旋翼叶片和用于将旋翼叶片联接于旋翼毂中的结构系统的制作方法
【专利摘要】一种旋翼毂可以包括：旋翼叶片；旋翼轭架；夹持构件，该夹持构件具有内侧部分、上延伸部和下延伸部；以及旋翼叶片，该旋翼叶片具有通过第一螺栓、第二螺栓和第三螺栓联接至夹持构件的上延伸部和下延伸部的根端。第一螺栓定位在旋翼叶片的展向轴线上。第二螺栓相对于展向轴线偏移第一弦向距离，并且相对于第一螺栓偏移第一展向距离。第三螺栓相对于展向轴线偏移第二弦向距离，并且相对于第一螺栓偏移第二展向距离。
【专利说明】旋翼叶片和用于将旋翼叶片联接于旋翼毂中的结构系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种旋翼叶片，以及一种用于将旋翼叶片联接至旋翼毂的结构系统。
【背景技术】
[0002]通常，旋翼叶片以各种各样的方式联接至旋翼毂。一种传统的旋翼叶片附接系统包括在旋翼叶片的根端将旋翼叶片用两个沿弦向轴线定向的螺栓进行附接。另一种传统的旋翼叶片附接系统包括在旋翼叶片的根端将旋翼叶片用两个沿展向轴线定向的螺栓进行附接。尽管已经对旋翼叶片的附接做出了显著的改进，但是仍然有相当大的改进空间。
[0003]需要一种改进的旋翼叶片以及一种用于将旋翼叶片联接至旋翼毂的改进的结构系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]被认为是本申请的实施方式的特性的新颖特征在所附权利要求中进行了论述。然而，通过参考下文的详细描述，当结合附图阅读时，将会最好地理解实施方式本身与使用的优选模式及其其他目的和优点，其中:
[0005]图1是根据示例性实施方式的具有旋翼叶片的旋翼机的侧视图；
[0006]图2是根据示例性实施方式的旋翼毂的立体图；
[0007]图3是根据示例性实施方式的旋翼毂的俯视图；
[0008]图4是根据示例性实施方式的旋翼毂的俯视图；
[0009]图5是根据示例性实施方式的旋翼毂的俯视图；
[0010]图6是根据示例性实施方式的沿图5的截面线6-6截取的旋翼毂的横截面视图；
[0011]图7是根据示例性实施方式的旋翼叶片的立体图；以及
[0012]图8是根据示例性实施方式的图7的旋翼叶片的局部立体图。
【具体实施方式】
[0013]以下描述了装置和方法的说明性实施方式。为清楚起见，在该说明书中可能没有对实际实施的所有特征进行描述。显然应当理解的是，在任何这种实际实施方式中的开发过程中都必须作大量的具体实施决定，以实现开发者的具体目标，例如符合体系相关和行业相关的限制，这些限制随实施不同而不同。此外，可以理解的是，这样的开发工作可能是复杂而耗时的，但仍然是那些掌握本发明的益处的本领域普通技术人员的常规工作。
[0014]在本说明书中，在描述附图中的器件时，可以参考不同部件之间的空间关系以及部件的各方面的空间定向。然而，如本领域的技术人员在完整阅读本申请之后将会认识到的，本文所描述的器件、构件、装置等都可以以任何期望取向定位。因此，由于本文所描述的器件可以以任何期望方向定向，所以在使用诸如“在…上方”、“在…下方”、
[0015]“上部”、“下部”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间定向时，应当被理解成描述这些部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间定向。
