旋翼槳葉、包括至少兩片這種槳葉的轉子及其實現方法技術

本發明專利技術涉及旋翼槳葉、包括至少兩片這種槳葉的轉子及其實現方法。根據本發明專利技術：每片槳葉(P)具有繞其翼展的自身扭轉頻率，該頻率基本等于所述轉子的旋轉頻率(Ω)；扭轉裝置以轉子(RO)的旋轉頻率并與所述旋轉同步地使每片所述槳葉(P)扭旋；以及，每片槳葉(P)包括能夠阻尼扭轉共振的材料，從而避免共振差異。

【技術實現步驟摘要】
旋翼槳葉、包括至少兩片這種槳葉的轉子及其實現方法
本專利技術涉及旋翼轉子，更具體地用于直升機的旋翼轉子，以及此類轉子的槳葉。
技術介紹
眾所周知的是旋翼轉子的槳葉以總距(collectivepitch)和周期槳距(cyclicpitch)的方式被控制。總距通過定位成使所有槳葉相對于所述轉子的旋轉軸線的迎角(incidence)相等，然后與其支架的驅動軸線混合，來允許直升機的穩定飛行，所述的總距產生位于豎直方向且平衡直升機主體的總升力。迄今為止，周期槳距通過根據方位角來定位每片槳葉的迎角而允許將總升力相對豎直方向傾斜，從而使所述的直升機運動。對于總距和周期槳距控制，轉子通常包括稱為轉盤(cyclicplate)的機構，該機構安裝在轉子的支架上并且包括：旋轉板，該旋轉板通過槳距操縱桿連接至每片槳葉且通過旋轉環扭力臂(rotatingscissors)被驅動旋轉；固定板，沿著轉子的支架滑動并能夠相對后者傾斜；以及，在所述固定板與旋轉板之間的軸承連接件。這種轉盤的缺點在于它包括許多需要經常維修和檢查的機械部件。因此，已經考慮移除所述的轉盤，而安裝可移動的鉸鏈板在所述的槳葉上，槳葉的周期槳距由所述槳葉的扭旋控制，所述槳葉的扭旋由所述鉸鏈板的延伸部誘導的扭矩產生，且槳葉的總距的獲得類似于螺旋槳或由位于槳葉柄的致動器獲得。盡管如此，該可移動的鉸鏈板還要求采用復雜且摩擦敏感的機械組件。
技術實現思路
本專利技術包括旋翼槳葉、轉子，更具體地用于直升機，不包括任何轉盤以及用于克服如前所述現有技術的缺點的實施方法。根據本專利技術，一種以旋轉頻率繞轉子的槳轂旋轉的旋翼的槳葉，所述槳葉的旋轉方位角是已知的，具有翼展(E)的所述槳葉包括所述槳轂的固定部件和空氣動力學部件，且有不同的扭曲模式，更具體地，以其自身頻率圍繞其翼展(E)的扭轉模式，其根據圍繞所述翼展(E)的抗扭剛度而定，其特征在于：-該槳葉包括動態扭旋裝置(dynamictwistmeans)，近似地圍繞其翼展能夠實時地被致動，即：在其圍繞所述槳轂旋轉的時候，至少以所述轉子的旋轉頻率且與所述槳葉的旋轉方位角同步地被致動，從而這些動態扭旋裝置即使在缺乏轉盤的情況下也能夠產生周期槳距；-該槳葉在離心力作用下近似地圍繞其翼展的表觀抗扭剛度是足夠低的以使得所述動態扭旋裝置在所述槳葉的自由端的正剖面中獲得彈性的翼弦動態扭旋角(v)至少為14°以作為俯沖(diving)或失速(stalling)，同時保持足夠高以使得槳葉繞其翼展的自身扭轉頻率等于所述轉子的旋轉頻率，以便允許槳葉通過扭轉共振進行的動態扭旋，并因此最小化產生周期槳距所需的能量；-該槳葉在離心力作用下的阻尼因數是嚴格為正的，以避免不同模式的共振差異。需要注意的是，對于本領域技術人員公知的是，為了獲得機械部件的給定幅值的扭旋角，他們有可用的方法，包括調節扭轉致動器的動力，和第二種方法，包括調節所述機械部件的剛度。