用于動態配平葉片的系統和方法

專利名稱：用于動態配平葉片的系統和方法
技術領域：
本發明涉及用于動態配平葉片的系統和方法。本發明因此涉及葉片的技術 領域，更具體地涉及旋翼飛機葉片的技術領域。
背景技術：
為旋翼飛機提供升力的轉子一一在直升飛機中也可提供推進力一一由多 個葉片構成。
一旦這些葉片制造完成，人們發現葉片在質量和空氣動力學特性方面存在 差異。制造商因此確保各種制造公差盡可能地小，然而在一個葉片和另一葉片 之間仍然存在差異。
因此需要采取措施以作出調整，這就是本領域內技術人員所知的"配平"， 由此使所有葉片表現出相同的特征。
首先，每個葉片必須能在給定的俯仰角下產生相同的升力。
因而，葉片設有位于靠近其自由端的后緣上的小尺寸控制表面，這就是本 領域內技術人員所知的"調整片"。調整片設置相對葉片機翼的任何變化可產 生改變葉片升力的力。
通過調整專門用于這種功能的調整片的設置，可獲得葉片的空氣動力配平。
從原理上說，這種調整是通過手動移動每個調整片使它們經過適當的角度 而完成的，對每個葉片而言，所述角度可以不同。為此，每個調整片通常由以 配平為目的固定于葉片的金屬片構成。
然而，參照文獻US 6322324，也可提供驅動器以控制葉片調整片的傾角。 然而，使傳遞電力提供裝置或致動器控制裝置通過轉子和葉片可能是困難的。
其次，葉片需要具有相同的靜力矩，其中靜力矩被定義為葉片質量與葉片 重心和轉子轉動軸線之間的距離的乘積。制造商因此通過將配重元件安裝于葉片上而實現靜態配平。這些配重元件
修正葉片質量及其重心位置，從而修正其靜力矩。
最后且再者，需要動態配平葉片以使它們產生相同的扭矩。為了實現動態配平，確保從一個葉片至另一葉片的葉片重心和推力中心之
間的距離相同是適宜的。
文獻US 4239456中具體記載的第一種系統在于借助葉片根部懸掛下來的飛行配重而動態配平葉片。
然而，由于第一種裝置的復雜性及其在葉片空氣動力學效率方面的反沖，更普遍的是使用第二種裝置，該第二種裝置試圖使插入于葉片末端的配重元件沿葉片弦移動。
文獻EP 0237772記載一種包含由出入艙口封閉的腔室的配平系統，所述腔室沿葉片弦以給定的分布容納配重元件。
文獻DE 4036708給出由小型板構成的插入塊，這些小型板通過出入艙口封閉的葉片孔口中的螺母彼此固定。通過調整板的數目而實現配平。
同樣，文獻FR 2781196設置成將配重元件插入向外部敞開的機殼以實現動態配平同時保留靜態調整。當將配重元件已置于其機殼中時，配重元件由出入艙口密封。
文獻FR 2315433中記載的葉片具有其中設置多堆配重元件的三個孔口 。每堆配重元件具有穿過其中的螺桿，以通過旋擰到其該螺桿上的自鎖螺母
將配重元件保持在位。
文獻DE 1955061提供形成在葉片末端的機殼，由彈簧撐開的兩個配重組
件被設置在機殼中。隨后通過蓋將所述機殼封閉。
配重組件具有從中穿過的螺桿，該螺桿穿過蓋而從機殼凸出。
通過轉動螺桿，工作人員可沿葉片弦移動組件以配平葉片。
因此，在第二種系統中，通過修正配重元件在孔口中的位置，或通過改變
它們的質量，工作人員可配平葉片。
然而，因為配平經常涉及以打開/關閉機殼的出入艙口開始并接下來操縱
配重元件的大量操作，所以配平是受約束的。
此外，人們發現第二種系統全都向葉片的外部敞開。密封艙口或蓋的存在
5就不足以避免在構成所考慮系統的各個部件上發生的侵蝕。
最后，第二種裝置在出入艙口以不合時宜的方式敞開的情形下將導致安全
問題，配重元件可能從葉片中彈出。

發明內容
因此，本發明的一個目的是給出能夠克服上述局限的配平系統和相關聯的配平方法。具體地說，本發明嘗試獲得完全防侵蝕、安全并易于調整的配平系統。
根據本發明，設有配平裝置和動態配平系統的旋翼飛機葉片的突出點在于配平裝置埋置在葉片本體內部，以使其不向葉片外部敞開。
