RU2673930C1

RU2673930C1 - Аэродинамическая лопатка с закрылком задней кромки

Info

Publication number: RU2673930C1
Application number: RU2016146905A
Authority: RU
Inventors: Эндрю КЕЙВ; Саймон СТЕЙСИ
Original assignee: Агустауэстлэнд Лимитед
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2018-12-03
Also published as: GB2537630A; EP4324737A2; US20170129596A1; GB201506739D0; CN106794898A; EP3286081B1; EP4324737A3; WO2016170341A1; GB2537630B; CN106794898B; CA2952165C; EP3286081A1; CA2952165A1; US10507909B2; KR102069783B1; KR20170141182A

Abstract

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям аэродинамических поверхностей летательных аппаратов. Аэродинамическая лопасть имеет основной участок поперечного сечения и участок задней кромки, способный перемещаться относительно основного участка с помощью устройства привода. Участок задней кромки способен перемещаться в или около области/точки изгиба А. Область/точка изгиба А расположена на или вблизи нагнетающей или засасывающей поверхности аэродинамической лопасти. Участок задней кромки соединен с основным участком с помощью первого и второго соединительных элементов. Первый соединительный элемент простирается внутрь от области/точки изгиба А и имеет конец, соединенный напрямую или не напрямую с основным участком. Первый и второй соединительные элементы являются гибкими. Достигается возможность обеспечить силу сопротивления чрезмерным силам вертикального сдвига, действующим на аэродинамическую лопасть, имеющую шарнир. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к аэродинамической лопатке, и более точно, но не исключительно, к вращающейся аэродинамической лопатке или роторной лопатке.

Изобретение было разработано специально для вращающейся аэродинамической лопатки вертолета, а именно для роторной лопатки рулевого винта, или хвостового винта, или для роторной лопатки системы основного несущего винта воздушного судна, но изобретение может быть применено и к другим аэродинамическим лопаткам, например, к лопаткам ветровой турбины.

Более точно, изобретение относится к вращательной аэродинамической лопатке, имеющей задний участок, способный перемещаться относительно основного участка аэродинамической лопатки, так, чтобы управлять вертолетом.

Такие подвижные задние участки могут быть использованы для модификации аэродинамических свойств роторной лопатки, и это является хорошо известной практикой в авиационной технологии.

Задние участки могут быть наклонены вверх или вниз относительно остального корпуса аэродинамической лопатки с тем, чтобы оптимизировать работу лопатки в широком диапазоне скоростей вращения, а также для снижения вибраций и/или акустического шума.

В документе US 2008/0145220 описана роторная лопатка вертолета, имеющая корпус лопатки и закрылок, прикрепленный к корпусу лопатки. Закрылок способен перемещаться относительно корпуса лопатки в диапазоне перемещения. Очевидно, что ось вращения закрылка располагается вдоль центральной линии аэродинамической лопатки на виде лопатки в поперечном сечении (см. фигуру 2 документа US 2008/0145220, например). Это может создать различные проблемы. Например, ограничения внутреннего пространства внутри корпуса лопатки представляют существенные затруднения при попытке применения этой концепции на практике.

В документе FR2821397 описано крыло, имеющее часть 2 аэродинамической лопатки и закрылок 3, который может перемещаться вокруг шарнира 7А, образованного эластичной полосой, с помощью соединительных элементов 11. Очевидно, что ось вращения закрылка 3 располагается вдоль центральной линии части 2 аэродинамической лопатки и, таким образом, это крыло испытывает те же проблемы, что указано выше. Более того, конструкция в соответствии с FR2821397 может быть проблематичной, поскольку шарнир 7А, образованный эластичной полосой, может выпятиться при чрезмерных силах вертикального сдвига, которые испытывает закрылок 3 при использовании. Поэтому существует необходимость в обеспечении аэродинамической лопатки, имеющей шарнир, способный обеспечить аэродинамической лопатке силу сопротивления таким чрезмерным силам вертикального сдвига.

Воплощения настоящего изобретения направлены на обеспечение усовершенствованной аэродинамической лопатки. В некоторых воплощениях задачей настоящего изобретения является обеспечение аэродинамической лопатки, имеющей подвижный участок задней кромки, участок задней кромки является регулируемым при минимальных энергозатратах и/или поддается точной регулировке. Задачей воплощений изобретения также является обеспечение аэродинамической лопатки, масштаб которой на практике может быть изменен по сравнению с концептом, и которая в то же время имеет такую конфигурацию, чтобы эффективно поглощать энергию, получаемую от сил, воздействующих на участок задней кромки. Воплощения изобретения стремятся обеспечить аэродинамическую лопатку, имеющую шарнир, который может обеспечивать прочность аэродинамической лопатке (более точно, обеспечить прочность между основным участком и участком задней кромки) для сопротивления вертикальным силам сдвига, при использовании.

