專利名稱：用于多槳葉旋翼系統(tǒng)的旋翼槳轂和控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一般的用于旋翼航空器的旋翼系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
旋翼航空器有許多不同類型，包括直升機(jī)，雙旋翼直升機(jī)，傾斜旋翼航空器，四旋翼傾斜旋翼航空器，偏轉(zhuǎn)翼航空器，和立式垂直起降航空器。在所有的這些航空器中，推力和/或升力是由通過多個(gè)旋轉(zhuǎn)的旋翼槳葉形成的旋翼槳盤的空氣流動(dòng)產(chǎn)生的。多個(gè)旋翼槳葉與可旋轉(zhuǎn)的主軸機(jī)械地聯(lián)接，且大體上圍繞主軸均勻分布，而主軸為該多個(gè)旋翼槳葉提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。多個(gè)旋翼槳葉的每ー個(gè)是獨(dú)立地可旋轉(zhuǎn)的，以影響槳葉的槳距。多個(gè)槳葉的槳距的變化會(huì)影響通過旋轉(zhuǎn)多個(gè)槳葉產(chǎn)生的推力的方向及升力。圖I描述了具有傳統(tǒng)旋翼槳轂107a和107b的軍用傾斜旋翼航空器101。旋翼槳轂107a和107b分別地被機(jī)械地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)艙103a和103b。發(fā)動(dòng)機(jī)艙103a和103b是可旋轉(zhuǎn)地分別聯(lián)接到機(jī)翼構(gòu)件105a和105b。機(jī)翼構(gòu)件105a和105b是緊固聯(lián)接到機(jī)身109上。旋翼槳轂107a和107b分別有多個(gè)旋翼槳葉Illa和111b。圖I描繪了在直升機(jī)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)艙103a和103b指向上方的傾斜旋翼航空器101。圖2描述了帶有傳統(tǒng)旋翼槳轂207a和207b的商用傾斜旋翼航空器201。旋翼槳轂207a和207b分別地被機(jī)械地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)艙203a和203b。發(fā)動(dòng)機(jī)艙203a和203b是可旋轉(zhuǎn)地分別聯(lián)接到機(jī)翼構(gòu)件205a和205b。機(jī)翼構(gòu)件205a和205b是緊固聯(lián)接到機(jī)身209上。旋轉(zhuǎn)槳轂207a和207b分別有多個(gè)旋翼槳葉211a和211b。圖2描繪了在飛機(jī)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)艙203a和203b指向前方的傾斜旋翼航空器201。通常使用較多數(shù)量的旋翼槳葉是有利的，而不是數(shù)量較少，以增加旋翼航空器的升力和/或推力。然而，隨著旋翼槳葉數(shù)量増加，傳統(tǒng)旋翼航空器的旋翼系統(tǒng)的復(fù)雜性急劇増加，部分是因?yàn)槊總€(gè)旋翼槳葉必須獨(dú)立控制，從而增加了旋翼槳轂的尺寸。這增加的復(fù)雜性導(dǎo)致這樣的旋翼系統(tǒng)的重量和成本急劇增加。眾所周知本領(lǐng)域有許多種旋翼航空器的旋翼系統(tǒng)，然而，仍然有相當(dāng)大的改進(jìn)空間。


本申請(qǐng)的系統(tǒng)的確信為新穎特征的特點(diǎn)闡述在所附的權(quán)利要求里。然而，對(duì)于系統(tǒng)本身，以及使用的優(yōu)選模式，進(jìn)ー步的目標(biāo)和優(yōu)勢，參照以下描述詳情，同時(shí)結(jié)合瀏覽附圖能被最好的理解，其中圖I是現(xiàn)有技術(shù)的在直升機(jī)模式下的傾斜旋翼航空器的透視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的在飛機(jī)模式下的傾斜旋翼航空器的正視圖；圖3是傾斜旋翼航空器的正視圖，在飛機(jī)模式下，具有根據(jù)本申請(qǐng)的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的旋翼槳轂；圖4是在圖3中的，根據(jù)本申請(qǐng)的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的航空器的旋翼槳轂的透視圖；圖5是在圖3中的，根據(jù)本申請(qǐng)的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的航空器的旋翼槳轂的局部透視圖；以及圖6是在圖3中的，根據(jù)本申請(qǐng)的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的航空器的旋翼槳轂的俯視圖。雖然本申請(qǐng)的系統(tǒng)易于進(jìn)行各種修改和具有各種可替代形式，其具體的實(shí)施例通過附圖和在此的詳細(xì)描述以例子的方式被顯示。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在此對(duì)具體實(shí)施例的描述意圖不在將本發(fā)明限制在所披露的具體形式，而是與此相反，其意圖是，覆蓋落入如所附的權(quán)利要求所定義的精神和范圍之內(nèi)的所有變型、等同和替代。
