具有至少两个螺旋桨桨叶的螺旋桨组件的制作方法

本发明涉及一种螺旋桨组件，该螺旋桨组件具有至少两个螺旋桨桨叶，该至少两个螺旋桨桨叶由相关联的连接装置互连，该相关联的连接装置限定该至少两个螺旋桨桨叶在操作中的共用桨距轴线，且该至少两个螺旋桨桨叶的每个桨叶均包括相关联的前缘和尾缘，该相关联的前缘和尾缘限定其相应的翼弦和四分之一翼弦线，且该螺旋桨组件包括如权利要求所述的特征。本发明进一步涉及一种飞行器，该飞行器包括此种螺旋桨组件，且该飞行器包括如权利要求14所述的特征。

背景技术：

螺旋桨组件通常实施为所谓的固定桨距螺旋桨，即螺旋桨所具有的螺旋桨桨叶无法围绕这些螺旋桨桨叶的相应纵向轴线转动来进行桨距调节。这些固定桨距螺旋桨在它们相关联的螺旋桨平面之上产生均匀的升力分布，只要这些螺旋桨在轴向空气入流场中操作即可。下文简称为“轴向入流场”的此种轴向空气入流场通常在给定飞行器的悬停状况期间产生。

然而，在给定飞行器的向前飞行状况期间，这些固定桨距螺旋桨并不在它们的相关联螺旋桨平面之上产生均匀的升力分布，而是在这些螺旋桨的相关联螺旋桨平面的相对较大部分中产生不足量的阻力，因为空气并非轴向地进入螺旋桨平面。换言之，在向前飞行状况期间，固定桨距螺旋桨在下文也简称为“非轴向入流场”的非轴向空气入流场中操作，这会引起不足量的阻力并且导致需要相对较大量的动力来推进给定飞行器。

例如，如果具有两个直径上相对的螺旋桨桨叶的基本上垂直安装的固定桨距螺旋桨在非轴向入流场中，例如在向前飞行状况期间操作，则相应的前行桨距会产生相当大量的升力、阻力和俯仰力矩，而相应的后行桨距也会产生相当大量的阻力，但由于该后行桨距的基础固定螺旋桨桨距角而仅仅产生相对较低量的升力和俯仰力矩。更确切地说，通常将螺旋桨桨叶的翼型描述为翼弦c，该翼弦限定从螺旋桨桨叶的相应前缘至相应尾缘的距离。为了描述作用在给定翼型上的空气动力学作用力和力矩，通常使用翼型的、偏离前缘的所谓c/4点。在该c/4点中，阻力和俯仰力矩作用在给定飞行器上，且由此在该点处给出所有的空气动力学参数。因此，将c/4点命名为“翼型参照点”，该翼型参照点限定所谓的c/4线，即四分之一翼弦线，该四分之一翼弦线沿着螺旋桨的翼展并且用于允许大范围的各种翼型相对于彼此的比较。这也适用于上述示例，其中，用作翼型的前行桨叶在该前行桨叶的相关联四分之一翼弦线处产生较高的升力、较高的阻力以及较高的俯仰力矩，而后行桨叶在该后行桨叶的相关联四分之一翼弦线处产生较低的升力、较高的阻力以及较低的俯仰力矩。

于是，相对的螺旋桨桨叶之间的相关联力分布在作用力上还是在力矩上都是不平衡的。这附加地产生相对较大量的桨叶根部动量，这对于相应的螺旋桨桨叶设计是不利的。总是，由于传统的固定桨距螺旋桨并不具有任何桨距调节装置，因而这些螺旋桨在操作中的升力和阻力分布是极为不利的。

此种问题可通过应用具有旋翼桨叶的铰接式旋翼组件来避免，其中每个旋翼桨叶铰接并且在该旋翼桨叶的转动方位角上单独地控制。这通常称为周期变距致动，该周期变距致动在当前的垂直的起飞和降落飞行器中实施并且通常需要复杂的、重型且成本密集的桨距调节装置，该桨距调节装置需要通过主动地致动每个旋翼桨叶来个别地调节每个旋翼桨叶。

更确切地说，铰接式旋翼组件是主动致动的旋翼组件，该主动致动的旋翼组件通常不仅设有周期变距调节装置而且设有总距调节装置以对于升力和阻力都是有效的。因此，甚至在非轴向入流场中操作期间，也能实现在旋翼组件的转动方位角上的均匀升力分布。该方位角相对于相应的前行旋翼桨叶限定为对于该旋翼桨叶的最后方位置是0°而在相应的前行桨叶一侧上是90°。然而，周期变距调节装置和总距调节装置通常实施为主动致动装置，该主动致动装置具有相对较大的复杂度和重量，并且需要成本高、复杂控制机构和监视装置。

文献us2614637描述了一种直升飞机的旋翼组件，该旋翼组件设有基于节流设置和动力，即旋翼组件在操作中的转动速度的自动旋翼桨距调节机构。更确切地说，旋翼组件包括多个旋翼桨叶，每个旋翼桨叶均附连于相关联的短轴，该短轴能在直升飞机的轮毂结构中角向地调节以用于桨距变化。轮毂结构连结于垂直延伸的中空轴，该中空轴在操作中由直升飞机的合适动力源转动。每一个旋翼桨叶经由相关联的臂连接于轴环并且经由钟形曲柄杆连接于配重，该轴环借助施加于该轴环的弹性力而能主动地运动，而该钟形曲柄轴能借助在操作中作用在配重上的离心力运动。因此，每一个旋翼桨叶的桨距在操作中自动地并且独立于所有其它旋翼桨叶的桨距来调节。因此，旋翼组件适合于对于迎风或rpm的突然改变做出积极地反应，并且通过减小/增大桨叶的入射角来抵消。

