CN115885110A - 包括轮叶和轮叶桨距设置系统的组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于飞行器涡轮发动机的组件,该组件包括无涵道式螺旋桨轮叶(10)以及用于对轮叶(10)的桨距进行设置的系统(34),并且该组件还包括:‑轮叶(10),叶片的根部(14)具有球状部分(32);‑用于围绕桨距设置轴线(A)对轮叶(10)的桨距进行设置的系统(34),桨距设置系统(34)包括杯部(58),杯部旨布置在外壳体(73)内并且具有用于轴向插入根部(14)的渐扩的敞开顶部,并且轮叶(10)的根部(14)通过锁定构件(52)轴向地固定在杯部中;该组件的特征在于,该组件在被保留杯部(58)的壁(58a)与根部(14)之间的径向空间(E)中还包括至少一个径向保持叉部(77)。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器涡轮发动机的领域,特别地涉及这些涡轮发动机的包括可变设置轮叶的推进螺旋桨。
背景技术
现有技术特别包括文献FR-A1-3 017 163和FR-A1-3 080 322。
飞行器涡轮发动机螺旋桨可以为涵道式(例如在风扇的情况下)或者为无涵道式(例如在开式转子架构的情况下)。
螺旋桨包括轮叶,轮叶可以为可变设置。因此,涡轮发动机包括使得能够改变轮叶的设置角的设置系统,以使由螺旋桨产生的推力适应于不同的飞行阶段。
螺旋桨轮叶的设计涉及通常具有冲突的目标的多个科目。螺旋桨轮叶必须使得能够具有最佳的空气动力学性能(即在使效率最大化的同时提供推力),保证轮叶的机械强度(即承受由静态载荷和动态载荷产生的机械应力),同时限制质量和声学特征。特别地,螺旋桨的空气动力学性能的改善倾向于增大旁通比(By Pass Ratio,BPR),这转化为增大螺旋桨的外径,从而增大轮叶的跨度。
在所有现有技术的附接部中,轮叶根部被安装在与滚子接合的金属套部中,以使得能够具有可变设置。这些金属部件是轮叶的必要部分。在轮叶丢失的情况下,与构成轮叶其余部分的复合材料相比具有高密度的这些金属部件具有显著的能量。然而,由于掉落在无涵道式架构上的碎片可能撞击机身,因此碎片的能量是需要优化的基本因素。因此,这是在确定机身的防护部的尺寸、尤其是飞行器的质量时要考虑的因素。
本发明的目的是即使在将轮叶附接到设置系统的装置出现故障的情况下,也降低机身被可能损坏机身的元件撞击的风险。
优化空气动力学性能的另一种方法是通过改善空气动力学流动的质量来提高毂部附近的效率。由于轮叶通常具有可变设置,这种流动的控制更加复杂。
可变设置叶片螺旋桨基本上包括毂部,毂部围绕旋转轴线旋转并且配备有用于轮叶的容纳部,轮叶能围绕桨距设置轴线枢转移动地安装在这些容纳部中,设置轴线相对于毂部的旋转轴线径向地延伸。每个轮叶包括根部,叶片从根部延伸。根部通过沿径向轴线定向的轴承来安装在毂部的对应容纳部中,轴承插入在毂部的内结构部与轮叶的根部之间以使得能够进行枢转。
毂部通常包括外壳体,外壳体形成毂部的空气动力学整流罩。在该壳体中存在开口,容纳部通过这些开口敞开,轮叶的根部通过这些开口插入到毂部中。
因此,在该整流罩处,在开口附近,一方面在轮叶的根部与开口的边缘之间,另一方面在轮叶的根部与轮叶的叶片之间,存在空气动力学不连续点。这些空气动力学不连续点导致在叶片的基部周围的湍流,这使螺旋桨的整体空气动力学效率劣化。
在已知的技术解决方案中,提供了对毂部中的孔进行封闭的叶片平台。该平台的设计使得能够在特定设置下以及因此在特定飞行点处确保良好的几何连续性。这一点通常被选择为性能被优化的点。当设置改变时,平台通过毂部形成阶梯部。几何形状中的这种损坏是叶片效率损失的来源。
该平台不是系统地存在于现有技术的无涵道式发动机架构中的部件。
此外,在平台存在时,平台是实现空气动力学性能的整流罩元件,并且不具有结构功能。
发明内容
本发明涉及一种用于飞行器涡轮发动机的组件,该组件包括无涵道式螺旋桨轮叶以及用于对轮叶的桨距进行设置的系统,该组件包括:
-轮叶,轮叶包括连接到连接根部的叶片,连接根部旨在附接到螺旋桨的毂部并且旨在接纳在毂部的外壳体的相关开口中,根部具有球形部段;
-用于围绕设置轴线对轮叶的桨距进行设置的系统,桨距设置系统包括杯部,杯部旨在被布置在外壳体内,杯部包括敞开的渐扩的上端部,敞开的渐扩的上端部用于使根部轴向插入到杯部的环形壁中,并且轮叶的根部通过固定构件轴向附接在杯部中,固定构件被附接到杯部,接纳杯部旨在能围绕设置轴线相对于所述毂部枢转地安装;
其特征在于,该组件包括至少一个保持叉部,至少一个保持叉部从杯部的壁径向延伸到被保留在杯部的壁与根部之间的径向空间中,叉部与球部轴向相对地布置,叉部能够在用于将根部附接在杯部中的构件出现故障的情况下通过与球部接触而将轮叶的根部保持在杯部内。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,叉部与支撑构件一体地制成,支撑构件被装配并附接到杯部。
在按照本发明的教导所制造的组件的另一方面中,支撑构件包括轴向附接凸部,轴向附接凸部附接抵靠在杯部的内表面上,并且叉部从轴向附接凸部径向延伸。
在按照本发明的教导所制造的组件的另一方面中,支撑构件包括用于对平台进行附接的径向板,平台旨在对壳体中的相关开口进行封闭,附接板被布置在附接凸部的上端部处,板在杯部的上端部边缘上方延伸。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,叉部在用于将根部固定在杯部中的构件出现故障的情况下可能弯屈以轴向地抑制轮叶的根部的移位。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,叉部具有主延展部和端部延展部,主延展部从附接凸部径向向内定向,端部延展部在轮叶的根部轴向移位的情况下径向向外弯曲以促进所述叉部的变形。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,叉部在叉部的弯屈移动部的至少一部分上能弹性弯屈变形。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,在轮叶的根部在杯部中的附接位置处,叉部被布置在距根部的球部一轴向距离处。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,在轮叶的根部在杯部中的附接位置处,叉部被布置成通过弯屈抵靠根部的球部而被施加预应力。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,支撑构件包括多个叉部,多个叉部围绕轮叶的根部均匀地分布。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,支撑构件由多个不同的区部制成,多个不同的区部中的每一个区部独立地附接到杯部。