[0016]现参照附图中的图1，示出了旋翼机101。旋翼机101具有旋翼系统103，该旋翼系统103具有多个旋翼叶片105。每个旋翼叶片105的桨距均可以选择性地受到控制，以便选择性地控制旋翼机101的方向、推力和升力。旋翼机101还包括机身107、反扭矩系统109和尾部111。旋翼机101还包括起落架系统113，以为旋翼机提供地面支撑。应当理解的是，旋翼机101只是对能够实现本文所公开的实施方式的各种飞行器进行说明。仅举几个例子来说，其他的飞行器实施可以包括混合式飞行器、倾转旋翼飞行器、无人驾驶飞行器、自转旋翼机以及各种直升机构型。
[0017]参照图2至图6，进一步详细示出了旋翼毂103。旋翼毂103包括联接至塔杆113的轭架115。每个旋翼叶片105均通过夹紧装置119联接至轭架115。每个夹持件119的内侧部分均通过离心力支承件135固定在轭架115的开口中。夹持件119是具有上延伸部137和下延伸部139的单一的连续构件。旋翼叶片105通过第一螺栓129、第二螺栓131和第三螺栓133的独特布置附接至夹持件119的外侧部分。桨距角柄(pitch horn) 123插入旋翼叶片105和夹持件119的上延伸部137与下延伸部139之间。阻尼器121附接于轭架115和桨距角柄123的阻尼器附接部分141之间。
[0018]在运行过程中，动态力作用在旋翼叶片105和旋翼系统103的关联部件上。最初的动态力包括沿离心力方向145的离心力负载、沿弯曲方向147的弦向弯曲和沿弯曲方向149的梁向弯曲(beamwise bending)的组合。这种负载必然会受到用于将旋翼叶片105附接至夹持件119的附接机构的反作用。此外，由于气动加载以及来自于桨距角柄123的变桨输入，会经历围绕变桨轴线143的扭转加载。传统的双螺栓附接布置具有若干缺点。例如，当两个螺栓大致展向布置时，围绕变距轴线143的扭转加载会引起沿轴线——该轴线由沿展向定位的两个螺栓形成——的弯曲。在两个螺栓大致沿弦向布置的传统双螺栓布置中，沿方向149的梁向弯曲可以引起沿轴线——该轴线由沿弦向定位的两个螺栓形成——的弯曲。在这些传统双螺栓布置中，两个螺栓必须确定尺寸以抵抗弯曲载荷，这样会增加重量，因为直径较大的螺栓会增加边距要求、螺栓重量以及根端处的旋翼叶片结构。
[0019]相比于传统的双螺栓布置，本公开的实施方式包括以下述方式共同抵抗运行负载的三螺栓的三角模式:减小螺栓的尺寸以及旋翼叶片105与夹持件119中对应的附接凸耳的尺寸，从而减小旋翼系统103的总重量并且增加旋翼机101的有效载荷。此外，三螺栓模式的气动阻力实际上小于双螺栓弦向布置。此外，利用多于三个的螺栓会增加不必要的重量，并且还会增加旋翼叶片的手动折叠过程的复杂性。
[0020]三旋翼叶片附接螺栓的布置包括第一螺栓129，该第一螺栓129是三个螺栓中最靠内侧的，并且位于旋翼叶片105的中央展向平面上。该三旋翼叶片附接螺栓的布置还包括沿弦向平面定位的第二螺栓131和第三螺栓133，并且两者在靠外侧的翼展方向上相对于第一螺栓129偏移距离D1。第二螺栓131和第三螺栓133分别相对于中央展向平面偏移弦向距离C1和C2。在示例性实施方式中，C1等于C2。
[0021]用于将旋翼叶片105附接至夹持件137的第一螺栓129、第二螺栓131和第三螺栓133的组合与布置具有独特的优势。首先，就沿方向149的梁向弯曲而言，假设不存在第一螺栓129，则由于第二螺栓131和第三螺栓133沿弦向方向定位，因此第二螺栓131和第三螺栓133将会受到来自沿方向149的梁向弯曲的相对较大的弯曲力。然而，第一螺栓129的存在通过创建跟/趾效应能够大大减小第二螺栓131和第三螺栓133上的弯曲力。第二，就大致围绕变距轴线143的扭转力而言，假设不存在第二螺栓131或者第三螺栓133，则例如气动力或来自于桨距角柄123的输入将会创建围绕轴线的相对较大的弯曲力，其中，该轴线形成于第一螺栓129与第二螺栓131之间或者形成于第一螺栓129与第三螺栓133之间。然而，除了第一螺栓129以外，第二螺栓131和第三螺栓133的存在也通过创建跟/趾效应而大大减小了弯曲力。
