專利名稱：一種扭角分布可變的槳葉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扭角分布可變的槳葉，其應(yīng)用于普通螺旋槳和涵道螺旋槳，或者直升機(jī)和自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的旋翼，屬于螺旋槳槳葉結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
模型飛機(jī)，模型飛行車船，或者飛機(jī)、飛行車船等亞音速飛行器，均使用螺旋槳或旋翼作為升力或推力裝置，螺旋槳或旋翼通常有兩片或多片槳葉。考慮飛行器的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和典型任務(wù)剖面，飛行器應(yīng)該有多個(gè)工作模式。不同工作模式下，除過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)工況可控外，要求螺旋槳或者旋翼的效率保持在最高范圍內(nèi)。螺旋槳(或旋翼)的前進(jìn)比是前飛速度和槳尖轉(zhuǎn)速之比。在給定螺旋槳(或旋翼)槳距時(shí)，螺旋槳(或旋翼)的效率先是隨著前進(jìn)比的增加而增大，當(dāng)達(dá)到最大效率后，前進(jìn)比·繼續(xù)增加反而效率在減小。如果螺旋槳(或旋翼)是定距槳，只能在一種飛行狀態(tài)下性能較好；飛行狀態(tài)一變，不僅性能立即變壞，還會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。恒速變距槳可以根據(jù)不同需要，如起飛、爬升、巡航等分別設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。一旦轉(zhuǎn)速設(shè)定好，自控系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)節(jié)槳距角，以達(dá)到螺旋槳吸收功率和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率之間的平衡。這樣在飛行狀態(tài)變更時(shí)，螺旋槳的效率都能維持在較高的范圍，并能始終保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有力的工作狀態(tài)下。通常螺旋槳(或旋翼)選定一種常用工況，槳葉的預(yù)扭角設(shè)定，使該工況下效率達(dá)到最高。實(shí)驗(yàn)證明改變螺旋槳(或旋翼)工況時(shí)，即使變距槳可以改變槳葉扭角，也并不能保證在新工況下其效率在較高范圍。變距后，槳尖和槳根處的扭角明顯不滿足較高功率需要的扭角。這個(gè)問(wèn)題變距槳是無(wú)法解決的，因?yàn)樽兙鄼C(jī)構(gòu)只能同等大小的改變不同槳葉半徑處的槳葉微段扭角。這個(gè)問(wèn)題因?yàn)楝F(xiàn)代飛行器典型人物剖面的不斷豐富變得日益尖銳起來(lái)。例如，V22魚鷹式傾斜旋翼機(jī)的常用工況有兩種起飛或懸停時(shí)，安裝螺旋槳的懸臂垂直于固定翼，具有直升機(jī)的飛行性能；前飛時(shí)，安裝螺旋槳的懸臂平行于固定翼，具有推進(jìn)式固定翼飛機(jī)的飛行性能。所以，設(shè)計(jì)制造一種槳葉扭角分布可變的槳葉及執(zhí)行機(jī)構(gòu)勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種扭角分布可變的槳葉，可以獨(dú)立改變不同槳葉微段的扭轉(zhuǎn)角度，近似于獨(dú)立地改變不同槳葉半徑的槳葉微元的扭角，有效地解決不同工作模式下螺旋槳(或旋翼)的效率工作在較高范圍內(nèi)的要求。本發(fā)明的扭角分布可變的槳葉，包括槳葉、扭力套軸、高剛性軸和蒙皮，其中槳葉由若干槳葉微段組成，每個(gè)槳葉微段上有安裝孔；扭力套軸為空心圓柱形套；高剛性軸為圓柱形長(zhǎng)軸；其連接關(guān)系為槳葉微段通過(guò)其上的安裝孔依次套接并固定在扭力套軸的外圓上，然后對(duì)組合后的槳葉微段蒙皮形成完整的槳葉，高剛性軸裝入扭力套軸內(nèi)部，在葉尖一端，扭力套軸的與高剛性軸對(duì)應(yīng)的一端固定連接；在葉根一端，扭力套軸的另一端與飛行器上的施力機(jī)構(gòu)固定連接相連，高剛性軸的另一端固連在槳榖上。其中，槳葉微段上的安裝孔位于翼型焦點(diǎn)處，各槳葉微段的翼型為一種或一種以上；各槳葉微段和扭力套軸固連的方式為粘接、銷連接或鍵連接；扭力套軸和高剛性軸的固連方式為銷連接、鍵連接或機(jī)米螺絲；整個(gè)槳葉形狀為矩形、馬刀形或梯形。