具有单向螺旋桨旋转的双稳态桨距螺旋桨系统的制作方法

文档序号:17131050发布日期:2019-03-16 01:13阅读:218来源:国知局
旋翼(例如,由直升机使用的那些)通常处于单一、相对小的迎角以提供良好的升力。螺旋桨(例如,安装在机翼上的)通常呈现相对更大的迎角,以更有效地推进飞机通过空气。尽管存在用于改变叶片的桨距的系统(例如,以使得同一螺旋桨能够在对于悬停(hover)有利的迎角和对于前飞有利的另一迎角之间切换),但是此类系统通常使用复杂的机械机构,其增加了重量和支出。将期望的情况是,可以研发成本没有这么高和/或重量不这么大的新颖的系统。附图说明在以下的具体实施方式和附图中公开了本发明的各种实施例。图1是示出双稳态桨距螺旋桨(bistablepitchpropeller)实施例的各种视图的图解。图2是示出悬停模式包线和前飞模式包线的实施例的图解。图3是示出与双稳态桨距螺旋桨相关联的状态的实施例的状态图解。图4是示出包括双稳态桨距螺旋桨的八轴飞行器的实施例的图解。图5a是示出双稳态桨距螺旋桨的实施例的图解,其带有用于确保两个叶片同时处于相同位置中的机械部件。图5b是图解,其示出带有用于确保叶片处于相同位置中的机械部件的示例性双稳态桨距螺旋桨的没有叶片的侧视图和仰视侧视图。图5c是图解,其示出带有用于确保叶片处于相同位置中的机械部件的示例性双稳态桨距螺旋桨的带有叶片的侧视图和底视图。图6是流程图,其示出自动检测在双稳态桨距螺旋桨中何时存在大量的振动的过程的实施例。图7a是示出桩(peg)限位器的实施例的图解,该桩限位器使连接至轴承的桩停止。图7b是示出叶片限位器的实施例的图解,该叶片限位器被设计为与叶片进行接触并使叶片停止。图8是示出可调整限位器的一些实施例的图解。图9是示出双稳态桨距螺旋桨的实施例的图解,其中,叶片被配置成当螺旋桨不旋转时返回至静止位置。图10是示出使用桩限位器将叶片保持在顺桨(feathered)叶片位置中的实施例的图解。图11是流程图,其示出与调整叶片的位置相关联的用户界面的各种实施例。图12a是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。图12b是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。图12c是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留(hold)期望的叶片桨距直到机械止动件空闲为止。图13a是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。图13b是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。图13c是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留期望的模式直到机械止动件空闲为止。具体实施方式本发明能够以许多方式实施,包括作为过程;设备;系统;物质组分;在计算机可读存储介质上实现的计算机程序产品;和/或处理器,诸如被配置成执行在联接到处理器的存储器上存储的指令和/或通过联接到处理器的存储器提供的指令的处理器。在本说明书中,这些实施方式,或者本发明可以采用的任何其他形式,可以被称为技术。总体上,在本发明的范围内,可以更改所公开的过程的步骤的次序。除非以其他方式陈述,否则,被描述为被配置成执行任务的诸如处理器或存储器的部件可以被实施为在给定时间暂时地被配置成执行该任务的通用部件、或者被制造成执行该任务的专用部件。如在本文中使用地,术语“处理器”指的是一个或多个装置、电路和/或处理芯,其被配置成处理诸如计算机程序指令的数据。在下文中连同示出本发明的原理的附图一起提供本发明的一个或多个实施例的具体实施方式。结合这样的实施例描述了本发明,但是本发明不限制于任何实施例。本发明的范围仅受权利要求限制,且本发明包含许多替代方案、修改和等同物。在下文的描述中陈述了许多具体细节,以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的提供这些细节,且可以根据权利要求在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本发明。出于清楚的目的,未详细描述在本发明所涉及的
技术领域
:中已知的技术材料,以使得不会在没有必要的情况下使本发明难以理解。公开了螺旋桨,取决于螺旋桨的旋转速度(例如,其中螺旋桨总是沿相同方向旋转),所述螺旋桨在两个(或更多)不同位置中机械稳定。在各种实施例中,螺旋桨系统的螺旋桨叶片可以被安装成以便可围绕叶片的至少大体上纵向的轴线旋转。叶片被构造和安装成使得,螺旋桨以第一旋转速度的旋转引起叶片(如果/必要时)围绕纵向轴线旋转至第一稳定位置,在该第一稳定位置中,机械地联接至叶片的结构和/或叶片的一部分接合机械止动件,从而导致叶片呈现第一迎角。螺旋桨以第二旋转速度的旋转(例如,沿与用于获得第一迎角的螺旋桨旋转相同的方向)导致叶片(如果/必要时)围绕纵向轴线旋转至第二稳定位置,在该第二稳定位置中,机械地联接至叶片的结构和/或叶片的一部分接合磁性止动件,从而导致叶片呈现第二迎角。