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用于旋翼 飞行器的旋翼臂组件及其装配方法

阅读：789发布：2020-05-16

专利汇可以提供用于旋翼飞行器的旋翼臂组件及其装配方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于旋翼飞行器的旋翼臂组件及其装配方法，该旋翼臂组件包括俯仰轴和耦接至该俯仰轴的多个分散轴承。多个分散轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承。多个分散轴承中的各个轴承构造成调整单个自由度。，下面是用于旋翼飞行器的旋翼臂组件及其装配方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于旋翼飞行器(200)的旋翼桨毂系统(208)的旋翼臂组件(226)，所述旋翼臂组件包括：
俯仰轴(252)；以及
多个分散轴承，耦接至所述俯仰轴，其中，所述多个分散轴承是构造成推进所述旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承，其中，所述多个分散轴承中的各个轴承构造成调整单个自由度。
2.根据权利要求1所述的旋翼臂组件(226)，其中，所述俯仰轴(252)包括与俯仰轴线(234)对准的第一部分(254)并包括与拍动轴线(236)对准的垂直的第二部分(256)，并且其中，所述多个分散轴承包括：
一对弹性体拍动轴承(240)，耦接至所述第二部分(256)，所述一对弹性体拍动轴承构造成推进绕所述拍动轴线(236)的运动；以及
至少一个弹性体俯仰轴承(244)，耦接至所述第一部分(254)，所述至少一个弹性体俯仰轴承构造成推进绕所述俯仰轴线(234)的运动。
3.根据权利要求2所述的旋翼臂组件(226)，其中，所述至少一个弹性体俯仰轴承(244)包括耦接邻近的所述第二部分(256)的内侧俯仰轴承(246)并包括耦接在所述第一部分(254)的远端处的外侧俯仰轴承(248)，所述外侧俯仰轴承与所述内侧俯仰轴承同心。
4.根据权利要求3所述的旋翼臂组件(226)，进一步包括止推轴承(242)，所述止推轴承在所述内侧俯仰轴承(246)与所述外侧俯仰轴承(248)之间耦接至所述第一部分(254)，其中，所述止推轴承是构造成对离心推力载荷作出反应并且推进绕所述俯仰轴线(234)的运动的弹性体轴承。
5.根据上述权利要求中任一项所述的旋翼臂组件(226)，其中，所述俯仰轴(252)包括与俯仰轴线(234)对准的第一部分(254)并包括与拍动轴线(236)对准的垂直的第二部分(256)，并且其中，弹性体的所述多个分散轴承包括：
一对拍动轴承(240)，耦接至所述第二部分(256)，所述一对拍动轴承构造成推进绕所述拍动轴线的运动；
内侧俯仰轴承(246)，邻近所述第二部分而耦接至所述第一部分(254)；
外侧俯仰轴承(248)，耦接在所述第一部分(254)的远端处，所述外侧俯仰轴承与所述内侧俯仰轴承同心；以及
止推轴承(242)，在所述内侧俯仰轴承与所述外侧俯仰轴承之间耦接至所述第一部分(254)，其中，所述止推轴承是构造成对离心推力载荷作出反应并且推进绕所述俯仰轴线(234)的运动的弹性体轴承。
6.根据权利要求5所述的旋翼臂组件(226)，进一步包括：
俯仰壳体(272)，构造成容纳所述俯仰轴(252)的所述第一部分(254)的至少一部分，其中，所述外侧俯仰轴承(248)与所述止推轴承(242)耦接在所述俯仰壳体与所述俯仰轴之间；以及
摆振连接件(282)，耦接至所述俯仰壳体(272)，所述摆振连接件包括构造成推进绕摆振轴线(238)的运动的摆振轴承(250)。
7.根据权利要求1所述的旋翼臂组件(226)，其中，所述旋翼飞行器(200)选自包括直升机、倾斜旋翼飞行器、环直升机以及旋翼式螺旋桨飞机的组。
8.装配用于旋翼飞行器(200)的旋翼臂组件(226)的方法，所述方法包括：
提供俯仰轴(252)，所述俯仰轴包括第一部分(254)和垂直于所述第一部分的第二部分(256)；
将一对拍动轴承(240)耦接至所述第二部分；
将内侧俯仰轴承(246)邻近所述第二部分(256)而耦接至所述第一部分(254)；以及将外侧俯仰轴承(248)耦接在所述第一部分(254)的远端处，其中，所述一对拍动轴承(240)、所述内侧俯仰轴承(246)以及所述外侧俯仰轴承(248)是构造成推进所述旋翼臂组件绕多个自由度运动的分散的弹性体轴承。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，耦接一对拍动轴承(240)的步骤进一步包括，耦接构造成推进所述旋翼臂组件仅绕拍动轴线(236)运动的一对拍动轴承；并且其中，耦接内侧俯仰轴承(246)和外侧俯仰轴承(248)的步骤进一步包括耦接构造成推进所述旋翼臂组件仅绕俯仰轴线(234)运动的内侧俯仰轴承和外侧俯仰轴承。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，进一步包括在所述内侧俯仰轴承(246)与所述外侧俯仰轴承(248)之间将止推轴承(242)耦接至所述俯仰轴(252)，其中，所述止推轴承是构造成对离心推力载荷作出反应并且推进所述旋翼臂组件绕俯仰轴线(234)运动的弹性体轴承。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
将俯仰壳体(272)耦接在所述俯仰轴(252)的所述第一部分(254)的至少一部分周围，其中，所述外侧俯仰轴承(248)和所述止推轴承(242)耦接在所述俯仰壳体与所述俯仰轴之间；以及
将摆振连接件(282)耦接至所述俯仰壳体(272)，其中，所述摆振连接件包括构造成推进绕摆振轴线(238)的运动的摆振轴承(250)。
12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括限定载荷路径，所述载荷路径依序延伸通过摆振连接件(282)、俯仰壳体(272)、所述止推轴承(242)、所述外侧俯仰轴承(248)、所述俯仰轴(252)以及所述一对拍动轴承(240)。
13.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将俯仰轴承壳体(260)耦接在所述内侧俯仰轴承(246)周围，其中，所述俯仰轴承壳体是包括一对外侧延伸臂部(262)的U形壳体。

