专利名称：用于控制涡桨发动机风扇叶片节距的装置的制作方法
用于控制涡桨发动机风扇叶片节距的装置
背景技术：
本发明大体上涉及包括至少一组节距可调风扇叶片的涡桨发动机。更具体地，本发明涉及对双螺旋桨飞机的涡桨发动机的风扇叶片节距进行控制。公知地，双螺旋桨飞机的涡桨发动机包括具有两个对转转子的涡轮，每个转子驱动一组无函道风扇叶片。例如，可以参考GB2U9502，其描述了这种涡桨发动机的各种实施方式。在这种类型的涡桨发动机中，每个组中的风扇叶片的节距(节距也可称为取向) 构成能够对涡桨发动机的推力进行控制的参数之一。为此，已知的对给定组中的风扇叶片节距进行控制的方案包括通过径向轴进行节距控制起飞(pitch control takeoff)，该径向轴由设置于涡桨发动机中央的致动器驱动。该方案尽管有效，但是其缺点是制造起来特别复杂，因为需要使用大量传动装置。 此外，上述类型的控制需要大直径的径向轴以克服扭力问题。不利的是，这样的轴会导致较大的最大横截面，由此额外增加了流经涡轮的空气流的阻碍，并导致效率损失。发明目的和内容本发明的一个主要目的是减少上述缺点，提出对风扇叶片节距进行控制，该控制不依靠借助运行中受到扭力的轴。该目的由一装置实现，该装置用于对涡桨发动机的风扇叶片节距进行控制，该涡桨发动机具有至少一组节距可调风扇叶片，所述组被固定以与旋转环一起旋转，该旋转环中心位于纵轴上并机械连接至涡轮转子，所述组中的每个叶片连接至中心位于所述纵轴上的同步环，以进行节距调整，所述装置特征在于其还包括滚动轴承，该滚动轴承具有内定位圈，该内定位圈可滑动地安装于涡轮壳体，并连接至中心位于所述纵轴上的致动器的杆上， 该滚动轴承还具有外定位圈，该外定位圈通过多个连接臂机械连接至所述同步环，所述连接臂连接至所述致动器杆，并铰链安装在所述同步环上，使得致动器的开启引起所述同步环围绕所述纵轴旋转移动。本发明的控制装置优点为连接臂在运行中受到牵引力而不是扭力，因此，构成连接臂的连杆的直径较小。此外，控制装置不包括任何传动装置，由此控制装置可靠，精确，质量轻。此外，本发明的控制装置的致动器在旋转时是固定的，优点为可靠。致动器杆连接至安装于涡轮壳体上的滚动轴承的一个定位圈上。有益地，每个连接臂包括连接至滚动轴承外定位圈的轴向连杆，连接至同步环的径向连杆，以及至少一个钟形曲柄，该钟形曲柄将轴向连杆连接至径向连杆，使得致动器的开启引起径向连杆沿基本径向的方向移动。优选地，每个连接臂还包括另一个钟形曲柄，其固定至旋转环，并首先连接至径向连杆，然后连接至切向连杆，该切向连杆固定至同步环，使得径向连杆沿基本径向方向的移动引起同步环围绕纵轴旋转移动。还优选地，滚动轴承的内定位圈适于通过槽在涡轮壳体上纵向滑动。
每个连接臂的径向连杆可以通过密封轴承被径向引导。有利地，控制装置还包括在致动器出故障时确保风扇叶片具有预定节距的装置。有利地，控制装置的每个连接臂径向穿过涡桨发动机的壳体臂。连接臂可以绕纵轴均勻分布。最后，上述组可以包括10个风扇叶片，致动器可以通过5个连接臂机械连接至同步环。本发明还提供双螺旋桨涡桨发动机，其包括具有两个对转转子的涡轮，以及两组节距可调风扇叶片，所述两组叶片被限制为与分别连接至所述转子的两个旋转环一起旋转，所述组中的至少一组的风扇叶片的节距通过如上定义的装置进行控制。
本发明的其他特征和优点通过参考下列附图所作的描述得以体现，这些附图仅示出实施方式，而不具有限制作用。图1为具有本发明螺旋桨节距控制装置的双螺旋桨涡桨发动机的纵截面图解视图；图2为图1的放大图，示出了如何控制上游组的螺旋桨节距；图3为图1的放大图，示出了如何控制下游组的螺旋桨节距；以及图4为图2和图3所示控制装置的一部分的端视图。