具體實(shí)施例方式下面將描述本申請(qǐng)的系統(tǒng)的說明性的實(shí)施例。為了清楚起見，在本說明書中并非一個(gè)實(shí)際的實(shí)施的所有的特性都會(huì)被描述。當(dāng)然會(huì)被理解的是，在任何這樣實(shí)際的實(shí)施例 的開發(fā)中，必須作出眾多由實(shí)施特定的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定具體目標(biāo)，如遵守與系統(tǒng)相關(guān)和行業(yè)相關(guān)的規(guī)定，而這些在不同的實(shí)施中會(huì)有變化。此外，可被理解的是，這種開發(fā)的努力可能會(huì)很復(fù)雜和耗時(shí)，但是對(duì)受益于本公開的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員卻是日常的業(yè)務(wù)。在說明書中，當(dāng)描述附圖中的裝置時(shí)，可能會(huì)提及各組件之間的空間關(guān)系和各個(gè)組件不同側(cè)面的空間方位。然而，如同完整地閱讀過本申請(qǐng)的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)可的那樣，此處所描述的裝置、構(gòu)件、設(shè)備等，可被定位在任何需要的方位。由于在此描述的裝置可定位在任何想要的方向，因此使用如“上方”、“下方”、“上”、“下”或其他類似的術(shù)語來描述各個(gè)組件之間的空間關(guān)系或描述這些組件的各側(cè)面的空間方位應(yīng)被理解為是意在分別描述該組件之間的相對(duì)關(guān)系或這些組件的各側(cè)面的空間方位。本申請(qǐng)的系統(tǒng)給出了用于旋翼航空器的旋翼系統(tǒng)和包含該旋翼系統(tǒng)的旋翼航空器。旋翼系統(tǒng)包括具有多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的旋翼槳榖。變距連桿組件機(jī)械地聯(lián)接至每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉，用于控制串置在一起的成對(duì)旋翼槳葉的俯仰角。當(dāng)驅(qū)動(dòng)槳距控制連桿的其中之ー時(shí)，控制相應(yīng)的成對(duì)旋翼槳葉的俯仰方位?，F(xiàn)在參照附圖的圖3，圖3是在飛機(jī)模式下，旋翼航空器311的正視圖。第一旋翼槳轂317a機(jī)械地聯(lián)接第一發(fā)動(dòng)機(jī)艙337a，同時(shí)第二旋翼槳轂317b聯(lián)接第二發(fā)動(dòng)機(jī)艙337b。發(fā)動(dòng)機(jī)艙337a和337b分別樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機(jī)翼構(gòu)件333a和333b。機(jī)翼構(gòu)件333a和333b緊固聯(lián)接到機(jī)身331。發(fā)動(dòng)機(jī)艙337a和337b，被配置為相對(duì)機(jī)翼構(gòu)件333a和333b在直升機(jī)模式和飛機(jī)模式下樞轉(zhuǎn)地旋轉(zhuǎn)，其中在直升機(jī)模式下發(fā)動(dòng)機(jī)艙337a和337b是向上傾斜的，這樣旋翼航空器311的飛行類似于傳統(tǒng)的直升機(jī)，而在飛機(jī)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)艙337a和337b是向前傾斜的，這樣旋翼航空器311的飛行類似于傳統(tǒng)的螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)。附圖中的圖4是在直升機(jī)模式中，旋翼航空器311的旋翼槳轂317a的透視圖。旋翼槳轂317a包含多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301。每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301是被變距連桿組件313控制的。變距連桿組件313聯(lián)接斜盤303。上旋翼軛架309和下旋翼軛架319聯(lián)接至繞旋轉(zhuǎn)軸線335的主軸229，且通過其旋轉(zhuǎn)。第一槳葉槳距控制構(gòu)件307a被部分地用于將上旋翼軛架309聯(lián)接到上旋翼槳葉323a。類似地，第二槳葉槳距控制構(gòu)件307b被部分地用于將下旋翼軛架319聯(lián)接到下旋翼槳葉323b。