说明书全文

用于旋翼飞行器的旋翼臂组件及其装配方法

技术领域

[0001] 本公开涉及一种模块化旋翼飞行器(rotor craft)旋翼桨毂(rotor hub，旋翼毂)系统及其装配方法，并且更特别地，涉及这样一种模块化旋翼飞行器旋翼桨毂系统，该系统包括具有针对每个自由度的分散的轴承的全铰接式的旋翼臂(rotor arm)组件。

背景技术

[0002] 旋翼飞行器的关键部件是主旋翼桨毂系统。在运行期间它提供了主旋翼桨叶(rotor blade)的附接。为了产生气动升力，旋转动力被传递至主旋翼桨毂系统，以将旋转速度提供给桨叶。主旋翼桨毂系统必须允许在桨根附接部附近通过桨毂使桨叶沿竖直(拍动(flap))、水平(摆振(lead-lag，超前摆振))、和轴向(俯仰(pitch))方向进行旋转运动，以调节飞行控制权限和动态稳定性。利用分散的铰接件机构调节这些运动的主旋翼桨毂系统被称为全铰接式桨毂系统。

[0003] 至少一些已知的全铰接式旋翼桨毂系统提供了有利的设计运动特性，而致力于给轴承系统提供了这些这样的旋转自由，即，在通过旋转桨叶的离心力产生的高推力载荷下能够调节高频率且高振幅振荡运动。一种已知的桨毂系统是无摩擦轴承系统，诸如球或滚动轴承系统。这些类型的轴承系统的滑润和密封易受水分挤压和泄漏的影响，并且因此需要通常要求移除并拆卸整个旋翼桨毂以便保养的频繁维护。另一种已知的桨毂系统是带包式(strap pack)桨毂系统，该系统包括由昂贵的专用钢形成的伸展带。至少一些已知的带包式桨毂系统经历剧烈且复杂的载荷，并且因此以严格的损坏标准和频繁的更换导致的应力状态经常要求移除并拆卸桨毂。此外，无摩擦和带包式桨毂系统的故障可能难以检测，并且它们的低损坏耐受性可能会迅速地导致飞行器损坏或故障。另外，目前，许多已知的无摩擦和带包式桨毂系统以最大动力限度来执行，并且不能在不发生故障的情况下，在它们当前的物理包络内处理所产生的载荷的增加。

[0004] 一段时间以来已知的是，在旋翼桨毂系统中，使用弹性体轴承将消除重量、润滑的需要，并且将使维护需求最小化。因此，至少一些已知的旋翼桨毂系统包括球形弹性体轴承，以调节拍动自由度和俯仰自由度，使得这些自由度不是通过分散的轴承而是通过单个球形轴承来处理。为了加强这些运动，必须仔细考虑、模拟以及控制旋翼桨毂系统的动态质量，以保证飞行器稳定性。因此，将诸如无摩擦和带包式桨毂系统的许多传统桨毂替换为使用针对拍动柔顺性(compliance)的球形轴承的弹性体桨毂系统将需要大量的设计和分析工作，这种替换经常是成本高昂的。更具体地，球形弹性体轴承具有与无摩擦和带包式桨毂类似的占用空间，但是动态和运动特性是非常不同的，从而需要重要的研究和开发成本，以在具有基于带包或滚动轴承的传统桨毂的飞行器上实现球形弹性体轴承桨毂系统。发明内容