具体实施例方式图1为双螺旋桨型飞机涡桨发动机的实施方式的高度图解视图。这样的涡桨发动机是已知的，在此不再详述。涡桨发动机10特别包括纵轴12，以及绕所述纵轴同轴设置的环形机舱14。从上游到下游，涡桨发动机10还包括压缩机16， 燃烧室18，及具有两个对转转子22a，22b的涡轮20，这些部件也同样地绕涡桨发动机的所述纵轴12同轴设置。涡桨发动机10还包括节距可调风扇叶片沈的上游(或前部)组Ma，及下游(或后部)组Mb。更具体地，组2 和24b的每一个中的风扇叶片沈安装于各个旋转环28a 和28b上，每个旋转环形成中心位于涡桨发动机的纵轴12上的环形平台。各个组中的风扇叶片沈还周向均勻隔开，并从各个旋转环28a和28b的表面径向延伸。涡轮20的每个转子22a，22b承载并驱动其上安装有节距可调风扇叶片组Ma，Mb 的旋转环28a和^b中的一个进行旋转。涡桨发动机还包括对每个组Ma，24b中的风扇叶片的节距进行控制的装置。本发明的控制装置用于调整上游组2 和下游组Mb中的风扇叶片的节距。尽管如此，其可以用于仅对这些组中的一组中的叶片的节距进行控制。更精确地，如图2和图3所示，对于每个组Ma，Mb，本发明的控制装置包括同步环 30a，30b，该同步环的中心位于涡桨发动机的纵轴12上并相对于对应旋转环^a，28b共轴设置，该同步环的形状通常为多边形。此外，如图4所示，每个同步环30a，30b连接至枢转安装于对应旋转环^a，28b的叶片根部支撑34上，该连接是通过两端具有铰链的各传动连杆32实现的。以公知的方式， 每个支撑34通过诸如燕尾形连接件这样的装置容纳叶片沈的根部，并被固定至旋转环，由此能够通过诸如滚珠轴承这样的装置绕径向轴36旋转。因此，每个同步环30a，30b (沿一个方向，或另一方向)绕涡桨发动机的纵轴12进行的旋转引起每个叶片根部支撑34 (通过传动连杆3 绕各自的径向轴36旋转，由此产生改变安装于支撑上的叶片26的节距的效果。本发明的控制装置还包括致动器38(其为液压型，气动型，或电力型)，该致动器的中心位于纵轴12上，并固定至涡轮壳体39。致动器是固定的。致动器38也通过多个连接臂40a，40b机械连接至同步环30a，30b，以引起同步环绕纵轴12旋转。参考图2和图4，接下来描述连接臂40a，其将致动器38连接至上游组2 的同步环 30a。每个连接臂40a包括连接至致动器38的杆44的轴向连杆42a，连接至同步环30a 的径向连杆46a，以及将轴向连杆连接至径向连杆的钟形曲柄48a。每个连接臂还包括位于钟形曲柄48a和径向连杆46a之间的联结连杆50a。更精确地，每个连接臂40a的轴向连杆4 连接至滚珠轴承Ma的外定位圈52a。 滚珠轴承的内定位圈56a通过槽58a安装在涡轮壳体39上，并连接至致动器38的杆44。 滚珠轴承5 支撑转子22a的旋转轴59a，该转子驱动上游组2 旋转，由此使处于固定参考系(涡轮壳体39)的致动器的杆44的平移移动被传送至旋转参考系(转子22a)。此外， 每个连接臂40a的钟形曲柄48a枢转连接至轴59a。借助这样的布置，很容易理解致动器38的启动引起滚珠轴承5 通过其内定位圈 56a在涡轮壳体39上滑动而纵向移动。由于每个连接臂的轴向连杆4 连接至滚珠轴承的外定位圈，它同样也可以沿纵轴12移动，由此引起钟形曲柄48a绕其紧固点在转子22a的轴59a上摇动。通过联结连杆50a，钟形曲柄48a绕其紧固点的摇动引起径向连杆46a沿基本径向的方向移动。图2也示出了这种连接方式，其中连接臂40a的各个部件的极限位置通过实线和虚线示出。本发明的控制装置还包括将每个连接臂40a的径向连杆46a的这种移动转换成同步环30a绕纵轴12的旋转的装置。为此，如图4所示，每个连接臂40a还具有另一个钟形曲柄60a，该钟形曲柄枢转固定在旋转环28a上，并首先连接至径向连杆46a，然后连接至同样固定至同步环30a的切向连杆62a。因此，径向连杆沿基本径向方向的移动引起钟形曲柄60a绕其紧固点在旋转环上摇动，由此产生使切向连杆沿基本切线的方向移动的效果。