CN115465447A - 一种可变后掠的旋翼桨叶 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可变后掠的旋翼桨叶，涉及直升机领域，包括固定桨叶、活动桨叶、连杆、套筒、活塞、气压管道、压气组件和吸气组件，活动桨叶铰接于固定桨叶的下部，套筒固定于固定桨叶的上部，活塞滑动安装于套筒的一端，连杆的两端分别与活塞的外端和活动桨叶的上端铰接，套筒的另一端与气压管道连通，压气组件和吸气组件均与气压管道远离套筒的一端连通，压气组件和吸气组件用于驱动活塞相对于套筒往复运动，进而通过连杆带动活动桨叶相对于固定桨叶转动。本发明中的可变后掠的旋翼桨叶在实现对高速脉冲噪声的有效控制的同时，使得飞行时出现颤振的情况大大减少。

Description

一种可变后掠的旋翼桨叶

技术领域

本发明涉及直升机领域，特别是涉及一种可变后掠的旋翼桨叶。

背景技术

直升机具有独特的垂直起降的方式及空中悬停能力，因此在城市交通运输、救援救灾任务以及战场侦察作战等领域发挥着不可或缺的能力，然而直升机旋翼独特的工作方式即以旋转提供所需的升力，导致其在前飞中受到前飞速度的影响。旋翼的气动噪声中，主要包括厚度噪声和载荷噪声，分别为旋翼排开空气、旋翼所产生的气动力变化引起的气动噪声，由于旋翼旋转频率相对较低，所产生的噪声具有频率低、强度大的特点，导致在其传播距离远，产生严重的声污染。而当直升机大速度前飞时，桨叶出现激波，产生高强度的HSI噪声，这种噪声属于载荷噪声的一种。

现有技术中解决该问题一般采用后掠的方式，即采用结构始终不变的固定后掠翼，减少激波的产生以降低HSI噪声，然而，固定后掠翼的重心和普通不后掠翼型重心不同，因此，固定后掠翼在直升机上使用时会出现重心改变而导致的颤振。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种可变后掠的旋翼桨叶，在实现对高速脉冲噪声的有效控制的同时，使得飞行时出现颤振的情况大大减少。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种可变后掠的旋翼桨叶，包括固定桨叶、活动桨叶、连杆、套筒、活塞、气压管道、压气组件和吸气组件，所述活动桨叶铰接于所述固定桨叶的下部，所述套筒固定于所述固定桨叶的上部，所述活塞滑动安装于所述套筒的一端，所述连杆的两端分别与所述活塞的外端和所述活动桨叶的上端铰接，所述套筒的另一端与所述气压管道连通，所述压气组件和所述吸气组件均与所述气压管道远离所述套筒的一端连通，所述压气组件和所述吸气组件用于驱动所述活塞相对于所述套筒往复运动，进而通过所述连杆带动所述活动桨叶相对于所述固定桨叶转动。

优选地，所述套筒中设置有限位部件，所述限位部件用于避免所述活塞由所述套筒中脱出。

优选地，所述活塞的下部设置有沿长度方向延伸的条形槽，所述条形槽贯穿所述活塞的外端且不贯穿所述活塞的内端，所述限位部件为限位块，所述限位块设置于所述套筒中远离所述气压管道一端的下部，所述限位块位于所述条形槽中。

优选地，所述活塞的外端设置有第一连接板，所述连杆的一端铰接于所述第一连接板上，且所述连杆位于所述条形槽中。

优选地，所述活动桨叶上端的中部设置有第二连接板，所述连杆的另一端铰接于所述第二连接板上。

优选地，所述固定桨叶包括第一面板和第二面板，所述第一面板的左右两端分别与所述第一面板的左右两端相连接，所述第一面板与所述第二面板之间存在间隙，所述第一面板与所述第二面板之间的下部固定有销轴，所述活动桨叶的上部设置有与销轴相匹配的销孔。

优选地，所述活动桨叶包括上扇形桨叶板、上桨叶板、下桨叶板和下扇形桨叶板，所述上桨叶板设置于所述上扇形桨叶板的一侧，且所述上扇形桨叶板位于所述活塞的下方，所述上桨叶板位于所述气压管道的下方，所述下桨叶板设置于所述上扇形桨叶板的下端，所述下扇形桨叶板设置于所述下桨叶板的一侧且设置于所述上桨叶板的下端，所述上扇形桨叶板、所述上桨叶板、所述下桨叶板和所述下扇形桨叶板的对接处形成所述销孔，所述上扇形桨叶板和所述下扇形桨叶板用于在所述活动桨叶转动过程与所述固定桨叶的内壁相贴合。