因此，由于配平裝置不與外界大氣接觸，配平裝置不存在受侵蝕現象影響的危險。
為了確保配平裝置不受侵蝕，本發明提供一種將配平裝置埋置于葉片內部以避免與外界任何接觸的全新技術。盡管不再具有對配平裝置的可達途徑，但令人驚奇的是仍然可以對其產生作用以對其進行調整。
同樣，人們發現該配平裝置沒有任何部分容易變得分離，從而損壞葉片或甚至導致不平衡。
此外，配平裝置包括設置在不向葉片外部敞開的圓形截面圓柱形腔室內的
至少一個配重元件，可從遠處使配重元件沿其中設有圓柱形腔室的所述葉片的
弦移動而不必與配重元件形成接觸。
在第一實施例中，圓柱形腔室由在制造過程中形成在葉片內的孔口構成。在第二實施后來中，圓柱形腔室是通過將管件插入葉片而產生的。不論在哪個實施例中，配平裝置的配重元件可沿葉片弦在圓柱形腔室內移
動，以使本領域內技術人員能夠準確地配平葉片。
由于可從遠處實現這種移動，配平裝置可真正地埋置于葉片內部。因此不
需要設置保護配重元件不受外界侵蝕的出入艙口。
配平裝置較佳地設有穿過配重元件中心的螺桿，該配重元件能夠繞螺桿轉
動以沿所述弦縱向移動。更準確地說，配重元件具有圍繞其縱向轉動軸線的螺
紋孔，該螺紋孔與螺桿的螺紋配合。
6本領域內技術人員隨后從遠處驅動配重元件而無需與該配重元件形成接 觸，以使其繞螺桿轉動，這種轉動使配重元件沿螺桿縱向移動。
配平裝置還具有各自固定于螺桿的第一端和第二端的第一和第二塞件，每 個塞件在其中央部分具有一種材料，在撤去使所述材料變形的應力后使其恢復 其最初形狀，螺桿固定于構成每個塞件中央部分的所述材料。
在第一實施例中，將配重元件設置在螺桿周圍并隨后使螺桿的第一端和第 二端固定于第一和第二塞件。
之后，在完成葉片的制造前，將配平裝置放置在葉片中形成的腔室內，以 使配平裝置完全埋置。
在第二實施例中，將配重元件放置在螺桿周圍并隨后將包含螺桿和配重元 件的組件放置在圓柱形管件中。隨后，用通過其中央部分固定于螺桿第一端和 第二端的第一和第二塞件來封閉圓柱形管件的端部區。
構成配平裝置的這種封閉圓柱形管件在其制造過程中最終被埋置于葉片中。
為了沿螺桿移動，配重元件具有徑向偏離所述配重元件縱軸線的偏心磁 體。例如，磁體是插入配重元件的偏心孔口中的磁化條。
因而，通過施加旋轉磁場，借助可位于葉片外部或包含在葉片內的配平系 統的控制裝置，使配重元件借助其偏心磁體轉動。這種轉動則使配重元件沿螺 桿并因此沿葉片弦縱向移動。
為了優化配平系統的操作，配重元件由非磁性材料制成。
另外，配重元件有利地設有使其在飛行時保持在固定位置的鎖定裝置。
鎖定裝置用來保證飛行時在葉片受到的各種應力作用下，配重元件不會以 不想要的方式移動。
當旋翼飛機轉子的輪轂開始轉動葉片時，鎖定裝置可自動地協配于圍繞圓 柱形腔室的外周壁，即第一實施例中的葉片內壁或第二實施例中圓柱形管的內 周，從而將配重元件保持在位以確保葉片不會失去平衡。
鎖定裝置則使配重元件僅當旋翼飛機的轉子的輪轂沒有轉動葉片時才能 沿葉片的弦移動。
在該實施例的第一變例中，腔室的外周壁包括凹槽而鎖定裝置包括形成在配重元件外周上的凹口，配重元件的凹口適于與腔室的凹槽協配。
設置足夠的凹口以保證實現配合而不會引起配重元件的任何明顯轉動。結 果，凹口與凹槽之間的配合不會造成使配重元件平移的任何危險并因此不會干 擾配平。
在第二變例中，腔室的外周壁載有花鍵，而鎖定裝置設有形成在配重元件 外周中的狹槽，以使所述外周部分在離心力作用下外擴并占據花鍵任一側上的 位置。
本發明還提供一種配平葉片的方法。
根據本發明，對配有含埋置于葉片本體內而不向所述葉片外部敞開的配平 裝置的動態配平系統的旋翼飛機葉片的動態配平方法的突出之處在于借助控 制裝置形成旋轉磁場以沿葉片弦移動配平裝置的配重元件。
