專利名稱：由纖維加固復(fù)合材料制成的轉(zhuǎn)子葉片及其生產(chǎn)方法
由纖維加固復(fù)合材料制成的轉(zhuǎn)子葉片及其生產(chǎn)方法本發(fā)明涉及一種用于旋翼式飛行器或直升機(jī)的尾部轉(zhuǎn)子，具體是有護(hù)罩的尾部轉(zhuǎn)子，所謂的涵道尾槳(fenestron)的加固纖維復(fù)合物設(shè)計的轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片包括葉片部分，葉片部分具有葉片皮和葉片體，其中葉片部分形成空氣動力學(xué)有效的外型。轉(zhuǎn)子葉片包括背向馬達(dá)的驅(qū)動設(shè)備的轂的葉片末梢，并包括與其相對并面向轂的聯(lián)接部分。聯(lián)接部分包括用于張力-扭矩-傳遞構(gòu)件和用于控制管的附連裝置。張力-扭矩-傳遞構(gòu)件用于將轉(zhuǎn)子葉片連接到轂并實(shí)質(zhì)上傳遞在操作時作用在轉(zhuǎn)子葉片上的離心力。通過控制管或控制套筒，一方面，力矩形式的控制力施加在轉(zhuǎn)子葉片的縱向軸線上以使轉(zhuǎn)子葉片扭轉(zhuǎn)，而另一方面，其將例如由轉(zhuǎn)子葉片的拍動產(chǎn)生的彎曲力矩引入轉(zhuǎn)子葉片的承載件，例如引入涵道尾槳筒。纖維加固復(fù)合物設(shè)計的轉(zhuǎn)子葉片，具體稱為涵道尾槳葉片，已經(jīng)使用了近30年。 在申請人制造的直升機(jī)“海豚N4 (Dauphin N4)，，中，使用RTM構(gòu)造的涵道尾槳，其中將金屬制成的分開的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件通過螺栓附連連接到控制管內(nèi)。該控制管一體地結(jié)合到轉(zhuǎn)子葉片，并也構(gòu)造成纖維加固復(fù)合物設(shè)計。但是，由于必需施加多個單獨(dú)的纖維層，所以生產(chǎn)這種涵道尾槳葉片復(fù)雜且成本高。除了成本，缺點(diǎn)還有壽命也相當(dāng)短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在纖維加固復(fù)合物設(shè)計的涵道尾槳中避免這些缺點(diǎn)。在介紹中提到的轉(zhuǎn)子葉片中，符合該目的之處在于轉(zhuǎn)子葉片和控制管設(shè)計成彼此分離。因此，轉(zhuǎn)子葉片的葉片部分和其聯(lián)接部分包括完全一致的且由單向纖維材料制成的翼梁帶。因此，本發(fā)明不是將轉(zhuǎn)子葉片的葉片部分與控制管和/或張力-扭矩傳遞構(gòu)件結(jié)合成一部件。相反，本發(fā)明實(shí)行將轉(zhuǎn)子葉片作為一單獨(dú)部件構(gòu)造以使其設(shè)計專門適合轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)所經(jīng)受的力的原理并以此方式簡化所述設(shè)計。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子葉片包括由纖維材料制成的翼梁帶，這些纖維幾乎絕對地沿單個方向延伸，換言之，單向性地延伸。它們在整個葉片部分上從葉片末梢不中斷且無干擾地延伸延伸到轉(zhuǎn)子葉片的聯(lián)接區(qū)域。因?yàn)槔w維的流向也與在運(yùn)行其間作用在轉(zhuǎn)子葉片上的離心力的方向一致，所以翼梁帶可最優(yōu)地吸收所經(jīng)受的負(fù)載。由沿負(fù)載方向定向的單向纖維材料支承的轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計致使最優(yōu)且經(jīng)濟(jì)的材料利用。其使得在部件中具有最小張力， 并因此轉(zhuǎn)子葉片具有長的使用壽命。該簡單的結(jié)構(gòu)涉及降低制造誤差的風(fēng)險并保證轉(zhuǎn)子葉片以相同的高質(zhì)量重復(fù)生產(chǎn)。相比于包括金屬的轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計，纖維加固復(fù)合設(shè)計具有重量大大減輕的決定性的優(yōu)點(diǎn)。此外，纖維加固復(fù)合設(shè)計的轉(zhuǎn)子葉片可將尺寸做得比由金屬構(gòu)成的情況中的尺寸更長并包括更大的外形深度。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，翼梁帶包括矩形橫截面。因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片內(nèi)的纖維層未來的位置與其橫截面在很大程度上獨(dú)立，所以用于幾乎所有翼梁帶或纖維層的簡單矩形橫截面簡化了現(xiàn)成件的制備。這導(dǎo)致了降低誤差風(fēng)險并從而保證更高的質(zhì)量的簡單且經(jīng)濟(jì)的設(shè)計結(jié)果。為了形成空氣動力有效的葉片體外形，根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，翼梁帶布
