CN106536351B - 转子叶片系统 - Google Patents

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Abstract

一种转子叶片系统具有多个转子叶片，其中至少一个所述转子叶片包括外表面，该外表面具有大体相对的第一表面和第二表面，所述转子叶片包括可在第一位置与第二位置之间移动的、相对于所述第一表面或第二表面中的一个表面定位的流体流动改变表面，其中所述流体流动改变表面的移动通过可展开构件实现。

Description

转子叶片系统
技术领域
本发明涉及一种在使用中经受流体流动的转子叶片系统。更具体地，但不排他地，本发明涉及一种用于诸如直升机的旋翼飞行器的转子叶片系统。
背景技术
本发明可应用于其它转子叶片系统，如本领域技术人员将毫无疑问地领会到的，诸如(仅作为示例)螺旋桨和涡轮机叶片。
转子叶片系统通常包括彼此连接并且绕轴线旋转的多个转子叶片。转子叶片例如具有主体、以及前缘和后缘、叶片尖端和根端，所述主体具有包括上拱表面和下拱表面的外表面。尤其是叶片的后缘可以附接有诸如(仅作为示例)襟翼的控制表面，所述控制表面的位置是可变的以影响叶片上的流体流动，例如从而在例如悬停和向前飞行之间的过渡期间提高叶片的性能。例如，当直升机在向前飞行时，襟翼可以从其通常的升起位置降低到降低位置，以提高悬停的性能。与本发明相关的一种这样的襟翼是位于转子叶片的后缘处的、众所周知的格尼襟翼(gurney flap)或维克比尔襟翼(wickerbill flap)。
发明内容
根据本发明的第一方面，我们提供了一种具有多个转子叶片的转子叶片系统，其中至少一个所述转子叶片包括外表面，所述外表面具有大体相对的第一表面和第二表面，所述转子叶片包括可在第一位置与第二位置之间移动的、相对于所述第一表面或第二表面中的一个表面定位的流体流动改变表面，其中所述流体流动改变表面的移动通过可展开构件实现。
本发明的第一方面的进一步的特征在所附的权利要求2至37中陈述。
根据本发明的第二方面，我们提供了一种直升机，所述直升机具有根据本发明的第一方面的转子叶片系统。
根据本发明的第三方面，我们提供了一种具有多个转子叶片的转子叶片系统，每个叶片包括外表面，该外表面具有大体相对的第一表面和第二表面，每个转子叶片包括可在第一位置与第二位置之间移动的、相对于所述第一表面或第二表面中的一个表面定位的流体流动改变表面，其中所述流体流动改变表面的移动通过可展开构件实现。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的实施例，其中：
图1是具有根据本发明的转子叶片系统的直升机的说明性视图；
图2是根据本发明的转子叶片的示意性截面侧视图；
图3是根据本发明的转子叶片的进一步的示意性截面侧视图；
图4是以第一位置示出的根据本发明的流体流动改变表面的示意性截面侧视图；
图5是在转子叶片系统的周期期间的根据本发明的转子叶片的下侧视图；
图6是根据本发明的转子叶片的立体图；
图7是以第二位置示出的根据本发明的流体流动改变表面的示意性截面侧视图；以及
图8是以第二位置示出的根据本发明的流体流动改变表面的替代实施例的示意性截面侧视图。
具体实施方式
首先参考图1，该图示出了根据本发明的转子叶片系统6。转子叶片系统6包括多个(四个)转子叶片10，在本实施例中，转子叶片彼此大致相同。应当理解的是，可以在不偏离本发明的范围的情况下使用更少或更多的叶片。
图2和图3的示意性截面图示出了转子叶片10的示例，所述转子叶片10包括一起限定叶片的外表面的第一表面(上表面)12和第二表面(下表面)14。如对转子叶片所预期的，所述表面彼此大体相对。
转子叶片10包括位于叶片10的底面上的流体流动改变表面20。表面20与下表面14形成连续表面并且定位成朝向转子叶片10的后缘21。表面20可在第一位置(图2)和第二位置(图3)之间移动。在图2中的第一位置，表面20定位成与第二表面14成一条线，使得其提供连续表面。在第二位置，能够看出，表面20从表面14向外延伸，以便与经过表面14的流体(例如，空气)的流动接合。
本实施例中的表面20为可展开构件22的表面，所述可展开构件可在其第一位置和第二位置之间移动(参见图4、图7和图8)。
