CN1067026C - 直升飞机水平旋翼用的轴对称弹性体轴承组件 - Google Patents

Abstract

一种用于铰接式旋翼叶毂装置(10)的轴对称弹性体轴承组件(30)，该轴对称弹性体轴承组件(30)与旋翼叶毂装置(10)的一个旋翼组装叉架(24)和叶毂固位部件(12)相结合配置并用于适应其旋翼叶片组件(14)的多向位移。轴对称弹性体轴承组件(30)包括具有限定轴承焦点(30f)的球面轴承表面(32s)的中心轴承部件(32)和在轴承焦点(30f)相对两侧粘结于球面轴承表面(32s)上的球面弹性体部件(34)。每个球面弹性体部件(34)具有许多弹性体和非弹性垫片(36、38)的交替层，该弹性体和非弹性垫片(36，38)具有与轴承焦点(30f)重合的曲率中心Cc并配置在由轴承焦点(30f)起逐增的半径上。轴承端板(40)粘结于球面弹性体部件(34)上并与叉架(24)和叶毂固位部件(12)相结合安装。操作中，中心轴承部件(32)旋转式地自定位以便在各球面弹性体元件(34)上实现载荷和运动的均匀分配。

Description

直升飞机水平旋翼用的轴对称弹性体轴承组件

技术领域

本发明涉及弹性体轴承，具体而言，涉及用于铰接的直升飞机旋翼叶毂的弹性体轴承，更具体而言，涉及适应于这种旋翼叶毂之旋翼叶片组件的多向位移的轴对称弹性体轴承组件。

发明背景

直升机旋翼叶毂是用于给飞机机身驱动转矩和承受每个旋翼叶片的离心力以及向飞机机身传递其升力的主要结构装置。常见的各种旋翼叶毂包括铰接的、无铰链的和无轴承的型式，其中，旋翼叶毂的特征为适应旋翼叶片的多向位移的具体装置。例如，铰接的旋翼叶毂一般使用一个或多个轴承部件来适应旋翼叶片的偏移，而无轴承的旋翼叶毂则利用通常所谓“挠性梁”的挠性结构来在功能上代替铰接式旋翼叶毂的轴承部件。

属于铰接的旋翼类的是那些包括有中心叶毂部件的旋翼，该中心叶毂部件经由球面多层弹性体轴承驱动多个旋翼叶片组件。更具体而言，叶毂部件包括多个径向辐条和在结构上与一对径向辐条相连接的抗剪弓形件。每个抗剪弓形件与其相应的一对辐条相结合而形成一结构环孔，该结构环孔可根据叶毂部件的构造成垂直定向或水平定向。每个结构环孔容纳一个旋翼组装叉架，该叉架通常为C形并以环形形状约束叶毂部件的抗剪弓形件。旋翼组装叉架包括一贯穿相应结构环孔的中段和一对配置在抗剪弓形件两侧的径向臂。叉架臂的近端安装于相应的旋翼叶片的根部，或者安装于中间根套构架上。一球面弹性体轴承被插入每个叉架的中段和抗剪弓形件之间以适应相应旋翼叶片的载荷和运动，该球面弹性体轴承包括弹性体和非弹性垫片的交替层。

离心力作为弹性体轴承所受的压缩载荷，即：在叉架压靠在弹性体轴承的最内轴承端板上时传递给叶毂部件。弹性体轴承的球面形状调节转矩向旋翼叶片的传递，提供升力向旋翼叶毂的传递，并适应旋翼叶片的平面内的(沿叶缘)、平面外的(旋翼挥舞(flapwise))和变距(使旋翼周期变距)的运动。美国专利3,282,350,3,761,199,4,235,570,4,568,245,4,797,064和4,930,983说明了上述这种铰接的旋翼并且总体反映出目前的技术发展状况。

