CN108945424B - 一种旋翼桨叶根部构型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋翼桨叶根部构型，属于直升机旋翼桨叶设计技术领域。包括：壳体、大梁缠绕销、内螺纹螺母、轴承、外螺纹螺母、根部蒙皮及桨毂支臂；壳体由直线段和弧形段组成，弧形段远离桨根的一侧设置有大梁缠绕销，大梁带通过大梁缠绕销与桨叶根部连接；直线段外侧与根部蒙皮连接并固化成一体；桨毂支臂安装在直线段的腔体内，桨毂支臂与壳体之间安装有轴承，轴承两侧分别通过内螺纹螺母及外螺纹螺母进行限位；外螺纹螺母与壳体螺纹连接，且与桨毂支臂不连接；内螺纹螺母与桨毂支臂螺纹连接，且与壳体不连接；壳体靠近桨毂的一端与变距摇臂连接。本发明可靠性、工艺性好，可解决ABC旋翼等刚性旋翼桨叶根部由于载荷过大而引起的结构设计难题。

Description

一种旋翼桨叶根部构型

技术领域

本发明属于直升机旋翼桨叶结构设计技术领域，具体涉及一种旋翼桨叶根部构型。

背景技术

对旋翼设计而言，由于旋翼桨叶的展弦比很大而气动力的主要产生部分通常又更靠近桨尖，因此气动力在桨叶根部将产生巨大的弯矩，再叠加上旋翼的离心力载荷和周期激励环境中的动力放大效应，桨叶根部受载情况十分恶劣，以及考虑到前飞时的飞行控制问题，因而传统直升机使用挥舞铰将桨叶根部的弯矩进行卸载。

随着控制、新材料等技术的进步，逐渐出现并兴起了ABC等刚性旋翼概念，由于刚性旋翼的种种优势，刚性旋翼已经成为直升机旋翼技术的未来发展方向之一，尤其以ABC构型最具发展潜力，然而它们都需要取消桨叶根部的铰链，并且需要根部足够刚硬以达到所需的一阶固有频率要求，因此这种桨叶根部的载荷是十分严酷的，如何让桨叶根部即能承载巨大的离心力的同时又能承载巨大的弯矩已成为刚性旋翼结构设计的重点和难点，而桨叶根部的结构构型又是桨叶结构承载能力的关键技术所在。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种旋翼桨叶根部构型，采用一个带大梁缠绕接头的钛合金内壳体，使挥舞/摆振弯曲载荷通过蒙皮与该壳体的粘接固化进行传传递，最终通过钛合金壳体与外圈螺母的拉力和与一组轴承的径向压力传递至桨毂支臂；该结构可同时兼顾旋翼的内操纵和外操纵方式。该桨叶根部结构设计使得结构的承载和重量效率高，可靠性、工艺性好。