圖5是在圖3中根據(jù)本申請(qǐng)的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的航空器的旋翼槳轂的局部透視圖。圖6是在圖3中根據(jù)本申請(qǐng)的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的航空器的旋翼槳轂的俯視圖。每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301，如圖3，5和6最佳地示出的，包含上旋翼槳葉323a和下旋翼槳葉323b。每個(gè)旋翼槳葉323a和323b具有翼型輪廓，當(dāng)空氣在該翼型輪廓上運(yùn)動(dòng)能產(chǎn)生升力。這樣，旋翼航空器311的升力、方向和推力能夠通過調(diào)整串置在一起的上旋翼槳葉323a和下旋翼槳葉323b的槳距來控制。上旋翼軛架309和下旋翼軛架319位于沿著旋轉(zhuǎn)軸線335分離的的兩個(gè)不同的平面上，這樣，上旋翼槳葉323a和下旋翼槳葉323b分別地主要在由上旋翼軛架309和下旋翼軛架319的位置所限定的，分離的空間平面里運(yùn)轉(zhuǎn)。上旋翼軛架309和下旋翼軛架319之間繞旋轉(zhuǎn)軸線335相對(duì)呈選定的角度A，如此；上旋翼槳葉323a和下旋翼槳葉323b以相同的選定的角度A來定位。在優(yōu)選實(shí)施例中，選定的角度A約為30度；然而，選定的角度A也可能是其他角度，至少取決于以下因素，諸如，成對(duì)旋翼槳葉301的數(shù)量和旋翼槳葉323a和323b的尺寸，還有預(yù)期的性能要求。為了清楚起見，圖5和6沒有示出上旋翼槳葉323a和下旋翼槳葉323b ;然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上旋翼槳葉323a和下旋翼槳葉323b 是分別聯(lián)接槳葉槳距控制構(gòu)件307a和307b的，如圖4最佳所示。 變距連桿組件313提供了對(duì)每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301的機(jī)械控制。變距連桿組件313包含機(jī)械地將斜盤303聯(lián)接到下變距搖臂327的斜盤連桿325。中間連桿315機(jī)械地連接上變距搖臂341到下變距搖臂327。第一槳葉槳距控制構(gòu)件307a聯(lián)接上變距搖臂341。類似地，第二槳葉槳距控制構(gòu)件307b聯(lián)接下變距搖臂327。變距連桿組件313的驅(qū)動(dòng)運(yùn)行以控制成對(duì)旋翼槳葉301的旋翼槳葉323a和323b的槳距。具體來說，進(jìn)入斜盤303的受控制的輸入在大致對(duì)應(yīng)于雙箭頭305的方向上驅(qū)動(dòng)連桿325，如圖5所示。當(dāng)斜盤連桿303這樣被驅(qū)動(dòng)時(shí)，中間連桿315起到調(diào)節(jié)成對(duì)旋翼槳葉301的旋翼槳葉323a和323b兩者的槳距的功能；每個(gè)都圍繞著各自的旋翼槳葉俯仰軸線321。圖5示出了單個(gè)變距連桿組件313的細(xì)節(jié)；然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301是以變距連桿組件313來控制的。圖3進(jìn)ー步描繪了具有在每個(gè)旋翼槳轂317a和317b上的三個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301的優(yōu)選實(shí)施例。成對(duì)旋翼槳葉301的每個(gè)的槳距設(shè)置是被獨(dú)立控制的。本文所討論的，對(duì)于每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301，旋翼槳葉323a和323b的槳距設(shè)置被串置在一起地控制。旋轉(zhuǎn)軸線335是旋翼主軸329的內(nèi)部軸線，如圖4和5最佳所示。旋翼槳轂317a可繞旋轉(zhuǎn)軸線335以逆時(shí)針方向339旋轉(zhuǎn)。旋翼槳轂317b是旋翼槳轂317a的對(duì)稱形式，從而被配置為以旋翼槳轂317a的相反方向旋轉(zhuǎn)。如在旋翼航空器311上分析的，旋翼槳轂317a和317b提供了為零的凈扭矩，從而避免了對(duì)扭矩抵消設(shè)備的需求，如尾旋翼。雖然優(yōu)選實(shí)施例描述了在每個(gè)旋翼槳轂317a和317b上的三個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301，本申請(qǐng)的系統(tǒng)的范圍不局限于此。相反，任何合適的多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301都可以被使用，而本申請(qǐng)的系統(tǒng)也考慮了這樣的可選實(shí)施例。旋翼航空器311的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，如圖3最佳所示，采用兩個(gè)旋翼槳轂317a和318b，還有多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉301，可操作地與每個(gè)旋翼槳轂317a和317b相關(guān)聯(lián)。