暂且不论承载要求，旋翼叶毂装置的尺寸，例如叶毂部件的辐条与叉架的径向臂之间的空间间距由旋翼系统的运行运动包络线与弹性体轴承的外壳相结合来确定。即旋翼系统的旋翼挥舞、沿叶缘和变距的运动决定，例如叉架与叶毂部件之间的间隙要求，而弹性体轴承的尺寸影响叉架和叶毂部件必要的几何形状。例如，在叉架的径向臂与旋翼叶毂的径向辐条和/或相应的抗剪弓形件之间必须提供足够的间隙，以避免当由于叶片偏移旋翼组装叉架变位时它们之间的干涉。而且，相邻的叉架和/或一个叉架和一个插进的旋翼叶片阻尼器必须充分地隔离开以适应这样的叉架变位。

关于弹性体轴承，若干因素决定其结构和几何形状，例如，其内采用的弹性体层的最小和最大横向直径、锥角和厚度。首先，必须确立所要求的弹性体轴承疲劳寿命，以便确定所需要的弹性体层的性能，例如硬度、抗剪弹性模量和许用剪切力等。其次，为确定弹性体层的最小横截直径和内半径，考虑离心引起的压缩力。即，需要一横向于离心载荷方向的最小承压面积，以便承受作用在弹性体层上的离心载荷。第三，为确定弹性体层的锥角从而确定其最大横截直径，综合考虑离心载荷与例如由转矩或升力施加的那些横向载荷。即，要求一最小支承锥以便在横向载荷作用于弹性体轴承上时或在离心载荷与横向位移一起作用于弹性体轴承上时提供抗弯曲稳定性。最后，也许是最重要的，由于旋翼挥舞和变距运动产生的预期位移必须保持小于弹性体层许用的切应变，以便阻止过早的失效并确保足够的轴承部件的使用寿命。因为每层弹性体的剪切位移受限于其许用剪切力，总位移必须由多层弹性体来承受。因此，弹性体轴承的总厚度是旋翼挥舞和变距运动要求的函数。这些设计准则将在下文更详细地讨论。

应该理解，上述各种准则是相关的，必须反复研究以确保满足全部的准则。例如，主要由旋翼挥舞和变距运动要求所决定的弹性体轴承厚度影响了轴承的最大横截直径。即，当轴承厚度增加时，支承锥必须同样地增大以保持必要的横向的和旋翼挥舞的刚度。从而，轴承的轴向直径必须增大以跨越支承锥所限定的距离。

在满足上述准则的过程中，现有技术的弹性体轴承的横截直径和焦距出现一些障碍，这些障碍限制旋翼叶毂设计者选择合用的方案。例如，当横截直径增大时，旋翼叶毂的径向辐条与叉架的径向臂之间的间距必须增大以容纳弹性体轴承的外壳。加大叶毂和/或叉架的必要性对旋翼系统的重量和空气动力阻力特性产生不利的影响。当弹性体轴承的厚度由于运动要求而增加时遭受同样的重量和阻力负担。更具体而言，当厚度增加时，从轴承的焦点至旋翼叶毂的抗剪弓形件的距离增大。应该理解，当使这个尺寸(称之为“焦距”)增大时，在叉架与相应的抗剪弓形件之间要求较大的间隙尺寸以适应同样的运动要求。从而，叉架和/或径向辐条还必须加大以适应增大的空间要求。

弹性体轴承的尺寸也影响将叉架的径向臂在水平面内定向的能力。这样的定向是所希望的，以便使在高转速气流区域内的空气动力阻力(是离旋翼叶毂装置转动轴线的距离的函数)减至最小并便于连接桨距调节杆，该调节杆经由旋翼组装叉架向旋翼叶片提供桨距输入量。应当理解，当加大叉架组件以适应轴承尺寸时，在相邻叉架之间或在一叉架与一插进的旋翼叶片阻尼器之间可利用的间隙是不大的。

因此有必要为直升机旋翼叶毂提供一种弹性体轴承组件，该弹性体轴承组件能够适应其载荷和运动，同时使弹性体轴承的外壳、特别是其横截直径和焦距减至最小。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种轴对称的弹性体轴承，用于与铰接的旋翼叶毂装置相结合使用并且用于适应其旋翼叶片的多向位移，其中使弹性体轴承的最大横截直径和焦距尽可能减至最小以便减小旋翼叶毂装置的尺寸和重量。