在按照本发明的教导所制造的组件的另一方面中,杯部包括肩部面,肩部面从杯部的内表面径向向内延伸并且轴向向上支撑支撑构件。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,肩部面由边沿的下表面形成,边沿从杯部的上端部边缘径向向内延伸。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,支撑构件径向向外支撑抵靠在杯部的内表面上。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,支撑构件通过附接螺钉附接到杯部,附接螺钉被接纳在贯通孔口中,贯通孔口的直径大于附接螺钉的杆部的直径,螺钉被旋拧到螺母中并且螺钉被安装成在杯部的孔口中或在附接构件的孔口中具有径向活动空间,使得被施加到叉部的轴向力仅通过肩部面向上传递,附接构件邻接抵靠肩部面。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,固定构件由固定环形成,固定环围绕所述轴线延伸,并且固定环被构造成围绕根部安装,该固定环被构造成被安装在杯部内并且分别与根部和杯部的环形壁配合,以确保将根部轴向保持在杯部中。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,叉部的部段与固定环轴向相对地延伸。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,固定环是犬齿式环,该犬齿式环包括外犬齿部,外犬齿部被构造成与内犬齿部配合,内犬齿部与杯部的环形壁互补。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,固定环具有楔形横截面,并且固定环被构造成在运行期间在离心力的作用下从杯部轴向向外偏压,并且通过楔形效应保持轮叶根部轴向紧固。
根据按照本发明的教导所制造的组件的另一方面,该组件还包括:
-下滚动引导轴承,下滚动引导轴承围绕所述轴线延伸并围绕环形壁的下部分安装,
-上滚动引导轴承,上滚动引导轴承围绕所述轴线延伸并围绕环形壁的上部分安装,
-引导轴承中的至少一个引导轴承具有引导轴承的内环,该内环与所述杯部集成。
本发明还涉及一种涡轮发动机,该涡轮发动机特别用于飞行器,该涡轮发动机包括至少一个根据本发明的组件。
附图说明
通过以下详细描述并且为了理解该详细描述而参照附图,本发明的其他特征和优点将变得明显,在附图中:
-图1是用于飞行器涡轮发动机的螺旋桨轮叶的示意性透视图,并且示出了本发明,
-图2是图1的一部分的放大视图,并且示出了轮叶的根部,
-图3是图1中的轮叶的根部的示意性局部分解透视图,
-图4是图1中的轮叶的根部的主体的示意性透视图,
-图5是图1中的轮叶的根部和引导轴承的另一示意性轴向截面视图,该截面平面沿着轮叶的叶片的弦延伸,
-图6是图1中的轮叶的根部和引导轴承的示意性轴向截面视图,其中,该截面平面横向于轮叶的叶片的弦延伸,
-图7是沿着图5的直线VII-VII的另一个示意性截面视图,
-图8是图1的轮叶的根部以及用于该轮叶的桨距设置系统的实施例的轴向横截面的示意图,该桨距设置系统包括根据本发明的第一实施例制造的保持叉部,
-图9是图8中的系统的杯部的示意性透视图,
-图10是图8中的系统的犬齿式环的示意性透视图,
-图11是用于图8中的系统的锁定环部的示意性透视图,
-图12是图8的轮叶的根部以及系统的局部轴向横截面的示意性透视图,并且示出了安装的第一步骤,其中,杯部的上部分被切除以使得能够更好地观察杯部的内部,
-图13是图8的轮叶的根部以及系统的局部轴向横截面的示意性透视图,并且示出了第二安装步骤,
-图14是图8的轮叶的根部以及系统的局部轴向横截面的示意性透视图,并且示出了第三安装步骤,
-图15是图8的轮叶的根部以及系统的局部轴向横截面的示意性透视图,并且示出了第四安装步骤,
-图16是图8的轮叶的根部以及系统的局部轴向横截面的示意性透视图,并且示出了第五安装步骤,
-图17是图8的轮叶的根部以及系统的局部轴向横截面的示意性透视图,并且示出了第六安装步骤,并且
-图18是图1的轮叶的根部以及用于该轮叶的桨距设置系统的变型实施例的轴向横截面的示意图,该桨距设置系统包括根据本发明的第一实施例制造的保持叉部,
-图19是示出了保持叉部的第二实施例的、与图8类似的半视图,
-图20是示出了保持叉部的第三实施例的、与图8类似的半视图,
-图21是示意性地示出了根据本发明的变型实施例制造的保持叉部的、具有部分轴向横截面的透视图,
-图22是示出了保持叉部的另一变型实施例的、与图21类似的视图。
具体实施方式
图1示出了用于飞行器涡轮发动机的螺旋桨的轮叶10,该螺旋桨为涵道式或无涵道式。
轮叶10包括连接到根部14的叶片12。
叶片12具有空气动力学轮廓并且包括拱腹12a和拱背12b,拱腹和拱背通过上游前缘12c和下游后缘12d连接,术语上游和下游参照在运行中气体围绕叶片12的流动。
叶片12具有被称为顶部的自由上端部,以及连接到根部14的下端部。
在示出的示例中,轮叶10通过被称为树脂传递模塑(Resin Transfer Molding,RTM)方法的注射方法由复合材料制成。该方法包括通过三维编织来制备纤维预制件18,然后将该预制件布置在模具中并且注射可聚合树脂,例如环氧树脂,可聚合树脂将浸渍预制件。在叶片12已经固化和硬化之后,叶片的前缘12c通常由金属护套20增强,金属护套例如通过胶合来装配和附接。
轮叶10在此包括翼梁22,翼梁包括形成叶片12的芯部的、并且在树脂注射之前旨在被插入到预制件18中的部分,以及从与叶片12的顶部相对的一侧延伸以形成根部14的一部分(被称为主体24)的部分。
优选地,翼梁22由3D编织碳纤维增强的环氧有机基体复合材料制成,其中,在空气动力学涵道的高度处,经线方向主要是径向定向的,纬线主要是沿着叶片12的弦来定向的。然而,翼梁也可以是由不同有机基体复合材料(热固性、热塑性或弹性体)构成的在机械上更有利的组件,不同有机基体复合材料由以不同纤维布置(编织、编制、针织、单向)形成的长纤维(碳、玻璃、芳族聚酰胺、聚丙烯)增强。
尽管未示出,叶片12可以是中空的或实心的,并且包括填充有泡沫或蜂窝型填充材料的内腔。该填充材料围绕翼梁22安装,并且覆盖有由有机基体复合材料构成的蒙皮,以增加叶片12的抗冲击性。
护套20可以是钛或钛合金、不锈钢、钢、铝、镍等。叶片12的拱腹12a或甚至拱背12b可以覆盖有聚氨酯膜以防止侵蚀。