这种移动引起同步环30a(沿一个方向，或另一个方向)绕纵轴旋转。图4示出了这种连接方式，其中进行上述转换的各个部件的极限位置被并列示出。参考图3和图4，接下来描述连接臂40b，其将致动器38连接至下游组24b的同步环 30b ο为了对上游组的叶片节距进行控制，每个连接臂40b包括轴向连杆42b，连接至同步环30b的径向连杆46b，将轴向连杆连接至径向连杆的钟形曲柄48b，以及联结连杆50b更精确地，每个连接臂的轴向连杆42b连接至滚珠轴承54b的外定位圈52b。滚珠轴承的内定位圈56b通过槽58b安装在涡轮壳体39的下游端上，并同样连接至致动器38 的杆44。
滚珠轴承54b支撑转子22b的轴59b旋转，该转子驱动下游组24b旋转，由此使处于固定参考系(涡轮壳体39)的致动器的杆44的平移移动被传送至旋转参考系(转子 22b)。此外，每个连接臂40b的钟形曲柄48b枢转连接至轴59b。可以理解，致动器的启动引起轴向连杆42b纵向移动，由此引起钟形曲柄48b绕其紧固点在轴59b上摇动。钟形曲柄48a的摇动引起径向连杆46b沿基本径向的方向移动。最后，类似于如上参考图4所描述的方式，连接臂40b的径向连杆46b的移动被转换成同步环30b绕纵轴12的旋转。如图4所示，为实现该目的，每个连接臂40b还具有另一个钟形曲柄60b，该钟形曲柄枢转固定在旋转环28b上，并首先连接至径向连杆46b，然后连接至固定至同步环30b的切向连杆62b。这种连接方式与上述的用于驱动上游组的连接方式相同。接下来描述控制上游组叶片节距和控制下游组叶片节距之间的共同特征。连接臂40a，40b穿过油罩，由此这些臂的径向连杆46a，46b在其内端通过密封轴承68a，68b被径向引导。此外，同样的径向连杆46a，46b分别径向穿过涡桨发动机的壳体臂 70a，70b。此外，根据本发明的控制上游组叶片节距和控制下游组叶片节距之间的特别有利的共同特征，控制装置还包括在致动器出故障时确保叶片具有预定节距的装置。如图4所示，这些装置通过形成对重装置的轻部件(flyweight) 72a，72b实现。这些轻部件72a，72b固定至钟形曲柄60a，60b，并具有确定重量，以确保对径向连杆46a，46b 的牵引力。因此，在致动器38出故障时，径向连杆46a，46b以及这些轻部件72a，72b产生的离心力引起钟形曲柄60a，60b绕其紧固点旋转，以将同步环30a，30b “返回，，至预定位置。 举例来说，该预定位置可以对应于使风扇叶片26周期变距(feathering)。此外，上述附图示出了涡桨发动机配置，其中安置有具有本发明控制装置的叶片组，其具有10个风扇叶片。在这种配置中，绕涡桨发动机的纵轴12均勻分布的5个连接臂 40a, 40b可以用于引起同步环30a，30b旋转(每个同步环的形式为十边形)。最后，上述对发明进行的描述参考了涡桨发动机，其具有直接连接至螺旋桨的对转涡轮。当然，本发明还可应用于螺旋桨由行星齿轮装置驱动的双螺旋桨涡桨发动机。
权利要求
1.用于对涡桨发动机的风扇叶片节距进行控制的装置，该涡桨发动机具有至少一组 (24a, 24b)节距可调风扇叶片( )，所述组被固定以与旋转环—起旋转，该旋转环中心位于纵轴(1 上并机械连接至涡轮转子0 , 22b)，所述组中的每个叶片连接至中心位于所述纵轴上的同步环(30a，30b)，以进行节距调整，所述装置特征在于其还包括滚动轴承(Ma，54b)，该滚动轴承具有内定位圈(56a，56b)，该内定位圈可滑动地安装于涡轮壳体，并连接至中心位于所述纵轴上的致动器(38)的杆04)上，该滚动轴承还具有外定位圈 (5 , 