主軸319 (如圖4所示的ー個(gè))在旋翼航空器的每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙337a和337b內(nèi)自傳動(dòng)裝置(未顯示)延伸。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然在圖3中描述了作為具有兩個(gè)旋翼槳轂317a和317b的傾斜旋翼航空器的旋翼航空器311，本申請(qǐng)的系統(tǒng)的范圍不局限于此。相反，本申請(qǐng)的系統(tǒng)設(shè)想的旋翼航空器311可以是任意旋翼航空器的類型，如直升機(jī)，雙旋翼直升機(jī)，傾斜旋翼航空器，四旋翼傾斜旋翼航空器，偏轉(zhuǎn)翼航空器，或者坐地式航空器，且具有任意多個(gè)旋翼槳轂 317a 和 317b。本申請(qǐng)的系統(tǒng)提供了顯著的優(yōu)勢，包括(I)提供了在旋翼航空器中使用多個(gè)旋翼槳葉的方法，而沒有會(huì)出現(xiàn)在常規(guī)的旋翼航空器中的額外的復(fù)雜性；(2)提供了在旋翼航空器中使用多個(gè)旋翼槳葉的方法，而沒有會(huì)出現(xiàn)在常規(guī)旋翼航空器中的額外的控制機(jī)構(gòu)的重量；(3)提供了在旋翼航空器中使用多個(gè)旋翼槳葉的方法，同時(shí)保持盡可能小的旋翼槳轂的尺寸；以及(4)提供使用槳距控制組件以能夠控制 多旋翼槳葉的旋翼系統(tǒng)。很明顯，具有顯著益處的旋翼系統(tǒng)已經(jīng)被描述和說明。雖然本申請(qǐng)示出的形式數(shù)量有限，但它不僅僅局限于只是這些形式，而是在不偏離其實(shí)質(zhì)的同時(shí)可進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于旋翼航空器的旋翼系統(tǒng)，包括 旋翼槳轂，所述旋翼槳轂具有多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉，每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉包括 上旋翼槳葉，所述上旋翼槳葉被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至上旋翼軛架；以及下旋翼槳葉，所述下旋翼槳葉被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至下旋翼軛架； 上旋翼軛架和下旋翼軛架，所述上旋翼軛架和下旋翼軛架被聯(lián)接至旋翼主軸； 變距連桿組件，所述變距連桿組件被機(jī)械地聯(lián)接至每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉，用于控制串置在一起的每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的俯仰角；以及 旋翼斜盤，所述旋翼斜盤被機(jī)械地聯(lián)接至所述變距連桿組件； 其中所述多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉以單一方向繞單一的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋翼系統(tǒng)，其中所述變距連桿組件包括 斜盤連桿，所述斜盤連桿被配置為提供在所述斜盤和下變距搖臂之間的機(jī)械連接；以及 中間連桿，所述中間連桿被配置為提供在所述下變距搖臂和上變距搖臂之間的機(jī)械連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋翼系統(tǒng)，其中所述每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的上旋翼槳葉與所述每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的下旋翼槳葉，繞所述旋轉(zhuǎn)軸線以約30度的角度間隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋翼系統(tǒng)，其中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)所述變距連桿組件時(shí)，對(duì)應(yīng)的所述成對(duì)旋翼槳葉的旋翼槳葉的每一個(gè)都被操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋翼系統(tǒng)，其中所述斜盤的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)所述變距連桿組件的至少其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋翼系統(tǒng)，其中每個(gè)所述成對(duì)旋翼槳葉進(jìn)一步包括 第一槳葉槳距控制構(gòu)件，所述第一槳葉槳距控制構(gòu)件被聯(lián)接在所述上旋翼槳葉和所述上旋翼軛架之間；以及 第二槳葉槳距控制構(gòu)件，所述第二槳葉槳距控制構(gòu)件被聯(lián)接在所述下旋翼槳葉和所述下旋翼軛架之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋翼系統(tǒng)，其中所述上旋翼軛架和所述下旋翼軛架位于沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的不同平面上。