轴线“A”是轮叶10和叶片12的伸长轴线,特别是轮叶10的设置轴线“A”,即如下轴线,围绕该轴线对轮叶10的角位置进行调节。该轴线通常也是径向轴线,因此该轴线相对于配备有该轮叶10的螺旋桨的旋转轴线沿着半径延伸。
如在图8中示出,轮叶10通过轮叶的根部14经由桨距设置系统34附接到涡轮发动机毂部72,这将在后面更详细地描述。毂部72在此是用作转子盘的环部。毂部72配备有外壳体73,外壳体构成毂部72的空气动力学整流罩。壳体73包括用于使轮叶10穿过的开口75,使得根部14被容纳在壳体73内,同时叶片12从壳体73径向向外延伸。
根部14包括主体24,主体具有在图3至图7中最好地看到的特定形状。主体24包括球部32,球部通过延展部连接到叶片12,该延展部比球部32径向更窄,被称为柱部30。优选地,主体24是实心的,即主体没有中空的凹入部分。
在附图中示出的实施例中,根部14包括金属套部26,该金属套部至少部分地围封主体24,特别地围封球部32,这将在后面更详细地说明。
优选地,套部26独立于桨距设置系统34。
根部14旨在通过桨距设置系统34安装在毂部72中,该桨距设置系统使得轮叶10能够围绕轮叶的设置轴线“A”相对于毂部72枢转。
桨距设置系统34包括杯部58,杯部包括围绕设置轴线“A”延伸的环形壁58a。杯部58用作轮叶10的相对于毂部72的枢轴。该壁58a包括由底部壁58b封闭的下轴向端部以及通过通道59a敞开的上轴向端部,该通道由壁58a的上端部边缘59b径向地界定。壁58a从底部向顶部渐扩,以使得轮叶10的根部14能够通过在设置轴线“A”的方向上轴向插入来安装在杯部58内。杯部58一体地制成。
杯部58的壁58a由内表面59b径向向内界定。
可弹性变形的构件66(例如螺旋形弹簧)围绕设置轴线“A”延伸并安装在杯部58内。该构件66轴向地靠置在底部壁58b的上表面上,在所示的示例中位于该表面的外周处,并且该构件被构造成朝向杯部58的外侧(即朝向轮叶10的顶部一侧)轴向地偏压轮叶10的根部14。
如在图8中可以看到,杯部58被设计成围绕设置轴线“A”可枢转地安装在毂部72中。特别地,杯部被设计成对轴承54、56进行支撑,这些轴承确保围绕设置轴线“A”与毂部72相对地对杯部58进行定心和引导。
轴承54、56可以形成桨距设置系统34的一部分。特别地,引导轴承中的至少一个引导轴承可以具有引导轴承的内环,该内环被集成到杯部58。
下轴承54就是这种情况,下轴承的内环54a集成到杯部58中。实际上,这意味着杯部58在杯部的外周包括滚道54a,轴承54的滚珠直接在滚道上滚动。该滚道包括具有凹入的弯曲截面的环形表面。该滚道位于壁58a和杯部58的下端部处。轴承54的外环54b例如通过收缩配合来附接到壳体73。此外,有利地,杯部58被设计成向轴承54施加预压力。
轴承56的外环56b例如通过收缩配合来附接到壳体73。轴承的内环56a接合在杯部58和壁58a的自由上端部上并且围绕杯部和壁的自由上端部进行接合。壁58a的该端部包括用于安装内环56a的外圆筒形表面76以及用于拧上螺母78的外螺纹,该螺母旨在轴向地支撑在内环56a上,以保持内环轴向紧固抵靠在杯部58的外圆筒形肩部80上。
杯部58的壁58a向外渐扩,使得球部32通过向杯部58的内部轴向滑动而自由插入。因此,有必要提供固定构件以将球部32轴向附接在杯部58中,从而确保轮叶10相对于毂部72的轴向附接。为此,杯部58在杯部的内表面59b中包括被构造成与固定环52配合的装置,固定环形成所述固定构件。
固定环52围绕设置轴线“A”延伸,并且被构造成围绕根部14安装。该固定环52被构造成安装在杯部58内,并分别与根部14和杯部58的环形壁58a配合,以确保根部14轴向地保持在杯部58中。
后面将详细描述该固定环52的不同实施例。
轮叶10也可旋转地固定到杯部58。底部壁58b在此被构造成以形状配合的方式与根部14的自由端部28配合,并因此与主体24的自由端部28配合,使得杯部58能围绕轴线旋转地固定到根部14。在这种情况下,应当理解,底部壁58b包括凹入部60,该凹入部具有非圆形的、特别是矩形的横截面,并且被构造成接纳端部28(图8)。
根据本发明的教导,桨距设置系统34包括安全装置,安全装置用于当固定构件(特别是固定环52)不能再执行其附接功能时将轮叶10的根部14保持在杯部58内。该安全装置使得能够防止轮叶10在脱离的情况下与飞行器碰撞。
为此,至少一个保持叉部77从杯部58的内表面59b径向延伸到径向空间“E”中,该径向空间被保留在杯部58的壁58a与根部14之间。叉部77的延展部与球部32轴向相对地布置,从而限制了杯部58的通道截面59a,以在用于将根部14固定在杯部58中的构件出现故障的情况下将轮叶10的根部14保持在杯部58内。这样,当根部14从杯部58分离时,根部受到径向定向的离心力,该离心力倾向于将根部推出杯部58。叉部77形成杯部58的通道截面59a的、与根部14接触的限制部。因此,施加在轮叶10上的离心力通过叉部77和杯部58而传递到毂部72,以将轮叶10保持在杯部58中。
叉部77形成点状突出部,在一个实施例中,该点状突出部不以连续的方式围绕设置轴线“A”周向地延伸。
在图21中示出的叉部77的替代实施例中,叉部77具有旋转壁的形状。根据在包含设置轴线“A”的平面中的横截面来限定如以下所描述的叉部构造77。
在图22中示出的叉部77的另一变型实施例中,叉部77呈旋转壁的部段元件的形式。根据在包含设置轴线“A”的平面中的横截面来限定如以下所描述的叉部构造77。
如在图8中示出,叉部77与支撑构件79一体地制成,支撑构件被装配并附接到杯部58。支撑构件79包括轴向附接凸部81,轴向附接凸部附接抵靠在杯部58的内表面59b上,并且叉部77从轴向附接凸部径向延伸。更特别地,叉部77从附接凸部81的上端部径向延伸。
在图21和图22中示出的实施例中,多个附接凸部分布在围绕叉部77的多个点处,形成旋转壁或旋转壁的部段元件。在图21和图22中示出的部段不包括任何附接凸部。
附接凸部81例如通过螺钉97和螺母99组件来附接到杯部58的壁58a。螺母99例如通过穿过杯部50的壁58a或穿过附接凸部81压接两个铆钉而制成。例如,螺母99被安装成在螺母穿过的壁的平面中具有间隙,螺钉97使得能够通过夹持来进行附接。使得螺钉97能够穿过的穿过孔口101的直径比螺钉97的杆部的直径略大,以通过保持螺钉的杆部远离孔口101的边缘来避免剪切螺钉97。因此,附接大致是通过将螺钉97紧固抵靠在支撑部上来实现的。
支撑构件79由诸如钢、钛或钛合金(例如TA6V)、铬镍铁合金或铝的金属材料制成。