然而，由于所需的臂、轴环、杆件以及配重，此种自动旋翼桨距调节机构是相对复杂、重型且成本高的。此外，在旋翼组件的相对旋翼桨叶之间并不存在力和力矩的传递。

文献wo2014160526描述了一种用于微型飞行器的被动旋翼控制机构。更确切地说，描述了一种欠致动被动机构，该欠致动被动机构适合于通过调节平均旋翼速度并且通过经由电动机扭矩的协调脉冲来产生控制力矩以维持此类飞行器的提升推力。电动机扭矩的快速脉冲引起旋翼桨叶的迎角发生振荡，且由此导致“周期控制”，而无需传统的辅助致动器和联动件。换言之，桨距调节借助这样一种系统来执行，该系统借助与电动机扭矩相链接的脉冲控制件来经由致动器主动地控制相关联的单独安装的旋翼桨叶的相对运动。因此，此种主动控制系统至少设有处理器和存储器。

然而，由于所需的处理器和存储器，此种主动控制系统相对较为复杂和繁冗。此外，在旋翼组件的相对旋翼桨叶之间并不存在力和力矩的传递。

此外，应注意的是，rc直升飞机，即无线电控制的模型直升飞机对于本领域技术人员而言也是众所周知的。此种rc直升飞机常常包括上部和下部旋翼平面，每一个旋翼平面均包括两个在操作中直径地相对的旋翼桨叶。上部旋翼平面进一步设有两个直径地相对的配重臂，这些配重臂相对于相关联的直径地相对的旋翼桨叶以大约30°至50°的角度设置并且在这些配重臂的自由端部处设有相应的配重。此外，直径地相对的旋翼桨叶铰接并且连接于配重臂，并且直径地相对的旋翼桨叶和直径地相对的配重臂两者均单独地铰接并且连接于给定rc直升飞机的旋翼轴。在给定rc直升飞机的操作中，配重臂围绕旋翼轴转动，用以经由所铰接的连接部来适当地调节上部旋翼平面相对于旋翼轴的定向，以实现稳定的目的。换言之，配重臂控制上部旋翼平面的旋翼桨叶的定向和桨距并且自然使得该上部旋翼平面稳定。

然而，具有直径地相对的旋翼桨叶和直径地相对的配重臂的上部旋翼平面的构造仍是相对复杂的，因为该上部旋翼平面需要多个铰链来用于所有这些部件与彼此并且与旋翼轴的单独铰接连接。因此，需要相对较多数量的单独部件。

文献de962571描述了一种用于稳定直升飞机的铰接式旋翼的装置，该装置主要吸收在没有向前速度或者在较小飞行速度的飞行期间的不稳定性。万向节铰接部设置在旋翼桅杆和铰接式旋翼之间。桨叶由四分之一翼弦线处的臂铰接，该臂能绕万向节铰接部的毂转动。此外，在角度上不同于桨叶翼展方向的刚性撑杆附连于万向节铰接部。球接头位于每个刚性撑杆的外部径向端部处，并且该球接头承载稳定质块。每个球接头和对应的稳定质块由可动和挠性的撑杆连接。该挠性撑杆呈金属弦、链条、轴驱动件或球接头或其它铰接部的形式。在操作期间，稳定质块趋于维持这些稳定质块自身的转动平面。因此，当铰接式旋翼倾斜时，这些稳定质块延迟地跟随该倾斜。这在刚性撑杆上产生两个稳定力，这两个稳定力施加围绕桨叶的四分之一翼弦线的斜率变化。

文献fr932973描述了一种用于直升飞机的旋翼自动控制装置。这些旋翼刚性地附连于环形外部毂。该环形外部毂经由对准轴线铰接在内部环上，该对准轴线正交于桨叶的四分之一翼弦线。内部环经由横向轴线安装在旋翼桅杆的顶部端部处，用于相对可转动的连接。因此，保持桨叶的环形外部毂相对于旋翼桅杆自由地倾斜。邻抵件在外部毂和对应的桨叶之下设置在控制装置的顶部处。当该邻抵件向上到达外部毂时，所造成的接触产生使得外部毂围绕对准轴线弯曲的力。这使得保持桨叶的毂的转动平面运动经过对应的斜度。因此，这些桨叶相对于整个直升飞机自平衡，以限制旋翼桅杆和桨叶中的应力。

考虑其它文献、即ca2316418、us2684122以及us2724446。

技术实现要素：

因此，本发明的第一目的是提供一种新型的螺旋桨组件，该螺旋桨组件具有至少两个螺旋桨桨叶并且适合于，尤其是在非轴向入流场中的操作期间产生改进的升力和阻力分布，并且该螺旋桨组件包括较传统铰接式旋翼组件简化的构造。本发明的第二目的是提供一种飞行器，该飞行器包括新型的螺旋桨组件，该螺旋桨组件具有至少两个螺旋桨桨叶，该螺旋桨组件适合于，尤其是在非轴向入流场中的操作期间产生改进的升力和阻力分布，并且该螺旋桨组件包括较传统铰接式旋翼组件简化的构造。