本发明的另一目的是提供这样一种弹性体轴承，即：它适应大的旋翼叶片的偏移，同时使弹性体层内的切应变尽可能减至最小。

本发明的还一个目的是提供这样一种弹性体轴承，即：它便于将旋翼组装叉架在基本上水平面内定向。

本发明的这些和其他的目的通过用于铰接式旋翼叶毂装置的轴对称弹性体轴承组件来达到，该轴对称弹性体轴承组件适用于与旋翼叶毂装置的一个叉架和叶毂固位部件相结合配置使用并用于适应其旋翼叶片组件的多向位移。轴对称弹性体轴承组件包括具有限定轴承焦点的球面轴承表面的中心轴承部件和在轴承焦点的相对两侧粘结到球面轴承表面上的球面弹性体部件。每个球面弹性体部件具有许多弹性体和非弹性垫片的交替层，这些交替层具有与轴承焦点重合的曲率中心且由轴承焦点起逐增的半径。轴承端板被粘结到球面弹性体部件上并适用于与叉架和叶毂固位部件相结合安装。操作中，中心轴承部件旋转式地自定位，以便在各球面弹性体部件之间达到载荷和运动的均匀分配。

附图简述

对本发明的更完全的理解及其具有的特征和优点请参阅以下结合附图对本发明的详细描述，其中：

图1示出铰接的旋翼叶毂装置的透视图，其中旋翼叶毂装置的一部分被断开以显示本发明的轴对称弹性体轴承组件；

图2a示出轴对称弹性体轴承组件与旋翼叶毂装置的一个旋翼组装叉架和一个抗剪弓形件相结合的剖开的放大透视图；

图2b示出轴对称弹性体轴承组件的弹性体层的放大图；

图3示出图2的侧视平面图，其中轴对称弹性体轴承组件响应于叶片引起的载荷和运动已绕其焦点转移；

图4示出轴对称弹性体轴承的球面弹性体部件及其几何特性的示意图；

图5a和5b分别示出现有技术的弹性体轴承和轴对称弹性轴承组件的示意侧视图，用于比较它们之间的尺寸变化；

图6a和6b分别示出现有技术的铰接式旋翼叶毂装置和使用本发明的轴对称弹性体轴承组件的铰接式旋翼叶毂装置的平面示意图，用于比较相邻叉架之间和/或一个叉架与一个插进的旋翼叶片阻尼器之间的间隙要求；

图7a和7b分别示出现有技术的弹性体轴承和轴对称弹性体轴承组件的平面示意图，用于比较旋翼组装叉架与每个叶毂固住部件的相应抗剪弓形件之间的间隙要求；

图8示出本发明的轴对称弹性体轴承组件的其它实施方案。

实现本发明的最佳模式

现参见附图，其中同样的标号在若干视图上都表示相当的或相似的部件，图1示出铰接的旋翼叶毂装置10，它包括叶毂固位部件12，该部件12用于绕旋转轴线16驱动多个旋翼叶片组件14。叶毂固位部件12包括多个径向辐条20和抗剪弓形件22，后者在结构上分别与成对径向辐条、即上下径向辐条20a和20b相互连接。每个抗剪弓形件22与其相应的径向辐条20相结合而形成容纳旋翼组装叉架24的结构环孔。叉架24通常为C形并以成环形形状约束相应的抗剪弓形件22。更具体而言，叉架24包括贯穿相应结构环孔的中段24m和从中段24m向外伸出到抗剪弓形件22两侧的一对径向臂24a、24b。每个径向臂24a、24b的近端与根套构架28相结合配置，根套构架28又依次安装于每个旋翼叶片组件14的根部。

本发明的轴对称弹性体轴承组件30插在每个旋翼组装叉架24和相应的抗剪弓形件22之间以适应旋翼叶片组件14的多向位移。更具体而言，本发明的轴对称弹性体轴承组件30用以适应于相应叶片组件14的分别以箭头F、L和P所示的旋翼挥舞、超前滞后(沿叶缘)和变距运动，并同时给相应的旋翼叶片组件14驱动转矩、向叶毂固位部件12传递其升力以及承受作用于旋翼叶片组件14上的离心载荷。因为每个轴对称弹性体轴承30、相应的叉架24和抗剪弓形件22对于装配每个旋翼叶片组件14而言基本上是相同的，因此将简化讨论而只描述单个轴对称弹性体轴承组件30及其与相应叶毂装置的部件的相互作用。