叉部77在杯部58中的根部14的固定构件出现故障的情况下可能弯屈以轴向地抑制轮叶10的根部14的移位。因此,轮叶10的动能被转换成叉部77的变形能量。更特别地,叉部77在叉部的端部处具有第一肘部83a,以连接到附接凸部81。叉部77可能通过该第一肘部83a的变形而弯屈。
为了赋予叉部77更大的柔性,叉部具有主延展部77a和端部延展部77b,主延展部在此大致为直线形并且从附接凸部81径向向内定向,端部延展部在此大致为直线形,并且端部延展部在轮叶10的根部14轴向移位的情况下径向向外弯曲以促进叉部77的变形。特别地,主延展部77a朝向杯部58的底部倾斜。端部延展部77b从端部延展部的与主延展部77a连接的连接端部朝向杯部58的壁径向延伸。端部延展部77b也朝向杯部58的底部倾斜,以与球部32的轴向相对的壁部段大致平行地延伸。因此,叉部77具有第二肘部83b,第二肘部被布置在主延展部77a与端部延展部77b之间的连接处。
叉部77旨在通过由端部延展部77b的下表面形成的接触面85来与根部14发生接触。接触面85与球部32的相对的壁部段大致平行地延伸。因此,在轮叶10的轴向移位期间,与球部32接触的接触面表面区域85足够大以承受压力并将球部32保持在杯部58内。
在轮叶10的轴向移位期间,因此根部14的球部32通过球部的接触面85偏压叉部77,从而导致叉部77在叉部的第一肘部83a和第二肘部83b处弯屈。因此,根部14的冲击可能更有效地被吸收。
特别地,叉部77至少在叉部的弯曲部的一部分上可弹性变形。例如,叉部77在叉部的整个弯屈移动部上可弹性变形。
替代地,叉部77在叉部的弯屈移动部的第一部分上可弹性变形,因此由根部14传递的能量通过叉部77在叉部的弯屈移动部的端部上的塑性变形而被吸收。
根据在图8中示出的本发明的第一实施例,在轮叶10的根部14在杯部58中的附接位置处,叉部77被布置在距根部14的突出部段一轴向距离处。为了防止轮叶10在固定环出现故障的情况下在叉部77使轮叶减速之前获得过大的速度,优选地,叉部77与根部14的球部32之间的轴向距离减小,例如小于2mm。
根据在图19中示出的本发明的第二实施例,在轮叶10的根部14在杯部58中的附接位置处,叉部77被布置成通过弯屈抵靠根部14的突出部段而被施加预应力。在图7中,叉部77的休止位置以虚线示出。可以看到,叉部77在此抵抗叉部的弹性返回力被向外和向上推压。该实施例使得叉部77能够在轮叶的轴向移除开始时、在轮叶有机会获得速度之前吸收轮叶10的动能。
为了改善当轮叶10与叉部77发生接触时的阻尼,叉部77的接触面85可以覆盖有垫片(未示出),例如由弹性体材料构成的垫片。
优选地,支撑构件79包括多个叉部77,多个叉部围绕轮叶10的根部14均匀地分布以分布力。
为了便于支撑构件在杯部58中的布置,支撑构件79由多个不同的区部79a、79b形成,这些区部中的每个区部独立地附接到杯部58。每个区部79a、79b可以被布置成与两个相邻的区部79a、79b接触,或者区部可以被布置成周向地间隔开。
每个区部79a、79b配备有至少一个叉部77,以使得轮叶10的保持力能够围绕杯部58分布。
当支撑部由多个不同的区部79a、79b形成时,每个区部79a、79b通过支承抵靠杯部58的内表面59b的环形部段而径向地定位。此外,杯部58包括至少一个肩部面87,肩部面从杯部的内表面59b径向向内延伸,以向上轴向支撑并接纳支撑构件79的每个区部79a、79b。更特别地,附接凸部81的上端部轴向支撑抵靠在肩部面87上。因此,每个区部79a、79b被径向地和轴向地定位,使得每个叉部77相对于球部32正确地定位。
在此肩部面87由边沿89的下表面形成,边沿从杯部58的上端部径向向内延伸。如将在后面说明的,在桨距设置系统34的一些实施例中,有必要提供用于插入诸如固定环的部件的通道。在这种情况下,边沿89不是围绕杯部58的整个圆周连续地延伸,而是由不连续的部段元件形成,在不连续的部段元件之间周向地保留有用于插入所述元件的空间。
有利地,支撑构件79包括用于对平台93进行附接的径向板91,平台旨在对壳体73的相关开口75进行封闭,以为螺旋桨提供更好的空气动力学性能。附接板91被布置在附接凸部81的上端部处。在此,附接板在杯部58的上端部上方延伸以能够承载平台93,平台通常对整个开口75进行封闭。在此,板91从内端部径向地延伸到外端部,内端部位于柱部30附近并且与杯部58的内部垂直,外端部被定位成与杯部58的外部垂直。板91恰好在壳体73的下方延伸,使得平台93与壳体73的外表面齐平。
例如,板91具有围绕设置轴线“A”的环形形状。板91例如由多个部段元件制成,以便于围绕根部14布置板。每个部段元件可以具有至少一个叉部77。
因此,支撑构件79不仅在固定环82出现故障的情况下用作安全装置,还用作平台93的支撑部。这使得能够减少构成螺旋桨的部件的数量,从而减小螺旋桨的重量,并简化螺旋桨的组装。
平台93可以由金属或复合材料制成。
为了沿着设置轴线“A”调整平台93的位置使得平台与壳体73的外表面齐平,可以在平台93和板91之间插入楔部95。
现在通过桨距设置系统34的两个特定的且非限制性的实施例来描述本发明的实施。在这两个实施例中,如前所述的,根部14的主体24具有在图3至图7中最好地看到的特定形状。
主体24大致包括上述三个部分,即:
-自由端部28,自由端部位于叶片12的相对侧,
-柱部30,柱部位于叶片12一侧,以及
-球部32,球部位于自由端部28与柱部30之间。
在所示的示例中,自由端部28具有大致平行六面体的形状。如在图7中可以看到,该端部28从桨距轴线“A”偏置,以进行正确固定(détrompage)或转位(indexage),这将在下面更详细地说明。
如在图5和图6中示出,Pb被限定为横向平面,即垂直于设置轴线“A”的平面,该平面大致穿过端部28的沿着设置轴线“A”测量的中部。该平面Pb被称为底部平面或下平面。图7示出了端部28在该平面Pb中的截面形状。被称为底部截面的该截面具有被表示为Sb的值或面积(例如最大的值或面积)并且在所示的示例中通常为矩形形状。
如以下还将描述的,端部28被构造成与用于设置轮叶10的系统34配合。
柱部30具有相对复杂的形状,并且可以被认为包括:
-两个侧翼30a、30b,两个侧翼分别位于叶片12的拱腹12a一侧和拱背12b一侧,两个侧翼沿着设置轴线“A”在叶片12的顶部的方向上朝向彼此汇聚,以及
-两个边缘,分别为上游边缘30c和下游边缘30d,相反地,上游边缘和下游边缘沿着设置轴线“A”在叶片12的顶部的方向上彼此分开(参见图4和图5)。
Ph被限定为穿过柱部30(特别地穿过柱部的下端部)的横向平面。该平面Ph被称为高平面或上平面。在该平面中,柱部可以具有非圆形(例如椭圆形、长圆形、正方形或矩形)的截面形状。被称为高截面的该截面具有被表示为Sh的值或表面积(例如最大的值或表面积)。