Согласно одному объекту изобретения, обеспечивается аэродинамическая лопатка (например, роторная лопатка вертолета), имеющая основной участок поперечного сечения аэродинамической лопатки, и участок задней кромки, способный перемещаться относительно основного участка с помощью устройства привода, при этом участок задней кромки способен перемещаться на или около области/точки изгиба А, область/точка изгиба А расположена на или вблизи нагнетающей или засасывающей поверхности аэродинамической лопатки, при этом участок задней кромки соединен с основным участком первым и вторым соединительными элементами, первый соединительный элемент простирается внутрь вдаль от области/точки изгиба А, и имеет конец, напрямую или не напрямую соединенный с основным участком, при этом первый и второй соединительные элементы являются гибкими.

Первый и второй соединительные элементы могут иметь такую конфигурацию, чтобы загибаться вверх, когда устройство привода приводится в действие для перемещения участка задней кромки вверх относительно основного участка, так что область/точка изгиба А располагается вверху.

Первый и второй соединительные элементы могут иметь такую конфигурацию, чтобы загибаться вниз, когда устройство привода приводится в действие для перемещения участка задней кромки вниз относительно основного участка, так что область/точка изгиба А располагается внизу.

Основной участок может включать в себя раму, к которой присоединены один или оба из первого и второго соединительных элементов, рама имеет такую конфигурацию, чтобы обеспечивать опору для первого и второго соединительных элементов.

Предпочтительно, рама может также поглощать энергию, полученную от силы, прилагаемой к участку задней кромки.

Рама может включать в себя по меньшей мере один опорный элемент.

В некоторых воплощениях по меньшей мере один опорный элемент может иметь форму многоугольника при виде аэродинамической лопатки в поперечном сечении. Рама может включать в себя дополнительные опорные элементы, имеющие одинаковую или разную конфигурацию.

Первый и второй соединительные элементы могут быть расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 5° до примерно 50°, или в диапазоне пот 5° до 50°.

Первый и второй соединительные элементы могут быть расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 10° до примерно 45°, или в диапазоне от 10° до 45°.

Первый и второй соединительные элементы могут быть расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 20° до примерно 35°, или в диапазоне от 20° до 35°, например от примерно 20° до примерно 30° или в диапазоне от 20° до 30°.

В некоторых воплощениях, заявители обнаружили, что первый и второй элементы смягчают локальные напряжения около области/точки изгиба А наиболее эффективно, когда они располагаются друг относительно друга под углом от примерно 20° до примерно 22°, или в диапазоне от 20° до 22°.

Первый и второй соединительные элементы могут по меньшей мере частично образовывать полость при виде аэродинамической лопатки в поперечном сечении.

Полость может быть дополнительно определена частью рамы основного участка.

Полость может быть оборудована инерционным демпфером.

Инерционный демпфер может содержать эластомерный материал.

Инерционный демпфер может иметь такую конфигурацию, чтобы деформироваться при подвергании воздействию энергии, полученной от силы, оказываемой, при использовании, на участок задней кромки.

Инерционный демпфер может иметь такую конфигурацию, чтобы восстанавливать свою исходную форму или свою приблизительно исходную форму, когда на участок задней кромки не оказывается какой-либо силы.

Второй соединительный элемент может формировать часть наружной поверхности аэродинамической лопатки.

В некоторых воплощениях аэродинамическая лопатка может включать в себя наружную оболочку, внутрь которой помещены основной участок и участок задней кромки, при этом второй соединительный элемент оборудован под поверхностью наружной оболочки.

Очевидно, что область/точка изгиба А расположена на или вблизи наружной поверхности аэродинамической лопатки, так, чтобы точка поворота между основным участком и участком задней кромки также располагалась на или вблизи наружной поверхности аэродинамической лопатки.

Область/точка изгиба А может быть оборудована на обеих из нагнетающей и засасывающей поверхностей аэродинамической лопатки. Специалисту в данной области техники ясно, что термины нагнетающая поверхность и засасывающая поверхность относятся, соответственно, к нижней и верхней поверхностям при виде на аэродинамическую лопатку сбоку.