本发明的技术方案：一种旋翼桨叶根部构型，包括：壳体、大梁缠绕销、内螺纹螺母、轴承、外螺纹螺母、根部蒙皮及桨毂支臂；

所述壳体由直线段和弧形段组成，所述弧形段远离桨根的一侧设置有大梁缠绕销，大梁带通过所述大梁缠绕销与桨叶根部连接；所述直线段外侧与根部蒙皮连接并固化成一体；

所述桨毂支臂安装在所述直线段的腔体内，所述桨毂支臂与所述壳体之间安装有轴承，所述轴承两侧分别通过内螺纹螺母及外螺纹螺母进行限位；

所述外螺纹螺母与所述壳体螺纹连接，且与所述桨毂支臂不接触；

所述内螺纹螺母与所述桨毂支臂螺纹连接，且与所述壳体不接触；

所述壳体靠近桨毂的一端与变距摇臂连接。

优选地，所述壳体的弧形段顶点位置处向桨尾方向延伸形成用于安装大梁缠绕销的平台。

优选地，所述壳体的直线段靠近所述桨根的端口侧壁设置有连接耳片；

旋翼桨叶根部构型通过所述连接耳片与变距摇臂连接。

优选地，所述连接耳片均布设置有多个安装孔，所述安装孔与所述变距摇臂的连接部配合。

优选地，所述壳体、大梁缠绕销及连接耳片一体化制作。

优选地，所述壳体的直线段靠近所述桨毂的一端向远离桨毂支臂一侧折起；

其折起部分的内侧设置有与所述外螺纹螺母配合安装的内螺纹。

优选地，所述壳体设置有粘接层；

所述根部蒙皮通过粘结层与所述壳体粘接成一体；

所述根部蒙皮靠近所述桨毂的一端抵接在所述折起部分的边缘处。

优选地，所述粘接层由高模量碳纤维制作。

本发明技术方案的有益技术效果：本发明一种旋翼桨叶根部构型，结构的承载和重量效率高，可靠性、工艺性好，可解决ABC旋翼等刚性旋翼桨叶根部由于载荷过大而引起的结构设计难题，适用于桨叶根部受载十分严酷的刚性旋翼桨叶的结构设计。

附图说明

图1为本发明一种旋翼桨叶根部构型的一优选实施例的旋翼整体布置示意图；

图2为图1所示实施例的旋翼桨叶根部构型内部示意图；

图3为图1所示实施例的各组件安装示意图；

图4为图1所示实施例的传递载荷和弯矩的示意图。

其中，1-壳体，2-大梁缠绕销，3-内螺纹螺母，4-轴承，5-外螺纹螺母，6-根部蒙皮，7-桨毂支臂，8-连接耳片。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图3所示，本发明一种旋翼桨叶根部构型，包括：壳体1、大梁缠绕销2、内螺纹螺母3、轴承4、外螺纹螺母5、根部蒙皮6及桨毂支臂7；

壳体1由直线段和弧形段组成，弧形段远离桨根的一侧设置有大梁缠绕销2，大梁带通过大梁缠绕销2与桨叶根部连接；直线段外侧与根部蒙皮6连接并固化成一体；

桨毂支臂7安装在直线段的腔体内，桨毂支臂7与壳体1之间安装有轴承4，轴承4两侧分别通过内螺纹螺母3及外螺纹螺母5进行限位；

外螺纹螺母5与壳体1螺纹连接，且与桨毂支臂7不接触；

内螺纹螺母3与桨毂支臂7螺纹连接，且与壳体1不接触；

壳体1靠近桨毂的一端与变距摇臂连接。

当离心力和弯矩同时存在时，大部分弯矩均在弯矩传递路线上，而大梁缠绕部分传递很少的弯曲载荷，从而实现了离心力与弯矩的分开传递。使用了可靠度极高的缠绕方式传递桨叶的离心力，因此该结构的安全性大大提高。

本实施例中，壳体1、大梁缠绕销2及连接耳片8一体化制作，有利于提高整体结构强度，提高离心力和弯矩的传递效率。

本实施例中，壳体1的弧形段顶点位置处向桨尾方向延伸形成用于安装大梁缠绕销2的平台，其有利于离心力沿壳体中心传递，保证了离心力与壳体中心线一致，使大梁带的离心力在传递过程中不分散，提高传递效率。

本实施例中，壳体1的直线段靠近所述桨根的端口侧壁设置有连接耳片8；

旋翼桨叶根部构型通过连接耳片8与变距摇臂连接。

可以理解的是：连接耳片8均布设置有多个安装孔，安装孔与变距摇臂的连接部配合。

壳体1设置的连接耳片8，兼顾内外操纵：外操纵时，变距摇臂与外操纵连接耳片8连接即可，内操纵时，中空的支臂，可用于布置内操纵轴，让其直接与钛合金壳体1连接。

本实施例中，壳体1的直线段靠近桨毂的一端向远离桨毂支臂7一侧折起；

其折起部分的内侧设置有与外螺母5配合安装的内螺纹。

壳体1直线段设置的折起部分，增强了连接部位的厚度，进而增强了壳体1的结构强度。

本实施例中，壳体1设置有粘接层，根部蒙皮6通过粘结层与壳体1粘接成一体；

根部蒙皮6靠近桨毂的一端抵接在折起部分的边缘处。

根部蒙皮6与壳体的折起部分的边缘抵接，保证了离心力和弯矩有效传递。

可以理解的是：粘接层由高模量碳纤维制作，可获得最佳的刚度匹配性，从而提高粘接结构的可靠性。

如图4所示，本实施例的传递载荷和弯矩的如下：

离心力传递：大梁带通过缠绕方式缠绕在大梁缠绕销2上，通过一系列传递最终传至桨毂支臂7。

传递方法如下：离心力通过大梁带传递至大梁缠绕销2上，由于大梁缠绕销2与钛合金壳体1采用一体式设计，因此离心力又通过钛合金壳体1与外螺纹大螺母5的连接螺纹传递至轴承4，由于轴承4是一组常规布置的可承载轴向压力的轴承组件，因此离心力通过轴承4传至内螺纹大螺母3，内螺纹大螺母3与桨毂支臂7为螺纹连接，因此离心力传至桨毂支臂7。