球部32具有大致凸出的形状或圆顶的形状,该凸出部或圆顶部围绕设置轴线“A”延伸。
Pm被限定为穿过球部32的中间平面,特别地在球部的最大横截面部分(被表示为Sm)处。该平面Pm被称为中间平面。在该平面中,尽管不是限制性的,球部32可以具有圆形形状的截面形状。
应当理解,平面Pm位于平面Pb与平面Ph之间。球部32的横截面从平面Pm(Sm)减小到平面Ph,并且从平面Pm朝向平面Pb减小。因此应当理解,Sm大于Sb和Sh。此外,在所述的示例中,Sh大于Sb。
套部26在此由两个半壳26a、26b制成,如在图3中可以看到,这两个半壳被装配并附接到主体24,例如一个半壳在叶片12的拱腹12a一侧,另一个半壳在叶片12的拱背12b一侧。因此,半壳26a、26b在接合平面处接合,接合平面穿过设置轴线“A”并且大致平行于叶片12的弦延伸。
有利地,套部26优选地通过胶合来附接到主体24。胶一直围绕设置轴线“A”在套部与主体24之间延伸。
优选地,套部26由金属(例如钢、钛或钛合金,如TA6V)制成。胶例如为填充有热塑性节部或弹性结节的环氧树脂胶、或用纤维增强的环氧树脂胶。由于套部的空腔与主体24(主体可以为复合材料)之间的大的接触表面积,该胶合组装方法特别合适。胶密封件的存在是有利的,因为胶密封件使得轻微的形状缺陷能够被纠正。胶密封件还使得能够防止金属/复合材料界面处的摩擦,并因此增加轮叶10的使用寿命。
设想了将套部26装配到主体24的多种可能方式。第一可能方式是一旦套部的两个半壳被装配就有意地在套部26的两个半壳26a、26b之间保留间隙,使得当胶密封件固化时可以适当地施加压力。固化阶段可以在高压釜中进行,其中,整个轮叶10在真空袋内。然而,也可以在压力机中执行该操作。然而,在两个半壳26a、26b之间保留间隙的缺点是两个半壳的定位更难控制,因此必须对外表面进行返工。
第二可能方式是在没有任何现有间隙的情况下使一个半壳围绕主体24抵靠另一个半壳来装配半壳。这种策略是可能的,例如,通过对已经被切割成两个部分并且在机加工操作期间保持在一起的坯料进行机加工,以确保一旦半壳被重新组装后外表面的几何形状。这使得套部26的外表面的定位和几何形状能够被控制,而不需要在胶合之后进行额外的机加工。在任何情况下,可以考虑通过定位销或止挡部来确保套部的半壳的相对位置。
然而,在主体24与套部之间存在胶密封件不是强制性的,尽管这是非常有利的。可选地,在套部和复合主体24之间可以使用预应力垫圈(或弹簧),以使主体24径向压靠在套部的支承表面上。当套部的两个半壳围绕球部32装配时,套部的几何形状也可以用于轻微地“夹持”主体24。在这种情况下,套部的变形产生了预应力。因此,在最终组装之前,必须提供工具来保持该位置。
如在图5和图6中可以看到,套部26覆盖并贴合球部32和柱部30的至少一部分,并且在球部32的在中间截面Sm处的截面中以及在柱部30的在高截面Sh处的截面中具有互补的形状。
更具体地,在所示的示例中,套部26包括三个部分:
-下端部36,下端部大致呈环形形状(参见图5至图7)并且在根部14的自由端部28处围绕根部的自由端部延伸,
-上端部38,上端部在平面Ph处延伸并且包括两个侧唇部40,两个侧唇部被施加到柱部30的侧翼30a、30b,以及
-中间部分42,中间部分被施加到球部32并与球部的形状紧密贴合。
唇部40支撑在柱部30的侧翼30a、30b上,并且使得轮叶10的根部14能够被加强,并增强根部对围绕设置轴线A的扭转的抵抗力。
此外,唇部使得能够在轮叶10受到冲击(例如鸟类的摄入)的情况下吸收能量。在这些唇部上可以存在圆角,以防止对主体24的局部磨损或损坏。
套部26的与主体24接触的内表面用作支承表面。与销钉固定的附接部相比,支承表面通过利用轮叶10的底部的整个圆周而最大化。在销钉固定的附接部中,轮叶10的根部14的仅分别位于拱腹和拱背上的两个不同表面支撑在支承表面上,而轮叶10的根部14的位于前缘和后缘上的表面是自由的。此外,与销钉固定的附接部相比,支承表面在径向方向上的高度要大得多,这也有助于显著增大支承表面的表面积。这种大的支撑表面使得能够在所有运行条件下降低接触压力。
套部26包括用于对收缩配合环48、50进行安装的两个圆筒形表面44、46a。收缩配合环48、50使得能够保持半壳26a、26b抵靠彼此紧固并且紧固到主体24。收缩配合环48、50围绕设置轴线“A”延伸。
表面44位于下端部36上,并且相对于设置轴线“A”径向向外定向。该表面通过收缩配合来接纳环48,环从下方接合并轴向支撑在位于套部26的端部36与中间部分42的接合处的圆筒形支承表面上。
表面46a位于中间表面42上,并且相对于设置轴线“A”径向向外定向。该表面通过收缩配合来接纳环50,环从上方接合并轴向支撑在定位成靠近平面Pm的圆筒形支承表面上。
可以看到,表面46a被定位成紧邻圆筒形表面46b,圆筒形表面旨在接纳固定环52,如下文所述。
在所示的示例中,表面44、46a以及环48、50具有不同的直径。表面46a的直径比表面44的直径更大,因此环50的直径比环48的直径更大。
表面46a、46b可以具有相同的或不同的直径。例如,表面46b的直径可以比表面46a的直径略小。当环50应该相对于该表面46b以预定径向间隙安装时尤其如此。
从图5和图6可以看出,环50位于平面Ph与平面Pm之间,环48位于平面Pm与平面Ps之间。
图5和图6还示出了环48、50和平面Pm、Ph、Ps相对于滚动轴承54、56的位置,滚动轴承围绕设置轴线“A”和根部14延伸。
在此,轴承54、56的数量为两个,分别为下轴承54和上轴承。
轴承54、56为滚珠滚动型。在所示的示例中,轴承具有不同的直径,并且轴承的滚珠也具有不同的直径。
轴承54大致在平面Pm与平面Pb之间延伸,并因此围绕球部32的下部分延伸。该轴承还围绕环48延伸。该轴承54的直径比另一轴承56的直径更小,并且该轴承的滚珠的直径比另一轴承56的滚珠的直径更大。
轴承54也为角接触型。在示出的示例中,滚珠在滚珠的环54a、54b的滚道上的支承点或支承表面位于截头锥形表面S1上,该截头锥形表面沿着设置轴线“A”延伸,并且该截头锥形表面的最大直径位于轮叶10的顶部一侧。
轴承56大致在平面Pm与平面Ph之间延伸,并因此围绕球部32的上部分延伸。该轴承还围绕环50延伸。轴承56也为角接触型。在示出的示例中,滚珠在滚珠的环56a、56b的滚道上的支承点或支承表面位于截头锥形表面S2上,该截头锥形表面沿着设置轴线“A”延伸,并且该截头锥形表面的最大直径位于轮叶10的根部14的自由端部一侧。