Устройство привода может включать в себя блок привода и по меньшей мере одну приводную тягу, единственная или каждая приводная тяга напрямую или не напрямую соединена с участком задней кромки.

Устройство привода может иметь такую конфигурацию, чтобы передавать толкающее/натягивающее усилие на каждую приводную тягу, так, чтобы единственная или каждая приводная тяга контролировала перемещение участка задней кромки относительно основного участка. Предпочтительно, чтобы участок задней кромки был способен качаться вокруг основного участка в области/точке изгиба А.

Блок привода может включать в себя пьезоэлектрические элементы.

В воплощениях блок привода может включать в себя гидравлический и/или механический привод, например, электромеханический привод.

Один или оба из первого и второго соединительных элементов могут состоять из термоусадочного полимера (например, из волокон, упрочненных термоусадочным полимером), или из термопластичного полимера (например, из термопластичного композитного полимера).

Один или несколько из первого и второго соединительных элементов могут состоять из единого компонента, имеющего по существу постоянную толщину по всей своей длине.

В некоторых воплощениях, один или оба из первого и второго соединительных элементов могут содержать больше чем один слой. Например, один или оба из первого и второго соединительных элементов могут включать в себя один или несколько дополнительных слоев, выполненных на наружной поверхности слоя основания.

Единственный или каждый дополнительный слой может состоять из того же или другого материала по сравнению со слоем основания.

Единственный или каждый дополнительный слой может по меньшей мере частично покрывать наружную поверхность слоя основания. Например, единственный или каждый дополнительный слой может быть расположен на или около средней точки слоя основания, и не располагаться на или вокруг одного или обоих концов слоя основания.

В некоторых воплощениях изобретение относится к вертолету, включающему в себя по меньшей мере одну вращательную аэродинамическую лопатку в соответствии с одним из предшествующих воплощений.

Дополнительные признаки изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения, прилагаемой к настоящему описанию.

Воплощения различных объектов изобретения будут описаны ниже лишь в виде примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фигура 1 представляет иллюстрацию, показывающую вид в поперечном сечении аэродинамической лопатки в соответствии с одним воплощением изобретения, в нейтральной конфигурации;

Фигура 2 изображает аэродинамическую лопатку с Фигуры 1, в конфигурации, в которой участок задней кромки был перемещен вверх относительно остальной аэродинамической лопатки;

Фигура 3 изображает аэродинамическую лопатку с Фигуры 1, в конфигурации, в которой участок задней кромки был перемещен вниз относительно остальной аэродинамической лопатки;

Фигура 4 представляет иллюстрацию, показывающую вид в поперечном сечении аэродинамической лопатки в соответствии с дополнительным воплощением настоящего изобретения, в нейтральной конфигурации;

Фигура 5 изображает схематичное представление соединительного элемента в соответствии с воплощением изобретения;

Фигура 6 изображает схематичное представление соединительного элемента в соответствии с дополнительным воплощением изобретения.

Фигуры с 1 по 3 изображают часть аэродинамической лопатки, обозначенной, в целом, позицией 1, включающую в себя основной участок 10 и участок 12 задней кромки, способный перемещаться относительно основного участка 10 с помощью устройства привода 14. Аэродинамическая лопатка 1 показана на виде в поперечном сечении. Передняя кромка аэродинамической лопатки 1 была пропущена в целях упрощения чертежей. Основной участок 10 может включать в себя раму 100 основного участка и участок 12 задней кромки может включать в себя раму 120 участка задней кромки. Аэродинамическая лопатка 1, как правило, включает в себя наружную оболочку 16, внутри которой содержатся рама 100 основного участка и рама 120 участка задней кромки. При перемещении участка 12 задней кромки (например, при его повороте) относительно основного участка 10, геометрия наружной оболочки 16 изменяется, и это вызывает изменение аэродинамических свойств аэродинамической лопатки 1.

В воплощениях устройство привода 14 может включать в себя блок привода 140 и приводную тягу 142. Приводная тяга 142 может быть напрямую или не напрямую соединена с участком 12 задней кромки. В проиллюстрированном воплощении, приводная тяга 142 соединена с участком 12 задней кромки с помощью соединителя 144, вокруг которого может поворачиваться приводная тяга 142. Предусмотрены варианты механизма, с помощью которых приводная тяга 142 соединяется с участком 12 задней кромки, не нарушая предмета изобретения. Например, приводная тяга 142 может быть замещена элементом, передающим силу, таким как соединительные элементы, описанные в документе FR2821397.

