[发明专利]球冠形状的空气螺旋桨叶片枢轴

说明书

技术领域

本发明大体涉及空气螺旋桨的领域。本发明更具体涉及螺旋桨叶片枢轴。

背景技术

空气螺旋桨尤其用于推进飞行器的航空领域中。它尤其发现于具有单个螺旋桨或两个对转螺旋桨的飞行器涡轮螺旋桨发动机中。

通常，飞行器涡轮螺旋桨发动机的每个螺旋桨中由多个无管道风扇叶片组成。风扇叶片具有可变俯仰角，即每个叶片可以绕其纵向轴线(其俯仰轴线)枢转以便使其前缘的取向适应于发动机转速。风扇叶片的取向(也称为俯仰角设定)因此构成使能管理涡轮螺旋桨发动机的推力的参数中的一个。

为此目的，每个螺旋桨叶片一般经由其根部来安装在枢轴上，所述枢轴包括旋转支撑件，所述旋转支撑件径向地布置在螺旋桨轮毂中的孔口中，同时能够在孔中绕叶片的纵向轴线枢转。

每个叶片枢轴还具有叶片支撑件，所述叶片支撑件提供有接收叶片根部的槽窝，并且还提供有至少一个臂，所述臂相对于枢轴的枢转轴线横向地延伸，并且承载形成配重的飞锤。在发动机失效的情况下，作用在定位在枢轴臂上的飞锤上的离心力因此用于确保叶片自动地顺桨，并且确保它保持在其顺桨的取向。

因此，螺旋桨叶片的枢轴的主要功能是保持叶片(逆着空气动力学和离心力)，以保持用于使叶片顺桨的飞锤(基本上逆着离心力)，并且为叶片提供取向的引导(主要逆着惯性力)。

叶片枢轴一般由金属制成，尤其是由钢或钛制成。不幸地，尤其是具有两个对转螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机中的很多叶片增加了枢轴的数量，并且因此增加了机载重量。

因此存在对能实现重量的节省、尤其是给出由离心力施加在形成平衡重的飞锤上的力的形状可用于叶片枢轴的需要。

发明内容

该目的通过用于空气螺旋桨叶片的枢轴来实现，所述枢轴包括：旋转支撑件，所述旋转支撑件用于径向地放置在螺旋桨轮毂上，同时适合于绕过枢转轴线枢转；以及叶片支撑件，所述叶片支撑件包括用于接纳叶片根部的壳体和至少一个臂，所述至少一个臂相对于所述枢转轴线横向地延伸，并且承载形成配重的飞锤；并且其中，根据本发明，所述臂和其飞锤呈现大致球冠形状的几何形状。

作用在叶片枢轴的臂上的离心力趋向于引起它弯曲。使臂和其飞锤具有大致球冠形状使通过提供由臂弯曲引起的牵引和压缩应力的更好分布来增加其结构效率成为可能。这使叶片枢轴的重量变轻成为可能。

此外，叶片支撑件的拱顶形状使其更易于将叶片枢轴集成在其机舱中(所述形状可以呈现为圆柱形的形状或具有双曲率的形状)。具体地，借助于这种形状，叶片枢轴的径向尺寸可以减小。

优选地，臂和其飞锤具有在纵向平面中为弯曲的横截面和在横向平面中为弯曲的横截面。在一些情况下，弯曲横截面中的每一个可以存在相应的曲率半径，对于涡轮螺旋桨发动机螺旋桨叶片，所述曲率半径在200毫米(mm)至400mm的范围内，而对于具有两个对转螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨叶片，所述曲率半径在700mm至900mm的范围内。

同样优选地，至少叶片支撑件由有机基质复合材料制成。由复合材料制作螺旋桨枢轴的主要部分使实现相对于现有技术的由金属制成的螺旋桨大约30％至50％的重量的显著降低成为可能。

叶片支撑件可以包括两个相对臂，所述两个相对臂相对于枢转轴线横向地延伸，并且均承载形成配重的飞锤。

在一实施例中，叶片支撑件臂经由弯曲轮廓的部分连接到壳体。在该示例中，具有凹口的枢轴的中心区域与臂之间的路径因此是连续的，由此进一步改善由臂弯曲引起的牵引和压缩应力的分布。具体地，当叶片支撑件具有两个相对臂时，它们连接到壳体，并且它们还从其向上游和下游延伸。因此，如果复合材料用于制作叶片支撑件，那么复合材料的横截面在由臂的弯曲引起的应力大的区域中最大化。

在另一实施例中，叶片支撑件臂经由直线轮廓的部分连接到壳体。相比于前述的实施例，借助于直线轮廓的部分的这种连接使实现重量的大幅节省成为可能。

叶片支撑件壳体可以是沿基本上垂直于所述臂的方向进行取向的槽窝。

本发明还提供了一种包括多个叶片的空气螺旋桨，每个叶片安装在如在上面界定的枢轴中。本发明还提供了一种包括至少一个这种螺旋桨的飞行器涡轮螺旋桨发动机。

附图说明

根据参考示出不具有限制特征的实施例的附图的以下描述，本发明的其他特性和优点是显而易见的。在附图中：

图1是本发明具体应用的具有两个无管道螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机的纵向半剖面的示意图；

图2是示出螺旋桨叶片枢轴的运行的示意图；