在一些实施例中,气动力作用在螺旋桨叶片上,以使叶片围绕其纵向轴线旋转,以达到和/或维持第一或第二稳定状态(如果适用的话)。在一些实施例中,其他力(例如,作为气动力的补充或者替代)引起(一个或多个)叶片旋转,所述其他力诸如转矩或者向心力。尽管在本文中的一些示例将气动力描述为引起叶片旋转的力,但是这不意图是限制性的。图1是示出双稳态桨距螺旋桨实施例的各种视图的图解。在该图和下文中描述的双稳态桨距螺旋桨仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。例如,尽管在该图中示出了两个叶片,但是可以采用任何数目的叶片。类似地,叶片的形状(例如,任何冲刷(washout)、叶片厚度、叶片宽度、任何锥度等)、旋转轴线的位置、气动中心的位置和质心的位置仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。在该示例中,图解100示出示例性双稳态桨距螺旋桨的顶视图,其在该示例中具有两个叶片(102)。每个叶片都连接至轴承(104),其允许叶片围绕叶片的旋转轴线(106)旋转,该旋转轴线有时被称为纵向轴线。当螺旋桨以第一旋转速度旋转时(例如,处于第一飞行包线中或者与第一飞行包线相关联),叶片围绕叶片的旋转轴线(106)在其相应轴承上枢转。在一些实施例中,叶片重量相对轻(例如,以使得叶片围绕旋转轴线的旋转更容易),且螺旋桨的旋转引起气动力被施加到叶片的气动中心(108)。因为气动中心不在旋转轴线上,所以当螺旋桨旋转时,叶片旋转。图解112示出当叶片中的一个处于悬停模式或配置时,该叶片的横截面。因为被施加到叶片的气动力和叶片围绕其纵向轴线(106)旋转的能力(例如,因为轴承),所以螺旋桨的相对高的旋转速率引起叶片被推动。气动力足够强,以致于推动叶片且保持叶片抵靠机械限位器(114),从而将叶片保持在该位置中和处于该桨距(即,相对于螺旋桨旋转所在的平面的角度)。图解112因此示出第一叶片桨距(或者,更一般地,叶片位置),在该处,桨距螺旋桨是稳定的(例如,叶片牢固地(rigid)在该位置中,且只要螺旋桨以足够的速率旋转,叶片就将不移动)。在一个示例中,螺旋桨需要以3000rpm或更大的速率旋转,以便气动力足够强(例如,以将叶片下压到足够的程度)。在图解112中,叶片桨距是α1,其中,α1相对小。因此对相对风呈现更扁平的叶片。该更扁平的叶片桨距提供更多向上的推力,且因此对于其中期望向上的推力的悬停是有利的。例如,α1可被限定为0度,且在该情形中,叶片末梢可以具有10-20度的扭转角度。尽管当(一个或多个)叶片在一些其他位置中时(例如,前飞位置,如在图解116中所示出)飞机也可以能够悬停,但是当飞机悬停时,(一个或多个)叶片可以被置于该位置中以便改善飞行性能和/或减少噪声。图解116示出当螺旋桨以更慢的旋转速度旋转时(例如,在第二飞行包线中或者与第二飞行包线相关联),叶片中的一个的横截面。螺旋桨的更慢的旋转速度(例如,沿与图解112中相同的方向)引起叶片不再被压靠限位器114。叶片(102)从限位器升起,且被朝向磁体114拉动,且被保持抵靠磁体。该叶片位置(桨距)被称为第二叶片位置(桨距)。在该位置中,叶片桨距是α2,其中,α2>α1。在该位置处对相对风呈现的叶片桨距因此更陡。例如,a2可以在20至30度的角度范围内,且可以因此在末梢处具有30至50度的叶片扭转。该更陡的叶片桨距提供用于前飞的更好性能,但是对于悬停并不同样有利,且事实上有可能在悬停中失速。因此,在图解116中示出的叶片桨距(或者更一般地,叶片位置)是第二叶片桨距(或者更一般地,叶片位置)的示例,在该桨距中,桨距螺旋桨是稳定的,且当飞机处于前飞模式中时,叶片可以被置于该位置中。下图示出与双稳态桨距螺旋桨相关联的一些示例飞行模式包线。图2是示出悬停模式包线和前飞模式包线的实施例的图解。在所示出的示例中,图解200示出这样的图:其中,x轴是飞机的前飞速度(forwardvelocity),且y轴是飞机的双稳态桨距螺旋桨的旋转速度(在该示例中,单位是每分钟转数(rpm))。在该示例中,螺旋桨的旋转速度是完全可控的,且前飞速度在一定程度上取决于螺旋桨的旋转速度(例如,螺旋桨引起飞机移动,且因此,前飞速度取决于螺旋桨的旋转速度、飞机的位置、叶片的位置等)。如上文所描述地,引起叶片切换位置的(一个或多个)力可以是气动力、转矩和/或向心力的一些组合。大体而言,气动力、转矩和向心力取决于螺旋桨的rpm以及飞机的前飞速度,且因此,飞行包线可以以度量指标(例如,rpm和转矩、rpm和气动力等)的多种组合来表示。在该示例中,该图被分成三个不重叠的区域:悬停模式包线202、未限定区域204和前飞模式包线206。悬停模式包线202与双稳态桨距螺旋桨的叶片将(例如,总是或者始终)处于悬停模式或配置中所在的前飞速度与旋转速度的组合相关联。例如,在该区域中,叶片将处于在图1的图解112中示出的叶片位置中。前飞模式包线202与双稳态桨距螺旋桨的叶片将(例如,总是或者始终)处于前飞模式或配置中所在的前飞速度和旋转速度相关联。例如,在该区域中,叶片将处于在图1的图解116中示出的叶片位置中。在未限定区域204中,叶片的位置未知。