具有遠(yuǎn)程配重的可變槳距轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利說明】具有遠(yuǎn)程配重的可變槳距轉(zhuǎn)子
[0001]本非臨時(shí)申請(qǐng)根據(jù)35 U.S.C.119(e)要求2014年5月30日提交的名稱為“具有遠(yuǎn)程配重的可變槳距轉(zhuǎn)子”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.62/005572的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)通過引用整體地結(jié)合在本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明大體涉及可變槳距轉(zhuǎn)子，并且更具體而言涉及用于這種轉(zhuǎn)子的控制機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]航空器功率裝置典型地用來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生推力的翼型件元件，諸如推進(jìn)器或風(fēng)扇葉片。已知改變翼型件元件相對(duì)于承載它們的旋轉(zhuǎn)轂的入射角(即"槳距角〃)，以便在各種飛行狀況下提供最大可行推進(jìn)效率。
[0004]槳距控制的普遍方法采用液壓促動(dòng)器，其響應(yīng)于加壓流體流而改變?nèi)~片槳距角。促動(dòng)器可使葉片運(yùn)動(dòng)通過從〃粗〃到〃細(xì)〃的槳距角，并且還可提供適于地面運(yùn)行的槳距角。
[0005]為了安全原因，主要的是在飛行期間限制葉片槳距角。這避免了使功率裝置過速或?qū)娇掌魇┘舆^量的結(jié)構(gòu)載荷或不期望的偏轉(zhuǎn)動(dòng)量。典型的現(xiàn)有技術(shù)的可變槳距轉(zhuǎn)子包括機(jī)械槳距鎖，其在促動(dòng)器失效的情況下限制葉片槳距角。槳距鎖可為復(fù)雜的，并且本身會(huì)經(jīng)歷失效。
[0006]還已知的是對(duì)可變槳距轉(zhuǎn)子提供配重。配重提供在促動(dòng)器失效的情況下將葉片驅(qū)動(dòng)到安全槳距角的補(bǔ)償力。但是，這些典型地安裝到單獨(dú)的葉片上且因此限制設(shè)計(jì)靈活性。
[0007]因此，仍然需要結(jié)合不直接安裝到葉片上的配重的槳距控制機(jī)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]這個(gè)需要由本發(fā)明解決，本發(fā)明提供具有配重的槳距控制機(jī)構(gòu)，配重安裝在葉片遠(yuǎn)處且機(jī)械地使葉片互連。槳距控制機(jī)構(gòu)允許獨(dú)立于葉片和耳軸(trunn1n)的設(shè)計(jì)而確定配重的設(shè)計(jì)(包括例如，它們的數(shù)量、大小和位置)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種槳距控制機(jī)構(gòu)包括:轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造成圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)；由轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)承載的成排的葉片，各個(gè)葉片具有翼型件和耳軸，它們安裝成相對(duì)于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圍繞垂直于縱向軸線的耳軸軸線進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；使葉片互連的同步環(huán)；連接到同步環(huán)和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的促動(dòng)器，其可運(yùn)行來使同步環(huán)相對(duì)于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；由轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)承載的至少一個(gè)可動(dòng)配重，其遠(yuǎn)離葉片；以及在葉片和配重之間的互連件，其使得配重的運(yùn)動(dòng)使葉片的槳距角改變。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，促動(dòng)器構(gòu)造成在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和同步環(huán)之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，同步環(huán)和配重通過齒輪互連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)承載成陣列的配重組件，配重組件各自包括:副齒輪軸、副齒輪和具有偏移質(zhì)量的配重。