專利名稱：用于在飛行中折疊槳葉的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大致上涉及旋翼飛機的旋翼槳葉領(lǐng)域；但更具體地，涉及一種在飛行中折疊旋翼槳葉的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
傾轉(zhuǎn)旋翼飛機為一種介于傳統(tǒng)直升飛機和傳統(tǒng)螺旋槳驅(qū)動飛機之間的混合類型飛機。典型的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機具有引擎艙，引擎艙上具有能夠相對于飛機機身旋轉(zhuǎn)的旋翼系統(tǒng)。傾轉(zhuǎn)旋翼飛機能夠從直升飛機模式切換到飛機模式，其中在直升飛機模式中，飛機能夠像直升飛機那樣起飛，盤旋并且降落；在飛機模式中，飛機能夠像固定翼飛機那樣向前飛行。在傾轉(zhuǎn)旋翼飛機的飛機模式中，前進的速度和范圍由旋翼系統(tǒng)確定的基本限制而限定。


被認為是本申請的特性的新穎性特征在所附的權(quán)利要求中提出。然而，本發(fā)明本身，還有優(yōu)選的應(yīng)用模式，以及進一步的目標(biāo)和優(yōu)點將參照下面的詳細描述并結(jié)合附圖獲得最好的理解，其中圖I為根據(jù)本申請的優(yōu)選實施例的旋翼飛機處于直升飛機模式的透視圖；圖2為根據(jù)本申請的優(yōu)選實施例的旋翼飛機處于飛機模式的透視圖；圖3為根據(jù)本申請的優(yōu)選實施例的旋翼飛機處于折疊模式的透視圖；圖4為根據(jù)優(yōu)選實施例的旋翼飛機的旋翼組件處于折疊模式的透視圖；圖5為根據(jù)優(yōu)選實施例的旋翼飛機的旋翼組件處于直升機模式的透視圖；圖6為根據(jù)優(yōu)選實施例的旋翼飛機的旋翼組件處于飛機模式的透視圖；并且圖7A-7H為根據(jù)本申請的優(yōu)選實施例逐步地詳細描繪螺旋折疊軌跡的透視圖。雖然本申請的系統(tǒng)和方法可以具有各種變形和替代形式，其具體的實施方式通過圖中的例子示出并且在這里進行詳細的描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是這里對具體實施方式
的描述并不是將本申請限定于公開的特定實施方式，而恰恰相反，其目的是為了覆蓋落入由所附的權(quán)利要求所限定的本申請的工藝的精神和范圍之內(nèi)的全部變形，等同，以及替代的方案。
具體實施例方式優(yōu)選實施例的示意性實施方式將在下面進行描述。為了清楚起見，在本說明書中并沒有描述實際實施的全部特征。當(dāng)然可以意識到在任何實際實施方式的發(fā)展過程中，需要視具體情況做出各種決定以實現(xiàn)研發(fā)者的特定目標(biāo)，例如服從系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)，其從一種實施方式變化到另一種。此外，可以意識到的是這種發(fā)展努力可能是復(fù)雜和耗時的，但是仍然是享有本公開的利益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員必須經(jīng)歷的常規(guī)過程在說明書中，如在附圖中描繪的，參考標(biāo)記用于標(biāo)示各種組件之間的空間關(guān)系以及組件的各種方位的空間指向。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員在完整地閱讀了本申請之后能夠認識到的，這里描述的裝置，元件，設(shè)備，等等可以設(shè)置成任何期望的指向。因此，諸如“上方”，“下方”，“上部”，“下部”或其它類似的用于描述各種組件之間的空間關(guān)系或者用于描述這些組件的方位的空間指向的術(shù)語的使用應(yīng)當(dāng)理解為描述組件之間的相對關(guān)系或這些組件的方位的空間指向，而這里描述的裝置可以指向任何期望的方向。