[0005] 在一个方面中，提供了一种用于旋翼飞行器的旋翼桨毂系统的旋翼臂组件。旋翼臂组件包括俯仰轴和耦接至俯仰轴的多个分散轴承。多个分散轴承是构造成推进(facilitate，推动，促进)旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承。多个分散轴承中的各个轴承构造成调整单个自由度。

[0006] 在另一方面中，提供了一种用于旋翼飞行器的旋翼桨毂系统。旋翼桨毂系统包括构造成绕旋转轴线旋转的中央本体并包括构造成耦接至中央本体的多个模块化旋翼臂。多个旋翼臂组件中的每个旋翼臂组件包括俯仰轴和耦接至俯仰轴的多个分散轴承。多个轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承。各个轴承构造成调整单个自由度。

[0007] 在又一个方面中，提供了一种装配用于旋翼飞行器的旋翼臂组件的方法。该方法包括提供俯仰轴，该俯仰轴包括第一部分和垂直于第一部分的第二部分。一对拍动轴承耦接至第二部分。该方法还包括将内侧俯仰轴承邻近第二部分而耦接至第一部分，并且将外侧俯仰轴承耦接在第一部分的远端处。一对拍动轴承、内侧俯仰轴承以及外侧俯仰轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的分散的弹性体轴承。

[0008] 已经论述的特征、功能以及优势可以在各种实施方式中独立地实现，或者还可以与其他实施方式进行结合，其更多细节可参考以下描述和附图看出。

附图说明

[0009] 图1是示例性飞行器生产和保养方法的流程图；

[0010] 图2是示例性飞行器的框图；

[0011] 图3是示出了多个旋翼桨叶和示例性旋翼桨毂系统的飞行器顶视图；

[0012] 图4是具有中央本体和多个旋翼臂组件的在图3中示出的旋翼桨毂系统的立体图；

[0013] 图5是在图4中示出的中央本体和单个旋翼臂组件的立体图；

[0014] 图6是在图5中示出的中央本体和旋翼臂组件的截面侧视图；

[0015] 图7是在图5中示出的中央本体和旋翼臂组件的截面顶视图，其中示出的中央本体与旋翼臂组件分离；以及

[0016] 图8是在图5中示出的中央本体和旋翼臂组件的分解图。

具体实施方式

[0017] 本文中描述的实施方式涉及用于旋翼飞行器的模块化旋翼桨毂系统。更具体地，模块化旋翼飞行器旋翼桨毂系统包括具有针对每个自由度的分散的轴承的全铰接式旋翼臂组件。如本文中使用的，术语“分散(discrete)”意指描述旋翼臂组件的每个自由度由独立的且不同的轴承推进，以使得不会有两个或两个以上的自由度是由单个轴承元件推进的。在示例性实施方式中，每个旋翼臂组件包括具有第一部分和垂直于第一部分的第二部分的俯仰(pitch)轴。一对拍动(flap)轴承耦接至第二部分。内侧俯仰轴承邻近第二部分而耦接至第一部分，并且外侧俯仰轴承耦接在第一部分的远端。一对拍动轴承、内侧俯仰轴承以及外侧俯仰轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度移动的分散的弹性体轴承，其中，没有两个或两个以上的自由度是通过单个轴承来调节的。

[0018] 参考图1，本公开的实施方式可在飞行器制造和保养方法100的上下文中并且通过飞行器102(在图2中示出)来进行描述。在预生产过程中，可以使用包括规格(specification)和设计104的飞行器102的数据，在制造过程期间，可以获得与机身有关的其他材料106。在生产过程中，在飞行器102进入它的验证和交付过程112之前，进行飞行器102的部件和子配件制造108以及系统集成110。当成功满足和完成机身验证时，飞行器102可以投入使用114。当由用户使用时，飞行器102进行周期的、例行的以及计划的维护和保养116，例如，包括任何改造、重构和/或整修。在替换的实施方式中，制造和保养方法100可以由除了飞行器之外的交通工具来实施。

[0019] 与飞行器制造和/或保养100有关的每个部分和过程可以通过系统集成商(system integrator)、第三方和/或运营商(例如用户)来执行或完成。为了该描述的目的，系统集成商可包括但不限于任意数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的承包商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军工单位、服务机构等。

[0020] 如图2所示，通过方法100生产的飞行器102可以包括具有多个系统120的机身118并包括内部122。高级系统120的实例包括推进系统124、电力系统126、液压系统128和/或环境系统130中的一个或多个。可以包括任意数量的其他系统。

[0021] 本文中体现的装置和方法可以在方法100的任何一个或多个阶段过程中采用。例如，对应于部件生产过程108的部件或子配件可以类似于当飞行器102在使用中时所生产的部件或子配件的方式被生产或制造。此外，一个或多个装置实施方式、方法实施方式或其组合可以在生产阶段108和110过程中例如通过基本加快飞行器102的组装和/或降低飞行器组装的成本来进行利用。类似地，一个或多个装置实施方式、方法实施方式或其组合可以在对飞行器102进行保养或维护时进行利用，例如，在计划的维护和保养116过程中。

