CN111479750B - 用于飞行器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于飞行器的驱动装置，其包括：叶片(2)，该叶片能够沿环形轨道(52)绕驱动装置的旋转轴(51)转动，并且围绕平行于旋转轴的叶片支承轴可摆动地支承；具有联接装置(31)和支承装置(33)的俯仰机构(3)；和偏置装置(4)，叶片联接到该偏置装置上，其中偏置装置(4)限定偏心支承轴(41)，其放置在可设定的偏置距离(43)处。联接装置在联接点(32)处联接到叶片上，联接点定位为使得当将偏置距离设定为零时，包含叶片支承轴和联接点的平面和经过叶片支承轴的环形轨道的切平面围成确定的非零化角(w_α)。根据第二方面，叶片支承轴关于经过叶片的重心并且平行于旋转轴和叶片的弦线伸展的平面朝向旋转轴(51)推移确定距离。

Description

用于飞行器的驱动装置

技术领域

本发明的主题是用于飞行器的驱动装置。本发明尤其涉及一种滚翼机转子，该滚翼机转子具有对转子的构件经减少的负载。

背景技术

滚翼机转子基于以旋转叶片(Flügeln)产生推力的原理。相比于诸如那些在直升机的驱动装置中使用的旋转叶片那样的传统旋转叶片，滚翼机转子的叶片的旋转轴平行于叶片的纵轴取向。整个滚翼机转子的推力方向垂直于旋转轴。

滚翼机是将滚翼机转子用作驱动装置的飞行器。此外，滚翼机就像直升飞机一样，是所谓的“垂直起动器”(也称为VTOL交通工具，英文为“Vertical Take-Offand Landing”(垂直升降))，也就是能够在没有起飞跑道和降落跑道的情况下垂直起飞和降落的飞行器。

在静态运行中，滚翼机转子的所有叶片理想地在任何时刻都应最佳地与流动方向对齐，以便在所需驱动力的情况下，对整个推力做出最大贡献。叶片相对于流动方向的最大倾斜度直接影响所产生的推力值。通过转动转子，每个叶片的倾斜度必须在转动一周的过程中持续地改变。因此，滚翼机转子的每个叶片都会周期性改变倾斜角。倾斜角的这种周期性变化被称为俯仰运动(Pitch-Bewegung)。

已知用于产生俯仰运动的不同俯仰机构。例如，每个叶片可经由一个或多个连杆与偏心支承轴连接。在此，由此产生的叶片俯仰运动随着每次转子转动一周周期性地重复。由此，可以根据当前的转子转动将俯仰角的变化过程推导为傅里叶级数。在该表达中，基本谐波分量通常占主导地位。在此上叠加常数分量和高次谐波分量。后者代表不希望的振荡，该振荡给滚翼机转子的各个构件施加负载。由于不能直接选择常数分量和高次谐波分量的幅度和相位角值，因此也不能将其用于优化空气动力学效率。

由于滚翼机转子在运行过程中快的旋转速度，所以其组件另外承受惯性力和惯性矩形式的负载。这尤其适用于这些叶片，因为所述叶片从原理上说具有相对于旋转轴大的距离、实施复杂的运动，并且在此在滚翼机转子的总质量中占相对高的比例。

在此，在滚翼机转子的典型的实施方案中，对叶片产生影响的离心力的部分被引入连杆的一侧。由于叶片的惯性，通过连杆强加的俯仰运动会在前者中产生额外的力。连杆的第二侧与偏心支承的偏置盘(或直接与偏置销)连接。与叶片的数量无关地，由此产生径向向外的力的形式的到偏心支承轴上的负载。该力的时间平均值与叶片的最大倾斜角非常接近线性地并且与旋转速度以平方关系增大。

在设计滚翼机转子时，这种负载提出了巨大的挑战。鉴于可供使用的结构空间和航空航天领域典型的轻量化构造要求，偏心支承轴不能被随意稳定地实施。

通常，可调节地实施偏心支承轴的位置来改变推力。为此所必需的调节单元可能由于出现的力而过载。这导致，偏心轴承点进一步远离旋转轴，由此导致较高的最大倾斜角，并且随后导致偏心支承轴上的较高的负载。由此产生不稳定的状态，这通常会导致滚翼机转子的损坏。此外，偏心支承轴上的负载增加调节单元中的能耗并且限制其动力。

发明内容

因此，本发明的任务是减少在高转速情况下的到滚翼机转子的偏心支承轴上的上面提及的负载。

通过根据本发明的用于飞行器的驱动装置解决该任务。在其它改进中说明本发明的有利的构型。

根据本发明的第一方面提供了一种用于飞行器的驱动装置，该驱动装置包括以下组件：叶片，其可以沿环形轨迹围绕驱动装置的旋转轴旋转；具有联接装置和支承装置的俯仰机构。在此，叶片通过支承装置围绕平行于驱动装置的旋转轴的叶片支承轴可摆动地支承。根据本发明的驱动装置另外包括偏置装置，叶片通过联接装置在连接点处联接到该偏置装置上。偏置装置限定偏心支承轴，所述偏心支承轴以可调节的偏置距离平行于驱动装置的旋转轴支承，使得当偏置距离被设定为非零值时，叶片沿环形轨道围绕驱动装置的旋转轴的旋转引起所述叶片的俯仰运动。联接装置在联接点处联接到叶片上，其中，所述联接点被定位为，使得当偏置距离被设定为零时，包括叶片支承轴和联接点的平面和经过叶片支承轴的环形轨道上的切平面围成确定的非零化角(nicht-verschwindenden Winkel)。

由于将由偏置装置限定的偏心支承轴以可调节的偏置距离平行于驱动装置的旋转轴偏心地支承，在通过联接装置将叶片联接的情况下得到叶片围绕叶片的支承轴的摆动运动。该摆动运动被称为俯仰运动。

根据本发明，通过由在环形轨道上经过叶片支承轴的切线或切平面和叶片的弦线所围成的角度描述俯仰运动。有利的是，俯仰运动围绕环形轨道上的切线在-50°到+50°的角度范围内进行。在使用该角度范围时，可以产生相关的推力。在关于环形轨道上的切线对称的俯仰运动的情况下使叶片相对于叶片支承点和联接点定位为：当偏置距离为零时，弦线和环形轨道上的切线是平行的。如果在偏置距离为零时弦线已经相对于环形轨道上的切线经扭转地定位，则由此导致在偏置距离为零时非零化且恒定的俯仰角，从而导致在偏置距离非零化的情况下关于在环形轨道上的切线非对称的俯仰运动。因此可能有利的是，俯仰运动围绕环形轨道上的切线非对称地进行；也就是说在这种情况下，俯仰运动在切线上方的最大角度大于在切线下方的最大角度；或与之相反。

由于在偏移距离为零的情况下设定确定的非零化的角，确定的非零化的角的定义是明确的。如果偏移距离不变为零，则该角度将始终根据俯仰角变化。

将弦线(英文“chord”)理解为在叶片的轮廓前缘(英文“leading edge”)和轮廓后缘(英文“trailing edge”)之间的连接线。

轮廓前缘和轮廓后缘由轮廓中心线与轮廓外形的交点给出。轮廓中心线(也称为骨架线、拱形线

或曲率线(Krümmungslinie)；英文为“camber line”)是由在叶片轮廓的垂直于弦线的上侧和下侧之间的中点组成的线。轮廓中心线与叶片轮廓的上侧和下侧之间的非对称性有关。在对称的轮廓的情况下，轮廓中心线对应于弦线。优选使用对称轮廓。但本发明不限于对称轮廓。

通过将联接点定位为，使得当偏置距离被设定为零时包含叶片支承轴和联接点的平面与在环形轨道上的经过叶片支承轴的切平面围成确定的非零化角的方式，可以影响并减少叶片的俯仰运动的高次谐波分量。

在这一点上要强调的是，根据本发明的效果完全不依赖于叶片或叶片轮廓的特殊几何形状和构型而出现。根据本发明关键的是，由在环形轨道上的经过叶片支承轴的切平面和包含叶片支承轴和联接点的平面，或者由在环形轨道上的经过叶片支承轴的切线和经过叶片支承轴和联接点的连接线所围成的角。

