专利名称：用于调节螺旋桨叶片的螺距角的调节装置，可调螺距螺旋桨，可在计算机中执行的控制函 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片的螺距角 的调节装置、 一种可调螺距螺旋桨、 一种用于致动调节装置的控制装置、 一种可在计算机中执行的用于调节所述调节装置的控制函数、以及一种 用于调节螺旋桨叶片的螺距角的方法。
背景技术：
高性能的螺旋桨飞行器具有可调螺距的螺旋桨，其中螺旋桨叶片的螺 距角可匹配于各种飞行状态(起飞、爬升、巡航、俯冲、着陆)，并且， 在最后的着陆过程的阶段，可设定产生用于制动目的的反推力。在螺旋桨 沿着相同方向旋转的情况下，对于飞行模式，螺旋桨叶片设定为限定的正 螺距角，而在反推力模式下，螺旋桨叶片的螺距角为负。
当从推力模式向制动或者反推力模式转换时，螺旋桨叶片必须从正螺 距角范围旋转到负螺距角范围。在此过程中，螺旋桨通过转动运动来驱动。 在M螺距角范围到负螺距角范围的转换过程的临界区域中，也就是说螺 旋桨既不产生推力也不产生反推力时，由于螺旋桨上的气动阻力较低，使 得螺旋桨的转速上升到较高值。这样导致了在整个驱动系统上的高负荷， 尤其是在容纳于其中的涡轮上。根据现有技术，通过螺旋桨叶片的大扭转、 承载驱动部件的减载设计、和/或特别迅速地穿过既不产生推力也不产生反
推力的临界区域来克服上述问題。然而，所有这些措施都具有相关的缺点。
发明内容
本发明提供了 一种改进的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片的螺 距角的调节装置、 一种可调螺距螺旋桨、 一种用于致动调节装置的控制装 置、 一种可在计算机中执行的用于调节所述调节装置的控制函数、以及一种用于调节螺旋桨叶片螺距角的方法，借助于本发明，驱动系统在推力反 向时承受较轻负荷。
该目的是通过独立权利要求的主题来实现。进一步的实施方式在引用 独立权利要求的从属权利要求中得到说明。
本发明提供一种具有多个螺旋桨叶片的可调螺距螺旋桨，所述螺旋桨 叶片可在螺旋桨产生推力的螺距角与沿相同方向旋转时螺旋桨产生反推 力的螺距角之间进行调节，其具有用于调节螺旋桨叶片螺距角的调节装 置，在调节过程中，螺旋桨叶片旋转通过既不产生推力也不产生反推力的 临界区域。本发明中将螺旋桨叶片分成至少 一个第 一组的螺旋桨叶片以及 一个第二组的螺旋桨叶片，将调节装置设计成使得一个组中的螺旋桨叶片 旋转通过临界区域同时另一组中的螺旋桨叶片不处于临界区域中。
根据本发明的可调螺距螺旋桨的一个示例，将调节装置设计成使得只 有一个组中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域以产生及c惟力，其中旋转通过
叶片产生的推力。
根据本发明的可调螺距螺旋桨的另 一示例，将调节装置设计成使得各 组螺旋桨叶片在不同的时刻旋转通过临界区域，从而当所述另 一组中的螺 旋桨叶片既不产生推力也不产生反推力时，所述一个组中的螺旋桨叶片产 生推力或>^推力，反之亦然。
根据本发明的可调螺距螺旋桨的一个实施方式，螺旋桨叶片安装在叶 根上从而螺旋桨叶片可以围绕叶片轴线旋转，所述叶片轴线相对于螺旋桨 轴线沿径向延伸，并且调节装置包括至少一个可沿螺旋桨轴线的纵向移动 的扼和中间元件，所述中间元件以铰接的形式在轭与力作用点之间耦联， 所述力作用点位于各个螺旋桨叶片的叶根处并相对叶片轴线离心设置，当
组螺旋桨叶片的力作用点与另 一组螺旋桨叶片的力作用点相对于彼此偏 置，从而使得一个组中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域同时另一组中的螺 旋桨叶片未处于临界区域中。
根据本发明的可调螺距螺旋桨的一个实施方式，螺旋桨具有偶数个螺 旋桨叶片，所述偶数个螺旋桨叶片分成分别相对于彼此独立偏置的两组螺 旋桨叶片。
下面参照附图来描述本发明的一个示例性实施方式，其中
图1示出了根据本发明一个示例性实施方式的可调螺距螺旋桨的简化 立体闺；
图2示出了图1中所示的可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片的叶根的放大 立体细节图3a和3b示出了调节装置的一个示例的示意图，该调节装置用于沿 螺旋桨的轴线调节图1所示的螺旋桨的螺旋桨叶片，其是图2中所示叶根 的俯视图4示出了作为基准螺距角的函数的两组螺旋桨叶片的螺距角的曲线
图5a示出了调节装置的另一示例处于第一位置中的立体图5b示出了图5a中的调节装置的另一示例处于第二位置中的立体图6a示出了调节装置的又一示例处于第一位置中的立体图6b示出了图6a中的调节装置的又一示例处于第二位置中的立体图7a示出了具有四个螺旋桨叶片的螺旋桨示意图，其中第 一组的螺旋 桨叶片的 一个示例以黑体示出；
图7b和7c示出了具有六个螺旋桨叶片的螺旋桨的示意图，第一组的 螺旋桨叶片的另外两个示例以黑体示出，在图7b的螺旋桨的情况下由两 个螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片以及在图7c的螺旋桨的情况下由 三个螺旋桨叶片形成第 一组的螺旋桨叶片；