[0022]此外，通过将第一螺栓129定位在沿弦向定位的第二螺栓131和第三螺栓133的内侧，可以使旋翼叶片105在根端逐渐变细或者变得更窄。旋翼叶片105在根端逐渐变细使得在旋翼叶片105的根端和桨距角柄的阻尼器附接部分141之间留有间隙。
[0023]现在还参照图7和8对旋翼叶片105作进一步地详细描述。旋翼叶片105可以具有前缘701、后缘703、根端705和稍端707。应理解的是，旋翼叶片105可以拥有各种各样的构型。例如，旋翼叶片105可以在根端705和稍端707之间具有一定程度的内在扭转。描述的另一示例中，旋翼叶片105可以具有下反角翼稍，或者任何其他期望的空气动力学轮廓。旋翼叶片105包括孔709、711和713，该孔709、711和713分别提供用于螺栓129、131和133的对应的孔口。因此，本文关于螺栓129、131和133的定位的进一步的公开内容同样适用于孔709、711和713在旋翼叶片105上的定位。应当理解的是孔709、711和713可以包括定位于其中的衬套或类似物，以作为用于螺栓129、131和133的柄部的支撑面。
[0024]旋翼叶片105可以包括前渐缩部715和后渐缩部717，每个渐缩部均朝向旋翼叶片的中线轴减缩直到在圆形部分719处接合为止。圆形部分719可以具有某一直径，该直径随相对于孔709的期望边距而变化。
[0025]在图2至图4中，第一螺栓129和第三螺栓133被示为可快速拆卸的膨胀螺栓，其被构造成不需要工具就能够拆卸。销可以从下部拆除，从而允许手柄枢转，手柄的枢转致动凸轮构件，从而允许拆除螺栓。一旦将第一螺栓129和第三螺栓133拆除，旋翼叶片105就能够围绕第二螺栓131自由旋转。应理解的是，一些旋翼机的操作者不需要折叠旋翼叶片105 ;像这样的，第一螺栓129、第二螺栓131和第三螺栓133全都可以是普通螺栓。此外，图5和图6示出了全部为普通螺栓的第一螺栓129、第二螺栓131和第三螺栓133。
[0026]本文的实施方式就旋翼机上的主旋翼组件进行了说明；然而，应理解的是这些实施方式可适应尾旋翼组件。
[0027]以上所公开的【具体实施方式】仅是说明性的，这是因为可以以对于受益于本文教导的益处的本领域技术人员而言显而易见的不同但等效的方式对该装置进行修改和实施。在不偏离本发明的范围的情况下，可以对本文所描述的装置做出修改，增补或省略。装置的部件可以是整体的或分开的。另外，可通过更多个、更少个或其他部件执行设备的操作。
[0028]此外，除了下文权利要求书中所描述的之外，对于本文所示的构造或设计的细节没有任何限制目的。因此，明显的是，以上所公开的【具体实施方式】可以被改变或修改，并且所有这些变化都被认为在本申请的范围和精神之内。因此，本文所寻求的保护如下文的权利要求书中所阐述的。
[0029]为协助专利局以及协助此申请授予的任何专利的任何读者理解其所附的权利要求， 申请人:希望注意，除非在特定的权利要求中明确地使用“的方法”或“的步骤”等词汇，否则，所附的任何权利要求不意于援引35 U.S.C.§112的第6段，如其存在于提交日。
【权利要求】
1.一种旋翼毂，包括: 旋翼叶片； 旋翼轭架； 夹持构件，所述夹持构件具有内侧部分、上延伸部和下延伸部；以及 旋翼叶片，所述旋翼叶片具有通过第一螺栓、第二螺栓和第三螺栓联接至所述夹持构件的所述上延伸部和所述下延伸部的根端； 其中，所述第一螺栓定位在所述旋翼叶片的展向轴线上，所述第二螺栓相对于所述展向轴线偏移第一弦向距离并且相对于所述第一螺栓偏移第一展向距离，所述第三螺栓相对于所述展向轴线偏移第二弦向距离并且相对于所述第一螺栓偏移第二展向距离。