由于支承表面的在高度上位于中间截面与高截面之间的部分位于杯部58内部,这与集成在枢轴中的销钉固定的附接部的现有技术不同,因此在两个轴承54、56之间的中间部段的位置在径向总尺寸方面是非常有利的。这有助于减小设置系统34的径向总体尺寸。
图8至图17示出了桨距设置系统34的第一实施例,特别是固定环52的第一实施例,图18示出了桨距设置系统34和该环的替代实施例。
桨距设置系统34包括杯部58,杯部包括围绕设置轴线“A”延伸的环形壁58a。该壁58a包括下轴向端部和上轴向端部,下轴向端部由底部壁58b封闭,上轴向端部敞开并且被构造成使得轮叶10的根部14能够安装在杯部58内。
底部壁58b被构造成以形状配合的方式与根部14的自由端部配合,并因此与主体24的端部28配合,使得杯部58能围绕轴线旋转地固定到根部14。
在这种情况下,应当理解,底部壁58b包括凹入部60,该凹入部具有非圆形的、特别是矩形的横截面,并且被构造成接纳端部28(图8)。如在图5中可以看到,该凹入部60以与端部28类似的方式(参见图7)相对于设置轴线“A”偏心。这种偏心使得当根部14插入和安装在杯部58中时能够进行转位和正确固定,并且能够使端部28在凹入部60中仅有一个接合位置。
凹入部60位于杯部58的底部壁58b的上表面或内表面上,因此凹入部位于杯部58内部并且被定向在根部14一侧。
桨距设置系统34在轮叶10的根部14处产生扭矩,该扭矩抵消了由空气动力学力和离心力产生的扭转力矩。根部14的端部28可以像根部14的主体24的其余部分一样被围封在套部26中。在这种情况下,根部的端部也将具有非圆形形状以限制根部的端部的旋转。然而,如上所述,有利地,主体24的该端部从套部突出以直接迫使主体24旋转。这提供了更直接的力路径,使扭转力矩被直接地施加到主体24。底部截面的尺寸严格小于中间截面的最大尺寸,从而将周向总尺寸限制到该高度。结果,套部在该高度处的周向总尺寸也比在中间部分处的周向总尺寸小。这使得能够减小在中间截面下方的下轴承的直径。因此,轮叶10的根部14可以集成在更低处,这极大地降低了与根部14的集成相关联的理论毂部比。本领域技术人员已知,特别地由于具有低的毂部比的发动机更紧凑且因此更轻,因而低毂部比改善了发动机的性能。与竞品相比,这最后一点是该技术方案的非常重要的优势,其中,竞品通常有具有圆筒形外部形状的套部。
底部壁58b包括下表面或外表面,下表面或外表面位于根部14的相对侧上,且包括圆筒形延伸部62,该圆筒形延伸部沿着设置轴线“A”延伸并且包括外螺纹部或外笔直花键64,外螺纹部或外笔直花键用于将桨距设置系统34与未示出的桨距改变机构旋转联接,该桨距改变机构对于螺旋桨的不同桨距设置系统34和轮叶10是共用的。
可弹性变形的构件66(例如螺旋形弹簧)围绕设置轴线“A”延伸并安装在杯部58内。该构件66轴向地靠置在底部壁58b的上表面上,在所示的示例中位于该表面的外周处,并且该构件被构造成朝向杯部58的外侧(即朝向轮叶10的顶部一侧)轴向地偏压轮叶10的根部14。
构件66支撑在套部26的圆筒形支承表面68上。在所示的示例中,构件66通过以下方式来进行定心:将构件的上端部接合在套部的圆筒形边沿70上并使构件的上端部围绕套部的圆筒形边沿进行接合,以及将构件的下端部接合在杯部58的圆筒形边沿上并使构件的下端部围绕杯部的圆筒形边沿进行接合,杯部的圆筒形边沿位于底部壁58b的外周处。
构件66在此围绕收缩配合环48延伸。
在图8中可以看到,杯部58被设计成对轴承54、56进行支撑,轴承确保与毂部72相对地围绕设置轴线“A”对杯部58进行定心和引导。
轴承54、56可以形成桨距设置系统34的一部分。特别地,引导轴承中的至少一个引导轴承可以具有引导轴承的内环,该内环被集成到杯部58。
下轴承54正是如此,下轴承的内环54a被集成到杯部58中。实际上,这意味着杯部58在杯部的外周包括滚道54aa,轴承54的滚珠直接在滚道上滚动。该滚道包括具有凹入的弯曲截面的环形表面。该滚道位于壁58a和杯部58的下端部处。轴承54的外环54b例如通过收缩配合来附接到毂部72。此外,有利地,杯部58被设计成向轴承54施加预压力。
轴承56的外环56b例如通过收缩配合来附接到毂部72。轴承的内环56a接合在杯部58和壁58a的自由上端部上并且围绕杯部和壁的自由上端部进行接合。壁58a的该端部包括用于安装内环56a的外圆筒形表面76以及用于拧上螺母78的外螺纹部,该螺母旨在轴向地支撑在内环56a上,以保持内环抵靠杯部58的外圆筒形肩部80被轴向紧固。
杯部58的壁58a在壁的内表面59b中还包括被构造成与前述固定环52配合的装置。
固定环52围绕设置轴线“A”延伸,并且被构造成围绕根部14安装。该固定环52被构造成安装在杯部58内,并分别与根部14和杯部58的环形壁58a配合,以确保根部14轴向保持在杯部58中。
在图8至图17的实施例中,该固定环52是犬齿式环,该犬齿式环包括外犬齿部84,外犬齿部被构造成与杯部58的环形壁58a的互补的内犬齿部82配合。
杯部58的齿部82在图9中最好地看到。这些齿部围绕设置轴线“A”均匀地间隔开。在所示出的非限制性示例中有六个齿部。例如,齿部各自具有介于约20°至30°之间的围绕设置轴线“A”的成角度的延伸部。
齿部82中的每一个齿部在齿部的内周上包括相对于设置轴线“A”周向地定向的凹槽86。齿部82中的凹槽86围绕设置轴线“A”形成不连续的谷部。
犬齿式环在图10中最好的观察到。犬齿式环的齿部84围绕设置轴线“A”均匀地间隔开。在所示出的非限制性示例中有六个齿部。例如,齿部各自具有介于约20°至30°之间的围绕设置轴线“A”的成角度的延伸部。
齿部84与齿部82互补,并且被构造成通过犬齿式接合来与这些齿部82配合。犬齿式接合是航空领域中众所周知的安装方法,并且将由示出安装方法的图12至图17示出。
如上所述,并且如在图9中示出,在这种情况下,杯部58的边沿89形成为部段元件,这些部段元件在周向上彼此间隔开,以使得环52的齿部84能够穿过。边沿89的部段元件不一定与杯部58的齿部82一致地布置,边沿的部段元件与杯部的齿部可以成角度地偏置。这使得能够例如提供用于在环52意外移除的情况下将环52保持在杯部58内的装置。在图12至图17中,没有示出杯部58的包括边沿89的部分,以使得能够更好地观察和说明桨距设置系统34的运行。
环52包括内圆筒形表面52a,该内圆筒形表面旨在通过滑动来与套部26的前述表面46b配合。
环52包括第二组齿部88,第二组齿部在轮叶10的顶部一侧从环52的上表面89轴向向上延伸。这些齿部88也围绕设置轴线“A”均匀地间隔开。在所示的示例中有六个齿部88。齿部88可以相对于齿部84交错,即齿部88与齿部84之间的周向空间轴向对齐。作为非限制性示例,齿部88各自具有介于约10°至20°之间的围绕设置轴线“A”的成角度的延伸部。