Блок привода 140 может включать в себя пьезоэлектрические элементы, например пьезоэлектрический керамический материал, так чтобы когда электрический ток применяется к пьезоэлектрическому материалу, форма материала изменялась, таким образом, передавая силу приводной тяге 142. Устройство привода 14, таким образом, предназначается для передачи толкающей/тянущей силы на приводную тягу 142, так, чтобы приводная тяга 142 контролировала движение участка 12 задней кромки относительно основного участка 10.

В других воплощениях устройство привода 14 может включать в себя гидравлический или механический привод (не показано) для управления движением участка 12 задней кромки.

В некоторых воплощениях устройство привода 14 может не включать в себя приводную тягу 142. Вместо этого, участок 12 задней кромки может приводиться в действие альтернативными механизмами, известными специалисту в данной области техники.

Аэродинамическая лопатка 1 включает в себя первый и второй соединительные элементы 18, 20. Соединительные элементы 18, 20 соединяют участок 12 задней кромки с основным участком 10.

В воплощениях, один или оба соединительных элемента 18, 20 могут состоять из волокон, упрочненных термоусадочным полимером или термопластичным композитным полимером.

В воплощениях, один или оба соединительных элемента 18, 20 могут иметь по существу постоянную толщину на всем своем протяжении. Фигура 5 изображает пример такого воплощения.

В некоторых воплощениях один или оба соединительных элемента 18, 20 могут включать в себя дополнительные слои. Фигура 6, например, показывает соединительный элемент 18' альтернативного воплощения, который включает в себя многочисленные слои. Соединительный элемент 18' включает в себя слой основания 180' и дополнительные слои 181', 182', оборудованные на наружной поверхности слоя основания 180'. Единственный или каждый дополнительный слой 181', 182' могут состоять из такого же материала, что и слой основания 180', или из другого материала. В воплощениях (например, в воплощении, показанном на Фигуре 6), единственный или каждый дополнительный слой 181', 182' может покрывать лишь участок наружной поверхности слоя основания 180'. Например, дополнительные слои 181', 182' могут быть расположены на или около средней точки слоя основания 180', так, чтобы обеспечивать дополнительную силу вокруг средней точки соединительного элемента 18', для устранения натяжения в этой области. В некоторых воплощениях, конечно, единственный или каждый дополнительный слой 181', 182' может быть расположен поперек другой части наружной поверхности слоя основания 180' к средней точке, для обеспечения силы этой другой части. В некоторых воплощениях, единственный или каждый дополнительный слой 181', 182' может быть расположен поперек со существу всей наружной поверхности (например, всей наружной поверхности) слоя основания 180'.

В воплощениях, рама 100 основного участка может состоять из единого элемента.

Альтернативно, рама 100 основного участка может включать в себя множество опорных элементов, например, два или более опорных элемента, например, от двух до пяти опорных элементов. В воплощении, показанном на Фигурах 1-3, рама 100 основного участка может включать в себя первый, второй и третий опорные элементы 220, 222, 224.

Фигура 1 изображает аэродинамическую лопатку 1 в нейтральном положении, под которым подразумевается, что аэродинамическая лопатка 1 имеет такую же форму, которую бы занимала аэродинамическая лопатка без подвижного участка 12 задней кромки.

Первый и второй соединительные элементы 18, 20 выполнены так, чтобы быть гибкими.

После приведения в действие устройства привода 14, приводная тяга 142 перемещается по направлению назад к участку 12 задней кромки, таким образом, вынуждая участок 12 задней кромки перемещаться вверх относительно основного участка 10 вокруг области/точки изгиба А, так, что область/точка изгиба А располагается выше относительно своего нейтрального положения. Такое положение показано на Фигуре 2.

Как будет понятно, область/точка изгиба А расположена на или около наружной поверхности аэродинамической лопатки 1. Расположение области/точки изгиба А (т.е., оси вращения) в этом положении максимально увеличивает расстояние между областью/точкой изгиба А и соединителем 144, и это приводит к ряду преимущества. Расстояние между областью/точкой изгиба А и соединителем 144 известно как длина плеча силы. Длинное плечо силы означает, что меньше силы потребуется приложить к приводной тяге 142 для поворота участка 12 задней кромки вокруг области/точки изгиба А, чем потребовалось бы при более коротком плече силы. Более того, длинное плечо силы означает, что градус поворота участка 12 задней кромки относительно основного участка 10 может очень точно контролироваться. Другими словами, относительно большое перемещение приводной тяги 142 может привести к небольшому изменению углового перемещения участка 12 задней кромки. При коротком плече силы (как описано в US 2008/0145220) сложно достигнуть точных изменений в угловом перемещении участка задней кромки относительно основного участка.