图7d和7e示出了具有八个螺旋桨叶片的螺旋桨的示意图，第一组的 螺旋桨叶片的另外两个示例以黑体示出，图7d的螺旋桨的情况下由两个 螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片以及在图7e的螺旋桨的情况下由三 个螺旋桨叶片形成第 一组的螺旋桨叶片；
图7f示出了具有九个螺旋桨叶片的螺旋桨的示意图，第一组的螺旋桨 叶片的示例以黑体示出，在图7f的螺旋桨的情况下由三个螺旋桨叶片形成 第一组螺旋桨叶片。
具体实施例方式
图1示出了用于现代的高性能螺旋桨飞行器的螺旋桨10的立体图，其
具有多个螺旋桨叶片1、 2.....特别是，螺旋桨10可由涡轮驱动。可单
独调节螺旋桨叶片1、 2、...的螺距角，从而使得螺旋桨叶片的位置能够匹 配于飞行器的飞行状态，即起飞、着陆、巡航、俯冲或者爬升。另外， 螺旋桨叶片1、 2、...的螺距角还可以进行调节，使得当螺旋桨沿相同方向 旋转时产生反推力，从而飞行器能够在最后的着路过程的阶段借助于>^推 力制动。将推力模式下的螺旋桨叶片1、 2、...的螺距角定义为正，及。惟力 模式下的定义为负。螺旋桨叶片1、 2、...能够分别绕轴线Y旋转，所述轴 线Y基本上沿着每个螺旋桨叶片1、 2、...的纵向并Jbf目对于螺旋桨轴线X 沿径向延伸。
图2以放大并简化的方式示出了图1中的螺旋桨叶片1的叶根93。位 于视向前方的螺旋桨毂11的轴线X仅由虚线指出。
图3a和3b示意性地示出了用于调节螺旋桨叶片1、 2、...的调节装置 9。在图示的示例性实施方式中的调节装置9具有轭94，其可以沿螺旋 桨轴线X的方向移动；以及中间元件91和92，所述中间元件91和92以 铰接的形式在轭94与各个螺旋桨叶片1、 2、...的叶根93之间耦联。在叶 根93处，中间元件91和92分别耦联至各个力作用点95,力作用点95以 曲轴的形式相对于叶片轴线Y离心布置。当轭94沿螺旋桨轴线X的方向 移动时，螺旋桨叶片1、 2、…于是将围绕其轴线Y旋转。除了以这种形式 实施，调节装置9还可以以其它的适当的方式实施，例如借助于齿轮、齿 杆或其它装置。
螺旋桨IO的螺旋桨叶片1、 2、...分成至少一个第一组A的螺旋桨叶 片和一个第二组B的螺旋桨叶片，并且调节装置9设计成对螺旋桨叶片进 行分组调节，从而， 一个组B中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域并因此只 承受较小的气动阻力，同时另一组A中的螺旋桨叶片未处于此临界区域， 反之亦然，临界区域已经在前序中介绍过并且在该临界区域内螺旋桨叶片 既不产生推力也不产生反推力。
根据本发明的一个示例性实施方式，调节装置9设计成使得仅一个组 B中的螺旋桨叶片旋转通过临界区域以产生反推力，而其它螺旋桨叶片 一一尤其是组A中的叶片 一一至少在某种程度上仍然产生推力。在这种 情况下，组A中的螺旋桨叶片的螺距角由点划线图示出，而组B中的螺旋 桨叶片的螺距角以实线的形式图示出，它们可精确地作为基准螺距角的函 数，当所i^准螺距角大于20。时，它们基本上对应于螺旋桨叶片1、 2、... 的螺距角。
当螺距角从大约48。的初始值开始减小时，最初，组A、组B中的螺 旋桨叶片的螺距角也都减小至相同的程度，直到当螺距角为大约20°时， 组A中的螺旋桨叶片与组B中的螺旋桨叶片之间才产生差异。当基准角继 续减小时，组A中的螺旋桨叶片的螺距角停在大约18°，也就是说不再减 少，而组B中的螺旋桨叶片的螺距角进一步下降，穿过零并到达大约-15。 的螺距角。这就意味着组B中的螺旋桨叶片产生了反推力，而组A中的螺 旋桨叶片仍然设定成产生少量的推力。在这种情况下，由旋转通过临界区
的螺旋桨叶片所产生的推力，从而务沐上产生期望的反推力。
根据本发明的另一示例性实施方式，调节装置9设计成使得组A中的 螺旋桨叶片和组B中的螺旋桨叶片均旋转通过临界区域，不过是在不同的 时刻，从而当所述另 一组A中的螺旋桨叶片既不产生推力也不反推力一一 即它们处于临界区域中时，所述一个组B中的螺旋桨叶片产生推力或者产 生反推力，反之亦然。这样确保了未处于临界区域中的一个组中的螺旋桨 叶片产生足够的阻力以防止超过螺旋桨传动的最大允许转速。
在图3a和3b中所示的示例性实施方式中，选择叶根93上的力作用点 95的位置、中间元件91和92的长度以及至少一个轭94相对于螺旋桨轴 线X的位置，使得一个组B中的螺旋桨叶片正好旋转通过临界区域，同时 另一组A中的螺旋桨叶片还未达到临界区域或不再处于临界区域中。这通 过在叶根93上的力作用点95沿周向的不同位置以及辄94相对于螺旋桨轴 线X的不同位置示意性地图示出。
根据本发明的调节装置9用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、2、 3、 4、 5、 6、 7、 8的螺距角，所述螺距角
处于具有正螺距角的第 一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片10在正螺距
