CN112173076B - 一种桨叶根部构型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桨叶根部构型，包括桨根连接件，桨根连接件包括桨毂连接段和设置在桨毂连接段一端的大梁连接段，其中：桨毂连接段为空心的圆柱形结构，大梁连接段为沿轴向形成于所述桨毂连接段一端的空心管状构件，大梁连接段、桨毂连接段为一体式结构且同轴布设；所述桨毂连接段上设置有用于和桨毂连接的连接孔；所述大梁连接段上布设由用于缠绕固定大梁根端的固定台；所述大梁的根端缠绕所述固定台进行固定后，在大梁连接段的外部设置包裹大梁连接段以及大梁根端的蒙皮。本发明构型既可以简化桨根结构，又能有效提高刚性桨叶圆形根部大梁防松脱效果，提高了桨叶的承载能力强和可靠性，适用于刚性旋翼桨根设计。

Description

一种桨叶根部构型
技术领域
本发明属于直升机旋翼桨叶结构技术领域，具体涉及一种桨叶根部构型。
背景技术
由于在直升机前飞过程中，旋翼承受着周期性变化的气动力，且此气动力的作用点靠近桨叶桨尖区域，因此会在桨根产生一个巨大的周期性变化的弯矩。桨叶旋转过程中会产生一个巨大的离心力，此离心力通过桨根传递到桨毂上，因此对刚性桨叶而言，桨根受载水平非常严酷。
随着变转速技术的发展和复合材料技术的进步，刚性旋翼凭借其独特的优势逐渐被重视和采用，成为未来旋翼技术发展的重点方向之一。由于刚性旋翼需要保证桨叶桨根足够刚硬，提高桨叶一阶固有频率，因此取消卸载用的变距铰，导致刚性旋翼桨根的受力非常严重。为了提高桨叶根部刚度，设计过程中会将刚性桨根设计为圆形或者椭圆形。圆形桨根设计的关键之一是提高桨根大梁的承载能力，同时防止桨根大梁在使用过程中出现松脱的现象，一旦出现大梁松脱可能导致桨根刚度快速下降，进而改变旋翼特性影响飞行安全。传统圆形或者椭圆形桨根的大梁在铺层设计时，会在根部用横向大梁带来捆绑大梁，同时采用金属接头进行压紧，最后一起固化成型，以此来防止大梁在受载严酷时出现松脱现象，此方法结构复杂、可靠性低，且带来高昂的重量代价。因此，如何提高桨根大梁的承载大弯矩和离心力的能力是刚性桨叶结构设计的重点和难点，而桨根防止大梁松脱的缠绕方式又是其关键技术所在。
发明内容
本发明的目的是提供一种桨叶根部构型，用以提高大梁根部的承载弯矩和离心力，且能有效防止桨叶根部大梁松脱。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种桨叶根部构型，包括桨根连接件，桨根连接件包括桨毂连接段和设置在桨毂连接段一端的大梁连接段，其中：
桨毂连接段为空心的圆柱形结构，大梁连接段为沿轴向形成于所述桨毂连接段一端的空心管状构件，大梁连接段、桨毂连接段为一体式结构且同轴布设；
所述桨毂连接段上设置有用于和桨毂连接的连接孔；所述大梁连接段上布设由用于缠绕固定大梁根端的固定台；
所述大梁的根端缠绕所述固定台进行固定后，在大梁连接段的外部设置包裹大梁连接段以及大梁根端的蒙皮。
进一步地，所述连接孔在沿径向穿透桨根连接件，连接孔设置一对，且连接孔的轴向相互垂直。
进一步地，所述大梁连接段包括与桨毂连接段连接的圆柱部，以及同轴设置在所述圆柱部一端的锥形部，其中，锥形部的外径沿轴向逐渐变大；所述的固定台部分位于圆柱部上，其余部分位于锥形部上。
进一步地，所述固定台靠近桨根连接件的一端为圆弧形结构，另一端为楔形结构；固定台在大梁连接段上沿圆周方向均匀分布多个，所述大梁由多个大梁由多束大梁带构成，每一束大梁带的根端分别沿一个所述固定台缠绕后，汇聚成所述大梁。
进一步地，所述大梁连接段上锥形部的端部设置有一圈外径相同的边沿。
进一步地，所述大梁连接段上的圆柱部靠近桨毂连接段的一端外壁上设置有根部填块，根部填块的外形与圆柱部的外形相适配，根部填块上靠近所述固定台的一侧设置有弧形槽。
