38径向轴线
40桨距控制系统
42叶片曲柄轴
44内框架
46促动器活塞
48精细止动环管
50精细止动环管的前端
52精细止动环管的后端
54外部面
58第一流体通道
60第二流体通道
62前端开口
64后端开口
66粗略可旋转管
68第一凹槽
70第二凹槽
72油传递轴承
74径向定子孔
76轴承
78缸体
82凸缘
84前腔室
86后腔室
88第一导管
90第二导管
92内活塞壁
94外活塞壁
96帽
98地面精细入口管
100飞行流体入口管
102粗略入口管
104十字头
110指部
112曲柄杆
114螺旋桨叶片曲柄轴。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的当前实施例，实施例的一个或多个示例示出在附图中。详细描述使用数字和字母标号来表示图中的特征。图和描述中的相同或类似标号用来表示本发明的相同或类似部件。本文论述的特定实施例仅表示制造和使用本发明的特定方式，并且不限制本发明的范围。
为了协助理解本公开，在下面限定了若干用语。限定的用语理解为具有本发明相关领域中的普通技术人员一般认识到的意义。
用语“包括”意图以与用语“包含”类似的方式为包括性的。类似地，用语“或”大体上意图为包括性的(即，“A或B”意图表示“A或B或两者”)。短语“在一个实施例中”不一定表示同一实施例，但是其可表示同一实施例。
用语“第一”、“第二”和“第三”可互换地用来使一个构件与另一个区别开，并且不意图表示单独的构件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”表示相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”表示流体流出的流向，而“下游”表示流体流到的流向。
进一步，如本文使用，用语“轴向”或“沿轴向”表示沿着发动机的纵向轴线的维度。用语“径向”或“沿径向”表示延伸在发动机的中心纵向轴线和外发动机周边之间的维度。结合“轴向”或“沿轴向”所使用的用语“前”表示朝向发动机入口的方向，或构件与另一个构件相比，较靠近发动机入口。结合 “轴向”或“沿轴向”使用的用语“后”或“后部”表示朝向发动机喷嘴的方向，或构件与另一个构件相比，较靠近发动机喷嘴。除非另外陈述，否则位置用语“上”/“下”、“向上”/“向下”、“外”/“内”和“向外”/“向内”表示相对于中心轴线的径向定位和方向。
用语“控制器”、“控制电路”和“控制回路”可在本文用于表示机器，由机器实现或以其它方式包括在机器内，机器为诸如通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件构件或其任何组合，其设计和编程成执行或进行本文描述的功能。通用处理器可为微处理器，但是在备选方案中，处理其可为控制器、微控制器或状态机、其组合等。处理器而且可实施为计算装置的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器或任何其它这种构造。
现在参照附图，图1示出示例性开式转子燃气涡轮发动机10，其限定中心轴线12。围绕中心轴线12定位的为多个沿轴向间隔开的可对转的前和后环形转子组件14,16。组件14,16相应地包括前和后螺旋桨叶片18,20，其设置在外护罩或机舱22的径向外侧。前和后环形转子组件14,16具有12个前螺旋桨18和10个后螺旋桨20，但是可使用其它数量的螺旋桨。机舱22包括前整流装置24和后整流装置26，前整流装置24联接到前螺旋桨18且可随其旋转，而后整流装置26联接到后螺旋桨20且可随其旋转。机舱22进一步包括设置在前和后整流装置24,26之间的间隔件整流装置28和设置在核心发动机32的径向外侧且包围核心发动机32的机舱鼻30。机舱鼻30包括鼻入口34，其将周围空气引导到核心发动机32。机舱22提供适当的空气流特性，以优化螺旋桨18,20的性能。