该系统包括用于感测每个叶片(以及由此的其相应的可展开构件22)绕其旋转轴线A的角位置的一个或多个传感器(未示出)。该系统还包括一个或多个控制器，所述控制器能够从传感器接收信号并且取决于所感测到的每个叶片绕轴线A的位置来实现可展开构件在其第一位置和第二位置之间的移动。在第一操作状态下(如图5所示)，能够看出，随着转子叶片10开始后退(即，接近或超过0°)，可展开构件22移动到其第二位置。类似地，在可展开构件到达对应于叶片的前进的角位置(即，180°)时或者在可展开构件到达对应于叶片的前进的角位置之前不久，可展开构件22移回其第一位置。在最优选的操作中，可展开构件22在叶片经过180°之前且于是在叶片开始前进之前移动到其第一位置。
在系统的第二操作状态下，例如，当直升机以相对低的速度行进时，(优选地，全部)可展开构件22在整个周期中保持在其第二位置。
图6示出了可展开构件22在转子叶片10的底面上的位置的示例。转子叶片10具有根部跨距R、弦长C和后缘21。已经发现，对于可展开构件22优选为纵长地延伸弦长C的0％至30％之间；甚至更加优选为延伸弦长C的2％与20％之间，并且最优选为延伸弦长C的5％与10％之间，并且位于转子叶片的后缘21上。可展开构件22还优选地位于转子叶片的尖端边缘处或附近，并且优选地沿着转子叶片10的后缘21在宽度方向上延伸根部跨长R的10％至20％之间。可展开构件22还可以位于距尖端边缘为根部跨长R的10％至20％之间。
在该特定示例中，可展开构件22由弹力柔性的柔性材料制成。例如，该材料可以是纤维增强聚合物的聚合物材料。
用于可展开构件22的特别有效的聚合物材料应当能够承受在10PSI至30PSI的范围内的内部膨胀压力，优选地为承受在15PSI至20PSI的范围内的内部膨胀压力。
但是，应该注意的是，可展开构件22可以由任何期望的材料制成，只要其能够在对应于表面20的第一位置和第二位置的第一状态和第二状态之间展开。
能够看出，可展开构件22包括用于接纳流体的空腔24。所述流可以是气体或液体，并且空腔24可以借助导管26连接到流体源，以便提供用于流体(例如，气体或液体)进出空腔24的通道。
正如在图2和图3所看到的，该系统还包括能够将流体推入空腔24中以及从空腔24抽出流体的、泵28形式的流体移动装置。因而，泵28能够增大导管26中的压力，并且因此能够增大空腔24中的压力，以便将可展开构件22从其第一位置移动到其第二位置。
因而，通过增大空腔24内的流体的压力，可展开构件22从其第一状态(参见图4)展开到其第二状态(参见图7)。同样，通过减小空腔24内的流体的压力或体积，可展开构件22从其第二状态收缩到其第一状态。
其他实施例可以包括使用蓄能器来向系统提供正压力的系统，或者能够使可展开构件22膨胀和紧缩的泵系统。这些实施例仅仅是如何实现本发明的建议而绝不应被认为是限制性的。
如之前提及的，当表面20处于其第一位置(参见图1)时，表面20不会极大地影响流体在第二表面14上的流动。当表面20处于其第二状态时(参见图3)，表面20确实影响流体在表面14上的流动。当处于图3所示的位置时，表面20位于与表面14大致垂直的平面中，不过应当注意的是，其能够相对于表面14倾斜至任何所期望的角度。
虽然所描述的转子叶片系统6可以使用任何形状的转子叶片10，但是已经发现尤其有效的是，与在叶片的尖端处或尖端附近具有后掠部的叶片相结合。
图7示出了替代实施例，其中表面20包括加固构件30或连接到加固构件30，用于提供对表面20所受到的、由其上的气流而产生的力的抵抗。加固构件30优选地附接到与表面20相对的面向内/面向后的表面。叶片10还设置有凹部32，以便当表面20移动到其第一位置(非操作位置)时接纳加固构件30。由此可见，加固构件30设置在空腔24内。对于上面论述的两个实施例，表面14可以设置有接纳可展开构件22的整体或部分的凹部，使得在处于第一位置时，表面20不会极大地影响表面14上的气流。
在实施例中，可展开构件在其第一位置与第二位置之间可以是能膨胀以及能紧缩的，并且因而，制成所述可展开构件的材料同样可以是可拉伸的，以使其能够在膨胀下展开以及紧缩到其先前状态。
虽然在上述实施例中，示出了泵28在第一表面12与第二表面14之间的机翼叶片的壳层内，但是应当注意的是，通过被设置成在泵与空腔24之间提供连续的通道的导管26的适当的延伸，泵可以设置在飞行器上的其它地方。
在先前描述或以下权利要求书或附图中公开的特征，以其具体的形式或以用于执行所公开的功能的装置来表达，或者用于实现所公开的结果的方法或过程适当地可以分离地利用或以这些特征的任意组合的方式多样化地实现本发明。

