ES2646128T3 - Sistema modular de cubo de rotor de aeronaves de rotor - Google Patents

Sistema modular de cubo de rotor de aeronaves de rotor Download PDF

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ES2646128T3
ES2646128T3 ES15162498.8T ES15162498T ES2646128T3 ES 2646128 T3 ES2646128 T3 ES 2646128T3 ES 15162498 T ES15162498 T ES 15162498T ES 2646128 T3 ES2646128 T3 ES 2646128T3
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Robert T. Loftus Jr.
Jeremy Clay Hill
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Abstract

Un montaje (226) de brazo de rotor para uso en un sistema (208) de cubo de rotor de aeronave (200) de rotor dicho montaje de brazo de rotor comprende: un eje (252) de paso; y una pluralidad de rodamientos discretos acoplado a dicho eje de paso, en el que dicha pluralidad de rodamientos son rodamientos elastoméricos configurados para facilitar el movimiento del montaje de brazo de rotor alrededor de una pluralidad de grados de libertad, en el que un rodamiento respectivo de dichos rodamientos se configura para acomodar un único grado de libertad, en el que dicho eje (252) de paso comprende una primera parte (254) alineada con un eje (234) de paso y una segunda parte (256) perpendicular alineada con un eje (236) de aleta y en el que dicha pluralidad de rodamientos elastoméricos discretos comprende: un par de rodamientos (240) de aleta acoplados a dicha segunda parte (256), dicho par de rodamientos de aleta se configuran para facilitar el movimiento alrededor de los ejes de aleta; un rodamiento (246) de paso interno acoplado a dicha primera parte (254) próxima a dicha segunda parte; un rodamiento (248) de paso externo acoplado en un extremo distal de dicha primera parte (254), caracterizado porque dicho rodamiento de paso externo se conecta con dicho rodamiento de paso interno; y porque dicha pluralidad de rodamientos elastoméricos discretos comprende adicionalmente un rodamiento (242) de empuje acoplado a dicha primera parte (254) entre dichos rodamientos de paso interno y externo, en el que dicho rodamiento de empuje es un rodamiento elastomérico configurado para reaccionar a cargas de empuje centrífugo y facilita el movimiento alrededor del eje (234) de paso.

Description

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DESCRIPCION
Sistema modular de cubo de rotor de aeronaves de rotor Antecedentes
La presente divulgacion se refiere a un sistema de cubo de rotor de aeronave de rotor modular y metodos para ensamblar los mismos, y mas particularmente, con un sistema de cubo de rotor de aeronave de rotor modular que incluye montajes de brazo de rotor completamente articulados que tienen rodamientos discretos para cada grado de libertad.
Un componente principal de una aeronave de rotor es el sistema de cubo de rotor principal. Proporciona union de las palas del rotor principal durante operacion. Se suministra energla rotacional al sistema de cubo de rotor principal para proporcionar velocidad rotacional a las palas con el fin de crear elevacion aerodinamica. El sistema de cubo de rotor principal debe permitir el movimiento rotacional de las palas en las direcciones vertical (aleta), horizontal (avance- retroceso), y axial (paso) cerca a la conexion de ralz de pala con el cubo para acomodar la estabilidad dinamica y autoridad de control de vuelo. Los sistemas de cubo de rotor principal que acomodan estos movimientos con mecanismos de articulacion discretos se denominan como sistemas de cubo completamente articulados.
Por lo menos algunos sistemas de cubo de rotor completamente articulados proporcionan cinematicas de diseno beneficas, pero se esfuerzan en proporcionar estas libertades de rotacion con sistemas de rodamientos que pueden acomodar el movimiento oscilatorio de alta frecuencia y alta amplitud bajo alta carga de empuje creada por la fuerza centrlfuga de las palas giratorias. Un sistema de concentrador conocido es un sistema de rodamiento sin friccion tal como un sistema de rodamiento de bolas o rodillos. Los lubricantes y sellos de estos tipos de sistemas de rodamiento son susceptibles de escape y extrusion de humedad y por lo tanto demandan frecuente mantenimiento que requieren a menudo desmontaje y remocion del cubo de rotor completo para mantenimiento. Otro sistema de cubo conocido es un sistema de cubo de paquete de cintas que incluye cintas de estiramiento formadas de acero especializado costoso. Por lo menos algunos de los sistemas de cubos de paquete de cinta experimentan cargas severas y complicadas y por lo tanto estados de tension, que resultan en criterios de dano estrictos y reemplazo frecuente que requiere a menudo remocion y desmontaje del cubo. Por lo tanto, la falla de los sistemas de cubo de empaque de cinta y no friccion pueden ser diflciles de detectar y su tolerancia de dano bajo pueden conducir rapidamente a falla o dano de la aeronave. Mas aun, muchos sistemas de cubo de paquete de cinta y no friccion realizan actualmente un llmite de energla maximo y pueden no ser capaces de manejar un aumento de cargas inducidas, dentro de su cubierta flsica actual, sin falla.