图1-2中示出的开式转子航空器燃气涡轮发动机10为推动器型发动机，其间隔开的可对转的前和后环形转子组件14,16的前和后螺旋桨叶片18,20大体上位于发动机的后端36处和在核心发动机32和机舱鼻30的后面。前和后螺旋桨叶片18,20的前和后环形转子组件14,16为对转推动器型。大体上，转子组件14,16用来将前和后螺旋桨叶片18,20产生的推力传递到航空器(未显示)和因此传递到指定推动器。虽然为了说明的目的描述了推动器系统，但是设想到，要求保护的系统将同样可应用于推动器系统—其中螺旋桨叶片定位在大体上前涡轮框架上，以有效地向前“拉动”航空器，如本领域普通技术人员理解的那样。
如图2中示出的那样，核心发动机32与一个或多个压缩机33、燃烧器35和高和低压力涡轮37,39形成燃气涡轮发动机的一部分，它们处于下游轴向流关系F。低和高压力涡轮37,39可操作地连结到压缩机33，使得涡轮37,39的旋转驱动压缩机33。另外，涡轮37,39也可操作地连结到周转齿轮箱41，周转齿轮箱41使对转转子组件14,16旋转。
在运行期间，压缩流体(例如，气体)流F的流动在机舱鼻入口34处开始。从这里，气体流行进通过一个或多个压缩机33，之后在环形燃烧器35处与燃料点燃。燃烧使高压涡轮37和低压涡轮39旋转，之后在排气口43处排出。涡轮37,39的旋转驱动齿轮箱41，齿轮箱41然后使对转转子组件14,16旋转。
前和后螺旋桨的螺旋桨叶片18,20为可变设定角度类型，即它们可围绕它们的相应径向枢转轴线38通过桨距控制系统40定向，使得根据发动机和相关飞行阶段的运行条件，叶片采用最佳角度位置。桨距控制系统40附连到内框架44，内框架44在螺旋桨叶片18,20旋转和其桨距调节期间保持静止。在一些实施例中，叶片支承柱42在叶片18,20下方沿着径向轴线38延伸，并且将叶片18,20联接到桨距控制系统40。
在当前的描述中，将仅描述用于对与后转子组件16相关联的叶片进行定向的系统40。未显示在图3-5中的前转子组件14可设有用于对叶片进行定向的系统，其类似于或不同于下文参照后转子组件16所描述。
转到图3-5，桨距控制系统40包括促动器活塞46，其围绕中心轴线12定位，以沿着其向前和后平移。系统40附连到静止框架44，使得活塞46相对于静止框架44沿轴向移动。根据选择的运行模式，液压流体从流体贮存器(未显示)供应，以便相对于静止内框架44将活塞46推动到期望轴向位置。
设置在活塞46的径向内侧的是精细止动环管48。环管延伸在相反地设置的前和后端50,52之间。在某些实施例中，至少一个端置于活塞46内。在进一步实施例中，精细止动环管48在平移方面相对于内框架44固定和静止。因此，在桨距改变操作期间，活塞46的平移不施加到精细止动环管48。
环管的外部面54沿径向向外定向且延伸在环管的前端50和后端52之间。在外部面54下方，主槽道56延伸通过环管48，以在流体方面与活塞46连通。在一些实施例中，这个连通通过粗略可旋转管66而进行，粗略可旋转管66连结到活塞46且可旋转地附连到精细止动环管48。可选地，可旋转管66可至少部分地定位在主槽道56内，以在环管48和活塞46之间引导流体。
在显示的实施例中，主槽道56形成为平行于外部面54且沿着中心轴线12定位。一个或多个流体通道58,60限定成通过外部面54。在桨距改变操作期间，流体通道58,60可以可操作地将流体从前端开口62A,62B引导到外部面开口64A,64B。如示出的那样，各个通道58,60的外部面开口64A,64B定位在分立的分开轴向位置上。设置在第一和第二通道58,60中的一个内的流体可与设置在另一个通道和/或主槽道56内的流体分开(即，不混合)。
在另外的实施例中，精细止动环管外部面54包括分立的径向凹槽68,70，其在外部面开口64A,64B上方沿轴向对准。凹槽68,70可选地形成为围绕外部面54的环形带，其具有预定宽度和深度。大体上，第一凹槽68形成为平行于第二凹槽70。如果凹槽68,70形成为环管48内的一体凹部，则环管48的一部分可有效分开凹槽68,70内的流体流。