При приведении в действии устройства привода 14 также можно переместить приводную тягу 142 по направлению вперед к передней кромке (не показано) аэродинамической лопатки 1 так, чтобы вынудить участок 12 задней кромки переместиться вниз относительно основного участка 10 вокруг области/точки изгиба А, так, чтобы область/точка изгиба А размещалась ниже относительно своей нейтральной конфигурации. Эта конфигурация показана на фигуре 3.

Перемещение участка 12 задней кромки вверх и вниз, таким образом, подавляет нежелательные аэродинамические усилия, способствующие шуму и вибрации воздушного судна. Такое перемещение участка 12 задней кромки также компенсирует потери подъема отступающей аэродинамической лопатки 1 в ходе горизонтального полета. Таким образом должно быть понятно, что участок 12 задней кромки подвергается воздействию больших сил при использовании, в частности, сил, получающихся от нагрузки, прилагаемой в направлении, перпендикулярном линии хорды аэродинамической лопатки (как должно быть понятно специалисту в данной области техники, линия хорды аэродинамической лопатки представляет собой прямую линию, соединяющую переднюю кромку с задней кромкой). Эти силы известны как силы вертикального сдвига.

Первый соединительный элемент 18 имеет такую конфигурацию, чтобы простираться внутрь во внутреннюю полость аэродинамической лопатки и вдаль от области/точки изгиба А. Первый соединительный элемент 18 имеет конец 180, который напрямую или не напрямую соединен с основным участком 10.

Предпочтительно, эта конфигурация означает, что силы вертикального сдвига, воздействующие на участок 12 задней кромки (например, когда участок 12 задней кромки перемещается вниз относительно основного участка 10), могут быть поглощены первым соединительным элементом 18. Оборудование первого соединительного элемента 18, таким образом, предотвращает деформацию второго соединительного элемента 20 под нагрузкой. Таким образом, задача первого соединительного элемента 18 заключается в придании силы аэродинамической лопатке 1 так, чтобы обеспечить второму соединительному элементу 20 возможность функционировать как шарнир благодаря его гибкой природе. Избавление от первого соединительного элемента 18 будет означать, что второй соединительный элемент 20 будет необходимо сделать жестче (для того, чтобы справиться с силами вертикального сдвига), и это будет означать, что второй соединительный элемент 20 больше не сможет выполнять функцию шарнира, что нежелательно. Поэтому можно сказать, что первый и второй соединительные элементы 18, 20 совместно образуют треугольный шарнир, при этом указанный треугольный шарнир обеспечивает прочность аэродинамической лопатке 1 между основным участком 10 и участком 12 задней кромки для сопротивления таким экстремальным силам вертикального сдвига, которые оно может испытывать при использовании. Заявитель определил, что треугольных шарнир более эффективен с точки зрения сопротивления силам вертикального сдвига, чем другие конфигурации шарниров, такие как шарнир в форме полосы в соответствии с FR2821397.

В воплощениях, второй соединительный элемент 20 может формировать часть наружной оболочки 16 аэродинамической лопатки 1. Альтернативно, второй соединительный элемент 20 может быть выполнен под поверхностью наружной оболочки 16, так, чтобы наружная оболочка 16 имела такой же профиль или форму, как и второй соединительный элемент 20, когда второй соединительный элемент 20 изменяет форму.

Второй соединительный элемент 20 может быть напрямую или не напрямую соединен с основным участком 10. Например, конец 200 второго соединительного элемента 20 может быть напрямую или не напрямую присоединен к основному участку 10.

Предпочтительно, такая конфигурация означает, что силы вертикального сдвига, воздействующие на участок 12 задней кромки (например, когда участок 12 задней кромки перемещается вверх относительно основного участка 10), могут быть поглощены вторым соединительным элементом 18 так же, как описано выше в отношении первого соединительного элемента 18.

