用于旋翼飛行器旋翼的梁和旋翼飛行器的旋翼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于旋翼飛行器的旋翼的梁，并且具體地涉及一種直升機(jī)旋翼。
【背景技術(shù)】
[0002] -般地，旋翼飛行器是不同于其它動(dòng)力飛行器的飛行器，主要不同之處在于它們 在高巡航速度飛行和低速度飛行或盤旋時(shí)的能力。該能力通過為旋翼飛行器提供至少一個(gè) 主旋翼來獲得，其中，該主旋翼具有大體豎直的軸線。該主旋翼包括螺旋槳，該螺旋槳為旋 翼飛行器提供升力并且也可能提供推力矩和控制力矩。通過改變螺旋槳的槳葉的周期槳 距和/或總距，能夠方便控制飛行中的旋翼飛行器。常規(guī)地，旋翼飛行器原則上包括一組 引擎，這一組引擎包括至少一個(gè)諸如活塞引擎或渦輪引擎的燃料引擎。傳動(dòng)箱將該組引擎 連接到主旋翼的槳轂、多個(gè)旋翼槳葉和連接到將每個(gè)槳葉通過槳轂連接的對應(yīng)數(shù)量的梁。 在工作中，旋翼必須一方面抵抗旋轉(zhuǎn)期間槳葉所施加的升力、拖曳力、離心力（以及對應(yīng)力 矩），并且另一方面必須允許槳葉的拍擺運(yùn)動(dòng)、扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或變距運(yùn)動(dòng)以及牽引/滯后運(yùn)動(dòng)。 用于該任務(wù)的諸多不同系統(tǒng)是對基本設(shè)計(jì)的變型，如所謂鉸接式旋翼和無絞式旋翼。鉸接 式旋翼使用裝有鉸接部和軸承的剛性梁來方便上述槳葉運(yùn)動(dòng)。無軸承旋翼包括專用復(fù)合材 料梁，該專用復(fù)合材料梁稱為柔性梁，該柔性梁具有足夠柔性來彎曲或扭曲以允許在沒有 軸承和附加機(jī)械構(gòu)件的情況下允許槳葉運(yùn)動(dòng)。在無軸承旋翼中，分立的鉸接部和軸承的作 用通過這樣的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，即，該結(jié)構(gòu)在梁的某些區(qū)域或部分不能抵抗彎曲和/或扭轉(zhuǎn)，但 是當(dāng)然地能傳送所有的載荷（升力和拖曳力（剪切力）、離心力）、彎曲運(yùn)動(dòng)和扭曲運(yùn)動(dòng)等。 為此類無軸承旋翼而限定拍擺鉸接部、牽引滯后鉸接部和變距鉸接部與槳轂和輸出軸的旋 轉(zhuǎn)軸線之間的等同或?qū)嶋H偏離。
[0003] 無鉸式旋翼不同于無軸承旋翼，不同之處在于柔性梁，該柔性梁用以將各槳葉連 接到旋翼的槳轂，該連接使用常規(guī)的變槳軸承（金屬軸承或復(fù)合材料軸承）。
[0004] 文獻(xiàn)US5286167描述了一種柔性梁直升機(jī)旋翼，該旋翼在柔性梁和槳轂之間具有 連接，以允許僅繞拍擺軸線進(jìn)行槳葉拍擺運(yùn)動(dòng)。槳葉拍擺運(yùn)動(dòng)在柔性梁和槳轂之間的連接 部位獲得。載荷分離允許使用較細(xì)的柔性梁桅，該柔性梁桅伴隨有旋翼重量和尺寸減小的 優(yōu)勢以及減小的拍擺鉸接部影響偏離或拍擺軸線的附加優(yōu)勢。
[0005] 文獻(xiàn)DE19915085公開了一種用于直升機(jī)的旋翼槳葉配件，該直升機(jī)具有位于旋 翼頭和旋翼槳葉之間的柔性梁和在柔性梁端部連接到槳葉的剛性控制套筒。緊湊的阻尼單 元安裝在柔性梁的端部和旋翼槳葉之間，從而橫跨柔性梁/槳葉的連接部且在控制套筒內(nèi) 部。阻尼元件包括交錯(cuò)板，各交錯(cuò)板連接到旋翼板和阻尼套筒，并且由彈性體層隔開。