Claims (20)

1.一种具有多个转子叶片的转子叶片系统，其中至少一个所述转子叶片包括外表面，所述外表面具有大体相对的第一表面和第二表面，所述转子叶片包括可在第一位置与第二位置之间移动的、相对于所述第一表面或第二表面中的一个表面定位的流体流动改变表面，其中所述流体流动改变表面的移动通过可展开构件实现，其中，所述可展开构件位于所述转子叶片的尖端边缘处或靠近所述转子叶片的尖端边缘定位。
2.根据权利要求1所述的转子叶片系统，其中，当所述可展开构件处于第一状态时，所述流体流动改变表面处于其第一位置，并且其中，当所述可展开构件处于第二状态时，所述流体流动改变表面处于其第二位置。
3.根据权利要求1所述的转子叶片系统，其中，所述可展开构件的从其第一状态到其第二状态的展开实现所述流体流动改变表面的从其第一位置到其第二位置的移动，并且其中，所述可展开构件的从其第二状态到其第一状态的收缩实现所述流体流动改变表面的从其第二位置到其第一位置的移动。
4.根据前面权利要求中任一项所述的转子叶片系统，包括：传感器，其用于感测所述可展开构件绕所述系统的旋转轴线的角位置；以及控制器，其用于基于所感测的所述可展开构件的角位置而使所述可展开构件在其第一位置和第二位置之间移动。
5.根据权利要求4所述的转子叶片系统，其中在所述可展开构件到达对应于所述叶片的后退的角位置时或者在所述可展开构件到达对应于所述叶片的后退的角位置之前不久，所述控制器实现所述可展开构件的到其第二位置的移动。
6.根据权利要求4所述的转子叶片系统，其中，在所述可展开构件到达对应于所述叶片的前进的角位置时或者在所述可展开构件到达对应于所述叶片的前进的角位置之前不久，所述控制器实现所述可展开构件的到其第一位置的移动。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件由弹力柔性材料制成。
8.根据权利要求7所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件由聚合物材料制成，所述聚合物材料能够承受在10PSI至30PSI的范围内的压力。
9.根据权利要求7所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件由聚合物材料制成，所述聚合物材料能够承受在15PSI至20PSI的范围内的压力。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中，当所述流体流动改变表面处于其第一状态时，所述流体流动改变表面不极大地影响流体在所述第一表面或第二表面中的相应一个上的流动，并且
其中，当所述流体流动改变表面处于其第二状态时，所述流体流动改变表面确实影响流体在所述第一表面或第二表面中的相应一个上的流动。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中，所述可展开构件位于所述转子叶片的气流下游侧。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件位于所述叶片的距所述尖端边缘为根部跨长的10％至20％之间的区域中。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件沿着所述转子叶片的后缘延伸所述转子叶片的根部跨长的10％与20％之间。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件位于所述叶片的弦长的0％与30％之间的区域中。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件位于所述叶片的弦长的2％与20％之间的区域中。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中所述可展开构件位于所述叶片的弦长的5％与10％之间的区域中。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中，所述流体流动改变表面包括加固构件或连接到所述加固构件，用于提供对所述可展开构件或流体流动改变表面受到的、由气流产生的力的抵抗。
18.根据权利要求17所述的转子叶片系统，其中所述加固构件位于所述可展开构件的空腔内。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的转子叶片系统，其中每个转子叶片包括可在第一位置与第二位置之间移动的、相对于所述第一表面或第二表面中的一个表面定位的流体流动改变表面，其中所述流体流动改变表面的移动由相应的可展开构件实现，并且其中每个可展开构件位于其相应的转子叶片的尖端边缘处或靠近其相应的转子叶片的尖端边缘定位。
20.一种直升机，其包括根据前面权利要求中任一项的转子叶片系统。
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