本申請描繪了一種在飛機飛行過程中折疊旋翼槳葉的獨特方法和設(shè)備，以使得飛機能夠飛地更遠和更快。當(dāng)旋翼槳葉折疊進入收起位置時，傾轉(zhuǎn)旋翼依靠引擎的噴射推力在向前飛行中推動飛機前進。參照圖1，傾轉(zhuǎn)旋翼飛機101處于直升機模式，其具有處于近似于垂直位置的引擎艙105a和105b。引擎艙105a配置成在直升機模式位置和飛機模式位置之間旋轉(zhuǎn)旋翼組件115a。同樣，引擎艙105b配置成在直升機模式位置和飛機模式位置之間旋轉(zhuǎn)旋翼組件115b。當(dāng)處于直升機模式時，旋翼槳葉109a和109b分別與引擎艙105a和105b選擇性地操作關(guān)聯(lián)，為飛機101提供垂直提升力。旋翼組件115a和115b配置成選擇性地集中并且循環(huán)地控制旋翼槳葉109b和109a的槳距(pitch)，為處于直升機模式的飛機101提供偏 航，槳距，以及側(cè)傾控制。引擎103為飛機101提供動力。驅(qū)動軸119提供了一種用于在引擎103和旋翼組件115a和115b之間的傳遞動力的裝置。離合器113配置成選擇性地接合和斷開引擎103和驅(qū)動軸119之間的旋轉(zhuǎn)動力。旋翼制動器111配置成在離合器斷開引擎103到驅(qū)動軸119的動力后選擇性地減慢和停止驅(qū)動軸119的旋轉(zhuǎn)。機翼107連接到機身117以在向前飛行中提供提升力。應(yīng)該意識到盡管引擎103示出位于機身117內(nèi)，也可以采用其它引擎配置。例如，引擎103可以設(shè)置在機身117的其它區(qū)域，位于機翼107上面或者接近機翼107。還應(yīng)該意識到盡管描繪的飛機101的每個旋翼組件具有三個旋翼槳葉，旋翼組件也可以采用更多或更少的槳葉。例如，完全可以預(yù)期的是本申請的方法和設(shè)備可以在旋翼組件115a和115b中分別使用四個旋翼槳葉109a和109b。計算機135示意性地位于機身117中，但是應(yīng)該意識到計算機135可以采用多種形式并且存在于飛機101內(nèi)部的多個位置。計算機135配置成控制飛機101內(nèi)部的系統(tǒng)，包括旋翼槳葉109a和109b沿螺旋折疊軌跡的折疊操作。參照圖2，描繪的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機101處于飛機模式，其具有處于近似于水平位置的引擎艙105a和105b。當(dāng)處于飛機模式時，旋翼槳葉109a和109b分別與引擎艙105a和105b可操作關(guān)聯(lián)，為飛機101提供向前的推動力。旋翼組件115a和115b配置成在飛機模式中為飛機101選擇性地提供控制輸入。例如，旋翼組件115a和115b通過選擇性地調(diào)整旋翼槳葉109a的槳距，使其不同于旋翼槳葉109b而提供偏航控制。應(yīng)該意識到施加在機翼107上的其它空氣動力學(xué)控制特性將為飛機101提供不同且多樣的控制特性。參照圖3，描述的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機101處于折疊模式，其旋翼槳葉109a和109b分別處于緊靠著引擎艙105a和105b的收起位置。處于折疊模式的飛機101比處于飛機模式時飛行效率更高。例如，在折疊模式，飛機101比其依靠旋翼槳葉109a和109b產(chǎn)生推進力時飛得更快，更遠，并且更平穩(wěn)。當(dāng)飛機101處于折疊模式，推進力由引擎103的推力提供。應(yīng)該意識到旋翼組件115a和115b基本上彼此相互對稱分布。由此，這里討論的關(guān)于旋翼組件115b的特征同樣對稱地存在于旋翼組件115a上。應(yīng)該意識到，如同在這里討論的，在直升機模式，飛機模式以及折疊模式中，旋翼組件115a和115b關(guān)于飛機101的平移所起的作用是相似的。