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所有副齒輪與環(huán)形齒輪和太陽齒輪接合，環(huán)形齒輪為同步環(huán)的一部分，而太陽齒輪相對(duì)于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)固定。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，副齒輪與環(huán)形齒輪嚙合，環(huán)形齒輪為同步環(huán)的一部分。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，各個(gè)配重包括空心殼，其在內(nèi)部具有高密度材料的芯塊(slug)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，各個(gè)耳軸利用軛連接到同步環(huán)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，各個(gè)軛包括銷，其接合滑動(dòng)器中的樞轉(zhuǎn)孔，滑動(dòng)器安裝成在同步環(huán)中進(jìn)行縱向滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，耳軸通過齒輪連接件連接到同步環(huán)上。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，配重安裝到圍繞徑向軸線旋轉(zhuǎn)的副齒輪軸上。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，耳軸通過齒輪連接件連接到同步環(huán)上。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，促動(dòng)器構(gòu)造成在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和同步環(huán)之間產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，促動(dòng)器構(gòu)造成在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和同步環(huán)之間產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)；并且耳軸通過齒輪連接件連接到配重上。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，促動(dòng)器構(gòu)造成在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和同步環(huán)之間產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)；并且配重通過齒輪連接件連接到促動(dòng)器上。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，槳距角可在細(xì)槳距角和粗槳距角之間變化，并且配重構(gòu)造成將槳距角驅(qū)動(dòng)向粗槳距角。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:渦輪機(jī)芯體，其可運(yùn)行來產(chǎn)生芯體氣體流；低壓渦輪，其定位渦輪機(jī)芯體下游；內(nèi)部軸，其聯(lián)接到低壓渦輪上；以及上面描述的槳距控制機(jī)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)聯(lián)接到內(nèi)部軸上。
【附圖說明】
[0026]參照結(jié)合附圖得到的以下描述，可最佳地理解本發(fā)明，其中:
圖1為結(jié)合了可變槳距風(fēng)扇葉片的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的半截面示意圖；
圖2為示意圖，其示出槳距控制機(jī)構(gòu)的葉片的不同的槳距位置；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一方面構(gòu)造的槳距控制機(jī)構(gòu)的截面示意性透視圖；
圖4為圖3的機(jī)構(gòu)的橫截面圖；
圖5為圖3的機(jī)構(gòu)的功能圖；
圖6為備選槳距控制機(jī)構(gòu)的功能圖；
圖7為備選槳距控制機(jī)構(gòu)的功能圖；
圖8為備選槳距控制機(jī)構(gòu)的功能圖；
圖9為備選槳距控制機(jī)構(gòu)的功能圖；以及圖10為備選槳距控制機(jī)構(gòu)的功能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]參照其中相同參考標(biāo)號(hào)在各種圖中表示相同元件的附圖，圖1描繪燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有縱向軸線11且包括風(fēng)扇12和低壓渦輪("LPT") 16，其總稱為〃低壓系統(tǒng)〃。LPT16通過內(nèi)部軸18驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇12，內(nèi)部軸18還稱為"LP軸〃。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括高壓壓縮機(jī)(〃HPC〃) 20、燃燒器22和高壓渦輪(〃HPT〃) 24，其總稱為〃氣體發(fā)生器〃或〃芯體〃。