图2中示出与旋翼组装叉架24和一相应的抗剪弓形件22相结合的轴对称弹性体轴承30。轴对称弹性体轴承30包括具有限定轴承焦点30f的球面轴承表面32s的中心轴承部件32。轴承焦点30f分别确定旋翼挥舞、超前滞后和变距轴线Fa、La和Pa，旋翼叶片组件绕这些轴线铰接。在球面表面32s上粘结着分立的球面弹性体部件34，该部件34配置在轴承焦点30f的相对两侧。而且，每个球面弹性体部件34分别包括许多弹性体和非弹性垫片36和38的交替层(见图26)，这些交替层配置在由轴承焦点30f起逐增的半径上并具有与轴承焦点重合的曲率中心Cc。轴承端板40粘结到球面弹性体部件34的最外侧弹性体层36上并经适当构形以便配置为与旋翼组装叉架24和抗剪弓形件22相结合。更具体而言，径向最内侧的轴承端板40与旋翼组装叉架24的中段24相结合配置而径向最外侧的轴承端板40与叶毂固位部件12的抗剪弓形件22相结合配置。

图3中示出轴对称弹性体轴承组件30在旋翼叶片引起的载荷和运动的作用下处于一转移位置。更具体而言，示出旋翼组装叉架24在旋翼挥舞引起的叶片偏移的作用下处于一大转移角位置。当旋翼组装叉架24受载荷作用转移时，通过每个弹性体层的剪切位移使球面弹性体部件34绕轴承焦点30f转移。同时，中心轴承部件32转动以使载荷和运动在各球面弹性体部件34之间均匀分配。即，中心轴承部件32绕旋翼挥舞轴线Fa旋转式地自定位，以使球面弹性体部件34的相应弹性体层36、38，即层36、38处于离轴承焦点30f相等的半径上，基本上遭受同样的压缩载荷和切应变。虽然所示情况说明中心轴承部件32绕旋翼挥舞轴线Fa转动，但应当理解，中心轴承部件32可绕所有的轴线，即旋翼挥舞、超前滞后和变距轴线Fa、La、Pa自由转动，借此在旋翼叶片偏移的整个范围内达到载荷和运动的均匀分配。

本发明的轴对称弹性体轴承组件30减小运动引起的球面弹性体部件34的切应变，从而允许减小轴承组件30的最大横截直径和焦距。为了更好地理解本发明的这些和其他的特征，参见图4，该图示出轴对称弹性体轴承30的主要尺寸和几何形状。在讨论几何关系以前，标出下列尺寸和几何符号。中心线C_L是通过各球面弹性体部件34的中心并穿过轴承焦点30f的一条直线。半径Ri和Ro分另是球面弹性体元件34的最内侧和最外侧弹性体层36i、36o的半径尺寸。角度β由中心线C_L和第一直线L₁限定，第一直线L₁通过轴承焦点30f和最内侧弹性体层36的自由边缘Ei。角度α由平行于中心线C_L的直线C_PL和第二直线L₂限定，第二直线L₂通过最内侧和最外侧弹性体层36i、36o的自由边缘Ei和Eo。角度θ是支承锥角，由半径Ro和角度β与α限定。最小横截直径Dt_MIN是最内侧弹性体层36的横向于中心线C_L的横向尺寸。最大横截直径Dt_MAX是最外侧弹性体层36的横向尺寸并跨越由锥角θ限定的弧。并且，焦距Df是沿中心线C_L从轴承焦点30f至最外侧轴承端板40的端部的距离。

应当理解，最大横截直径Dt_MAX和焦距Df是至最外侧弹性体层36o的半径Ro的函数。而且，最大横截直径Dt_MAX必须跨越由支承锥角θ限定的横向距离，以便提供必要的抗弯曲稳定性。关于后者，因为中心轴承部件32仅受球面弹性体部件34的约束，所以抗弯曲稳定性对轴对称弹性体轴承组件30是至关重要的。因此，其横向和旋翼挥舞刚度必须仔细加以分析以防止弯曲失稳，即，保持中心轴承部件32的位置。这些问题将很详细地讨论如下。

