專利名稱：直升飛機反扭矩尾旋翼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直升飛機反扭矩尾旋翼。
背景技術(shù)：
眾所周知直升飛機包括機身，裝配到機身中央部分頂部的主旋翼，以及 用于對抗機身上主旋翼產(chǎn)生的扭矩的反扭矩尾旋翼。
尾旋翼大致包括驅(qū)動軸，裝配到驅(qū)動軸上的槳轂，以及多個固定到槳轂
上并A^槳轂徑向伸出的葉片。
更具體地，每個葉片大致徑向地縱向延伸，并由槳轂在垂直驅(qū)動軸軸線 的平面內(nèi)^走#"。
為了操縱直升飛機，每個葉片在相對于槳轂的任意平面內(nèi)也可移動。 在工業(yè)上需求在不增加尾旋翼徑向尺寸的前提下，提高葉片的氣動效 率，并降低作用在葉片和尾旋翼控制機構(gòu)上的載荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，以一種簡明、低成本的方式提供設計一種直升飛機 反扭矩尾旋翼來達到上述要求。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種直升飛機反扭矩尾旋翼，該反扭矩尾旋翼包括圍 繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的軸，至少兩個沿與旋轉(zhuǎn)軸線交叉的相對的縱向軸線延伸的 葉片(blade),以及用于將所述軸連接到所述葉片的槳轂。
每個葉片依次包括
彼此相對并沿相對的縱向軸線延長的前緣和后緣，在應用中所述后緣在 所述前緣后與氣流相互作用；
彼此相對并在所述前緣和所述后緣之間延伸的第一和第二表面；
相對于所述葉片的旋轉(zhuǎn)軸線的徑向的內(nèi)部第一未端；
與所述徑向的內(nèi)部第 一未端相對的徑向的外部第二未端；以及包括所述徑向的內(nèi)部第一未端并且與所述徑向的外部第二未端沿所述 縱向方向隔開的#>部分。
當從垂直于所述前緣或所述后緣的平面剖開所述根部分時，所述根部分 包括相對于在所述平面內(nèi)結(jié)合所述前緣和所述后緣的翼弦不對稱的輪廓。
其特征在于，定位所述葉片的第 一未端的點離所述旋轉(zhuǎn)軸線的距離范圍 在所述旋轉(zhuǎn)軸線和所述葉片的所述第二未端的點之間的最大距離的1 0%到
25%之間。


通過舉例和參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選的但不局限的實雄例，其中 圖1和2以透視圖的形式從不同的角度示出根據(jù)本發(fā)明的直升飛機反扭 矩尾旋翼葉片；
圖3示出圖1和圖2中葉片的平面圖； 圖4示出圖1中葉片前緣的前視圖5至8示出圖3中各平面V-V、 VI-VI、 VII-VII、 vin-vin的截面圖； 圖9示出了側(cè)視圖，為了清晰移除了直升飛機尾旋翼部分，該直升飛機 包括以圖1-4所述的多個葉片為特征的反扭矩尾旋翼；
圖10和11示出為了清晰移除了部分的圖9中尾旋翼的截面圖； 圖12和13分別示出圖9至11中尾旋翼的側(cè)視圖和俯視平面圖。
具體實施例方式
圖9、 12和13示出了直升飛機1的尾旋翼部分，該直升飛機大致包括 機身2;裝配到機身2頂部并圍繞各自軸線旋轉(zhuǎn)的主旋翼(未示出)；以及從 機身2的尾翼伸出的尾旋翼3，以對抗從尾旋翼3傳遞到機身2的扭矩。 更具體地，尾旋翼3大致包括(圖9至13 ):
圍繞與主旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線交叉的軸線A旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸5; 相對于軸線A沿各自的軸線B大致徑向延伸的多個葉片6,在實施例 中所示為兩個；以及
功能性地連接到軸5的槳轂7,并且葉片6從槳轂中伸出。 更具體地，槳毅7繞軸線A旋轉(zhuǎn)葉片6,允許葉片6可相對于軸5在由 軸線A和各自的軸線B限定的平面內(nèi)自由地移動，并通過外部控制器允許葉片6圍繞各自的軸線B旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整葉片相對于氣流的各自的迎角。 軸線A位于葉片6的外部。
更具體地參照圖1至4,每個葉片6是中空的并由下述限制