52b)，该外定位圈通过多个连接臂(40a，40b)机械连接至所述同步环，所述连接臂连接至所述致动器的杆G4)，并铰链安装在所述同步环上，使得所述致动器的开启引起所述同步环围绕所述纵轴旋转移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中每个连接臂(40a，40b)包括连接至所述滚动轴承 (54a, 54b)的所述外定位圈(52a，52b)的轴向连杆0 , 42b)，连接至所述同步环(30a， 30b)的径向连杆G6a，46b)，以及至少一个钟形曲柄08a，48b)，该钟形曲柄将所述轴向连杆连接至所述径向连杆，使得所述致动器的开启引起所述径向连杆沿基本径向的方向移动。
3.根据权利要求2所述的装置，其中每个连接臂(40a，40b)还包括另一个钟形曲柄 (60a，60b)，该钟形曲柄固定至所述旋转环08a，28b)，并首先连接至所述径向连杆(46a， 46b)，然后连接至切向连杆(6h，62b)，该切向连杆固定至所述同步环(30a，30b)，使得所述径向连杆沿基本径向方向的移动引起所述同步环围绕所述纵轴旋转移动。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述滚动轴承(5 ，54b)的所述内定位圈 (56a, 56b)适于通过槽(58a，58b)在所述涡轮壳体上纵向滑动。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的装置，其中每个所述连接臂G0a，40b)的所述径向连杆(46a，46b)通过密封轴承(68a，68b)被径向引导。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的装置，该装置还包括在所述致动器(38)出故障时确保所述风扇叶片06)具有预定节距的装置(7h，72b)。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的装置，其中每个连接臂(40a，40b)径向穿过所述涡桨发动机的壳体臂(70a，70b)。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的装置，其中所述连接臂(40a，40b)绕所述纵轴 (12)均勻分布。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的装置，其中所述组Q4a，Mb)包括10个风扇叶片(26)，所述致动器(38)通过5个连接臂(Ma，Mb)机械连接至所述同步环。
10.双螺旋桨涡桨发动机，其包括具有两个对转转子(22a，22b)的涡轮(20)，以及两组 (24a, 24b)节距可调风扇叶片( )，所述两组叶片被限制为与分别连接至所述转子的两个旋转环—起旋转，所述组中的至少一组的所述风扇叶片的节距通过权利要求1 至9任意一项所述的装置进行控制。
全文摘要
本发明涉及用于对涡桨发动机的风扇叶片节距进行控制的装置，该涡桨发动机具有至少一组(24a)被固定以与旋转环(28a)一起旋转的节距可调风扇叶片(26)，该旋转环机械连接至涡轮转子，所述组中的每个叶片连接至同步环(30a)，以进行节距调整。所述装置还包括滚动轴承(54a)，该滚动轴承具有内定位圈(56a)，该内定位圈可滑动地安装于涡轮壳体，并连接至致动器(38)的杆(44)上；该滚动轴承还具有外定位圈(52a)，该外定位圈通过多个连接臂(40a)机械连接至所述同步环，所述连接臂连接至所述致动器杆，并铰链安装在所述同步环上，使得所述致动器的开启引起所述同步环围绕所述纵轴旋转移动。
文档编号B64C11/30GK102448818SQ201080023542
公开日2012年5月9日 申请日期2010年4月19日 优先权日2009年5月29日
发明者吉勒斯·艾伦·查瑞尔, 弗朗索瓦·加列特, 沃特·鲍克 申请人:斯奈克玛