如上所述，中心轴承部件32在球面弹性体部件34之间的自由转动实现运动在它们之间的均匀分配。因此，每个球面弹性体部件34承受由叶片偏移引起的总角位移的1/2。这种减小了的角位移减小弹性体部件34内的切应变，特别是减小了最外层弹性体层36o内的切应变。因此，轴对称弹性体轴承组件30与现有技术的非对称球面弹性体轴承相比，每个球面弹性体部件需要的弹性体层36较少．通过减小弹性体层36的数目，半径尺寸Ro被尽可能减至最小，从而可以减小跨越给定支承锥角θ所需要的最大横截直径Dt_MAX。同样，半径尺寸Ro的减小可使轴对称弹性体轴承组件30的焦距Df减小。即，因为焦距Df等于Ro+De的和，显然Ro的变化将增大或减小轴承组件30的焦距。

需要的支承锥角θ主要由载荷状态、弹性体层的机械性能、至最内和最外弹性体层36i、36o的半径Ri、Ro和关键几何角度β与α来决定，其中弹性体层的机械性能包括例如弹性体的体积弹性模量和抗剪弹性模量、弹性体和非弹性垫片的许用应变等。更具体而言，支承锥角θ可采用一种迭代方法来决定，该迭代方法将计算出的弯曲强度与所要求的弯曲强度相比较。必须满足下列公式1.0和2.0以确保足够的抗弯曲稳定性。式中K_T和K_F分别为对给定的轴承几何条件的轴承组件30的横向刚度和旋翼挥舞刚度，并且

             弯曲强度≥C_f*SF     (2.0)式中C_f是作用于轴承组件30上预期的离心力，而SF为所要求的安全系数。

横向和旋翼挥舞刚度K_T、K_F的值可采用在本领域中已知的各种方法来确定，但在简化分析中：

              K_T≌R_M ³         (3.0)

              K_F≌R_M ⁴          (4.0)

          R_M=(Ri+Ro)/2                    (5.0)式中R_M为球面弹性体部件34的平均半径。

Ri和Ro的值根据载荷状况、运动要求和弹性体层36的压缩强度与许用切应变采用迭代方法来确定。内半径Ri主要由作用于轴承组件30的离心力C_f、弹性体的断面面积π(RiSinβ)²和最内弹性体层36i的许用压缩强度来确定。计算最小半径Ri的基本方程如下： $\mathrm{Ri}\≥\sqrt{\mathrm{Cf}/\mathrm{\πSin}{\mathrm{\β}}^2{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{Allow}}}-------\left(6.0\right)$ 式中δ_ALLOW为弹性体材料的许用压缩强度，而角度β约为65°～85°，并优选为约70°～80°。角度β的上述范围是由发明者们对这种轴对称轴承组件30进行优化确定的，因为大于85°的角度有碍制造工艺，即妨碍制成弹性体部件34的能力，而小于65°的角度增大平均半径R_M，从而降低抗弯曲强度。

为了确定Ro和β_M值，其中β_M表示对弹性体层相应于平均半径R_M的平均角度β，联立求解下列方程7.0和8.0：γ_ALLOW≌((Ro+Ri)/2)sinβ_Mφ/(Ro-Ri)                (7.0)式中γ_ALLOW为弹性体的许用切应变，而φ为旋翼叶片组件14预期的最大旋翼挥舞角，或者是预期最大偏移的任一角度，以及β_M≌α+sin^-1((2Ri/Ro+Ri)sinβ-α)                  (8.0)式中α约为35°～55°并优选为约40°～50°。角度α的上述范围是由发明者们对这样的轴对称轴承组件30进行优化确定的，因为大于55°的角增大平均角β_M从而使Ro必须增大以满足许用应变要求，而小于35°的角增大平均半径R_M从而降低抗弯曲强度。

确定Ro值和最小Ri值以后，平均半径R_M用方程5.0算出，而横向和旋翼挥舞刚度K_T、K_F值分别用方程3.0和4.0来确定，这些刚度值用于满足方程1.0和2.0的弯曲强度准则。