由葉片6相對于旋轉(zhuǎn)方向(圖9中示出)最前面的點限定的前緣8; 由葉片6相對于旋轉(zhuǎn)方向最后面的點限定的后緣9，并且后緣9位于 前緣8的相對側(cè)；
位于槳轂7側(cè)上并插入前緣8和后緣9之間的徑向的內(nèi)部未端10;以
及
相對于未端10并也插在前緣8和后緣9之間的徑向的外部未端11。 每個葉片6大致包括正面12和背面13，正面12和背面13徑向地插入 未端10和11之間，并被前緣8和后緣9分開。
更具體地，背面13插在正面12和尾翼之間，尾旋翼3從尾翼伸出。 從未端IO到未端11,葉片6包括(圖1至4和圖8):
根部分14a;
中間部分14b;以及
未端部分14c,其從直升飛才幾1的尾翼相對于根部分14a和中間部分 14b彎曲。
換句話說，未端部分14c具有相對于葉片6其他部分的上反角。 從未端10到末端11，前緣8 (圖4 )包括沿^^部分14a延伸的直的第一
部分；相對于第一部分傾斜的直的第二部分；以及沿未端部分14c延伸的彎
曲部分。
更具體地，第二部分沿中間部分14b延伸。 槳轂7包括(圖9至13):
圍繞軸線A由軸5旋轉(zhuǎn)的盤15，盤15相對于軸5圍繞垂直于軸線A 和軸線B的軸線C旋轉(zhuǎn)，盤15相對于軸線A以固定角度的方式并相對于軸 線B以轉(zhuǎn)動的方式連接到葉片6;
以固定方式連接到相對的葉片6上的兩對盤20;以及 由軸5圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)的套筒25 (圖10和11 ),其由未示出的控制 器相對于軸5沿軸線A滑動并連接到兩對盤20,以圍繞各自軸線B旋轉(zhuǎn)葉片 6。
更具體地，盤15位于與軸線A交叉的平面內(nèi)，并包括裝配在軸5上的主要部分16和兩個附件17，附件17具有與軸線A相對并且裝配在各自葉片 6的底座19內(nèi)(圖10)的各自的未端18。
軸5 (圖10和11 )被與由主要部分16限定的底座21接合的圓柱形元 件22環(huán)繞。元件22和底座21以圍繞軸線C旋轉(zhuǎn)的方式和以圍繞軸線A角 度固定的方式連接。元件22和底座21的表面是匹配的，并且具有各自相同 的位于軸線A和軸線C的交匯處的中心。
底座21和元件22因而限定圍繞軸線C的圓柱形的鉸節(jié)，允許葉片6可 相對于軸5圍繞軸線C整體的彼此擺動，即襟翼。更具體地，由于葉片6相 對氣流有不同的相對速度，所以這種擺動是由作用在葉片6上不同的氣動載 荷產(chǎn)生的。
附件17從主要部分16在軸線A的相對側(cè)上伸出，并延伸入各自的葉片 6內(nèi)部。未端部分18呈空心圓柱形的形式，并且與各自軸線B共軸。底座 19呈圓柱空穴形式并沿各自軸線B延伸。因此未端部分18嵌入到各自的底 座19內(nèi)部，允許葉片6可相對于盤15圍繞各自的軸線B旋轉(zhuǎn)，并且使得葉 片6和盤15圍繞軸線A和C成角度地固定。
每對盤20中的一個固定在相對的葉片6的正面12上，另一個則固定在 背面13上，并且互相平行和位于各自大致平行的平面內(nèi)。
對于每一對盤20,槳轂7包括具有固定在各自的同一對盤20上的第一 未端部分的一對臂24 (圖9、 10、 11)。每對臂24的第二未端部分通過插在 軸線A和相對的葉片6的未端部分10之間的橫向元件26彼此連接。
套筒25從軸5在尾翼的相反側(cè)伸出，并且包括
第一徑向附件27 (圖10、 12、 1丄)，其相對于軸線A徑向地相對，并 通過各自的系桿29連接到各自的元件26上；和
第二徑向附件28，其相對于軸線A徑向地相對，并且每一個都通過兩 個搖臂31, 32與軸5有角度地整體連接到面板33上，并沿軸線A插在軸5 與軸套25之間。
更具體地，每個附件27都是有角度地插在附件28之間。
系桿29延伸與軸線A交叉，并具有第一末端和第二未端，第一未端連 接到相對的附件27,與第一未端相對的第二未端相對于軸線B偏心地連接到 各自的元件26 (圖10)。
更具體地，系桿29連接在各自的元件26上，這樣當套筒25沿軸線A滑動時，葉片6在相同的方向上圍繞軸線B旋轉(zhuǎn)。
每個搖臂31具有鉸接到套筒25的第一端，和與第一端相對的鉸接到相 應的搖臂32的第一端的第二端。
每個搖臂32具有與第一端相對4交接到盤33的第二端。
每對盤20通過與相對的葉片6的軸線B垂直的銷釘35相互連接，銷釘 具有安置在相對的葉片6根部分14a內(nèi)、并由相應的附件17限定的以相對 于軸線B旋轉(zhuǎn)的方式接合底座37的中間部分36。