优选地，所述压气组件包括压气管道、压气部件、压气气阀和第一压力传感部件，所述压气管道的两端分别与所述气压管道和所述压气部件连接，所述压气气阀和所述第一压力传感部件均设置于所述压气管道上，所述吸气组件包括吸气管道、吸气部件、吸气气阀和第二压力传感部件，所述吸气管道的两端分别与所述气压管道和所述吸气部件连接，所述吸气气阀和所述第二压力传感部件均设置于所述吸气管道上。

优选地，所述压气气阀位于所述第一压力传感部件与所述压气部件之间，所述吸气气阀位于所述第二压力传感部件与所述吸气部件之间。

优选地，所述压气部件为压气气泵，所述吸气部件为吸气气泵，所述第一压力传感部件为第一压力传感器，所述第二压力传感部件为第二压力传感器。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶，包括固定桨叶、活动桨叶、连杆、套筒、活塞、气压管道、压气组件和吸气组件，活动桨叶铰接于固定桨叶的下部，活塞滑动安装于套筒的一端，连杆的两端分别与活塞的外端和活动桨叶的上端铰接，套筒的另一端与气压管道连通，压气组件和吸气组件用于驱动活塞相对于套筒往复运动，进而通过连杆带动活动桨叶相对于固定桨叶转动。初始时为非后掠状态，当直升机前进速度较大时，压气组件向套筒中充气，气压推动活塞向外运动，即使得活塞伸展，带动连杆使得活动桨叶向后转动，使得活动桨叶相对于固定桨叶后掠，进而实现对高速脉冲噪声的有效控制；当直升机前进速度较小时，此时活动桨叶无需后掠，吸气组件由套筒中吸气，负压带动活塞向内运动，即活塞收缩，带动连杆使活动桨叶向前转动，恢复至初始状态。本发明中的可变后掠的旋翼桨叶只在高速前飞时或在桨叶前行侧出现激波时才操纵活动桨叶后掠，减少了由于旋翼桨叶重心改变带来的影响，因此在飞行时出现颤振的情况大大减少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶的结构示意图；

图2为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中固定桨叶的结构示意图；

图3为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中活动桨叶的结构示意图；

图4为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中套筒和气压管道的结构示意图；

图5为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中活塞的结构示意图；

图6为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中连杆、活塞、套筒和气压管道的安装示意图；

图7为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中压气组件的工作示意图；

图8为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中吸气组件的工作示意图；

图9为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中吸气时活塞的收缩状态示意图；

图10为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶中压气时活塞的伸展状态示意图；

图11为本发明提供的可变后掠的旋翼桨叶的姿态变换示意图。

附图标记说明：100、可变后掠的旋翼桨叶；1、固定桨叶；101、第一面板；102、第二面板；103、销轴；2、活动桨叶；201、上扇形桨叶板；202、上桨叶板；203、下桨叶板；204、下扇形桨叶板；205、销孔；3、连杆；4、套筒；5、活塞；6、气压管道；7、压气管道；8、压气部件；9、压气气阀；10、第一压力传感部件；11、吸气管道；12、吸气部件；13、吸气气阀；14、第二压力传感部件；15、第一连接板；16、第二连接板；17、条形槽；18、限位块；19、容纳槽。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种可变后掠的旋翼桨叶，在实现对高速脉冲噪声的有效控制的同时，使得飞行时出现颤振的情况大大减少。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图11所示，本实施例提供一种可变后掠的旋翼桨叶100，包括固定桨叶1、活动桨叶2、连杆3、套筒4、活塞5、气压管道6、压气组件和吸气组件，活动桨叶2铰接于固定桨叶1的下部，套筒4固定于固定桨叶1的上部，本实施例中的套筒4水平设置，活塞5滑动安装于套筒4的一端，连杆3的两端分别与活塞5的外端和活动桨叶2的上端铰接，套筒4的另一端与气压管道6连通，压气组件和吸气组件均与气压管道6远离套筒4的一端连通，压气组件和吸气组件用于驱动活塞5相对于套筒4往复运动，进而通过连杆3带动活动桨叶2相对于固定桨叶1转动。具体地，压气组件用于向套筒4中充气，吸气组件用于由套筒4中吸气。