进一步地，所述桨毂连接段与大梁连接段的连接处为锥形过渡段。
进一步地，所述蒙皮包裹在大梁连接段以及大梁根部之后，蒙皮的外径与所述桨毂连接段的外径一致。
一种直升机，所述直升机的桨叶根部采用所述的桨叶根部构型。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
本发明的桨叶根部构型，连接件采用金属斜面结构，相比传统桨叶根部结构，减少了根部填充件，有效减少了零件数量；同时在桨根连接件上设计金属凸台，为大梁提供缠绕位置点，减少大梁在桨叶根部裁断，有效提高刚性桨叶圆形根部大梁防松脱效果，提高了桨叶的承载能力强和可靠性，适用于刚性旋翼桨根设计。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的轴向剖视示意图；
图3为桨毂连接段、大梁连接段部分的结构示意图；
图4为桨毂连接段、大梁连接段部分剖切示意图。
图中标号说明：1桨毂连接段，2根部填块，3大梁带，4蒙皮，5大梁连接段，6连接孔，7固定台，8圆柱部，9锥形部，10边沿，11弧形槽，12锥形过渡段。
具体实施方式
参见图1至图3，本发明提供了一种桨叶根部构型，包括桨根连接件，桨根连接件包括桨毂连接段1和设置在桨毂连接段1一端的大梁连接段5，其中：桨毂连接段1为空心的圆柱形结构，大梁连接段5为沿轴向形成于所述桨毂连接段1一端的空心管状构件，大梁连接段5、桨毂连接段1为一体式结构且同轴布设；所述桨毂连接段1上设置有用于和桨毂连接的连接孔6；所述大梁连接段5上布设由用于缠绕固定大梁根端的固定台7；所述大梁的根端缠绕所述固定台7进行固定后，在大梁连接段5的外部设置包裹大梁连接段5以及大梁根端的蒙皮4。
本发明提供的这种桨叶根部构型，大梁根端采用环绕固定的方式固定在所述大梁连接段5上，并通过蒙皮4进行包裹固定；采用这种构型的桨叶根部结构，可以避免大梁在桨叶根部截断，有效提高刚性桨叶圆形根部大梁防松脱效果，提高了桨叶的承载能力强和可靠性，适用于刚性旋翼桨根设计。
参见图1和图2，所述连接孔6在沿径向穿透桨根连接件，连接孔6设置一对，且连接孔6的轴向相互垂直；采用这样的布设方式，其中一个连接孔6更靠近大梁连接段5，并且两个孔在空间位置上间隔90°布设，可以使安装时穿过的螺栓承力相对均衡。
参见图2至图4，所述大梁连接段5包括与桨毂连接段1连接的圆柱部8，以及同轴设置在所述圆柱部8一端的锥形部9，其中，锥形部9的外径沿轴向逐渐变大；所述的固定台7部分位于圆柱部8上，其余部分位于锥形部9上。所述固定台7靠近桨根连接件的一端为圆弧形结构，另一端为楔形结构；固定台7在大梁连接段5上沿圆周方向均匀分布多个，所述大梁由多个大梁由多束大梁带3构成，每一束大梁带3的根端分别沿一个所述固定台7缠绕后，汇聚成所述大梁。
采用上述大梁连接段5和固定台7的设计构型，是考虑到以下因素：
本方案中采用使大梁根部环绕固定台7固定的方式，大梁是采用多束大梁带3构成的。其中每一束大梁带3又是由多个梁带集束构成的，那么在大梁带3根端环绕固定台7的过程中，梁带的数量虽然不会发生变化，但由于其在固定台7的圆弧面上缠绕后，发生弯折，因此环绕部分的大梁带3在向固定台7楔形结构的一端汇聚时，由于固定台7的宽度不断变小，导致该部分大梁带3的宽度发生变化；如不设置所述锥形部9，固定台7两侧的大梁带3之间将会产生空隙；空隙会导致桨叶在使用过程中如发生受载情况，可能导致大梁根部产生过大变形而松动；基于该原因，本方案中设置了变径的锥形部9，可以在大梁带3缠绕固定台7之后，使得大梁带3与锥形部9表面接触而不会产生空隙，以避免所述问题；同时，在大梁使用时变形过程中，容易与大梁连接段5之间产生间隙；而设计锥形部9结构，可以更好地适应大梁带3在受力情况下的变形，避免间隙的产生。