更具體地，中間部分36具有與底座37限定的球形表面相配合的球形表 面。更具體地，由中間部分36限定的球形表面與相對的底座37的球形表面 是同心的，并具有沿軸線B的各自的中心。
銷釘35的中間部分36與相對的底座37由此形成了各自的鉸接，其允 許葉片6相對于盤15圍繞軸線B旋轉(zhuǎn)。
每個葉片的正面12和背面13均具有靠近未端10的孔38 (圖l到3), 并裝配在相對的銷4丁 35的相對端。
當沿垂直于前緣8和后緣9的平面剖開時(圖5 ),根部分14a有利的具 有相對于翼弦P不對稱的輪廓G,翼弦P結(jié)合前緣8和后緣9。
通過不對稱的輪廓G的設計，在葉片6上產(chǎn)生的升力方面以及因而由尾 旋翼3傳遞扭矩到機身2方面，根部分14a起到主導作用。
更具體地，正面12和背面13沿著根部分14a和中間部分以及未端部分 14b， 14c在前緣8處疊合，在后緣9處通過^r利的邊緣結(jié)合。
背面13在根部分14a處是凸形的，而正面12則具有靠近后緣9的凹形 的第一部分41,和插在部分41和前緣8之間的凸起的第二部分42 (圖5)。
在每個垂直于前緣8和后緣9的截面中，限定背面13的輪廓G的點比 限定正面12的輪廓G的對應點離翼弦P更遠(圖3、 4、 5 )。
參照輪廓G,翼弦P包括插在正面12和背面13之間的主要部分P!和在 后緣9處的未端部分P2。更具體地，在靠近后緣9部分41插在未端部分P2 和背面13之間(圖5)。
更具體地，輪廓G是在根部分14a靠近未端10的截面處獲得的。
在根部分14a處正面12距離背面13最遠的點在圖1至4中由部分43 指出。
在圖6和7中，中間部分14b和未端部分l化的截面在垂直于后緣9、背面13和表面12的各自的平面內(nèi)均是凸形的(圖6和7 )。
在圖6和7的葉片6的截面中，翼弦P插在背面13和正面12之間。 在垂直于后緣9的平面中，每個葉片6的截面上，從前緣8到后緣9正
面12和背面13首先分離然后會聚(圖5至7)。
如圖8中所示，在前緣8和后緣9之間葉片6的中間縱向平面內(nèi)，正面
12和背面13在根部分14a處會聚，在中間部分14b保持恒定的分開距離，
并在未端部分14c處會聚。
葉片6的翼弦P的長度，即前緣8和后緣9之間的距離，垂直于后緣9
進行測量時該長度在中間部分14b是恒定的。
如圖5到7中所示，從未端10到未端11,翼弦P的斜度相對于垂直前
緣8和后緣9的固定軸線是變化的。更具體地，參考圖5到7，固定軸線是
豎直的，并且翼弦P和固定軸線之間的角度自根部分14a(圖5)到未端部分
14c(圖7)減小。
換句話說，葉片6的裝置角沿各自的軸線B變化，即從上面看時翼弦P 的點的軌跡呈彎曲的輪廓，而不是處于一個平面內(nèi)。
在未端10處，從前緣8到后緣9，正面12和背面13各自包括位于相對 于后緣9傾斜的同一平面內(nèi)的第一部分45;圍繞各自的孔38的各自的彎曲 的第二部分46;以及位于相對于部分45的平面傾斜的同一平面內(nèi)的各自的 第三部分47。
部分45相對于軸線B對稱地延伸(圖4和13，左方)，而部分47相對 于軸線B不對稱。
未端IO和軸線A之間的距離有利的范圍是在未端11的點和軸線A之間 的最大距離的10%到25%之間。
未端IO和軸線A之間的距離優(yōu)選的范圍是未端11的點和軸線A的最大 距離的10°/。到23%之間。
在實際應用中，軸5圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)以便轉(zhuǎn)動槳轂7。
盤15使葉片6圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)，同時盤15中元件22和底座21之間的 連接允許葉片6在氣動載荷的作用下可以自由地圍繞軸線C擺動。
借助于外部控制器，葉片6可圍繞各自的軸線B在相同方向旋轉(zhuǎn)相同的 角度，以改變?nèi)~片6相對于流過葉片6的氣流的迎角。
更具體地，外部控制器沿軸線A平移套筒，該平移被傳遞到系桿29和元件26。
系桿29相對于軸線B偏置地連接到元件26,系桿29的平移使得盤20 旋轉(zhuǎn)，因此使葉片6圍繞軸線B旋轉(zhuǎn)。