叶片可例如在第一叶片位置中(例如,如在图1中的图解112中所示出,压靠限位器114)、第二叶片位置中(例如,如在图1中的图解116中所示出,被保持抵靠磁体114)或者在这两者之间的一些叶片位置处(例如,摇晃且不处于稳定或“稳固”的位置中)。因此,为了确保叶片在已知位置中,飞机在悬停模式包线202或前飞模式包线206中操作。为了将叶片从悬停模式切换到前飞模式,螺旋桨减速至落在前飞模式包线(206)内的rpm(和前飞速度)。例如,螺旋桨减速,以从(rpm1,v前飞,1)变至(rpm2,v前飞,1)。尽管在该示例中,当螺旋桨减速时,前飞速度保持相同,但是在一些其他情形中,前飞速度响应于螺旋桨旋转速度中的改变而改变(例如,减慢)。只要最终数据点落在前飞模式包线(206)内,则叶片仍然能够切换到前飞配置。为了将叶片从前飞模式切换到悬停模式,螺旋桨加速至落在悬停模式包线(202)内的rpm(以及前飞速度)。例如,螺旋桨加速,从(rpm2,v前飞,2)至(rpm1,v前飞,2)。如上文所描述地,尽管在该示例中在过渡期间前飞速度保持相同,但是在一些其他情形中,前飞速度可以响应于螺旋桨加速而改变,且只要最终数据点落在悬停模式包线202内,则这是可接受的。在该示例中,在过渡期间,螺旋桨加速和减速时带有一些余量,使得最终数据点不落在边界208或在边界210上。在一些实施例中,当叶片从前飞模式切换至悬停模式时,使用相同rpm(例如,无论飞机的前飞速度如何)(或者,反之亦然)。例如,在图解200中,这将意味着,当将叶片置于悬停配置中时,总是使螺旋桨加快旋转至rpm1(例如,无论前飞速度如何),且当将叶片置于前飞配置中时,总是将螺旋桨减慢旋转至rpm2(例如,无论前飞速度如何)。在一些应用中,这是有吸引力的,因为其是易于实施的设计。备选地,螺旋桨可以加快旋转或者减慢旋转,直到rpm和前飞速度达到在悬停模式包线或前飞模式包线中的点为止(例如,如果期望的话,带有一些余量)。例如,为了使叶片从悬停模式过渡至前飞模式,螺旋桨可以稍微减慢旋转,且可以测量前飞速度。如果该数据点(例如,新的、更慢的rpm和所测量的前飞的组合)在前飞模式包线中(例如,如果期望的话,带有足够的余量),则切换完成,且过程终止。如果该数据点不在前飞模式包线中,则螺旋桨减速再多一点,再次测量前飞速度,且执行另一检查。在一些应用中,该方法是有吸引力的,因为螺旋桨不需要被不必要地加快/减慢旋转以便切换叶片位置(例如,这可以产生更少急动和/或更平稳的飞行经历)。自然地,一旦叶片已经改变位置,则螺旋桨可以以任何期望的速度旋转(例如,只要其在适当的包线内,否则叶片将再次切换位置)。例如,当叶片切换位置时,螺旋桨可以短暂地加快旋转或减速,并且然后,螺旋桨返回到一些操作的或期望的旋转速度。下图更正式地描述了与使螺旋桨在不同的包线中旋转以便将螺旋桨的叶片“压”到两个(稳定)位置中的一个中相关联的不同状态。图3是示出与双稳态桨距螺旋桨相关联的状态的实施例的状态图解。图3继续图2中的示例,在图2中存在前飞模式包线、悬停模式包线和未限定区域。在一些实施例中,由飞行计算机(例如,使用处理器和存储器实施)发出的螺旋桨指令(例如,停止、在特定包线中以特定速度旋转等)引起双稳态桨距螺旋桨经历(gothrough)所示出的状态。在状态300中,双稳态桨距螺旋桨稳定在第一位置中。为了进入该状态,包括可旋转的叶片的螺旋桨以落在第一包线中的速度旋转(参见,例如,在图2中的悬停模式包线202)。螺旋桨在该区域中的旋转引起可旋转的叶片处于第一叶片位置中。例如,如在图1中所示出,叶片可以因为其连接至能够旋转的轴承而能够旋转。在图1中的图解112中,螺旋桨的旋转引起气动力(作为示例)推动叶片(102)抵靠限位器(114),从而将叶片(102)保持在其中示出的第一叶片位置中。在该示例中,所示出的叶片桨距(即,α1)对于悬停是有利的,因此(作为示例),当飞机悬停或者过渡至悬停时,螺旋桨可以被置于状态300中。在状态302中,双稳态桨距螺旋桨稳定在第二状态中。为了进入该状态,螺旋桨以落在第二包线中的速度旋转(参见,例如,或者在图2中的前飞模式包线206)。螺旋桨在该区域中的旋转引起可旋转的叶片处于不同于第一叶片位置的第二叶片位置中。参见,例如,在图1中的图解116,其示出在第二叶片位置中的叶片(102)。如在图1中所示出,不同叶片位置包括不同叶片桨距,其中,α1≠α2。在该图解中的叶片位置更有利于前飞,且因此(作为示例),当飞机处于前飞中或者过渡至前飞时,螺旋桨可以被置于状态302中。当双稳态桨距螺旋桨停止时,螺旋桨进入停止状态(304)中。在停止状态中,螺旋桨的叶片的实际位置可以取决于在螺旋桨停止前叶片所处于的位置。例如,如果叶片被定位成抵靠磁性止动件,则来自磁性止动件的磁力将继续将拉动作用于叶片上,从而甚至在螺旋桨停止之后也保持其就位。如果螺旋桨在未限定区域中操作,则螺旋桨进入未限定状态(306)。如上文所描述地,叶片可能在第一叶片位置中(例如,有利于或者更有利于悬停的角度)、在第二叶片位置中(有利于或更有利于前飞的角度),或者在一些中间位置中。下图示出使用双稳态桨距螺旋桨的飞机的示例。自然,所示出的飞机仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。