3置成層疊的，且如有需要，布置成交錯的。這樣，盡管橫截面相同，通過延伸穿過的翼梁帶， 可基本沒有切割浪費(fèi)地進(jìn)行生產(chǎn)一方面，轉(zhuǎn)子葉片的非常不同的橫截面外形，以及另一方面，聯(lián)接部分的非常不同的橫截面外形。因此，可降低轉(zhuǎn)子翼的生產(chǎn)成本。轉(zhuǎn)子葉片的聯(lián)接部分代表與張力-扭矩-傳遞構(gòu)件的接口，在該接口處傳遞大部分離心力。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的實(shí)施例，聯(lián)接部分包括連接眼，轉(zhuǎn)子葉片可通過連接眼通過大致垂直于其延伸平面延伸的螺栓附連到驅(qū)動裝置。在最簡單的情形中，連接眼可設(shè)計成連接部分內(nèi)的圓柱形開口。其垂直于其延伸平面穿過各個平坦纖維層。離心力和與其相反的保持力作為壓縮力經(jīng)由螺栓的發(fā)生表面?zhèn)鬟f到圓柱形開口的孔表面上且反之亦然。孔表面通過垂直于開口的軸線層疊的翼梁帶的橫斷平面形成。運(yùn)行時，連接眼形成孔表面連接，孔表面連接負(fù)載聯(lián)接部分的纖維層并因此也負(fù)載實(shí)際上僅在其延伸平面內(nèi)的張力-扭矩-傳遞件的纖維層，因此負(fù)載最優(yōu)地與纖維一致。在經(jīng)由螺栓引入力的過程中，纖維層中沒有由于孔表面連接而出現(xiàn)力的偏移，該力的偏移可致使在聯(lián)接部分區(qū)域內(nèi)的分層。相反，負(fù)載的纖維層基本上無轉(zhuǎn)動且無扭轉(zhuǎn)地在連接眼與轉(zhuǎn)子葉片之間延伸。這在經(jīng)濟(jì)和簡單低故障生產(chǎn)的環(huán)境中是有利的，其使得轉(zhuǎn)子翼具有長使用壽命和輕重量。因此，用于通過孔表面引入力的具有連接眼的聯(lián)接部分提供了不被纖維端、纖維對接接頭或偏移纖維層干擾的部件。該部件將螺栓的力最優(yōu)地引入轉(zhuǎn)子翼。作為完全不被干擾的部件，其已示出具有特別良好的承載能力并其制造可幾乎沒有誤差。此外，該設(shè)計具有僅需要低設(shè)計高度，同時提供足夠的負(fù)載抵抗力的優(yōu)點(diǎn)。例如， 聯(lián)接部分可包括用于張力-扭矩-傳遞構(gòu)件的軸線延伸接納凹腔，張力-扭矩-傳遞構(gòu)件可插入該接納凹腔并可附連在其內(nèi)。所述凹腔可以叉形方式封圍張力-扭矩-傳遞構(gòu)件且可通過垂直延伸的螺栓附連到該張力-扭矩-傳遞構(gòu)件。因?yàn)樵撧D(zhuǎn)子葉片更緊湊，且因此可在提供相同的空氣動力性能的同時將轉(zhuǎn)子設(shè)計得更小，該設(shè)計的小尺寸降低了總成本。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，連接眼僅在張力-扭矩-傳遞構(gòu)件的固化(cured) 狀態(tài)中形成。例如，其可以是磨出或鉆出的，在任何情況中，其可在以后生產(chǎn)。這致使連接眼的圓柱形孔表面的非常平均和均勻的邊緣設(shè)計，從其可肯定地探測之后的生產(chǎn)。由于在后階段的生產(chǎn)，纖維層是完全緊密且被緊緊地壓緊而無干擾的殘余空氣或無任何展開開口區(qū)域，因此形成連續(xù)閉合孔表面。由于邊緣的無干擾構(gòu)造，聯(lián)接部分可完全暴露于到連接眼的邊緣的負(fù)載，其致使最優(yōu)的橫截面利用并因此使聯(lián)接部分的尺寸最小。因?yàn)閷τ谶B接到所述聯(lián)接部分的控制管具有不同的尺寸，該控制管又保持在涵道尾槳筒內(nèi)，聯(lián)接部分的更小尺寸還可有助于影響涵道尾槳的尺寸并因此降低涵道尾槳的總成本。此外，聯(lián)接部分因而還可代表轉(zhuǎn)子葉片與控制管之間的連接。在該情況中，在聯(lián)接部分中，彎矩也傳遞到控制管。控制管可由任何材料制成，例如由金屬制成，或其可以纖維加固復(fù)合設(shè)計生產(chǎn)并可通過連接裝置附連到轉(zhuǎn)子葉片。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，該連接裝置設(shè)計成使得其可同時附連到轉(zhuǎn)子葉片的拉伸-扭矩-傳遞構(gòu)件和控制管。具有同時作為張力-扭矩-傳遞構(gòu)件和控制管的附連件的連接裝置的功能組合，可不需要用于附連控制管的部件和其安裝。