第一目的通过具有至少两个螺旋桨桨叶的螺旋桨组件来实现，且该螺旋桨组件包括独立权利要求1所述的特征。第二目的通过根据独立权利要求14所述的飞行器来解决，该飞行器包括此种螺旋桨组件。

应注意的是，虽然本发明参照具有至少两个螺旋桨桨叶的螺旋桨组件进行如上描述，但本发明的示教同样适用于具有至少两个旋翼桨叶的旋翼组件。因此，对于本说明书中螺旋桨组件或者对于螺旋桨桨叶和/或翼型的任何参照应类似地理解为对于旋翼组件或者对于旋翼桨叶和/或翼型的参照，以使得具有本发明螺旋桨组件的本发明飞行器能同样地实施为具有旋翼组件的飞行器。此外，本发明的示教不仅能同样地适用于旋翼桨叶，而且更普遍地适用于通常用在遥控飞行器玩具、无人机等中的任何其它空气动力学提升表面，该遥控飞行器玩具、无人机等相对使用简单的扭曲/弯曲片材材料来作为提升表面。

更具体地说，本发明的螺旋桨组件包括至少两个螺旋桨桨叶，该至少两个螺旋桨桨叶由相关联的连接装置互连。相关联的连接装置为至少两个螺旋桨桨叶限定操作中的共用俯仰轴线。至少两个螺旋桨桨叶的每一个均包括相关联的前缘和后缘，该前缘和后缘限定该桨叶的相应的翼弦和四分之一翼弦线。该共用俯仰轴线设有相对于至少两个螺旋桨桨叶的每一个的四分之一翼弦线的预定偏移。相关联的连接装置适合于使得至少在非轴向入流场中的操作中、响应于作用在至少两个螺旋桨桨叶上的空气动力学力来实现至少两个螺旋桨桨叶围绕共用俯仰桨叶的被动桨距调节。

根据本发明的一个方面，相关联的连接装置使得将来自至少两个螺旋桨桨叶的相应前行桨叶的力矩传递至至少两个螺旋桨桨叶的相应后行桨叶，以增大由螺旋桨组件产生的升力并且使得基础的所产生升力分布均匀化。力矩沿其传递的相应连接轴线较佳地位于每个桨叶的四分之一翼弦线的上游，即位于该桨叶的四分之一翼弦线和该桨叶的前缘之间的区域中，以接着桨叶的四分之一翼弦线力矩产生附加的动量，该四分之一翼弦线力矩会由于围绕四分之一翼弦线的转动而产生。

更具体地说，本发明的螺旋桨组件使得根据转动螺旋桨桨叶的方位角来调节该螺旋桨桨叶的相应俯仰角度。较佳地，根据该方位角，每个螺旋桨桨叶均具有各自的俯仰角度以提供足够的空气动力学升力。更普遍地说，本发明的螺旋桨组件包括被动的，因而也是自动的周期变距调节，以在非轴向入流场中的操作期间，例如在飞行器的向前飞行状况期间在螺旋桨组件的转动平面上有益地分配所产生的升力和阻力。因此，本发明的螺旋桨组件放弃任何主动的致动装置，这意味着每个螺旋桨的周期变距调节由空气动力学效应自动地执行并且并非由相关联的机械主动致动装置来执行。

根据本发明的一个方面，本发明的螺旋桨组件产生较小的阻力，由此使得总体动力消耗减小。此外，无需主动致动装置，就可减小螺旋桨桨叶上的对应负载。此外，放弃主动致动和/或铰接装置使得设计简化，此种简化的设计所需实施部件数量减少。另外，由于力和力矩的有益平衡，螺旋桨桨叶的经受非轴向入流场的相应拍动力矩能够最小化。最后，通过实施根据本发明的被动周期变距调节，螺旋桨桨叶的俯仰姿态有效地由产生的空气动力学力致动，而无需任何主动的致动和/或铰接装置。因此，由于具有较高俯仰力矩的相应前行桨叶作用在相应的后行桨叶上螺旋桨平面之上的基础升力分布在非轴向入流场中有益地重新分布，以增大升力。根据桨叶相对于相关联的连接装置和/或给定旋翼轴的安装角度，这也会减小所产生的阻力。

有利地是，实施被动周期变距调节允许减小基础飞行器的总体重量，这是因为对应的被动周期变距调节系统由于需要较少的构成部件并且较不复杂而比主动致动桨距调节系统轻。这还会相应地缩短所需制造时间、降低成本和减少维护劳力。

然而，应注意的是，本发明的主要益处被认为在于，与用于操作传统的固定桨距螺旋桨所需的动力相比，使得所需的动力显著降低。这在多螺旋桨交通工具中是尤为有利的。具体地说，这在非轴向入流场中的操作期间获得增大的耐久性、增大的动力可用性、减小发出的声音以及减少负载。