參照圖4，進一步詳細示出當(dāng)飛機101處于折疊模式時的旋翼組件115b。傾斜盤123配置成選擇性地調(diào)整旋翼槳葉109b的槳距。傾斜盤123可以以循環(huán)模式傾轉(zhuǎn)，以有區(qū)別地改變一個或多個旋翼槳葉109b的槳距。類似地，傾斜盤123可以選擇性地以集中模式致動以一致性改變旋翼槳葉109b的槳距。螺距桿125可操作地連接到每個旋翼槳葉109b的夾緊銷127。每個夾緊銷127配置成由傾斜盤123控制通過螺距桿125圍繞夾緊銷軸129可選擇性地旋轉(zhuǎn)。槳葉折疊致動器121位于每個夾緊銷127中。每個槳葉折疊致動器優(yōu)選地為電致動器，但是也可以是其它致動器，例如液壓致動器，壓電致動器，馬達致動器，或其它適于提供旋轉(zhuǎn)力的機構(gòu)。此外，盡管描繪的槳葉折疊致動器121設(shè)置在每個夾緊銷127的內(nèi)部，應(yīng)該意識到的是每個槳葉折疊致動器121可以設(shè)置在每個夾緊銷127的外部。每個槳葉折疊致動器121與每個旋翼槳葉109b可操作關(guān)聯(lián)以選擇性地沿著槳葉折疊軸131旋轉(zhuǎn)每個旋翼槳葉。在引擎艙105b的表面可以設(shè)置有充氣的氣袋139，以在旋翼槳葉109b折疊時選擇性地進行充氣。旋翼組件105b配置成圍繞旋翼桅桿軸137旋轉(zhuǎn)。參照圖5，進一步詳細示出處于直升機模式的飛機101的旋翼組件115b。每個螺距桿125與每個旋翼槳葉109b可操作關(guān)聯(lián)。傾斜盤123配置成接收集中和循環(huán)輸入以選 擇性地控制每個旋翼槳葉109b的槳距。引擎艙105b配置成通過引擎艙致動器133在直升機模式和飛機模式之間被致動?，F(xiàn)在參照圖6，進一步詳細示出處于飛機模式的飛機101的旋翼組件115b。每個螺距桿125與每個旋翼槳葉109b可操作關(guān)聯(lián)。傾斜盤123配置成接收集中和循環(huán)輸入以選擇性地控制每個旋翼槳葉109b的槳距。現(xiàn)在參照圖7A到7H，描述了用于使旋翼槳葉10%從飛機模式改變到折疊模式的系統(tǒng)。來自引擎103的旋轉(zhuǎn)動力通過離合器113 (在圖1-3中示出)而從驅(qū)動軸119斷開。旋翼槳葉10%在飛行中順流(feather)平行于氣流的方向以使得氣動阻力在折疊過程中被削減。旋翼槳葉109b通過傾斜盤123的致動以一定方式順流布置以集中地調(diào)整每個旋翼槳葉109b的槳距使其進入順流的位置。旋翼槳葉109b的旋轉(zhuǎn)速度借助旋翼致動器111而減小，直到旋翼槳葉109b到達已知的指示位置。如圖7A到7H所示,優(yōu)選地的已知的指示位置為一個旋翼槳葉不會侵犯任何機翼結(jié)構(gòu)的旋翼槳葉位置。此外，已知的指示位置與用在旋翼槳葉折疊過程中的其它特性的預(yù)定位置一致。一旦旋翼槳葉10%處于已知的指示位置，旋翼槳葉被鎖止固定以使得旋翼槳葉10%不會圍繞旋翼桅桿軸137繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。繼續(xù)參照圖7A到7H，槳葉折疊致動器121和傾斜盤123的致動以預(yù)定順序發(fā)生，以便于以特定的螺旋軌跡折疊旋翼槳葉10%。特定的螺旋軌跡即為折疊順序，其中旋翼槳葉109b在整個折疊過程中盡可能保持邊緣向前進入氣流中，即順流。通過使旋翼槳葉109b主要地保持邊緣向前進入氣流中，旋翼槳葉10%上的氣動負載和氣動阻力被最小化。典型地，旋翼槳葉被設(shè)計成在經(jīng)受離心負載的同時具有最大的強度。如此，旋翼槳葉典型地在靜止位置時不能承受同樣多的彎曲力。因此，以螺旋負載軌跡折疊旋翼槳葉10%允許旋翼槳葉109b在折疊的同時最小化氣動負載。仍然參照圖7A到7H，旋翼槳葉10%沿螺旋折疊軌跡的折疊包括了同步致動槳葉折疊致動器121，以使得旋翼槳葉圍繞槳葉折疊軸131折疊，同時旋翼槳葉109b邊緣向前地順流進入自由氣流。在旋翼槳葉109b圍繞槳葉折疊軸131折疊的過程中，旋翼槳葉109b還通過傾斜盤123圍繞夾緊銷軸129致動，以使得旋翼槳葉109b近似于接近引擎艙105b布置。