2.根据权利要求1所述的旋翼毂，还包括: 联接至所述旋翼叶片的桨距角柄。
3.根据权利要求1所述的旋翼毂，还包括: 桨距角柄，所述桨距角柄至少部分地插入所述夹持构件的所述上延伸部与所述旋翼叶片之间以及所述夹持构件的所述下延伸部与所述旋翼叶片之间。
4.根据权利要求1所述的旋翼毂，还包括: 桨距角柄，所述桨距角柄联接至桨距连接件并且联接至阻尼器，所述阻尼器还联接至所述旋翼轭架。
5.根据权利要求1所述的旋翼毂，其中，所述第一螺栓、所述第二螺栓和所述第三螺栓中的至少一者是具有能够被致动的手柄构件的快速释放螺栓。
6.根据权利要求1所述的旋翼毂，其中，所述展向轴线是所述旋翼叶片的中心线。
7.根据权利要求1所述的旋翼毂，其中，所述第一展向距离等于所述第二展向距离。
8.根据权利要求1所述的旋翼毂，其中，所述第一展向距离的大小不等于所述第二展向距离的大小。
9.根据权利要求1所述的旋翼毂，其中，所述第一弦向距离与所述第二弦向距离大小相等但是方向相反。
10.根据权利要求1所述的旋翼毂，其中，所述第一弦向距离与所述第二弦向距离大小不相等并且方向相反。
11.根据权利要求1所述的旋翼毂，还包括: 所述旋翼叶片中的第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔被定位成接收所述第一螺栓，所述第二孔被定位成接收所述第二螺栓，以及所述第三孔被定位成接收所述第三螺栓。
12.根据权利要求11所述的旋翼毂，还包括: 定位于所述第一孔、所述第二孔和所述第三孔中的每者中的衬套。
13.根据权利要求1所述的旋翼毂，其中，所述旋翼毂是用于旋翼机的主旋翼毂。
14.一种旋翼叶片，包括: 翼型构件，所述翼型构件具有根端部分、稍端部分、前缘部分和后缘部分； 其中，所述根端部分包括被构造成用于将所述旋翼叶片附接至旋翼毂的第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔定位在所述翼型构件的展向轴线上，所述第二孔相对于所述展向轴线偏移第一弦向距离并且相对于所述第一孔偏移第一展向距离，所述第三孔相对于所述展向轴线偏移第二弦向距离并且相对于所述第一孔偏移第二展向距离。
15.根据权利要求14所述的旋翼叶片，还包括: 定位于所述第一孔、所述第二孔和所述第三孔中的每者中的衬套。
16.根据权利要求14所述的旋翼叶片，其中，所述第一展向距离等于所述第二展向距离。
17.根据权利要求14所述的旋翼叶片，其中，所述第一展向距离的大小不等于所述第二展向距离的大小。
18.根据权利要求14所述的旋翼叶片，其中，所述第一弦向距离与所述第二弦向距离大小相等但是方向相反。
19.根据权利要求14所述的旋翼叶片，其中，所述第一弦向距离与所述第二弦向距离大小不相等并且方向相反。
20.根据权利要求14所述的旋翼叶片，其中，所述根端包括第一渐缩部和第二渐缩部，所述第一渐缩部和所述第二渐缩部形成所述旋翼叶片的狭窄部并且在圆形部分处接合，所述圆形部分形成所述翼型构件的最靠内侧的部分。
【文档编号】B64C27/48GK104443375SQ201410471653
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】马克·A·维尼卡, 乔纳森·P·格林, 罗伯特·A·塞尔夫, 约翰·R·麦卡洛 申请人:贝尔直升机德事隆公司