油传递轴承(OTB)72沿径向定位在环管48和活塞46之间，以延伸跨越精细止动环管外部面54的至少一部分。OTB72可旋转地与环管48接合且在旋转方面相对于活塞46而固定。因此，在桨距改变操作期间，活塞46处的线性平移由OTB72处的类似线性平移跟随。在这种运动期间，环管48有效地相对于内框架44保持静止。相反，活塞46的平移(并且扩展开，OTB72)改变活塞相对于静止框架44和环管48的轴向位置。
某些实施例的OTB72包括一个或多个定子孔74，其沿径向延伸通过OTB72。径向孔74可选地限定在多个周向点处，以形成围绕OTB72的环形环。随着OTB72沿着中心轴线12平移，孔74分开地与凹槽68,70对准。与凹槽68,70对准会使孔74与通路58,60处于流体连通。因此，各个凹槽68,70的宽度有效地限定分立的平移范围。与第一凹槽68的轴向对准使孔74在第一平移范围上与第一通路58处于流体连通。与第二凹槽70的轴向对准使孔74在第二平移范围上与第二通路60处于流体连通。大体上，针对基于地面的运行模式而限定第一平移范围，而针对基于飞行的运行模式而限定第二平移范围。
如图3-4中显示，在一些实施例中，一个或多个轴承76沿径向设置在OTB72和活塞46之间。轴承76可包括环形轴承环、滚针轴承、滚球轴承或本领域普通技术人员已知的其它旋转轴承。轴承76在OTB72和活塞46之间保持预定距离。此外，它们容许活塞46围绕在平移方面固定的OTB72而旋转。
在某些实施例中，具有环形缸体壁80的缸体78沿周向定位在活塞46的至少一部分上。在这种实施例中，活塞46包括凸缘82，其沿径向延伸，以接合缸体壁80。凸缘82与缸体壁80限定两个在流体方面分立的腔室84,86。在组装好时，某些实施例的凸缘82接合缸体壁80且在前腔室84和后腔室86之间形成可滑动的流体密封件。两个活塞导管88,90将流体引导到/出腔室84,86。大体上，在桨距改变操作期间，活塞46相对于缸体78平移。换句话说，活塞46可看作可滑动地设置在缸体78内。
第一活塞导管88形成为通过内活塞壁92和外活塞壁94。第一活塞导管88围绕活塞46的周缘延伸，以在流体方面将前腔室84连接到精细止动环管主槽道56。在可选的实施例中，内活塞壁92附连到粗略可旋转管66。内和外壁92,94的另外的或备选的实施例包括可分开的帽96，其设置在活塞的后端上。在这种实施例中，帽96可固定到粗略可旋转管66，并且将流体从其中沿径向向外引导，之后流体沿轴向被引导到前腔室84。
第二活塞导管90包括一个或多个通路，其沿径向延伸通过内活塞壁92和外活塞壁94。第二活塞导管90形成在凸缘82的后部，以在流体方面与后腔室86连通。此外，第二活塞导管90沿轴向与OTB的径向定子孔74对准。因此，第二活塞导管90也选择性地与精细止动环管第一和第二通道58,60处于流体连通。在一个或多个预定位置，传递到/出第一或第二通道58,60的流体被容许流过第二活塞导管90，离开/到达缸体的后腔室86。
如示出的那样，一个或多个流体入口管将液压流体引导到和引导出精细止动环管通道58,60。在一些实施例中，地面精细入口管98将流体引导到第一流体通道58，同时分立的飞行精细入口管100将流体引导到第二流体通道60。此外，在某些实施例中，粗略入口管102可将流体引导进入主槽道56和粗略可旋转管66。在可选的实施例中，粗略入口管102相对于静止框架44和精细止动环管48两者而固定。在这种实施例中，粗略入口管102可同轴地延伸到主槽道56中，同时限制精细止动环管48围绕中心轴线12的旋转。
如图3和5中显示，系统40的一些实施例包括十字头104，其附连到活塞46。可选的，十字头104附连到活塞46，以随着其移动。附连可通过一体连接(例如，焊接头或一体结合的本体)形成，或可为容许可操作性脱开和重新附连的选择性连接(例如，螺纹接头、螺栓和螺母，或其它机械连接接头)。在附连时，活塞46在桨距改变操作期间的平移类似地使十字头104平移。