弯矩传递：弯矩通过根部蒙皮6最终传至桨毂支臂7。

传递方法如下：弯矩以根部蒙皮6中的剪力的形式传递，由于根部蒙皮6和钛合金壳体1通过钛合金壳体1的外圆柱面粘接并固化，因此剪力传递至钛合金壳体1的圆柱面，圆柱面横向和外螺纹大螺母5可传力，纵向可与轴承4挤压传力，从而同时将弯矩传递至桨毂支臂7。

本发明使用了一个带大梁缠绕接头的钛合金内壳体，挥舞/摆振弯曲载荷通过蒙皮与该壳体的粘接固化进行传传递，最终通过钛合金壳体与外圈螺母的拉力和与一组轴承的径向压力传递至桨毂支臂；离心力载荷通过与钛合金壳体一体化的大梁缠绕接头，经过一个外圈螺母，一组轴承和一个内圈螺母传递至桨毂支臂。该结构可同时兼顾旋翼的内操纵和外操纵方式。该桨叶根部结构设计使得结构的承载和重量效率高，可靠性、工艺性好。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种旋翼桨叶根部构型，其特征在于，包括：壳体(1)、大梁缠绕销(2)、内螺纹螺母(3)、轴承(4)、外螺纹螺母(5)、根部蒙皮(6)及桨毂支臂(7)；

所述壳体(1)由直线段和弧形段组成，所述弧形段远离桨根的一侧设置有大梁缠绕销(2)，大梁带通过所述大梁缠绕销(2)与桨叶根部连接；所述直线段外侧与根部蒙皮(6)连接并固化成一体；

所述桨毂支臂(7)安装在所述直线段的腔体内，所述桨毂支臂(7)与所述壳体(1)之间安装有轴承(4)，所述轴承(4)两侧分别通过内螺纹螺母(3)及外螺纹螺母(5)进行限位；

所述外螺纹螺母(5)与所述壳体(1)螺纹连接，且与所述桨毂支臂(7)不接触；

所述内螺纹螺母(3)与所述桨毂支臂(7)螺纹连接，且与所述壳体(1)不接触；

所述壳体(1)靠近桨毂的一端与变距摇臂连接。

2.根据权利要求1所述的旋翼桨叶根部构型，其特征在于：所述壳体(1)的弧形段顶点位置处向桨尾方向延伸形成用于安装大梁缠绕销(2)的平台。

3.根据权利要求1所述的旋翼桨叶根部构型，其特征在于：所述壳体(1)的直线段靠近所述桨根的端口侧壁设置有连接耳片(8)；

旋翼桨叶根部构型通过所述连接耳片(8)与变距摇臂连接。

4.根据权利要求3所述的旋翼桨叶根部构型，其特征在于：所述连接耳片(8)均布设置有多个安装孔，所述安装孔与所述变距摇臂的连接部配合。

5.根据权利要求3所述的旋翼桨叶根部构型，其特征在于：所述壳体(1)、大梁缠绕销(2)及连接耳片(8)一体化制作。

6.根据权利要求1所述的旋翼桨叶根部构型，其特征在于：所述壳体的直线段靠近所述桨毂的一端向远离桨毂支臂(7)一侧折起；

其折起部分的内侧设置有与所述外螺纹螺母(5)配合安装的内螺纹。

7.根据权利要求6所述的旋翼桨叶根部构型，其特征在于：所述壳体(1)设置有粘接层；

所述根部蒙皮(6)通过粘结层与所述壳体(1)粘接成一体；

所述根部蒙皮(6)靠近所述桨毂的一端抵接在所述折起部分的边缘处。

8.根据权利要求7所述的旋翼桨叶根部构型，其特征在于：所述粘接层由高模量碳纤维制作。

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