齿部88中的每一个齿部在齿部的内周上包括相对于设置轴线“A”周向地定向的凹槽90。齿部88中的凹槽90围绕设置轴线“A”形成不连续的凹槽。
图11示出了锁定环部92,该锁定环部被构造成轴向接合在犬齿部82、84之间,以防止环52在杯部58内旋转。
该环部92包括滑块94,在所示的非限制性示例中,滑块的数量为六个,滑块旨在接合于在齿部82与齿部84之间延伸的齿间空间中。因此,应当理解,这些滑块94具有与这些空间的形状互补的形状,并且围绕设置轴线“A”均匀地间隔开。
在所示的示例中,滑块94通过在滑块94之间周向延伸的桥部96彼此固定。桥部96的数量为五个,每个桥部在两个相邻的滑块94之间延伸。滑块94中的两个滑块特意不通过桥部连接在一起,使得环部92是敞开的。当在桨距设置系统34中安装环部时,这可以通过使这些滑块彼此分开移动或朝向彼此移动来简化安装。
滑块94中的每一个滑块在滑块的内周上包括相对于设置轴线“A”周向地定向的凹槽98。滑块94中的凹槽98围绕设置轴线“A”形成不连续的谷部。
桨距设置系统34还包括仅在图17中可见的环形卡扣环100。
卡扣环100被安装在杯部58中,以将锁定环9轴向阻挡在杯部58中。卡扣环100也可以分开或打开以便于卡扣环的安装,并且卡扣环旨在当这些凹槽86、98全部位于与设置轴线“A”垂直的同一平面中并且相对于彼此周向地布置以围绕设置轴线“A”形成完整的谷部时接合在杯部58的齿部82的凹槽86中以及环部92的滑块94的凹槽98中(参见图16和图17)。
现在参照图12至图17,图12至图17示出了用于对由在图1中示出的轮叶10和在图8中示出的桨距设置系统34形成的组件进行安装的方法。
在图12中示出的第一步骤中,使轮叶10的根部14通过沿着设置轴线“A”轴向平移来接合在桨距设置系统34的杯部58中,直到根部14的主体24的端部28接合在杯部58的凹入部60中。如在附图中可以看出,收缩配合环已经围绕根部14的主体24的柱部30受限地安装。尽管在该图中未示出,但是当根部14插入到杯部58中时,构件66(图8)被压缩。
在图12和图13中示出的第二步骤中,将收缩配合环围绕设置轴线“A”成角度地定位,使得收缩配合环的齿部84与在杯部58的齿部82之间的空间对准。然后使环52在杯部58内轴向平移移位,直到环52接合在套部26的表面46b上,并且齿部84位于齿部82的正下方,如在图13中示出。设置在齿部上的凹槽90可以用于用合适的工具夹持环52。
在图13和图14中示出的第三步骤中,使环52围绕设置轴线“A”旋转移位,使得这些齿部82、84彼此轴向对准。在所示出的示例中,由于齿部的成角度的延伸,该成角度的移位约为25°至30°。齿部88可以用于对环52进行夹持并通过前述工具使环旋转。构件66(未示出)从杯部58轴向向外偏压根部14,使得齿部84轴向靠置在齿部82上。因此,根部14轴向地保持在杯部58和桨距设置系统34内。在运行中,被施加到轮叶10的离心力通过齿部82、84传递到杯部58,这些力直接被轴承54吸收,轴承的内环54a集成到杯部58中。
在图15和图16中示出的第四步骤中,将环部92围绕设置轴线“A”成角度地定位,使得环部的滑块94与位于齿部82、84之间的空间对准。然后,使环部92在杯部58内轴向平移移位,直到滑块94接合在这些空间中。因此桥部96可以靠置在环52的齿部84上。因此,环部92防止环52在杯部58内的任何旋转。
在图17中示出的最后的步骤中,将卡扣环100接合在周向对准的凹槽86、98中。卡扣环100防止环部92的意外拆卸。
然后将支撑构件79的区部79a、79b定位在杯部58中。将每个区部79a、79b引入到径向地保留在杯部58的壁58a与柱部30之间的空间“E”中。然后,通过使每个区部径向压靠在杯部58的内环形表面59b上并轴向向上压靠在边沿89的肩部面87上来对每个区部79a、79b进行定位。然后例如通过螺钉和压接螺母将区部79a、79b附接在该位置。
在图8中示出的实施例中,叉部77在球部32上轴向延伸,但是不在固定环52上延伸。
替代地,如在图20中示出,叉部77的自由端部与固定环52的上表面轴向相对地延伸。因此,叉部77还参与将固定环52保持在杯部58内。
应当理解,轮叶10的拆卸是通过以相反的顺序执行上述步骤来进行的。还应当理解,对根部14进行安装和拆卸的基本步骤之一是固定环52。该环52可以从涡轮发动机的外部进行操控,这在维护操作期间是特别有利的。轮叶10可以通过拆卸和移除最小数量的部件来从螺旋桨拆卸和移除。
参照图18,图18示出了固定环52’的替代实施例。该环52’的横截面为楔形,并且该环被构造成在运行期间在离心力的作用下从杯部58轴向向外偏压,并且通过楔形效应保持轮叶10的根部14轴向紧固。
在所示的示例中,环52’在轴向半横截面上大致为梯形的,并且包括下表面102和两个侧表面(分别为内表面104和外表面106)。表面102至106为环形,并且围绕设置轴线“A”延伸。
环52’围绕根部14接合在杯部58中,并且由该环的表面102在此通过垫圈108轴向支撑在收缩配合环50上。
环的外表面106通过轴向支撑和滑动与互补环110配合,互补环被安装在杯部58内并且围绕环52’安装。
环52’被分段并且由多个区部形成,这些区部围绕设置轴线“A”布置在距彼此一定周向距离处。作为非限制性示例,区部的数量为六个,并且区部围绕设置轴线“A”均匀地分布。
最终,螺母112被旋拧到杯部58的上端部的内螺纹部上,并且通过支承和轴向滑动与环52’的内表面104配合。
螺母112的旋拧和紧固导致靠置在垫圈108上的环52’的区部的轴向移位,并且导致这些区部径向偏压抵靠具有互补形状的环110。因此任何安装间隙都被移除。
套部26包括圆筒形肩部114,该圆筒形肩部114在此在套部26的中间部分42与下端部之间的接合部处靠置在杯部58的互补的圆筒形肩部116上。该变型的目的特别是为了吸收离心力以实现轮叶10的保持,并且通过在套部26(和因此轮叶10的根部14)与轴承54的内环54a之间直接施加预应力来替代前述构件66。
如在图18中示出,包括叉部77并对板95进行支撑的支撑构件79当然适用于该实施例。
未示出的其它变型实施例是可能的,包括:
套部26的半壳26a、26b可以通过螺栓连接、铆接、焊接等装配到主体24;
用于将套部26连接到主体24的胶可以是环氧胶,但是该胶也可以是弹性体胶或热塑性胶。也可以使用非粘性膜来使得能够进行相对移动同时限制摩擦磨损;
仍然关于套部/主体界面24的主题,也可以将所提出的那些方案中的多种技术方案组合在一起(胶合、通过垫圈或弹簧施加预应力、通过套部的几何形状施加预应力);这些解决方案可以独立于在套部的两个部分之间存在间隙来进行组合;