根据较佳的实施例，该被动桨距调节适合于至少大致均匀化由至少两个螺旋桨桨叶在操作中产生的基础升力分布。

根据又一较佳实施例，该共用俯仰轴线设置成至少大致平行于至少两个螺旋桨桨叶的每一个的四分之一翼弦线。

根据又一较佳实施例，该共用俯仰轴线设置在限定于至少两个螺旋桨桨叶的每一个的前缘和四分之一翼弦线之间的区域中。

根据又一较佳实施例，该共用俯仰轴线相对于至少两个螺旋桨桨叶的每一个的四分之一翼弦线的高度位置设置有预定高度偏移。

根据又一较佳实施例，设有俯仰力矩传递装置，该俯仰力矩传递装置适合于将被动桨距调节期间在至少两个螺旋桨桨叶的一个上产生的俯仰力矩传递至至少两个螺旋桨桨叶的另一个。

根据又一较佳实施例，该俯仰力矩传递装置在至少两个螺旋桨桨叶之间限定刚性链接部。

根据又一较佳实施例，该俯仰力矩传递装置包括至少一个板状支承件，该至少一个板状支承件刚性地安装于至少两个螺旋桨桨叶的每一个。

根据又一较佳实施例，至少两个螺旋桨桨叶在操作中的被动桨距调节通过至少两个螺旋桨桨叶围绕共用俯仰轴线的转动来实现，其中，设有相关联的转动衰减装置，用以衰减至少两个螺旋桨桨叶围绕共用俯仰轴线的转动。

根据又一较佳实施例，相关联的转动衰减装置包括贝尔希勒配重和空气动力学桨的至少一个。

根据又一较佳实施例，相关联的连接装置以可转动的方式安装于相关联的螺旋桨桅杆。

根据又一较佳实施例，设有轴承用以将相关联的连接装置安装于相关联的螺旋桨桅杆。

根据又一较佳实施例，共用俯仰轴线相对于至少两个螺旋桨桨叶的每一个的四分之一翼弦线的预定偏移限定偏移角度。

根据又一较佳实施例，相关联的连接装置适合于互连至少四个螺旋桨桨叶。然而，应注意的是，相关联的连接装置可替代地用在同轴螺旋桨布置中。

附图说明

通过参照附图的下文描述借助示例来描述本发明的较佳实施例。在这些附图中，相同或功能上相同的部件和元件由相同的附图标号和符号来标示，因此在以下描述中仅仅描述一次。

图1示出处于非轴向入流场中的螺旋桨桨叶的剖视图，

图2示出具有两个螺旋桨桨叶的螺旋桨组件的正视图，

图3示出图2所示螺旋桨组件的俯视图，其中转动衰减装置处于非轴向入流场中，

图4示出具有相关联轴承的、图3所示螺旋桨组件的放大细节，

图5示出具有俯仰力矩传递装置的、图3所示螺旋桨组件，

图6示出图5所示螺旋桨组件的立体图，其中转动限制装置处于非轴向入流场中，

图7示出图6所示螺旋桨组件的前行桨叶的剖视图，

图8示出图6所示螺旋桨组件的后行桨叶的剖视图，

图9示出具有替代转动限制装置的、图6所示螺旋桨组件的立体图，

图10示出具有替代转动衰减装置的、图3所示螺旋桨组件，

图11示出具有替代俯仰力矩传递装置的、图5所示螺旋桨组件的示意俯视图，

图12示出具有替代螺旋桨布置的、图11所示螺旋桨组件，

图13示出具有替代螺旋桨布置的、图3所示螺旋桨组件，

图14示出图13所示螺旋桨组件的示意正视图，以及

图15示出不具有转动衰减装置的、图3所示螺旋桨组件。

具体实施方式

图1示出根据本发明一方面的螺旋桨组件(图2中以7示出)的螺旋桨桨叶1。螺旋桨桨叶1示例性地限定处于非轴向入流场中的前行桨叶1a并且包括翼型2。翼型关于翼型坐标系5来进行说明，该翼型坐标系具有示例性的x轴5a、y轴5b以及z轴5c。

翼型2由翼弦2c并且由四分之一翼弦线2e所限定，该翼弦由螺旋桨桨叶1的前缘2a和后缘2b之间的距离所限定，而该翼弦线位于距前缘2a四分之一翼弦距离2d处，该四分之一翼弦距离相当于翼弦2c的四分之一。在螺旋桨桨叶1的所说明二维剖视图中，四分之一翼弦线2e仅仅限定一个位点，而该四分之一翼弦线在三维螺旋桨桨叶1中限定沿着y轴5b行进的线。

更具体地说，四分之一翼弦线2e限定用于由螺旋桨桨叶1在操作中于四分之一翼弦线2e处产生的升力3a、阻力3b以及力矩3c的参照线或参照点。通常，四分之一翼弦线2e处的升力3a、阻力3b以及力矩3c表示参照参数，这些参照参数用于允许不同翼型彼此间相比较。简单地说，四分之一翼弦线2e处的升力3a之后也称为升力l，四分之一翼弦线2e处的阻力3b也称为阻力d，且四分之一翼弦线2e处的力矩3c也称为力矩mc/4。该力矩mc/4限定俯仰力矩，该俯仰力矩说明性地示作关闭力矩，在非轴向入流场6中操作期间，该关闭力矩围绕y轴5b而沿着z轴5c在负z方向上向下推动前行桨叶1a的前缘2a。