当偏置距离设定为非零值时，发生俯仰运动。因此，根据本发明，在如下配置中确定联接点的位置，在该配置中由偏置装置限定的偏心支承轴与驱动装置的旋转轴重合。对于驱动装置的运行适宜的是，将偏移距离设定为非零化的值，以便由此产生俯仰运动。在存在非零化的偏移距离的情况下，会产生到确定方向上的推力。

叶片的俯仰运动随着每次转子转动一周周期性地重复。因此，可以根据当前的转子转动将俯仰角的变化过程展示成傅里叶级数。在该表达中，基本谐波分量通常占主导地位。常数分量以及上面提及的高次谐波分量都叠加在其上。

在驱动装置运行期间，联接装置在叶片处的联接点执行两种旋转运动。第一旋转运动基于叶片围绕驱动装置的旋转轴旋转形成。第二旋转运动由俯仰机构引起，该俯仰机构使叶片围绕叶片支承轴摆动。通过俯仰机构的几何结构在第二提及的旋转运动、即俯仰运动中产生高次谐波分量，以及进一步通过与最先提及的旋转运动叠加而在叶片的负载中产生高次谐波分量。

这些高次谐波分量表示负载中不期望的振荡，这些振荡可以经由联接装置传递到偏置装置或其偏心支承轴上。由此影响偏置装置或其偏心支承轴的稳定性。

联接点优选地定位在环形轨道上的切平面的朝向驱动装置的旋转轴那侧上。

有利的是，联接点从环形轨道的切平面朝着驱动装置的旋转轴移动地定位，使得所述确定的非零化角在5°至15°的范围内，优选地在8°至12°的范围内，特别优选在9.5°和10.5°之间的范围内。

此外特别有利的是，如果确定的非零化的角是设定为，使得当偏置距离被设定为零时，包含叶片支承轴和联接点的平面与包含驱动装置的旋转轴和从所述联接点到所述旋转轴的连接线段的平面围成大约90°的角度。在这种情况下，在驱动装置围绕其旋转轴旋转时，俯仰运动的所有偶次高次谐波分量几乎互相抵消。因此，偏置装置上的负载通过俯仰运动的偶次高次谐波分量同样被最小化。

适宜的是，根据下面两个量的比例确定确定的非零化角度。第一：叶片支承轴到联接点的距离；第二：驱动装置的旋转轴到叶片支承轴的距离；分别在将偏移距离设定为零的前提条件下。优选地，确定的非零化的并且以弧度说明的角度具有在上述第一参量与第二参量之比的75％至125％的范围内的值；特别优选地，确定的非零化的角度具有在上述比例的90％至110％的范围内的值。

此外特别有利的是，确定的非零化的角设定为，使得当将偏置距离被设定为零时，包含叶片支承轴和联接点的平面与包含驱动装置的旋转轴和从所述联接点到所述旋转轴的连接线段的平面围成近似90°的角度。在这种情况下，在驱动装置围绕其旋转轴旋转时，俯仰运动的所有偶次高次谐波分量几乎互相抵消。因此，偏置装置上的负载通过俯仰运动的偶次高次谐波分量同样被最小化。

优选地，联接装置在叶片处的联接点处于叶片轮廓的外部。这具有以下优点，叶片因此不会由于联接装置的联接而受损。有利地，因此不会负面地影响叶片的稳定性。

优选地使用具有关于弦线对称的轮廓的叶片。但本发明不限于这种对称轮廓。

有利的是，叶片支承轴关于经过叶片的重心并且平行于旋转轴和叶片的弦线伸展的平面朝向驱动装置的旋转轴推移确定距离。

叶片支承轴在旋转轴方向上关于经过叶片的重心并且平行于旋转轴和叶片的弦线伸展的平面以确定的距离推移具有以下优点，在偏置装置上或者在由偏置装置限定的偏置支承轴处的常量力(Gleichkraft)被最小化。在偏置装置上的常量力是在完整的转子转动一周过程中对偏置装置起作用的所有力的平均值。如果将对偏置装置或偏心支承轴起作用的力展开为傅立叶级数，则常量力为零阶项。因此进一步减小了在偏置装置上或在偏心支承轴处的负载。由于作用在叶片上的转矩，也使负载施加到偏置装置或偏心支承轴上。如以上已经阐述的，叶片在驱动装置运行时实施两种彼此联接的旋转运动。第一旋转运动来自叶片沿环形轨道围绕驱动装置的旋转轴的转动。第二旋转运动对应于叶片围绕叶片支承轴的俯仰运动。关于叶片支承轴，得到对于对叶片起作用的转矩的两个贡献。第一贡献与叶片沿环形轨道绕驱动装置的旋转轴的旋转运动有关。这种旋转运动在叶片上产生离心力。因此，如果叶片是支承在其重心旁边的，那么总是会形成相应的转矩。第二贡献与叶片绕其叶片支承轴的俯仰运动有关。相应的转矩一方面取决于叶片的惯性矩并且另一方面取决于叶片的其在俯仰运动时所承受的(角)加速度。

两个所提到的对转矩的贡献都与叶片支承点或叶片支承轴与重心的距离有关。因此，可以通过改变该距离使合成的转矩最小化。

合成的转矩在联接装置中引起各种力，如拉力和/或压力。这些力经由联接装置传递到偏置装置上。因此，通过叶片支承点或叶片支承轴的根据本发明的定位可以使偏置装置或偏心支承轴上的常量力最小化。

优选地，叶片具有不均匀的质量分布，使得由此引起确定距离的推移。该不均匀的质量分布的简单实现方案在于，在背离旋转轴的叶片上侧提高质量密度，例如通过在叶片上侧上施加额外的重量或涂覆相应的涂层。因此，叶片的重心相对于转子的旋转轴在径向方向上进一步向外移动。因此在其他方面保持不变的叶片几何形状的情况下，可以实现根据本发明的效果。

有利的是，叶片支承轴定位在以下区域中，该区域一方面由垂直于弦线并且伸展经过重心的平面限制，另一方面由垂直于弦线并伸展经过轮廓前缘的平面限制。由此可能的是，在联接装置中仅存在拉力，这又能够实现联接装置的大大简化的构造。

优选地，叶片支承轴在叶片轮廓的外部伸展。这具有以下优点，叶片的稳定性不由于支承装置而损害。

有利的是，根据本发明的驱动装置还包括圆盘，该圆盘被设计为，使得它将一个或多个叶片在空气动力学上与驱动装置的其余组件分开。这种盘对于驱动装置以较高的转速运行的情况下是特别有利的。

优选地，驱动装置还具有连接元件，其中，所述连接元件支承在以下点中，在该点中叶片可通过支承装置摆动、刚性地与所述叶片连接，并且在叶片的联接点中可移动地与联接装置连接。连接元件特别优选地包括杠杆臂(Hebelarm)。这能够实现杠杆臂与叶片的刚性连接。优选地，连接元件是用于将联接装置联接在叶片处的自身构件。特别优选地。杠杆臂从外部与叶片连接。俯仰运动因此经由支承装置被导入到叶片中。优点在于，可以将联接装置的联接点选择在叶片轮廓的外部。在叶片本身上，一个用于支承和导入俯仰运动的位置是足够的。特别优选地，叶片支承点位于叶片具有最大轮廓厚度的叶片位置处。这具有以下优点，可以使出现的力较好地分布在叶片中。由此也产生叶片和/或俯仰机构和/或驱动装置的改善的构造和重量减轻。

特别在包含被设计为使得其将一个或多个叶片在空气动力学上与驱动装置的其他组件分离的盘的驱动装置中，连接元件还具有其他优点，即在所述盘中不必为在联接点中的联接装置设置凹槽。因为在这种情况下可以将联接点选择为，使得其不与所述盘发生接触。