當葉片旋轉(zhuǎn)時，葉片6的底座19相對于盤15的相對的附件17的對應 未端18圍繞各自的軸線B旋轉(zhuǎn)，并且銷釘35相對于相對的附件17的底座 37圍繞相對的軸線B旋轉(zhuǎn)。
在正常操作尾旋翼3期間，葉片6的根部分14a上產(chǎn)生顯著的升力。
因此在從尾旋翼3將力傳遞到尾翼以及傳遞扭矩到機身2方面，葉片6 的根部分"a起到主導作用。
根據(jù)上述說明將可清楚本發(fā)明的尾旋翼3的優(yōu)點。
具體地說，由于這樣的設計，在氣流和葉片6之間交換的氣動力方面， 以及因此由尾旋翼3傳遞到直升飛機1的機身2的扭矩方面，葉片6的根部 分14a起到主導作用。
更具體地，申請人已經(jīng)注意到為了產(chǎn)生升力，根部分14a的設計離軸線 A的距離范圍在葉片6的總徑向尺寸的10%到20%之間。換句話說，對于給定 的雷諾數(shù)，根部分14a的設計提高了葉片6的升力系數(shù)。
因而對于給定的尾旋翼3的總徑向尺寸，葉片6為尾旋翼3提供了最大 的氣動效率。
此外，因為在葉片6特別靠近軸線A的截面處也產(chǎn)生升力，對于由尾旋 翼3產(chǎn)生的給定的回復力矩，由尾旋翼3的控制元件上的彎矩造成的應力大 大減少了。
換句話說，對于給定的由尾旋翼3產(chǎn)生的回復力矩，以及因此葉片6上 給定的升力的合力，根部分14a的設計使得該合力的作用點接近軸線A。
顯然，正如這里所描述的和所說明的那樣，在不超出所附權(quán)利要求中限 定的保護范圍情況下，可對尾旋翼3做出修改。
尤其是，將槳轂7鉸接到軸5以及將葉片6鉸接到槳轂7的裝置可以具 有不同的類型。
權(quán)利要求
1、一種直升飛機的反扭矩尾旋翼，該尾旋翼(3)包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(A)旋轉(zhuǎn)的軸(5)，至少兩個沿與所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)交叉的相對的縱向軸線(B)延伸的葉片(6)，以及用于將所述軸(5)連接到所述葉片(6)的槳轂(7)，每個葉片(6)依次包括彼此相對并沿相對的縱向軸線(B)延長的前緣(8)和后緣(9)，在應用中所述后緣(9)在所述前緣(8)后與氣流相互作用；彼此相對并在所述前緣(8)和所述后緣(9)之間延伸的第一和第二表面(12、13)；相對于所述葉片(6)的旋轉(zhuǎn)軸線(A)的徑向的內(nèi)部第一未端(10)；與所述徑向的內(nèi)部第一未端(10)相對的徑向的外部第二未端(11)；以及包括所述徑向的內(nèi)部第一未端(10)并且與所述徑向的外部第二未端(11)沿所述縱向方向(B)隔開的根部分(14a)，當從垂直于所述前緣(8)或所述后緣(9)的平面剖開所述根部分(14a)時，所述根部分(14a)包括相對于在所述平面內(nèi)結(jié)合所述前緣(8)和所述后緣(9)的翼弦(P)不對稱的輪廓(G)，其特征在于，定位所述葉片的第一未端(10)的點離所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)的距離范圍在所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)和所述葉片(6)的所述第二未端(11)的點之間的最大距離的10％到25％之間。
2、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，所述槳轂(7)限定用于 繞各自所述縱向軸線(B)轉(zhuǎn)動所述葉片(6)以改變所述葉片(6)相對于 氣流的迎角的控制裝置(25、 20、 35、 36)，所述控制裝置(25、 20、 35、 36)至少部分地安置在所述葉片(6)的各自的所述沖艮部分U4a)內(nèi)。
3、 如權(quán)利要求2所述的尾旋翼，其特征在于，所述控制裝置(25、 20、 35、 36 )至少包括平行于所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)可移動的致動器(25);至少兩對與各自葉片(6 )組成整體的并功能性地連接到所述致動器(25 ) 的盤(20),以便圍繞各自的縱向軸線(B)轉(zhuǎn)動；以及兩個繞各自的所述縱向軸線(B)轉(zhuǎn)動的銷釘(35 )，該銷釘與各自的成對盤(20)組成整體，并且每個具有延伸到所述根部分(14a)內(nèi)部的各自 部分(36 )。
