桨叶阻尼器和装配有此种阻尼器的旋翼 |
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| 申请号 | CN201110081342.7 | 申请日 | 2011-03-25 | 公开(公告)号 | CN102207149A | 公开(公告)日 | 2011-10-05 |
| 申请人 | 尤洛考普特公司; | 发明人 | C·路易斯; M·费朗特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种阻尼器(10)，该阻尼器设有管状且同轴的内端强度部件(20)和外端强度部件(30)，回复部件(40)设置在内端强度部件(20)和外端强度部件(30)之间。回复部件(40)包括与内端强度部件(20)和外端强度部件(30)同轴的中间强度部件(43)，且所述回复部件(40)具有第一回复装置(41)和第二回复装置(42)，所述第一回复装置(41)设置在外端强度部件(30)和所述中间强度部件(43)之间，而所述第二回复装置(42)设置在内端强度部件(20)和所述中间强度部件(43)之间。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种阻尼器(10)，所述阻尼器设有管状且同轴的内端强度部件(20)和外端强度部件(30)，回复部件(40)设置在所述内端强度部件(20)和所述外端强度部件(30)之间，其中所述回复部件(40)包括与所述内端强度部件(20)和所述外端强度部件(30)同轴的中间强度部件(43)，且所述回复部件(40)具有第一回复装置(41)和第二回复装置(42)，所述第一回复装置(41)设置在所述外端强度部件(30)和所述中间强度部件(43)之间，而所述第二回复装置(42)设置在所述内端强度部件(20)和所述中间强度部件(43)之间，一个端部强度部件固定于第一连接装置，所述中间强度部件固定于第二连接装置，而另一个端部强度部件固定于第三连接装置。 |
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| 说明书全文 | 桨叶阻尼器和装配有此种阻尼器的旋翼技术领域[0002] 本发明涉及桨叶阻尼器，并涉及装配有此种阻尼器的旋翼。 背景技术[0005] 每个桨叶围绕其摆振轴线的摆动会以不稳定的方式与机身的弹性运动或变形模式相耦合，尤其是与直升机通过其起落装置站立在地面上时的摆动相耦合：这是所谓“地面共振”现象的起因，当桨叶围绕它们的摆振轴线摆动的共振频率接近飞行器在其起落装置上摆动的振荡频率之一时，该现象对于飞行器来说是危险的。 [0006] 应注意到，在旋翼飞行器领域，已知的其它共振现象还有“空气共振”和“传动装置共振”。 [0007] 对由于旋翼飞行器旋翼的桨叶运动所引起的共振现象的补救措施在于：借助阻尼器类型的装置使桨叶相对于它们的摆振轴线的运动衰减。 [0008] 这些阻尼器包括具有预定刚度和阻尼特性的弹性回复装置，用于对抗尤其在直升机上出现的共振现象，尤其是地面共振以及传动装置共振。 [0009] 当旋翼的桨叶被激励产生摆振运动时，桨叶偏离它们的平衡位置并且会变得沿周向方向分配不均匀，由此通过使旋翼的重心运动远离该旋翼的旋转轴线而产生不平衡。此外，已偏离其平稳位置的桨叶然后以频率ωδ绕它们的位置摆动，这还称作第一摆振模式或摆振共振模式，而频率ωδ是桨叶摆振时的共振频率。 [0010] 如果Ω是旋翼的旋转频率，则已知由此以频率|Ω±ωδ|来激励直升机机身。 [0011] 当直升机通过其起落装置站立在地面上时，该直升机的机身构成质量系统，该质量系统通过每个起落架中的弹簧和阻尼器悬在地面上方。因此，搁置在其起落装置上的机身主要通过其在滚动和俯仰中振动的共振模式来体现特征。当机身在其起落装置上的激励频率接近于摆动共振频率|Ω+ωδ|或|Ω-ωδ|时，则在地面上存在不稳定性的风险，这对应于称作地面共振的现象。为了避免不稳定性，首先已知试图避免使那些频率交集，而如果无法避免此种交集，则需要使在其起落装置上的机身且此外还使主旋翼的桨叶的摆振运动衰减。 [0012] 因此，需将主旋翼桨叶的摆振阻尼器的刚度选定成：使桨叶摆振时的共振频率位于地面共振的潜在区域之外，同时自从旋翼的旋转速度超过共振频率交集时的临界速度时开始、当旋翼增速和减速时还提供充分的阻尼，须对桨叶的运动进行充分衰减以避免产生共振。 [0013] 这是为什么具有预定刚度的弹性回复装置的摆振阻尼器还被称作频率适配器的原因。 [0014] 通常，与桨叶相关联的阻尼器的刚度引入等量角刚度，来抵抗桨叶相对于毂绕其摆振轴线的角运动。因此，可提高桨叶在摆振中的共振模式的频率，以使该频率远离两个上述共振现象。 [0015] 等量角刚度与阻尼器和桨叶轴线之间的杠杆臂的平方成比例，该杠杆臂即摆振轴线和通过阻尼器的两个球接头中心的轴线之间的距离，球接头在此种应用中是必须的。 [0016] 文献FR 2653405描述此种阻尼器的两种不同构造。 [0017] 因此，根据该文献，旋翼的毂包括环形中心部分、中间部分以及周缘部分，中间部分对于每个桨叶来说具有一个空腔。 [0018] 每个桨叶则通过其根部固定于套头，而该套头固定于设置在其中一个所述空腔中的层叠球形邻接件上。 [0019] 此外，在第一实施例中，每个桨叶一个旋转阻尼器且该旋转阻尼器固定于毂的周缘部分。旋转阻尼器则是回复部件，该回复部件包含由于粘弹性材料中的剪切作用所产生的阻尼并且在静止强度部件和可动强度部件之间延伸，而该粘弹性材料对于变形表现出高剩磁强度。 [0020] 应注意到，文献FR 2592449描述了旋转阻尼器，该阻尼器具有使用流体的回复部件。 [0021] 为了能使桨叶的摆振运动衰减，旋转阻尼器通过连杆连接于桨叶套头。 [0022] 此第一实施例适合于具有带有三个桨叶的旋翼的旋翼飞行器。 [0023] 由于该装置的连杆相对较小，因而适合于实施尺寸过大且由此庞大的旋转阻尼器，但这限制使用大量桨叶的可能性。 [0024] 因此，对于具有带有至少四个桨叶的旋翼的旋翼飞行器来说，文献FR2653405描述了第二实施例。 [0025] 根据第二实施例，旋转阻尼器固定在每个套头内部，且桨叶的旋转阻尼器通过连杆连接于相邻桨叶。 [0026] 与将阻尼器置于旋翼的桨叶和毂之间的更传统的构造相比，将阻尼器设置在桨叶之间用于使桨叶的阻尼器和摆振轴线之间杠杆臂延长，其还致使每个桨叶的两个阻尼器参与抵抗地面共振。因此，可相应地限制每个阻尼器的刚度，且由此产生的一个优点是：使通过将每个阻尼器安装为桨叶间适配器而引入的静力水平较低。因此，此种构造非常有利于对抗地面共振。 [0028] 因此，现有技术提供两个不同且替代的实施例，称为： [0029] 一个旋转阻尼器位于毂和套头之间的第一构造；或者 [0030] 一个旋转阻尼器位于两个桨叶之间的第二构造。 [0031] 每个实施例具有其自身的优点和缺点。 [0032] 第一构造在对抗传动装置共振时特别有效。然而，对于每个桨叶来说，仅仅使用一个阻尼器。阻尼器的故障或损害则可能是不利的。 [0033] 第二构造实际上对于每个桨叶来说具有两个阻尼器，由此使安全性增强。