[0022] 如本文中使用的，所述术语“飞行器”可以包括，但不限于，飞机、无人飞行器(UAV)、滑翔机、直升机、旋翼飞行器和/或任何在空中行进的其他物体。此外，在可替换的实施方式中，本文中描述的飞行器制造和保养方法可以在任何制造和/或保养操作中使用。

[0023] 图3示出了可以基本上类似于飞行器102的飞行器200。在示例性实施方式中，飞行器200是包括机身202的旋翼飞行器，该机身具有前部区段204和从前部区段204向后的后部区段206(例如，尾部区段)。如本文中使用的，术语“旋翼飞行器”可以包括使用围绕杆旋转的旋翼桨叶以产生并维持升力的任何重于空气的飞行器。旋翼飞行器的实例可以包括，但不限于，直升机、倾斜旋翼飞行器、环直升机(cyclocopter)以及旋翼式螺旋桨飞机(gyroyne)。旋翼飞行器200还包括旋翼桨毂系统208和多个旋翼桨叶210，该旋翼桨毂系统从机身202的前部区段204向上延伸，该多个旋翼桨叶耦接至旋翼桨毂系统208并构造成绕旋翼轴线212旋转。在一些实施方式中，旋翼飞行器200可包括一个以上的旋翼桨毂系统208。在示例性实施方式中，旋翼桨毂系统208包括四个旋翼桨叶，例如，第一旋翼桨叶214、第二旋翼桨叶216、第三旋翼桨叶218以及第四旋翼桨叶220。然而，还可考虑包含更少或额外旋翼桨叶的实施方式。通常，当部署飞机操作时，旋翼桨叶均匀地隔开。例如，在所示实施方式中，并且如上所述，桨叶以90度的间隔隔开。对于六个桨叶的构造，间距将会是60度。

[0024] 图4是包括中央本体222和多个旋翼臂组件224的旋翼桨毂系统208的立体图。在示例性实施方式中，多个旋翼臂组件224包括：第一旋翼臂组件226，构造成将第一旋翼桨叶214耦接至桨毂系统208；第二旋翼臂组件228，构造成将第二旋翼桨叶216耦接至桨毂系统208；第三旋翼臂组件230，构造成将第三旋翼桨叶218耦接至桨毂系统208；以及第四旋翼臂组件232，构造成将第四旋翼桨叶220耦接至桨毂系统208。然而，还可考虑结合更少或额外的旋翼臂组件224的实施方式。图5是中央本体222和第一旋翼臂组件226的立体图。图6是中央本体222和第一旋翼臂组件226的截面侧视图。图7是中央本体222和第一旋翼臂组件226的截面顶视图。图8是中央本体222和第一旋翼臂组件226的分解图。
在示例性实施方式中，旋翼桨毂系统208是全铰接式的旋翼系统，即，该系统绕轴线212旋转，并且在该系统中每个旋翼桨叶210被允许绕相应的俯仰轴线234、拍动轴线236和摆振轴线238进行俯仰、拍动和摆振移动。更具体地，旋翼臂组件224给相应的旋翼桨叶210提供在标称近似于+/-40°之间的范围中的绕俯仰轴线234的俯仰运动、在标称近似于-10°与30°之间的范围中的绕拍动轴线236的拍动运动、以及在标称近似于+/-10°之间的范围中的绕摆振轴线238的摆振运动。可替换地，旋翼臂组件可以在推进如本文中描述的旋翼臂组件224的操作的任何范围内提供绕相应轴线的俯仰、拍动以及摆振运动。

[0025] 在示例性实施方式中，每个旋翼臂组件224包括多个分散的弹性体轴承，使得没有两个或更多个自由度是由单个轴承推进的。更具体地，第一旋翼臂组件226包括一对弹性体拍动轴承240、弹性体止推轴承242以及多个同心的弹性体俯仰轴承244，该多个同心的弹性体俯仰轴承包括内侧俯仰轴承246和外侧俯仰轴承248。如本文中使用的，术语“内侧”意指描述为更接近于中央本体222和旋转轴线212，并且术语“外侧”意指描述为更接近于摆振轴线238和多个旋翼桨叶210中相应的一个。第一旋翼臂组件226还包括其可以是滑动轴承或滚动轴承之一的传统摆振轴承250。如以下进一步详细所述，轴承240、242、246、248以及250有利于提供全铰接式的模块化旋翼桨毂系统，该系统设计成替换已知的利用金属滚动轴承的旋翼桨毂系统以及带包式系统。