[0006] 文獻(xiàn)US4746272涉及一種直升機(jī)旋翼設(shè)計(jì)，并且更具體地，涉及柔性梁，其描述了 一種柔性梁，該柔性梁具有槳轂部、位于槳轂部外部的拍擺撓曲部、位于拍擺撓曲部外部的 滯后扭轉(zhuǎn)部以及位于滯后扭轉(zhuǎn)部外部的槳葉附連部，并且具有縱向延伸柔性梁的長度的復(fù) 合材料制成的纖維，其中，由多個(gè)輻射延伸的凹槽限定的多個(gè)縱向凸角從滯后扭轉(zhuǎn)撓曲部 的上表面和下表面到滯后扭轉(zhuǎn)撓曲部的中心平面部延伸進(jìn)入柔性梁的滯后扭轉(zhuǎn)撓曲部，所 述凹槽在它們的底部輻射延伸以提高滯后扭轉(zhuǎn)撓曲部的扭轉(zhuǎn)撓曲特性。
[0007] 與本申請相關(guān)的其它現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)如下：CA2042532、CA2320606、CA2650760、 CN102167156、DE10316093、DE2917301、DE3534968、EP0155444、EP0097885、EP1431176、 FR2474395、FR2041747、JP61021894、JP2010143484、US4650401、US4746272、US4898515、 US5358381、US2004146403、US20060165527 和 W0200489748。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是減小無鉸式旋翼和無軸承式旋翼的實(shí)際鉸接部偏移量。
[0009] 該目的藉由如權(quán)利要求1所述的梁和如權(quán)利要求14所述的旋翼而實(shí)現(xiàn)。在從屬 權(quán)利要求中描述了優(yōu)選實(shí)施例。
[0010] 根據(jù)第一方面，本發(fā)明提出一種用于帶有槳轂和至少兩個(gè)槳葉的旋翼飛行器旋翼 的梁。每個(gè)槳葉設(shè)有一個(gè)梁。所述梁包括：
[0011] ?槳轂連接部，用于將該梁連接到旋翼的槳轂；
[0012] ?槳葉連接部，用于將該梁連接到旋翼的槳葉；
[0013] ?第一撓曲部，定位在槳轂連接部和槳葉連接部之間，并且具有繞第一軸線的彎曲 剛度，該第一軸線正交于槳葉當(dāng)連接到該梁時(shí)的縱向軸線，所述彎曲剛度小于槳轂連接部 繞第一軸線的彎曲剛度，并且小于槳葉連接部繞第一軸線的彎曲剛度；
[0014] 剪切部，位于槳轂連接部和槳葉連接部之間，并且具有平行于第二軸線的剪切剛 度，該第二軸線正交于槳葉當(dāng)連接到該梁時(shí)的縱向軸線并且不平行于、優(yōu)選地正交于所述 第一軸線，所述剪切剛度小于槳轂連接部的剪切剛度和槳葉連接部的剪切剛度，以改變實(shí) 際鉸接部對應(yīng)于第一撓曲部的位置。
[0015] 本發(fā)明應(yīng)用于：直升機(jī)的主旋翼的柔性梁和尾旋翼的柔性梁，或者其它次級旋翼 的柔性梁。
[0016] 如果沿正交于槳葉的縱向軸線以及正交于第一軸線的方向?qū)⒘κ┘釉谒岢龅?梁上，那么第一撓曲部通過彎曲或撓曲而反應(yīng)以形成簡單的弓形或拱形，而剪切部通過彎 曲或撓曲而反應(yīng)以形成S形，所述弓形或拱形的變形導(dǎo)致槳葉連接部和連接到槳葉連接部 上的槳葉旋轉(zhuǎn)，而所述S形變形導(dǎo)致槳葉連接部和連接到槳葉連接部上的槳葉朝向槳轂和 輸出軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行移位或移動(dòng)。因此，第一撓曲部的對應(yīng)實(shí)際鉸接部偏移量與沒有此 剪切部的常規(guī)梁相比減小了。