4、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，在所述根部分(14a )處， 每個葉片(6)的所述第一和第二表面(12, 13)在所述前緣(8)處疊合。
5、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，在所述根部分(14a )處， 每個葉片(6)的所述第一和第二表面(12, 13)在所述后緣(9)處明顯地結(jié)合。
6、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，所述每個葉片(6)的第 二表面(13)在所述根部分(14a)處是凸形的。
7、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，所述每個葉片(6 )的第 一表面(12)在所述根部分(14a)處是部分凹形和部分凸形的。
8、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，所述每個葉片(6)的翼 弦(P)包括插在第一和第二表面(12, 13)之間的主要部分(Pi),其特征 在于所述第一和第二表面(12, 13)中的一個(12)插在所述翼弦(P)的 未端部分(P2)和所述第一和第二表面(12, 13)中的另一表面(13)之間。
9、 如權(quán)利要求8所述的尾旋翼，其特征在于，所述每個葉片(6)的所 述翼弦(P)的末端部分(P2)定位在所述后緣(9)側(cè)上。
10、 如權(quán)利要求8所述的尾旋翼，其特征在于，所述定位在所述后緣(9 ) 側(cè)上的每個葉片(6)的所述第一表面(12)的未端部分插在所述翼弦(P) 未端部分(P2)和所述第二表面(13)之間。
11、 如權(quán)利要求7所述的尾旋翼，其特征在于，從所述后緣(9)到所 述前緣(8 ),每個葉片(6 )的所述第一表面(12 )在所述根部分(14a )處 包括凸形部分(41)和凹形部分(42 )。
12、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，限定每個葉片(6)的 所述第一表面(12)的所述輪廓(G)的點，比限定所述第二表面(13)的 相對應的點距離所述翼弦(P)更遠。
13、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，所述每個葉片(6)包括依次包括所述徑向的外部第二未端(11)的未端部分(14c);和 沿所述縱向軸線(B)在所述根部分(14a)和所述未端部分(14c)之 間插入的中間部分(14b)，每個葉片(6)的所述中間部分(14b)與所述第一和第二未端(10, 11) 隔開，所述前緣(8)和所述后緣(9)之間的距離在所述中間部分(14b) 處是恒定的，所述翼弦(P)的長度在所述中間部分(14b)處是恒定的。
14、 如權(quán)利要求1所述的尾旋翼，其特征在于，從所述前緣(8)到所 述后緣(9),在所述第一未端(10)處每個葉片(6)的所述第一和第二表 面(12， 13)包括位于相對于所述后緣(9)傾斜的同一平面內(nèi)的各自的第一部分(45); 各自的彎曲的第二部分(46);以及位于相對于所述第一部分(45 )的平面傾斜的同一平面內(nèi)的各自的第三 部分(47)。
15、 一種直升飛機，包括如權(quán)利要求1所述尾旋翼(3)和尾翼；其特 征在于，所述第二表面(13)插在所述尾翼和所述第一表面(12)之間。
全文摘要
用于直升飛機的反扭矩尾旋翼的葉片，具有彼此相對并沿葉片的縱軸線B延長的前緣和后緣，在應用中后緣在前緣后與氣流相互作用。葉片還具有兩個彼此相對并在前緣和后緣之間延伸的表面；以及從徑向的內(nèi)部第一末端相對于葉片旋轉(zhuǎn)軸線A向與第一末端相對的第二末端延伸的根部分。當從垂直于前緣和后緣的平面剖開根部分一時，根部分具有相對于結(jié)合前緣和后緣的翼弦P不對稱的輪廓G。
文檔編號B64C27/32GK101585412SQ200910149770
公開日2009年11月25日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者亞歷山德羅·斯坎德羅格利奧, 阿蘭·布羅克爾赫斯特 申請人:阿古斯塔公司