应注意的是，将俯仰力矩mc/4示例性地说明并且描述为关闭力矩，但该俯仰力矩也可替代地是打开力矩，在非轴向入流场中操作期间，该打开力矩围绕y轴5b而沿着z轴5c在正z方向上向上推动前行桨叶1a的前缘2a。进一步应注意的是，在本申请的上下文中，对力和力矩的任何说明和描述的方向也可分别反向。具体地说，升力l、阻力d和力矩mc/4是在螺旋桨桨叶1的操作中基于翼型2的基础形状而由于桨叶响应于非轴向入流场6的性能所产生的力和力矩。

根据一个方面，螺旋桨桨叶1，即前行桨叶1a的俯仰轴线4限定在四分之一翼弦线2e前方，以产生附加的俯仰力矩。说明性地，俯仰轴线4设置成在x方向上相对于四分之一翼弦线2e具有预定偏移4b。因此，偏移4b在之后也称为水平偏移ox。

关于前行桨叶1a的前缘2a，俯仰轴线4在四分之一翼弦线2e的方向上设置在距该前缘一定距离4a处，以使得将四分之一翼弦距离2d限定为距离4a和偏移4b的总和。较佳地是，距离4a小于四分之一翼弦距离2d。此外，说明俯仰轴线4和四分之一翼弦线2e之间在z方向上的偏移4c，该偏移之后称为垂直偏移oz。

通过如上所述来定位俯仰轴线4，能实现产生增大的总体所得俯仰力矩3d，该总体所得俯仰力矩之后也称为所得俯仰力矩mr。此种所得俯仰力矩mr相当于mr＝mc/4+l*ox+d*oz。在垂直偏移减小为零，即oz＝0的情形中，所得俯仰力矩mr仅仅相当于mr＝mc/4+l*ox。类似地，在水平偏移减小为零，即ox＝0的情形中，所得俯仰力矩mr仅仅相当于mr＝mc/4+d*oz。然而，应注意的是，较佳地是，ox和oz中的至少一个不等于零，即ox≠0或者oz≠0，并且mc、l、d、ox以及oz中的任何一个可包括正的或负的数值。

图2示出具有两个螺旋桨桨叶1的螺旋桨组件7，其中，其中一个螺旋桨桨叶1说明为图1所示的前行螺旋桨桨叶1a，而另一个螺旋桨桨叶说明为后行桨叶1b。更具体地说，根据一个方面，螺旋桨组件7包括至少两个螺旋桨桨叶1，即至少前行桨叶1a和后行桨叶1b，这些桨叶较佳地由相关联的连接装置1c来互连。根据一个方面，螺旋桨组件7进一步设有至少一个俯仰力矩传递装置9。

较佳地是，前行桨叶1a和后行桨叶1b经由相关联的连接装置1c连接于螺旋桨桅杆7a。该螺旋桨桅杆说明性地限定转动轴线7b，该转动轴线示例性地对应于图1所示坐标系5的z轴。

说明性地，螺旋桨组件7如图所示具有来自前行桨叶1a的升力分布8a和来自后行桨叶1b的升力分布8b。将升力分布8a、8b设想为在图1所示非轴向入流场6中产生。然而，如能容易地观察到的是，升力分布8a、8b是不均匀的，即升力分布8a大于升力分布8b，这是因为这些升力分布针对具有两个螺旋桨桨叶的固定桨距螺旋桨构造说明性地表示，其中这两个桨叶并未利用相关联的连接装置1c互连并且并不设有俯仰力矩传递装置9。换言之，相关联的连接装置1c和/或俯仰力矩传递装置9根据本发明设置成用于使得升力分布8a、8b均匀化，例如下文参照图3所描述地。

图3示出具有相关联连接装置1c的图2所示螺旋桨组件7，该螺旋桨组件限定图1所示的俯仰轴线4，该俯仰轴线优选地对于前行桨叶1a和后行桨叶1b是共用的，且因此在下文也称为用于前行桨叶1a和后行桨叶1b在操作中，即在围绕图2所示螺旋桨桅杆7a沿转动方向7c的转动期间的共用俯仰轴线4。相关联连接装置1c较佳地以可转动的方式安装于图2所示的螺旋桨桅杆7a。

应注意的是，术语“前行”和“后行”桨叶1a、2b指代桨叶1a、1b的所说明操作状态。更具体地说，在所说明的示例中，螺旋桨桨叶1a朝向所说明的非轴向入流场6行进，即对着该非轴向入流场的流动方向行进，且因此称为“前行”桨叶1a，而螺旋桨桨叶1b从所说明的非轴向入流场6后行，即沿该非轴向入流场的流动方向行进，且因此称为“后行”桨叶1b。换言之，螺旋桨桨叶1a、1b的每一个均周期性地限定前行桨叶或后行桨叶，且仅仅出于描述的简单和清楚起见，仅仅将桨叶1a称为前行桨叶而将桨叶1b称为后行桨叶。

较佳地是，前行桨叶1a和后行桨叶1b至少具有类似的且优选地至少基本上对应的构造。在所说明的示例中，后行桨叶1b优选地包括前行桨叶1a例如上文参照图1所描述的构造。换言之，前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个均包括相关联的前缘2a和后缘2b，该前缘和后缘限定该桨叶的相应的翼弦2c和四分之一翼弦线2e。