然而，这些桨叶在无刚度和无阻尼的条件下会发生集体摆振运动，这会产生使传动装置共振的问题。 [0034] 根据需要来选择第一构造或第二构造。 [0035] 现有技术还包括以下文献：EP 1767452；WO 94/15113；FR 2929675；以及US4580945。 发明内容[0036] 因此，本发明的目标是提供一种阻尼器，具体地说，该阻尼器能被安全实施并且适合于避免出现传动装置共振。 [0037] 根据本发明，阻尼器设有管状且同轴的内端强度部件和外端强度部件，而回复装置设置在内端强度部件和外端强度部件之间。 [0038] 该阻尼器的特征在于，回复部件包括与内端强度部件和外端强度部件同轴的中间强度部件，且该回复部件具有第一回复装置和第二回复装置，第一回复装置设置在外端强度部件和中间强度部件之间，而第二回复装置设置在内端强度部件和中间强度部件之间，一个端部强度部件固定于第一连接装置，所述中间强度部件固定于第二连接装置，而另一个端部强度部件固定于第三连接装置。 [0039] 因此，一个强度部件可连接于第一桨叶，另一个强度部件可连接于第二桨叶，而第三强度部件可连接于毂。因此，阻尼器能在旋翼的两个桨叶之间以及桨叶和毂之间提供阻尼并传递刚度。 [0040] 此外，第一回复装置可提供较大的刚度和较小的阻尼，而第二回复装置提供较小的刚度和较大的阻尼，这样无需考虑将哪个装置连接于各种强度部件。 [0041] 令人惊奇的是，此种阻尼器具有两种上述构造的优点。 [0042] 应注意到，回复装置可以是粘弹类型的装置，例如具有一个或多个弹性块，或者实际上这些回复装置可以是流体类型的回复装置，如文献FR 2592449中的描述。 [0043] 此外，可于回复装置在两个相邻强度部件之间枢转时或者在两个相邻强度部件之间平移时对该回复装置施压。 [0044] 根据其它方面，本发明可包括其它特征。 [0045] 例如，一个端部强度部件固定于第一连接装置，而中间强度部件固定于第二连接装置。第一连接装置和第二连接装置使相关联的强度部件能相对于阻尼器的静止强度部件运动。 [0046] 此外，外端强度部件围绕第一回复装置和中间强度部件，或者至少是部分围绕第一回复装置和中间强度部件。 [0047] 类似的是，中间强度部件可围绕第二回复装置和所述内端强度部件，或者至少是部分围绕第二回复装置和所述内端强度部件。 [0048] 另一方面，第一回复装置具有第一刚度和阻尼特性，而第二回复装置具有第二刚度和阻尼特性，且该第一特性与第二特性不同。因此，回复装置的特性适合于随相关联的强度部件及其功能而变化。 [0049] 除了阻尼器以外，本发明还提供具有毂和多个桨叶的旋翼，每个桨叶具有提升表面和连接于毂的套头。应注意到，套头可与提升表面成一体。 [0050] 旋翼的特征具体在于：该旋翼包括至少一个本发明的阻尼器，或者实际上每个桨叶包括一个阻尼器，每个阻尼器设有管状且同轴的内端强度部件和外端强度部件，回复部件设置在内端强度部件和外端强度部件之间，且该回复部件包括与内端强度部件和外端强度部件同轴的中间强度部件，并且该回复部件具有第一回复装置和第二回复装置，该第一回复装置设置在外端强度部件和中间强度部件之间，而第二回复装置设置在内端强度部件和中间强度部件之间，所述内端强度部件、外端强度部件以及中间强度部件中的一个强度部件连接于毂，所述内端强度部件、外端强度部件以及中间强度部件中的另一个强度部件连接于第一桨叶，而所述内端强度部件、外端强度部件以及中间强度部件中的另一个强度部件连接于与所述第一桨叶相邻的第二桨叶。 [0051] 回复装置由连接于毂和给定桨叶的强度部件施压，然后对所述给定桨叶提供刚度，而设置在连接于两个相邻桨叶的两个强度部件之间的回复装置提供阻尼。 [0052] 该旋翼可包括其它特征。 [0053] 在第一实施例中，阻尼器固定于毂，然后连接于第一桨叶并连接于第二桨叶。 [0054] 在该第一实施例的较佳第一变型中，阻尼器的一个端部强度部件固定于毂，另一个端部强度部件连接于第一桨叶、例如连接于第一桨叶的第一套头，而中间强度部件连接于与第一桨叶相邻的第二桨叶，例如连接于第二桨叶的第二套头。然后，该阻尼器在第一桨叶和第二桨叶之间紧固于毂。 [0055] 因此，阻尼器通过一个端部强度部件固定于毂，而第一桨叶和第二桨叶相应地使另一个端部强度部件和中间强度部件相对于固定于毂的静止端部强度部件运动。 [0056] 可选的是，阻尼器的外端强度部件固定于毂，而内端强度部件连接于第一桨叶。 [0057] 在第一实施例的第二变型中，阻尼器的一个端部强度部件固定于第一桨叶，另一个端部强度部件连接于与第一桨叶相邻的第二桨叶，而中间强度部件连接于毂。 [0058] 因此，阻尼器总是固定于毂。然而，不同于第一实施例的第一变型，固定于毂的静止强度部件由中间强度部件构成，而并非由其中一个端部强度部件构成。 [0059] 在第二实施例中，阻尼器固定于第一桨叶，然后连接于毂并连接于第二桨叶。 [0060] 在第二实施例的第一变型中，阻尼器的一个端部强度部件固定于第一桨叶，另一个端部强度部件连接于毂，而中间强度部件连接于与第一桨叶相邻的第二桨叶。 [0061] 因此，阻尼器通过一个端部强度部件固定于第一桨叶，而另一个端部强度部件和中间强度部件适合于相对于固定于第一桨叶的静止端部强度部件运动。 [0062] 在第二实施例的第二变型中，阻尼器的一个端部强度部件固定于第一桨叶，另一个端部强度部件连接于与第一桨叶相邻的第二桨叶，而中间强度部件连接于毂。 [0063] 最后，在第二实施例的第三变型中，阻尼器的中间端部强度部件固定于第一桨叶，一个端部强度部件连接于毂，而另一个端部强度部件连接于与第一桨叶相邻的第二桨叶。 [0065] 从下面参照附图并以说明方式给出的实施例描述中，将更详细地呈现本发明及其优点，在附图中： [0066] 图1示出本发明的阻尼器，其中通过相对枢转运动对回复装置施压； [0067] 图2示出本发明的阻尼器，其中通过相对平移运动对回复装置施压； [0068] 图3是示出具有阻尼器的旋翼第一实施例的第一变型的视图，该阻尼器通过相对枢转运动受压且通过其外端强度部件连接于毂； [0069] 图4是示出具有阻尼器的旋翼第一实施例的第一变型的视图，该阻尼器通过相对平移运动受压且通过其外端强度部件连接于毂； [0070] 图5是示出具有阻尼器的旋翼的第一实施例的第二变型的视图，该阻尼器通过相对枢转运动受压且通过其外端强度部件连接于毂； [0071] 图6是示出旋翼第一实施例的第三变型的视图； [0072] 图7是示出旋翼第二实施例的第一变型的视图； [0073] 图8是示出旋翼第二实施例的第二变型的视图；以及 [0074] 图9是示出旋翼第二实施例的第三变型的视图。 具体实施方式[0075] 在一幅以上附图中出现的元件在每幅图中采用相同的附图标记。 [0076] 图1示出本发明的阻尼器10。 [0077] 该阻尼器10包括内端强度部件20，即例如沿对称轴线AX延伸的管状强度部件。该阻尼器10还包括外端强度部件30，该外端强度部件类似地具有管状形状且例如沿轴线AX延伸。在这些情形下，内端强度部件20和外端强度部件30是同轴的。 [0078] 此外，外端强度部件30至少部分围绕内端强度部件20，而回复部件40设置在所述外端强度部件30和内端强度部件20之间。 [0079] 回复部件40则包括置于外端强度部件30和内端强度部件20之间的第一回复装置41、第二回复装置42以及中间强度部件43。在这些情形下，第一回复装置41设置在外端强度部件30和中间强度部件43之间，而第二回复装置42设置在内端强度部件20和中间强度部件43之间。因此，可理解的是，外端强度部件30至少部分围绕中间强度部件43，而中间强度部件43亦至少部分围绕内端强度部件20。 [0080] 因此，每个强度部件适合于通过对第一回复装置和/或第二回复装置施压而相对于另一个强度部件运动。 [0081] 每个回复装置可包括一个或多个弹性块，例如具有依赖于传统技术的回复装置构造，。 [0082] 例如，根据文献FR 2592449的启示，在一变型中，回复装置可实施与相关联强度部件上翼片的流体协配。 [0083] 此外，第一回复装置41具有第一刚度和阻尼特性，而第二回复装置42具有第二刚度和阻尼特性，且第一特性和第二特性彼此不同，以使它们能适应于需求。 [0084] 因此，阻尼器10具有三个不同的强度部件，即内端强度部件20、中间强度部件43以及外端强度部件30，且每对相邻且不同的强度部件由相应回复装置隔开。 [0085] 阻尼器则可包括连接装置，以通过与所要施压的回复装置协配的强度部件由外部元件施压所引起的相对运动而对每个回复装置施压。例如，其中两个强度部件可设有相应的连接装置，而剩下的强度部件由位置保持类型的连接装置保持于静止位置。 [0086] 因此，一个端部强度部件可固定于第一连接装置，中间强度部件固定于第二连接装置，而另一个端部强度部件固定于第三连接装置。 [0087] 参见图1，在一较佳实施例中，内端强度部件20固定于适合铰接至第一连杆的第一连接装置21，而中间强度部件43固定于第二连接装置44。外端强度部件30则设有第三连接装置31。 [0089] 如图1所示，阻尼器10适合于用作旋转阻尼器，即，使枢转运动衰减的阻尼器。 [0090] 第一连接装置21沿双箭头F1绕轴线AX的枢转使内端强度部件20产生相同的枢转。然后，通过剪切应力对第二回复装置42进行施压。 [0091] 类似的是，第二连接装置44沿双箭头F2绕轴线AX的枢转使中间强度部件43产生相同的枢转。然后，通过剪切应力对第一回复装置41和第二回复装置42进行施压。 [0092] 如图2所示，阻尼器10可用作直线阻尼器，即，使直线运动衰减的阻尼器。 [0093] 第一连接装置21沿双箭头F3沿轴线AX的平移运动使内端强度部件20产生相同的平移运动。然后，通过剪切形式对第二回复装置42进行施压。 [0094] 类似的是，第二连接装置44沿双箭头F4沿轴线AX的平移运动使中间强度部件43产生相同的平移运动。然后，通过剪切形式对第一回复装置41和第二回复装置42进行施压。 [0095] 除了阻尼器10以外，本发明还涉及装配有所述阻尼器的旋翼。 [0096] 图3示出具有旋转毂2的旋翼1，该旋翼1具有多个桨叶3、4、5和6，且每个桨叶铰接于毂2。 [0097] 传统上，每个桨叶3、4、5和6具有升力表面3″、4″、5″或6″以及用于连接于毂2的套头3′、4′、5′或6′，且每个套头3′、4′、5′或6′可与升力表面3″、4″、5″或 6″成一体。 [0098] 此外，旋翼1包括至少一个本发明的阻尼器10，例如每个桨叶3、4、5和6各有一个阻尼器10。 [0099] 在图3至6所示的第一实施例中，阻尼器10通过它的其中一个强度部件固定于毂2，然后通过它的另外两个强度部件连接于两个相邻桨叶。 [0100] 如图3至5所示，在第一实施例的第一变型中，阻尼器10一个端部强度部件固定于毂2，另一个端部强度部件连接于第一桨叶3，而中间强度部件连接于与第一桨叶3相邻的第二桨叶4。 [0101] 在图3所示的替代方案中，阻尼器10的外端强度部件30通过第三连接装置、即例如通过粘合剂、焊接或螺栓紧固的连接凸耳或者通过任何其它方法固定于毂2。在这些情形下，内端强度部件20通过其第一连接装置21连接于第一桨叶3的第一套头3′，同时中间强度部件通过其第二连接装置44连接于第二桨叶4的第二套头4′，而第一铰链连杆提供第一连接装置21和第一套头3′之间的连接，第二铰链连杆提供第二连接装置44和第二套头4′之间的连接。 [0102] 在外端强度部件固定于毂2的支承臂2′的情形下，阻尼器10可以是如图3所示枢转运动类型的阻尼器或者是如图4所示平移运动类型的阻尼器。 [0103] 参见图5所示的第二变型，阻尼器10的内端强度部件20通过传统的第三连接装置连接于或固定于毂2。在这些情形下，外端强度部件30通过其连接装置和铰链连杆连接于第一桨叶3的第一套头3′，而中间强度部件43通过其连接装置和铰链连杆连接于第二桨叶4的第二套头4′。 [0104] 如图6所示，在第一实施例的第三变型中，阻尼器10的中间强度部件43连接于或固定于毂2，外端部强度部件30连接于第一桨叶3，而内端强度部件20连接于与第一桨叶3相邻的第二桨叶4。 [0105] 在图7至9所示的第二实施例中，阻尼器10通过它的其中一个强度部件连接于或固定于桨叶，然后通过它的另外两个强度部件连接于相邻桨叶和毂。 [0106] 如图7所示第二实施例的第一变型中，阻尼器10的一个端部强度部件连接于或固定于第一桨叶3，另一个端部强度部件连接于毂2，而中间强度部件43连接于与所述第一桨叶3相邻的第二桨叶4。 [0107] 例如，阻尼器10使用传统装置通过其外端强度部件30固定于第一桨叶3。此后，内端强度部件20通过例如铰接于连杆的铰链连接装置连接于毂2，而中间强度部件43通过例如铰接于连杆的铰链连接装置连接于与第一桨叶3相邻的第二桨叶4。 [0108] 如图8所示第二实施例的第二变型中，阻尼器的一个端部强度部件连接于或固定于第一桨叶，另一个端部强度部件连接于与所述第一桨叶相邻的第二桨叶，而中间强度部件连接于毂。 [0109] 例如，阻尼器10使用传统装置通过其内端强度部件20固定于第一桨叶3。此后，外端强度部件30通过例如铰接于连杆的铰链连接装置连接于与第一桨叶3相邻的第二桨叶4，而中间强度部件43通过例如铰接于连杆的铰链连接装置连接于毂2。 [0110] 在图9所示第二实施例的第三变型中，阻尼器10的中间强度部件43连接于或固定于第一桨叶3，一个端部强度部件连接于毂2，而另一个端部强度部件连接于与第一桨叶3相邻的第二桨叶4。 [0111] 借助示例，阻尼器10使用传统装置通过其中间强度部件43固定于第一桨叶3。此后，外端强度部件30通过例如铰接于连杆的铰链连接装置连接于第二桨叶4，而内端强度部件20通过例如铰接于连杆的铰链连接装置连接于毂2。 [0112] 当然，本发明在其实施方式方面可有许多变型。尽管描述了若干实施例，但是容易理解，不可能穷举地给出所有可能实施例。当然可设想用等效装置来替换所述装置中的任一个而不超出本发明的范围。 |
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