[发明专利]包括至少一个具有反转桨的发动机的航空器

说明书

本发明涉及航空器，该航空器包括至少一个具有反转桨的发动机。

该具有反转桨的发动机可以是带有反转螺旋桨(hélice)的发动机，诸如桨扇式涡轮螺旋桨发动机，或者是旋翼航空器诸如直升机的发动机。

在航空运输业中，多年来一直致力于减小由发动机产生的振动和噪声的研究。已使用了多种技术。

被动或主动平衡技术也是已知的，其中测量并校正了惯性不平衡或空气动力不平衡，如在例如文献WO-2006/017201的实例中所述。

其他的“同步定相(synchrophasage)”技术也是已知的，其中多个发动机之间的同步定相限制了在叶片通过频率下产生的噪声，如在例如文献US-4689821、US-2005/0065712、WO-2005/042959和US-00/5221185中所述。这些由发动机控制系统进行平衡和同步定相的技术的主要问题是控制系统延迟必须远小于将位于所用传感器前部的两叶片的通过相区分开的周期。然而，这并不能实现，因此意味着没有可考虑的工业应用。

过滤和减弱航空器中产生的振动的技术也是已知的。它们包括例如主动或半主动系统，该系统具有主动重量、可变硬度或流变流体(如在文献US-5490436中所述)。这些技术还包括装备有传感器和控制机构以控制主动或半主动行为的系统。这些技术已被开发用于限制非平衡力对支撑结构的影响。

参考图1，首先描述对于单个旋转盘来说不平衡的问题。该图显示了一个形成螺旋桨2的盘，在该实例中，所述螺旋桨2包括八个叶片4。所述螺旋桨以绕轴线6——对应于该螺旋桨的主几何对称轴线——可旋转运动的方式安装。假设螺旋桨存在平衡缺陷，使得螺旋桨的重心不在轴线6上，而是从该轴线径向地偏离。重心8例如位于其中一个叶片4上，如图1中夸张示出的。假设螺旋桨绕其轴线6沿箭头10所示的方向旋转。重心8因此会在轴线6处产生一个施加在螺旋桨上的不平衡力12，该不平衡力位于盘平面内，沿径向方向向外且穿过点8。该力沿方向10旋转。这是惯性不平衡的情况。因此，对于任何惯性中心与旋转中心不一致的旋转盘来说，惯性不平衡都会在盘的平面内产生径向力，如图1所示。

参考图2，还有可能存在空气动力不平衡。这种情况在运动盘包括承载表面(诸如螺旋桨叶片的面)时发生。因此，所述承载表面的安装角(delage)缺陷或形状缺陷可以产生空气动力不平衡情况。这也可能是叶片空气动力变形分布的问题，或者是叶片间距分布的问题。这种空气动力不平衡力施加在远离轴线6的点14处。该不平衡力分解为：一方面是牵引力分量，其在图2中标记为16，且位于螺旋桨盘的平面外；以及，拖曳力分量18，其位于螺旋桨盘的平面内。

现在描述一些平衡技术的细节。实际上，已经知道通过区分振幅和力相对于固定轴线的相角来测量旋转机器(或旋转盘)的不平衡力。例如，这些技术的其中之一如下文所述。为了消除在特定旋转速度时的振动，首先测量旋转机器的不平衡特征。为此，测量或计算其产生的不平衡力。这些力以在相对于旋转部件——例如，连接有支撑结构——的固定参考坐标系中的发动机速度频率范围内的正弦激励来表征。这些激励通常使用发动机振动传感器(例如，加速计)或一组专门的加速计来测量。因此，旋转盘的不平衡由在机器旋转速度ω_o下在固定支撑结构的轴线上的测得的加速度R1(从振幅(增益)和相位方面)来表示，如图3所示。该图在第一曲线20上显示了增益(以m/s^-2计)相对于旋转速度ω(以rad/s计)的图表，以及在第二曲线22上显示了相位(以弧度计)相对于该速度的图表。

可以使用以下的测量方法，称为向量影响系数法。在测量作为待研究的不平衡行为之结果的初始加速度R1后，已知重量的不平衡重块被加至旋转系统，以测量它们对测得的加速度的影响。例如，单位量的不平衡在相位角0°被加至盘，并且在速度ω_o测量新的加速度R2(增益和相位)。

接着进行向量解算，如下所述：

-原始不平衡b1引起加速度R1，

-形成原始不平衡和单元不平衡总和的组(b1+b2)引起加速度R2，

-因此，通过相减，单元不平衡b2产生加速度R2-R1。关于这方面，参考图4，其显示了位于正交坐标系中的向量R1、R2和R2-R1，这些向量相应地具有相位和

应注意，这种计算方法假设在所述不平衡和相应测得的加速度之间存在线性关系。

因此，所述原始不平衡(和由此所需的校正量)按以下公式来计算：