尽管不太有利,但是轴承的对轮叶10的离心保持进行确保的径向位置可以与轴承的对由空气动力学力和离心力产生的弯屈力矩的吸收进行确保的径向位置相反。
在所有这些实施例中,当固定环52、52’不再处于对轮叶10的根部14进行固定的状态下,球部32沿着设置轴线“A”轴向向外移位。球部32与叉部77发生接触以导致叉部的变形,这使轮叶10充分减速,轮叶能够通过变形的叉部77而保持在杯部58内。由轮叶10施加的离心力经由附接凸部81传递到毂部,其中,附接凸部轴向支撑抵靠在肩部面87上,因此肩部面将离心力传递到杯部58,杯部本身通过滚动轴承54、56将力传递到毂部72。这样,离心力不会穿过支撑构件79的附接螺钉,附接螺钉以足够的径向间隙被接纳在支撑构件各自的孔口中。
Claims (16)
1.一种用于飞行器涡轮发动机的组件,所述组件包括无涵道式螺旋桨轮叶(10)以及用于对所述轮叶(10)的桨距进行设置的系统(34),所述组件包括:
-轮叶(10),所述轮叶包括根部(14),所述根部旨在附接到所述螺旋桨的毂部(72)并且旨在接纳在所述毂部(72)的外壳体(73)的相关开口(75)中,所述根部(14)具有球形部段(32);
-用于围绕设置轴线(A)对所述轮叶(10)的桨距进行设置的系统(34),所述桨距设置系统(34)包括杯部(58),所述杯部旨在被布置在所述外壳体(73)内,所述杯部包括敞开的渐扩的上端部,所述敞开的渐扩的上端部用于使所述根部(14)轴向插入到所述杯部(58)的环形壁(58a)中,并且所述轮叶(10)的根部(14)通过固定构件(52)轴向附接在所述杯部中,所述固定构件被附接到所述杯部(58),所述接纳杯部(58)旨在能围绕所述设置轴线(A)相对于所述毂部(72)枢转地安装;
其特征在于,所述组件包括至少一个保持叉部(77),所述至少一个保持叉部从所述杯部(58)的壁(58a)径向延伸到被保留在所述杯部(58)的壁(58a)与所述根部(14)之间的径向空间(E)中,所述叉部(77)与所述球部(32)轴向相对地布置,所述叉部(77)能够在用于将所述根部(14)附接在所述杯部(58)中的构件出现故障的情况下通过与所述球部(32)接触而将所述轮叶(10)的根部(14)保持在所述杯部(58)内。
2.根据前一项权利要求所述的组件,其特征在于,所述叉部(77)与支撑构件(79)一体地制成,所述支撑构件被装配并附接到所述杯部(58)。
3.根据前一项权利要求所述的组件,其特征在于,所述支撑构件(79)包括轴向附接凸部(81),所述轴向附接凸部附接抵靠在所述杯部(58)的内表面(59b)上,并且所述叉部(77)从所述轴向附接凸部径向延伸。
4.根据权利要求2或3所述的组件,其特征在于,所述支撑构件(79)包括用于对平台(93)进行附接的径向板(91),所述平台旨在对所述壳体(73)中的相关开口(75)进行封闭,所述附接板(91)被布置在所述附接凸部(81)的上端部处,所述板(91)在所述杯部(58)的上端部边缘上方延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组件,其特征在于,所述叉部(77)在用于将所述根部(14)固定在所述杯部(58)中的构件(52)出现故障的情况下能够弯屈以轴向地抑制所述轮叶(10)的根部(14)的移位。
6.根据前一项权利要求所述的组件,其特征在于,所述叉部(77)具有主延展部(77a)和端部延展部(77b),所述主延展部从所述附接凸部(81)径向向内定向,所述端部延展部在所述轮叶(10)的根部(14)轴向移位的情况下径向向外弯曲以促进所述叉部(77)的变形。
7.根据权利要求5或6所述的组件,其特征在于,所述叉部(77)在所述叉部的弯屈移动部的至少一部分上能弹性弯屈变形。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组件,其特征在于,在所述轮叶(10)的根部(14)在所述杯部(58)中的附接位置处,所述叉部(77)被布置在距所述根部(14)的球部(32)一轴向距离处。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的组件,其特征在于,在所述轮叶(10)的根部(14)在所述杯部(58)中的附接位置处,所述叉部(77)被布置成通过弯屈抵靠所述根部(14)的球部(32)而被施加预应力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的组件,其特征在于,所述支撑构件(79)包括多个叉部(77),所述多个叉部围绕所述轮叶(10)的根部(14)均匀地分布。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的组件,其特征在于,所述支撑构件(79)由多个不同的区部(79a,79b)制成,所述多个不同的区部中的每一个区部独立地附接到所述杯部(58)。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的组件,其特征在于,所述杯部(58)包括肩部面(87),所述肩部面从所述杯部(58)的内表面(59b)径向向内延伸并且轴向向上支撑所述支撑构件(79)。
13.根据前一项权利要求所述的组件,其特征在于,所述支撑构件(79)通过附接螺钉(97)附接到所述杯部(58),所述附接螺钉被接纳在贯通孔口(101)中,所述贯通孔口的直径大于所述附接螺钉的杆部的直径,所述螺钉(97)被旋拧到螺母(99)中并且所述螺钉被安装成在所述杯部(58)的孔口(101)中或在所述附接构件(79)的孔口(101)中具有径向活动空间,使得被施加到所述叉部(77)的轴向力仅通过所述肩部面(87)向上传递,所述附接构件(79)邻接抵靠所述肩部面。
14.根据前述权利要求中任一项所述的组件,其特征在于,所述固定构件由固定环(52,52’)形成,所述固定环围绕所述轴线(A)延伸,并且所述固定环被构造成围绕所述根部(14)安装,该固定环(52,52’)被构造成被安装在所述杯部(58)内并且分别与所述根部(14)和所述杯部(58)的环形壁(58a)配合,以确保将所述根部(14)轴向保持在所述杯部(58)中。
15.根据前一项权利要求所述的组件,其特征在于,所述叉部(77)的部段与所述固定环(52)轴向相对地延伸。
16.一种涡轮发动机,所述涡轮发动机特别用于飞行器,所述涡轮发动机包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的组件。
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