El documento US2003108258 describe un manguito de articulacion dinamico de auto alineacion para conexion a una articulacion de paso en una posicion que coloca el manguito de articulacion en contacto con un rodamiento de paso. El documento US3589835 describe un rotor de multiples palas conectadas al cubo mediante un mecanismo de articulacion y con un resorte de rigidez variable que se extiende entre el cubo y la pala. El documento EP1752375 describe un metodo para producir una aleta conica elastomerica que tiene un montaje para aeronave de rotor que incluye un elemento de rodamiento interno y un elemento de rodamiento externo fuera de borda dispuesto dentro de la carcasa externa. El documento US2006027957 describe un rodamiento elastomerico que tiene correderas internas y externas y un nucleo. El documento US6309182 describe un mecanismo de parada de calda para controlar la calda de un montaje del rotor en estado estatico y dinamico. El documento RU2376201 describe un diseno de rotor que comprende palas, cubo de rotor con orejetas y uniones de pala a cubo.
Se ha sabido durante algun tiempo que el uso de rodamientos elastomericos en un sistema de cubo de rotor eliminarla el peso, la necesidad de lubricacion y minimizarla el mantenimiento. Como tal, por lo menos algunos sistemas de cubo de rotor conocidos incluyen rodamientos elastomericos esfericos para acomodar la aleta y los grados de libertad del paso de tal manera que estos no se manejan mediante rodamientos discretos sino mediante un unico rodamiento esferico. Como resultado de consolidar estos movimientos, las calidades dinamicas del sistema de cubo de rotor se tienen que considerar cuidadosamente, modelar, y controlar para asegurar la estabilidad de la aeronave. Por esta razon, reemplazar muchos cubos de legado, tal como sistemas de cubo de paquete de cinta, con un sistema de cubo elastomerico que utiliza rodamientos esfericos para cumplimiento de la aleta implicarla un gran esfuerzo de analisis y diseno, que frecuentemente tiene costes prohibitivos. Mas especlficamente, los rodamientos elastomericos esfericos tienen huellas similares a cubos de paquete de cinta, pero las dinamicas y cinematicas son muy diferentes, requieren costes significativos de investigacion y desarrollo para implementar un sistema de cubo de rodamiento elastomerico esferico en una aeronave que tiene cubos de legado basados en rodamientos de rodillo o paquete de cintas.
Breve descripcion
La presente invencion se define mediante las reivindicaciones independientes. Detalles adicionales de las realizaciones especlficas se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.
Las caracterlsticas, funciones, y ventajas que se han discutido se pueden alcanzar independientemente en diversas realizaciones o se pueden combinar en aun otras realizaciones cuyos detalles adicionales se pueden observar con referencia a la siguiente descripcion y dibujos.
Breve descripcion de los dibujos
5 La figura 1 es un diagrama de flujo de una metodologla produccion y mantenimiento de aeronave de ejemplo;
La figura 2 es un diagrama de bloques de una aeronave de ejemplo;
La figura 3 es una vista superior de una aeronave que ilustra una pluralidad de palas de rotor y un sistema de cubo de rotor de ejemplo;
La figura 4 es una vista en perspectiva del sistema de cubo de rotor mostrado en la figura 3 que tiene un cuerpo central 10 y una pluralidad de montajes de brazo de rotor;
La figura 5 es una vista en perspectiva del cuerpo central y un montaje de brazo de rotor individual mostrado en la figura 4;
La figura 6 es una vista lateral de seccion transversal del cuerpo central del montaje de brazo de rotor mostrado en la figura 5;
15 La figura 7 es una vista superior de seccion transversal del cuerpo central y montaje de brazo de rotor mostrado en la figura 5 con el cuerpo central mostrado separado del montaje de brazo del rotor; y
La figura 8 es una vista en despiece del cuerpo central y montaje de brazo de rotor mostrado en la figura 5. Descripcion detallada
Las implementaciones descritas aqul se refieren a un sistema modular de cubo de rotor para uso con una aeronave 20 de rotor. Mas especlficamente, el sistema modular de cubo de rotor de aeronave de rotor incluye montajes de brazo de rotor completamente articulados que tienen rodamientos discretos para cada grado de libertad. Como se utiliza aqul, el termino “discreto” significa que describe que cada grado de libertad del montaje de brazo de rotor se facilita mediante un rodamiento independiente y distinto de tal manera que ninguno de los dos o mas grados de libertad se facilitan mediante un unico elemento de rodamiento. En la implementacion de ejemplo, cada montaje de brazo de rotor 25 incluye un eje de paso que tiene una primera parte y una segunda parte perpendicular a la primera parte. Un par de rodamientos de aletas se acoplan a la segunda parte. Un rodamiento de paso interno se acopla a la primera parte proxima a la segunda parte y se acopla un rodamiento de paso externo en un extremo distal de la primera parte. El par de rodamientos de aleta, el rodamiento de paso interno, y el rodamiento de paso externo son rodamientos elastomericos discretos configurados para facilitar el movimiento del montaje del brazo de rotor alrededor de una 30 pluralidad de grados de libertad, en el que no mas de dos grados de libertad se acomodan mediante un unico rodamiento.