角处产生推力， 处于第二叶片螺距角范围中， 处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在负螺距角处，在螺旋桨 沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生反推力。 所述第二叶片螺距角范围是处于第 一叶片螺距角范围与第二叶片螺距 角范围之间的螺距角中间范围，并且包括叶片阻力为最小值的螺距角范围 以及在低推力情况下的正螺距角的范围和在低反推力情况下的负螺距角 的范围。处于第二叶片螺距角范围中的低推力情况下的正螺距角的范围可
从最小阻力点特别地延伸至最大正推力的10%的点。另外，处于第二叶片
螺距角范围中的低反推力情况下的负螺距角的范围可从最小阻力点特别
地延伸至最大负推力的10%的点。
调节装置用"第 一叶片螺距角范围到第三叶片螺距角范围调节螺旋
桨叶片1、 2...，反之亦然，同时借助于操作装置对所述调节装置进行操作。 在这种情况下，设计调节装置9使得至少第一组A的螺旋桨叶片1、 2...旋 转通过具有临界螺距角的第二叶片螺距角范围同时另 一组B中的螺旋桨叶 片处于正叶片螺距角范围。
特别地，调节装置9可以设计成使得只有第一组B的螺旋桨叶片可旋 转通过第二叶片螺距角范围并到达第三叶片螺距角范围，以产生反推力。 当可调螺距螺旋桨位于反推力位置时，由旋转通过具有临界螺距角的叶片 螺距角范围的螺旋桨叶片B所产生的反推力大于由第 一组A中螺旋桨叶片 所产生的推力。
调节装置9还可以设计成使得至少两组A、 B的螺旋桨叶片在相对于 彼此具有时间偏差的情况下能够分别从第 一叶片螺距角范围旋转通过第 二叶片螺距角范围并到达第三叶片螺距角范围。
具体地，在设定时间偏差的情况下能够提供螺旋桨叶片的设定，所述 螺旋桨叶片的设定使得一个组B中的螺旋桨叶片处于第一叶片螺距角范围 或第三叶片螺距角范围中同时另一组A中的螺旋桨叶片处于第二叶片螺距 角范围中，反之亦然。
总的来说，在本发明的示例和变体中，这一过程可以借助于控制装置 自动实现，该控制装置将适当的指令信号传送至连接在调节装置上游的操 作装置或驱动装置，在反推力操作模式下控制装置可以手动启动或通过信 号启动。另外，连接在调节装置上游的^^作装置或驱动装置可将调节装置 移动至反推力的位置，调节装置经由机械连接件产生多组螺旋桨叶片的时间偏差调节，所述连接件将调节元件连接至螺旋桨叶片。
调节装置9还可以具有用于调节在所有情况下一个螺旋桨叶片的螺距
角的驱动装置，驱动装置经由信号或数据线连接至^Mt装置以便对驱动装
置发出指令以及调节螺旋桨叶片。
总的来说，调节装置可具有一个调节元件或多个调节元件，可借助于 操作装置对所述调节元件进行操作或调节。为了调节螺旋桨叶片，可以设 置调节装置的至少一个调节元件借助于中间元件耦联至螺旋桨叶片，尤其
是利用中间元件91，其设置成用于在所有情况下对一个螺旋桨叶片1、2、... 进行调节并且在所有情况下一方面铰接在调节元件94上并且另一方面铰 接在相应的螺旋桨叶片1、 2、...的连接装置95上。基于至少一个调节元 件的调节来对各个组中的螺旋桨叶片进行调节的方式可以利用叶片调节 传递函数—一其作为调节元件的调节的函数一一通过基于连接件的机械 耦联的运动学设计来实现，所述连接件例如为中间元件或者至少一个调节 元件、至少一个中间元件及连接装置的几何布置，其中
.在至少一个调节元件的第一调节范围中，各组螺旋桨叶片的螺距角处于 第一叶片螺距角范围中，并且尤其是，相差的最大值为10度，
.在至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨叶片的螺距角 处于第二叶片螺距角范围中，而另一组B的螺旋桨叶片的螺iE巨角处于
第一叶片螺距角范围中， 在至少一个调节元件的第三调节范围中，为了执行反推力操作模式，第 一组的螺旋桨叶片的螺距角处于第三叶片螺距角范围中，并且另一组B 的螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中。 在这种情况下，调节装置9可以特别地通过以下方式实现
.曲轴92、 192、 292以可旋转的固定形式安装到各个螺旋桨叶片上，在 所有的情况下，在所述曲轴92、 192、 292上i殳置一个用于以^^方式 保持中间元件的连接装置95、 195、 295，所述连接装置95、 195、 295 相对于螺旋桨轴线离心设置，
用于在所有情况下调节一个螺旋桨叶片1、 2、...的所述至少一个中间 元件91、 191、 291,所述中间元件在所有情况下一方面铰接在调节装 置94上，并且另一方面铰接在连接装置95、 195、 295上，
调节装置9具有用于耦联IMt装置的输出与中间元件的一个或多个调节元件。
在具有用于调节多组螺旋桨叶片的多个调节元件的调节装置的一个实
施中，特别地，可以借助于沿螺旋桨轴线x延伸的例如导杆或导板的引导