例如，以非積極(non-positive)方式將張力-扭矩-傳遞構(gòu)件附連到轉(zhuǎn)子葉片的螺栓也可穿透控制管并可通過孔表面連接將其也連接到轉(zhuǎn)子葉片。該組合僅在孔表面連接情況下成為可能，因?yàn)槠渌蟮目臻g很小，從而其可在非常狹窄的空間內(nèi)與張力-扭矩-傳遞構(gòu)件的連接一起容納在控制管內(nèi)。控制管將其縱向軸線上的大部分力矩傳遞到轉(zhuǎn)子葉片。通常，這些力矩比通過張力-扭矩-傳遞構(gòu)件傳遞到轉(zhuǎn)子葉片的力小。因此，連接裝置可吸收從控制管來的附加的力而不需在其尺寸上作任何大的改變。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的實(shí)施例，聯(lián)接部分包括使得其能夠以具有積極配合(positive fit)的方式使轉(zhuǎn)子葉片和控制管互相連接的橫截面形狀。為了轉(zhuǎn)子葉片和控制管之間控制力的力傳遞，所述聯(lián)接部分包括具體來說不同于圓形橫截面的橫截面。因此，本發(fā)明在分開的轉(zhuǎn)子葉片和結(jié)合的控制管的接觸位置處不采用圓形橫截面輪廓。相反，本發(fā)明遵循通過在轉(zhuǎn)子葉片和控制管之間可靠鎖定配合能夠進(jìn)行用于轉(zhuǎn)子葉片的控制力的力傳遞的原理。換言之，在力傳遞過程中相互連接的轉(zhuǎn)子葉片的聯(lián)接部分的橫截面形狀和控制管的相應(yīng)結(jié)合部分的橫截面形狀因此設(shè)計成使得能夠在兩個部分之間可靠地傳遞轉(zhuǎn)子葉片的縱向軸線上的力矩。相互連接部分的橫截面形狀在足夠數(shù)量的接觸表面上基本對應(yīng)，或可積極(或可靠)配合地與足夠數(shù)量的接觸表面協(xié)作。因此，控制管的結(jié)合部分可具有正方形橫截面形狀，其四個角可與轉(zhuǎn)子葉片的聯(lián)接部分的四梁十字形或星形橫截面形狀配合以傳遞正方形橫截面中心上的力矩。換言之，積極鎖定力傳遞不需控制管在轉(zhuǎn)子葉片的聯(lián)接部分內(nèi)的完全或線狀接觸。足夠數(shù)量接觸點(diǎn)處的點(diǎn)狀接觸就足夠了。具有積極配合的連接可減輕附加的其它連接，例如螺栓連接，某種程度上其還是需要的。具有積極配合的所述連接甚至可以是聯(lián)接部分和結(jié)合部分之間的唯一連接，因?yàn)槠涫亲銐蚰軇偃蔚?。其因此有助于?jié)省重量和安裝負(fù)擔(dān)，其又減少系統(tǒng)的成本。由于轉(zhuǎn)子葉片物理地從控制管分離，兩個部件都可更簡單地、經(jīng)濟(jì)且具有較少誤差率地生產(chǎn)，其又有利于兩個部件的使用壽命。這樣，每個部件可根據(jù)所要施加的負(fù)載來選擇最優(yōu)的設(shè)計和最有利的材料。作為單獨(dú)的部件，轉(zhuǎn)子葉片還提供了更多設(shè)計的自由度。由于在轉(zhuǎn)子葉片以纖維加固復(fù)合設(shè)計的生產(chǎn)中，葉片的所有纖維可最優(yōu)地平坦且無任何大的偏移地延伸進(jìn)入轉(zhuǎn)子葉片的聯(lián)接部分，所以轉(zhuǎn)子葉片可提供增加的穩(wěn)定性且可更簡單地生產(chǎn)。由于沒有任何偏移，例如通過展開或裂開纖維層開口以形成整體控制套筒，因此可排除纖維層內(nèi)的橫向拉伸應(yīng)力。所述張力可致使分層且可因此對轉(zhuǎn)子葉片的穩(wěn)定性和使用壽命具有負(fù)面的影響。 此外，簡化了轉(zhuǎn)子葉片的生產(chǎn)過程，且因此不僅減少出現(xiàn)生產(chǎn)誤差的風(fēng)險，而且加強(qiáng)了生產(chǎn)過程的再現(xiàn)性。因此，即使在纖維加固復(fù)合設(shè)計的連續(xù)生產(chǎn)中，也可以高質(zhì)量生產(chǎn)轉(zhuǎn)子葉片。根據(jù)其外形區(qū)域的具體幾何形狀，運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子葉片被賦予了相對于其轉(zhuǎn)動平面的所謂的迎角。迎角由于空氣動力原因而預(yù)先確定，其可高達(dá)20度。通常，相比之下，張力-扭矩-傳遞構(gòu)件沿轉(zhuǎn)動平面延伸。其一般以叉形附連件連接到轉(zhuǎn)子葉片，其對于螺栓連接來說包括垂直于張力-扭矩-傳遞構(gòu)件的延伸平面的開口。因此，在轉(zhuǎn)子葉片中，角度調(diào)整需要在葉片部分外進(jìn)行。因此，軸向叉形附連件和用于螺栓連接的開口可相對于轉(zhuǎn)子葉片布置在聯(lián)接部分的非傾斜橫截面內(nèi)，從而以迎角傾斜。然后開口以不同于90度的角度穿透聯(lián)接部分內(nèi)纖維層。由于叉形附連件不平行于聯(lián)接部分的纖維對齊，所以它們被傾斜地切割。