如上文参照图1所描述地，共用俯仰轴线4相对于前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的四分之一翼弦线2e设置有预定偏移4b、4c。说明性地，共用俯仰轴线4设置成至少大致平行于前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的四分之一翼弦线2e，且较佳地设置在限定于前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的前缘2a和四分之一翼弦线2e之间的区域中。此外，共用俯仰轴线4较佳地相对于前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的四分之一翼弦线2e的高度位置设置有预定高度偏移，即图1所示的垂直偏移oz。

然而，应注意的是，上述构造仅仅借助示例进行描述并且并不由此限制本发明。更具体地说，除了将共用俯仰轴线4设置成至少大致平行于前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的四分之一翼弦线2e以外，可实现这样的构造，其中，设有一种弧形的四分之一翼弦线以及弧形前缘和后缘，该前缘和后缘通常描述为例如在所谓的蓝缘(blue-edge)桨叶中实施的向前或向后扫掠部。在该情形中，在共用俯仰轴线4和前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的四分之一翼弦线2e之间的相应距离会随着桨叶1a、1b的纵向延伸部而改变。

根据一个方面，相关联的连接装置1c适合于使得至少在图1所示的非轴向入流场6中的操作中、响应于作用在前行桨叶1a和后行桨叶1b上的空气动力学力而实现前行桨叶1a和后行桨叶1b围绕共用俯仰轴线4的被动桨距调节。较佳地是，该被动桨距调节至少适合于至少大致使得通过前行桨叶1a和后行桨叶1b在图1所示非轴向入流场6中操作时产生的基础升力分布均匀化。

更具体地说，如图2所示，由于前行桨叶1a和后行桨叶1b优选地至少基本上相对于彼此直径地相对，因而前行桨叶1a通常，即在固定桨距的螺旋桨构造的情形中会比后行桨叶1b在非轴向入流场6中产生更大的升力分布。因此，根据本发明的一个方面，前行桨距1a的所得俯仰力矩mr(图1中以3d示出)会绕共用俯仰轴线4转动并且经由俯仰力矩传递装置9传递至后行桨叶1b。

换言之，俯仰力矩传递装置9适合于操作过程中的被动桨距调节期间将前行桨叶1a上产生的俯仰力矩mr传递至后行桨叶1b。然而，俯仰力矩传递装置9会优选地不仅传递前行桨叶1a和后行桨叶1b之间的所得俯仰力矩mr，而且还会传递任何弯曲和摆振力矩。

于是，所传递的所得俯仰力矩mr作用在后行桨叶1b上并且增大后行桨叶1b的迎角(图6中以15a所示)以产生更大的升力l。因此，所传递的俯仰力矩mr在量级上必须高于后行桨叶1b在操作中在该后行桨叶的四分之一翼弦线2e处产生的俯仰力矩3c。此外，虽然后行桨叶1b的迎角由于所传递的所得俯仰力矩mr而增大，但前行桨叶1a的迎角(图6中以15b示出)会减小，由此引起对前行桨叶1a和后行桨叶1b的被动桨距调节，这示例性地通过前行桨叶1a和后行桨叶1b围绕共用俯仰轴线4的累计俯仰转动11来说明。

根据一个方面，由于前行桨叶1a和后行桨叶1b在操作中的被动桨距调节通过前行桨叶1a和后行桨叶1b围绕共用俯仰轴线4的转动来实现，因而设有相关联的转动衰减装置12来衰减在此种转动期间发生的振动。说明性地，相关联的转动衰减装置12包括至少两个、优选地直径地相对的贝尔希勒配重12a、12b。这些贝尔希勒配重12a、12b较佳地相对于共用俯仰轴线4以从60°至90°范围内的角度设置，图示以90°的角度设置。

应注意的是，相关联的转动衰减装置12适合于为螺旋桨组件7提供在操作中的补充稳定性。然而，这仅仅是可选的，因为螺旋桨组件7的安全和可靠的功能利用相关联的旋转衰减装置12就已获得。

借助示例，螺旋桨组件7如图所示安装于具有纵向轴线10a的飞行器10。飞行器10较佳地是旋转机翼飞行器，优选地是诸如四轴直升飞机之类的多螺旋桨飞行器。

图4示出图3的螺旋桨组件7，其中，基本上将前行桨叶1a和后行桨叶1b切除以简化图示。图4说明前行桨叶1a和后行桨叶1b示例性地安装于螺旋桨组件7的螺旋桨桅杆7a。

根据一个方面，图3的相关联连接装置1c和/或图3的俯仰力矩传递装置9以可转动的方式安装于螺旋桨桅杆7a。这较佳地通过经由诸如球轴承、摩擦轴承、滑动轴承之类的合适轴承13将相关联连接装置1c和/或俯仰力矩传递装置9结构地连接于螺旋桨桅杆7a来实现。

图5示出图2至图4的螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b以及俯仰力矩传递装置9。该俯仰力矩传递装置较佳地限定前行桨叶1a和后行桨叶1b之间刚性连接部。

根据一个方面，俯仰力矩传递装置9包括至少一个板状支承件9a，该至少一个板状支承件刚性地安装于前行桨叶1a和后行桨叶1b的各个上。更具体地说，至少一个板状支承件9a较佳地经由诸如螺钉、螺栓、铆钉、胶水之类的合适附连装置14连接于前行桨叶1a和后行桨叶1b。