[0026] 在示例性实施方式中，第一旋翼臂组件226包括耦接至中央本体222的t形的俯仰轴252。更具体地，俯仰轴252包括与俯仰轴线234基本上对准的第一部分254并包括与拍动轴线236基本上对准的第二部分256。锥形或柱形的弹性体拍动轴承240可滑动地耦接至第二部分256的相对端部，并且然后耦接至从中央本体222延伸的一对安装支架258。因此，拍动轴承240和俯仰轴252绕拍动轴线236旋转，使得拍动轴承240将俯仰轴252限制于在单个自由度内的拍动运动。

[0027] 旋翼臂组件226还包括耦接至第二部分256内侧的俯仰轴第一部分254的内侧弹性体俯仰轴承246，使得内侧俯仰轴承246接近于中央本体222。内侧俯仰轴承246耦接在包括一对臂部262的u形壳体260内，这对臂部围绕俯仰轴第二部分256延伸到外侧。俯仰轴承壳体臂部262的远端均耦接至俯仰轴覆盖部264并承载扭转、翼弦(chord)以及拍动载荷，同时不承载在操作期间施加在旋翼臂组件226上的任何离心(即推力)载荷，该俯仰轴覆盖部至少部分地覆盖俯仰轴252的第一部分254并且构造成保护俯仰轴252。俯仰轴覆盖部264包括与拍动轴线236大致对准的俯仰臂部266，通过连接到俯仰臂部266的控制俯仰连接件(未示出)来提供俯仰运动和扭矩。在示例性实施方式中，俯仰轴覆盖件264的外侧端部包括开口268，该开口构造成在其中接收俯仰壳体272的内侧端部270。可替换地，俯仰壳体272可以与俯仰轴覆盖部264整体地形成。

[0028] 在示例性实施方式中，如以下进一步详细所述，俯仰壳体272是载荷承载结构，并且构造成覆盖俯仰轴252的第一部分254的远端274，该远端延伸超过俯仰轴覆盖部264的开口268。远端274包括构造成在其中接收止推螺栓276的开口。外侧弹性体俯仰轴承248在远端274与俯仰壳体272之间绕俯仰轴第一部分254耦接。俯仰轴承248在外侧尽可能远地耦接至俯仰轴252，以优化(降低)俯仰轴承248必须对其作出反应的载荷。此外，弹性体止推轴承242在同心的内侧轴承246与外侧俯仰248之间耦接至俯仰轴252。更具体地，止推轴承242在外侧俯仰轴承248的略微内侧处耦接至俯仰轴第一部分254，使得轴承242、246以及248的每个均与俯仰轴线234对准。在示例性实施方式中，同心的内侧俯仰轴承246和外侧俯仰轴承248以及止推轴承242结合以推进俯仰轴覆盖部264和俯仰壳体
272绕俯仰轴线234的扭转或顺桨(feathering)运动。另外，拍动轴承240推进俯仰轴覆盖部264和俯仰壳体272绕拍动轴线236的运动。因此，俯仰轴覆盖部264和俯仰壳体272被局限于两个自由度的运动，即俯仰运动和拍动运动。

[0029] 俯仰壳体272还包括外侧端部278，该外侧端部包括构造成在其之间接收至少一部分摆振连接件282的一对相对凸缘280。摆振连接件282构造成有利于将第一旋翼桨叶214耦接至第一旋翼臂组件226。旋翼臂组件226还包括耦接在俯仰轴覆盖部264的内侧端部与摆振连接件282之间的一对减震器284。减震器284构造成稳定摆振连接件282绕摆振轴线238的运动。在示例性实施方式中，每个俯仰壳体凸缘280均包括开口286，该开口与通过摆振连接件282限定的开口288同心。开口286和288与摆振轴线238对准，并且构造成在其中接收摆振轴承250。在示例性实施方式中，摆振轴承250是传统的滚动轴承。可替换地，摆振轴承250可以是有利于如本文中描述的旋翼臂组件224的操作的任何类型的轴承。在示例性实施方式中，弹性体和同心的轴承242、246以及248结合以推进摆振连接件282绕俯仰轴线234的扭转或顺桨运动。另外，弹性体拍动轴承240推进摆振连接件282绕拍动轴线236的运动。此外，滚动摆振轴承250推进摆振连接件282绕摆振轴线238的运动。因此，摆振连接件282在全部三个自由度上自由地移动，即俯仰运动、拍动运动以及摆振运动。

[0030] 如本文中描述的，旋翼桨毂系统208的每个旋翼臂组件224包括分散的弹性体拍动轴承240以及弹性体俯仰轴承246和248，使得没有两个或更多个自由度是通过单个弹性体轴承元件来推进的。更具体地，第一旋翼臂组件226包括：拍动轴承240，该拍动轴承仅推进绕拍动轴线的拍动运动；以及内侧俯仰轴承246和外侧俯仰轴承248，其结合弹性体止推轴承242以推进仅绕俯仰轴线234的顺桨运动。此外，分散的摆振轴承250推进仅绕摆振轴线238的摆振移动。因此，每个轴承240、242、246、248以及250均仅调整单个自由度，这提供了全铰接式的且动态稳定的旋翼桨毂系统208。更具体地，在如本文中描述的每个旋翼臂组件224内的轴承类型和位置提供了不需要主动阻尼的动态稳定的旋翼桨毂系统208，这降低了旋翼桨毂系统208的复杂度、重量和成本。