图4是示出包括双稳态桨距螺旋桨的八轴飞行器的实施例的图解。在该示例中,八轴飞行器的所有螺旋桨是双稳态桨距螺旋桨。自然,一些其他类型的飞机可以被不同地配置。图解400示出八轴飞行器的顶视图。图解402示出当八轴飞行器处于悬停位置中时的八轴飞行器的侧视图。从该视图,显而易见的是,当悬停时,八轴飞行器的平面(例如,由八个螺旋桨附接到的四个横臂(404)所产生的平面)是水平的。在该模式中,所期望的是,螺旋桨针对悬停进行优化,且螺旋桨可以以引起双稳态桨距螺旋桨使得其叶片处于针对悬停优化的位置中的速度旋转。为了从悬停过渡至前飞,八轴飞行器“上翻”,以使得由横臂(404)所产生的平面是竖直的。例如,图解406示出处于过渡位置中的八轴飞行器的侧视图,其中,由横臂产生的平面处于对角线处。图解408示出处于前飞中的八轴飞行器的侧视图,其中,由横臂产生的平面处于竖直位置中。在一些实施例中,通过选择性地使螺旋桨以不同旋转速度旋转以产生升力差(例如,螺旋桨被固定到横臂,且其不能调整角度(angled)或被重新定位),来使八轴飞行器上翻。该升力差引起八轴飞行器的一侧上翻(例如,在图解402、406和408中示出的侧视图的左侧)。应当注意的是,八轴飞行器和螺旋桨的位置或模式是独立的,且当螺旋桨处于一个模式(例如,悬停)中时,八轴飞行器能够处于另一模式(例如,前飞)中。例如,在图解402至图解406至图解408的序列中,螺旋桨可以直到八轴飞行器已经上翻到前飞位置(参见图解408)时才从悬停模式切换至前飞模式。因此,当八轴飞行器处于前飞位置中时,螺旋桨的叶片将暂时地处于更适合于悬停的角度(例如,至少直到螺旋桨的叶片被切换至更高效的前飞模式为止)。尽管性能可能不是最优的(例如,其可能是噪音大的,或者不那么高效),但是其仍然可以是可接受的。下图示出双稳态桨距螺旋桨系统的示例,其带有用于确保叶片同时处于相同位置中的机械部件。例如,如果一个叶片处于一个位置(例如,悬停模式)中,而其他叶片处于另一位置(例如,前飞模式)中,则螺旋桨可能会经历大量的振动。在下文中描述的示例性双稳态桨距螺旋桨系统防止发生这种情况。图5a是示出双稳态桨距螺旋桨的实施例的图解,其带有用于确保两个叶片同时处于相同位置中的机械部件。图解500示出示例性双稳态桨距螺旋桨的侧视图,其中,示出了第一叶片(502)和第二叶片(504)两者。在图解500和图解506两者中,第一叶片(502)和第二叶片(504)两者都处于第一(例如,悬停)叶片位置中。在一个示例中,此处示出的叶片位置与在图2中示出的悬停模式包线202相关联。如在图解500中所示出,在第一叶片位置(在图解500中示出)与第二叶片位置(例如,当第二叶片被保持抵靠磁体510时)之间存在~20°的差异。图解506示出没有第一叶片(502)的剖视图,其更好地示出内部的机械部件。如在图解506中所示出,桩506防止部分508任何进一步的移动,且因此第二叶片被保持在机械稳定位置中。如上文所描述地,气动力引起第二叶片(504)旋转,在该图解中,将部分508推动到桩506中。为了方便起见,在图解500和图解506中示出的叶片位置在本文中被称为第一叶片位置。假设双稳态桨距螺旋桨以一速度旋转,且具有落在另一飞行包线中的前飞速度。这将引起叶片翻至第二叶片位置,使得通过磁体510使部分512(例如,第二叶片504的部分或者连接至第二叶片504的部分)停止。当叶片被保持抵靠磁体(未示出)时,叶片处于稳定位置中;这是第二叶片位置的示例。此处示出的双稳态桨距螺旋桨实施例包括用于确保第一叶片和第二叶片两者同时处于相同叶片位置的机械部件。例如,假设在图解506中的第二叶片(504)旋转,使得桩506与部分508分离,且磁体510和部分512移动成更靠近彼此。部分508的末梢足够长,以在第一叶片(在图解506中未示出)保持在第一叶片位置中时接触部分514的后部。因此,如果第一叶片以某种方式被卡在第一叶片位置中,则来自第二叶片的部分508将把第一叶片推动到第二叶片位置中。这将防止当第二叶片(504)被切换至第二叶片位置时第一叶片(502)处于第一叶片位置中。总体上,示例性双稳态桨距螺旋桨具有这样的部件:该部件迫使两个叶片处于相同叶片位置中,从而防止叶片处于不同的叶片位置中。图5b和图5c示出示例性双稳态桨距螺旋桨的额外视图,其带有用于确保叶片处于相同位置中的机械部件。图解520示出没有叶片的侧视图,图解522示出仰视的侧视图,图解524示出带有叶片的侧视图,而图解526示出底视图。如上文所描述地,如果螺旋桨的叶片处于不同角度,则可能会存在大量的振动。在一些实施例中,以下的过程用于(例如,自动地)检测何时发生这种情况,且迫使叶片进入到相同的叶片位置中。图6是流程图,其示出自动检测在双稳态桨距螺旋桨中何时存在大量的振动的过程的实施例。例如,该过程可以与其中不存在用于确保两个叶片处于相同叶片角度的部件的双稳态桨距螺旋桨的实施例一起使用。在600处,测量与双稳态桨距螺旋桨相关联的振动量。如在图4中示出地,飞机可以具有多个螺旋桨,且因此在一些实施例中,存在用于每个双稳态桨距螺旋桨的振动传感器。在602处,确定所测量的振动量是否大于阈值。例如,可能存在一些预期或者正常程度的振动,且阈值被设置为远超过其的某值。