一个或多个指部110从活塞46沿径向向外延伸(即，到沿径向在活塞上方的位置)且附连到一个或多个曲柄杆112。各个曲柄杆112枢转地附连到螺旋桨叶片曲柄轴114。曲柄轴114在旋转方面相对于支承柱42固定。因此，曲柄杆112的平移迫使曲柄轴114使柱42围绕叶片轴线38而旋转。曲柄轴114围绕叶片轴线38的旋转因此改变叶片桨距(β)。在发动机运行期间，叶片20的旋转也围绕中心轴线12(ω)进行。螺旋桨叶片20围绕中心轴线12的这个旋转(ω)同时使得连结的曲柄杆112、十字头104和活塞46旋转。
在基于地面的运行模式期间，液压流体可由地面精细入口98供应且通过第一流体通道58供应。径向孔74引导流体通过OTB72和第二活塞导管90而到达后腔室86。同时，前腔室84中的流体被迫通过第一活塞导管88和进入粗略可旋转管66。在进入粗略可旋转管66之后，液压流体能够传送到粗略入口管102中，之后回到流体供应。
在基于飞行的运行模式期间，液压流体可由飞行精细入口100供应且通过第二流体通道60供应。径向孔74引导流体通过OTB72和第二活塞导管90而到达后腔室86。同时，前腔室84中的流体被迫通过第一活塞导管88和进入粗略可旋转管66。在进入粗略可旋转管66之后，液压流体能够传送到粗略入口管102中，之后回到流体供应。
液压压力可以可操作地限制系统40的平移。因此，通往或来自通道58,60的流选择性地受到限制，以便限制系统40内的平移和螺旋桨桨距(β)的后续改变。
为了说明，下面描述用于桨距控制系统40的实施例的示例性运行方法。在提供上方描述的系统40时，在系统控制器(未显示)处选择性地启动基于地面的或基于飞行的运行模式，并且确定期望桨距角度。桨距角度的确定可包括基于第一测量桨距位置和/第一测量活塞位置而计算所需桨距变化和所需活塞平移位置。
根据启动哪个运行模式，选择桨距改变功能，以引导液压流体通过系统40。系统40有条件地作出响应而将液压流体引导通过其中。
在启动基于地面的运行模式的条件下，液压流体运送通过地面精细入口98和粗略入口管102。如果所需活塞平移位置在测量位置的轴向后部，则液压流体运送通过地面精细入口98而到达第一流体通道58，同时流体从前缸体腔室84运送到粗略可旋转管66。如果所需活塞平移在测量位置的轴向前部，则液压流体从后缸体腔室86运送到第二活塞导管90，同时流体从粗略入口管102运送到粗略可旋转管66和缸体前腔室84。在基于地面的运行模式期间，运送到第二流体通道60的液压流体受到限制，并且OTB径向孔74在第二流体通道平移范围内的运动被阻止。预定地面模式压力保持在第二流体通道60中。
在启动基于飞行的运行模式的条件下，液压流体运送通过飞行精细入口100和粗略入口管102。如果所需活塞平移位置在测量位置的轴向后部，则液压流体运送通过飞行精细入口100而到达第二流体通道60，同时流体从前缸体腔室84运送到粗略可旋转管66。如果所需活塞平移在测量位置的轴向前部，则液压流体从后缸体腔室86运送到第一活塞导管88，同时流体从粗略入口管102运送到粗略可旋转管66和缸体前腔室84。在基于飞行的运行模式期间，运送出第一流体通道58的液压流体受到限制，并且OTB径向孔74在第一流体通道平移范围内的运动被阻止。预定飞行模式压力保持在第一流体通道58中。
在流体传递在缸体前腔室84和粗略可旋转管66之间时，OTB72、粗略可旋转管66和活塞46同时一致地平移，以满足所需活塞平移位置。
活塞46处的平移运动传递到曲柄杆112，在这里其以运动学的方式转换成曲柄轴114围绕相应径向叶片38的枢转运动。
在一些实施例中，方法进一步包括以下步骤：使成排的螺旋桨18,20围绕中心轴线12旋转。而且包括以下步骤：随着螺旋桨18,20的旋转而使粗略可旋转管66、缸体78和活塞46一致地围绕中心轴线12旋转，而精细止动环管48和OTB72相对于中心轴线12在旋转方面保持固定位置。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种桨距改变系统，包括：
精细止动环管，其沿着中心轴线延伸且限定主槽道，所述精细止动环管包括围绕所述主槽道而定位的外部面，所述精细止动环管进一步限定延伸通过所述外部面的分立的第一流体通道和第二流体通道；
