CN114954936B - 一种旋翼式飞行器用柔性桨叶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋翼式飞行器用柔性桨叶，桨叶分为桨根连接件和桨叶体，桨叶体包括结构件以及包裹在结构件外部的桨叶基材，结构件根部固定于桨根连接件上；结构件由若干个铰接的关节拼接而成，关节间设置转动角度，以使桨叶体能够在桨叶旋转平面上下侧弯折一定幅度。本发明采用上述桨叶，不惧机械疲劳，通过形变降低了突风、前行过程的飞行器机体振动，使飞行器飞行更稳定，更便于舰载、储运。

Description

一种旋翼式飞行器用柔性桨叶
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种旋翼式飞行器用柔性桨叶。
背景技术
现有旋翼式飞行器，包括无人机、直升机等，其旋翼大多为刚性或半刚性的桨叶。飞行过程中受到突风时，刚性或半刚性旋翼难以有效消除突风的影响，从而造成机体晃动，甚至导致飞行器坠毁。刚性旋翼或半刚性旋翼碰到树梢时刚性大缓冲小也容易破坏。静止停放时，桨叶占地面积大，不利于舰载和储运，而且在风力作用下容易因振动造成机械疲劳损坏。
发明内容
为克服上述不足，本发明提出了一种旋翼式飞行器用柔性桨叶，桨叶可通过柔性形变解决因突风导致的飞行器机体振动，以及静止停放下舰载、储运、机械疲劳损坏等问题。
为实现上述目的，本发明提出了如下技术方案：
一种旋翼式飞行器用柔性桨叶，桨叶分为桨根连接件和桨叶体，桨叶体包括结构件以及包裹在结构件外部的桨叶基材，结构件根部固定于桨根连接件上；结构件由若干个铰接的关节拼接而成，关节间设置转动角度，以使桨叶体能够上下弯折一定幅度。
优选的，所述结构件通过关节拼接缝宽度来限制关节间的转动角度。
优选的，所述关节间通过销轴和限位轴完成拼接，销轴安装于圆形销轴孔内，限位轴安装于长圆形限位孔内；关节绕销轴旋转过程中，限位轴通过在限位孔内轻微位移，从而限制关节间的转动角度。
优选的，所述关节间通过销轴完成拼接，销轴直径小于销轴孔直径，以使桨叶能够轻微扭转。
优选的，所述关节两侧还设置用于支撑桨叶基材的棒状件。
优选的，所述桨叶基材内还内置由高强度抗拉绳索。
本发明采用上述桨叶，旋翼式飞行器在突风或前行过程中，桨叶能够通过柔性形变降低气流不稳定导致的机体振动。静止状态下，由于桨叶为柔性的，桨叶受机械振动影响小，不易造成机械疲劳损坏，且可通过弯曲减小旋翼直径，利于舰载和储运。
附图说明
图1为本发明实施例中桨叶的外观图；
图2为本发明实施例中桨叶内部结构图；
图3为本发明实施例中不带限位孔关节的伸直状态图；
图4为本发明实施例中不带限位孔关节的弯曲状态图；
图5为本发明实施例中带限位孔关节的伸直状态图。
附图标记
1、桨叶体；2、桨根连接件；3、关节；4、棒状件；5、销轴；6、关节公头；7、关节母头；8、限位孔；9、常规孔；10、限位销。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例一
如图1所示的旋翼式飞行器用柔性桨叶，包括桨叶体1和桨根连接件2，二者固定连接。旋翼快速旋转时，桨叶体1在离心力和气动力的作用下展开；旋翼停止转动时，桨叶体1在重力作用下弯曲或下垂，旋翼直径比展开状态小很多或略小。桨叶体1旋转时有攻角，转动时带动气流向下，可产生升力。
桨叶体1包括结构件以及包裹在结构件外部的桨叶基材，桨叶基材由橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯、硅胶等柔性材质制作。桨叶基材内部还布置有高强度抗拉绳索，与桨叶基材固定在一起，来承载桨叶的离心力，抗拉绳索材质可以是尼龙、高分子聚乙烯纤维绳、钢丝等。
结构件根部与桨根连接件固定，具有一定的强度和刚性，其材质可以是钢材、铝合金、碳纤维复材等。结构件由多个关节3拼接而成，关节3间通过销轴5/销钉连接，关节3间设置转动角度，以使桨叶在垂直其旋转平面的平面竖直面内弯曲。关节3两侧设置棒状件4，棒状件4插入旋翼式飞行器用柔性桨叶基材里，以增加桨叶的扭转刚度。由于结构件的限制，桨叶不能沿改变攻角的方向扭转和不具有摆振方向的柔性。
为避免旋翼式飞行器用柔性桨叶随意下垂触碰到机身或飞行器其他部件，关节3间转动角度不宜过大。关节3间的转动角度角度可以通过控制关节间拼接缝宽度直接控制，也可通过限位孔8的的方式。
控制拼接缝宽度方式，在每对关节公头6的顶部和关节母头7的凹槽底部之间设置一个较小的距离，使关节3只能转动一个小角度，转动到该小角度时关节公头6的顶部会触碰到关节母头7凹槽的底部，从而限制继续增大角度。
限位孔限位方式，关节3上除设置销轴5及销轴孔外，关节3上还设置限位销10和限位孔8。具体的，关节公头6上设置有长圆形限位孔8，关节母头7上设置常规孔9。关节3转动时，限位销10受限位孔8限位作用，使得关节3间转动角度角度受限，只能转动预先设计的角度。
实施例二
本实施例中，关节公头6与关节母头7之间除设置转动角度外，还设置有扭转角。具体地，销轴5和销轴孔之间留有间隙，以使关节间能够绕轴轻微晃动。桨叶旋转时，给靠近翼根的桨叶部分有一个较大的迎角，而从翼根到翼尖，由于离心力和气动力的共同作用会倾向于逐渐减小这个迎角。之前由于关节之间不存在间隙或微小的间隙，迎角减小很小可看做桨叶无扭转角。本实施例由于销轴配合间隙的存在，关节间可以发生一个小的扭转，从而使本实施例的旋翼式飞行器用柔性桨叶有一个扭转角。
以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种旋翼式飞行器用柔性桨叶，桨叶分为桨根连接件和桨叶体，其特征在于，桨叶体包括结构件以及包裹在结构件外部的桨叶基材，结构件根部固定于桨根连接件上；结构件由若干个铰接的关节拼接而成，关节间限制转动角度，以使桨叶体能够在桨叶旋转平面上下侧弯折；关节间通过销轴完成拼接，销轴直径小于销轴孔直径，以使桨叶能够轻微扭转。
2.根据权利要求1所述的旋翼式飞行器用柔性桨叶，其特征在于，所述结构件通过关节拼接缝宽度来限制关节间的转动角度。
3.根据权利要求1所述的旋翼式飞行器用柔性桨叶，其特征在于，所述关节间通过销轴和限位轴完成拼接，销轴安装于圆形销轴孔内，限位轴安装于长圆形限位孔内；关节绕销轴旋转过程中，限位轴通过在限位孔内轻微位移，从而限制关节间的转动角度。
4.根据权利要求1所述的旋翼式飞行器用柔性桨叶，其特征在于，所述关节两侧还设置用于支撑桨叶基材的棒状件。
5.根据权利要求1所述的旋翼式飞行器用柔性桨叶，其特征在于，所述桨叶基材内还内置有 高强度抗拉绳索。
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