有利的是，偏置装置包括以下偏置盘，偏心支承轴经过其中心点伸展并且其围绕偏心支承轴可转动地支承，并且其中偏置盘上的连接点布置在其中心点外。在存在多个叶片的情况下，偏置盘对于每个叶片包括一个相应的连接点。连接点均匀地分布在偏置盘的周边上。也可以使用所谓的偏置定位销(Offset-Pin)、即偏置销来代替偏置盘。在多个叶片的情况下将每个叶片联接到同一定位销上。由此，相比于使用偏置盘，在使用偏置定位销的情况下驱动装置的轴向扩展增大。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于飞行器的驱动装置，其具有叶片，该叶片能够沿环形轨道绕驱动装置的旋转轴转动；具有包含联接装置和支承装置的俯仰机构，其中，所述叶片通过所述支承装置围绕平行于所述驱动装置的旋转轴的叶片支承轴可摆动地支承；并且具有偏置装置，叶片通过所述联接装置在连接点中联接到该偏置装置上。偏置装置限定偏心支承轴，其以可调节的偏置距离平行于驱动装置的旋转轴支承，使得当所述偏置距离设定为非零值时，联接装置将叶片联接到偏置装置上，使得叶片沿环形轨道围绕驱动装置的旋转轴的旋转引起叶片的俯仰运动。叶片支承轴关于经过叶片的重心并且平行于旋转轴和叶片的弦线伸展的平面朝向驱动装置的旋转轴推移确定距离。

叶片支承轴关于经过叶片的重心并且平行于旋转轴和叶片的弦线伸展的平面朝向驱动装置的旋转轴确定距离的推移具有以下优点，使偏置装置和偏心支承轴上的常量力最小化。因此进一步减少偏置装置和偏心支承轴的负载。上方已经结合本发明的第一方面的有利构型说明对由于作用在叶片上的力(一方面是离心力，另一方面是惯性力)而施加到偏置装置上的负载的详尽描述，就本发明的第二方面来说可以参阅它。两个所提及的贡献具有与叶片的叶片支承点或叶片支承轴距重心的距离的关联性。因此，可以通过改变所述距离将合力最小化。所述力经由联接装置被传递到偏置装置上。因此，可以通过将叶片支承点或叶片支承轴定位在距重心的确定距离处，使偏置装置或偏心支承轴上的常量力最小化。

优选地，叶片具有这样不均匀的质量分布，使得由此导致推移确定的距离。该不均匀的质量分布的简单实现存在于，在背离旋转轴的叶片上侧提高质量密度，例如通过在叶片上侧施加额外的重量或涂覆相应的涂层。因此，叶片的重心相对于驱动装置的旋转轴在径向方向上进一步向外移动。这因此等效于，叶片支承轴关于重心在驱动装置的旋转轴上的径向方向上比重心更近。因此在其他方面保持不变的叶片几何形状的情况下，可以实现根据本发明的效果。

有利的是，叶片支承轴定位在如下区域中，该区域一方面由垂直于弦线并且伸展经过重心的平面限制，在另一方面由垂直于弦线并伸展经过轮廓前缘的平面限制。由此可以实现，在联接装置中仅存在拉力，这又能够实现联接装置的大大简化的构造。

优选地，叶片支承轴在叶片轮廓的外部伸展。由此不由于支承装置而损害叶片的稳定性。

优选，联接装置包括连杆，所述连杆将偏置装置与叶片的联接点连接。连杆或结合杆是根据本发明的联接装置的在结构上特别适当的实施方式。优选地，连杆的端头可转动地在偏置装置上联接。

特别有利的是，将本发明的第一方面的有利构型与本发明的第二方面的有利构型结合在驱动装置中。

优选地，根据本发明的驱动装置包括另外的叶片、特别优选地两个、三个、四个、五个或六个叶片，其具有各自所属的俯仰机构，其中，驱动装置的所有叶片和俯仰机构是类似的，并且其中驱动装置的叶片是沿环形轨道围绕驱动装置的旋转轴均匀分布的。因此，根据本发明的第一或第二方面的用于飞行器的驱动装置优选地具有多个叶片，这些叶片是沿环形轨道绕着驱动装置的旋转轴均匀地分布的，并且从中每个叶片都能够沿环形轨道围绕驱动装置的旋转轴转动。另外，优选的驱动装置具有多个俯仰机构，每个俯仰机构具有联接装置和支承装置。每个叶片通过相应的支承装置围绕平行于驱动装置的旋转轴的相应的叶片支承轴可摆动地支承。此外，优选的驱动装置具有偏置装置，每个叶片通过相应的联接装置在相应的连接点处联接到该偏置装置上。偏置装置限定偏心支承轴，该偏心支承轴以可调节的偏置距离平行于驱动装置的旋转轴支承，使得当偏置距离设定为非零值时，联接装置将所属叶片联接到偏置装置上，使得所述叶片沿环形轨道绕驱动装置的旋转轴的旋转引起叶片的俯仰运动。根据本发明，或者每个联接装置在各个联接点处联接到相应的叶片上，其中，联接点中的每个分别定位为，使得当偏置距离设定为零时，包含相应的叶片支承轴和相应的联接点的平面与环形轨道上的经过所属的叶片支承轴的相应的切平面分别围成确定的非零化角。和/或每个叶片的叶片支承轴关于经过叶片的各个重心并且平行于驱动装置的旋转轴和各个叶片的弦线伸展的平面分别朝向驱动装置的旋转轴推移确定距离。

在多个叶片的情况下，结合本发明，沿环形轨道围绕驱动装置的旋转轴的均匀分布意味着，叶片的叶片支承点或叶片支承轴大致位于环形轨道上，并且两个相邻的叶片的叶片支承点或叶片支承轴分别相对彼此具有几乎相同的距离。

使用多个叶片的优点在于，可以产生驱动装置的较大的推力。此外，叶片沿环形轨道的均匀分布能够实现，至少部分抵消作用在偏置装置或偏心支承轴上的力。本发明的第一和/或第二方面的有利构型可以相应地应用于具有多个叶片的驱动装置。由此产生的优点对应于结合本发明的第一和/或第二方面已经描述的优点。

如果驱动装置包括总共五个叶片，则是特别有利的。计算表明，具有不同叶片数量的根据本发明的驱动装置对从相应的联接装置传递到偏置装置或偏心支承轴的力上的谐波分量有不同的反应。出现最终会给偏置装置加负载的高次谐波分量。在总共五个叶片的情况下，高次谐波分量被强烈抑制。尤其通过联接装置在叶片上的联接点的根据本发明的定位和/或通过叶片支承轴的根据本发明的定位特别地强化该抑制。

驱动装置优选是滚翼机转子。但本发明不限于使用于滚翼机。也可以将根据本发明的驱动装置例如使用在所谓的微型飞行器(MAV)、即小型无人机中或者载人飞机中。此外也可以将根据本发明的驱动装置结合除空气之外的其他流体(例如，液体)使用。

附图说明

下面参考以下附图描述本发明的优选实施例。其中：

图1示出具有多个根据本发明的驱动装置的飞行器的透视图；

图2示出根据本发明的驱动装置的透视图；

图3示出根据本发明的第一实施例的用于限定确定的非零化角的联接到偏置装置上的俯仰机构的剖面图；

图4示出根据本发明的第一实施例的借助联接装置联接到偏置装置上的叶片的剖面图。

图5a示出联接装置在叶片的联接点上的根据本发明的联接的工作方式的原理图；

图5b示出借助联接装置联接到偏置装置上的叶片的剖面图，该叶片具有处于选择用于减少偏置装置或偏心支承轴上的负载的最佳位置中的联接点；

图5c以剖面图示出在具有四个叶片的转子上的根据本发明的驱动装置，其中，联接点在所有叶片中被最佳地定位；

图6示出对于叶片的联接点的位置对偏置装置上的负载的影响的参数研究；

图7a示出在使用用于实施联接点的根据本发明的定位的连接元件条件下的第一实施形式的第一结构变型；

图7b示出在使用用于实施联接点的根据本发明的定位的叶片上的连接部的条件下的第一实施形式的第二结构变型；

图8示出根据本发明第二方面的借助联接装置联接到偏置装置上的叶片的剖面图；

图9示出对于叶片支承点距重心的距离对偏置装置上的力的影响的参数研究；

图10示出一张表，其说明了由于谐波振荡引起的在偏置装置上的负载与叶片数量的关系。

具体实施方式

图1示出具有多个根据本发明的驱动装置1的飞行器100的透视图。所示的飞行器100具有四个驱动装置1。所示的驱动装置1是滚翼机转子。因此，图1所示的飞行器100也可以被称为滚翼机。结合以下附图更详细地描述这些驱动装置。这些驱动装置1中的每个都绕旋转轴可转动地支承。每个驱动装置1包括多个叶片2，所述叶片是绕其纵轴可摆动地支承。因此可以在驱动装置1的旋转期间改变叶片2的倾斜角度。通过控制驱动装置1的转速以及控制叶片2的倾斜角度，可以改变所产生的推力的值和方向。飞行器100在正面具有两个较大的驱动装置1。从后面看飞行器100具有两个较小的驱动装置1。