装置来引导每个调节元件以使其能够移动，在调节元件的移动过程中所述 调节元件的转角不变。在这种情况下，特别地， 一个引导装置在所有的情 况下设置用于一个调节元件，和/或一个引导装置可以设置用于多个调节元 件。在这种情况下，多个调节元件可布置在同一引导装置上。可替代地， 还可以设置多个引导装置，其中分配给一个组的螺旋桨叶片的各个调节元 件可布置在专用的引导装置上。
在调节装置9的另一示例性实施方式中，该调节装置9还具有至少一 个心轴，所述心轴沿着螺旋桨轴线X纵向延伸并且调节元件94、 194可以 在转角变化的情况下在所述心轴上移动。调节元件能够通过操作装置来调 节，从而在心轴上旋转或移动。中间元件的运动连同调节元件的调节致使 螺旋桨叶片得到调节。在这种情况下，如果设置多个心轴，则一个心轴可 在所有的情况下"&置用于一个调节元件，和/或如果:&置一个心轴，则一个 心轴可i殳置用于多个调节元件。
在调节装置9的另一示例性实施方式中，在所有情况下， 一个调节元 件194、 294可i殳置用于各个组的螺旋桨叶片，尤其4一在多个调节元件布置 在同一心轴或引导装置上的情况下。如果i更置多个心轴或引导装置，则分 配给一个组的螺旋桨叶片的各个调节元件可布置在专用的心轴或引导装 置上。在本实施方式中，各个心轴本身可借助于一个或多个调节元件来调 节一个螺旋桨叶片。
在这种情况下，特别地，各个调节元件194、 294可M地耦联到不同 组的螺旋桨叶片。调节元件借助于中间元件耦联至连接装置95,在所有情 况下所述连接装置95位于一个组的螺旋桨叶片的叶根93上，例如，第一 组A的螺旋桨叶片。为了允许对多个组中的螺旋桨叶片进g节，沿围绕 螺旋桨轴线的旋转方向看，属于第一组的螺旋桨叶片的连接装置的旋转位 置相对于至少另 一组B的叶根93上的连接装置95在所有的情况下彼此偏 置。
在本发明的一个替代实施方式中，为了调节多个组中的螺旋桨叶片而 设置多个调节元件，其中所述调节元件并非以机械的方式耦联而是借助于控制装置和/或^作装置独立致动，以使得每个调节元件194、 294调节一 个组的螺旋桨叶片，并借助于一个^Mt装置和一个驱动装置独立^Mt各个 调节元件。
在另一实施方式中，调节装置可具有借助于操作装置围绕螺旋桨轴线
x旋转的调节元件294,以及在所有情况下铰接在调节元件;M目应的螺旋
桨叶片的相应连接装置的一个中间元件上。为此，特别地，调节装置9还 可具有心轴，所述心轴沿螺旋桨轴线X纵向延伸，并且调节元件94、 194 可以在转角变化的情况下在心轴上移动。可替代地，可以引导调节元件使 得调节元件借助于沿螺旋桨轴线X延伸的引导装置移动，在调节元件移动 的过程中调节元件的转角不变，在这种情况下， 一个引导装置可在所有情 况下设置用于一个调节元件，和/或一个引导装置可设置用于多个调节元 件。
下面将具体介绍螺旋桨叶片的布置，即为了实现螺旋桨叶片的时间偏 差调节而i殳置的多组螺旋桨叶片的构造。
可设置偶数个螺旋桨叶片及叶根93 ，并且调节装置可设置用于耦联至 偶数个叶根93,沿围绕螺旋桨轴线X的旋转方向看，第一组A中的螺旋 桨叶片与第二组B的螺旋桨叶片交替布置。
特别地，可设置四个螺旋桨叶片及叶根93，并且调节装置设计成用于 耦联至总共的四个螺旋桨叶片，所述四个螺旋桨叶片中关于螺旋桨轴线X 相对的两个螺旋桨叶片分配给第一组的螺旋桨叶片(图7a)。
特别地，可以设置六个螺旋桨叶片及叶根93或八个螺旋桨叶片及叶根 93 (图7b和7c以及图7d和7e )，并W目应地，调节装置设计成用于耦联 至总共的六个或八个螺旋桨叶片，在所述六个或八个中关于螺旋桨轴线X 相对的总共两个螺旋桨叶片形成第一组的螺旋桨叶片(图7b和7d)。可替 代地，总共六个或八个的螺旋桨叶片可以形成具有三个(图7c)或四个(图 7d)螺旋桨叶片的第一组的螺旋桨叶片，其中沿围绕螺旋桨轴线X的旋转 方向看，第一组中的螺旋桨叶片的位置以与第二组中的螺旋桨叶片交替的 方式确定。
另外，可以设置九个螺旋桨叶片及叶根93，调节装置设计成用于耦联 至总共的九个螺旋桨叶片，在所述九个螺旋桨叶片中，以如下方式设置的 总共三个螺旋桨叶片分配给第一组的螺旋桨叶片，其中沿围绕螺旋桨轴线X的旋转方向看，第二组的螺旋桨叶片中的两个螺旋桨叶片位于第一组的 螺旋桨叶片中的两个相邻的螺旋桨叶片95之间。
另外，可以设置多个第一组A的螺旋桨叶片。
另外，根据本发明，提供了一种可调螺距的螺旋桨，其具有一个基于 上述原理以及所述各个示例的调节装置。可调螺距螺旋桨具有螺旋桨轴以 及沿着螺旋桨轴的周向安装在螺旋桨轴上的多个叶根，每个叶根具有用于 在所有情况下支承一个螺旋桨叶片的轴^U殳备，在所述情况下， 一个螺旋 桨叶片1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8安装到相应的轴承设备中从而能够围绕叶 片轴线Y旋转，叶片轴线Y以一定的角度延伸并且特别i^目对于螺旋桨轴 线X径向延伸。在这种情况下，沿围绕螺旋桨轴线X的旋转方向看，具有 力作用点95的叶根93的数目以及第一组A的螺旋桨叶片的叶根93的布 置可以如前面关于第二组A的叶才艮93所描述的那样。
