[发明专利]用于旋翼飞行器的旋翼臂组件及其装配方法

说明书

一种用于旋翼飞行器的旋翼臂组件及其装配方法，该旋翼臂组件包括俯仰轴和耦接至该俯仰轴的多个分散轴承。多个分散轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承。多个分散轴承中的各个轴承构造成调整单个自由度。

技术领域

本公开涉及一种模块化旋翼飞行器(rotor craft)旋翼桨毂(rotor hub，旋翼毂)系统及其装配方法，并且更特别地，涉及这样一种模块化旋翼飞行器旋翼桨毂系统，该系统包括具有针对每个自由度的分散的轴承的全铰接式的旋翼臂(rotor arm)组件。

背景技术

旋翼飞行器的关键部件是主旋翼桨毂系统。在运行期间它提供了主旋翼桨叶(rotor blade)的附接。为了产生气动升力，旋转动力被传递至主旋翼桨毂系统，以将旋转速度提供给桨叶。主旋翼桨毂系统必须允许在桨根附接部附近通过桨毂使桨叶沿竖直(拍动(flap))、水平(摆振(lead-lag，超前摆振))、和轴向(俯仰(pitch))方向进行旋转运动，以调节飞行控制权限和动态稳定性。利用分散的铰接件机构调节这些运动的主旋翼桨毂系统被称为全铰接式桨毂系统。

至少一些已知的全铰接式旋翼桨毂系统提供了有利的设计运动特性，而致力于给轴承系统提供了这些这样的旋转自由，即，在通过旋转桨叶的离心力产生的高推力载荷下能够调节高频率且高振幅振荡运动。一种已知的桨毂系统是无摩擦轴承系统，诸如球或滚动轴承系统。这些类型的轴承系统的滑润和密封易受水分挤压和泄漏的影响，并且因此需要通常要求移除并拆卸整个旋翼桨毂以便保养的频繁维护。另一种已知的桨毂系统是带包式(strap pack)桨毂系统，该系统包括由昂贵的专用钢形成的伸展带。至少一些已知的带包式桨毂系统经历剧烈且复杂的载荷，并且因此以严格的损坏标准和频繁的更换导致的应力状态经常要求移除并拆卸桨毂。此外，无摩擦和带包式桨毂系统的故障可能难以检测，并且它们的低损坏耐受性可能会迅速地导致飞行器损坏或故障。另外，目前，许多已知的无摩擦和带包式桨毂系统以最大动力限度来执行，并且不能在不发生故障的情况下，在它们当前的物理包络内处理所产生的载荷的增加。

一段时间以来已知的是，在旋翼桨毂系统中，使用弹性体轴承将消除重量、润滑的需要，并且将使维护需求最小化。因此，至少一些已知的旋翼桨毂系统包括球形弹性体轴承，以调节拍动自由度和俯仰自由度，使得这些自由度不是通过分散的轴承而是通过单个球形轴承来处理。为了加强这些运动，必须仔细考虑、模拟以及控制旋翼桨毂系统的动态质量，以保证飞行器稳定性。因此，将诸如无摩擦和带包式桨毂系统的许多传统桨毂替换为使用针对拍动柔顺性(compliance)的球形轴承的弹性体桨毂系统将需要大量的设计和分析工作，这种替换经常是成本高昂的。更具体地，球形弹性体轴承具有与无摩擦和带包式桨毂类似的占用空间，但是动态和运动特性是非常不同的，从而需要重要的研究和开发成本，以在具有基于带包或滚动轴承的传统桨毂的飞行器上实现球形弹性体轴承桨毂系统。

发明内容

在一个方面中，提供了一种用于旋翼飞行器的旋翼桨毂系统的旋翼臂组件。旋翼臂组件包括俯仰轴和耦接至俯仰轴的多个分散轴承。多个分散轴承是构造成推进(facilitate，推动，促进)旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承。多个分散轴承中的各个轴承构造成调整单个自由度。

在另一方面中，提供了一种用于旋翼飞行器的旋翼桨毂系统。旋翼桨毂系统包括构造成绕旋转轴线旋转的中央本体并包括构造成耦接至中央本体的多个模块化旋翼臂。多个旋翼臂组件中的每个旋翼臂组件包括俯仰轴和耦接至俯仰轴的多个分散轴承。多个轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的弹性体轴承。各个轴承构造成调整单个自由度。

在又一个方面中，提供了一种装配用于旋翼飞行器的旋翼臂组件的方法。该方法包括提供俯仰轴，该俯仰轴包括第一部分和垂直于第一部分的第二部分。一对拍动轴承耦接至第二部分。该方法还包括将内侧俯仰轴承邻近第二部分而耦接至第一部分，并且将外侧俯仰轴承耦接在第一部分的远端处。一对拍动轴承、内侧俯仰轴承以及外侧俯仰轴承是构造成推进旋翼臂组件绕多个自由度运动的分散的弹性体轴承。