優(yōu)選地，旋翼槳葉109b通過槳葉折疊致動器121的致動圍繞槳葉折疊軸131以線性速率旋轉(zhuǎn)。相反，多數(shù)傾斜盤123的致動用于使旋翼槳葉109b圍繞夾緊銷軸129旋轉(zhuǎn)，朝著螺旋軌跡的末端發(fā)生。因此，旋翼槳葉10%在折疊過程中盡可能長地保持邊緣向前順流進入自由氣流中。當(dāng)旋翼槳葉109b完全折疊時，旋翼槳葉109b接觸到位于旋翼組件115b內(nèi)部的硬擋件。當(dāng)旋翼槳葉10%處于完全折疊位置時，氣袋139可以從引擎艙105b的表面、在每個旋翼槳葉109b的下面展開。氣袋139作為緩沖器用于最小化旋翼槳葉109b和引擎艙105b之間的接觸，并且調(diào)整在折疊位置時圍繞旋翼槳葉10%的氣動氣流。當(dāng)旋翼槳葉10%處于折疊位置時，槳葉折疊致動器121被鎖定在固定位置。當(dāng)旋翼槳葉10%處于折疊位置時，飛機101使用來自引擎103的推動力代替來自旋翼槳葉10%的推力從而能夠飛得更遠更快。飛機101通過反轉(zhuǎn)這里描述的用于從飛機模式切換到折疊模式的過程能夠從折疊模式切換回到飛機模式。從飛機模式切換到折疊模式的過程大致需要6-8秒。然而，應(yīng)該意識到該過程根據(jù)具體應(yīng)用，可以配置成花費更少或更多的時間。
本申請的方法和設(shè)備具有顯著的優(yōu)點，包括(1)提供折疊旋翼槳葉的方法以允許飛機在折疊模式的過程中利用噴射推力前進；(2)通過使旋翼槳葉在折疊時基本上邊緣向前順流進入氣流而減少在折疊過程中施加在旋翼槳葉上的阻力；并且(3)在旋翼槳葉處于折疊位置時采用充氣氣袋以調(diào)整圍繞折疊旋翼槳葉的氣流。顯而易見的是已經(jīng)描述和圖示的方法和設(shè)備具有顯著的優(yōu)點。盡管本申請的方法和設(shè)備以有限數(shù)量的形式示出，但并不僅限于這些形式，而是具有多種改變和修改同時不會脫離本申請的精神。
權(quán)利要求
1.一種用于旋翼飛機的可折疊旋翼系統(tǒng)，可折疊旋翼系統(tǒng)包括 與驅(qū)動軸可操作關(guān)聯(lián)的旋翼組件，驅(qū)動軸與引擎可操作關(guān)聯(lián)，旋翼組件包括 連接到夾緊銷的旋翼槳葉； 與夾緊銷可操作關(guān)聯(lián)的傾斜盤，用于選擇性地改變旋翼槳葉的槳距； 槳葉折疊致動器與夾緊銷可操作關(guān)聯(lián)，以使得槳葉折疊致動器配置成圍繞槳葉折疊軸折疊和展開旋翼槳葉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，其中旋翼槳葉配置成圍繞槳葉折疊軸折疊同時圍繞夾緊銷軸同步地旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，進一步包括 充氣氣袋，配置成當(dāng)處于折疊位置時作為緩沖器作用于旋翼槳葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，其中旋翼組件進一步包括 連接到位于旋翼槳葉上的傾斜盤和夾緊銷的螺距桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，其中槳葉折疊致動器位于夾緊銷內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，其中旋翼組件為引擎艙的一部分，引擎艙配置成在直升機模式和飛機模式之間旋轉(zhuǎn)旋翼組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，進一步包括 用于控制槳葉折疊致動器的計算機。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，進一步包括 配置成選擇性地阻止驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的旋翼制動器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可折疊旋翼系統(tǒng)，進一步包括 離合器，配置成選擇性地控制傳遞給驅(qū)動軸的扭矩。