這樣，根據(jù)轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)所述纖維層的具體位置，纖維層的輪廓彼此不同。作為替代形式，扭轉(zhuǎn)運(yùn)動可布置在聯(lián)接部分與葉片過渡部分之間。然后聯(lián)接部分與叉形附連件一起相對于轉(zhuǎn)子葉片以迎角傾斜。這需要單獨(dú)的扭矩傳遞部分，在該扭矩傳遞部分中，來自葉片部分來的纖維層以和迎角相同的角度扭轉(zhuǎn)并引入聯(lián)接部分區(qū)域內(nèi)的叉形附連件。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，扭矩傳遞部分布置在轉(zhuǎn)子葉片的聯(lián)接部分內(nèi)。如果扭矩運(yùn)動整合在聯(lián)接部分中，則轉(zhuǎn)子葉片可設(shè)計成更短，其致使成本和重量降低。由于其位置在聯(lián)接部分內(nèi)且因此在控制管內(nèi)，扭矩傳遞部分還從轉(zhuǎn)子葉片的遭受空氣流的區(qū)域移動到不遭受空氣流且因此空氣空力學(xué)無效的區(qū)域。這是有利的，因?yàn)榕ぞ貍鬟f部分的橫截面朝向轉(zhuǎn)子葉片的主延伸方向更大，該更大橫截面將產(chǎn)生空氣動力阻力。因此可將其可消除。聯(lián)接部分的另外實(shí)施例選項，具體來說關(guān)于其橫截面形狀，在Eurocopter Deutschland GmbH(發(fā)明人Gerald Kuntze-Fechner)名下與本專利申請同一申請日提交到德國專利局的歐洲專利申請EP09400019. 7中描述，其涉及“具有控制管的轉(zhuǎn)子葉片 (Rotor blade with control tube) ”，也清楚地包含其關(guān)于此的內(nèi)容以形成本發(fā)明的主題。張力-扭矩-傳遞構(gòu)件基本上將轉(zhuǎn)子葉片的離心力傳遞到驅(qū)動裝置的轂。同時， 其需要在一定的限制內(nèi)扭轉(zhuǎn)靈活以避免抵抗控制管傳遞到轉(zhuǎn)子葉片的控制力矩而作用。已知扭轉(zhuǎn)靈活的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件包括多個金屬薄片或其包括繞兩個連接襯套(“紗線卷軸”)纏繞的細(xì)金屬絲。它們可與根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片的連接裝置組合。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，張力-扭矩-傳遞構(gòu)件也制成纖維加固復(fù)合設(shè)計。其大致包括以平行疊層布置的纖維層，纖維層上下層疊，其方式與金屬薄片類似。但是，在承載能力、安裝以及操作和由金屬制成的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件相同時，纖維加固復(fù)合設(shè)計的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件的重量大大減輕。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，纖維層包括由單向纖維材料制成的翼梁帶。翼梁帶形成各個平坦層，其纖維流向沿力流動方向延伸，換言之，沿離心力的方向延伸，因此沿該方向具有出色的承載能力。包括沿負(fù)載方向定向的單向纖維材料的設(shè)計產(chǎn)生最優(yōu)且經(jīng)濟(jì)的材料利用。該簡單的結(jié)構(gòu)涉及降低制造錯誤的風(fēng)險并保證張力-扭矩-傳遞構(gòu)件以相同的高
質(zhì)量重復(fù)生產(chǎn)。只要考慮到扭矩剛度且，具體來說，考慮到其生產(chǎn)，包括基本上沿轉(zhuǎn)子翼的延伸方向延伸且彼此分離的多個分層翼梁帶的張力扭矩傳遞構(gòu)件的設(shè)計已示出尤其有利?；ミB的多個分層翼梁帶一起形成薄片，具有形成張力扭矩傳遞構(gòu)件的多個薄片。相鄰薄片可由分離層分離使得具有合適的橫截面尺寸的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件獲得所需的扭矩剛度。在相鄰薄片之間的分離層將薄片彼此分離，在扭轉(zhuǎn)的情況中，至少減少薄片之間的剪切應(yīng)力的傳遞。這由此致使張力扭矩傳遞構(gòu)件的設(shè)計非常緊湊。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，可在薄片之間形成狹槽，該狹槽提供了作為分離層的空氣間隙。因此，在該區(qū)域中，薄片的面對的側(cè)表面不再彼此直接接觸，相反，它們在彼此之間包含空氣間隙。