另外，采用一端圆弧形、另一端楔形结构的固定台7，主要是考虑到大梁带3在固定台7上缠绕之后，要求根部不能产生间隙；而楔形结构可以有效地填充大梁带3之间的间隙，适应大梁带3缠绕固定台7之后的变化特点。
可选地，如图3所示，所述大梁连接段5上锥形部9的端部设置有一圈外径相同的边沿10；通过边沿10与锥形部9的配合，使得当大梁带3经过该位置时，能在圆周方向上形成完整的一圈，一方面可以避免产生间隙，另一方面也能使所有大梁带3受力平衡。
参见图1，所述大梁连接段5上的圆柱部8靠近桨毂连接段1的一端外壁上设置有根部填块2，根部填块2的外形与圆柱部8的外形相适配，根部填块2上靠近所述固定台7的一侧设置有弧形槽11。根部填块2的作用是在布设大梁带3之后，填充大梁带3与桨毂连接段1之间的空隙，以对大梁带3进行更好的固定。
参见图2，所述桨毂连接段1与大梁连接段5的连接处为锥形过渡段12；锥形过渡段12从轴向截面来看为一段斜面，采用该结构，不仅可以增加整个构型的抗拉伸强度，同时在外部包裹蒙皮4时，蒙皮4在此处也进行斜切处理，可以防止连接处出现间隙。所述蒙皮4包裹在大梁连接段5以及大梁根部之后，蒙皮4的外径与所述桨毂连接段1的外径一致。
以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种桨叶根部构型，其特征在于，包括桨根连接件，桨根连接件包括桨毂连接段(1)和设置在桨毂连接段(1)一端的大梁连接段(5)，其中：
桨毂连接段(1)为空心的圆柱形结构，大梁连接段(5)为沿轴向形成于所述桨毂连接段(1)一端的空心管状构件，大梁连接段(5)、桨毂连接段(1)为一体式结构且同轴布设；
所述桨毂连接段(1)上设置有用于和桨毂连接的连接孔(6)；所述大梁连接段(5)上布设由用于缠绕固定大梁根端的固定台(7)；
所述大梁的根端缠绕所述固定台(7)进行固定后，在大梁连接段(5)的外部设置包裹大梁连接段(5)以及大梁根端的蒙皮(4)；
所述大梁连接段(5)包括与桨毂连接段(1)连接的圆柱部(8)，以及同轴设置在所述圆柱部(8)一端的锥形部(9)，其中，锥形部(9)的外径沿轴向逐渐变大；所述的固定台(7)部分位于圆柱部(8)上，其余部分位于锥形部(9)上；
所述固定台(7)靠近桨根连接件的一端为圆弧形结构，另一端为楔形结构；固定台(7)在大梁连接段(5)上沿圆周方向均匀分布多个，所述大梁由多个大梁由多束大梁带(3)构成，每一束大梁带(3)的根端分别沿一个所述固定台(7)缠绕后，汇聚成所述大梁。
2.根据权利要求1所述的桨叶根部构型，其特征在于，所述连接孔(6)在沿径向穿透桨根连接件，连接孔(6)设置一对，且连接孔(6)的轴向相互垂直。
3.根据权利要求1所述的桨叶根部构型，其特征在于，所述大梁连接段(5)上锥形部(9)的端部设置有一圈外径相同的边沿(10)。
4.根据权利要求1所述的桨叶根部构型，其特征在于，所述大梁连接段(5)上的圆柱部(8)靠近桨毂连接段(1)的一端外壁上设置有根部填块(2)，根部填块(2)的外形与圆柱部(8)的外形相适配，根部填块(2)上靠近所述固定台(7)的一侧设置有弧形槽(11)。
5.根据权利要求1所述的桨叶根部构型，其特征在于，所述桨毂连接段(1)与大梁连接段(5)的连接处为锥形过渡段(12)。
6.根据权利要求1所述的桨叶根部构型，其特征在于，所述蒙皮(4)包裹在大梁连接段(5)以及大梁根部之后，蒙皮(4)的外径与所述桨毂连接段(1)的外径一致。
7.一种直升机，其特征在于，所述直升机的桨叶根部采用根据权利要求1至6中任一权利要求所述的桨叶根部构型。
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