[0031] 在示例性实施方式中，每个旋翼臂组件224均对施加于其上的至少三种力作出反应。第一种是由箭头290(在图7中示出)表示的翼弦剪切载荷，表现为与拍动轴线236基本上平行。由第一旋翼臂组件226作出反应的另一种力是由箭头292表示的拍动剪切载荷，表现为与摆振轴线238基本上平行。由第一臂组件226作出反应的又一种力是由箭头294表示的离心力载荷，表现为与俯仰轴线234基本上平行。在示例性实施方式中，载荷294通过第一旋翼臂组件226的部件沿着唯一的载荷路径296移动。更具体地，摆振连接件282将载荷294从第一旋翼桨叶214(在图3中示出)传递至俯仰壳体272。载荷路径296继续依序通过俯仰壳体272至止推轴承242和外侧俯仰轴承248，使得俯仰轴覆盖部264不承载载荷294。然后，载荷294通过止推螺栓276从俯仰轴承248被传递至俯仰轴252的第一部分254。然后，载荷294沿着第一部分254移动至俯仰轴252的第二部分256，使得俯仰轴252将载荷294传递至拍动轴承240。当拍动轴承240将载荷294传递至中央本体222时，载荷路径296终止。在摆振连接件282处开始的翼弦和拍动剪切载荷290和292以及在俯仰轴覆盖部264和俯仰壳体272中的剪切力引入弯曲力矩。由内侧俯仰轴承246和外侧俯仰轴承248形成的耦接对这些力矩和力作出反应。最终，俯仰轴承耦接转移至俯仰轴远端274和靠近俯仰轴区段256的俯仰轴内侧端部。最终，这个合成的俯仰轴耦接转移至俯仰轴区段256，并且通过由中央本体222支撑的拍动轴承240作出反应。

[0032] 另外，旋翼桨毂系统208是模块化的桨毂系统，使得可以使用单个旋翼臂组件设计(诸如第一旋翼臂组件226)以及对应的中央桨毂元件(诸如中央本体222)来构造各种多个桨叶桨毂系统。例如，图4示出了具有四个旋翼臂组件224并具有构造成耦接每个组件224的对应的中央本体222的旋翼桨毂系统208。然而，旋翼桨毂系统208可以是三个或五个旋翼臂系统，其中，三个至五个臂的旋翼桨毂系统的任一种的每个旋翼臂组件设计基本上是类似的。因此，如果一个臂组件损坏或需要维护，则仅需要从桨毂系统移除损坏的臂组件。在这种情况下，备用的臂组件可以迅速并且容易地安装到中央本体，而不用从中央本体移除任何未损坏的旋翼臂组件，并且不用从旋翼飞行器移除旋翼桨毂系统，因此允许旋翼飞行器可维持操作，同时维护损坏的臂组件。这类模块化的设计降低了旋翼飞行器的停机时间，同时也减少了维护时间和桨毂系统的成本。

[0033] 从前述可以看出，已经示出并且描述了提供了若干优点的旋翼飞行器旋翼桨毂系统和组装方法。如本文中描述的旋翼桨毂系统与上述其他已知的桨毂系统的不同之处在于，由于旋翼桨毂系统的多个旋翼臂组件的每个均包括分别分别推进俯仰和拍动自由度的分散弹性体俯仰和拍动轴承。此外，离心载荷沿着包括载荷承载俯仰壳体和分散弹性体止推轴承的唯一的载荷路径被传递。本文中描述的旋翼桨毂系统具有与已知的滚动轴承桨毂系统和带包式桨毂系统基本上类似的占用空间和运动特性，然而却更容易维护，尤其在现场服务时。因此，示例性旋翼桨毂系统的一种实施方式通过将旋翼臂组件设计为具有与已知桨毂系统的附接点一致的附接点以便允许使用类似的中央本体来翻新具有本文中描述的旋翼臂组件的已知的桨毂系统。更具体地，示例性旋翼桨毂系统可以利用俯仰轴、分散弹性体止推轴承以及分散弹性体俯仰轴承的组合来替换在已知的无摩擦桨毂系统和带包式桨毂系统中发现的扭转轴和金属滚动轴承。

