DE112008003512B4

DE112008003512B4 - System und Verfahren für eine adaptive Blattsteuerflächenanpassung

Info

Publication number: DE112008003512B4
Application number: DE112008003512.1T
Authority: DE
Inventors: Peter B. Houser; John Henry Studer; Gerry Vossler; John Hafor
Original assignee: GE Aviation Systems LLC
Current assignee: GE Aviation Systems LLC
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2011507764A; US8727722B2; DE112008003512T5; JP5753384B2; US20100047067A1; GB201011318D0; GB2468262A; CA2709936A1; CA2709936C; WO2009085639A1

Abstract

Verfahren zur Schwingungsreduzierung in einem Rotorblattsystem (30), zu dem mindestens zwei um eine Achse drehbare Rotorblätter (40) gehören, wobei die mindestens zwei Blätter (40) eine anpassbare Eigenschaft aufweisen, wobei das Verfahren beinhaltet:Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts (40) in Bezug auf einen Blattverfolgungssensor (62);Auswählen eines ersten zu ändernden Blatts (40) der mindestens zwei Rotorblätter (40) basierend darauf, welches der mindestens zwei Rotorblätter (40) um einen größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) entlang der Achse in einer ersten Richtung verlagert ist; undÄndern einer Eigenschaft des ersten Blatts (40), um eine axiale Position des ersten Blatts (40) zu verändern, nur bis das erste Blatt (40) nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) in der ersten Richtung aufweist, um eine Reduzierung von Schwingungen in dem Rotorblattsystem (30) zu ermöglichen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Das Gebiet der Erfindung betrifft allgemein Rotorblätter und spezieller ein Steuerungssystem zum Anpassen einer relativen Position eines Rotorblatts.
Ein Hubschrauber ist ein Drehflügelluftfahrzeug, das ein System von durch einen Motor angetriebenen Rotorblättern verwendet, um Auftrieb und Schub zu erzeugen, so dass der Hubschrauber in der Lage ist, aufzusteigen/zu sinken und sich horizontal zu bewegen. Ein Steigungswinkel jedes Blatts kann individuell eingestellt werden, um den Anstellwinkel sowie eine durch jedes Blatt erzeugte Auftriebskraft zu ändern. In einigen bekannten Hubschraubern verfügt ein Pilot über eine kollektive Blattverstellung, die den Steigungswinkel an sämtlichen Blättern gleichzeitig und in demselben Maße ändert, und über eine zyklische Blattverstellung, die den Steigungswinkel der einzelnen Blätter über jeden Zyklus der Rotation hinweg fortlaufend ändert. Darüber hinaus erleichtert ein Ändern des Steigungswinkels der rotierenden Blätter mittels der zyklischen Blattverstellung die Steuerung der Längsneigung und des Rollens.
Während eines Vorwärtsflugs besteht eine Asymmetrie der Auftriebskraft zwischen den vorlaufenden Rotorblättern und den zurücklaufenden Rotorblättern. Wenn derartige Rotoren starr verbunden sind induziert diese Asymmetrie an dem Hubschrauber allerdings ein Rollmoment. In einigen anderen bekannten Hubschraubern werden am Fuß der Rotorblätter Schlaggelenke oder ein Kardanmechanismus verwendet, um das während des Flugs zu erfahrene Rollmoment weitgehend zu eliminieren. Darüber hinaus führt die Asymmetrie der Auftriebskraft zu einem Flattern der Blätter, was den Auftrieb auf der vorlaufenden und zurücklaufenden Seite im Wesentlichen ausgleicht. Allerdings begrenzt das Blattflattern auch den Wirkungsgrad des Rotors im Vorwärtsflug und kann die Rotoranordnung zu einer unerwünschten Schwingung anregen.
