具有可提供升力或推進力的抗扭矩尾翼的旋翼飛行器的制造方法
【專利說明】具有可提供升力或推進力的抗扭矩尾翼的旋翼飛行器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年12月17日提交的法國申請FR 13 02966號的優(yōu)先權(quán)，該申請所揭示的全部內(nèi)容一并引入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及旋翼飛行器的領(lǐng)域，并且更具體地，涉及旋翼飛行器的抗扭矩旋翼，其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸線是基本上水平的。一般地，這種抗扭矩旋翼通過對抗偏轉(zhuǎn)力矩的方式用于穩(wěn)定和引導偏航的旋翼飛行器，所述偏轉(zhuǎn)力矩由主旋翼所生成，主旋翼的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸線是基本上垂直的且至少為旋翼飛行器提供升力。
【背景技術(shù)】
[0004]更具體地，本發(fā)明的抗扭矩旋翼被安裝在旋翼飛行器的尾桁的端部上。所述的抗扭矩旋翼的旋轉(zhuǎn)機翼構(gòu)成旋翼盤，其基本上垂直且縱向地被定向，被設置于旋翼飛行器的尾桁側(cè)向上的一側(cè)，這樣在飛行中抗扭矩旋翼產(chǎn)生橫向的推力矢量分量，以提供旋翼飛行器的偏航控制。
[0005]與“縱向的”概念相比較，“側(cè)面的”或者換言之“在一側(cè)”、“橫向的”和“垂直的”這些概念是在旋翼飛行器領(lǐng)域內(nèi)的通常理解的概念，所述的“縱向的”概念被定義為沿著旋翼飛行器在地面延伸的總的方向，其通常被認為是從前部向后部縱向地延伸。
[0006]概括地，旋翼飛行器旋翼通常包括由圍繞槳轂成徑向分布的槳葉構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)機翼。槳轂通過機械傳動變速箱被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述機械傳動變速箱連接于旋翼飛行器的動力設備上。在旋翼被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)期間，其限定的旋翼盤一般是在被槳轂驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的槳葉的末端之間延伸。
[0007]對于旋翼，通常的特點是在旋翼的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸線和旋翼幾何旋轉(zhuǎn)軸線之間的拉拽。旋翼的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸線是由承載旋轉(zhuǎn)機翼的槳轂的旋轉(zhuǎn)軸線確定的，而旋翼旋轉(zhuǎn)軸線對應于由旋翼的旋轉(zhuǎn)機翼所形成旋翼盤的幾何旋轉(zhuǎn)軸線。
[0008]槳葉通過各自的槳葉根部分別地安裝到槳轂上。槳葉根部可以是槳葉的一部分，或者，它們可由其上配裝有槳葉的安裝臂形成。這樣的安裝臂例如可以被設置成翼套或者襯套。
[0009]旋翼飛行器的飛行員能夠使旋翼飛行器的槳葉圍繞各自的變距軸線樞轉(zhuǎn)，所述變距軸線沿著各槳葉延伸的總方向定向。通過槳葉操作機構(gòu)使槳葉圍繞各自變距軸線樞轉(zhuǎn)，所述操作機構(gòu)通過由飛行員發(fā)出的飛行指令操縱操縱線系而致動。所述飛行員可以是駕駛員或者是自動駕駛儀。
[0010]為了使槳葉圍繞它們的變距軸線樞轉(zhuǎn)，每個槳葉根部分別安裝而在槳轂上樞轉(zhuǎn)，即至少圍繞槳葉的變距軸線樞轉(zhuǎn)。每個槳葉根部具有藉由分別地通過各自的操縱系統(tǒng)線系嚙合所述操作機構(gòu)的變距桿。