虽然许多几何形状和材料的组合可用来达到需要的抗弯曲稳定性同时满足这种直升飞机旋翼的运动要求，但下表列出示例性的轴对称弹性体轴承组件30的一些参数。轴对称弹性体轴承组件30的尺寸是为旋翼系统设计的，其中每个叶片组件14遭受约±15°的最大旋翼挥舞偏移和约±30°的最大桨距偏移。此外，作用于每个叶片组件上的离心力C_f约为71,000磅(15962牛)，而安全系数为2.5以便确保足够的抗弯曲稳定性。

                表角α                                      45°(0.79弧度)角β                                      75°(1.31弧度)角β_M              71.5°(1.25弧度)锥角θ                                  136°(2.37弧度)半径Ri              2.10英寸(5.33厘米)半径Ro              3.20英寸(8.13厘米)横截直径Dt_MAX       5.75英寸(14.61厘米)焦距Df              3.50英寸(8.89厘米)材料的组成

弹性体层       15％天然橡胶，85％聚丁二烯

               (Polybuteldyne)

非弹性垫片     不锈钢平均体积弹性模量：

弹性体层       200,000磅/英寸²(1.3×10⁹牛/米²)

非弹性垫片     23,000,000磅/英寸²(1.6×10¹¹牛/米²)平均抗剪弹性模量：

弹性体层       180磅/英寸²(1.24×10⁶牛/米²)

非弹性垫片     10,000,000磅/英寸²(6.9×10¹⁰牛/米²)总数目：

弹性体层       9

非弹性垫片     8平均厚度：

弹性体层       0.1英寸(0.254厘米)

非弹性垫片     0.04英寸(0.102厘米)许用平均应变：

弹性体层       0.35英寸/英寸(0.35厘米/厘米)

非弹性垫片     0.0012英寸/英寸(0.0012厘米/厘米)许用平均压缩应变：

弹性体层      0.05英寸/英寸(0.5厘米/厘米)

非弹性垫片    0.0025英寸/英寸(0.0025厘米/厘米)

图5a和5b分别示出现有技术的非对称弹性体轴承100和轴对称弹性体轴承组件30的侧视图，用来比较轴承部件100、30的横截直径和焦距。通过对其观察，应当理解，现有技术的轴承组件100的最大横截直径Dt_MAx(PA)和焦距Df_(PA)明显大于本发明的轴对称弹性体轴承组件30的最大横截直径Dt_MAX和焦距Df。从而，叶毂固位部件102，即径向辐条104a和104b必须适当地构形(加大)以容纳现有技术的弹性体轴承100所确定的外壳。如在发明背景中所讨论的，这种加大的外壳对旋翼叶毂装置的重量和空气动力阻力产生不利的影响。相反，轴对称弹性体轴承组件30使径向辐条20a、20b之间的垂直间距尽可能减至最小，由此改善了叶毂固位部件12的重量效应和空气动力性能。

在图6a和6b中，应当理解，现有技术的弹性体轴承100的加大的外壳限制相邻叉架106之间和/或一叉架106与一插进的旋翼叶片阻尼器108之间可利用的间隙CD-1_(PA)。经常，这些限制迫使旋翼设计者重新设计旋翼组装叉架和叶毂固位部件的外形，使叉架垂直定向以增大可利用的间隙。这样的旋翼叶毂外形描述于Hibyan等人的美国专利4,568,245中。如也在发明背景中所讨论的，这种加大的间隙要求和叉架定向对旋翼叶毂装置的空气动力性能产生不利的影响。另一方面，轴对称弹性体轴承30在相邻部分、例如在旋翼组装叉架24与旋翼叶片阻尼器50之间提供较大的间隙CD-1，从而使每个旋翼组装叉架24的径向臂24a、24b相对于旋翼系统的平面基本上水平定向(即在其10°以内以适应某些初桨距要求)。这样的定向减小了叉架24的轮廓面积，从而减小与其有关的空气动力阻力负担。