In bekannten Hubschrauberrotorblattsystemen beschreibt ein rotierendes Blatt eine Kreisbahn, die in der Fachwelt gewöhnlich als Rotorebene bezeichnet wird. Unter normalen Betriebsbedingungen kann sich jedes Blatt auf einem sinusförmigen Pfad in der Rotorebene bewegen und gegenüber den übrigen Blätter versetzt sein. Allerdings können solche Rotorblattpfade das Rotorblattsystem zu Schwingungen anregen, die jenen ähneln, die durch eine Unwucht hervorgerufen werden. Um die Schwingung zu kontrollieren, benutzen zumindest einige bekannte Hubschrauber Blattanpassungen als Blattsteigungs- und Schwingungsdämpfer. Andere bekannte Hubschrauber benutzen mechanische Regelungssysteme, um Schwingungen zu erfassen und diesen entgegenzuwirken. Bekannte Regelungssysteme verwenden eine Masse als einen stabilen Referenzwert, und ein von der Masse ausgehendes Gestänge betätigt eine Klappe, um den Anstellwinkel des Rotorblatts einzustellen, um den Schwingungen entgegenzuwirken. Allerdings kann ein Lokalisieren des Ursprungs der Schwingung schwierig sein. Einige bekannte Dämpfungssysteme benutzen eine Stroboskopblitzlampe, um Farbmarkierungen oder farbige Reflektoren auf der Unterseite der Rotorblätter zu beobachten. An den identifizierten Rotorblättern können dann Anpassungen des Blattanstellwinkels vorgenommen werden, um eine Schwingungskontrolle zu erreichen.
US 6 322 324 B1 beschreibt ein System zur Verwendung bei einer Korrektur der Bahnführung von mehreren Hubschrauberrotorblättern, zu dem ein Unwuchtsanalysator, eine Trimmklappenbetätigungssteuerung, ein Datenaufzeichnungsgerät und mit Rotorblättern gekoppelte Trimmklappen gehören. Die Trimmklappen sind mit den Hinterkanten der Rotorblätter bewegbar verbunden und relativ zu dem Rest des Rotorblatts auslenkbar. Das System enthält ferner einen Blattverfolgungssensor, einen oder mehrere Schwingungssensoren und einen Rotorazimutlagesensor. Der Blattverfolgungssensor wird verwendet, um eine Relativverlagerung zwischen der Ebene, in der ein Blatt rotiert, und einer Referenzebene zu messen. Die Referenzebene ist als die Rotationsebene der Rotorblattspitze eines als Master-Blatt bestimmten Rotorblattes der mehreren Hubschrauberrotorblätter definiert, und die Bahnfehler aller anderen Rotorblätter werden in Bezug auf diese Rotationsebene des Master-Blatts bestimmt und korrigiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt ist ein Verfahren zur Schwingungsreduzierung in einem Rotorblattsystem vorgesehen. Das System enthält mindestens zwei um eine Achse drehbare Rotorblätter, die eine anpassbare Eigenschaft aufweisen. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts in Bezug auf einen Blattverfolgungssensor; Auswählen eines ersten zu ändernden Blatts der mindestens zwei Rotorblätter basierend darauf, welches der mindestens zwei Rotorblätter um einen größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor entlang der Achse in einer ersten Richtung verlagert ist; und Ändern einer Eigenschaft des ersten Blatts, um eine axiale Position des ersten Blatts zu verändern, nur bis das erste Blatt nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor in der ersten Richtung aufweist, um eine Reduzierung von Schwingungen in dem Rotorblattsystem zu ermöglichen.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Schwingungsreduzierung in mindestens zwei Hubschrauberrotorblättern vorgesehen. Die mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter sind um eine Achse drehbar und enthalten eine anpassbare Eigenschaft. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts in Bezug auf einen Blattverfolgungssensor; Auswählen eines ersten zu ändernden Blatts der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter basierend darauf, welches der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter um einen größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor entlang der Achse in einer ersten Richtung verlagert ist; Auswählen eines zweiten zu ändernden Blatts der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter basierend darauf, welches der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter um einen größten Abstand entlang der Achse in einer zweiten Richtung verlagert ist; und Betätigen einer Steuerfläche an dem ausgewählten ersten und zweiten Blatt, um eine axiale Position des ersten Blatts zu verändern, nur bis das erste Blatt nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor in der ersten Richtung aufweist, und eine axiale Position des zweiten Blatts zu verändern, nur bis das zweite Blatt nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor in der zweiten Richtung aufweist, so dass es möglich ist, den verschobenen Abstand zu reduzieren.