所示的飞行器100可以例如是飞机、载人飞机、无人机或所谓的微型飞行器(MAV)。

在图2中以透视图示出了根据本发明的驱动装置1。该驱动装置1包括五个叶片2、每个叶片分别具有一个所属的俯仰机构3、偏置装置4和盘11。叶片2绕驱动装置1的旋转轴可转动地支承。偏置装置4限定偏心支承轴，该偏心支承轴关于驱动装置1的旋转轴偏心地支承。图2中将偏置装置示作偏置盘。偏置盘可绕偏心支承轴自由转动地支承。偏置盘4的偏心支承意味着俯仰机构3的偏心支承。俯仰机构3的偏心支承造成了在绕驱动装置1的旋转轴转动一圈期间叶片2的位置变化。所示俯仰机构3中的每个包括联接装置31和支承装置33。每个叶片2通过相应的支承装置33可摆动地支承。叶片2绕平行于驱动装置1的旋转轴的轴线支承。该轴线是叶片支承轴33。叶片2的支承例如可以借助于诸如一个或多个销、即所谓的主定位销的支承工具来实现。该支承工具优选地是支承装置33的一部分。叶片支承轴33可以伸展通过叶片2的重心。但叶片2的支承优选地与重心相距地实现。俯仰机构3的联接装置31将叶片2联接到偏置装置4上，使得在叶片2绕驱动装置1的旋转轴转动时，并且在偏心支承轴不与驱动装置1的旋转轴重合的前提下，叶片2执行俯仰运动。联接装置31的一个端部在连接点处联接到偏置装置4上。联接装置31的另一端部联接到叶片2上。

偏置盘4可自由转动地支承。偏置盘4的旋转轴优选地以确定的偏置距离平行于驱动装置1的旋转轴伸展。由此导致偏置盘4相对于驱动装置1的旋转轴的偏心地支承。该偏置距离可以调节。具有可调节的偏心距的偏置装置4例如可以通过行星齿轮来实现。当偏置距离不为零时，那么叶片2发生俯仰运动。

联接装置31在联接点32处进行到到叶片2上的联接。另外，联接装置31可包括联接工具。在图2中所示的驱动装置1中，联接装置31包括连杆和销、即所谓的节距销。该销是根据本发明的联接工具的结构构型。在图2所示的实施例中，不通过与叶片2的直接连接而是通过使用连接元件61的方式来进行联接装置31在联接点32处到叶片2上的联接。在此，连接元件61的一端刚性地与叶片2连接。该连接优选地在叶片支承点处实现。连接元件61的另一端联接到联接装置/连杆31上。在这种情况下，通过联接工具借助于连杆31间接地通过连接元件61将俯仰运动引入到叶片2中。

但根据本发明也可以实现联接装置31到叶片2上的直接联接。

由于俯仰机构的联接装置31关于驱动装置1的旋转轴偏心地支承，因此当叶片2绕驱动装置1的旋转轴旋转时，联接点32相对于叶片支承轴33成弧形运动。从而导致叶片2的俯仰运动。在此，这是叶片2围绕叶片支承轴33的摆动运动。

此外，图2中所示的驱动装置1包括盘11。该盘11被构造为，使得其在空气动力学上将叶片2与驱动装置1的其余组件分开。在驱动装置1以较高的速度运行的情况下，这种盘11是特别有利的。

在根据本发明的第一方面的根据本发明的实施例中，联接装置31在联接点32处联接到叶片2上，该联接点定位为，使得当将偏置距离设定为零时，包含叶片支承轴33和联接点32的平面与经过叶片支承轴33的轨迹的切平面围成确定的非零化的角度。在图2中所示的叶片具有对称的轮廓。尤其结合图3可以找到根据本发明的联接装置31的详细描述。

驱动装置1由于两个相互联接的转动运动而产生推力。第一转动运动是叶片2围绕驱动装置1的旋转轴的旋转。该第一旋转运动导致叶片2沿环形轨道围绕驱动装置的旋转轴运动。尤其，叶片支承轴33或叶片支承点沿环形轨道运动。每个叶片支承轴33平行于叶片2的纵轴。叶片2的纵轴平行于驱动装置1的旋转轴。因此，叶片2的纵轴也平行于叶片支承轴33。驱动装置1的推力方向垂直于驱动装置1的旋转轴。为了产生最佳推力，所有叶片2应在任何时间点尽可能与流动方向对齐。由此确保，每个叶片2对总推力做出最大贡献。在驱动装置1绕其旋转轴旋转期间，由于上述俯仰机构，每个叶片2的倾斜度持续变化。每个叶片2发生倾斜角或摆动运动的周期性改变。这是俯仰运动。在此，联接点32绕叶片支承轴33作弧形运动。这是第二转动运动。

产生的推力的值和方向取决于叶片2的倾斜度。因此，偏移装置4或俯仰机构3的偏心支承到驱动装置1的旋转轴的距离影响所产生的推力的值。通过在圆周方向上移动偏置装置4的偏心支承，即，与驱动装置1的旋转轴保持恒定距离，来使所产生的推力的方向发生改变。

尽管在图2中仅在驱动装置1的一侧上示出了俯仰机构3，但是出于稳定性的原因，也可以在驱动装置的相对侧上安装相应的俯仰机构。

图3以剖面图示出了根据本发明的第一方面的驱动装置的一部分。在图3中可以看到俯仰机构和偏置装置4。俯仰机构包括联接装置31和支承装置33。此外表明环形轨道52的一部分，叶片支承轴33沿其移动。还示出了在所述环形轨道上的切线54。即使在叶片不是特殊几何形状的情况，本发明的第一方面也完全能适应。因此，图3中没有显示特殊的叶片轮廓。根据本发明，仅联接点32关于切线54的定位是重要的。更准确地说，根据本发明，由切线54和经过叶片支承点33和联接点32的连接直线所围成的角度w_α是起决定性作用的。角度w_α在偏置装置的不存在偏心的配置中，即当偏置距离被设定为零时，被确定，如图3所示。因此这等同于，驱动装置的旋转轴51与偏心支承轴41重合。当角度w_α为非零化值时，则出现根据本发明的效果，也即偏置装置4或偏心支承轴41上的负载减小。这在下面结合图6示出。替代角度w_α，还可能适宜的是考虑角度ρ，该角度一方面由叶片支承轴33到联接点32的连接线段、另一方面由联接点32到旋转轴51的连接线段所包围。

应当注意，在图3中示出了所谓的偏置盘。联接装置31联接在偏置盘的连接点42处，该连接点与偏置盘的支承轴41具有确定距离。由此偏置盘是可转动地支承的，但这还不会导致俯仰运动。仅当偏置盘4的支承轴41相对于驱动装置的旋转轴51径向推移偏置距离时才发生俯仰运动。

最后，应当注意，在图3中以剖面图中的的横截面示出了根据本发明的驱动装置的一部分。在考虑驱动装置在未示出的第三维度上的伸展时，必须在w_α的定义时如有必要考虑平面而不是直线。通常适用的是：联接点32这样地定位，使得当偏置距离被设定为零时，包括叶片支承轴33和联接点32的平面与环形轨道52上的经过叶片支承轴33的切平面54围成确定的非零化的角度w_α。