Con referencia a la figura 1, las implementaciones de la divulgacion se pueden describir en el contexto de un metodo 100 de fabricacion y mantenimiento de aeronave y a traves de una aeronave 102 (mostrada en la figura 2). Durante la preproduccion, que incluye datos de especificacion y diseno 104 de la aeronave 102 se pueden utilizar durante el 35 proceso de fabricacion y se pueden suministrar otros materiales 106 asociados con el fuselaje. Durante la produccion, la fabricacion 108 de componentes y subensambles y el sistema 110 de integracion de la aeronave 102 ocurre, antes que la aeronave 102 ingrese su certificacion y proceso 112 de entrega. Luego de terminacion y satisfaccion exitosa de la certificacion de la aeronave, la aeronave 102 se puede poner en servicio 114. Mientras esta en servicio por el cliente, la aeronave 102 tiene programado mantenimiento y servicio 116 periodico, rutinario y programado, que incluye 40 cualquier modificacion, reconfiguration, y/o reconstruction, por ejemplo. En implementaciones alternativas, el metodo 100 de fabricacion y mantenimiento se pueden implementar a traves de vehlculos diferentes de una aeronave.
Cada parte y proceso asociado con la fabricacion y/o mantenimiento 100 de la aeronave se puede realizar o completar mediante un integrador de sistema, un tercero, y/o un operador (por ejemplo, un cliente). Para los propositos de esta descripcion, un integrador de sistema puede incluir sin limitation cualquier numero de fabricantes de aeronaves y 45 subcontratistas de sistemas principales; un tercero puede incluir sin limitacion cualquier numero de vendedores, subcontratistas, y proveedores; y un operador puede ser una aerollnea, companla de arrendamiento, organismo militar, organization de servicios, etcetera.
Como se muestra en la figura 2, la aeronave 102 producida a traves del metodo 100 puede incluir un fuselaje 118 que tiene una pluralidad de sistemas 120 y un interior 122. Ejemplos de los sistemas 120 de alto nivel incluyen uno o mas
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sistemas 124 de propulsion, un sistema 126 electrico, un sistema 128 hidraulico, y/o un sistema ambiental 130. Se puede incluir cualquier serie de otros sistemas.
Los aparatos y metodos incorporados aqul se pueden emplear durante una cualquiera o mas de las etapas del metodo 100. Por ejemplo, los componentes o subensambles que corresponden a los procesos 108 de produccion de componentes se pueden fabricar o manufacturar en una forma similar a los componentes o subensambles producidos mientras la aeronave 102 esta en servicio. Tambien, una o mas implementaciones de aparatos, implementaciones de metodos, o una combinacion de los mismos se puede utilizar durante las etapas 108 y 110 de produccion, por ejemplo, mediante montar en forma substancialmente rapida, y/o reducir los costes de montaje de la aeronave 102. Del mismo modo, uno o mas aparatos de implementacion, implementacion de metodo, o una combinacion de los mismos, se puede utilizar mientras la aeronave 102 esta en mantenimiento, por ejemplo, durante servicio y mantenimiento 116.
Como se utiliza aqul, el termino “aeronave” puede incluir, pero no se limita a, aviones, vehlculos aereos no tripulados (UAV), planeadores, helicopteros, naves de rotor, y/o cualquier otro objeto que viaje a traves del espacio aereo. Adicionalmente, en una implementacion alternativa, el metodo de fabricacion y servicio de aeronave descrito aqul se puede utilizar en cualquier operacion de fabricacion y/o servicio.
La figura 3 ilustra una aeronave 200, que puede ser substancialmente similar a la aeronave 102. En una implementacion de ejemplo, la aeronave 200 es una nave de rotor que incluye un fuselaje 202 que tiene una seccion 204 delantera una seccion 206 posterior (por ejemplo, una seccion de cola) hacia atras de la seccion 204 delantera. Como se utiliza aqul, el termino “nave de rotor” puede incluir cualquier nave que vuele que sea mas pesada que el aire que utiliza palas de rotor que giran alrededor de un mastil para generar y sostener elevacion. Ejemplos de aeronaves de rotor pueden incluir, pero no se limitan a, helicopteros, aeronaves de inclination de rotor, ciclocopteros y “Gyrodynes”. La aeronave 200 de rotor tambien incluye un sistema 208 de cubo de rotor, que se extiende hacia arriba desde la seccion 204 delantera del fuselaje 202, y una pluralidad de palas 210 de rotor acopladas al sistema 208 de cubo de rotor configurado para rotation alrededor de un eje 212 de rotor. En algunas implementaciones, la aeronave 200 de rotor puede incluir mas de un sistema 208 de cubo de rotor. En una implementacion de ejemplo, el sistema 208 de cubo de rotor incluye cuatro palas del rotor, por ejemplo, una primera pala 214 de rotor, una segunda pala 216 de rotor, una tercera pala 218 de rotor, y una cuarta pala 220 de rotor. Sin embargo, se contemplan realizaciones que incorporan menos palas de rotor o palas de rotor adicionales. En general, cuando se despliega para operaciones de vuelo, las palas de rotor se separan uniformemente. Por ejemplo, en la realization ilustrada, y descrita anteriormente, las palas se separan a intervalos de 90 grados. Para una configuration de seis palas, el espacio sera de 60 grados.