磁場驅動配重元件以使其轉動以使配重元件沿葉片弦移動，從而動態配平 葉片。
有利的是，使用具有磁化滑標的定位裝置以準確地確定配重元件在葉片中 的位置。由于配重元件設有磁體，該移動磁體使磁化滑標移動。磁化滑標的位 置因此準確地代表配重元件的位置。
由于配重元件埋置于葉片中，因此既不可見也不可觸及。這使定位裝置變 得非常有用。
在變例中，定位裝置包括準確地確定配重元件在葉片內部的位置的位置傳 感器。
較佳地，定位裝置包含在控制裝置中。 最后，可構思出兩種工作模式。
在第一種工作模式下，僅可在地面上移動配重元件，鎖定裝置防止在飛行 中改變配重元件的位置。隨后在需要配平葉片時，控制裝置在外部并在葉片上 放置到位。
與之對比，在第二種實施方式中，控制裝置包含在葉片中。由于低質量配 平會產生某些種類的振動，可以例如根據振動傳感器所傳遞的信息實時地配平 葉片。
因此，在配有接收關于監測參數的信息的監測裝置的旋翼飛機中，監測裝
8置實時激活控制裝置以根據所述信息對配重元件進行定位。


本發明及其優點更為詳細地出現在下面對實施例的說明中，這些說明通過 示例給出并參照附圖予以描述，在附圖中 圖l是配平裝置的縱剖視面；
圖2是設有兩個配平裝置的葉片段的立體示意圖3是配平裝置的第一實施例的立體圖4是配平裝置的第二實施例的立體圖5a和5b是解釋本發明操作的圖6示出鎖定裝置的第一變例；以及
圖7a和7b是解釋鎖定裝置的第二變例的圖。
在一幅以上的附圖中示出的部件在每副圖中用相同附圖標記表示。
具體實施例方式
圖1是配有配平系統的葉片1的縱截面。
配平系統包括埋置于葉片l內部——更準確地說在葉片的吸力面2和壓力 面3之間——的配平裝置10。
因而，不可從葉片1的外部EXT觸及配平裝置。因此保護配平裝置不受侵 蝕作用的影響，并且不存在部件脫落而嚴重損壞葉片1的風險。
配平裝置10包括圓形截面的圓柱形腔室4，圓柱體可沿葉片的弦C0定向， 腔室與葉片中性軸相交以在拍動時彎曲。由于配平裝置埋置于葉片1的內部 INT，可以觀察到圓柱形腔室4無論如何都不向外部EXT敞開，不管是經由檢 查艙口還是其它的方式。
此外，配平裝置10設有嚙合在螺桿12上的帶螺紋的配平重量或配重元件 11。配重元件因此具有與螺桿12的螺紋配合的螺紋。
配重元件11的作用就象螺桿上的螺母。因此，當將配重元件11設置成繞 其轉動軸線AX轉動時，配重元件11可在螺桿12上沿著弦C0縱向移動，配重 元件由此在沿所述轉動軸線AX穿過其中心的螺桿12周圍延伸。為了更方便地移動配重元件，可用具有潤滑特性的流體填滿圓柱形腔室 4，該流體還限制配重元件上離心力的作用。 另外，流體用來限制配平裝置的磨損。
最后，不管在哪個實施例中，配平裝置IO設有分別固定于螺桿的第一端
12，和第二端12"的第一塞件13和第二塞件14。
更準確地說，每個塞件的中央部分60由在使其變形的應力撤去后返回其 最初形狀的材料制成，例如彈性體。螺紋孔61形成在該中央部分60以使塞件 能旋擰到螺桿12的兩端上。
另外，為了可不發生接觸地從遠處移動，配重元件ll設有偏心磁體16， 該磁體16徑向偏離配重元件11的轉動軸線AX。
此后，將磁化條16插入形成于配重元件11中的孔口 11'，磁化條16粘 附地結合于孔口 11'。
在這些情況下，使用非磁性材料制造配重元件，以避免干擾配平系統的操作。
參照圖2，可根據需要提供多個配平裝置10，每個配平裝置埋置于葉片l 中并包括螺桿、配重元件和兩個塞件。
參照圖3，在第一實施例中，圓柱形腔室是在制造葉片1的過程中獲得的。
制造葉片1的方法則包括以下步驟將配平裝置10插入葉片；和確保所 需要的圓柱形腔室保持空置。
例如，在葉片的兩個填料體積中形成切口，且每個填料體積具有為半圓柱 形的狹槽，就足夠了。