另外，根据本发明，提供了一种用于致动调节装置的控制装置，对其 变体已经进行了描述。基于控制装置中设定或设置反推力操作模式的信 号，控制装置产生反推力操作模式的控制指令或控制信号。控制指令或控 制信号传至操作装置和/或驱动装置，特别地，所述操作装置和/或驱动装 置以机械的方式调节所述调节元件，并因此而调节多个组中的螺旋桨叶片 的叶片螺多巨角。
控制装置可以是数字计算机或模拟计算机的形式。相应地，根据本发 明，还提供了一种可在计算机中执行的控制函数，其用于调节螺旋桨的调 节装置，其中控制程序使用用于调节螺旋桨的螺旋桨叶片的数据作为输入 变量，并且作为输出，产生用于^Mt才艮据本发明的调节装置的指令变量。
根据本发明，还提供了一种用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8的螺距角的方法，所述螺距角
处于具有正螺距角的第一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片10在正螺距
角处产生推力， 处于第二叶片螺距角范围中，
处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在负螺距角处，在螺旋桨
沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生《二惟力，
所述第二叶片螺距角范围是处于第一叶片螺距角范围与第二叶片螺距 角范围之间的螺距角中间范围，其包括叶片阻力为最小值的螺距角范围，以及在低推力情况下的正螺距角范围和在低反推力情况下的负螺距角范
围。该方法4^供
巡航操作模式，其中各组螺旋桨叶片的螺距角处于第 一叶片螺距角范围
中，和 反推力操作模式。 在这种情况下，
.在至少一个调节元件的第一调节范围中，各组螺旋桨叶片的螺距角处于
第一叶片螺距角范围中， 在至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨叶片的螺距角
处于第二叶片螺距角范围中的临界螺距角，而另一组B的螺旋桨叶片
的螺距角处于第 一叶片螺距角范围中， 在至少一个调节元件的第三调节范围中，为了提供反推力操作模式，第
一组的螺旋桨叶片的螺距角处于第三叶片螺距角范围中，并且另一组B
的螺旋桨叶片的螺距角处于第一叶片螺距角范围中。 在用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8的 螺距角的方法中，可以设置成在反推力操作模式下只有至少一个组B中的 螺旋桨叶片可旋转通过第二范围的临界螺距角并到达第三螺距角范围，在 所述情况下，当可调螺距螺旋桨位于反推力位置时，已经旋转通过临界螺 距角范围的螺旋桨叶片B所产生的《」惟力大于由其它螺旋桨叶片A所产生 的推力。
可替代地，在根据本发明的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8的螺距角的方法中，可以设置成在及z惟力^Mt模式 下至少两组A、 B的螺旋桨叶片在相对于彼此具有时间偏差的情况下分别 从第一叶片螺距角范围旋转通过第二叶片螺距角范围的临界螺距角并到 达第三范围。从而可以设置螺旋桨叶片的设定，使得一个组B的螺旋桨叶 片处于第一螺距角范围或第三叶片螺距角范围中同时另一组A的螺旋桨叶 片处于第二范围中的临界螺距角，反之亦然。
所述可调螺距螺旋桨具有许多优点。在推力反向时发生的空转速度可 保持在较低值，因此避免了螺旋桨传动部件的过载。因此，螺旋桨传动部 件，特别是例如驱动螺旋桨的涡轮，无需为了临界范围内的过载而进^i更 计，并因此而减轻了重量。由于无需借助于额外的大扭转来增加用于螺旋
20桨叶片临界范围的气动阻力，因此螺旋桨叶片的扭转可以为了巡航而最优
化。通常，由于可以很好地i史定可调螺距螺旋桨的反推力，因此无需特别 迅速地穿过通常的"临界区域，，或第二叶片螺距角范围。当有侧风的情况下 进行制动时，可调螺距螺旋桨还可以用于偏航角控制。
附图标记列表
1, 2， 3， 4， 5, 6， 7, 8 螺旋桨叶片
9 调节装置
10 螺旋桨
11 毂
91， 92 中间元件
93 叶根
94 辄
95 力作用点
权利要求
1. 一种调节装置(9)，用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)的螺距角，所述螺距角·处于具有正螺距角的第一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片(10)在所述正螺距角处产生推力，·处于第二叶片螺距角范围中，·处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在所述负螺距角处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下所述螺旋桨叶片产生反推力，所述第二叶片螺距角范围是设置在所述第一叶片螺距角范围与所述第二叶片螺距角范围之间的螺距角中间范围，所述第二叶片螺距角范围包括叶片阻力为最小值的螺距角范围以及在低推力情况下的正螺距角范围和在低反推力情况下的负螺距角范围，并且所述调节装置能够为所述螺旋桨叶片(1、2、...)提供从所述第一叶片螺距角范围到所述第三叶片螺距角范围的调节，反之亦然，其特征在于，所述调节装置(9)设计成使得基于借助于操作装置操作的所述调节装置，至少第一组(A)的螺旋桨叶片(1、2、...)旋转通过所述第二叶片螺距角范围，同时另一组(B)中的螺旋桨叶片处于正叶片螺距角范围中。