如果在602处确定了所测量的振动量小于阈值,则过程继续在步骤600处测量振动量。如果在602处确定了所测量的振动量大于阈值,则确定期望的叶片位置。在一些实施例中,期望的叶片位置是双稳态桨距螺旋桨被置于的上一叶片位置或者角度(例如,上一程序控制(programmed)位置)。例如,如果给定双稳态桨距螺旋桨被置于悬停模式中,并且然后,叶片中的一个无意地被切换至前飞位置或角度,则期望的叶片位置将是悬停模式或角度。如果在步骤604处确定了期望的叶片位置是第一位置,则在606处,螺旋桨的旋转速度暂时增加。例如,其可以是远高于某边界速度的相对高的速度,以确保叶片被迫使进入到第一位置中。如果在步骤604处确定了期望的叶片位置是第二位置,则在608处,螺旋桨的旋转速度暂时降低。例如,其可以是远低于某边界速度的相对低的速度,以确保叶片被迫使进入到第二位置中。在步骤606或608之后,螺旋桨可以返回到其先前的旋转速度。在一些实施例中,再次测量该螺旋桨的振动(例如,在步骤600处),且再次将该螺旋桨的振动与阈值进行比较(例如,在步骤602处),以确保叶片被迫使进入到相同位置或角度中。否则,可以再次重复该过程。在一些实施例中,如果多个螺旋桨经历大量振动,则该过程试图一次固定一个螺旋桨。例如,如果过多的螺旋桨同时非常迅速地加速或者非常迅速地减速,则飞机可能会是不稳定的。在一些实施例中,与另一模式或者位置相比较,更容易将双稳态桨距螺旋桨置于一个模式或位置中。例如,与使叶片脱离磁性止动件的磁场的束缚相比,推动叶片抵靠磁性止动件可能是更容易的。在一些实施例中,叶片被首先置于该位置(例如,以迅速停止过度的振动)中。例如,这可以在步骤606或步骤608之前发生。然后,该过程可以试图将螺旋桨置于期望的叶片位置中(例如,通过执行步骤606或步骤608)。如上文所描述地,多种限位器可被采用以用于机械和/或磁性限位器,且在图1中示出的限位器仅仅是一个示例。下图示出一些其他示例。图7a是示出桩限位器的实施例的图解,该桩限位器使连接至轴承的桩停止。在所示出的示例中,图解700示出当叶片被示例性桩限位器停止时的侧视图;出于清楚的目的,仅示出了单个限位器。在该示例中,叶片的横截面(例如,从叶片的末梢朝向鼻部件看)以虚线(701)示出,其中,叶片附接至轴承(例如,延伸离开页面)。为了清楚地示出桩和桩限位器,在该图中示出的叶片横截面是透明的。叶片的纵向旋转轴线(同样未示出)从轴承(702)的中心延伸离开页面。叶片的气动中心(同样未示出)处于低于叶片的旋转轴线的高度的高度处。这允许由气动力将叶片的底部部分朝向桩限位器推动。如在上文的(一个或多个)示例中一样,轴承702能够旋转。当双稳态桨距螺旋桨以在某飞行包线内的特定速度旋转时,气动力在叶片上推动,这引起叶片和轴承朝向桩限位器(706)旋转。桩(704)附接至轴承(702)且从轴承(702)向外伸出(radiate),且轴承旋转直到通过桩限位器(706)使桩停止为止。在该示例中,桩限位器连接至鼻部件(712),以使得甚至在螺旋桨旋转时,桩限位器能够使桩停止以避免进一步移动。为了实现期望的叶片位置,桩限位器附接至鼻部件,以使桩在适当的位置处停止(例如,以实现更陡的叶片角度或者更顺桨的叶片角度)。此处示出的叶片位置或桨距仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。在下文中描述了一些示例,其中,限位器的位置可调整,以使得第一叶片位置和/或第二叶片位置不是必然固定的(例如,桩限位器不直接被焊接至鼻部件,焊接将使得它们被保持在固定位置中)。尽管桩和轴承在此处被示出为带有接缝(例如,来自焊接或以其他方式将桩和轴承附接在一起),但是桩和轴承可以包括单件金属或其他材料(例如,桩和轴承被浇铸或切削为单件金属)。在各种实施例中,桩和/或桩限位器可以包括多种形状和/或材料。例如,桩限位器可以由金属制成(例如,为了强度和/或耐久性),且具有橡胶套筒或者覆盖件(例如,以缓冲桩,在给定预期的高螺旋桨速度的情况下,桩可能会被强有力地推动到桩限位器中)。在一些实施例中,桩限位器具有与桩大致相同的高度(例如,以增加桩与桩限位器进行接触所在的面积,这更好地分配压力,和/或以将桩限位器更牢固地附接至鼻部件)。在一些实施例中,桩和桩限位器在它们彼此进行接触所在处具有匹配的表面(例如,两者都具有平坦表面,在该平坦表面处它们进行接触,且该平坦表面相匹配),以增加它们彼此进行接触所在的面积。下图示出不同的实施例,在其中,限位器被设计为与叶片进行直接接触(例如,与此图相反)。图7b是示出叶片限位器的实施例的图解,该叶片限位器被设计为与叶片进行接触并使叶片停止。在所示出的示例中,图解720示出当通过示例性叶片限位器使叶片停止时的侧视图;为了清楚起见,仅示出了单个限位器。气动力在叶片(722)上推动,引起附接至叶片的轴承(724)旋转。当叶片的一侧(726)(例如,大致平坦的侧)与叶片限位器(728)进行接触时,叶片和轴承的旋转被停止;这在螺旋桨沿所示出方向旋转时将叶片保持在第一叶片位置中。图解732示出顶视图;为了清楚起见,叶片未示出。如在该视图中所示出,叶片限位器(728)附接至鼻部件(730)、向外伸出,以使得其能够与叶片(未示出)进行接触。