在本專利技術中實施的方案包括將這兩種方法結合起來，用比現有技術中的槳葉的扭轉剛度更小的槳葉，以限制致動器的重量，同時，具有有效的至少14°的幅值作為失速或者俯沖，從而獲得周期槳距。在現有技術中，已知用于減少諸如槳葉的機械部件的抗扭剛度的不同手段：可以或者縱向地分離槳葉的殼體(諸如在相同申請人的公開號為FR2,924,681的專利申請中)，或者采用具有較低抗扭剛度的結構性填充或敷層材料。同樣需要注意的是本領域的技術人員知道(作為任何機械工人)用于獲得嚴格為正的槳葉阻尼因數的不同手段。他們知道，例如，被動方法包括增加一種阻尼因數高于10％的材料到槳葉的結構，諸如將橡膠支座添加在槳葉柄處；或甚至主動控制振動的主動方法。進一步需要注意的是槳葉的材料和結構被選擇以致能夠經受具有作為俯沖或失速的至少14°的幅值的扭旋且以能夠數倍于轉子最大旋轉頻率的頻率重復(為實現振動的主動控制的扭旋的多周期控制的情況)，同時維持在其彈性扭曲范圍內。因此，歸功于本專利技術，獲得一種旋翼轉子，更具體地用于直升機，容易以周期槳距控制且用很少的能量，允許轉盤被省略，同時避免拍打(beat)和扭轉模式之間的任何耦合。需要注意的是，槳葉的柔韌性可源于固定器的柔韌性或空氣動力學部件的柔韌性，或者它們兩者。例如，已知的是，當每個所述槳葉通常包含通過更短的固定部件連接至轉子的槳轂的空氣動力學部件(使得槳距變化在空氣動力學上有效)時，自身扭轉頻率(作為一個整體)可通過結合所述空氣動力學部件或所述固定部件的剛度系數來實現。這種結合有利地使得對應的致動器能夠具有用于多周期模式中的足夠的扭轉角范圍。有利地，根據第二實施例，本專利技術是根據前述實施例的槳葉，其特征在于所述固定部件有10至100的表觀抗扭剛度(apparenttorsionstiffness)，低于空氣動力學部件的表觀抗扭剛度。有利地，根據第三實施例，本專利技術是根據前兩個實施例之一的槳葉，其特征在于：-其結構是以復合材料制成的；-其敷層是單向的且此敷層的方向與所述槳葉的翼展形成基本等于0°的角度，以獲得圍繞該翼展的槳葉的最小抗扭剛度。有利地，根據第四實施例，本專利技術是根據前三個實施例之一的槳葉，其特征在于空氣動力學部件在其翼底部表面或頂部表面之一中設有縱向切口，并包括：·第一翼梁，其形成前緣和相鄰的該前緣的底部和頂部，并具有形成所述切口的前沿的縱向橫斷側；·第二翼梁，其通過所述切口與所述第一翼梁分離，并具有形成所述切口的后沿的縱向橫斷側；·殼體，其形成所述槳葉的底部表面和頂部表面，被所述切口縱向地切開，并包圍所述第一和第二翼梁且同時與其形成整體；·用于所述殼體的填充材料；·動態扭旋裝置包括動態扭旋致動器，該致動器能夠引起在所述切口的邊沿之間的相對滑動；以及·所述殼體以纖維樹脂復合材料制成，至少大部分纖維被設置成與所述槳葉的翼展形成基本等于0°的角度。有利地，根據第五實施例，本專利技術是根據前述實施例的槳葉，其特征在于：在所述切口的兩邊，在所述切口的附近，所述殼體與所述第一和第二翼梁剛性地形成整體，且在所述切口附近的外側，所述殼體通過連桿連接至所述槳葉的剩下部分，該連桿由能夠過濾槳葉振動的阻尼因數高于10％的彈性材料制成，諸如彈性體，并連續地或間斷地在所述殼體和所述槳葉的剩下部分之間分布。