如果接下来简单地参考二维量，则这意味着，必要时它们可以代表相应的三维量而叙述。

图4以剖面图示出了根据本发明的第一方面的驱动装置的一部分。图4中可以看到叶片2、俯仰机构和偏置装置4。该俯仰机构包括联接装置31和支承装置33。为了简化图示，这里观察具有对称轮廓的叶片2。叶片2借助支承装置33绕叶片支承轴33可摆动地支承。联接装置31在联接点32处联接到叶片2上。联接点32这样地定位，使得包括叶片支承轴33和联接点32的平面与环形轨道52上的经过叶片支承轴33的切平面54围成确定的非零化的角度w_α。角度w_α在不存在偏心的偏置装置的配置中被确定，即当偏置距离43被设定为零时。弦线230被定义为轮廓前缘210与叶片的轮廓后缘220之间的连线。上面已经结合图3解释了w_α的定义。所示的联接装置31以一端直接在联接点32处联接到叶片上。也就是说，联接装置31例如使用诸如销的联接工具直接与叶片2可移动地连接。联接装置31与叶片2的间接联接也是可以实现的；在下面结合图7a对此进一步进行描述。

叶片2可沿着驱动装置的旋转轴51绕环形轨道52旋转。旋转方向由箭头53标示；即出发点是叶片顺时针旋转。所示的偏置装置4是偏置盘。它绕偏心支承轴41可转动地支承。优选地，偏置装置4可以绕该偏心支承轴41自由旋转。偏置装置4的偏心支承轴41关于驱动装置的旋转轴51平行地移动了距离43。由于该横向偏移43，偏置装置4关于旋转轴51偏心地支承。联接装置31在偏置盘4的联接点42处联接到偏置盘4上。

图4中所示的叶片2的弦线230关于在环形轨道52上的叶片支承点33处的切线54倾斜了角度α，叶片支承点33在绕旋转轴51旋转时描述了所述环形轨道52。这就是所谓的俯仰角。由于偏置装置4的偏心支承轴41相对于驱动装置的旋转轴51的偏心支承而发生俯仰运动。图4示出，由于偏置装置4的偏心支承，俯仰机构的联接装置31的联接点42也关于旋转轴51沿着偏心轨道行进。其结果是，在叶片2旋转期间，联接点42相对于环形轨道52的径向距离发生变化，叶片支承轴33沿该环形轨道52运动。由此联接点32相对于该环形轨道52的位置也发生变化。这使得叶片2执行俯仰运动α。换句话说，叶片2关于环形轨道52上升和下降。再换句话说，叶片2在它沿环形轨道52移动期间围绕环形轨道52进行摆动运动。由角度α说明该摆动运动或叶片2的上升和下降。这就是所谓的俯仰角。角度α说明由在环形轨道52上叶片支承点33处的切线54与弦线230所围成的角度。有利的是，这样地选择俯仰运动的最大幅度，使得角度α可以在-50°至+50°之间的范围内变化。这种角度对于滚翼机转子用于产生相关推力特别有利。

联接点32在俯仰运动α中在围绕叶片支承轴33的圆弧上运动。该运动导致，叶片2在它沿环形轨道52围绕旋转轴51运动时执行摆动运动，该摆动运动除了基本谐波振荡之外，还具有高次的谐波分量。俯仰角α越大，则这些高次谐波分量越强烈显著。在上述-50°至+50°的角度范围的情况下，高次谐波分量将不再被忽略。

通过根据本发明地定位联接点32，给出了影响所提及的高次谐波分量的可能性。

图5a示意性地示出了，如何根据本发明定位联接点32来使得俯仰运动的高次谐波分量受影响和减小。为此，图5a中示出了在驱动装置的旋转轴51与偏置装置的偏心支承轴41重合的情况下的俯仰机构。换句话说，偏心支承轴41关于于旋转轴51的偏心率为零。再换句话说，在所示情况下不会发生俯仰运动。正是在这种配置中，角度w_α根据本发明定义和确定。当偏置装置的偏心支承轴41再次从驱动装置的旋转轴51偏移确定距离时，才发生俯仰运动，其由联接装置31通过在联接点32处的联接而导入到叶片2中。在这种情况下，联接点32沿着弧线300绕叶片支承轴33运动。

在适当选择角度w_α的情况下，角度ρ是直角，该角度ρ位于一方面叶片支承点33与联接点32的连线与另一方面联接点32与驱动装置的旋转轴51或偏置装置的偏心支承轴41的连线之间。

如果这样地选择角度w_α，使得角度ρ为90°，该角度ρ由一方面叶片支承点33与联接点32之间的连接线段，和另一方面联接点32与驱动装置的旋转轴51之间的连接线段围成，则得到圆弧300与在圆弧300上的在联接点32上的切线的几何偏离对称分布。也就是说，通过选择直角，如上所述地，造成联接点32的运动关于圆弧300上的切线对称。这等效于，在俯仰运动中没有偶次高次谐波分量。因此，借助角度w_α可以使俯仰运动的所有的偶次高次谐波分量最小化。

俯仰运动的高次谐波分量导致在联接装置31中的力。联接装置31将这些力传递给偏置装置或偏心支承轴41。由此在偏置装置上产生负载。通过根据本发明地定位联接点32而使俯仰运动的偶次高次谐波分量最小化，也使得偏置装置或偏心支承轴41上的相应负载最小化。

尽管当角度ρ是90°时，该角度ρ一方面由叶片支承点33与联接点32之间的连接线段，另一方面由联接点32与驱动装置的旋转轴51之间的连接线段围成，那么就给出了联接点32的最佳位置，但是，在其他的角度w_α的情况下，该角度w_α不一定导致直角ρ，也会出现偏置装置上的负载的减小。参考图6解释了相应的模型计算。

图5b以剖面图示出了根据本发明的驱动装置中的片段，其中，联接点32被最佳地定位。这意味着在所示的配置中使俯仰运动的偶次高次谐波分量尽可能地减少。图5b示出了具有非对称叶片轮廓的一般情况。角度ρ为90°，其一方面由叶片支承点33与联接点32之间的连接线段，另一方面由联接点32与驱动装置的旋转轴51之间的连接线段围成。如上面结合图5a所述，在偏心消失、即偏置装置4的偏心支承轴41与驱动装置的旋转轴51重合的前提下进行联接点32的定位和与此同时角度ρ的设定。

由于偏置装置4的规格有限，联接装置31到偏置装置4上的连接点42与偏置装置4的偏心支承轴41不一致重合。叶片2在绕旋转轴51旋转期间沿其移动的环形轨道52的半径r通常明显大于连接点42与偏心支承轴41的距离。因此，也可以实现，将角度ρ优化也即设定成接近90°，其一方面由叶片支承点33与联接点32之间的连接线段，另一方面由联接点32与偏置装置4的连接点42之间的连接线段围成，而不会在减少偏置装置4上的负载中而造成损害。

图5c以剖面图示出了根据本发明的驱动装置，该驱动装置在具有四个叶片2的转子上。叶片2中的每个可在半径为r的环形轨道52上绕驱动装置的旋转轴51运动。叶片2中的每个在联接点42处联接到偏置装置4上。在所示的示例中，叶片2如通过箭头53表明的那样顺时针旋转。在图5c中示出具有非零化的偏心率的驱动装置，也即偏心支承轴41从旋转轴51推移非零化的偏置距离43。如上面已经实施的，由此产生叶片2的俯仰运动α。每个叶片2的联接点32已经被最佳地定位。即，如尤其参考图3、5a和5b所描述的，由经过叶片支承点33和联接点32的连接直线以及联接装置31所围成的角度已被设定为接近90°。该角度在偏置装置4的配置中已被确定，在偏置装置4中不存在偏心，也即当偏置距离已设定为零时。

尽管如上面已经实施的那样，叶片2的特殊几何形状、支承或特殊轮廓对于获得本发明的效果来说并不重要，(起决定性作用的是在零化的偏置距离43情况下叶片支承点33、联接点32和联接装置31的相对布置。)，由此在图5c中所示的实施例中推断：叶片2的弦线在偏置距离为零的情况下相对于环形轨道52的切线54不转动。在该初始配置中可以特别好地阐明俯仰运动的偶次谐波分量最小化的实现。因为在所示的具有四个包含最佳定位的联接点32的叶片2的转子中，俯仰运动的偶次谐波分量的最小化如下示出，对置的叶片2分别具有相反的俯仰角α或-α。在所示位置中，最上方的叶片处于最大正偏转(Auslenkung)α，最下方的叶片处于最大负偏转-α。其他两个叶片在偏转为零度的情况下处于中间位置。