为了清楚起见,此处示出的示例性叶片横截面具有相对简单的设计或形状,但是这不意图是限制性的。在现实世界的实施例中使用的叶片可以具有被优化以实现多种设计和/或性能目标的设计或形状。在各种实施例中,叶片限位器的形状和/或材料可以不同。例如,叶片限位器的形状可以是气动力学的,因为螺旋桨预期具有相对高的旋转速率。在一些实施例中,叶片限位器由带有橡胶套筒或覆盖件的金属制成。如上文所描述地,在一些实施例中,限位器的位置是可调整的,使得第一叶片位置和/或第二叶片位置是可调整的。下图示出可调整限位器的一些示例。图8是示出可调整限位器的一些实施例的图解。为了清楚起见,在每个图解中示出仅单个可调整限位器。图解800示出可调整桩限位器的侧视图。在该示例中,桩限位器(802)的位置能够被定位在切口(804)内的任何地方。通过调整桩限位器在切口内的位置,叶片位置(例如,当通过桩限位器使桩停止时)能够被改变。自然地,切口的形状(在该示例中,环形)仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。在一些其他实施例中,切口是l形、竖直、水平、对角线等。在各种实施例中,可以在图解800中使用多种调整机构。在一个示例中,桩限位器被设计为被手动调整,例如,使用暴露的把手或使用螺丝刀来使暴露的螺钉头转动。转动螺钉头或把手继而引起对应的桩限位器在切口内(例如)顺时针/逆时针、向上/向下、向左/向右移动。在一些实施例中,鼻部件(810)包括促动器,其允许第一和/或第二桩限位器分别在第一和第二切口内的自动(即,非手动)调整。在一个示例中,当螺旋桨不旋转时或当通过第一桩限位器使桩(812)停止时,能够使用适当的促动器使第二桩限位器在第二切口内移动。然后,当螺旋桨沿另一方向旋转时,第二桩限位器的新位置将引起叶片停止在新的第二叶片位置中。这允许螺旋桨在起飞与着陆之间经历一系列的三个或者更多个叶片位置(例如,(1)顺时针旋转螺旋桨且叶片桨距=α1,(2)逆时针旋转螺旋桨且叶片桨距=α2,(3)调整第一桩限位器,(4)顺时针旋转螺旋桨且叶片桨距=α3等)。在下文中更详细地描述了与设置叶片位置和/或限位器位置相关联的用户界面的一些示例。图解814示出l形可伸缩式(telescoping)叶片限位器的示例的侧视图。在该示例中,叶片限位器(816)是可伸缩的,这允许调整叶片限位器的长度。这继而当螺旋桨沿适当的方向旋转时使叶片在不同的叶片位置或者叶片桨距处停止。因为叶片将以多种角度(例如,取决于限位器的高度)与可伸缩式叶片限位器进行接触,所以可伸缩式叶片限位器在限位器与叶片的侧进行接触所在处具有倒圆的端部。在一些实施例中,使用一些其他的末梢形状。在一些实施例中,可伸缩式叶片限位器的端部或末梢被涂胶。如上文所描述地,多种机构(例如,使用(一个或多个)螺钉和/或(一个或多个)把手的手动调整件、或使用促动器的自动调整件)可以被用于调整可伸缩式叶片限位器的高度。如上文所描述地,在一些实施例中,调整机构是手动调整机构,而在其他实施例中,调整机构是自动调整机构。调整第一和/或第二叶片位置的能力在风力涡轮机应用中可能是尤其期望的。在风力涡轮机应用中,取决于风强度来调整叶片的桨距。当风过强且生成过多的电力时,调整叶片的桨距,以使得叶片更顺桨,从而减少所产生的电力的量。如果风变弱过多,则可以调整叶片的桨距,以使得叶片处于更陡的角度,从而增加所产生的电力的量。在一些实施例中,双稳态桨距螺旋桨的叶片被配置成当螺旋桨不旋转时返回至特定位置。下图示出一个这样的示例。图9是示出双稳态桨距螺旋桨的实施例的图解,其中,叶片被配置成当螺旋桨不旋转时返回至静止位置。在该示例中,静止位置是顺桨位置。在所示出的示例中,图解900示出带有两个内部弹簧(904a和904b)的鼻部件(902)。当螺旋桨不旋转时,不存在朝向机械止动件抑或磁性止动件(未示出)向下推动叶片(906)的气动力。第一内部弹簧和第二内部弹簧因此共同地将叶片推动至中心(即,顺桨位置)。在该示例中,内部弹簧相对弱,使得当螺旋桨旋转时,预期的气动力大于由内部弹簧施加的力,且叶片能够被推动和保持在第一或第二叶片位置中。图解910示出鼻部件的内部视图。在该图解中,轴承的部分(在图解910中未示出)连接至安装有弹簧的滚珠轴承(914)。应当注意的是,安装有弹簧的滚珠轴承(914)与轴承912不同。当叶片因为第一桩限位器而处于第一叶片位置中时,安装有弹簧的滚珠轴承在位置916中。当叶片因为第二桩限位器而处于第二叶片位置中时,安装有弹簧的滚珠轴承在位置918中。当螺旋桨不旋转时,不存在在叶片上推动的气动力,且因此,在图解900中示出的内部弹簧以及倾斜表面将引起安装有弹簧的滚珠轴承在位置620中静止(即,当螺旋桨不旋转时,静止的顺桨位置)。因此,在倾斜表面中“凹处(dip)”或者最低处(minima)的放置规定静止位置将在哪里。在该示例中,(一个或多个)倾斜部(例如,在位置916、920和918之间的)相对浅,且弹簧相对弱。这允许当螺旋桨旋转时预期气动力推动叶片(例如,在静止状态)离开所示出的静止位置,且进入到第一或第二叶片位置中。自然,此处示出的当螺旋桨不旋转时引起叶片到达静止位置(在该示例中,顺桨位置)的机构仅仅是示例性的,且不意图是限制性的。