La figura 4 es una vista en perspectiva del sistema 208 de cubo de rotor que incluye un cuerpo 222 central y una pluralidad de montajes 224 de brazo de rotor. En la realizacion de ejemplo, la pluralidad de montaje 224 de brazo rotor incluye un primer montaje 226 de brazo de rotor configurado para acoplar una primera pala 214 de rotor al sistema 208 de cubo, un segundo montaje 228 de brazo de rotor configurado para acoplar una segundo pala 216 de rotor al sistema 208 de cubo, un tercer montaje 230 de brazo de rotor configurado para acoplarse a una tercera pala 218 de rotor al sistema 208 de cubo, y un cuarto montaje 232 de brazo de rotor configurado para acoplar la cuarta pala 220 de rotor al sistema 208 de cubo. Sin embargo, se contemplan realizaciones que incorporan menos montajes 224 de brazo de rotor o montajes de brazos de rotor adicionales. La figura 5 es una vista en perspectiva del cuerpo 222 central del primer montaje 226 de brazo de rotor. La figura 6 es una vista lateral de seccion transversal del cuerpo 222 central y un primer montaje 226 de brazo de rotor. La figura 7 es una vista superior de seccion transversal del cuerpo 222 central y el primer montaje 226 de brazo de rotor. La figura 8 es una vista en explosion del cuerpo 222 central y el primer montaje 226 de brazo de rotor. En la realizacion de ejemplo, el sistema 208 de cubo de rotor es un sistema de rotor completamente articulado, es decir, un sistema que gira alrededor del eje 212 y en el que cada pala 210 de rotor tiene movimiento de paso, avance-retroceso, y de aleta alrededor de un eje 234 de paso respectivo, eje 236 de aleta y eje 238 de avance-retroceso. Mas especlficamente, los montajes 224 de brazo de rotor proporcionan a la pala 210 de rotor respectiva un movimiento de paso alrededor del eje 234 de paso en el rango de entre aproximadamente +/- 40° desde la nominal, un movimiento de aletas alrededor del eje 236 de aletas en el rango de entre aproximadamente -10° y 30° desde la nominal, y un movimiento de avance y retroceso alrededor de un eje 238 de avance-retroceso en el rango de entre aproximadamente +/-10° desde la nominal. Alternativamente, los montajes de brazo de rotor pueden proporcionar movimiento para paso, avance y retroceso y de aleta alrededor de ejes respectivos dentro de cualquier rango que facilita la operacion de los montajes 224 de brazo de rotor como se describe aqul.
En la implementacion de ejemplo, cada montaje 224 de brazo de rotor incluye una pluralidad de rodamientos elastomericos discretos de tal manera que no se facilitan dos o mas grados de libertad mediante un unico rodamiento. Mas especlficamente, el primer montaje 226 de brazo de rotor incluye un par de rodamientos 240 de aleta elastomerico, un rodamiento 242 de empuje elastomerico, y una pluralidad de rodamientos 244 de paso elastomerico concentrico que incluye un rodamiento 246 de paso interno y un rodamiento 248 de paso externo. Como se utiliza aqul, el termino “interno” significa que describe que esta mas cerca al cuerpo 222 central y al eje 212 rotacional y el termino “externo” significa que describe que esta mas cerca al eje 238 de avance-retroceso y una respectiva de la pluralidad de palas 210 de rotor. El primer montaje 226 de brazo de rotor tambien incluye un rodamiento 250 de avance-retroceso convencional, que puede ser uno de un rodamiento plano o un rodamiento de rodillo. Como se
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describe en mas detalle adelante, los rodamientos 240, 242, 246, 248 y 250 facilitan proporcionar un sistema de cubo de rotor modular completamente articulado que se disena para reemplazar los sistemas de cubo de rotor conocidos utilizando sistemas de empaque de cinta y rodamientos de rodillo metalicos.
En la realizacion de ejemplo, el primer montaje 226 de rotor incluye un eje 252 de paso con forma de t que se acopla al cuerpo 222 central. Mas especlficamente, el eje 252 de paso incluye una primera parte 254 que se alinea substancialmente con el eje 234 de paso y una segunda parte 256 que se alinea substancialmente con el eje 236 de aleta. Los rodamientos 240 de aleta elastomericos conicos o cillndrico se acoplan de forma deslizable a extremos opuestos de la segunda parte 256 y luego se acoplan a un par de soportes 258 de montaje que se extienden desde el cuerpo 222 central. Como tal, los rodamientos 240 de aleta y eje 252 de paso giran alrededor del eje 236 de aleta de tal manera que los rodamientos 240 de aleta limitan el eje 252 de paso al movimiento dentro de un unico grado de libertad, el movimiento de aleta.