8.—種旋翼航空器,包括 機(jī)身； 機(jī)翼構(gòu)件； 旋翼槳轂，所述旋翼槳轂具有多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉，每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉包括 上旋翼槳葉，所述上旋翼槳葉被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至上旋翼軛架；以及下旋翼槳葉，所述下旋翼槳葉被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至下旋翼軛架； 上旋翼軛架和下旋翼軛架，所述上旋翼軛架和所述下旋翼軛架被聯(lián)接至旋翼主軸；變距連桿組件，所述變距連桿組件被機(jī)械地聯(lián)接至每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉，用于控制串置在一起的每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的俯仰角；以及 旋翼斜盤，所述旋翼斜盤被機(jī)械地聯(lián)接至所述變距連桿組件； 其中所述多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉以單一方向繞單一的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋翼航空器，其中所述變距連桿組件包括機(jī)械地連接到所述斜盤的斜盤連桿； 機(jī)械地控制所述上旋翼槳葉和所述下旋翼槳葉的旋翼槳葉連桿；以及 機(jī)械地連接所述斜盤連桿至所述旋翼槳葉連桿的中間連桿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋翼航空器，其中所述每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的上旋翼槳葉與所述每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的下旋翼槳葉，繞所述旋轉(zhuǎn)軸線以選定的角度間隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋翼航空器，其中所述選定的角度大約是30度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋翼航空器，其中所述上旋翼軛架和所述下旋翼軛架位于沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的不同的平面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋翼航空器，其中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)槳距控制連桿的其中之一時(shí)，所述對(duì)應(yīng)的成對(duì)旋翼槳葉的所述旋翼槳葉的每ー個(gè)都被操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋翼航空器，其中所述斜盤的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)所述變距連桿組件的至少其中之一。
全文摘要
一種用于旋翼航空器的旋翼系統(tǒng)，包括具有多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的旋翼槳轂，該旋翼槳葉機(jī)械地聯(lián)接至旋翼主軸。變距連桿組件機(jī)械地聯(lián)接用于控制串置在一起的每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉的俯仰角的每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉。每個(gè)成對(duì)旋翼槳葉具有上旋翼槳葉和下旋翼槳葉。多個(gè)成對(duì)旋翼槳葉以單一方向繞單一的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B64C27/54GK102770345SQ200980159421
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者約翰·E·布倫肯 申請(qǐng)人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司