[0034] 利用俯仰轴和弹性体轴承替换金属滚动轴承和带包保持了已知设计的基本上类似的运动特性和占用空间，但却提供了较简单且廉价的桨毂系统。更具体地，不同于已知的带包式轮毂，本文中描述的旋翼桨毂系统使用降低制造成本的普通航空航天材料。此外，如果弹性体轴承中的一个出现故障，即在弹性体层中限定为完全撕裂，则弹性体轴承依然可接受地执行，并且由于在振动方面的增加和容易执行可视检查的能力，弹性体轴承依然可相对容易地进行检测。虽然已经示出并且描述了本公开的具体实施方式，但是由于可以由本领域中的技术人员可以特别地依据上述教导而进行修改，所以本公开不限于此。因此由以下权利要求来考虑覆盖任何这类修改并且结合在本公开的精神和范围内组成这些改进的必要特征的那些特征。

[0035] 此外，本公开包括根据下列各项的实施方式：

[0036] 1.用于旋翼飞行器的旋翼桨毂系统的旋翼臂组件，所述旋翼臂组件包括：

[0037] 俯仰轴；以及

[0038] 多个分散轴承，耦接至所述俯仰轴，其中，所述多个轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承，其中，所述轴承中的各个轴承构造成调整单个自由度。

[0039] 2.根据项1所述的旋翼臂组件，其中，所述俯仰轴包括与俯仰轴线对准的第一部分并包括与拍动轴线对准的垂直的第二部分，并且其中，所述多个分散轴承包括：

[0040] 一对弹性体拍动轴承，耦接至所述第二部分，所述一对拍动轴承构造成推进绕拍动轴线的运动；以及

[0041] 至少一个弹性体俯仰轴承，耦接至所述第一部分，所述至少一个俯仰轴承构造成推进绕俯仰轴线的运动。

[0042] 3.根据项2所述的旋翼臂组件，其中，所述至少一个俯仰轴承包括耦接邻近的所述第二部分的内侧俯仰轴承并包括耦接在所述第一部分的远端的外侧俯仰轴承，所述外侧俯仰轴承与所述内侧俯仰轴承同心。

[0043] 4.根据项3所述的旋翼臂组件，进一步包括止推轴承，所述止推轴承在所述内侧俯仰轴承与所述外侧俯仰轴承之间耦接至所述第一部分，其中，所述止推轴承是构造成对离心推力载荷作出反应并且推进绕俯仰轴线的运动的弹性体轴承。

[0044] 5.根据项1所述的旋翼臂组件，其中，所述俯仰轴包括与俯仰轴线对准的第一部分并包括与拍动轴线对准的垂直的第二部分，并且其中，所述多个分散弹性体轴承包括：

[0045] 一对拍动轴承，耦接至所述第二部分，所述一对拍动轴承构造成推进绕拍动轴线的运动；

[0046] 内侧俯仰轴承，邻近所述第二部分而耦接至所述第一部分；

[0047] 外侧俯仰轴承，耦接在所述第一部分的远端处，所述外侧俯仰轴承与所述内侧俯仰轴承同心；以及

[0048] 止推轴承，在所述内侧俯仰轴承与所述外侧俯仰轴承之间耦接至所述第一部分，其中，所述止推轴承是构造成对离心推力载荷作出反应并且推进绕俯仰轴线的运动的弹性体轴承。

[0049] 6.根据项5所述的旋翼臂组件，进一步包括：

[0050] 俯仰壳体，构造成容纳所述俯仰轴的所述第一部分的至少一部分，其中，所述外侧俯仰轴承和所述止推轴承耦接在所述俯仰壳体与所述俯仰轴之间；以及

[0051] 摆振连接件，耦接至所述俯仰壳体，所述摆振连接件包括构造成推进绕摆振轴线的运动的摆振轴承。

[0052] 7.根据项1所述的旋翼臂组件，其中，旋翼飞行器选自包括直升机、倾斜旋翼飞行器、环直升机(cyclocopter)以及旋翼式螺旋桨飞机的组。

[0053] 8.用于旋翼飞行器的旋翼桨毂系统，所述旋翼桨毂系统包括：

[0054] 中央本体，构造成绕旋转轴线旋转；

[0055] 多个模块化的旋翼臂，构造成耦接至所述中央本体，所述多个旋翼臂组件的每个均包括：

[0056] 俯仰轴；以及

[0057] 多个分散轴承，耦接至所述俯仰轴，其中，所述多个轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承，其中，所述轴承中的各个轴承构造成调整单个自由度。

[0058] 9.根据项8所述的旋翼桨毂系统，其中，所述俯仰轴包括与俯仰轴线对准的第一部分并包括与拍动轴线对准的垂直的第二部分，并且其中，所述多个分散轴承包括：

[0059] 一对弹性体拍动轴承，耦接至所述第二部分，所述一对拍动轴承构造成推进绕拍动轴线的运动；以及

[0060] 至少一个弹性体俯仰轴承，耦接至所述第一部分，所述至少一个俯仰轴承构造成推进绕俯仰轴线的运动。

[0061] 10.根据项9所述的旋翼桨毂系统，其中，所述至少一个俯仰轴承包括耦接邻近的所述第二部分的内侧俯仰轴承并包括耦接在所述第一部分的远端处的外侧俯仰轴承，所述外侧俯仰轴承与所述内侧俯仰轴承同心。