因此，在切口附近的外側，獲得具有低彈性模量和適合阻尼的(連續或離散的)聯接，從而允許：-顯著減少抗扭剛度且同時保持拍打和拖曳剛度，-最小化相對接近旋轉頻率的槳葉的第一自身扭轉模式的頻率，且-獲得此扭轉模式的阻尼，以使得與第一拍打和拖曳模式的任意耦合不是不穩定的氣動彈性耦合(aeroelasticcoupling)。另一方面，在所述切口的附近，剛性聯接(例如通過膠合)確保致動器運動的良好傳動，從而允許容易的槳葉扭旋。有利地，根據第六個實施例，本專利技術是根據先前第四或第五實施例的槳葉，其特征在于所述填充材料是堅硬至半堅硬泡沫。另一方面，該堅硬至半堅硬材料使得能夠增強槳葉的振動過濾(所述扭曲模式)。有利地，根據第七實施例，本專利技術是根據前述第四至第六實施例之一的槳葉，其特征在于包括能夠過濾槳葉的自身扭轉頻率的具有高于10％的阻尼因數的彈性材料條帶，例如彈性體，所述條帶覆蓋所述切口。有利地，根據第八實施例，本專利技術是根據前述的第四至第七實施例之一的槳葉，其特本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種以旋轉頻率(Ω)繞轉子(RO)的槳轂(M)旋轉的旋翼的槳葉(P)，所述槳葉(P)的旋轉方位角是已知的，具有翼展(E)的所述槳葉(P)包括所述槳轂的固定部件(B)和空氣動力學部件(A)，且具有不同的扭曲模式，且更具體地是以自身頻率繞其翼展(E)的扭轉模式，該扭轉模式根據其繞所述翼展(E)的抗扭剛度而定，其特征在于：？？槳葉包括動態扭旋裝置(17)，近似地圍繞其翼展(E)能夠實時地被致動，即：在其圍繞所述槳轂旋轉的時候，至少以所述轉子的旋轉頻率(Ω)旋轉且與所述槳葉的旋轉方位角同步地被致動，從而這些動態扭旋裝置(17)即使在缺乏轉盤的情況下也能夠產生周期槳距；？？槳葉在離心力作用下近似地圍繞其翼展(E)的表觀抗扭剛度是足夠低的以允許所述動態扭旋裝置(17)在所述槳葉的自由端的正剖面中獲得作為俯沖或失速的至少14°的彈性的翼弦動態扭旋角(v)，同時保持足夠高以使得槳葉繞其翼展的自身扭轉頻率等于所述轉子的旋轉頻率(Ω)，以便允許槳葉通過扭轉共振進行的動態扭旋，并因此最小化產生周期槳距所需的能量；？槳葉在離心力作用下的阻尼因數是嚴格為正的，以避免不同模式的共振差異。

【技術特征摘要】
2011.04.13 FR 11/011261.一種以旋轉頻率(Ω)繞轉子(RO)的槳轂(M)旋轉的旋翼的槳葉(P)，所述槳葉(P)的旋轉方位角是已知的，具有翼展(E)的所述槳葉(P)包括所述槳轂的固定部件(B)和空氣動力學部件(A)，且具有不同的扭曲模式，其特征在于：-該槳葉包括動態扭旋裝置(17)，近似地圍繞其翼展(E)能夠實時地被致動，即：在其圍繞所述槳轂旋轉的時候，至少以所述轉子的旋轉頻率(Ω)旋轉且與所述槳葉的旋轉方位角同步地被致動，從而這些動態扭旋裝置(17)即使在缺乏轉盤的情況下也能夠產生周期槳距；-該槳葉在離心力作用下近似地圍繞其翼展(E)的表觀抗扭剛度是足夠低的以允許所述動態扭旋裝置(17)在所述槳葉的自由端的正剖面中獲得作為俯沖或失速的至少14°的彈性的翼弦動態扭旋角(v)，同時所述表觀抗扭剛度保持足夠高以使得槳葉繞其翼展的自身扭轉頻率等于所述轉子的旋轉頻率(Ω)，以便允許槳葉通過扭轉共振進行的動態扭旋，并因此最小化產生周期槳距所需的能量；-該槳葉在離心力作用下的阻尼因數是嚴格為正的，以避免不同模式的共振差異。2.根據權利要求1所述的槳葉，其特征在于所述槳葉(P)具有以自身扭轉頻率繞其翼展(E)的扭轉模式，該扭轉模式根據其繞所述翼展(E)的表觀抗扭剛度而定。