HPT24通過外部軸26驅(qū)動(dòng)HPC20，外部軸26還稱為〃HP軸〃?？傊?，高壓和低壓系統(tǒng)可以已知的方式運(yùn)行來產(chǎn)生一級(jí)或芯體流，以及風(fēng)扇流或旁通流。雖然示出的發(fā)動(dòng)機(jī)10為高旁通渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但是本文描述的原理同樣適用于需要可變槳距葉片的任何其它類型發(fā)動(dòng)機(jī)，包括渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0028]風(fēng)扇12包括成環(huán)形陣列的葉片28。各個(gè)葉片28包括翼型件30，其安裝成使得其可圍繞耳軸軸線〃T〃樞轉(zhuǎn)，耳軸軸線〃Τ〃從縱向軸線11沿徑向延伸。葉片28的圍繞這個(gè)軸線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)改變其槳距角Θ。如圖2中看到的那樣，槳距角Θ限定為在翼型件30的零升力線和垂直于縱向軸線11的平面之間的角度。顯示葉片在〃Γ處處于中間槳距角，而顯示葉片在"ΙΓ處處于最高(或粗)槳距角，其對(duì)應(yīng)于順槳狀況，以及在〃III"處處于低(或細(xì))槳距角。
[0029]要注意，如本文使用，用語"軸向"或"縱向"表示平行于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線的方向，而〃徑向〃表示垂直于軸向方向的方向，而〃切向〃或〃周向〃表示相互垂直于軸向和切向方向的方向。(參見圖1中的箭頭"L"、〃R"和"C")。如本文使用，用語〃前〃或〃前部〃表示在傳送通過構(gòu)件或構(gòu)件周圍的空氣流中的較上游位置，并且用語〃后〃或"后部"表示在傳送通過構(gòu)件或構(gòu)件周圍的空氣流中的較下游位置。這個(gè)流的方向由圖1中的箭頭"F〃所顯示。這些方向性用語僅為了方便而用于描述中，并且不要求由此描述的結(jié)構(gòu)有特定定向。
[0030]圖3和4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一方面構(gòu)造的示例性槳距控制機(jī)構(gòu)100，而圖5為功能圖，其以半截面顯示槳距控制機(jī)構(gòu)100。槳距控制機(jī)構(gòu)100為可用來控制圖1中顯示的葉片28的槳距角Θ的若干機(jī)構(gòu)中的一個(gè)。槳距控制機(jī)構(gòu)100包括居中地安裝的轉(zhuǎn)子軸102，其圍繞縱向軸線11旋轉(zhuǎn)。在運(yùn)行中，其聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)10上且由發(fā)動(dòng)機(jī)10旋轉(zhuǎn)，例如通過圖1中顯示的內(nèi)部軸18。鼓104包圍轉(zhuǎn)子軸102且通過促動(dòng)器106功能性地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸上。
[0031]促動(dòng)器106示意性地顯示在圖3和4中。促動(dòng)器106可為有效地使鼓104圍繞縱向軸線11選擇性地旋轉(zhuǎn)且從而改變鼓104和轉(zhuǎn)子軸102的相對(duì)角度定向的任何機(jī)構(gòu)。已知類型的促動(dòng)器包括電動(dòng)、機(jī)械和液壓裝置。促動(dòng)器106可運(yùn)行來直接提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或線性促動(dòng)器可與適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)一起使用，以將其運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)輸出，只要鼓104的最終運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)。
[0032]具有前和后端部110和112的環(huán)形同步環(huán)108包圍鼓104，并且聯(lián)接到鼓104上，以便與其同步地旋轉(zhuǎn)。多個(gè)沿軸向定向的槽口 114形成在同步環(huán)108的周緣的周圍，在前端部110附近?？蛇x地，滑動(dòng)器116設(shè)置在各個(gè)槽口 114中，并且在其中沿縱向向前或向后自由移動(dòng)。各個(gè)滑動(dòng)器116具有傳送通過其中的樞轉(zhuǎn)孔118。
[0033]葉片28圍繞同步環(huán)108排列。各個(gè)葉片28的翼型件30附連到耳軸120上，耳軸120承載在適當(dāng)?shù)亩S軸承122中，使得葉片28可圍繞耳軸軸線〃T〃樞轉(zhuǎn)，如圖1中顯示。各個(gè)耳軸120的內(nèi)端部連接到軛124的后端部上。各個(gè)軛124的前端部包括銷126，其沿徑向向內(nèi)延伸且傳送通過一個(gè)滑動(dòng)器116中的樞轉(zhuǎn)孔118。在這樣連接的情況下，同步環(huán)108的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使所有葉片28的槳距角Θ同時(shí)改變。
[0034]形狀類似淺圓柱體的、具有前盤130和周緣壁132的支架128設(shè)置在同步環(huán)108后