這樣，排除了各個薄片之間剪切應(yīng)力的任何傳遞。此外，沒有分離的分離薄膜提供了使張力扭矩傳遞構(gòu)件的生產(chǎn)變得更簡單且更經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)注意，分離層可由于溫度和濕度的影響而經(jīng)受老化、變脆以及膨脹。此外，由于彎曲負(fù)載和扭轉(zhuǎn)負(fù)載而使纖維層彼此擦磨，纖維層可因此磨損。此外，可分別地檢測間隔開的薄片的任何損壞。分離的張力扭矩傳遞構(gòu)件的其它實(shí)施例選擇，可參見Eurocopter DeutschlandGmbH(發(fā)明人Gerald Kuntze-Fechner，Martin Schulz)名下與本專利申請同一申請日提交到德國專利局的歐洲專利申請EP 09400017. 1，其涉及“用于涵道尾槳葉片的張力-扭失巨 _ 1 專遞構(gòu)件及其生產(chǎn)方法(Tension—torque—transmission element for a fenestron blade and method for producing it) ”，也清楚地包含其關(guān)于此的內(nèi)容以形成本發(fā)明的主題。


下文將以示例方式參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的原理。附圖中示出以下內(nèi)容圖1分解部件圖中具有分開的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件和控制管的轉(zhuǎn)子葉片；圖2安裝在轉(zhuǎn)子葉片上的控制管；圖3轉(zhuǎn)子葉片的俯視圖；圖4轉(zhuǎn)子葉片的剖視圖。圖1示出分解部件圖中具有分開的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3和控制管4的轉(zhuǎn)子葉片1。轉(zhuǎn)子葉片1包括葉片部分5，該葉片部分包括如圖4所示的空氣動力學(xué)外型。接下來是葉片過渡部分7，該葉片過渡部分7從葉片部分5的橫截面到接下來的聯(lián)接部分的緊湊橫截面有橫截面的顯著變化。聯(lián)接部分包括扭矩傳遞部分9和連接部分11。扭矩傳遞部分9 抵償轉(zhuǎn)子葉片1相對于其轉(zhuǎn)動平面的約16°的迎角。連接到所述扭矩傳遞部分9的連接部分11也基本上在轉(zhuǎn)子葉片1的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)延伸。連接部分11用于附連分開的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3和控制管4。為此，連接部分11包括沿垂直于轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動平面的方向的用于附連的圓柱形通孔13。此外，連接部分11包括叉形接納凹腔15，該叉形接納凹腔15 沿轉(zhuǎn)子葉片1的縱向軸線方向軸向延伸到連接部分11內(nèi)，且其幾乎平坦的側(cè)壁17被附連孔13穿透。螺栓21和與之相互作用的埋頭螺母23代表既用于張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3又用于轉(zhuǎn)子葉片1上控制管4的實(shí)質(zhì)上共用附連裝置2。螺栓21還沿垂直于所述螺栓的轉(zhuǎn)動平面的方向穿過控制管4。螺栓21插入兩個套筒25，每個套筒25從兩壁17之一從外部插入附連孔內(nèi)。每個套筒25包括具有平坦部分28的套環(huán)27和軸四。該分開的張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3設(shè)計成關(guān)于其縱向軸線和其橫向軸線對稱，設(shè)計成骨狀形狀。所述張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3在其兩端包括具有連接眼32的結(jié)合部分30。 扭矩傳遞構(gòu)件34形成張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3的中部區(qū)域。控制管4包括大致管狀基體40，在基體40上在葉片側(cè)布置有直徑較大的承載件布置部分42，且在轂側(cè)上布置有承載件布置部分44。在轂側(cè)上其端部，將其相對于其轉(zhuǎn)動軸線傾斜切割，在該端部，將控制桿46布置成徑向遠(yuǎn)伸。在葉片側(cè)上承載件布置部分42與轂側(cè)上承載件布置部分44之間延伸有附連部分48，其形成投影平面內(nèi)的圓柱形表面，包括彼此相對且因此布置成彼此平行的兩個平坦部分50。