[发明专利]叶片

说明书

技术领域

本发明总体涉及航空叶片中的结构元件，并且更特别地涉及转子叶片和涡轮机叶片的结构优化。

背景技术

转子叶片是受到强偏转力的航空复杂结构并且因此需要满足多个设计要求。例如，通常用在风力涡轮机和旋转式飞机上的叶片必须满足特定强度、疲劳寿命、破损耐力、性能、振动、重量和气动弹性稳定性标准。目前，风力涡轮机叶片和直升机主转子叶片主要利用展向单箱形翼梁或多箱形翼梁设计由合成材料构成。箱形梁翼梁设计还可以包括泡沫芯，泡沫芯设计为防止“铸板凹陷”、形成转子叶片的表皮的片材的变形或屈曲。

然而，当前的箱形梁翼梁设计不易于提高最优的刚度、气动弹性耦合和其它性能标准。通常通过改变叶片表皮和固体芯来控制箱形翼梁设计的结构和气动弹性限制以增加刚度并且提高气动弹性耦合。例如，偏压板层成层技术可用于增加叶片表皮的刚度，或者蜂巢式或聚乙烯芯可用于提高叶片的刚度和气动弹性耦合。然而，这些特征总体上提供边缘性能增益。

因此，提供具有最优的刚度、气动弹性稳定性和性能特性的转子叶片仍是航空工程应用的重大挑战。

发明内容

本发明的装置具有多个特征，多个特征中没有一个特征仅对其期望属性负责。不限制由随后的权利要求所明确的本发明的范围，现在将简要地讨论其更加显著的特征。在考虑这一讨论之后，并且尤其在阅读了标题为“发明详述”的部分之后，将理解到本发明的特征如何提供优于当前设计的多个优点。

本发明的方案包括转子叶片，所述转子叶片具有翼弦和与所述翼弦垂直的翼展长度。转子叶片包括第一表皮，所述第一表皮具有内表面和从所述内表面延伸出的第一多个元件，所述第一多个元件沿着翼展长度的至少部分分布并且相对于转子叶片的翼弦倾斜的角度大于0°。转子叶片进一步包括第二表皮，所述第二表皮附接至所述第一表皮以形成转子叶片的外表面，所述第二表皮具有第二多个元件，所述第二多个元件朝向所述第一表皮的内表面延伸并且当所述第二表皮附接至所述第一表皮时与所述第一多个元件啮合，所述第一多个元件和所述第二多个元件在转子叶片内形成多个肋状件。

在本发明的另一方案中，转子叶片具有与y轴平行的翼弦和与x轴平行的翼展。转子叶片包括以沿着转子叶片的y轴测量到的第一距离隔开的前缘和后缘和沿着所述前缘和所述后缘之间的所述第一距离的至少部分延伸的多个结构元件。所述多个结构元件相对于y轴倾斜的角度大于0°。

在本发明的另一方案中，转子叶片具有翼弦和与所述翼弦垂直的翼展长度。所述转子叶片包括以转子叶片的翼展长度分隔开的叶根和叶尖、由转子叶片的翼弦隔开的前缘和后缘，以及位于转子叶片的前缘和后缘之间的翼梁。转子叶片进一步包括以大于0°的角度相对于转子叶片的翼弦倾斜的第一多个肋状件和与所述第一多个肋状件交叉的第二多个肋状件。所述第二多个肋状件相对于转子叶片的翼弦倾斜的角度小于0°。

本发明的进一步的方案、特征和优点将从随后的详细描述中变得显而易见。

附图说明

现在参照附图结合本发明的实施方案描述本发明的这些和其它的特征、方案和优点。然而，阐述的实施方案仅为实施例且不意在限制本发明。

图1为具有带有根据本发明的优选实施方案的结构元件的转子叶片的飞机的立体图。

图2为包括根据本发明的另一实施方案的结构元件的翼板的立体图。

图3示出了图2的结构元件相对于翼板的取向。

图4示出了结构元件的另一实施方案相对于翼板的取向。

图5示出了结构元件的又一实施方案相对于翼板的取向。

图6A为具有根据本发明的一个实施方案取向的肋状件的转子叶片的局部剖视图。

图6B为图6A的转子叶片的俯视正视图。

图7A为具有根据本发明的另一实施方案的肋状件和前缘翼梁的转子叶片的局部剖视图。

图7B为图7A的转子叶片的俯视正视图。

图8A为具有根据本发明的又一实施方案的交叉肋状件和中叶片翼梁的转子叶片的局部剖视图。

图8B为图8A的转子叶片的俯视正视图。

图9为具有根据本发明的实施方案定位在转子叶片内的肋状件的转子叶片的俯视正视图。

图10根据本发明的实施方案具有经过偏压板层优化的表皮的转子叶片的俯视正视图。

图11A为根据本发明的实施方案具有内舌片和槽布置的转子叶片的一半的局部剖视图。

图11B为组装到图11A的转子叶片半上的转子叶片的另一半的局部剖视图。