El montaje 226 de brazo de rotor tambien incluye un rodamiento 246 de paso elastomerico interno acoplado a la primera parte 254 de eje interno de la segunda parte 256 de tal manera que el rodamiento 246 de paso interno esta proximo al cuerpo 222 central. El rodamiento 246 de paso se acopla dentro de una carcasa 260 con forma de u que incluye un par de brazos 262 que extienden la segunda parte 256 de eje de paso alrededor de la parte externa. Los extremos distales de los brazos 262 de carcasa de rodamiento de paso cada se acopla a una cubierta 264 de eje de paso que cubre por lo menos parcialmente la primera porcion 254 del eje 252 de paso y se configura para proteger el eje 252 de paso y lleva cargas de torsion, de cuerda y de aleta, mientras que no lleva ninguna de las cargas centrlfugas (es decir empuje) inducida sobre el montaje 226 de brazo de rotor durante operacion. La cubierta 264 de eje de paso incluye un brazo 266 de paso que se alinea normalmente con el eje 236 de aleta, se proporcionan movimientos de paso y par mediante un enlace de paso de control (no mostrado) conectado al brazo 266 de paso. En la implementation de ejemplo, el extremo externo de la cubierta 264 de eje de paso incluye una abertura 268 configurada para recibir un extremo 270 interno de una carcasa 272 de paso alll. Alternativamente, la carcasa 272 de paso se puede formar integralmente con la cubierta 264 de eje de paso.
En la implementacion de ejemplo, la carcasa 272 de paso tiene una estructura de rodamiento de carga, como se describe adicionalmente en detalle adelante, y se configura para cubrir un extremo 274 distal de la primera parte 254 del eje 252 de paso que se extiende mas alla de la abertura 268 de la cubierta 264 del eje de paso. El extremo 274 distal incluye una abertura configurada para recibir un perno 276 de empuje alll. El rodamiento 248 de paso elastomerico externo se acopla alrededor de la primera parte 254 de eje de paso entre el extremo 274 distal y la carcasa 272 de paso. El rodamiento 248 de paso se acopla al eje 252 de paso en la parte externa tanto como sea posible para optimizar (reducir) cargas a las que debe reaccionar el rodamiento 248 de paso. Adicionalmente, el rodamiento 242 de empuje elastomerico se acopla al eje 252 de paso entre los rodamientos 246 y 248 de paso interno y externo concentricos. Mas especlficamente, el rodamiento 242 de empuje se acopla a la primera parte 254 de eje de paso ligeramente interno del rodamiento 248 de paso externo de tal manera que cada uno de los rodamientos 242, 246 y 248 se alinean con el eje 234 de paso. En la implementacion de ejemplo, los rodamientos 246 y 248 de paso internos y externos y el rodamiento 242 de empuje se combinan para facilitar el movimiento de torsion, o paso bandera, de la cubierta 264 de eje de paso y carcasa 272 de paso alrededor del eje 234 de paso. Mas aun, los rodamientos 240 de aleta facilitan el movimiento de la cubierta 264 de eje de paso y la carcasa 272 de paso alrededor del eje 236 de aleta. Como tal, la cubierta 264 de eje de paso y la carcasa 272 de paso se limitan al movimiento en dos grados de libertad, el movimiento de paso y el movimiento de aleta.
La carcasa 272 de paso tambien incluye un extremo 278 externo que incluye un par de rebordes 280 opuestos configurados para recibir por lo menos una parte de la conexion 282 de avance-retroceso entre ellas. La conexion 282 de avance-retroceso se configura para facilitar el acoplamiento de la primera pala 214 de rotor al primer montaje 226 de brazo de rotor. El montaje 226 de brazo de rotor tambien incluye un par de amortiguadores 284 acoplados entre el extremo interno de la cubierta 264 de eje de paso y la conexion 282 de avance-retroceso. Los amortiguadores 284 se configuran para estabilizar el movimiento de la conexion 282 de avance-retroceso alrededor del eje 238 de avance- retroceso. En la implementacion de ejemplo, cada reborde 280 de carcasa de paso incluye una abertura 286 que es concentrica con la abertura 288 definida a traves de la conexion 282 de avance-retroceso. Las aberturas 286 y 288 se alinean con el eje 238 de avance-retroceso y se configuran para recibir el rodamiento 250 de avance-retroceso alll. En la implementacion de ejemplo, el rodamiento 250 de avance-retroceso es un rodamiento de rodillo convencional. Alternativamente, el rodamiento 250 de avance-retroceso puede ser cualquier tipo de rodamiento que facilite la operacion de un montaje 224 de brazo de rotor como se describe aqul. En la implementacion de ejemplo, los rodamientos 242, 246 y 248 concentricos y elastomericos se combinan para facilitar el movimiento de torsion o paso de bandera, de la conexion 282 de avance-retroceso alrededor del eje 234 de paso. Mas aun, los rodamientos 240 de aleta elastomericos facilitan el movimiento de la conexion 282 de avance-retroceso alrededor del eje 236 de aleta. Adicionalmente, el rodamiento 250 de avance-retroceso de rodillo facilita el movimiento del enlace 282 de avance- retroceso alrededor del eje 238 de avance-retroceso. Como tal, la conexion 282 de avance-retroceso es libre de moverse en tres grados de libertad, el movimiento de paso, el movimiento de aleta y el movimiento de avance- retroceso.