In einem weiteren Aspekt ist ein System zur Schwingungsreduzierung in einer Rotorkomponente vorgesehen. Das System enthält einen Blattverfolgungssensor, mindestens zwei Rotorblätter, die jeweils eine anpassbare Eigenschaft aufweisen, und einen Steuercomputer. Der Steuercomputer ist dazu eingerichtet, eine axiale Position jedes Blatts in Bezug auf einen Blattverfolgungssensor zu bestimmen, ein erstes zu änderndes Blatt der mindestens zwei Rotorblätter basierend darauf auszuwählen, welches der mindestens zwei Rotorblätter um einen größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor entlang der Achse in einer ersten Richtung verlagert ist, eine Eigenschaft des ersten Blatts zu ändern, um eine axiale Position des ersten Blatts zu verändern, nur bis das erste Blatt nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor in der ersten Richtung aufweist, um eine Verringerung einer Schwingung in dem Rotorblattsystem zu fördern, zu bestimmen, ob der Schwingungspegel in dem Rotorblattsystem reduziert ist, und ein weiteres zu änderndes Rotorblatt auszuwählen, so dass es ermöglicht ist, eine Schwingung in dem Rotorblattsystem weiter zu reduzieren.
Figurenliste

1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen exemplarischen Hubschrauber, an dem ein Schwingungsdämpfungssystem angebracht ist;
2 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht ein exemplarisches Rotorblatt, das in Verbindung mit dem in 1 dargestellten Hubschrauber verwendet wird;
3 zeigt in einer Querschnittsansicht das in 2 dargestellte Rotorblatt, wobei eine Steuerfläche aufwärts ausgelenkt ist; und
4 zeigt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zum Reduzieren von Schwingungspegeln eines Rotorblattsystems, beispielsweise eines Systems wie es in 1 dargestellt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Hubschraubers 10 mit einem Rumpf 20 und einem Rotorblattsystem 30, das einen Rotor 35 und mehrere Rotorblätter 40 aufweist, die sich jeweils ausgehend von einer zentralen Nabe 41 nach außen zu einer Rotorblattspitze 42 erstrecken. Während der Rotation des Rotors 35 definieren die Rotorblätter 40 einen Spitzenpfad bzw. eine Rotorebene 50. In dem Ausführungsbeispiel ist an dem Rumpf 20 ein Blattverfolgungssystem 60 angebracht, das ein Sensorgehäuse 61 aufweist, in dem ein Blattverfolgungssensor 62 und ein Steuercomputer 64 untergebracht sind. In einer Abwandlung kann der Steuercomputer 64 in Bezug auf den Hubschrauber 10 an einer beliebigen Stelle angeordnet sein, die es dem Blattverfolgungssensor 62 gestattet, in der hierin beschriebenen Weise zu arbeiten.
Der Blattverfolgungssensor 62 erfasst eine Position jedes Blatts 40 und weist in dem Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen ebene Flachantenne 66 auf, die an (nicht gezeigten) Sende- und Empfangsschaltkreisen angeschlossen ist. In dem Ausführungsbeispiel sendet die Antenne 66 fortlaufend ein HF-Signal in die Richtung der Rotorebene 50. Änderungen der Impedanz der Antenne 66, die durch ein Rotorblatt, das in der Nähe der Antenne 66 vorbeiläuft, hervorgerufen sind, werden beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Detektionsschaltung erfasst. Weiter erzeugt der Detektorschaltkreis in dem Ausführungsbeispiel in Reaktion auf die erfasste Impedanzänderung Ausgabesignale, die eine Position jedes Blatts 40 in Bezug auf die übrigen Blätter 40 kennzeichnen, während der Hubschrauber 10 sich im Flug befindet. In noch einem Ausführungsbeispiel kann ein (nicht gezeigter) Drehzahlmesser mit dem Rotorblattsystem 30 verbunden sein.