В показанном воплощении с Фигур 1-3, соответствующие концы 180, 200 первого и второго соединительных элементов 18, 20 соединены с первым опорным элементом 220. Первый опорный элемент 220 соединен с (и следовательно поддерживается) вторым 222 и третьим 224 опорными элементами.

Предпочтительно, опорные элементы 220, 222, 224 обеспечивают дополнительную поддержку участку 12 задней кромки так, чтобы позволять ему качаться образом, описанным выше.

В воплощениях, первый опорный элемент 220 может иметь форму многоугольника, например, четырех, пяти или шести стороннего многоугольника, при виде на аэродинамическую лопатку 1 в поперечном сечении. В воплощении показанном на фигурах 1-3, первый опорный элемент 220 имеет форму параллелограмма в поперечном сечении. Предусмотрено, что первый опорный элемент 220 в некоторых воплощениях изобретения может иметь форму пятиугольника или восьмиугольника.

В воплощениях, второй опорный элемент 222 может быть соединен с третьим опорным элементом 224. Второй опорный элемент 222 может включать в себя первую часть 2220, соединенную с третьим опорным элементом 224, и вторую часть 2222, простирающуюся от первой части 2220. Предпочтительно, обращенная вперед поверхность 2200 первого опорного элемента 220 находится в прямом или не прямом контакте со второй часть 2222 второго опорного элемента.

В воплощениях, первый и второй соединительные элементы 18, 20 расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 10° до примерно 50° или в диапазоне от 10° до 50°. В проиллюстрированных воплощениях первый и второй соединительные элементы 18, 20 расположены друг относительно друга под углом от примерно 20° до 22°, поскольку оказалось, что угол из этого диапазона был наиболее эффективным при смягчении локальных напряжений в первом и втором соединительных элементах 18, 20, когда участок задней кромки подвергается воздействию силы, например, силы вертикального сдвига.

Как станет ясно, полость 30 по меньшей мере частично образована первым и вторым соединительными элементами 18, 20. Обращенная назад поверхность 2202 первого опорного элемента 220 необязательно дополнительно образует полость 30.

Усовершенствования в контроле углового перемещения участка 12 задней кромки были реализованы путем обеспечения полости 30 инерционным демпфером 40. В частности, оказалось, что участок 12 задней кромки обладает улучшенной устойчивостью, когда он вращается вокруг основного участка 10, чем в аэродинамических лопатках, где в полости 30 нет инерционного демпфера 40. Инерционный демпфер 40 может иметь такую конфигурацию, чтобы деформироваться, когда участок 12 задней кромки перемещается относительно основного участка 10. Оказалось, что присутствие такого инерционного демпфера 40 приводит к выравниванию передачи энергии от участка 12 задней кромки к основному участку 10.

В воплощениях, инерционный демпфер 40 может содержать эластомерный материал, такой как полиуретан. Альтернативно могут быть использованы такие материалы как каучук, силикон или латекс.

Предпочтительно, инерционный демпфер 40 может быть дополнительно способен возвращаться в свою исходную форму, когда к участку 12 задней кромки не прилагается какой-либо силы. Другими словами, инерционный демпфер 40 может состоять из материала с эффектом памяти. Материалы с эффектом памяти известны в данной области техники, и нет необходимости обсуждать их более подробно.

Фигура 4 изображает аэродинамическую лопатку в соответствии с альтернативным воплощением изобретения, обозначенную в целом ссылочной позицией 1'. Компоненты аэродинамической лопатки 1' подобны элементам аэродинамической лопатки 1, и обозначены такими же позициями, но со штрихом (').

Единственная существенная разница между аэродинамическими лопатками 1 и 1' заключается в том, что рама 100' основного участка аэродинамической лопатки 1' включает в себя первый и второй опорные элементы 220'. 224', при этом рама 100 основного участка аэродинамической лопатки 1 включает в себя три опорных элемента 220, 222, 224.

Аэродинамическая лопатка 1' работает образом, во многом подобным описанному в отношении аэродинамической лопатки 1.

В показанных воплощениях область/точка изгиба А, А' выполнена на верхней поверхности аэродинамической лопатки 1, 1', как показано на чертежах. Следует понимать, что изобретение равно применимо к воплощениям, в которых область/точка изгиба А, А' располагается на нижней поверхности аэродинамической лопатки 1, 1'. Дополнительно следует понимать, что настоящее заявление включает в себя все воплощения, в которых может существовать больше одной области/точки изгиба А, А' (например, оборудованные как на верхней, так и на нижней поверхностях аэродинамической лопатки 1, 1').