10.一種在飛行中螺旋折疊旋翼飛機上的多個旋翼槳葉的方法，包括 通過離合器斷開從引擎?zhèn)鬟f給驅(qū)動軸的動力； 使驅(qū)動軸和多個旋翼槳葉停止旋轉(zhuǎn)； 改變多個旋翼槳葉的槳距，以使得每個旋翼槳葉的前緣基本上邊緣向前進入氣流；以及 圍繞槳葉折疊軸朝向下流折疊每個旋翼槳葉，同時選擇性地圍繞夾緊銷軸旋轉(zhuǎn)每個旋翼槳葉，直到多個旋翼槳葉排列成基本上平行于氣流的方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括 將多個旋翼槳葉鎖止在折疊位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括 為充氣氣袋充氣，以提供抵靠住多個旋翼槳葉的氣壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中多個旋翼槳葉在折疊的第一部分中基本上保持邊緣向前。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中每個旋翼槳葉的折疊速率基本上為線性的，同時每個旋翼槳葉圍繞夾緊銷軸的選擇性旋轉(zhuǎn)速率逐漸增大，直到多個旋翼槳葉排列成基本上平行于氣流方向。
15.一種傾轉(zhuǎn)旋翼飛機，包括 連接到機身的機翼元件；可旋轉(zhuǎn)地連接到機翼組件的多個引擎艙，每個引擎艙在飛機模式和直升機模式之間為可旋轉(zhuǎn)的；以及 與每個引擎艙可操作關(guān)聯(lián)的旋翼組件，旋翼組件包括 多個旋翼槳葉，每個旋翼槳葉配置成通過槳葉折疊致動器圍繞槳葉折疊軸折疊；以及與多個旋翼槳葉可操作關(guān)聯(lián)的傾斜盤，其用于選擇性地圍繞每個旋翼槳葉的夾緊銷軸旋轉(zhuǎn)每個旋翼槳葉； 其中傾斜盤和折疊致動器的操作使得每個旋翼槳葉能夠沿著螺旋折疊軌跡，以使得每個旋翼槳葉基本上保持邊緣向前通過螺旋折疊路徑，以最小化施加在每個旋翼槳葉上的氣動阻力。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的旋翼飛機，進一步包括 位于每個引擎艙上的充氣氣袋，其用于當(dāng)每個旋翼槳葉處于折疊位置時提供依靠住每個旋翼槳葉的壓力。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的旋翼飛機，其中可折疊旋翼系統(tǒng)進一步包括 機械鎖止件，配置成當(dāng)每個旋翼槳葉處于折疊位置時，鎖止每個旋翼槳葉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于旋翼飛機的可折疊旋翼系統(tǒng)，該可折疊旋翼系統(tǒng)包括與驅(qū)動軸可操作關(guān)聯(lián)的旋翼組件，該驅(qū)動軸與引擎可操作關(guān)聯(lián)，旋翼組件包括連接到夾緊銷的旋翼槳葉。與夾緊銷可操作關(guān)聯(lián)的傾斜盤按次序選擇性地改變旋翼槳葉的槳距。槳葉折疊致動器與夾緊銷可操作關(guān)聯(lián)，以使得槳葉折疊致動器配置成圍繞槳葉折疊軸折疊和展開旋翼槳葉。在飛機模式中，旋翼飛機能停止并折疊旋翼槳葉，以使得旋翼飛機依靠來自引擎的推力用于推動飛機前進。旋翼飛機沿螺旋折疊軌跡折疊以使得旋翼槳葉在折疊過程中基本上保持邊緣向前或者順流。螺旋折疊軌跡最小化了旋翼槳葉經(jīng)受的氣動阻力，同時在旋翼飛機的飛行過程中進行槳葉折疊。
文檔編號B64C11/28GK102905972SQ201080066903
公開日2013年1月30日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者C·赫羅門, 達德利·E·史密斯, D·盧道夫 申請人:貝爾直升機泰克斯特龍公司