配平裝置10隨后被置于第一填料體積的狹槽中，并使用第二填料體積覆 蓋，同時注意將兩填料體積的狹槽彼此配準。
或者，在圖4所示第二實施例中，正確操作配平裝置IO所需的圓柱形腔 室被設置在圓形截面的圓柱形管件15中。
本領域內技術人員首先使配重元件11配合在螺桿12上并隨后將所得到的 組件放置到圓柱形管件15中。
此后，將第一和第二塞件旋擰到螺桿12的第一和第二端上。最后，使第 一和第二塞件完全封閉管件15的端部區15'和15"。
10對葉片的所有配平裝置執行這些操作。
最后，每個管件被埋置于由熱塑或熱固基質、甚至是金屬基質構成的填料 元件中，該填料元件使其保持固定并包含在葉片1的內部INT。
不管在哪個實施例中，配平系統包括用于產生旋轉磁場30的控制裝置。 磁場使配重元件以圖中箭頭Fl所示方向轉動，由此導致配重元件沿箭頭
F2所示方向縱向移動。配重元件因此可從圖5a所示的第一位置移向圖5b所示
的第二位置。
由于配重元件埋置于葉片中，操作者無法看見配重元件的位置。 因而，根據本發明的方法，操作者將分度尺20置于葉片上，該分度尺具 有磁性滑標21。
由于滑標是磁性的，它自動將其定位成與配重元件的磁體對齊，即位于磁 體上方，由此易于確定其位置。
在一個變例中，可構思出在葉片1中提供位置傳感器。
可在葉片中加入控制裝置。該控制裝置連續調整配平裝置的配重元件的位 置，不管旋翼飛機是否在飛行中。
隨后通過監測裝置控制所述調整，該監測裝置接收用來激活控制裝置的與 監測參數相關的信息。
或者，可使用便攜式控制裝置。然而在這種情況下，在飛行中無法調整配 重元件ll的位置。
確保配重元件在葉片所受到的應力作用下無法進行旋轉運動是較佳的。
有利的是，配重元件設有在飛行中使其位置鎖定的鎖定裝置。
當葉片開始轉動時，鎖定裝置受到高強度離心力的作用，該離心力使其能 夠與圍繞圓柱形腔室的外周壁相互配合。
在圖6所示的第一變例中，外周壁50——即第二實施例的圓柱形管件15 的內壁——設有與配重元件的轉動軸線AX平行的縱向凹槽51。
鎖定裝置50則包括與配重元件的轉動軸線AX平行并設置在配重元件11 外周上的縱向凹口 41。
在離心力作用下，螺桿傾向于沿箭頭F3的方向移動，塞件13和14的中 央部分60的材料的性質使得可能產生這種移動。
11凹口 41則嚙合于凹槽51，從而防止配重元件11的任何轉動。
在圖7a和7b所示的第二實施例中，外周壁50——即第二實施例中圓柱
形管件15的內壁——設有與配重元件的轉動軸線AX平行延伸的多個縱向花鍵52。
鎖定裝置40則包括在配重元件11外周中的狹槽42，每個狹槽包含在不 與配重元件的轉動軸線AX相交的平面內。
在離心力作用下，通過形成所述狹槽42獲得的配重元件的部分43、 43' 沿箭頭F4移動以占據花鍵52任一側上的位置，從而防止配重元件11的任何 轉動。
自然，本發明能以多種變例實現。盡管上文中已描述了若干實施例，然而 很容易理解這不旨在窮盡地列舉出所有可能的實施例。自然也可構思用等效手 段替代任何所描述的手段而不脫離本發明的范圍。
1權利要求
1.一種設有動態配平系統的配平裝置(10)的旋翼飛機葉片(1)，其中所述配平裝置(10)以不向所述葉片(1)的外部(EXT)敞開的方式埋置于所述葉片本體的內部(INT)，所述配平裝置包括適于從遠處不接觸地使其沿所述葉片(1)的弦(CO)移動的至少一個配重元件(11)，且所述配重元件(11)設有使其能夠保持在固定位置的鎖定裝置(40)。
2. 如權利要求l所述的葉片，其特征在于，所述配平裝置(10)包括設 置在圓形截面的、不向所述葉片(1)的外部(EXT)敞開的圓柱形腔室(4) 中的至少一個配重元件(11)，所述配重元件(11)可從遠處不接觸地沿所述 葉片(1)的弦(CO)移動，所述圓柱形腔室沿所述弦(CO)設置。