[0011]為了修正旋翼飛行器沿著各種各樣的方向飛行的推進力和/或姿態(tài)，可如此設置以使飛行員能夠改變旋翼飛行器的各種旋翼的槳葉迎角，前述的方向包括縱向延伸方向、橫向延伸方向和/或垂直延伸方向。
[0012]通常地，為了至少提供旋翼飛行器在垂直的延伸方向上的升力和/或?qū)Ш?，旋翼飛行器具有至少一個主旋翼，所述主旋翼的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸線是基本垂直的。
[0013]在直升飛機特定構(gòu)造中，主旋翼不僅提供旋翼飛行器的升力，也提供在任何方向上前進的推進力，并且，使飛機在俯仰和翻滾中能夠改變姿態(tài)。
[0014]為此，主旋翼的槳葉是可被飛行員移動的以圍繞它們的變距軸線樞轉(zhuǎn)。為了調(diào)整由主旋翼提供的升力，飛行員發(fā)出飛行指令使得主旋翼槳葉的節(jié)距共同地變化。為了調(diào)整在俯仰和/或翻滾時飛機的姿態(tài)，飛行員發(fā)出飛行指令使主旋翼槳葉的節(jié)距周期地變化。
[0015]關(guān)于主旋翼，所述用于控制槳葉關(guān)于其變距軸線的節(jié)距的機構(gòu)往往包括安裝于桅桿上的旋轉(zhuǎn)斜盤，該桅桿在其驅(qū)動軸線上承載支撐主旋翼。旋轉(zhuǎn)斜盤是由承載頂板的底板組成，所述頂板置于底板上且處于同一軸線上。底板安裝為在主旋翼繞驅(qū)動軸線旋轉(zhuǎn)時是靜止的，頂板安裝為在圍繞主旋翼的驅(qū)動軸線旋轉(zhuǎn)，即通過鉸接結(jié)構(gòu)，例如剪刀鏈接而與槳轂配合。
[0016]此外，底板安裝為在平移和盤旋時相對于桅桿是運動的。藉由響應于三種不同飛行控制線路控制操縱線系，飛行員可控制底板的運動。頂板通過與每個槳葉根部的變距桿分別嚙合的控制鏈接而連接到各槳葉根部上。旋轉(zhuǎn)斜盤的這種設置使其能朝軸向運動，同時也能夠如球窩接頭一樣在所有方向上擺動，從而導致槳葉的節(jié)距服從于由飛行員發(fā)出的飛行指令而變化。
[0017]這些設置意味著飛行員能夠?qū)⑿D(zhuǎn)斜盤布置在關(guān)于桅桿的三個維度內(nèi)的任何方向上。旋轉(zhuǎn)斜盤沿著桅桿的平移運動導致槳葉節(jié)距的共同變化，并起到調(diào)整由主旋翼所生成的升力的作用，因此，使在飛行器的垂直延伸方向上可以改變飛行器的飛行姿態(tài)。旋轉(zhuǎn)斜盤相對于桅桿的傾斜取決于槳葉的單獨方位角位置，所述傾斜使得槳葉節(jié)距的周期變化，并因此確保旋翼飛行器在俯仰和/或翻滾時飛行姿態(tài)被調(diào)整。
[0018]文獻US 2011/211953 (Brandon L.Stille)也已經(jīng)對用于改變旋翼飛行器旋翼槳葉的節(jié)距的類似于兩板機構(gòu)給出了建議。根據(jù)上述文獻，與槳葉配合的外板設置在內(nèi)板的周圍，所述內(nèi)板安裝為在其大致平面內(nèi)擺動。通過用于使槳葉的節(jié)距共同地變化的主連桿，兩板能夠一起平移地運動。與主連桿同軸的副連桿能使內(nèi)板傾斜，并因此能使外板相對于旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜，以周期地改變槳葉的節(jié)距。
[0019]此外，旋翼飛行器通常裝備有抗扭矩裝置，其通過對抗主旋翼生成的偏轉(zhuǎn)力矩而為偏航旋翼飛行器提供穩(wěn)定性。這樣的抗扭矩裝置也被用于引導偏航的旋翼飛行器。旋翼飛行器的抗扭矩裝置常常安裝在旋翼飛行器尾桁的端部。通過舉例的方式，用于旋翼飛行器的抗扭矩裝置可以是空氣噴射類型的，或者更通常地，其可由具有大致水平的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸線的尾翼形成。