在所述平坦部分50內(nèi)，布置有徑向?qū)?zhǔn)的附連孔52，其內(nèi)徑對應(yīng)于其軸四的區(qū)域內(nèi)套筒25的外徑。僅用單個連接裝置2，即螺栓21將轉(zhuǎn)子葉片1連接到張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3和控制管4。為此，控制管4滑到轉(zhuǎn)子葉片1的連接部分11上，直到其附連孔42與轉(zhuǎn)子葉片 1的附連孔13對齊為止。通過將套筒25插入附連孔52內(nèi)，由于套筒25的軸四與轉(zhuǎn)子葉片1的附連孔13配合，從而將控制管4初步固定到轉(zhuǎn)子葉片1。現(xiàn)在張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3可用其最前部結(jié)合部分中的一個穿過控制管4的基體40插入轉(zhuǎn)子葉片1的接納凹腔 15內(nèi)，直到其連接眼32也與附連孔13或52以及開口套筒25對準(zhǔn)為止。然后控制管4和張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3最終附連到轉(zhuǎn)子葉片1，其中螺栓21穿過套筒25并因此也穿過控制管4和張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3并通過埋頭螺母23固定在相反側(cè)上。連接裝置2將轉(zhuǎn)子葉片在運(yùn)行時經(jīng)受的離心力基本上傳遞到張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3，張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3將離心力從其傳遞到驅(qū)動設(shè)備的轂(未示出)。因此螺栓21 經(jīng)受剪切力并在附連孔13、52內(nèi)產(chǎn)生孔表面壓力，具體在轉(zhuǎn)子葉片1的連接部分11內(nèi)的套筒25將該孔表面壓力盡可能均勻地傳遞到該位置的纖維材料并引入纖維層?？刂茥U46將控制力傳遞到控制管4以作為其縱向軸線上的力矩作用在轉(zhuǎn)子葉片1上，該控制力代表用于連接裝置2的另一負(fù)載。這些力較不劇烈并沿與離心力產(chǎn)生的那些負(fù)載成直角的方向加載在連接裝置2上。關(guān)于來自控制力的負(fù)載，連接裝置2之所以被減輕在于轉(zhuǎn)子葉片1與控制管4之間有積極配合(或稱為可靠配合或正配合)。具有作為平面平行平坦部分的壁17的連接部分11的扁圓橫截面以積極鎖定方式配合在控制管4的對應(yīng)形狀的附連部分48內(nèi)。僅通過這些裝置，已可傳遞控制力，使得連接裝置2僅確保轉(zhuǎn)子葉片1與控制管4之間連接的冗余度。附加的粘結(jié)連接可阻止轉(zhuǎn)子葉片1與控制管4之間的任何微小運(yùn)動。所述粘結(jié)連接提供轉(zhuǎn)子葉片1與控制管4之間的免維護(hù)連接而在其接觸位置沒有任何磨損。圖2示出附連在轉(zhuǎn)子葉片1上張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3和控制管4的剖視圖。其具體示出套筒25的其它功能。其兩個軸四沿軸向縱向方向的尺寸做成在它們插入附連孔13、52之后且在張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3已插入接納凹腔15之后，它們將所述張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3對中在接納凹腔15內(nèi)。所述張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3因此精確地定位在轉(zhuǎn)子葉片1的重心軸線上，從而，由于其對中，其可吸收和向上傳遞在運(yùn)行期間施加在轉(zhuǎn)子葉片1上的離心力，而不會由于偏心而產(chǎn)生任何力矩負(fù)載。在葉片側(cè)上，控制管4包括在圖1中被覆蓋的螺紋開口 56，在安裝期間轉(zhuǎn)子葉片1 用其最前端(相對于圖1)的連接部分11插入該螺紋開口 56。螺紋開口 56以類似彈坑形方式從葉片側(cè)上承載件布置部分42延伸。所述螺紋開口 56形成圓形過渡部分M的葉片側(cè)端，其包括沿軸向朝向轉(zhuǎn)子葉片1逐漸減小的橫截面。圖2還示出形成轉(zhuǎn)子葉片1的纖維層的流向。從葉片部分5的方向?yàn)橹本€和平面形式，在葉片過渡部分7內(nèi)，所述纖維層沿相反方向經(jīng)受稍微偏離，類似S形，從而在鄰接的扭矩傳遞部分9或連接部分11內(nèi)繼續(xù)為直線和平行形式。一方面，聯(lián)接部分的總體非常平坦設(shè)計代表與纖維一致的設(shè)計，且另一方面，能夠在同一截面結(jié)合張力-扭矩-傳遞構(gòu)件3 和控制管4。