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Blatts 40; 3 zeigt in einer Querschnittsansicht das Blatt 40. In dem Ausführungsbeispiel erstreckt sich jedes Rotorblatt 40 zwischen der Spitze 42 und einem Fuß 44 und weist eine bewegliche Steuerfläche 46 auf, die es erlaubt eine anpassbare Eigenschaft des Blatts 40 wahlweise zu ändern, um eine Reduzierung von Schwingungspegeln zu erreichen, die in dem (in 1 gezeigten) Rotor 35 erzeugt sind. In dem hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff „anpassbare Eigenschaft“, jedoch ohne es darauf beschränken zu wollen, auf mindestens eines von Folgendem: Auftrieb, Strömungswiderstand und Biegemoment, oder beliebige sonstige Kräfte oder Momente, die auf das Blatt 40 ausgeübt werden und verändert werden können, um eine Verringerung einer durch den Rotor 35 hervorgerufenen Schwingung zu ermöglichen. In dem Ausführungsbeispiel ist die Steuerfläche 46 eine extern steuerbare Trimmklappe. In einer Abwandlung kann die Steuerfläche 46 eine beliebige Steuerung sein, die die Höhe des Blatts 40 anpasst und die Systemfunktion der Schwingungsdämpfung ermöglicht, wie sie hierin beschrieben ist.
Eine Auslenkung der exemplarischen Steuerfläche 46 bewirkt eine entsprechende Ablenkung der über das Blatt 40 strömenden Luft 48. Die Steuerfläche 46 ist an dem Blatt 40 über (nicht gezeigte) Drehgelenke angebracht, so dass jede Steuerfläche 46 sich in Bezug auf die (nicht gezeigte) Drehgelenke drehen und somit die über das Blatt 40 strömende Luft 48 ablenken kann. Dieses Umlenken der Luft 48 ändert den durch das Blatt 40 erzeugten Auftrieb. Wie in 3 zu sehen, bewirkt ein Auslenken der Steuerfläche 46 nach oben, dass das Blatt 40 weniger Auftrieb erzeugt und somit eine Abwärtsverlagerung. In ähnlicher Weise bewirkt ein Auslenken der Steuerfläche 46 nach unten, dass das Blatt 40 einen grö-ßeren Auftrieb erzeugt und Aufwärtsverlagerung.
Im Betrieb werden von dem Blattverfolgungssensor 62 ausgegebene Signale durch den Steuercomputer 64 analysiert, um zu ermitteln, welches Blatt 40 den größten Abstand, und welches Blatt den kleinsten Abstand zu dem Blattverfolgungssensor 62 aufweist. Der Steuercomputer 64 veranlasst an einem oder mehreren Blättern 40 eine kleine Änderung an der Steuerfläche 46 und analysiert die darauf folgenden Signale des Blattverfolgungssensors 62, um zu ermitteln, ob die relative Blattbewegung insgesamt in einer gewünschten Weise geändert ist. Falls eine Verbesserung erfasst wird, werden anschließend geringe Änderungen wiederholt, bis weitere Änderungen entweder die relative Blattverfolgung nicht mehr verbessern oder beginnen, diese zu verschlechtern. In einer Abwandlung werden die von einem (nicht gezeigten) Drehzahlmesser ausgegebenen Signale verwendet, um die Signale des Blattverfolgungssensors 62 mit speziellen Blättern 40 in dem Rotorblattsystem positiv in Bezug zu setzen. Der Steuercomputer 64 kann anschließend eine geringe Änderung an einem beliebigen Blatt 40 durchführen und anschließend die von dem Blattverfolgungssensor 62 ausgegebenen sich ergebenden Signale analysieren, um zu ermitteln, ob die relative Blattverfolgung insgesamt in einer gewünschten Weise verändert ist.