油传递轴承(OTB)，其延伸跨越所述精细止动环管外部面且可相对于其线性地平移，所述OTB限定至少一个径向定子孔，所述径向定子孔在基于地面的运行模式期间与所述第一流体通道处于流体连通且在基于飞行的运行模式期间与所述第二流体通道处于流体连通；和
促动器活塞，其与螺旋桨叶片曲柄轴接合，以改变螺旋桨叶片桨距，所述促动器活塞围绕所述OTB而定位成与所述主槽道处于流体连通。
2.根据权利要求1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括促动器缸体，其具有缸体壁，所述缸体壁围绕所述活塞而设置且相对于其在平移方面静止。
3.根据权利要求2所述的桨距改变系统，其特征在于，所述活塞进一步包括凸缘，其沿径向延伸，与所述缸体壁接合，以在流体方面分开前缸体腔室和后缸体腔室。
4.根据权利要求1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
至少一个轴承，其沿径向定位在所述OTB和所述活塞之间，其中所述OTB相对于所述活塞在平移方面固定，其中所述活塞同时围绕所述中心轴线可旋转且相对于所述精细止动环管可线性地平移。
5.根据权利要求1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
粗略(coarse)入口管，其附连到所述精细止动环管上，与所述主槽道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体。
6.根据权利要求5所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
地面精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第一流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体；和
飞行精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第二流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体。
7.根据权利要求1所述的桨距改变系统，其特征在于，进一步包括：
十字头，其附连到所述活塞上且包括从所述活塞沿径向向外延伸的至少一个指部；和
曲柄杆，其从所述十字头指部沿纵向延伸，其中所述螺旋桨叶片曲柄轴枢转地连结到所述曲柄杆上，以引导所述螺旋桨叶片围绕径向轴线的旋转。
8.根据权利要求1所述的桨距改变系统，其特征在于，所述精细止动环管包括相反地设置的前和后端，并且其中所述第一流体通道包括前端开口和外部面开口，并且进一步其中所述第二流体通道包括前端开口和外部面开口，其与所述第一流体通道外部面开口沿轴向间隔开。
9.根据权利要求8所述的桨距改变系统，其特征在于，所述精细止动环管外部面限定在所述第一流体通道外部面开口上方的第一径向凹槽和在所述第二流体通道外部面开口上方的第二径向凹槽。
10.一种燃气涡轮发动机，包括：
核心发动机，其沿着中心轴线延伸；
至少一排螺旋桨叶片，其围绕所述中心轴线沿周向安装，包括可围绕径向叶片轴线枢转的至少一个螺旋桨叶片和曲柄轴；
精细止动环管，其沿着所述中心轴线延伸且限定主槽道，所述精细止动环管包括外部面，其围绕所述主槽道而定位，所述精细止动环管进一步限定延伸通过所述外部面的分立的第一流体通道和第二流体通道；
油传递轴承(OTB)，其延伸跨越所述精细止动环管外部面且可相对于其线性地平移，所述OTB限定至少一个径向定子孔，所述径向定子孔在基于地面的运行模式期间与所述第一流体通道处于流体连通而在基于飞行的运行模式期间与所述第二流体通道处于流体连通；和
促动器活塞，其与所述至少一个螺旋桨叶片曲柄轴接合，以改变螺旋桨叶片桨距，所述促动器活塞围绕所述OTB而定位成与所述主槽道处于流体连通。
11.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括促动器缸体，其具有缸体壁，所述缸体壁围绕所述活塞而设置且相对于其在平移方面静止。