可以使用当螺旋桨不旋转时使叶片返回至某期望的静止位置的任何(例如,机械)机构。在一些情形中,可能期望使此处示出的顺桨叶片位置是通过限位器产生或限定的叶片位置中的一个位置。下图示出其示例。图10是示出使用桩限位器将叶片保持在顺桨叶片位置中的实施例的图解。在所示出的示例中,示出了桩限位器实施例,但是自然地,该构思可以延伸至其他实施例。如上文所描述地,能够旋转的轴承(1000)具有附接至其的桩(1002)。当螺旋桨旋转时,气动力推动叶片(1004),直到桩到达抵靠桩限位器(1006),其中桩限位器连接至鼻部件(1008)。这引起叶片被保持在其中α3=90°的顺桨叶片位置处。例如,如果在风力涡轮机应用中使用双稳态桨距螺旋桨,则可能期望的是,使通过限位器限定或产生的叶片位置中的一个是顺桨叶片位置。当风过强(例如,存在暴风雨)且生成过多的电力时,叶片可以被置于该位置中。如在图5中示出地,在一些实施例中,限位器的位置(且因此,当双稳态桨距螺旋桨旋转时的调整叶片位置)是可调整的。下图示出,当存在自动调整机构(例如,与手动调整相反)时可以呈现给飞行员或者用户的一些示例用户界面。图11是示出与调整叶片的位置相关联的用户界面的各种实施例的流程图。在一些实施例中,当限位器具有自动调整机构时,通过(例如,使用处理器和存储器实施的)飞行计算机为飞行员或者其他用户呈现用户界面。用户界面1100示出用户界面的示例,其中允许飞行员或者用户指定期望的叶片桨距(例如,明确地指定)。为了改变或以其他方式设置第一叶片桨距,用户能够在输入框1102a中输入数字(在该示例中,在0°与90°之间),并按压设置按钮(1104a)。飞行计算机于是将对应的可调整限位器(参见例如图8)移动至对应于指定的叶片桨距的位置。类似地,能够使用输入框1102b和设置按钮1104b来对于第二叶片桨距指定期望的叶片桨距。用户界面1106示出用户界面的示例,其中飞行员或用户从多个所呈现的飞行模式中选择飞行模式。在该示例中,用户界面1106允许飞行员或用户选择悬停模式、前飞模式、当风弱时的风力涡轮机模式、当风中等时的风力涡轮机模式或者当风强时的风力涡轮机模式(即,顺桨模式)。为了设置第一叶片位置,通过点击适当的单选按钮来选择期望的模式并按压设置按钮1108a。类似地,能够通过选择期望的模式并按压设置按钮1108b来设置或以其他方式调整第二叶片位置。每个飞行模式可以具有对应的限位器位置(例如,对应于针对该特定模式或应用优化的叶片桨距),且适当的限位器被移动到该限位器位置。如上文所描述地,在一些实施例中,飞机包括多个双稳态桨距螺旋桨。参见例如图4。在这种实施例中,用户界面可包括用于每个双稳态桨距螺旋桨的独立的控制件。在一些实施例中,给定的限位器仅能够在特定时间被调整(例如,当螺旋桨不旋转时或者当叶片由另一限位器保持就位时)。如果这样的话,在各种实施例中其可以以多种方式通过用户界面来处理。在一些实施例中,当不能调整给定的限位器时,用户界面不允许飞行员或用户指定期望的叶片桨距或期望的模式。例如,在用户界面1100和用户界面1106中,受影响的输入框、单选按钮和/或设置按钮可以被禁用,且用户可能不能选择那些控制件和/或将值输入到那些控制件中。在一些其他实施例中,飞行员或用户能够在任何时间指定期望的叶片桨距或期望的飞行模式,但是用户界面通知飞行员或用户改变将不立刻做出。当能够调整适当的限位器时(例如,因为叶片翻过去至另一限位器或螺旋桨停止旋转),用户界面可以被更新以通知飞行员或用户改变已经做出。下图更正式地描述,从用户界面接收的信息如何可以被用于改变可调整限位器的位置。为了简明起见,仅示出了涉及机械止动件的过程,但是自然地,该技术也可以被应用到磁性止动件。图12a是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。在1200处,从用户界面接收用于第一位置的期望的叶片桨距。参见例如,在图8中的用户界面800。在1202处,至少部分地基于期望的叶片桨距,确定用于机械止动件的新位置。例如,可以存在一些查找表,其将期望的叶片桨距映射到限位器的对应位置。在1204处,用于机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。例如,用于促动器的控制件可以被设置成某值,其引起限位器移动到在步骤1202处确定的新位置。图12b是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。为了简明起见,此处不详细地讨论类似于上文中描述的那些(例如,由相同的附图标记标识的)的步骤。在1212处,确定机械止动件是否正在使用中。例如,如上文所描述地,仅在螺旋桨不旋转或者磁性限位器是当前保持叶片或桩就位的一者的情况下,可以允许机械止动件移动。如果在1212处确定了机械止动件正在使用中,则在用户界面1210中禁用与接收用于第一位置的期望的叶片桨距相关联的一个或多个控制件。例如,在图11中的用户界面1100中,如果机械止动件正将叶片保持在第一叶片位置或者桨距中,则用户将不能够选择和/或输入值到输入框1102a或设置按钮1104a。类似地,在用户界面1106中,如果机械止动件正将叶片保持在第一叶片位置或桨距中,则可以禁用(例如,不可选择)单选按钮和设置按钮1108a。