为了完备性起见，要提到的是，由于偶次高次谐波分量在实际使用条件下仅被最小化并且不会完全消失，因此，对置的叶片分别仅近似具有其他的负偏转值。

图6示出了曲线图7，其将偏置装置上的负载的峰-峰值(英文“peak-topeakvalue”)A_vib,hub用w_α＝0时偏置装置上的负载的峰-峰值A_vib,hub,0进行归一化，作为角度w_α的函数来说明。峰-峰值描述了偏置装置上负载的最小值和最大值之间的差并且因此是偏置装置上负载变化的直接量度。纵坐标71说明函数值A_vib,hub/A_vib,hub,0，横坐标72说明以度数测量的角度wα。

在对所有力和力矩进行进一步计算以及对空气动力学负载进行额外考虑已经计算出偏置装置上或偏心支承轴上的取决于角度w_α的负载。可以明显看出偏置装置上的负载减少。尤其从曲线图7的变化过程得出，只要根据本发明地定位联接点，则出现偏置装置上的负载的减小。在运行期间，在联接装置与在联接点与叶片支承点之间的连接线之间的角度必须是始终足够尖锐的。否则将可能会发生自锁并且俯仰机构的功能不再存在。经验表明，关于50°的最大俯仰角，偏转w_α限制为最大20°。这意味着，根据本发明在实际的使用条件下，始终出现相对于联接装置在环形轨道上的切线上的联接(考虑不存在偏心的情况)的改善。

从图6可以看出，在角度w_α大约为10°时出现偏移装置上的负载的最小化。在考虑基于模型计算的几何形状的条件下，实际上这近似相应于一方面是从叶片支承点到联接点之间的连接线段与另一方面是从联接点到驱动装置的旋转轴的连接线段之间的直角。

图7a和7b示出了用于将联接装置31联接到叶片2上的两个根据本发明变型。在图7a和7b中均示出了对称的叶片轮廓。由此推断出偏置距离设定为零。

图7a中示出了联接装置31与叶片2的间接联接。这意味着联接点32不直接位于叶片2上。所示的联接点32位于叶片轮廓的外部。该联接经由连接元件61实现。连接元件61可以是杠杆臂。连接元件61的一端刚性地与叶片2连接。示出的是，连接元件61借助于支承装置33优选地以支承工具如销、即所谓的主销与叶片2连接。连接元件61的另一端在联接点32处与联接装置31可移动地连接。联接点32处于距切线54角度w_α。

通过将连接元件61用作用于将联接装置31联接在叶片2的单独构件来使用，仅需要一个支承器具、例如主销。也就是说，叶片2的稳定性仅在一个点上受到支承装置33的影响；因此取消借助相应的联接工具、例如另外一个销例如来将联接装置31直接固定在叶片2上的第二负载。由于连接元件61在外部刚性地与支承装置33或支承工具连接并且因此与叶片2连接，所以俯仰运动通过支承装置33中力矩的或在支承工具上的力矩引入到叶片2中。

通过图7a中所示的变体得到多个优点。首先，借助于连接工具61可以特别容易地实现将联接装置31的联接点32最佳定位在叶片2上。可以简单地通过使连接元件61绕叶片支承轴33转动来调节角度为，使得由连接元件61和联接装置/连杆31所包围的角度ρ为大约90°。如参考图5a和5b所述，因此确定了联接点32的几乎最佳位置。

此外，因为省去了用于引入力的附加联接工具、例如附加的销，所以俯仰机构连同连接工具61的总重量小于在传统的将联接装置31直接联接到叶片2上的情况下的总重量。另外，针对俯仰运动的力引入经由支承装置33或经由支承工具并且因此通常在叶片2的最厚点处进行。由此可以使出现的力较好地分布在叶片2内。这进而能够实现驱动装置的改善的构造和进一步的重量减轻。

最后，得到在以下驱动装置的情况下的另一个优点，该驱动装置设置有用于将叶片与驱动装置的其他组件在空气动力学上分离的盘，如其在如图2中所示(在那里以附图标记11表示)。通过借助于连接元件61将联接装置31联接到叶片2上，避免了必须在盘中设置用于将联接装置31连接在叶片2上的附加凹槽。由此可以实现盘的简单构造。此外改善了驱动装置的空气动力学性能。

图7b示出了用于将联接装置31在联接点32处联接到叶片2上的联接元件62的另一变型。联接点32处于距切线54角度w_α。联接点32位于叶片轮廓的外部。连接元件62在距离支承装置33的位置处固定在叶片的下侧上。联接装置31的一端可移动地支承在连接元件的联接点32中。

图8示出了根据本发明第二方面的驱动装置的叶片2、俯仰机构和偏置装置4。图8所示的叶片2的轮廓是非对称的。在图8中所示的根据本发明的驱动装置的部分与在图4中所示的驱动装置的相应部分的不同之处在于，叶片支承轴33以距叶片2的重心250确定距离w_gx地布置。更确切地说：叶片支承轴33关于平面260朝向驱动装置的旋转轴51推移距离w_gx，其中平面260经过叶片的重心250并且平行于旋转轴51和叶片的弦线230伸展。图8示出了具有偏心支承轴41的驱动装置，该驱动装置从旋转轴51推移偏置距离43。

弦线230被定义为在叶片2的轮廓前缘210与轮廓后缘220之间的连接线。轮廓前缘210和轮廓后缘220由轮廓中心线240与轮廓外形的交点给出。轮廓中心线240这方面定义为由叶片轮廓的上侧241和下侧242之间的垂直于弦线230的中点组成的线。

借助于包括联接装置31和支承装置33的俯仰机构产生俯仰运动α，如结合图4所描述。叶片支承轴33以距驱动装置的旋转轴51距离r沿环形轨道52旋转。因此，省去了重复地描述在驱动装置沿箭头53的方向旋转期间联接装置31在叶片2上的联接点32和联接装置31在偏置装置4上的联接点42的运动。与俯仰机构相关的所有上述内容也对于根据本发明的第二方面的在图8中所示的实施例保留其有效性。

在图8中，叶片支承轴33从经过叶片的重心250并且平行于叶片的弦线230地伸展的直线(或者，如果考虑驱动装置向第三维度的扩展，则从相应的平面260)朝向旋转轴51移动距离w_gx。显而易见的是，这里考虑关于其到垂直于旋转轴51的平面上的投影的相关尺寸。在基于驱动装置的三维扩展的情况下，根据本发明适用的是：叶片支承轴33在旋转轴51的方向上关于平面260推移确定距离w_gx，该平面经过叶片的重心250并且平行于旋转轴51和叶片2的弦线230。此外，叶片支承轴33关于垂直于弦线230并且伸展经过重心250的平面推移距离w_gx。事实证明，距离w_gx实质上影响联接装置31中负载的DC分量。另外，w_gx对偏置装置4上的负载的影响忽略不计。

叶片支承轴33从重心250推移w_gx能够实现，减小叶片2上的转矩的一次谐波振荡。将立即更详细地解释。偏置装置4处的常量力的减少与一次谐波振荡的减少有关。这将结合图10更详细地被解释。

接下来解释距离w_gx对偏置装置4上的负载的影响。叶片2绕叶片支承轴33或在叶片支承点33上可摆动地支承。当驱动装置绕旋转轴51旋转时，叶片2执行两种转动运动。第一转动运动是叶片2沿环形轨道52的旋转，第二旋转运动是叶片2由于俯仰运动α绕叶片支承轴33的旋转。这些旋转运动中的每一种产生到叶片2上的相应的力或相应的转矩。由于叶片2绕驱动装置的旋转轴51旋转，离心力F_Z对叶片2起作用。该离心力F_Z作用在叶片2的重心250上。如果M表示叶片2的质量，r说明叶片支承点33距旋转轴51的距离，ω说明驱动装置的角速度，则离心力F_Z的值由下式给出：

F_Z＝M·r·ω²。

离心力F_Z在其侧在叶片2上产生转矩T_Z，该转矩T_Z试图使叶片2绕叶片支承轴33转动。该转矩T_Z由下式给出

T_Z＝F_Z·l，

其中l是重心250距叶片支承轴33的距离；也即l作为从叶片支承轴33到作用在重心250上的离心力F_Z的矢量的垂线被给出。距离l取决于叶片2的俯仰角α；换句话说，距离l是俯仰角α的函数；再换句话说，距离l是俯仰运动α的函数。因此：l＝l(α)。