4 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein exemplarisches Verfahren 100, das dazu dient, die durch ein Rotorblattsystem, z.B. das (in 1-3 gezeigte) System 30 hervorgerufene Schwingung zu verringern, indem ein Steuercomputer, z.B. der (in 1 gezeigte) Computer 64 genutzt wird, um im Wesentlichen fortlaufend Anpassungen an den Blattsteuerflächen, z.B. an der (in 3 gezeigten) Steuerfläche 46, bereitzustellen. Das Verfahren 100 umfasst den Schritt des Ermittelns einer axialen Position für jedes Blatt in dem System 110. In dem Ausführungsbeispiel enthält ein Blattverfolgungssystem, z.B. das (in 1 gezeigte) Blattverfolgungssystem 60, ein Sensorgehäuse, in dem ein Blattverfolgungssensor, ein Steuercomputer und eine Antenne untergebracht sind, und ist an einem Hubschrauberrumpf, z.B. dem (in 1 gezeigten) Rumpf 20 angebracht. Der Blattverfolgungssensor, z.B. der (in 1 gezeigte) Sensor 62, weist eine Antenne auf, z.B. die (in 1 gezeigte) Antenne 66. Der Sensor 62 ist in Datenaustausch mit dem Steuercomputer, z.B. dem (in 1 gezeigten) Steuercomputer 64, in dem Rotorblattsystem verbunden. Der Sensor sendet in dem Ausführungsbeispiel einen Signalstrahl in Richtung einer Rotorebene, die während der Rotation der Blätter definiert wird. Während sich jedes Blatt drehend in den Signalstrahl bewegt, ändert sich die Impedanz der Antenne. Ein Betrag, um den sich die Impedanz ändert, variiert in Abhängigkeit von dem physikalischen Ort des Sensors und von dem Abstand zwischen dem Sensor und dem in den Signalstrahl eintretenden Blatt. Die Impedanzänderung, die durch ein sich an der Antenne vorbei bewegendes Blatt hervorgerufen wird, verändert das gesendete Signal und stellt eine Anzeige der relativen Position jedes Blatts bereit, während jedes Blatt in der Nähe des Sensors vorbeizieht.
In dem Ausführungsbeispiel wird ein Blattpfad mittels einer Mikrowellenblattverfolgungsvorrichtung bestimmt 110. In noch einem Ausführungsbeispiel kann eine optische Blattverfolgungsvorrichtung genutzt werden, um den Blattpfad zu bestimmen 110. In einer Abwandlung kann eine beliebige Erfassungsvorrichtung eingesetzt werden, die dem Blattverfolgungssystem gestattet, in der hierin beschriebenen Weise zu arbeiten. In dem Ausführungsbeispiel wird eine Einzelstrahl-Blattverfolgungsvorrichtung verwendet, um den Blattpfad auf der Grundlage erfasster Änderungen der Antennenimpedanz zu ermitteln. In einer Abwandlung kann eine Mehrfachstrahl-Blattverfolgungsvorrichtung genutzt werden, um den Blattpfad auf der Grundlage erfasster Änderungen der Antennenimpedanz zu ermitteln.
Nachdem jeder Blattpfad ermittelt ist 110, wird eine erste Blattabweichung bestimmt 120. In dem Ausführungsbeispiel ermittelt 120 der Steuercomputer, z.B. der (in 1 gezeigte) Computer 64 das Blatt, das den größten Abstand zu dem Blattverfolgungssensor, z.B. dem (in 1 gezeigten) Blattverfolgungssensor 62, aufweist. In dem Ausführungsbeispiel liegt der ermittelte 120 Abstand längs einer Achse, die senkrecht zu der Rotationsebene der Blätter in dem Rotorblattsystem definiert ist. In einer Abwandlung ist der ermittelte Abstand der Abstand von dem Blattverfolgungssensor zu einem gemeinsamen Punkt auf den gemessenen Blättern. Wenn die erste Blattabweichung ermittelt ist 120, wird eine zweite Blattabweichung bestimmt 130. In dem Ausführungsbeispiel ermittelt 130 der Steuercomputer, z.B. der (in 1 gezeigte) Computer 64 das Blatt, das den kleinsten Abstand zu dem Blattverfolgungssensor, z.B. dem (in 1 gezeigten) Blattverfolgungssensor 62, aufweist. In dem Ausführungsbeispiel liegt der ermittelte 130 Abstand längs einer Achse, die senkrecht zu der Rotationsebene der Blätter in dem Rotorblattsystem definiert ist. In einer Abwandlung ist der ermittelte 130 Abstand der Abstand von dem Blattverfolgungssensor zu einem gemeinsamen Punkt auf den gemessenen Blättern.