[0017] 優(yōu)選地，第一撓曲部繞第一軸線的所述彎曲剛度小于第一撓曲部繞這樣的軸線的 任意其它彎曲剛度，即該軸線正交于槳葉當(dāng)連接到該梁時(shí)的縱向軸線并不平行于第一軸 線。
[0018] 優(yōu)選地，該旋翼飛行器旋翼的直升機(jī)旋翼。
[0019] 該梁設(shè)計(jì)成例如包括至少一個(gè)其它部和/或至少一個(gè)另外的剪切部。此另外的剪 切部的每個(gè)可以例如具有平行于或不平行于所述第二軸線的剪切剛度。
[0020] 撓曲部可以例如包括連接到槳轂連接部的內(nèi)側(cè)端和連接到槳葉連接部的外側(cè)端。
[0021] 剪切部可以例如包括連接到槳轂連接部的內(nèi)側(cè)端和連接到槳葉連接部的外側(cè)端。
[0022] 可以設(shè)置成，第一撓曲部比剪切部更接近于槳轂連接部，或者剪切部比第一撓曲 部更接近于槳轂連接部。
[0023] 在所述第一替換實(shí)例中，第一撓曲部的所述內(nèi)側(cè)端可以接合到槳轂連接部，第一 撓曲部的所述外側(cè)端可以接合到剪切部的所述外側(cè)端，并且剪切部的所述外側(cè)端可以接合 到槳葉連接部。因此，該撓曲部以其內(nèi)側(cè)端直接連接到槳轂連接部，并且以其外側(cè)端間接 地、即經(jīng)由剪切部連接到槳葉連接部，而剪切部以其外側(cè)端直接連接到槳葉連接部并且以 其外側(cè)端間接地、即經(jīng)由撓曲部連接到槳轂連接部。
[0024] 在所述第二替換實(shí)例中，第一撓曲部的所述內(nèi)側(cè)端可以接合到槳轂連接部，剪切 部的所述外側(cè)端可以接合到撓曲部的所述內(nèi)側(cè)端，并且撓曲部的所述外側(cè)端可以接合到槳 葉連接部。因此，該剪切部以其內(nèi)側(cè)端直接連接到槳轂連接部，并且以其外側(cè)端間接地、即 經(jīng)由撓曲部連接到槳葉連接部，而撓曲部以其外側(cè)端直接連接到槳葉連接部并且以其外側(cè) 端間接地、即經(jīng)由剪切部連接到槳轂連接部。
[0025] 可以設(shè)置成，第一撓曲部的至少一部分形成剪切部的至少一部分，并且/或者第 一撓曲部與剪切部重疊并且/或者連續(xù)地并入剪切部中。
[0026] 可以設(shè)置成：
[0027] ?第一撓曲部是拍擺部，并且彎曲剛度是拍擺剛度，并且第一軸線是拍擺軸線，該 軸線正交于槳轂當(dāng)連接到該梁時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸線，或者
[0028] ?第一撓曲部是牽引/滯后部，并且彎曲剛度是牽引/滯后剛度，并且第一軸線是 牽引/滯后軸線，該軸線正交于槳轂當(dāng)連接到該梁時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸線。
[0029] 可以設(shè)置成，梁還包括：
[0030] 第二撓曲部，其位于槳轂連接部和槳葉連接部之間，并且具有繞第三軸線的彎曲 剛度，該第三軸線正交于槳葉當(dāng)連接到該梁時(shí)的縱向軸線，并且不平行于、較佳地正交于第 一軸線，所述彎曲剛度小于槳轂連接部繞第三軸線的彎曲剛度，并且小于槳葉連接部繞第 三軸線的彎曲剛度，以及小于第一撓曲部繞第三軸線的彎曲剛度。
[0031] 優(yōu)選地，第一撓曲部繞第一軸線的彎曲剛度小于第二撓曲部繞第一軸線的彎曲剛 度。
[0032] 優(yōu)選地，第二撓曲部繞第三軸線的所述彎曲剛度小于第二撓曲部繞這樣的軸線的 任意其它彎曲剛度，即該軸線正交于槳葉當(dāng)連接到該梁時(shí)的縱向軸線并