在该示例中,过程停留在该循环中,直到机械止动件不再是正在使用中为止。一旦(或者如果)在步骤1212处确定了机械限位器并非正在使用中,则在1214处启用控制件。这例如允许用户选择先前禁用的控制件。在1200处,从用户界面接收用于第一位置的期望的叶片桨距。在1202处,至少部分地基于期望的叶片桨距,确定用于机械止动件的新位置。在1204处,用于机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。图12c是流程图,其示出从用户界面接收期望的叶片桨距并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留期望的叶片桨距直到机械止动件空闲为止。与之前一样,为了简明起见,此处不详细地讨论先前描述的步骤。在1200处,从用户界面接收用于第一位置的期望的叶片桨距。在1220处,确定机械止动件是否正在使用中。如果在1220处确定了机械止动件正在使用中,则在1222处显示指示将不立即应用期望的叶片桨距的消息。在该示例中,过程停留在该循环中,直到机械止动件不再是正在使用中为止。在该实施例中,用户界面允许指定或以其他方式输入期望的叶片桨距,但是然后扣留(holdonto)该桨距而不实际上做出任何改变,直到相关的机械止动件不再是正被用于保持或以其他方式使叶片或桩停止为止(作为示例)。在各种实施例中,在步骤1222处显示的消息的内容可以不同。在一些实施例中,消息相当简单(例如,“等待”)。在一些实施例中,消息标识出等待是由于限位器正在使用而引起的(例如,“叶片桨距将在螺旋桨关闭时或者螺旋桨切换方向时改变”)。一旦(或如果)在1220处确定了机械止动件并非正在使用中,则在1202处,至少部分地基于期望的叶片桨距,确定用于机械止动件的新位置。在一些实施例中,向用户显示第二消息,其指示已经应用了期望的叶片桨距(例如,“完成”或者“叶片桨距已经被改变”)。在1204处,用于机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。图13a是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例。在1300处,从用户界面接收用于第一位置的期望的模式,其中,从多种模式选择期望的模式。参见例如,在图11中的用户界面1106,其中,呈现了多个模式,且用户选择一个。在1302处,至少部分地基于期望的模式,确定用于机械止动件的新位置。在一些实施例中,每个可能的模式(例如,向用户呈现的)具有预定的机械止动件的对应位置。在一些实施例中,查找表用于将期望的模式映射到新的机械止动件位置。在1304处,用于机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。如上文所描述地,可以存在促动器,其用于使桩在切口内移动或者调整可伸缩式叶片限位器的高度,且至促动器的一些控制件输入可以被设置成适当的值。图13b是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,如果机械止动件正在使用中,则禁用用户界面。为了简明起见,此处不详细地讨论先前已经讨论的步骤。在1312处,确定机械止动件是否正在使用中。如果是,则在1313处,在用户界面中禁用与接收用于第一位置的期望的模式相关联的一个或多个控制件。如上文所描述地,这可包括使控制件不可选择,和/或不允许输入或键入其他值。在该示例中,过程停留在该循环中,直到第一限位器不再是正在使用中为止。一旦(或者如果)在步骤1312处确定了机械止动件并非正在使用中,则在1314处启用控制件。在1300处,从用户界面接收用于第一位置的期望的模式,其中,从多种模式选择期望的模式。在1302处,至少部分地基于期望的模式,确定用于机械止动件的新位置。在1304处,用于机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。图13c是流程图,其示出从用户界面接收期望的模式并相应地调整机械止动件的位置的过程的实施例,其中,扣留期望的模式直到机械止动件空闲为止。与之前一样,为简明起见,此处不详细地讨论先前已经讨论的步骤。在1300处,从用户界面接收用于第一位置的期望的模式,其中,从多种模式选择期望的模式。在1320处,确定机械止动件是否正在使用中。如果是,则在1322处显示指示将不立即应用期望的模式的消息。如上文所描述地,可以显示多种消息。一旦(或如果)在步骤1320处确定了机械止动件不再是正在使用中,则在1302处,至少部分地基于期望的模式,确定用于机械止动件的新位置。在一些实施例中,显示新的或第二消息,其例如指示机械止动件已经被调整以反映期望的模式。在1304处,用于机械止动件的位置控制件被设置成对应于新位置的值。尽管出于清楚理解的目的,已经相当详细地描述了前述实施例,但是本发明不限制于所提供的细节。存在实施本发明的许多替代方式。所公开的实施例是说明性的而非限制性的。当前第1页12当前第1页12
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