3.根據權利要求1所述的槳葉，其特征在于所述固定部件(B)具有10至100的表觀抗扭剛度，低于空氣動力學部件(A)的表觀抗扭剛度。4.根據權利要求1所述的槳葉，其特征在于：-其結構是以復合材料制成的；-其敷層是單向的且此敷層的方向與所述槳葉的翼展形成基本等于0°的角度，以獲得圍繞該翼展的槳葉的最小表觀抗扭剛度。5.根據權利要求1至權利要求4任一權利要求所述的槳葉，其特征在于空氣動力學部件在其翼底部表面之一或頂部表面之一中設有縱向切口，并包括：·第一翼梁，其形成前緣和相鄰的該前緣的底部和頂部，并具有形成所述縱向切口的前沿的縱向橫斷側；·第二翼梁，其通過所述縱向切口與所述第一翼梁分離，并具有形成所述縱向切口的后沿的縱向橫斷側；·殼體，其形成所述槳葉的底部表面和頂部表面，被所述縱向切口縱向地切開，并包圍所述第一和第二翼梁且同時與其形成整體；·用于所述殼體的填充材料；·動態扭旋裝置包括動態扭旋致動器，該致動器能夠引起在所述縱向切口的邊沿之間的相對滑動；以及·所述殼體以纖維樹脂復合材料制成，至少大部分纖維被設置成與所述槳葉的翼展形成基本等于0°的角度。6.根據權利要求5所述的槳葉，其特征在于：在所述縱向切口(6)的兩邊，在所述縱向切口的附近(14)，所述殼體(11)與所述第一和第二翼梁(7、9)剛性地形成整體，且在所述縱向切口(6)的附近(14)的外側，所述殼體通過連桿連接至所述槳葉的剩下部分，該連桿由能夠過濾槳葉振動的阻尼因數高于10％的彈性材料制成，并持續地或間斷地在所述殼體和所述槳葉的剩下部分之間分布。7.根據權利要求6所述的槳葉，其特征在于所述彈性材料是彈性體。8.根據權利要求5所述的槳葉，其特征在于所述填充材料(12)是堅硬至半堅硬泡沫。9.根據權利要求5要求所述的槳葉，其特征在于包括能夠過濾槳葉的自身扭轉頻率的具有高于10％的阻尼因數的彈性材料條帶(13)，所述彈性材料條帶覆蓋所述縱向切口(6)。10.根據權利要求9所述的槳葉，其特征在于所述彈性材料帶是彈性體。11.根據權利要求5要求所述的槳葉，其特征在于動態扭旋致動器(17)被設置在其自由端上以方便其安裝和維修。12.根據權利要求1至4任一權利要求所述的槳葉，其特征在于動態扭旋裝置(17)被定尺寸成能夠在此轉子的旋轉頻率(Ω)的多種頻率下且與所述槳葉的旋轉方位角同步地獲得所述彈性動態扭旋角(v)的幅值，該幅值至少在絕對值上等于處于旋轉頻率(Ω)的這些相同多種頻率的不同扭曲模式的最大幅值，從而能夠實施振動的多周期主動控制。13.根據權利要求1至4任一權利要求所述的槳葉，其特征在于其槳轂(M)的固定部件(B)包括在離心力的作用下繞其翼展(E)逐步控制其自身扭轉頻率的裝置(25至31)，能夠在其圍繞所述槳轂旋轉的時候隨動，所述自身扭轉頻率基本在轉子的旋轉頻率(Ω)上。14.根據權利要求13所述的槳葉，其特征在于所述逐步控制其自身扭轉頻率的裝置(25至31)在調整其固定部件(B)的在離心力作用下近似繞其翼展(E)的表觀抗扭剛度時調整所述自身扭轉頻率。15.一種轉子(RO)，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·梅西耶德羅什特，L·比沙尼埃，D·若利，J·迪帕，P·勒孔特，
申請(專利權)人：國家宇航研究所奧尼拉，
類型：發明
國別省市：