[0020]藉由這樣的尾翼，由尾部旋轉(zhuǎn)機翼形成的旋翼盤主要地是垂直和縱向定向，并且特別地是置于旋翼飛行器的尾桁的一側(cè)。這樣的設置使尾翼產(chǎn)生的推力主要地包括用于提供旋翼飛行器的偏轉(zhuǎn)控制的橫向矢量分量。
[0021]偏航的旋翼飛行器的穩(wěn)定性和導航通過引起尾翼槳葉的節(jié)距的共同變化而控制，從而，改變由尾翼生成的推力的大小。為了這個目的，尾翼安裝有所述的控制機構(gòu)，所述機構(gòu)用于改變槳葉關(guān)于其變距軸線的節(jié)距。
[0022]在傳統(tǒng)實施例中，這樣的用于尾翼的控制機構(gòu)包括控制連桿，其安裝為相對于將尾翼安裝于尾桁上結(jié)構(gòu)以平移方式運動。這樣的結(jié)構(gòu)具體地通過機械傳動變速箱構(gòu)成以將尾翼連接到驅(qū)動軸上而提供角度起飛，所述驅(qū)動軸相對尾翼的驅(qū)動軸線正交地延伸。
[0023]控制連桿在槳轂內(nèi)部延伸且安裝為不轉(zhuǎn)動的。通過由飛行員藉由控制聯(lián)接來操作控制連接，該控制連桿是可平移運動的，該控制聯(lián)接用于控制偏航旋翼飛行器的姿態(tài)。
[0024]控制盤是可旋轉(zhuǎn)地被安裝到控制連桿上，并且具有配合到各自的控制桿上的操作聯(lián)接，該控制桿各自地安裝到支撐尾翼槳葉的槳葉根部上。這樣的設置是:飛行員使控制桿平移運動導致尾翼槳葉的節(jié)距共同地改變。
[0025]此外，用于使旋翼飛行器的各種各樣槳葉樞轉(zhuǎn)地運動的力是相當大的，所以，對飛行員而言，所述力有助于傳遞控制槳葉的力。為了這個目的，為了使不同旋翼的槳葉節(jié)距變化，慣常的方式是使用設置在不同的的控制鏈接上的伺服控制器。
[0026]更具體地，伺服控制器在傳遞為改變槳葉節(jié)距所需的作用力中可為駕駛員提供支持，所述作用力通過動力傳動機構(gòu)傳遞。伺服控制器也可有利地由自動駕駛儀生成的飛行指令控制。
[0027]在本文中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用來自于尾翼的推力可以優(yōu)化尾翼的使用，即不僅可以用于偏航旋翼飛行器的穩(wěn)定和導航，同樣也可以在平移中提供推進力。更具體地，尾翼不僅能用于控制偏航飛行器的姿態(tài)，也用于形成平移動中推進旋翼飛行器的推進器。
[0028]然而，為了提供這樣的在平移中用于推進的推進器，由尾翼的旋轉(zhuǎn)機翼形成的旋翼盤必須被定向為大體上垂直，同時相對于旋翼飛行器的橫向延伸平面的方向傾斜。
[0029]一個已知的解決方案是尾翼旋轉(zhuǎn)地安裝到尾桁上，以便于旋翼盤能被定位在不同的方向上，所述方向取決于尾翼的用途。
[0030]更具體地，尾翼可在以下兩個位置之間被旋轉(zhuǎn)，即旋翼盤在縱向垂直方向上的位置和旋翼盤在橫向垂直方向上的位置。
[0031]在縱向垂直方向的位置上，旋翼盤定位在垂直和縱向方向上，在所述方向上，旋翼飛行器垂直地和縱向地延伸。換句話說，在縱向垂直方向的位置上，旋翼盤設置為基本垂直于旋翼飛行器的橫向延伸的方向。
[0032]在橫向垂直方向的位置上，旋翼盤垂直地定向，相對于旋翼飛行器的縱向地延伸方向至少是傾斜，或相對于上述方向?qū)嶋H上設置為垂直的。
[0033]那樣的設置是:當旋翼盤設置在縱向垂直方向上時，尾翼單獨地用于克服由主旋翼生成的偏轉(zhuǎn)力矩而引導和穩(wěn)定偏航的旋翼飛行器。轉(zhuǎn)動尾翼以將旋翼盤定位在其橫向垂直的方向則能使尾翼生成的推力以有助于在平移中推進旋翼飛行器。
[0034]關(guān)于這個主題，可以參考文獻FR 2 969 577 (歐洲直升機公司)，其描述了這樣的關(guān)于旋轉(zhuǎn)尾翼的技術(shù)，所述的旋轉(zhuǎn)使得旋翼盤在中立位置的任意一個側(cè)面的縱向垂直方向和橫向垂直方向之間選擇地被操縱。
[0035]另一個已知的解決方案在