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Como se describe aqul, cada montaje 224 de brazo de rotor del sistema 208 de cubo de rotor incluye rodamientos 240 de aleta elastomericos discretos y rodamientos 246 y 248 de paso elastomericos de tal manera que ninguno de los dos o mas grados de libertad se facilitan mediante un unico elemento de rodamiento elastomerico. Mas especlficamente, el primer montaje 226 de brazo de rotor incluye rodamientos 240 de aleta que facilitan el movimiento de aleta alrededor de solamente el eje de aleta, y los rodamientos 246 y 248 de paso internos y externos que se combinan con el rodamiento 242 de empuje elastomerico facilitan el movimiento de paso bandera alrededor solamente del eje 234 de paso. Adicionalmente, el rodamiento 250 de avance-retroceso discreto facilita el movimiento de avance- retroceso alrededor de solamente el eje 238 de avance-retroceso. Como tal, cada rodamiento 240, 242, 246, 248 y 250 se acomodan solamente en un unico grado de libertad, que proporciona un sistema 208 de cubo de rotor completamente articulado y dinamicamente estable. Mas especlficamente, la ubicacion y tipo de rodamiento dentro de cada montaje 224 de brazo de rotor como se describe aqul proporciona un sistema 208 de cubo de rotor dinamicamente estable que no requiere amortiguacion activa, lo que reduce la complejidad, peso y coste del sistema 208 de cubo de rotor.
En la implementacion de ejemplo, cada montaje 224 de brazo de rotor reacciona a por lo menos tres fuerzas que actuan sobre este. La primera es una carga de corte de cuerda, representada por la flecha 290 (mostrada en la figura 7), que actua sustancialmente paralela al eje 236 de aleta. Otra fuerza que reacciona mediante el primer montaje 226 de brazo de rotor es una carga de corte de aleta, representada por la flecha 292, que actua sustancialmente paralela al eje 238 de avance-retroceso. Aun otra fuerza que reacciona por el primer montaje 226 de brazo es una carga de fuerza centrlfuga, representada por la flecha 294, que actua substancialmente en paralelo al eje 234 de paso. En una implementacion de ejemplo, la carga 294 viaja a lo largo de una unica ruta 296 de carga a traves de los componentes del primer montaje 226 de brazo de rotor. Mas especlficamente, la conexion 282 de avance-retroceso transfiere la carga 294 de la primera pala 214 de rotor (mostrada en la figura 3) a la carcasa de paso 272. La ruta 296 de carga continua a traves de la carcasa 272 de paso hasta el rodamiento 242 de empuje y el rodamiento 248 de paso externo, secuencialmente, de tal manera que la cubierta 264 de eje de paso no lleva carga 294. La carga 294 se transfiere luego del rodamiento 248 de paso dentro de la primera parte 254 del eje 252 de paso a traves del perno 276 de empuje. La carga 294 viaja luego a lo largo de la primera porcion 254 hasta la segunda porcion 256 del eje 252 de paso de tal manera que el eje 252 de paso transfiere la carga 294 a los rodamientos 240 de aleta. La ruta 296 de carga termina como rodamientos 240 de aleta que transfieren carga 294 al cuerpo 222 central. Las cargas de corte de aleta y cuerda, 290 y 292, que originan en la conexion 282 avance-retroceso, introducen momentos de flexion, as! como otras fuerzas de corte en la cubierta 264 de eje de paso y la carcasa 272 de paso. Estos movimientos y fuerzas se hacen reaccionar mediante el acoplamiento formado por el rodamiento 246 de paso interno y el rodamiento 248 de paso externo. Finalmente, el acoplamiento de rodamiento de paso se transfiere al extremo 274 distal del eje de paso y el extremo interno del eje de paso cerca de la seccion 256 de eje de paso. Finalmente, este acoplamiento de eje de paso resultante se transfiere a la seccion 256 de eje de paso y se hace reaccionar mediante los rodamientos 240 de aleta soportados por el cuerpo 222 central.
Mas aun, el sistema 208 de cubo de rotor es un sistema modular de cubo de tal manera se pueden construir diversos sistemas de cubo de multiples palas utilizando un unico diseno de montaje de brazo de rotor, tal como el primer montaje 226 de brazo de rotor, y un elemento de cubo central correspondiente, tal como el cuerpo 222 central. Por ejemplo, la figura 4 ilustra el sistema 208 de cubo de rotor que tiene cuatro montajes 224 de brazo de rotor y un cuerpo 222 de centro correspondiente configurado para acoplarse a cada montaje 224. Sin embargo, el sistema 208 de cubo de rotor puede ser un sistema tres o cinco brazos de rotor, en el que cada diseno de montaje de brazo de rotor de cualquiera de los sistemas de cubo de tres a cinco brazos de rotor es substancialmente similar. Como tal, si se dana un montaje de brazo o requiere servicio, solamente se necesitara ensamblar el brazo danado desde el sistema de cubo. En dicho caso, se puede montar rapida y facilmente un montaje de brazo separado al cuerpo central, sin retirar ninguno de los montajes de brazo de rotor no danados del cuerpo central y sin retirar el sistema de cubo de rotor de la nave de rotor, permitiendo de esta manera que la nave de rotor permanezca funcional mientras el montaje de brazo danado esta en servicio. Dicho diseno modular reduce el tiempo inactivo de la nave de rotor, mientras que se reduce los costes y tiempo de servicio del sistema de cubo.