3. 如權利要求2所述的葉片，其特征在于，所述配平裝置(10)設有穿 過所述配重元件(11)中心的螺桿(12)，所述配重元件(11)能繞所述螺桿(12)轉動以沿所述弦(CO)縱向移動。
4. 如權利要求3所述的葉片，其特征在于，所述配平裝置(10)具有固 定于所述螺桿(12)的第一和第二端(12' 、 12")的第一和第二塞件(13、 14)，每個塞件(13、 14)在其中央部分(60)具有在施加使所述材料件變形 的應力后恢復其初始形狀的材料，所述螺桿(12)固定于構成每個塞件(13、 14)的中央部分(60)的所述材料。
5. 如權利要求2所述的葉片，其特征在于，所述圓柱形腔室(4)填充有 流體。
6. 如權利要求2所述的葉片，其特征在于，所述配重元件(11)包括徑 向偏離所述配重元件(11)的縱向轉動軸線(AX)的偏心磁體(16)。
7. 如權利要求6所述的葉片，其特征在于，所述磁體(16)是插入所述 配重元件(11)的偏心孔口 (ir )的磁化條。
8. 如權利要求2所述的葉片，其特征在于，所述配重元件(11)由非磁 性材料構成。
9. 如權利要求2所述的葉片，其特征在于，當由旋翼飛機轉子的輪轂開 始轉動所述葉片(1)時，所述鎖定裝置(40)與包圍所述圓柱形腔室(4)的外周壁(50)配合以將所述配重元件(11)保持在位。
10. 如權利要求9所述的葉片，其特征在于，所述外周壁(50)包括凹槽(51) ，所述鎖定裝置(40)包括形成在所述配重元件(11)的外周(ll") 上的凹口 (41)，所述鎖定裝置的所述凹口 (41)適于與所述外周壁的所述凹 槽(51)配合。
11. 如權利要求9所述的葉片，其特征在于，所述外周壁(50)包括花鍵(52) 而所述鎖定裝置(40)包括形成在所述配重元件(11)的外周(11") 中的狹槽(42)，以使所述外周(ll')的部分(43)可移動分開并占據在花 鍵(42)的任一側上的位置。
12. —種實現旋翼飛機葉片(1)的動態配平的方法，所述葉片(1)設有 動態配平系統，所述動態配平系統具有以不與所述葉片(1)的外部(EXT)接 觸的方式埋置于所述葉片(1)本體內部(IN)的配平裝置(10)，在所述方 法中，借助控制裝置產生旋轉磁場(30)，以使所述配平裝置(10)的配重元 件(11)沿所述葉片(1)的弦(C0)移動。
13. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，使設有磁化滑標(21)的 定位裝置用來準確地確定所述配重元件(11)在所述葉片(1)中的位置。
14. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，使用設有位置傳感器的定 位裝置來準確地確定所述配重元件在所述葉片中的位置。
15. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制裝置包含在所述 葉片中，所述旋翼飛機設有接收與監測參數相關的信息的監測裝置，所述監測 裝置實時激活所述控制裝置以根據所述信息對所述配重元件進行定位。
全文摘要
本發明涉及設有含配平裝置(10)的動態配平系統的旋翼飛機葉片(1)。配平裝置(10)以不向所述葉片(1)的外部(EXT)敞開的方式埋置于葉片(1)本體的內部(INT)。
文檔編號B64C27/00GK101492092SQ200910009889
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月22日 優先權日2008年1月23日
發明者R·米特維 申請人:尤洛考普特公司