12.根据权利要求11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述活塞进一步包括凸缘，其沿径向延伸，与所述缸体壁接合，以在流体方面分开前缸体腔室和后缸体腔室。
13.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括至少一个轴承，其沿径向定位在所述OTB和所述活塞之间，其中所述OTB相对于所述活塞在平移方面固定，并且进一步其中所述活塞同时围绕所述中心轴线可旋转且相对于所述精细止动环管可线性地平移。
14.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括粗略入口管，其附连到所述精细止动环管上，与所述主槽道处于流体连通，以容许液压流体传送通过其中。
15.根据权利要求14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：
地面精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第一流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体；和
飞行精细入口管，其可平移地附连到所述精细止动环管上，与所述第二流体通道处于流体连通，以容许通过其中交换液压流体。
16.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：
十字头，其附连到所述活塞上且包括从所述活塞沿径向向外延伸的至少一个指部；和
曲柄杆，其从所述十字头指部沿纵向延伸，其中所述螺旋桨叶片曲柄轴枢转地连结到所述曲柄杆上，以引导所述螺旋桨叶片围绕径向轴线的旋转。
17.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述精细止动环管包括相反地设置的前和后端，而且其中所述第一流体通道包括前端开口和外部面开口，并且进一步其中所述第二流体通道包括前端开口和外部面开口，其与所述第一流体通道外部面开口沿轴向间隔开。
18.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述精细止动环管外部面限定在所述第一流体通道外部面开口上方的第一径向凹槽和在所述第二流体通道外部面开口上方的第二径向凹槽。
19.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述核心发动机进一步包括：
压缩机，其围绕静止框架而安装，
燃烧器，其定位在所述压缩机下游，以从其中接收压缩流体，和
涡轮，其定位在所述燃烧器下游且可操作地连结到所述排螺旋桨叶片上，使得所述涡轮的旋转传递到所述排螺旋桨叶片。
20.一种用于控制成排的螺旋桨叶片的桨距角度的方法，所述成排的螺旋桨叶片围绕中心轴线而沿周向安装，所述成排的螺旋桨叶片包括可围绕径向叶片轴线枢转的至少一个螺旋桨叶片和曲柄轴，所述方法包括以下步骤：
启动促动器活塞的基于地面的运行模式或基于飞行的运行模式，所述促动器活塞环形地设置在油传递轴承(OTB)和精细止动环管上方，所述精细止动环管限定分立的第一流体通道和第二流体通道；
选择桨距改变功能；
根据所述启动步骤而有条件地对所述选择步骤作出响应，这包括
在启动基于地面的运行模式的条件下，分开地运送液压流体通过所述精细止动环管第一流体通道和通过所述OTB，同时限制液压流体运送到所述第二流体通道中，和
在启动基于飞行的运行模式的条件下，分开地运送液压流体通过所述精细止动环管第二流体通道和通过所述OTB，同时限制液压流体运送出所述第一流体通道；
使所述OTB和所述活塞一致地沿着所述中心轴线平移，同时在缸体前腔室和所述精细止动环管的主槽道之间传递液压流体；和
将所述活塞处的平移运动以运动学的方式转换成所述曲柄轴围绕所述径向叶片轴线的枢转运动。
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