2.如权利要求l所述的调节装置，其特征在于，所述调节装置(9)设计成使得只有所述第一组(B)的螺旋桨叶片能够旋转通过所述第二螺距角范围并到达所述第三叶片螺距角范围以产生il推力，当所述可调螺距螺旋桨位于反推力位置时，由已经旋转通过叶片螺距角范围的临界螺距角的所述螺旋桨叶片(B)所产生的反推力大于由所述第一组(A)中的螺旋桨叶片所产生的推力。
3.如权利要求1所述的调节装置(9 )，其特征在于，所述调节装置(9)设计成使得至少两组(A、 B)的螺旋桨叶片在相对于彼此具有时间偏差的情况下能够分别从所述第一叶片螺距角范围旋转通过第二叶片螺距角范围并到达第三叶片螺距角范围，设定所述时间偏差使得能够提供螺旋桨叶片的设定，使得所述一个组(B)中的螺旋桨叶片处于所述第一叶片螺距角范围或所述第三叶片螺距角范围中，同时所述另一组(A)中的螺旋桨叶片处于所述第二叶片螺距角范围中，反之亦然。
4.如权利要求l、 2或3所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置具有用于调节在所有情况下一个螺旋桨叶片的螺距角的驱动装置，所述驱动装置经由信号或数据线连接至所述操作装置以便对所述驱动装置发出指令以及调节所述螺旋桨叶片。
5.如权利要求l、 2或3所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置(9)具有 至少一个调节元件(94)，其能够借助于操作装置进行调节，和 用于在所有情况下对一个螺旋桨叶片(1、 2、...)进行调节的至少一个中间元件(91、 92)，所述中间元件在所有情况下一方面^^在所述调节元件(94 )上并且另一方面铰接在相应的螺旋桨叶片(1、2、…)的连接装置(95)上，几何布置包括所述至少一个调节元件、所述至少一个中间元件和所述连接装置(95、 195、 295)，使得叶片螺距角调节传递函数作为调节元件的调节的函数，其中.在所述至少一个调节元件的第 一调节范围中，各组螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中并勤目差的最大值为10度， 在所述至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第二叶片螺距角范围中，而所述另一组(B)的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中， 在所述至少一个调节元件的第三调节范围中，为了执行反推力IMt模式，所述第 一组的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第三叶片螺距角范围中，并且所述另一组(B)的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中。
6.如权利要求5所述的调节装置(9)，其特征在于，.曲轴(92、 192、 292)以可旋转的固定形式安装到各个螺旋桨 叶片上，在所有情况下，在所述曲轴(92、 192、 292)上设置 一个用于以铰接方式保持中间元件的连接装置(95、 195、 295)， 所述连接装置(95、 195、 295)相对于螺旋桨轴线离心设置， 用于在所有情况下对一个螺旋桨叶片(1、 2、...)进行调节的 所述至少一个中间元件(91、 191、 291)，所述中间元件在所有 情况下一方面铰接在所述调节装置(94)上并且另一方面铰接 在所述连接装置(95、 195、 295)上， 所述调节装置(9)具有用于耦联所述操作装置的输出与所述中 间元件的一个或多个调节元件。
7.如权利要求5或6所述的调节装置(9)，其特征在于，借助于沿所 述螺旋桨轴线(X)延伸的引导装置来引导每个调节元件以使所述调节元 件能够移动，在所述调节元件移动的同时所述调节元件的转角不变，在所 述情况下， 一个引导装置能够在所有情况下^L置用于一个调节元件，和/ 或一个引导装置能够^1置用于多个调节元件。
8.如权利要求7所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节元件布 置在同一引导装置上，或设置多个引导装置，使得与一个组的螺旋桨叶片 相关联的各个调节元件布置在专用的引导装置上。
9.如权利要求5或6所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装 置(9)还具有至少一个心轴，所述心轴沿着所述螺旋桨轴线(X)的纵向 延伸并且所述调节元件(94、 194)能够在转角变化的情况下在所述心轴上 移动，在所述情况下， 一个心轴能够设置用于在所述情况下的一个调节元 件，和/或一个心轴能够设置用于多个调节元件。