图6示出处于图3所示的非轴向入流场6中、的图5所示螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有图5的前行桨叶1a和后行桨叶1b以及俯仰力矩传递装置9，以进一步说明该俯仰力矩传递装置的示例性实施方式。图6还进一步说明俯仰力矩传递装置9经由附连装置14刚性地安装于前行桨叶1a和后行桨叶1b。

如上所述，俯仰力矩传递装置9较佳地包括板状支承件9a和至少一个附加的板状支承件9b，这两个板状支承件优选地刚性地连接于彼此。根据一个方面，板状支承件9a、9b实施为单个部件，该单个部件较佳地刚性地连接于图3至图5的转动衰减装置12，即贝尔希勒配重12a、12b。

应注意的是，具有板状支承件9a、9b的俯仰力矩传递装置9较佳地包括相对较高的扭转刚度并且适合于传递扭矩和惯性。根据一个方面，俯仰力矩传递装置9能适合于替换转动衰减装置12，即贝尔希勒配重12a、12b。

如上所述，俯仰力矩传递装置9操作以增大后行桨叶1b的相应迎角15a，同时减小前行桨叶1a的相应迎角15b，因此引起对前行桨叶1a和后行桨叶1b的被动桨距调节。此种被动桨距调节较佳地通过前行桨叶1a和后行桨叶1b围绕共用俯仰轴线4的图3所示累积俯仰转动11来实现。

然而，由于前行桨叶1a和后行桨叶1b能围绕共用俯仰轴线4自由地转动，因而必须对这些桨叶进行限制，以确保所需的空气动力学性能和操作安全性。因此，提供转动限制装置16。

更具体地说，根据一个方面，将转动限定装置安装件17安装于螺旋桨桅杆7a，并且优选地刚性地附连于该螺旋桨桅杆。替代地，螺旋桨桅杆7a和转动限制装置安装件17能实施为单个部件。

转动限制装置安装件17连接于转动限制装置16，该转动限制装置较佳地包括至少两个静态转动限制器16a、16b。这些静态转动限制器16a、16b限定例如由迎角15a、15b所指示的、在负俯仰方向上的最大许可角向偏转，以及最大许可正的角向俯仰偏转18。然而，应注意的是，静态转动限制器16a、16b仅仅是可选的，因为转动衰减装置12，即贝尔希勒配重12a、12b也可经由其惯性来限制前行桨叶1a和后行桨叶1b的俯仰偏转。

图7示出处于图6的非轴向入流场6中的、图6所示螺旋桨桨叶7的前行桨叶1a。图7进一步说明前行桨叶1a的减小迎角15b，该减小迎角通过前行桨叶1a在操作中的被动桨距调节来获得。

图8示出处于图6的非轴向入流场6中的、图6所示螺旋桨桨叶7的后行桨叶1b。图8进一步说明前行桨叶1a的增大迎角15a，该增大迎角通过前行桨叶1a在操作中的被动桨距调节来获得。

图9示出图6的螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b、俯仰力矩传递装置9、转动限制装置安装件17以及转动限制装置16。然而，与图6不同，转动限制装置16现包括至少两个致动器，即可变转动限制器16c、16d而非静态转动限制器16a、16b。通过使用此类致动器，即可变转动限制器16c、16d，可设定可变俯仰角度。更具体地说，在负俯仰方向上的最大许可角向偏转(图6中以15a、15b示出)以及最大许可正角向俯仰偏转(图6中以18示出)能在飞行操作期间得以调适，并且由此适合于相应的飞行情况和条件。

图10示出图5的螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b、俯仰力矩传递装置9以及转动衰减装置12。然而，与图5不同，转动衰减装置12现包括至少两个空气动力学桨12c、12d而非贝尔希勒配重12a、12b，以空气动力学地平衡螺旋桨组件7。

图11示出图3的螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b、相关联的连接装置1c以及俯仰力矩传递装置9。如上所述，前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个均具有该桨叶的相关联四分之一翼弦线2e，该四分之一翼弦线具有共用俯仰轴线4的平行偏移(图1中以4b、4c所示)，该平行偏移由相关联的连接装置1c所限定。

为了进一步说明本发明的基本原理，将俯仰力矩传递装置9示意性地说明为圆形，且前行桨叶1a和后行桨叶1b连接于该俯仰力矩传递装置。然而，应注意的是，图6的俯仰力矩(传递)装置9，即该俯仰力矩传递装置的板状支承件9a、9b自然可实施为圆形形状，而非图6中说明的矩形形状。类似地，也可实施任何其它形状，包括多边形和椭圆形。

图12示出图11的螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b、相关联的连接装置1c以及说明为圆形的俯仰力矩传递装置9。图12说明螺旋桨组件11的替代实施方式，其中，共用俯仰轴线4相对于前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的四分之一翼弦线2e的图1所示预定偏移4b限定偏移角度。

更具体地说，前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个的四分之一翼弦线2e相对于共用俯仰轴线4以预定角度α倾斜。换言之，水平偏移ox，即图1所示偏移4b现由角度α所限定。

图13示出图3的螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b、限定共用俯仰轴线4的相关联的连接装置1c以及俯仰力矩传递装置9。说明性地，前行桨叶1a和后行桨叶1b的每一个具有该桨叶的相关联四分之一翼弦线2e，该四分之一翼弦线根据图12相对于共用俯仰轴线4以预定角度α倾斜，即限定图1所示偏移4b的水平偏移ox由角度α限定。然而，应注意的是，限定图1所示偏移4b的水平偏移ox可替代地如图3中所示实施，以使得前行桨叶1a和后行桨叶1b的四分之一翼弦线2e平行于共用俯仰轴线4设置。