De lo anterior se observara que se ha mostrado y descrito un sistema de cubo de rotor de nave de rotor y metodo de montaje que proporciona diversas ventajas. El sistema de cubo de rotor como se describe aqul difiere de otros sistemas de cubo conocidos descritos anteriormente en que cada una de la pluralidad de montajes de brazo del rotor del sistema de cubo de rotor incluye rodamiento de aleta y paso elastomericos discretos que facilitan los grados de libertad de paso y de aleta, respectivamente. Adicionalmente, la carga centrlfuga se transfiere a lo largo de una unica ruta de carga que incluye una carcasa de paso de rodamiento de carga y un rodamiento de empuje elastomerico discreto. El sistema de cubo de rotor descrito aqul tiene una huella substancialmente similar y cinematica como los sistemas de cubo de rodamiento de rodillo conocido y sistemas de cubo de empaque de cinta, pero es mas facil de prestar servicio, particularmente en el campo de escenarios de servicio. De acuerdo con lo anterior, una realization del sistema de cubo de rotor de ejemplo es retroadaptar sistemas de cubo conocidos con montajes de brazo de rotor descritos aqul al disenar los montajes de brazo de rotor para que tengan el punto de union consistente con los puntos de union de los sistemas de cubo conocidos para permitir el uso de un cuerpo de centro similar. Mas especlficamente, el sistema de cubo de rotor de ejemplo puede reemplazar un eje de torsion y los rodamientos de rodillos metalicos encontrados en sistemas de cubo sin friction conocidos y paquetes de cinta de sistemas de cubo de paquete de cinta
con la combinacion de un eje de paso, un rodamiento de empuje elastomerico discreto y rodamiento de paso elastomerico discretos.
Reemplazar los rodamientos de rodillos metalicos y paquetes de con el eje de paso y rodamientos elastomericos retienen las cinematicas sustancialmente similares y la huella de los disenos conocidos, pero proporciona un sistema 5 de cubo menos cinta complejo y economico. Mas especlficamente, a diferencia de los cubos de paquete de cinta conocidos, los sistemas de cubo de rotor descritos aqul utilizan materiales aeroespaciales comunes que reducen los costos de fabricacion. Adicionalmente, si uno de los rodamientos elastomericos falla, definido como un rasgado completo en las capas de elastomero, los rodamientos elastomericos funcionan aun aceptablemente y son relativamente faciles de detectar debido a un aumento en las vibraciones y la capacidad para realizar facilmente un 10 examen visual. Aunque las realizaciones particulares de la divulgacion se han mostrado y descrito, se entendera que la divulgacion no se limita al esto debido a las modificaciones que pueden hacer aquellos expertos en la tecnica, particularmente a la luz de las anteriores ensenanzas. Por lo tanto, se contempla mediante las siguientes reivindicaciones que se cubra cualquiera de dichas modificaciones e incorpore aquellas caracterlsticas que constituyen los rasgos esenciales de estas mejoras dentro del alcance de la divulgacion.

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Un montaje (226) de brazo de rotor para uso en un sistema (208) de cubo de rotor de aeronave (200) de rotor dicho montaje de brazo de rotor comprende:
    un eje (252) de paso; y
    una pluralidad de rodamientos discretos acoplado a dicho eje de paso, en el que dicha pluralidad de rodamientos son rodamientos elastomericos configurados para facilitar el movimiento del montaje de brazo de rotor alrededor de una pluralidad de grados de libertad, en el que un rodamiento respectivo de dichos rodamientos se configura para acomodar un unico grado de libertad,
    en el que dicho eje (252) de paso comprende una primera parte (254) alineada con un eje (234) de paso y una segunda parte (256) perpendicular alineada con un eje (236) de aleta y en el que dicha pluralidad de rodamientos elastomericos discretos comprende:
    un par de rodamientos (240) de aleta acoplados a dicha segunda parte (256), dicho par de rodamientos de aleta se configuran para facilitar el movimiento alrededor de los ejes de aleta;
    un rodamiento (246) de paso interno acoplado a dicha primera parte (254) proxima a dicha segunda parte;
    un rodamiento (248) de paso externo acoplado en un extremo distal de dicha primera parte (254),
    caracterizado porque dicho rodamiento de paso externo se conecta con dicho rodamiento de paso interno; y
    porque dicha pluralidad de rodamientos elastomericos discretos comprende adicionalmente un rodamiento (242) de empuje acoplado a dicha primera parte (254) entre dichos rodamientos de paso interno y externo, en el que dicho rodamiento de empuje es un rodamiento elastomerico configurado para reaccionar a cargas de empuje centrlfugo y facilita el movimiento alrededor del eje (234) de paso.