初始时为非后掠状态，当直升机前进速度较大时，压气组件向套筒4中充气，气压推动活塞5向外运动，即活塞5伸展，带动连杆3使得活动桨叶2向后转动，使得活动桨叶2相对于固定桨叶1后掠，实现普通翼型到后掠翼型的转变，通过转变旋翼桨叶姿态的方法，实现了对高速脉冲噪声的有效控制；当直升机前进速度较小时，此时活动桨叶2无需后掠，吸气组件由套筒4中吸气，负压带动活塞5向内运动，即活塞5收缩，带动连杆3使活动桨叶2向前转动，恢复至初始状态。本实施例中的可变后掠的旋翼桨叶100只在高速前飞时才操纵活动桨叶2后掠，即在高速前飞之外的情况下，旋翼桨叶为非后掠状态，非后掠状态时不会由于重心改变而导致颤振，进而减少了由于旋翼桨叶重心改变带来的影响，因此在飞行时出现颤振的情况大大减少。本实施例中的可变后掠的旋翼桨叶100利用气压推动活塞连杆机构，进而带动活动桨叶2相对于固定桨叶1转动，结构简单可靠。

具体地，套筒4中设置有限位部件，限位部件用于对活塞5的伸展运动进行限位，进而避免活塞5由套筒4中脱出。

如图5所示，活塞5的下部设置有沿长度方向延伸的条形槽17，条形槽17贯穿活塞5的外端且不贯穿活塞5的内端。如图4所示，限位部件为限位块18，限位块18设置于套筒4中远离气压管道6一端的下部，限位块18位于条形槽17中。当活塞5向外运动时，运动到一定位置活塞5会与限位块18相接触，此时活塞5无法继续向外运动，即限位块18对活塞5的伸展运动进行限位。

如图6所示，活塞5的外端设置有第一连接板15，连杆3的一端铰接于第一连接板15上，且连杆3位于条形槽17中。如图4所示，套筒4远离气压管道6一端的下部设置有贯穿套筒4外端的容纳槽19，容纳槽19与条形槽17位置相对应，处于非后掠状态时，连杆3位于容纳槽19中。

活动桨叶2上端的中部设置有第二连接板16，连杆3的另一端铰接于第二连接板16上，即连杆3的一端通过第一连接板15与活塞5的外端铰接，另一端通过第二连接板16与活动桨叶2的上端铰接。本实施例中连杆3的另一端铰接于第二连接板16的上端。

如图2所示，固定桨叶1包括第一面板101和第二面板102，第一面板101的左右两端分别与第一面板101的左右两端相连接，第一面板101的上下两端与第二面板102的上下两端均不连接，第一面板101与第二面板102之间存在间隙，第一面板101与第二面板102之间的下部固定有销轴103，活动桨叶2的上部设置有与销轴103相匹配的销孔205。

如图3所示，活动桨叶2包括上扇形桨叶板201、上桨叶板202、下桨叶板203和下扇形桨叶板204，上桨叶板202设置于上扇形桨叶板201的一侧，且上扇形桨叶板201位于活塞5的下方，上桨叶板202位于气压管道6的下方，下桨叶板203设置于上扇形桨叶板201的下端，下扇形桨叶板204设置于下桨叶板203的一侧且设置于上桨叶板202的下端，上扇形桨叶板201、上桨叶板202、下桨叶板203和下扇形桨叶板204的对接处形成销孔205。上扇形桨叶板201外侧的底端与上桨叶板202外侧的底端之间的距离等于固定桨叶1左右内侧壁之间的距离，通过设置上扇形桨叶板201和下扇形桨叶板204使得活动桨叶2相对于固定桨叶1转动时避免受到阻碍，同时，上扇形桨叶板201和下扇形桨叶板204用于在活动桨叶2转动过程与固定桨叶1的内壁相贴合，这样可以使得机翼后掠外形更为平滑，气动性能更好，不易产生激波。本实施例中的上扇形桨叶板201、上桨叶板202、下桨叶板203和下扇形桨叶板204为一体式结构。

如图7和图8所示，压气组件包括压气管道7、压气部件8、压气气阀9和第一压力传感部件10，压气管道7的两端分别与气压管道6和压气部件8连接，压气气阀9和第一压力传感部件10均设置于压气管道7上，吸气组件包括吸气管道11、吸气部件12、吸气气阀13和第二压力传感部件14，吸气管道11的两端分别与气压管道6和吸气部件12连接，吸气气阀13和第二压力传感部件14均设置于吸气管道11上。

本实施例中的压气部件8、压气气阀9、第一压力传感部件10、吸气部件12、吸气气阀13和第二压力传感部件14均由直升机上的控制系统进行控制。此外，除去通过直升机的控制系统对上述部件进行自动控制的方式，还可采用通过人为对上述部件进行控制的方式，即在低前进速度且桨叶前行侧出现激波时，人为开启压气气阀9实现活动桨叶2的后掠，可以使用实时人为监测的主动控制手段，进而使得本实施例中的可变后掠的旋翼桨叶100能够自适应地应用于各种飞行环境中。