Nachdem das entfernteste 120 und nächste 130 Blatt ermittelt sind, wird eine anpassbare Eigenschaft jedes Rotorblatts verändert 150, was den Blattpfad der ausgewählten Blätter verschiebt, um eine Reduzierung von Schwingungen in dem Rotorblattsystem zu ermöglichen. In dem Ausführungsbeispiel wird der Anstellwinkel des Rotorblatts bezüglich des ankommenden Luftstroms beispielsweise durch eine Steuerfläche des Blatts verändert. Darüber hinaus, und in dem Ausführungsbeispiel, wird eine Trimmklappe verwendet, um die Gestalt der Strömungsfläche des Blatts zu ändern und den Anstellwinkel des Blatts in Bezug auf den ankommenden Luftstrom zu ändern. In einer Abwandlung kann eine beliebige Steuerung genutzt werden, um den Auftrieb, den Strömungswiderstand und/oder das Biegemoment des Blatts oder sonstige Kräfte oder Momente zu ändern, die auf das Blatt ausgeübt werden und dem Rotorblattsystem weiter ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu arbeiten.
Nach einer Änderung 140 einer aerodynamischen Eigenschaft des Blatts wird der Steuercomputer anschließend durch eine Analyse der sich ergebenden Blattdaten, die für jedes Blatt von dem Blattverfolgungssensor entgegengenommen sind, bestimmen 150, ob der Blattpfad dem Bedarf entsprechend verändert wurde 140, und ob der Schwingungspegel reduziert ist. In dem Ausführungsbeispiel werden, falls eine Verbesserung des Schwingungspegels erfasst ist, weitere Änderungen 140 ausgeführt, um eine Verschiebung des Blattpfades in den zulässigen Bereich durchzuführen. In einer Abwandlung kann der Steuercomputer die Änderungen an dem ausgewählten Blattpfad abbrechen, und es können neue, axiale Blattpositionen ermittelt werden 110. In dem exemplarischen Verfahren wird anschließend ein weiteres Blatt ausgewählt 160 und das Verfahren wiederholt.
In dem abgewandelten Verfahren kann der Steuercomputer an einem beliebigen Punkt nach dem Ändern 140 der Eigenschaft des gewählten Blatts, in einer Schleife zu dem Schritt des Ermittelns 110 der einzelnen Blattpfade zurückspringen 180 und das Verfahren 100 von neuem beginnen, um eine weitere Reduzierung des Schwingungspegels in dem Rotor zu erreichen.
Im Vorausgehenden sind Ausführungsbeispiele zum Reduzieren von Schwingungspegeln in Rotorblattsystemen detailliert erläutert. Die hierin beschriebenen exemplarischen Verfahren können fortlaufend ausgeführt werden, um an den Blättern Anpassungen in Echtzeit zu ermöglichen, um eine Reduzierung von Schwingungspegeln, die durch die rotierende Anordnung hervorgerufen werden, zu erreichen. Das oben beschriebene Schwingungsdämpfungssystem und die Verfahren beinhalten die Verwendung eines Blattverfolgungssensors, um diejenigen Blätter in einem Rotorblattsystem zu ermitteln, deren Blattpfade den geringsten bzw. größten Abstand zu dem Blattverfolgungssensor aufweisen, und um durch eine Anpassung aerodynamischer Eigenschaften jedes Rotorblatts eine Reduzierung von Schwingungen zu erreichen, die durch das Rotorblattsystem erzeugt sind. Somit ist eine Reduzierung des Bedarfs nach einer hochentwickelten Elektronik zur Erfassung und Berechnung des Betrags der absoluten Blatthöhe in Bezug auf die übrigen Blätter ermöglicht. Darüber hinaus schaffen das hierin beschriebene System bzw. die Verfahren insgesamt einen Sensor, der effektiver und einfacher aufgebaut ist als jene Systeme, die ein Ermitteln genauer relativer Blatthöhen erfordern.
