[发明专利]在飞行器旋转系统如直升机旋翼中减振的方法、设备和系统

说明书

技术领域

本发明的实施方案总体涉及减振，更具体地涉及在飞行器的旋转系统——诸如直升机的旋翼(rotor)中减振的方法、设备(apparatus)和系统。

背景技术

振荡是飞行器运行中的一个主要环境因素。振荡不利于安全和舒适。就安全而言，振荡对稳定性有直接影响，且可导致材料疲劳。振荡的一个主要来源是飞行器的旋转系统，例如飞行器的引擎系统，诸如直升机的旋翼系统。

直升机的旋翼系统的旋桨(rotor blades)(“桨叶”)可包括，例如，木头或者复合材料，诸如玻璃纤维加强材料或碳纤维加强材料。桨叶随着时间而变化，且它们在使用中趋于变重。硬颗粒诸如沙子会磨损或侵蚀桨叶。此外，由于桨叶的轻结构，桨叶中的气室(air cell)可被水填充，尤其是在桨叶的蒙皮变得有孔的地方。这被已知为“进水(water-ingress)”或“困水(trapped-water)”问题。此外，桨叶在它们的寿命中可被维修。结果是，桨叶的重心(CofG)随着时间而移动。一般地，跨度重心(即，在桨叶的毂-桨尖方向上)比弦重心(即，在桨叶的前缘-后缘方向上)移动更大从而更严重。当弦重心位于理想重心之后时，偏转运动(turning movement)位于理想重心之后，结果是桨叶趋于上倾(climb)。当弦重心位于理想重心之前时，偏转运动位于理想重心之前，结果是桨叶趋于下倾(dive)。结果是，增加了旋翼系统中的振荡。

直升机维护旨在减振，且可包括静态地平衡桨叶以及动态地平衡旋翼系统。静态平衡包括将一个桨叶与桅桨叶(mast blade)相比。桅桨叶可以是实体的但不运转(non-operational)的桨叶(诸如梁(beam))——其原始规格关乎质量、理想跨度重心和理想弦重心，或者是呈现在便携数字称重系统(例如通用静态平衡夹具(USBF))中的虚拟主桨叶。静态平衡使得桨叶具有可互换性。动态平衡(旋翼追踪和平衡“RTB”)包括对直升机的旋翼系统中的桨叶进行测试。RTB是耗时且昂贵的。

此外，可通过多种装置(means)——诸如振荡隔离器、振荡阻尼器、振荡吸收器和振荡生成器——来减小振荡的效果。

US2008/0142633A1以及相关的WO2008060681公开了直升机的减振轴向支柱以及具有至少一个控振含流体柱的飞行器悬浮系统。所驱动的柱包括一个外部刚性壳，其含有一个内部刚性部件以及第一和第二可变体积流体室。在所述第一和第二可变体积流体室之间建立了流体压力差，以控制在柱端之间的运动。所驱动的含流体柱、支承隔离器、悬浮系统以及运行方法减轻了直升机飞行器的振荡。

US6938888公开了一种具体用于直升机旋翼的振荡阻尼器，所述阻尼器包括一个驱动元件和一个刚性元件，还包括一个阻尼组件——其将所述驱动元件和所述刚性元件功能性地互连，所述阻尼组件首先包括一个被放置在至少一个粘性流体腔中的液压阻尼装置，还包括一个层压的柔性装置。所述液压阻尼装置包括第一组和第二组交叉的平叶片(plane vane)。所述液压阻尼装置也具有至少一个阻尼元件，所述阻尼元件被放置在所述粘性流体腔之一中且被固定到所述驱动元件，所述阻尼元件呈现这样的外轮廓：从基座(其位于阻尼元件的一个轴向端附近)朝顶点(其位于平面叶片组附近)逐渐变窄。

US7153094公开了一种用于直升机或其它旋翼飞行器的旋翼系统振荡吸收器，其中弹簧力是由布置成选定样式的多个细长杆提供的。所述杆在一端被联接到一个联接到旋翼毂的固定基座，在另一端被联接到一个调整重物。

WO2006135405公开了一种安装于直升机旋转毂的振荡控制系统，其用于在以直升机运行旋转频率旋转时具有周期振荡的直升机旋翼毂。所述安装于直升机旋转毂的振荡控制系统包括一个孔环旋转外壳，其可附着到所述直升机旋翼毂，并以直升机运行旋转频率与所述直升机旋翼毂一起旋转。所述环形外壳的中心位于所述旋翼毂旋转轴线附近，并且具有一个电子器件外壳腔子系统，且优选地具有一个相邻的共轴旋翼外壳腔子系统。所述旋翼外壳腔子系统包括：第一共轴无框交流环形马达，其带有具备第一不平衡质量的第一转子；以及，第二共轴无框交流环形马达，其带有具备第二不平衡质量的第二转子。所述电子器件外壳腔子系统包括一个电子器件控制系统，其接收传感器输出，并电学地控制和驱动所述第一共轴无框交流环形马达以及所述第二共轴无框交流环形马达，以使得以大于直升机运行旋转频率的振荡消除旋转频率来直接驱动所述第一不平衡质量和所述第二不平衡质量，其中减轻了所述直升机旋翼毂的周期性振荡。