Воплощения изобретения обеспечивают усовершенствованную аэродинамическую лопатку. В частности, обеспечение оси вращения (т.е. области/точки изгиба А, А') на или около наружной поверхности аэродинамической лопатки 1, 1', означает, что участок 12, 12' задней кромки может контролироваться с использованием минимальной энергии, и может контролироваться более точно благодаря тому, что аэродинамическая лопатка 1, 1' имеет длинное плечо силы. Присутствие первого соединительного элемента 18, 18' означает, что можно разместить область/точку изгиба А, А' на или около наружной поверхности аэродинамической лопатки; это возможно благодаря тому, что первый соединительный элемент 18, 18' обеспечивает структурную поддержку для обеспечения второму соединительному элементу 20, 20' возможности функционировать надлежащим образом как шарнир.

В целом, обеспечение аэродинамической лопатки, имеющей участок задней кромки, способный перемещаться вокруг треугольного шарнира, расположенного на или около нагнетающей или засасывающей поверхности аэродинамической лопатки, так, чтобы ось вращения располагалась на или около засасывающей или нагнетающей поверхности, приводит к усовершенствованной аэродинамической лопатке с точки зрения точного регулирования участка задней кромки и с точки зрения усилий вокруг соединения между участком задней кромки и основным участком, к которому он присоединен.

Кроме того, дополнительные структурные улучшения были достигнуты путем обеспечения аэродинамической лопатки 1, 1' с множеством элементов для поддержания соединительных элементов 18, 18'; 20, 20'.

Обеспечение инерционного демпфера 40, 40', оборудованного в полости, образованной первым и вторым соединительными элементами 18, 18'; 20, 20' и, необязательно, частью опорного элемента, также, как оказалось, улучшает контроль углового перемещения участка 12, 12' задней кромки относительно основного участка 10, 10'. В частности, оказалось, что участок 12, 12' задней кромки демонстрирует улучшенную устойчивость в ходе перемещения.

Фигуры предназначены для иллюстрации воплощений в соответствии с изобретением. Должно быть понятно, что «реальная» аэродинамическая лопатка может отличаться по внешнему виду. Также должно быть понятно, что протяженность диапазона, в котором может перемещаться участок 12, 12' задней кромки, является исключительно иллюстративной - в «реальных» аэродинамических лопастях протяженность диапазона перемещения участка задней кромки может быть больше/меньше, чем показано на чертежах.

В описании и в формуле изобретения, термины вверх, вниз, назад, вперед и так далее используются лишь в описательных целях. Следует понимать, что воплощения изобретения, описанные здесь, могут работать в других ориентациях, нежели показанные, и термины, таким образом, используются лишь в целях описания относительных положений и являются взаимозаменяемыми при определенных обстоятельствах.

При использовании в данном описании и формуле изобретения, термины «содержит» и «содержащий» и их производные означают, что перечисленные признаки, этапы или целые включены. Указанные термины не следует интерпретировать как исключающие присутствие других признаков, этапов или компонентов.

Признаки, описанные в предшествующем описании, или в следующей формуле изобретения, или на прилагаемых чертежах, выраженные в их специальных формах или в терминах средств для осуществления описанной функции или метода или процесса для достижения описанного результат, когда это возможно, могут по отдельности или в комбинации таких признаков быть использованы для реализации изобретения в их измененных формах.

Claims

1. Аэродинамическая лопатка, имеющая основной участок поперечного сечения аэродинамической лопатки и участок задней кромки, способный перемещаться относительно основного участка с помощью устройства привода, в которой участок задней кромки способен перемещаться на или вокруг области/точки изгиба А, при этом область/точка изгиба А расположена на или вблизи нагнетающей или засасывающей поверхности А, при этом участок задней кромки соединен с основным участком с помощью первого и второго соединительных элементов, первый соединительный элемент простирается внутрь вдаль от области/точки изгиба А и имеет конец, который напрямую или не напрямую соединен с основным участком, при этом первый и второй соединительные элементы являются гибкими.

2. Аэродинамическая лопатка по п.1, в которой первый и второй соединительные элементы способны загибаться вверх, когда устройство привода приводится в действие для перемещения участка задней кромки вверх относительно основного участка, так, что область/точка изгиба А располагается выше.

