[发明专利]一种可差动变距桨叶及直升机旋翼系统

说明书

本申请提供了一种可差动变距桨叶，包括：至少两个翼型段，相邻翼型段之间转动连接，每个所述翼型段均具有第一通孔及第二通孔；扭转杆，贯穿并转动设置在所有翼型段的所述第一通孔内；以及变距操纵索，贯穿设置在所有翼型段的所述第二通孔内，所述变距操纵索的两端分别固定在桨根及桨尖处的翼型段上，其中，位于桨根处的第一翼型段连接有第一扭转机构，用于驱动所述第一翼型段扭转第一角度，位于桨尖处的第二翼型段连接有第二扭转机构，用于驱动所述第二翼型段扭转第二角度。本申请通过变距操纵索及扭转杆将位于桨叶根部及桨叶尖部的扭转力传递给桨叶中心部分，以使位于桨叶中心部分的翼型段同步扭转，减少了动力传递环节，提高了能量传递效率。

技术领域

本发明属于旋翼桨叶设计技术领域，特别涉及一种可差动变距桨叶及直升机旋翼系统。

背景技术

旋翼飞行器的旋翼通过旋转产生空气动力，为飞行提供升力，使其具有垂直起降的能力，起降场地选取更为灵活，作业范围广。旋翼在提供升力的同时，还能产生飞行所需的各向操纵力。

常规的旋翼装置由旋翼桨叶、桨毂、旋翼轴组成，旋翼叶片安装在桨毂上，桨毂通过中心的旋翼轴与传动系统相连，动力系统的驱动力通过传动装置经多级齿轮传动减速后传递给旋翼轴，进而带动桨毂和旋翼桨叶旋转。

常规旋翼装置的动力通过发动机和传动装置的机械转换和传递，存在着动力损失且系统复杂；旋翼桨叶的桨尖处存在着桨叶剖面上方和下方的气流对流，降低了桨叶剖面上下方的压力差，影响了桨尖部分产生升力的能力；同时，桨叶各段气流环境不一致带来了桨叶各段受力不均匀，导致桨叶疲劳寿命低的问题；并且桨叶是裸露的，会与外界物体发生碰撞，影响飞行安全，同时旋翼桨叶产生的噪音没有遮蔽，直接传播到外界，整体噪声大。

由于桨叶在半径越大的位置旋转线速度越快，该部位产生升力也大，一般桨叶的升力合力在距离桨叶旋转轴约70％桨叶半径的位置处，即远离旋翼轴的位置，而常规旋翼装置的承载位置在中心处即旋翼轴，故桨叶升力与旋翼轴承载位置的力臂较长，导致桨叶、桨毂和旋翼轴所需承受的弯矩较大，导致振动大，疲劳寿命低的问题。

为解决旋翼机构复杂，载荷大的问题，同时降低摩擦损耗，有通过磁悬浮方式支撑旋翼的专利提出，但也存在着结构不紧凑，机构复杂，桨叶迎角调整(桨叶迎角调整可改变旋翼的升力大小以及方向，进而调整飞行器整体的飞行速度、姿态等)能力不足等问题。

公开号为WO2015005776A1的世界知识产权局专利以及公开号为US7802755B2的美国专利中，均采用铺满承载单元的整条导轨环，而公开号为WO2005072233A2的专利中则采用现成的磁悬浮轴承，效果与前两个专利类似，这种整体式的导轨环不利于安装操纵设备等其他装置，需额外附加机构，结构不紧凑，会导致系统重量增加，影响飞行器运输效率，如专利WO2005072233A2的变距机构(调整桨叶迎角以调整旋翼升力)需额外设置安装机构，导致系统尺寸变大，机构复杂且重量大。

公开号为CN101693470B的中国专利提供了一种磁悬浮电动力旋翼飞碟，公开号为CN102085912A的中国专利提供了一种碟形磁悬浮环翼飞行器，这两篇专利的旋翼装置均采用了旋翼内环和旋翼外环两套磁悬浮导轨，系统较为复杂，旋翼装置整体重量过大；同时还存在着复杂气流环境下，旋翼桨叶的根部和端部由于气流环境差异所导致的空气动力载荷不一致的情况，由此产生的桨叶在根部和端部旋转运动角速度不一致的现象，存在桨叶在内外环导轨上发生错动现象的可能性，严重的将导致桨叶出现卡滞状况。

专利WO2005072233A2所述的桨叶变距机构仅能整体调节桨叶迎角，仅能改变升力的大小，无法同时满足多种来流速度下旋翼都要保持高效率的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种可差动变距桨叶及具有该可差动变距桨叶的旋翼。

本申请第一方面提供了一种可差动变距桨叶，包括：