僅在后一階段將附連孔13鉆入連接部分11內(nèi)。這致使附連孔13的規(guī)則圓柱形孔表面的非常平均和均勻的設(shè)計，從其可肯定地探測之后的生產(chǎn)。由于孔表面的原狀構(gòu)造， 連接部分11的其余橫截面直到附連孔13的邊緣可完全暴露于負(fù)載，這產(chǎn)生最佳橫截面利用且因此產(chǎn)生聯(lián)接部分11的最小尺寸。附連孔13垂直于其延伸平面穿透連接部分11內(nèi)轉(zhuǎn)子葉片1的纖維層，因此負(fù)載最佳地與纖維一致。由于通過螺栓21產(chǎn)生的力，在纖維層內(nèi)沒有出現(xiàn)通過附連孔13的孔表面連接產(chǎn)生的力的偏離，力的偏離會致使連接部分11內(nèi)的分層。這又能夠使用最少的材料實(shí)現(xiàn)最大的負(fù)載承受力。這在低成本生產(chǎn)、長使用壽命、
8短外部尺寸和輕質(zhì)轉(zhuǎn)子葉片1方面是有利的。圖3示出轉(zhuǎn)子葉片坯件1'，其在原理上設(shè)計成與如圖1所示的轉(zhuǎn)子葉片1相同。 其包括具有葉片末梢6'的葉片部分5'、葉片過渡部分7'、扭矩傳遞部分9'以及連接部分11'。在圖中，沒有用于附連張力-扭矩-傳遞構(gòu)件的附連孔或已固定的控制管，因?yàn)槠鋬H在稍后的時間點(diǎn)才加工到葉片坯件1'上。葉片坯件1'是纖維層布置的一實(shí)例。其包括纖維層a至g，其沿離心力F方向延伸，在這些纖維層之間嵌入連結(jié)有另一纖維層r至t。纖維層a至g示出從轉(zhuǎn)子葉片1'的轂側(cè)上連接部分11'至其葉片末梢6'延伸穿過整個轉(zhuǎn)子葉片1'的纖維層。它們包括單向纖維材料，其纖維沿纖維層a至g的縱向方向延伸。沿纖維流向的橫向方向，將纖維化學(xué)地、或通過縫合機(jī)械地保持在一起。纖維層r至t包括多軸向纖維材料，其纖維方向在安裝狀態(tài)彼此成直角延伸但不平行于或垂直于離心力F的方向。如果需要，它們多重定位或嵌入連結(jié)在纖維層a至g之間，從而具有單向纖維定向的每兩個纖維層a至g之間延伸有至少一個纖維層r、s或t，其纖維相對于單向纖維呈+/-45°角度布置。這樣，由其制成的纖維捆，且因此轉(zhuǎn)子葉片1'也得到沿橫向方向的足夠穩(wěn)定性。 圖4示出葉片部分5'的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子葉片1'的示意性剖視圖。其包括空氣抵靠其流動的前部60，扁平液滴形的相對尾部邊緣62以及頂部64和底部66。在頂部64和底部66兩者上，外型包括臺階68，在該臺階68上在葉片部分5'的前部60的表面上施加有例如金屬制成防腐蝕裝置(未示出)。然后由封圍作為葉片皮的整個外型的纖維層a形成從外向內(nèi)的葉片部分5'的外型。其毗鄰葉片部分5'的前部60。在其下方接著是纖維層r，其也毗鄰前部25并大致與纖維層a—致。盡管第一纖維層設(shè)計成纖維方向沿轉(zhuǎn)子翼的縱向方向，纖維層r的纖維以相對于其約45°的角度延伸。接下來的纖維層b包括與層s的也為多軸向的纖維材料相鄰的單向排列的纖維材料。接著是其它纖維層(未表示)，這些纖維層不僅個別使用，而且對每個轉(zhuǎn)子翼1'多重使用，因此形成穩(wěn)定的葉片體。纖維層封圍更靠近葉片部分5'的尾部邊緣27布置的泡沫芯70，從而葉片部分5'的外型的重心處在較重纖維層所在的前部區(qū)域內(nèi)。圖3和4的圖示僅用于示出在轉(zhuǎn)子葉片1'內(nèi)布置各層的原理。在任何情況下在葉片部分5'直至連接部分11'內(nèi)關(guān)于纖維層a至g、r至t以及還有整個主要纖維層以及加固和充填層的精確布置，我們可參見Eurocopter Deutschland GmbH(發(fā)明人=Gerald Kuntze-Fechner)名下與本專利申請同一申請日提交到德國專利局的歐洲專利申請EP09 400 016. 3，其涉及“具有一體式張力-扭矩-傳遞構(gòu)件及其生產(chǎn)方法的轉(zhuǎn)子翼(Rotor wing with integrated tension-torque-transmission element and method for its production)也清楚地包含其關(guān)于此的內(nèi)容以形成本發(fā)明的主題。由于以上已詳細(xì)描述的轉(zhuǎn)子翼僅為一示例性實(shí)施例，所述示例性實(shí)施例可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員以常規(guī)方式在很大程度上進(jìn)行修改而不脫離本發(fā)明的范圍。具體來說， 纖維層的具體切割和其布置順序也可以不同于本文所述的形式進(jìn)行。同樣，如果出于空間原因或設(shè)計原因需要的話，聯(lián)接部分或控制管上的機(jī)械聯(lián)接可以以其它形式設(shè)計。此外，使用不定冠詞“一”或“一個”并不排除相應(yīng)特征為復(fù)數(shù)的情況。