Obwohl das hierin offenbarte System bzw. die Verfahren in Zusammenhang mit Sensoren beschrieben sind, die verwendet werden, um eine Reduzierung von durch ein Rotorblattsystem hervorgerufenen Schwingungspegeln zu ermöglichen, versteht sich, dass das System bzw. die Verfahren nicht auf das Ausgleichen der Rotorblätter beschränkt sind. Desgleichen sind die veranschaulichten Systemkomponenten nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr können Systemkomponenten unabhängig und getrennt von anderen hier beschriebenen Komponenten verwendet werden.
In dem hier verwendeten Sinne sollte beachtet werden, dass das Zitieren eines Elements bzw. Schrittes im Singular mit Voranstellung des unbestimmten Artikels „ein“ oder „eine“ den Plural der Elemente oder Schritte nicht ausschließen soll, es sei denn, ein derartiger Ausschluss ist ausdrücklich genannt. Ferner soll die Bezugnahme auf „ein Ausführungsbeispiel“ der vorliegenden Erfindung nicht als Ausschluss der Existenz zusätzlicher Ausführungsbeispiele interpretiert werden, die ebenfalls die aufgeführten Merkmale verkörpern.
Während die Erfindung anhand vielfältiger spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass es möglich ist, die Erfindung mit Abwandlungen zu verwirklichen, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Schwingungsreduzierung in einem Rotorblattsystem (30), zu dem mindestens zwei um eine Achse drehbare Rotorblätter (40) gehören, wobei die mindestens zwei Blätter (40) eine anpassbare Eigenschaft aufweisen, wobei das Verfahren beinhaltet: Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts (40) in Bezug auf einen Blattverfolgungssensor (62); Auswählen eines ersten zu ändernden Blatts (40) der mindestens zwei Rotorblätter (40) basierend darauf, welches der mindestens zwei Rotorblätter (40) um einen größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) entlang der Achse in einer ersten Richtung verlagert ist; und Ändern einer Eigenschaft des ersten Blatts (40), um eine axiale Position des ersten Blatts (40) zu verändern, nur bis das erste Blatt (40) nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) in der ersten Richtung aufweist, um eine Reduzierung von Schwingungen in dem Rotorblattsystem (30) zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: Ermitteln, ob die Schwingung in dem Rotorblattsystem (30) verringert ist; und Auswählen eines weiteren zu ändernden Blatts (40), so dass es ermöglicht ist, eine Schwingung in dem Rotorblattsystem (30) weiter zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Ermittelns eines zweiten Blatts (40), das um einen größten Abstand entlang der Achse in einer zweiten Richtung verlagert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit dem Schritt des Änderns der anpassbaren Eigenschaft des ersten und zweiten Blatts (40) unter Verwendung wenigstens einer Trimmklappe (46), die an dem Blatt (40) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Änderns der anpassbaren Eigenschaft des ersten und zweiten Blatts (40) weiter ein Ändern wenigstens entweder eines Anstellwinkels jedes Rotorblatts (40) und/oder einer Strömungsflächengestalt umfasst, so dass eine Änderung wenigstens eines der Koeffizienten Auftrieb, Strömungswiderstand und/oder Biegemoment durchgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts (40) ferner den Schritt des Ermittelns einer Position unter Verwendung wenigstens einer Einzelstrahl-Blattverfolgung und/oder einer Doppelstrahl-Blattverfolgung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts (40) ferner den Schritt des Ermittelns einer Position unter Verwendung wenigstens einer Mikrowellenblattverfolgung und/oder einer optischen Blattverfolgung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts (40) unter Verwendung einer Mikrowellenblattverfolgung ferner den Schritt des Bestimmens der axialen Position anhand von Änderungen der Antennenimpedanz beinhaltet.