除了由离心力F_Z引起的转矩T_Z之外，由于围绕叶片支承轴33的俯仰运动α，还有另外的转矩T_I对叶片2起作用。该转矩T_I一方面取决于叶片关于叶片支承轴33的惯性矩I并且另一方面取决于俯仰运动α的角加速度；转矩T_I给出为

其中，角加速度由俯仰运动α的二阶时间导数给出。

因此，对叶片起作用的总转矩T由下式给出

在倾斜角α或俯仰运动α中的总转矩T的泰勒展开表明，在诸如α_A＝50°，也就是说-50°<α<+50°的俯仰运动α的实际振幅为α_A情况下，在到偏心支承轴41上的常量力方面基本上可以忽略俯仰运动的高于基本谐波振荡的谐波分量。此外，在考虑到图8所示的几何形状的情况下，从泰勒展开中得出，由基本谐波振荡产生的对到叶片2上的总转矩T所做出的贡献与下面的表达式R成正比：

其中，I_cm表示相对于叶片的重心250计算的质量惯性矩，其可以通过Steiner定理由质量惯性矩I关于叶片支承轴33计算得出。w_gz说明重心250与垂直于弦线230并伸展经过叶片支承点33的直线的距离。事实证明，w_gz极大影响力矩的常数分量。因此，w_gx可用于影响联接装置31中的常数分量。该联接装置31由于其几何形状通常是非常长的构件，在其中压力负载可能造成由于折断引起的故障，因此这代表了临界负载情况。现在可以利用参数w_gx通过常数分量的推移而在联接装置31中引起在拉伸方向上的预应力(Vorspannung)，使得在运行期间在联接装置31中不出现压力。由此不必考虑压力负载的临界负载情况，并且可以简单得多地设计该构件。此外，w_gx对偏心支承轴41的负载没有显著影响。通过若干联接装置31沿环形轨道52对称分布的方式，在联接装置31中的常数分量在偏置装置4中相互抵消。特别优选地将w_gx选择为，使得叶片支承点位于重心250和轮廓前缘210之间。W_gx极大地影响叶片上的转矩的一次谐波分量。为了确定该一次谐波分量可以忽略w_gx。这是因为w_gx虽然包含在用于优化的公式中(上面的表达式R)，但是相对于w_gx仅具有非常小的影响。从w_gx仅以平方形式进入R的上述公式中可以看出这一点。

如果使该表达式R最小化，即R＝0，那么也使叶片的转矩T最小化。转矩T施加到叶片上的影响经由联接装置31传递到偏置装置4上。结合图10描述，叶片2上的转矩T的一次谐波分量导致在偏置装置4上的常量力。也即，通过改变距离w_gx可以实现，使由于叶片2的惯性和离心力F_Z而在偏置装置4上产生的负载最小。

图9示出了偏心支承轴上的常量力在x和z方向(整体坐标系)上的两个分量91、92的变化过程，两个分量都在w_gx＝0时归一化到F_x。由此也可以读出分量之间的关系。纵坐标93说明函数值，横坐标94说明以厘米为单位的距离w_gx。

在此参数研究中，偏心支承轴在正x方向上偏转。由此在w_gx＝0时在x方向上得出基本常量力。现在可以利用参数w_gx使它减少。在理想配置中，该分量甚至可以消失。优选地，这样地选择w_gx，使得分量F_x 91变为负的。由此得出系统的稳定，因为偏心支承轴上的常量力抵消了它的偏转。如果现在增加偏置距离，则常量力也会增加，这正好抵消了这种偏转。反之，当w_gx＝0时，分量F_x 91在偏转方向上起作用。当偏转增加时，在偏转方向上的常量力也再次增加，这对应于不稳定的特性。例如，如果在控制失败的情况下偏心支承轴可以自由运动，则转子将在w_gx＝0时自毁，因为常量力始终在正的偏转方向上作用。但是，如果力朝着反向于偏转的方向，则这具有稳定作用。可以清楚地看出偏置装置上的常量力的减小。尤其，从曲线图F_x的变化过程得出，一旦叶片支承轴或叶片支承点被定位成与叶片重心距离w_gx，在偏置装置上的常量力就出现减小。这意味着，根据本发明，基于实际条件，总是出现相对于叶片在重心上支承的改进。

在使用所有的力和力矩进行进一步计算以及对空气动力负载进行额外考虑的情况下，已经计算出偏置装置上的关于距离w_gx的常量力。

从图9可以看出，偏置装置上的常量力的F_x 91的零交叉在w_gx大约为3.4mm时出现。在考虑基于模型计算的几何形状的条件下，这非常好地与通过最小化结合图8导出的表达式R所获得的值相符合。

尤其已经结合图4-6描述的并且涉及本发明的第一方面的实施形式，能够使叶片上的转矩的振荡的偶次的高次谐波分量值最小化。在使用多个叶片例如五个叶片的情况下，借助叠加得出在偏置装置上的总振荡的最小化，如结合图10更进一步地显示。已经结合图8和9描述并且涉及本发明的第二方面的实施形式，能够使叶片上的转矩的基本振荡最小化，并且进一步通过叠加多个叶片能够使偏置装置或偏心支承轴上的常量力最小化。

因此，通过结合本发明的第一方面和第二方面可以实现，极大地减少驱动装置的偏置装置上的负载。这意味着，通过适当地选择角度w_α和距离w_gx，可以实现偏置装置或偏心支承轴上的振荡和常量力以及相关联的负载的极大减少。

图10示出了表格，该表格示出谐波分量对偏置装置或偏心支承轴上的负载的影响与驱动装置的叶片数量的关系。参数n 81表示叶片数目。参数j 83说明由各个叶片产生的在偏置装置上的负载的谐波分量的阶数，其中，已经在随驱动装置一起旋转的参考系统中计算出所述负载。如果使用固定的参考系统，则由此从中导致所有的叶片的谐波分量j 83的重新分配和叠加。参数k 82表示在固定的参考系统中偏置装置上的负载的谐波分量的阶数。该表格为在固定的参考系统中的每个谐波分量k 82都说明了，随同旋转的参考系统中的哪些谐波分量j 83决定它们。

对于固定的参考系统，可以从图10的表格中推导出以下内容。与叶片数量无关，随同旋转的参考系统中的基本谐波分量始终会在偏置装置上产生常量力。这由于标记为84的列中的所填写的内容变得很明显。换句话说，在随同旋转的参考系统中叶片负载中的基本谐波分量j＝1造成在固定参考系统中产生以零阶k＝0为特点的常量力。此外，具有不同叶片数量的驱动装置对随同旋转的参考系统中负载中的谐波分量j 83有不同的反应。从在固定参考系统中不同的谐波分量k零化已经可以看出这一点；零化谐波分量由空格87表示。

最后，从图10中的表格可以获知，具有n＝5个叶片的驱动装置是特别有利的。这首先是因为，对于n＝5的情况，在固定参考系统中具有阶数k＝1、2、3、4的负载的谐波分量消失了。具有高阶数k＝10和k＝15的谐波分量86被强烈地抑制。根据图10的表格，因此，在n＝5个叶片的情况下，偏置装置上的负载基本上由常量力k＝0，84和五阶谐波分量k＝5，85产生。由该表格还可以看出，固定参考系统中的常量力84由随同旋转的参考系统中的叶片中或者联接装置中的基本谐波振荡j＝1引起。如以上结合图8、9所述，所述常量力可以通过将距离w_gx定位在距叶片重心确定距离处来最小化。根据图10，五阶的谐波分量由在随同旋转的参考系统中的振荡的第四阶j＝4和第六阶j＝6的谐波分量产生。在此涉及偶次高次谐波分量。如结合图3-7所示的实施例描述的那样，通过根据本发明以与通过叶片支承点的切平面成确定角度来选择联接装置到叶片的联接点，可以使这些分量最小化。

