[发明专利]可在每次旋转中动态优化形状及其它属性的旋翼或推进器叶片

说明书

本发明为平旋海洋推进器或平旋空中旋翼提供了一种叶片，根据控制系统指令，它具有以下动态且实时的性能：以任何所需方式沿着叶片弦线弯曲，改变其相对轴点位置，通过伸展或收缩后缘延伸改变其水平，且在必要情况下可具有左右差异性，使襟翼沿着后缘以任一方向转动或让其被流转动。此外，所述叶片也可具有一个或多个弹性后缘，其刚度在控制系统控制下动态可变，且可沿着叶片翼展差异性可变。为使前缘和后缘在逆向气流或其他条件下进行逆转操作，叶片具有这样的边缘：在用作前缘时为刚性，如需被用作后缘时为可弯曲。叶片还具有改变其横截面侧面厚度并改变其形状的性能。最后，叶片的大部分表面上具有依照指令的流渗透性。这些性能将使每一个由控制系统控制的叶片在经过每次旋转轨道时，配合其即时操作环境进行持续性优化调整，并充分利用其及时操作环境。

技术领域

本发明涉及用于平旋推进器和旋翼的叶片，尤其是用于非圆形轨道的平旋旋翼和推进器的叶片。

1.对现有技术的说明

目前已知的用于非圆形轨道平旋推进器和旋翼的叶片皆为固定横截面形状，例如编号为US 8,540,485的美国专利中所述的。然而编号为PCT/IL2013/050755的专利描述了一类电磁旋翼或推进器，其中由控制系统引导的叶片遵循自已的独立轨道运动，而叶片则被设计为横截面可弯曲，其方法或是通过沿着叶片全长的铰链，或是通过使用已知合适的弹性材料，例如弹性体。叶片横截面形状的动态可变性对于提供鱼尾型或波动推进器型推进很有用，也可用于其他目的，例如叶片后缘涡流的受控生成和脱落，以及配合沿叶片轨道的不同操作情况对叶片形状进行相应的动态优化。在以上引用的专利申请中，是通过作用于安装在叶片末端的磁性垫脚上的磁力向量使叶片弯曲的。也就是通过作用于叶片上的外力使叶片的横截面发生弯曲。这种电磁推进器或旋翼具有这种性能，但已知的平旋旋翼或推进器没有，而动态叶片横截面形状可变性对它们来说也是非常需要的。除了以上引用的专利申请，在平旋推进器和旋翼的相关技术中就找不到具有动态叶片轴点位置可变性的了。所述的专利申请描述了叶片弦上虚拟轴点的位置，但没有描述物理轴点相对位置的可变性，在现有技术中也未发现这一特性。动态变化平面形状以可变形状机翼而为人所知，在平旋旋翼和推进器叶片中却不为人所熟知，而后者对它的需要是出于不同的原因——需要改变叶片后缘涡流的大小并沿着叶片轨道动态控制各叶片后缘的当前位置，由此控制叶片后缘涡流及其脱落流的位置。可转动的后缘襟翼一直以来都是飞机固定翼和直升机旋翼叶片的一项特征，但并不是所述旋翼与推进器叶片的特征，而在这方面它们将会非常有用，能生成叶片后缘涡流、控制其大小并以可控方式脱落或通过在叶片轨道中会起到反效果的部分避免或令涡流生成最小化，或是对鱼尾型叶片推进也很有用。前缘缝翼与翼缝是人所共知的飞机固定翼特征，用于升力提高和防止失速，但为了抵消强本地跨轨道流的效应和/或在两侧动态压力差产生不利影响时抵消其效应，所述旋翼和推进器叶片大部分表面具有“开”或“关”的基本畅通无阻的流渗透性(尤其是叶片后缘部分)，当这一渗透性在有需要的时候作用域旋翼或推进器的每一次旋转内叶片的部分轨道时，其存在的原因和结构都完全不同，也无法在现有技术中找到。已知提供可弯曲叶片后缘的例子有直升机旋翼，但在叶片轴点的不同侧或同侧提供多个可弯曲叶片后缘以作同向或反向弯曲，为其配备刚度动态可变且最高可达刚性的结构元素，对于气动弹性或水弹性效应各自的重要性与传统升力生成的重要性具有可比性的某些类型的平旋旋翼或推进器操作会非常有用，而且在现有技术中无法找到。当所述的叶片前缘和后缘在逆向气流机制下逆转操作时，以及在其他情况下，非常需要在前缘和后缘的刚性与可弯曲状态之间切换，但这一功能在现有技术中无法找到。在叶片前缘和后缘调换和其他情况下，改变叶片的横截面侧面厚度是有用的，但在现有技术中无法找到。

2.目的与优点

目的之一是为任意一种平旋推进器和平旋旋翼的叶片提供基于叶片动力的叶片横截面形状动态弯曲方法。

另一目的是为上述推进器和旋翼的叶片提供沿叶片弦动态改变其物理轴点位置的能力，以控制叶片前缘和后缘涡流的相对大小。