System zur Schwingungsreduzierung in einer Rotorkomponente, wobei das System enthält: einen Blattverfolgungssensor (62); mindestens zwei Rotorblätter (40), die jeweils eine anpassbare Eigenschaft aufweisen; einen Steuercomputer, der dazu eingerichtet ist: eine axiale Position jedes Blatts (40) in Bezug auf einen Blattverfolgungssensor (62) zu ermitteln; ein erstes zu änderndes Blatt (40) der mindestens zwei Rotorblätter (40) basierend darauf auszuwählen, welches der mindestens zwei Rotorblätter (40) um einen größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) entlang der Achse in einer ersten Richtung verlagert ist; eine Eigenschaft des ersten Blatts (40) zu ändern, um eine axiale Position des ersten Blatts (40) zu verändern, nur bis das erste Blatt (40) nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) in der ersten Richtung aufweist, um eine Verringerung einer Schwingung in dem Rotorblattsystem (30) zu fördern; zu ermitteln, ob der Schwingungspegel in dem Rotorblattsystem (30) reduziert ist; und ein weiteres zu ändernde Rotorblatt (40) auszuwählen, so dass es ermöglicht ist, eine Schwingung in dem Rotorblattsystem (40) weiter zu reduzieren.
System nach Anspruch 9, wobei der Blattverfolgungssensor (62) wenigstens eine Einzelstrahl-Blattverfolgung oder eine Doppelstrahl-Blattverfolgung ist.
System nach Anspruch 10, wobei der Blattverfolgungssensor (62) wenigstens eine Mikrowellenblattverfolgung oder eine optische Blattverfolgung beinhaltet.
System nach Anspruch 11, wobei der Blattverfolgungssensor (62) dazu eingerichtet ist, die axiale Position anhand von Änderungen der Antennenimpedanz zu ermitteln.
System nach Anspruch 9, wobei das Rotorblatt (40) ein Hubschrauberrotorblatt umfasst.
System nach Anspruch 9, wobei das Rotorblatt ferner wenigstens eine Trimmklappe (46) umfasst, die dazu eingerichtet ist, eine Änderung der Eigenschaft des Blatts (40) durchzuführen.
System nach Anspruch 9, wobei der Steuercomputer ferner dazu eingerichtet ist, ein zweites Blatt (40) zu bestimmen, das um einen größten Abstand entlang der Achse in einer zweiten Richtung verlagert ist.
Verfahren zur Schwingungsreduzierung in mindestens zwei Hubschrauberrotorblättern (40), wobei die mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter (40) um eine Achse drehbar sind und eine anpassbare Eigenschaft enthalten, wobei das Verfahren beinhaltet: Ermitteln einer axialen Position jedes Blatts (40) in Bezug auf einen Blattverfolgungssensor (62); Auswählen eines ersten zu ändernden Blatts (40) der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter (40) basierend darauf, welches der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter (40) um einen größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) entlang der Achse in einer ersten Richtung verlagert ist; Auswählen eines zweiten zu ändernden Blatts (40) der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter (40) basierend darauf, welches der mindestens zwei Hubschrauberrotorblätter (40) um einen größten Abstand entlang der Achse in einer zweiten Richtung verschoben ist; und Betätigen einer Steuerfläche (46) an dem ausgewählten ersten und zweiten Blatt (40), um eine axiale Position des ersten Blatts (40) zu verändern, nur bis das erste Blatt (40) nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) in der ersten Richtung aufweist, und eine axiale Position des zweiten Blatts (40) zu verändern, nur bis das zweite Blatt (40) nicht das Blatt ist, das den größten Abstand von dem Blattverfolgungssensor (62) in der zweiten Richtung aufweist, so dass es ermöglicht ist, den verschobenen Abstand zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner mit dem Schritt des Auswählens eines weiteren zu ändernden Blatts (40), so dass es ermöglicht ist, eine Schwingung in dem Rotorblattsystem (30) weiter zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Betätigen einer Steuerfläche (46) ferner ein Betätigen wenigstens einer an dem Blatt (40) vorgesehenen Trimmklappe beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner mit dem Schritt des Änderns der anpassbaren Eigenschaft des ersten und zweiten Blatts (40) unter Verwendung wenigstens einer Trimmklappe, die auf jedem Blatt (40) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Betätigen einer Steuerfläche (46) ferner ein Betätigen einer Steuerfläche (46) beinhaltet, so dass eine Änderung wenigstens eines der Koeffizienten Auftrieb, Strömungswiderstand und/oder Biegemoment durchgeführt wird.