于本具体实施例中，压气气阀9位于第一压力传感部件10与压气部件8之间，吸气气阀13位于第二压力传感部件14与吸气部件12之间。

于本具体实施例中，压气部件8为压气气泵，吸气部件12为吸气气泵，第一压力传感部件10为第一压力传感器，第二压力传感部件14为第二压力传感器。

具体使用过程为：如图9-图11所示，当前进速度到达0.75马赫数时，桨尖相对速度增大，产生HSI噪声，此时控制系统控制压气气阀9打开，空气通过气压管道6进入套筒4中，气压推动活塞5向外运动，带动连杆3使活动桨叶2向后转动；当活塞5移动至与限位块18相接触时，在限位块18作用下活塞5停止运动，此时活动桨叶2转动到极限位置，继续充气的情况下，第一压力传感部件10检测到气压升高，控制系统控制压气气阀9关闭。当前进速度小于0.75马赫数时，桨尖相对速度减小，此时活动桨叶2无需后掠，控制系统控制吸气气阀13打开，通过气压管道6由套筒4向外吸气，负压带动活塞5向内运动，带动连杆3使活动桨叶2向前转动；当活塞5移动至与套筒4的端部相接触时，在套筒4端面的限制作用下活塞5停止运动，此时活动桨叶2转动至初始位置，即非后掠状态，继续吸气的情况下，第二压力传感部件14检测到气压降低，控制系统控制吸气气阀13关闭。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，包括固定桨叶、活动桨叶、连杆、套筒、活塞、气压管道、压气组件和吸气组件，所述活动桨叶铰接于所述固定桨叶的下部，所述套筒固定于所述固定桨叶的上部，所述活塞滑动安装于所述套筒的一端，所述连杆的两端分别与所述活塞的外端和所述活动桨叶的上端铰接，所述套筒的另一端与所述气压管道连通，所述压气组件和所述吸气组件均与所述气压管道远离所述套筒的一端连通，所述压气组件和所述吸气组件用于驱动所述活塞相对于所述套筒往复运动，进而通过所述连杆带动所述活动桨叶相对于所述固定桨叶转动。

2.根据权利要求1所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述套筒中设置有限位部件，所述限位部件用于避免所述活塞由所述套筒中脱出。

3.根据权利要求2所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述活塞的下部设置有沿长度方向延伸的条形槽，所述条形槽贯穿所述活塞的外端且不贯穿所述活塞的内端，所述限位部件为限位块，所述限位块设置于所述套筒中远离所述气压管道一端的下部，所述限位块位于所述条形槽中。

4.根据权利要求3所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述活塞的外端设置有第一连接板，所述连杆的一端铰接于所述第一连接板上，且所述连杆位于所述条形槽中。

5.根据权利要求4所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述活动桨叶上端的中部设置有第二连接板，所述连杆的另一端铰接于所述第二连接板上。

6.根据权利要求1所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述固定桨叶包括第一面板和第二面板，所述第一面板的左右两端分别与所述第一面板的左右两端相连接，所述第一面板与所述第二面板之间存在间隙，所述第一面板与所述第二面板之间的下部固定有销轴，所述活动桨叶的上部设置有与销轴相匹配的销孔。

7.根据权利要求6所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述活动桨叶包括上扇形桨叶板、上桨叶板、下桨叶板和下扇形桨叶板，所述上桨叶板设置于所述上扇形桨叶板的一侧，且所述上扇形桨叶板位于所述活塞的下方，所述上桨叶板位于所述气压管道的下方，所述下桨叶板设置于所述上扇形桨叶板的下端，所述下扇形桨叶板设置于所述下桨叶板的一侧且设置于所述上桨叶板的下端，所述上扇形桨叶板、所述上桨叶板、所述下桨叶板和所述下扇形桨叶板的对接处形成所述销孔，所述上扇形桨叶板和所述下扇形桨叶板用于在所述活动桨叶转动过程与所述固定桨叶的内壁相贴合。

8.根据权利要求1所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述压气组件包括压气管道、压气部件、压气气阀和第一压力传感部件，所述压气管道的两端分别与所述气压管道和所述压气部件连接，所述压气气阀和所述第一压力传感部件均设置于所述压气管道上，所述吸气组件包括吸气管道、吸气部件、吸气气阀和第二压力传感部件，所述吸气管道的两端分别与所述气压管道和所述吸气部件连接，所述吸气气阀和所述第二压力传感部件均设置于所述吸气管道上。

9.根据权利要求8所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述压气气阀位于所述第一压力传感部件与所述压气部件之间，所述吸气气阀位于所述第二压力传感部件与所述吸气部件之间。

10.根据权利要求8所述的可变后掠的旋翼桨叶，其特征在于，所述压气部件为压气气泵，所述吸气部件为吸气气泵，所述第一压力传感部件为第一压力传感器，所述第二压力传感部件为第二压力传感器。

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