[0062] 11.根据项8所述的旋翼桨毂系统，其中，所述俯仰轴包括与俯仰轴线对准的第一部分并包括与拍动轴线对准的垂直的第二部分，并且其中，所述多个分散的弹性体轴承包括：

[0063] 一对拍动轴承，耦接至所述第二部分，所述一对拍动轴承构造成推进绕拍动轴线的运动；

[0064] 内侧俯仰轴承，邻近所述第二部分而耦接至所述第一部分；

[0065] 外侧俯仰轴承，耦接在所述第一部分的远端处，所述外侧俯仰轴承与所述内侧俯仰轴承同心；以及

[0066] 止推轴承，在所述内侧俯仰轴承与所述外侧俯仰轴承之间耦接至所述第一部分，其中，所述止推轴承是构造成对离心推力载荷作出反应并且推进绕俯仰轴线的运动的弹性体轴承。

[0067] 12.根据项11所述的旋翼桨毂系统，进一步包括：

[0068] 俯仰壳体，构造成容纳所述俯仰轴的所述第一部分的至少一部分，其中，所述外侧俯仰轴承和所述止推轴承耦接在所述俯仰壳体与所述俯仰轴之间；以及

[0069] 摆振连接件，耦接至所述俯仰壳体，所述摆振连接件包括构造成推进绕摆振轴线的运动的摆振轴承。

[0070] 13.根据项11所述的旋翼桨毂系统，其中，载荷路径通过所述摆振连接件、所述俯仰壳体、所述止推轴承、所述外侧俯仰轴承、所述俯仰轴以及所述一对拍动轴承依序限定。

[0071] 14.根据项8所述的旋翼桨毂系统，其中，多个模块化的旋翼臂组件包括多个使用中的旋翼臂组件和至少一个备用的旋翼臂组件，其中，所述使用中的旋翼臂组件中的一个旋翼臂组件可通过所述备用的旋翼臂组件在所述中央本体上进行替换，而不用从所述中央本体上移除其余的多个使用中的旋翼臂组件。

[0072] 15.装配用于旋翼飞行器的旋翼臂组件的方法，所述方法包括：

[0073] 提供俯仰轴，所述俯仰轴包括第一部分和垂直于第一部分的第二部分；

[0074] 将一对拍动轴承耦接至第二部分；

[0075] 将内侧俯仰轴承邻近第二部分而耦接至第一部分；以及

[0076] 将外侧俯仰轴承耦接在第一部分的远端处，其中，一对拍动轴承、内侧俯仰轴承以及外侧俯仰轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的分散弹性体轴承。

[0077] 16.根据项15所述的方法，其中，耦接一对拍动轴承的步骤进一步包括耦接构造成推进旋翼臂组件仅绕拍动轴线运动的一对拍动轴承；并且其中，耦接内侧俯仰轴承和外侧俯仰轴承的步骤进一步包括耦接构造成推进旋翼臂组件仅绕俯仰轴线运动的内侧俯仰轴承和外侧俯仰轴承。

[0078] 17.根据项15所述的方法，进一步包括在内侧俯仰轴承与外侧俯仰轴承之间将止推轴承耦接至俯仰轴的步骤，其中，止推轴承是构造成对离心推力载荷作出反应并且推进旋翼臂组件绕俯仰轴线运动的弹性体轴承。

[0079] 18.根据项17所述的方法，进一步包括：

[0080] 将俯仰壳体耦接在俯仰轴的第一部分的至少一部分周围，其中，外侧俯仰轴承和止推轴承耦接在俯仰壳体与俯仰轴之间；以及

[0081] 将摆振连接件耦接至俯仰壳体，其中，摆振连接件包括构造成推进绕摆振轴线运动的摆振轴承。

[0082] 19.根据项17所述的方法，进一步包括限定载荷路径的步骤，所述载荷路径依序延伸通过摆振连接件、俯仰壳体、止推轴承、外侧俯仰轴承、俯仰轴以及一对拍动轴承。

[0083] 20.根据项15所述的方法，进一步包括将俯仰轴承壳体耦接在内侧俯仰轴承周围，其中，俯仰轴承壳体是包括一对外侧延伸臂部的U形壳体。

[0084] 本说明书使用实例公开了包括最优模式的各种实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实施各种实施方式，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何所涉及的方法。本公开的可专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域中的技术人员想到的其他实施例。如果它们具有与权利要求的字面语言上看相同的结构元件，或如果它们包括具有与权利要求的字面语言上看无实质不同的等同结构元件，则这样的其他实例旨在落入权利要求范围内。

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用于旋翼飞行器的旋翼臂组件及其装配方法

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