根据一个方面，螺旋桨组件7现包括至少一个附加的螺旋桨桨叶1。借助示例，设有第一附加的前行桨叶19a和第一附加的后行桨叶19b，两者均说明为具有这些桨叶的相应四分之一翼弦线2e。因此，相关联的连接装置1c适合于互连至少四个螺旋桨桨叶。

第一附加的前行桨叶19a和第二附加的后行桨叶19b的每一个的四分之一翼弦线2e较佳地相对于共用俯仰轴线4以预定角度β倾斜。换言之，第一附加的前行桨叶19a和第一附加的后行桨叶19b的每一个的四分之一翼弦线2e的水平偏移ox，即图1所示偏移4b优选地由角度β所限定。

图14示出图13的螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b以及第一附加的前行桨叶19a和第一附加的后行桨叶19b，所有这些桨叶均如上文参照前行桨叶1a和后行桨叶1b所描述地那样，安装于图13的螺旋桨桅杆7a。根据一个方面，垂直偏移角度γ现实施在前行桨叶1a和第一附加的前行桨叶19a之间，并且类似地施加在后行桨叶1b和第一附加的后行桨叶19b之间。此种垂直偏移角度γ能与上文参照图13所描述的实施方式附加地或者作为其替代而实施。

图15示出根据一个方面的图3所示螺旋桨组件7，该螺旋桨组件具有前行桨叶1a和后行桨叶1b、限定共用俯仰轴线4的相关联的连接装置1c、螺旋桨桅杆7a以及至少一个转动铰接装置20。更具体地说，相关联的连接装置1c较佳地与螺旋桨桅杆7a相交。螺旋桨桅杆7a和相关联的连接装置1c之间的结构连接优选地经由至少一个转动铰接装置20和/或仅仅经由摩擦装置来实施，以调节基础转动角度，该至少一个转动铰接装置较佳地使得前行桨叶1a和后行桨叶1b能围绕共用俯仰轴线4进行俯仰转动，由此提供作为衰减器或顺桨(feather)或者两者组合的功能。

应注意的是，图15中说明的布置表示明显简化的布置。更确切地说，相对于设有俯仰力矩传递装置9的上述布置，能省略转动衰减装置12、轴承13以及转动限制装置16。

进一步应注意的是，上述实施例的变化落在本领域技术人员的常识范畴内，因此也被认为是本发明的一部分。例如，根据上述图3至图6，转动衰减装置12借助合适的贝尔希勒配重12a、12b来实施，并且根据图10，这些转动衰减装置借助合适的空气动力学桨12c、12d来实施。然而，替代的相应转动衰减装置可作为扭矩衰减轴承的一部分整合到图4所示轴承13中，作为例如借助复合材料、金属、塑料和/或橡胶材料实施的衰减构件的一部分结合到图2至图4所示的相关联连接装置1c中，或者作为例如借助复合材料、金属、塑料和/或橡胶材料实施的衰减元件的一部分结合到图2至图6所示的力矩传递装置9中。最后，在设有一种弧形的四分之一翼弦线以及弧形的前缘和后缘的构造中，具体地说如果螺旋桨桨叶的基础翼面并非是矩形的，则所描述的偏移角度能在径向方向上改变，上述弧形的前缘和后缘通常描述为例如在所谓的蓝缘桨叶中实施的向前或向后扫掠部。

附图标记列表

1螺旋桨桨叶

1a前行螺旋桨桨叶

1b后行螺旋桨桨叶

1c桨叶连接装置

2翼型

2a前缘

2b后缘

2c翼型翼弦

2d四分之一翼弦距离

2e四分之一翼弦线

3a翼型的升力

3b翼型的阻力

3c螺旋桨桨叶在四分之一翼弦线处的俯仰力矩

3d螺旋桨桨叶的所得俯仰力矩

4螺旋桨桨叶俯仰轴线

4a俯仰轴线至前缘的距离

4b俯仰轴线与四分之一翼弦线的偏移

4c俯仰轴线相对于四分之一翼弦线的z轴偏移

5翼型坐标系

5ax轴

5by轴

5cz轴

6自由流方向

7螺旋桨组件

7a螺旋桨桅杆

7b螺旋桨组件转动轴线

7c螺旋桨组件转动方向

8a前行螺旋桨桨叶在非轴向入流期间的升力分布

8b后行螺旋桨桨叶在非轴向入流期间的升力分布

9俯仰力矩传递装置

9a上部板状支承件

9b下部板状支承件

10飞行器

10a飞行器纵向延伸部

11桨叶围绕俯仰轴线的累积俯仰转动

12转动衰减装置

12a、12b贝尔希勒配重

12c、12d空气动力学桨

13轴承

14附连装置

15a增大的迎角

15b减小的迎角

16转动限制装置

16a、16b静态转动限制器

16c、16d致动器/可变转动限制器

17转动限制装置安装件

18正的角向俯仰偏转

19a附加的前行螺旋桨桨叶

19b附加的后行螺旋桨桨叶

20转动铰接装置

α第一水平偏移角度

β第二水平偏移角度

γ垂直偏移角度