附圖標(biāo)記列表1轉(zhuǎn)子葉片42承載件布置部分2連接裝置44承載件布置部分3張力-扭矩-傳遞構(gòu)件 46控制桿4控制管48附連部分5葉片部分50平坦部分7葉片過渡部分52附連孔9扭矩傳遞部分M過渡部分11連接部分56螺紋開口13附連孔60前部15接納凹腔62尾部邊緣17壁64頂部21螺栓66底部23埋頭螺母68臺階25套筒70泡沫芯27套環(huán)28平坦部分a至g單向穿過的纖維層29柄部r，s，t 多軸向纖維層30結(jié)合部分32連接眼34扭矩傳遞構(gòu)件40基體
權(quán)利要求
1.一種纖維加固復(fù)合設(shè)計的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片用于旋翼飛機(jī)的尾部轉(zhuǎn)子，-具有葉片部分(5 ；5')，所述葉片部分(5；5')具有葉片皮(a, r)和葉片體(b-g, s, t)，其中所述葉片部分(5 ;5')形成空氣動力學(xué)有效的外型；-具有葉片末梢(6)，所述葉片末梢(6)背向所述轉(zhuǎn)子的驅(qū)動裝置的轂；以及-具有聯(lián)接部分(9，11 ;9'，11')，所述聯(lián)接部分(9，11;9'，11')面向所述轂，具有用于張力-扭矩-傳遞件(3)和用于控制管的附連裝置0)，其特征在于，所述葉片部分(5 ;5')和所述聯(lián)接部分(9，11 ;9' ,11')包括翼梁帶 (a-g)，所述翼梁帶(a-g)完全一致且由單向纖維材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述翼梁帶(a-g)具有基本上矩形橫截面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，用于形成空氣動力葉片外型的所述翼梁帶(a-g)層疊和交錯布置。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，附連孔(13)，所述附連孔(13)在所述聯(lián)接部分(9，11)內(nèi)用于通過連接裝置(2)將所述轉(zhuǎn)子葉片(1)附連到所述驅(qū)動裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述附連孔(1 僅在固化的聯(lián)接部分(9，11)內(nèi)形成。
6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述控制管(4)可通過與所示張力-扭矩-傳遞構(gòu)件C3)相同的連接裝置O)附連到所述轉(zhuǎn)子葉片(1)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述聯(lián)接部分(9，11 ；9' ,11')的橫截面形狀使得在所述轉(zhuǎn)子葉片(1) 與所述控制管(4)之間能夠有具有積極配合的連接。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，在所述聯(lián)接部分中，在所述葉片部分(5')與所述附連孔之間布置有扭矩傳遞部分(9 ‘)。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，包括單獨(dú)的張力-扭矩傳遞構(gòu)件(3)，具體是纖維加固復(fù)合設(shè)計。
全文摘要
一種改進(jìn)的用于旋翼飛機(jī)(直升機(jī))的尾部轉(zhuǎn)子的纖維加固復(fù)合設(shè)計的轉(zhuǎn)子葉片，其具有葉片部分(5；5′)，葉片部分(5；5′)具有葉片皮(a，r)和葉片體(b...s，t)，且形成空氣動力學(xué)有效的外形，并具有背對著所述轉(zhuǎn)子的驅(qū)動裝置的轂的葉片末梢(6)；且具有面向轂的聯(lián)接部分(9，11；9′，11′)，聯(lián)接部分(9，11；9′，11′)具有用于張力-扭矩-傳遞構(gòu)件(3)和用于控制管(4)的附連設(shè)備(2)，其中葉片部分(5；5′)和聯(lián)接部分(9，11；9′，11′)包括翼梁帶(a...g)，翼梁帶(a...g)完全一致且由單向纖維材料制成。
文檔編號B64C11/12GK102452477SQ20101052245
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
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