3. Аэродинамическая лопатка по п.1 или 2, в которой первый и второй соединительные элементы способны загибаться вниз, когда устройство привода приводится в действие для перемещения участка задней кромки вниз относительно основного участка, так, что область/точка изгиба А располагается ниже.

4. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой основной участок включает в себя раму, к которой присоединены один или оба из первого и второго соединительных элементов, рама предназначена для поглощения энергии, полученной от силы, которой подвергается при использовании участок задней кромки.

5. Аэродинамическая лопатка по п.4, в которой рама включает в себя по меньшей мере один опорный элемент.

6. Аэродинамическая лопатка по п.5, в которой указанный по меньшей мере один опорный элемент имеет форму многоугольника при виде аэродинамической лопатки в поперечном сечении.

7. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой первый и второй соединительные элементы расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 5° до примерно 50° или в диапазоне от 5° до 50°.

8. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой первый и второй соединительные элементы расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 10° до примерно 45° или в диапазоне от 10° до 45°.

9. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой первый и второй соединительные элементы расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 20° до примерно 35° или в диапазоне от 20° до 35°.

10. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой первый и второй соединительные элементы расположены друг относительно друга под углом в диапазоне от примерно 20° до примерно 22° или в диапазоне от 20° до 22°.

11. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой первый и второй соединительные элементы по меньшей мере частично образуют полость при виде аэродинамической лопатки в поперечном сечении.

12. Аэродинамическая лопатка по п.11, в которой полость дополнительно образована несколькими или одной рамой основного участка.

13. Аэродинамическая лопатка по п.11 или 12, в которой полость оборудована инерционным демпфером.

14. Аэродинамическая лопатка по п.13, в которой инерционный демпфер содержит эластомерный материал.

15. Аэродинамическая лопатка по любому из пп.13 или 14, в которой инерционный демпфер способен деформироваться при подвергании воздействию энергии, полученной от силы, которой при использовании подвергается участок задней кромки.

16. Аэродинамическая лопатка по любому из пп.13-15, в которой инерционный демпфер дополнительно способен возвращаться в свою первоначальную форму, когда к участку задней кромки не прилагается какой-либо силы.

17. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой второй соединительный элемент формирует часть наружной поверхности аэродинамической лопатки.

18. Аэродинамическая лопатка по любому из пп.1-16, в которой аэродинамическая лопатка содержит наружную оболочку, внутрь которой размещены основной участок и участок задней кромки, при этом второй соединительный элемент выполнен под поверхностью наружной оболочки.

19. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой область/точка изгиба А расположена на или вблизи как нагнетающей, так и засасывающей поверхностей аэродинамической лопатки.

20. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой устройство привода включает в себя блок привода и по меньшей мере одну приводную тягу, единственная или каждая приводная тяга напрямую или не напрямую присоединена к участку задней кромки.

21. Аэродинамическая лопатка по п.20, в которой устройство привода предназначено для передачи толкающего/натягивающего усилия на единственную или каждую приводную тягу так, чтобы единственная или каждая приводная тяга контролировала перемещение участка задней кромки относительно основного участка.

22. Аэродинамическая лопатка по любому из пп.20-21, в которой блок привода включает в себя пьезоэлектрические элементы.

23. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой один или оба из первого и второго соединительных элементов состоят из термоусадочного полимера или из термопластичного полимера.

24. Аэродинамическая лопатка по любому из предшествующих пунктов, в которой один или оба из первого и второго соединительных элементов состоят из единого компонента, имеющего по существу постоянную толщину по всей своей длине.

25. Аэродинамическая лопатка по любому из пп.1-23, в которой один или оба из первого и второго соединительных элементов состоят больше чем из одного слоя.

26. Аэродинамическая лопатка по п.25, в которой один или оба из первого и второго соединительных элементов включают в себя один или несколько дополнительных слоев, выполненных на наружной поверхности слоя основания.

27. Аэродинамическая лопатка по п.26, в которой единственный или каждый дополнительный слой состоит из того же или иного материала относительно слоя основания.

28. Аэродинамическая лопатка по п.26 или 27, в которой единственный или каждый дополнительный слой по меньшей мере частично покрывает наружную поверхность слоя основания.

29. Аэродинамическая лопатка по п.28, в которой единственный или каждый дополнительный слой расположен на или около средней точки слоя основания и не расположен на или около одного или обоих концов слоя основания.

30. Вертолет, включающий в себя по меньшей мере одну вращающуюся аэродинамическую лопатку по любому из предшествующих пунктов.