图7a和7b中示出现有技术的和轴对称的轴承组件100、30的示意平面图，其中抗剪弓形件110、22和旋翼组装叉架106、24是沿水平面截取的。通过对其观察，应当理解，现有技术的轴承组件100增大了的焦距Df_(PA)由于需要在径向臂106a、106b与叶毂固位部件102的抗剪弓形件110之间增大间隙而加重了重量负担。这可通过比较乘积ψ*Df_(PA)和ψ*Df看出，这两乘积分别表示现有技术的弹性体轴承100和本发明的轴对称弹性体轴承30所需要的间隙尺寸CD-2_(PA)和CD-2。这两个表达式中的角度ψ为预期的最大角位移，即旋翼叶片组件的旋翼挥舞或超前滞后运动的最大角位移。由此显而易见由轴对称弹性体轴承组件30产生的较小焦距Df减小叉架24和抗剪弓形件22之间需要的间隙。

虽然本发明描述一对球面弹性体部件34，应当理解球面弹性体部件34可以分为多对(见图8)，只要其横向和旋翼挥舞刚度K_T和K_F足以防止弯曲失稳。此外，虽然本发明描述一个单一的中心轴承部件，应当理解，中心轴承部件可包括多个部件32a、32b，装配后它们形成粘结球面弹性体部件34的球面32s。球面32s不需要形成一整球，如图中所示，而可以加工或开槽形成非作用区A以减轻轴承部件32或便于制造。此外，虽然轴对称弹性体轴承组件30的焦点30f优选重合于旋翼叶片组件14的旋翼挥舞、超前滞后和变距轴线Fa、La和Pa，应当理解，这样的定位不是必需的。即，虽然希望纯转动运动以便防止各轴线间交叉干扰，但轴对称弹性体轴承组件30有能力适应旋翼叶片的铰接方式而不管对轴承焦点30f偏离一个或多个轴线Fa、La和Pa的要求如何。

Claims (3)

1．一种用于铰接式旋翼叶毂装置(10)的轴对称弹性体轴承组件(30)，该旋翼叶毂装置(10)具有叉架(24)和驱动叶毂固位部件(12)，该轴对称弹性体轴承部件(30)适用于与叉架(24)和叶毂固位部件(12)相结合配置并用于适应旋翼叶毂装置(10)的旋翼叶片组件(14)的多向位移，该轴对称弹性体轴承组件(30)的特征是：

具有限定轴承焦点(30f)的球面轴承表面(32s)的中心轴承部件(32)；

在所述轴承焦点(30f)的相对两侧粘结于球面轴承表面(32s)上的球面弹性体部件(34)；每个球面弹性体部件(34)具有许多弹性体和非弹性垫片(36、38)的交替层，该弹性体和非弹性垫片具有与轴承焦点(30f)重合的曲率中心Cc并配置在由轴承焦点起逐增的半径上；以及

一粘结于每个球面弹性体部件(34)上的轴承端板(40)，该轴承端板(40)适用于与叉架(24)和叶毂固位部件(12)相结合安装。

2．按权利要求1所述的轴对称弹性体轴承组件(30)，其特征在于，

球面弹性体部件(34)的弹性体层(36)用于承受旋翼叶片组件(14)的离心力Cf并具有许用压缩强度δ_ALLOW；

球面弹性体部件(34)确定一中心线C_L，该中心线C_L通过每个球面弹性体部件(34)的中心并穿过轴承焦点(30f)；

球面弹性体部件(34)的最内和最外弹性体层(36i、36o)分别限定从轴承焦点(30f)起测定的内、外半径尺寸Ri和Ro；

相交于最内弹性体层(36i)之自由边缘的第一直线L1相对于中心线C_L形成角度β；以及

相交于最内和最外弹性体层(36i、36o)之自由边缘的第二直线L2相对于与中心线C_L平行的直线C_PL形成角度α，

该角度β约为65°～85°；而

该角度α约为35°～55°；该内半径尺寸Ri大于或等于 $\sqrt{\mathrm{Cf}/\mathrm{\π}\sin {\mathrm{\β}}^2{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ALLOW}}}$

3．按权利要求2所述的轴对称弹性体轴承组件(30)，其特征在于，

所述角度β约为70°～80°；而

所述角度α约为40°～50°。

Images