  2. 2. El montaje (226) de brazo de rotor de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho eje (252) de paso comprende una primera parte (254) alineada con un eje (234) de paso y una segunda parte (256) perpendicular alineada con un eje (236) de aleta y en el que dicha pluralidad de rodamientos discretos comprende:
    un par de rodamientos (240) de aleta elastomericos acoplados a dicha segunda parte (256), dicho par de rodamientos de aleta se configura para facilitar el movimiento alrededor del eje (236) de aleta; y
    por lo menos un rodamiento (246) de paso elastomerico acoplado a dicha primera parte (254), dicho por lo menos un rodamiento de paso se configura para facilitar el movimiento al redor del eje (234) de paso.
  3. 3. El montaje (226) de brazo de rotor de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que dicho por lo menos un rodamiento (244) de paso comprende un rodamiento (246) de paso interno acoplado proximo a dicha segunda parte (256), y un rodamiento (248) de paso externo acoplado en un extremo distal de dicha primera parte (254), dicho rodamiento de paso externo es concentrico con dicho rodamiento de paso interno.
  4. 4. El montaje (226) de brazo de rotor de acuerdo con la reivindicacion 3 que comprende adicionalmente un rodamiento (242) de empuje acoplado a dicha primera parte (254) entre dichos rodamientos (246/248), de paso interno y externo en el que dicho rodamiento de empuje es un rodamiento elastomerico configurado para reaccionar a las cargas de empuje centrlfugo y facilitar el movimiento alrededor del eje (234) del paso.
  5. 5. El montaje (226) de brazo de rotor de acuerdo con la reivindicacion 1 comprende adicionalmente:
    Una carcasa (272) de paso configurada para alojar por lo menos una parte de dicha primera parte (254) de dicho eje (252) de paso, en el que dicho rodamiento (248) de paso externo y dicho rodamiento (242) de empuje se acoplan entre dicha carcasa de paso y dicho eje de paso; y
    una conexion (282) de avance-retroceso acoplada a dicha carcasa (272) de paso, dicha conexion de avance-retroceso comprende un rodamiento (250) de avance-retroceso configurado para facilitar el movimiento alrededor del eje (238) de avance-retroceso.
    5
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  6. 6. El montaje (226) de brazo de rotor de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en el que la aeronave (200) de rotor se selecciona del grupo que comprende un helicoptero, una aeronave de rotor de inclinacion, un ciclocoptero y un Gyrodyne.
  7. 7. Un metodo para ensamblar un montaje (226) de brazo de rotor para uso en una aeronave (200) de rotor, dicho metodo comprende:
    proporcionar un eje (252) de paso que incluye una primera parte (254) y una segunda parte (256) perpendicular a la primera parte;
    acoplar un par de rodamientos (240) de aleta a la segunda parte;
    acoplar un rodamiento (246) de paso interno hacia la primera parte (254) proxima a la segunda parte (256);
    acoplar un rodamiento (248) de paso externo en un extremo distal de la primera parte (254), en el que el par de rodamientos (240) de aleta, el rodamiento (246) de paso interno, y el rodamiento (248) de paso externo son rodamientos elastomericos discretos configurados para facilitar el movimiento del montaje de brazo del rotor alrededor de una pluralidad de grados de libertad y caracterizado porque el metodo comprende adicionalmente acoplar un rodamiento (242) de empuje al eje (252) de paso entre los rodamientos (246/248) de paso interno y externo, en el que el rodamiento de empuje es un rodamiento elastomerico configurado para reaccionar a cargas de empuje centrlfugo y facilitar el movimiento del montaje de brazo de rotor alrededor del eje (234) de paso.
  8. 8. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el acoplamiento de un par de rodamientos (240) de aleta comprende adicionalmente acoplar un par de rodamientos de aleta configurados para facilitar el movimiento del montaje de brazo de rotor sobre alrededor de solamente un eje (236) de aleta; y en el que acoplar un rodamiento(246/248) de paso interno y externo comprende adicionalmente acoplar un rodamiento de paso interno y externo que se configura para facilitar el movimiento del montaje de brazo del rotor de solamente un eje (234) de paso.
  9. 9. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 7 que comprende adicionalmente.
    acoplar una carcasa (272) de paso alrededor de por lo menos una parte de la primera parte (254) del eje (252) de paso, en el que el rodamiento (248) de paso externo y el rodamiento (242) de empuje se acoplan entre la carcasa de paso y el eje de paso; y
    acoplar una conexion (282) de avance-retroceso a la carcasa (272) de paso, en el que el enlace de avance-retroceso incluye un rodamiento (250) de avance-retroceso configurado para facilitar el movimiento alrededor de un eje (238) de avance-retroceso.
  10. 10. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende adicionalmente definir una ruta de carga que viaja secuencialmente a traves de un enlace (282) de avance-retroceso, la carcasa (272) de paso, el rodamiento (242) de empuje, el rodamiento (248) de paso externo, el eje (252) de paso y el par de rodamientos (240) de aleta.
  11. 11. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 que comprende adicionalmente acoplar una carcasa (260) de rodamiento de paso alrededor del rodamiento (246) de paso interno, en el que la carcasa de rodamiento de paso tiene una carcasa con forma de U, que incluye un par de brazos (262) que se extienden hacia el exterior.
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