10.如权利要求5至9中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于, 在所有情况下为每个组的螺旋桨叶片设置一个调节元件(194、 294)。
11.如权利要求10所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节元件 布置在同一心轴上，或者i殳置多个心轴，4吏得与一个组的螺旋桨叶片相关 联的各个调节元件布置在专用的心轴上。
12.如权利要求10所述的调节装置(9)，其特征在于，用于不同组的 螺旋桨叶片的所述调节元件(194、 294) ;W^地耦联，沿围绕所述螺旋桨轴线的旋转方向看，所述第一组(A)的螺旋桨叶 片的叶根(93)上的连接装置(95)相对于所述至少一个另一组(B)的 叶根(93)上的连接装置(95)在所有情况下彼此偏置。
13.如权利要求1至4中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于， 每个调节元件(194、 294)调节一个组的螺旋桨叶片，并且借助于操作装 置和驱动装置独立操作每个调节元件。
14.如权利要求5至8中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于， 所述调节装置具有调节元件(294)以及中间元件，所述调节元件能够借助 于所述操作装置进行调节并且所述调节元件能够围绕所述螺旋桨轴线(X)旋转，以及在所有情况下所述中间元件铰接在所述调节元件;M目应的螺旋桨叶片的相应的连接装置上。
15.如权利要求14所述的调节装置(9)，其特征在于，所述调节装置 (9)具有心轴，所述心轴沿所述螺旋桨轴线(X)的纵向延伸并且所述调 节元件(94、 194)能够在转角变化的情况下在所述心轴上移动。
16.如权利要求14所述的调节装置(9)，其特征在于，借助于沿所述 螺旋桨轴线(X)延伸的引导装置来引导每个调节元件以使所述调节元件 能够移动，在所述调节元件移动的同时所述调节元件的转角不变，在所述 情况下， 一个引导装置能够在所有情况下设置用于一个调节元件，和/或一个引导装置能够设置用于多个调节元件。
17.如前述权利要求中任一项所述的调节装置(9),其特征在于，所 述调节装置用以耦联至偶数个叶根(93 )，沿围绕所述螺旋桨轴线(X)的 旋转方向看，螺旋桨叶片的所述第一组(A)中的螺旋桨叶片与螺旋桨叶 片的所述第二组(B)中的螺旋桨叶片交替布置。
18.如权利要求1至16中任一项所述的调节装置(9 )，其特征在于， 所述调节装置用以耦联至总共的四个螺旋桨叶片，所述四个螺旋桨叶片中 关于所述螺旋桨轴线(X)相对的两个螺旋桨叶片分配给所述第一组的螺 旋桨叶片。
19.如权利要求1至15中任一项所述的调节装置(9),其特征在于， 所述调节装置耦联至总共的六个或八个螺旋桨叶片，所述六个或八个螺旋 桨叶片中关于所述螺旋桨轴线(X)相对的总共两个螺旋桨叶片分配给所 述第一组的螺旋桨叶片。
20.如权利要求1至15中任一项所述的调节装置(9),其特征在于， 所述调节装置耦联至总共的九个螺旋桨叶片，在所述九个螺旋桨叶片中， 以如下方式"&置的总共三个螺旋桨叶片分配给所述第一组的螺旋桨叶片 其中沿围绕螺所述旋桨轴线(X)的旋转方向看，用于所述第二组的螺旋 桨叶片的两个螺旋桨叶片设置在所述第一组的螺旋桨叶片中的两个相邻 的螺旋桨叶片(95)之间。
21.如前述权利要求中任一项所述的调节装置(9)，其特征在于，设 置多个第一组(A)的螺旋桨叶片。
22. —种具有如权利要求6至21中任一项所述的调节装置的可调螺距 螺旋桨，所述可调螺距螺旋桨具有螺旋桨轴以及多个叶根，所述多个叶根沿着所述螺旋桨轴的周向安装至所述螺旋桨轴并且每个叶根具有用于在 所有情况下支承一个螺旋桨叶片的轴承设备，在所述情况下， 一个螺旋桨叶片(1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8)安装到相应的轴承设备中从而能够围绕 叶片轴线(Y)旋转，所述叶片轴线(Y)以一定的角度延伸并且特别赠目 对于螺旋桨轴线(X)径向延伸。
23.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其 特征在于，设置偶数个具有力作用点(95)的叶根(93)，沿围绕所述螺旋 桨轴线(X)的旋转方向看，第一组的螺旋桨叶片(A)的叶根(93)的力 作用点(95)与第二组(A)的螺旋桨叶片的叶根(93)交替布置。
24.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其 特征在于，设置总共四个力作用点(95)并且所述力作用点(95)在所有 情况下布置在叶根(93 )上，所述四个力作用点中关于所述螺旋桨轴线(X) 相对的两个力作用点(95)分配给第一组的螺旋桨叶片。
25.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其 特征在于，设置总共六个或八个力作用点(95)并且所述力作用点(95) 在所有情况下布置在叶根(93)上，所述六个或八个力作用点中关于所述 螺旋桨轴线(X)相对设置的总共两个力作用点(95)分配给第一组的螺 旋桨叶片。