这表明，根据本发明的两个方面在驱动装置具有五个叶片的情况下造成偏置装置或偏心支承轴上的负载特别有利的减少。

附图标记列表

1 驱动装置

100 飞行器/滚翼机

11 驱动装置1的盘

2 叶片

210 叶片2的轮廓前缘

220 叶片2的轮廓后缘

230 叶片2的弦线

240 叶片2的轮廓中心线

241 叶片2的上侧

242 叶片2的下侧

250 叶片2的重心

260 经过重心250并且平行于旋转轴51以及平行于弦线230伸展的平面

3 俯仰机构

31 俯仰机构3的联接装置/连杆

32 联接装置31到叶片2的联接点

33 俯仰机构3的支承装置/叶片-支承轴/叶片-支承点

300 俯仰运动的弧线

4 偏置装置

41 偏心支承轴

42 联接装置31到偏置装置4的联接点

43 偏心支承轴41距驱动装置1的旋转轴51的偏置距离

51 驱动装置1的旋转轴

52 围绕旋转轴51的环形轨道

53 指示驱动装置1的旋转方向的箭头

54 环形轨道52上经过叶片-支承轴33的切平面/切线

61 用于联接装置31到叶片2的间接联接的连接元件

62 联接装置31到叶片2的联接的连接元件

7 偏置装置4上的归一化的负载关于角度w_α的曲线图

71 纵坐标，表示偏置装置4上的归一化负载

72 横坐标，以度为单位表示角度w_α

81 叶片数量n

82 在固定参考系统中给出的偏置装置上负载的谐波分量的阶数k

83 在随驱动装置一起旋转的参考系统中给出偏置装置上负载的谐波分量的阶数j

84、85、86 偏置装置上的负载的非零化值

87 零化值

9 偏置装置4上的归一化常量力关于叶片支承轴33到重心250的距离w_gx的曲线图

91 偏心支承轴41上的常量力的x分量

92 偏心支承轴41上的常量力的y分量

93 纵坐标，其表示偏置装置4上的归一化常量力

94 横坐标，其以毫米为单位表示距离w_gx

α 俯仰角/俯仰运动

w_α 环形轨道上的切线54与联接点32到叶片支承轴33的连接线段之间的角度

w_gx 叶片支承轴33距经过重心250并且平行于弦线230的水平面260的距离

w_gz 叶片支承轴33距经过重心250并且垂直于弦线230的水平面的距离

r 叶片支承轴33距驱动装置1的旋转轴51的距离

l 重心250距叶片支承轴33的距离

Ρ 叶片-支承轴33、联接点32和旋转轴51之间的角度

F_Z 作用在叶片上的离心力。

Claims (15)

1.用于飞行器(100)的驱动装置(1)，所述驱动装置(1)包括：

-叶片(2)，所述叶片(2)能够沿环形轨道(52)绕所述驱动装置(1)的旋转轴(51)转动；

-俯仰机构(3)，其具有联接装置(31)和支承装置，

-其中，所述叶片(2)通过所述支承装置绕平行于所述驱动装置的旋转轴(51)的叶片支承轴(33)可摆动地支承；和

-偏置装置(4)，所述叶片通过所述联接装置(31)在连接点(42)处联接到所述偏置装置(4)上，其中，所述偏置装置(4)限定偏心支承轴(41)，所述偏心支承轴(41)以可设定的偏置距离(43)平行于所述驱动装置的旋转轴(51)支承，

-使得当所述偏置距离(43)被设定为非零值时，所述叶片(2)沿着所述环形轨道(52)绕所述驱动装置的旋转轴(51)的旋转引起所述叶片(2)的俯仰运动(α)；并且

-其中，所述联接装置(31)在联接点(32)处联接到所述叶片(2)上，其中，所述联接点(32)被定位为，使得当所述偏置距离(43)被设定为零时，包括所述叶片支承轴(33)和所述联接点(32)的平面和经过所述叶片支承轴(33)的所述环形轨道(52)的切平面(54)围成确定的非零化角(w_α)，

其中当所述偏置距离(43)被设定为零时，所述确定的非零化角(w_α)的值处于叶片支承轴(33)到联接点(32)的距离与旋转轴(51)到叶片支承轴(33)的距离(r)的比例的75％至125％的范围内。

2.根据权利要求1所述的驱动装置(1)，其中，所述确定的非零化角(w_α)设定为，使得当所述偏置距离(43)被设定为零时，包括所述叶片支承轴(33)和所述联接点(32)的平面与包括所述驱动装置的所述旋转轴(51)和从所述联接点(32)到所述旋转轴(51)的连接线段的平面围成大约90°的角度。

3.根据权利要求1或2所述的驱动装置(1)，其中当所述偏置距离(43)被设定为零时，所述确定的非零化角(w_α)的值处于叶片支承轴(33)到联接点(32)的距离与旋转轴(51)到叶片支承轴(33)的距离(r)的比例的90％至110％的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的驱动装置(1)，其中，所述联接装置(31)在所述叶片上的联接点(32)位于叶片轮廓的外部。

5.根据权利要求1或2所述的驱动装置(1)，其中所述叶片支承轴(33)相对于经过所述叶片的重心(250)并且平行于旋转轴(51)和所述叶片的弦线(230)伸展的平面朝向所述驱动装置的旋转轴(51)推移确定距离(w_gx)。

6.根据权利要求5所述的驱动装置(1)，其中，所述叶片支承轴(33)延伸到叶片轮廓的外部。

7.根据权利要求1或2所述的驱动装置(1)，所述驱动装置(1)还具有连接元件(61)，其中所述连接元件(61)在以下点处刚性地与所述叶片(2)连接，在所述点处所述叶片(2)通过所述支承装置可摆动地支承，并且所述连接元件(61)在所述叶片的联接点(32)处可移动地与所述联接装置(31)连接。

8.用于飞行器(100)的驱动装置(1)，所述驱动装置(1)包括：

-叶片(2)，所述叶片(2)能够沿环形轨道(52)绕所述驱动装置(1)的旋转轴(51)转动；

-具有联接装置(31)和支承装置的俯仰机构(3)，

-其中，所述叶片(2)通过所述支承装置绕平行于所述驱动装置的旋转轴(51)的叶片支承轴(33)可摆动地支承；

-偏置装置(4)，所述叶片通过所述联接装置(31)在连接点(42)处联接到所述偏置装置(4)上，其中，所述偏置装置(4)限定偏心支承轴(41)，所述偏心支承轴(41)以可设定的偏置距离(43)平行于所述驱动装置的旋转轴(51)支承，

-使得当所述偏置距离(43)设定为非零值时，所述联接装置(31)将所述叶片(2)联接到所述偏置装置(4)上，使得所述叶片(2)沿着所述环形轨道(52)绕所述驱动装置的所述旋转轴(51)的旋转引起所述叶片(2)的俯仰运动(α)；并且

-其中，所述叶片支承轴(33)相对于经过所述叶片的重心(250)并且平行于旋转轴(51)和所述叶片的弦线(230)延伸的平面朝向所述驱动装置的旋转轴(51)推移确定的距离(w_gx)。

9.根据权利要求8所述的驱动装置(1)，其中，所述叶片(2)具有不均匀的质量分布，使得由此引起推移确定的距离(w_gx)。

10.根据权利要求8或9所述的驱动装置(1)，其中所述叶片支承轴(33)定位在如下区域中，该区域一方面由垂直于所述弦线(230)并且伸展经过所述重心(250)的平面限制，并且另一方面由垂直于所述弦线(230)并且伸展经过轮廓前缘(210)的平面限制。

11.根据权利要求8或9所述的驱动装置(1)，其中，所述叶片支承轴(33)延伸到所述叶片轮廓的外部。

12.根据权利要求8或9所述的驱动装置(1)，其中，所述联接装置(31)包括连杆，所述连杆将所述偏置装置的所述连接点(42)与所述叶片的联接点(32)连接。

13.根据权利要求8或9所述的驱动装置(1)，所述驱动装置(1)包括具有各自所属的俯仰机构(3)的其它叶片(2)，其中所述驱动装置的所有叶片(2)和俯仰机构(3)是类似的，并且其中所述驱动装置的所述叶片(2)沿着所述环形轨道(52)绕所述驱动装置的所述旋转轴(51)是均匀分布的。

14.根据权利要求13所述的驱动装置(1)，所述驱动装置(1)包括总共五个叶片(2)。

15.根据权利要求8或9所述的驱动装置(1)，其中所述驱动装置是滚翼机转子。

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