26.如权利要求22所述的具有调节装置(9)的可调螺距螺旋桨，其 特征在于，设置总共九个力作用点(95)并且所述力作用点(95)在所有 情况下布置在叶根(93)上，所述九个力作用点中以如下方式设置的总共 三个力作用点(95)分配给第一组的螺旋桨叶片其中沿围绕所述螺旋桨 轴线(X)的旋转方向看，用于第二组的螺旋桨叶片的两个力作用点(95) 设置在用于第一组的螺旋桨叶片的两个相邻的力作用点(95)之间。
27. —种用于致动如权利要求1至26中任一项所述的调节装置的控制装置，所述控制装置用以通过所述调节装置的调节来对螺旋桨叶片的叶片 螺距角进行调节。
28. —种能够在计算机中执行的控制函数，其用于调节螺旋桨的调节 装置，其中控制程序使用用于调节螺旋桨的螺旋桨叶片的数据作为输入变 量，并且作为输出，产生用于操作如权利要求1至26中任一项所述的调节 装置的指令变量。
29. —种用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8)的螺距角的方法，所述螺距角 处于具有正螺距角的第 一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片(10 ) 在所述正螺距角处产生推力， 处于第二叶片螺距角范围中， 处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在所述负螺距角 处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生反推力，所述第二叶片螺距角范围是i殳置在所述第一叶片螺距角范围与所述 第二叶片螺距角范围之间的螺距角中间范围，所述第二叶片螺距角范围包括叶片阻力为最小值的螺距角范围以及在低推力情况下的正螺距角范围和在^Jl推力情况下的负螺距角范围，其特征在于 所述方法提供巡航操作模式，在所述巡航操作模式中各组螺旋 桨叶片的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中， 所述方法提供反推力IMt模式，其中 在至少一个调节元件的第一调节范围中，各组螺旋桨叶片 的螺距角处于所述第一叶片螺距角范围中，. 在至少一个调节元件的第二调节范围中，第一组的螺旋桨 叶片的螺距角处于所述第二叶片螺距角范围中的临界螺距角， 而另一组(B)的螺旋桨叶片的螺多巨角处于所述第一叶片螺多巨 角范围中， 在至少一个调节元件的第三调节范围中，为了提供反推力 操作模式，所述第一组的螺旋桨叶片的螺距角处于所述第三叶片螺距角范围中，并且所述另 一组(B)的螺旋桨叶片的螺距 角处于所述第 一叶片螺距角范围中。
30.如权利要求29所述的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8)的螺距角的方法，其特征在于，在所述反推力操作 模式下，只有至少一个组(B)中的螺旋桨叶片能够旋转通过所述第二范 围的临界螺距角并到达所述第三螺距角范围，在所述情况下，当所述可调 螺距螺旋桨位于反推力位置时，由已经旋转通过临界螺距角范围的螺旋桨 叶片(B)所产生的《」惟力大于其它螺旋桨叶片(A)所产生的推力。
31.如权利要求29所述的用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8)的螺距角的方法，其特征在于，在所述^^推力^Mt 模式下，至少两组(A、 B)的螺旋桨叶片在相对于彼此具有时间偏差的情 况下分别从第 一调节范围旋转通过第二范围的临界螺距角并到达第三范 围，从而能够设置螺旋桨叶片的设定，使得所述一个组(B)的螺旋桨叶 片处于所述第一螺距角范围或所述第三叶片螺距角范围中，同时所述另一 组(A)的螺旋桨叶片处于第二范围中的临界螺距角，反之亦然。
全文摘要
一种调节装置(9)，其用于调节可调螺距螺旋桨的螺旋桨叶片(1、2、3、4、5、6、7、8)的螺距角，所述螺距角处于具有正螺距角的第一叶片螺距角范围中，螺旋桨叶片(10)在正螺距角处产生推力；处于第二叶片螺距角范围中；处于具有负螺距角的第三叶片螺距角范围中，在负螺距角处，在螺旋桨沿相同方向旋转的情况下螺旋桨叶片产生反推力。其中，在如下螺距角范围——即叶片阻力为最小值以及在低推力情况下的正螺距角范围和在低反推力情况下的负螺距角范围，至少第一组(A)的螺旋桨叶片(1、2、…)旋转通过具有临界螺距角的第二叶片螺距角范围同时另一组(B)中的螺旋桨叶片处于正叶片螺距角范围中。还描述了相应的可调螺距螺旋桨、计算机执行的控制函数以及方法。
文档编号B64C11/32GK101479151SQ200780023818
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月25日 优先权日2006年6月24日
发明者克劳斯-彼得·奈茨克, 安德烈亚斯·乌尔里希 申请人:空中客车德国有限公司