工作原理扭力套軸在施力機(jī)構(gòu)對(duì)其施加扭轉(zhuǎn)力矩后，由于高剛性軸固定在槳榖上且扭力套軸另一端固定在高剛性軸上，扭力套軸與高剛性軸產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，因此扭力套軸帶動(dòng)每個(gè)槳葉微段繞高剛性軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)槳葉上的扭角分布變化；如果不同槳葉半徑處扭力套軸的抗扭剛度不同，且扭轉(zhuǎn)力矩大小不超過(guò)胡克剪切定律的適用范圍，那么可以得到確定的槳葉微段轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。如果扭轉(zhuǎn)力矩大小不在胡克定律適用范圍內(nèi)，依舊可以通過(guò)材料扭轉(zhuǎn)特性，得到每個(gè)槳葉微段轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。不同槳葉半徑處要求的不同抗扭剛度，可以通過(guò)合理地設(shè)計(jì)扭力套軸的壁厚等方法實(shí)現(xiàn)。有益效果本發(fā)明通過(guò)扭力軸套不同微段有不同抗扭剛度，實(shí)現(xiàn)所連接的槳葉微 段有不同轉(zhuǎn)角，這種獨(dú)立改變扭角大小的方法，避免了飛行器在不同工作模式間切換時(shí)，變距機(jī)構(gòu)同等大小改變各槳葉半徑處的扭角，使螺旋槳(或旋翼)不同槳葉半徑處的效率不能保持在較高的范圍內(nèi)的問(wèn)題，提高了飛行器的效率和動(dòng)力性能。如果再配合變距控制，可以更好地改善螺旋槳的效率和控制飛行器的姿態(tài)。


圖I為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明槳葉發(fā)生扭轉(zhuǎn)后的右視圖；圖3為本發(fā)明的槳葉去除蒙皮后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明扭力套軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明高剛性軸的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I一槳葉，2—扭力套軸，3—高剛性軸，4一圓柱銷。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。如附圖I和2所示，本發(fā)明提供了一種扭角分布可變的槳葉，包括槳葉、扭力套軸、高剛性軸、銷軸和蒙皮，如附圖3所示，槳葉由十四個(gè)槳葉微段組成，每個(gè)槳葉微段翼型焦點(diǎn)處有安裝孔，安裝孔內(nèi)壁為花鍵槽；如附圖4所示，扭力套軸為空心圓柱形套，扭力套軸的外圓為沿軸向的花鍵結(jié)構(gòu)，扭力套軸的一端為雙耳型連接耳，另一端設(shè)有銷孔；如附圖5所示，高剛性軸為圓柱形長(zhǎng)軸，其一端開有徑向的銷孔；其連接關(guān)系為十四個(gè)槳葉微段通過(guò)其安裝孔上的花鍵槽依次套裝在扭力套軸的花鍵上，槳葉微段由花鍵槽限制其繞扭力套軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后對(duì)組合后的槳葉微段蒙皮形成完整的槳葉，槳葉的外形為馬刀形；高剛性軸裝入扭力套軸中，在葉尖一端，扭力套軸的銷孔與高剛性軸開有銷孔的一端通過(guò)圓柱銷4固連；在葉根一端，扭力套軸的連接耳與飛行器上的施力機(jī)構(gòu)固定連接，高剛性軸的另一端固連在槳榖上，即槳葉整體固定在槳榖上。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種扭角分布可變的槳葉，其特征在于，包括槳葉、扭力套軸、高剛性軸和蒙皮；其中槳葉由若干槳葉微段組成，每個(gè)槳葉微段上有安裝孔；扭力套軸為空心圓柱形套；高剛性軸為圓柱形長(zhǎng)軸； 其連接關(guān)系為槳葉微段通過(guò)其上的安裝孔依次套接并固定在扭力套軸的外圓上，然后對(duì)組合后的槳葉微段蒙皮形成完整的槳葉，高剛性軸裝入扭力套軸內(nèi)部，在葉尖一端，扭力套軸的與高剛性軸對(duì)應(yīng)的一端固定連接；在葉根一端，扭力套軸的另一端與飛行器上的施力機(jī)構(gòu)固定連接，高剛性軸的另一端固連在槳榖上。
2.如權(quán)利要求I所述的扭角分布可變的槳葉，其特征在于所述各槳葉微段的安裝孔位于翼型焦點(diǎn)處。
3.如權(quán)利要求I或2所述的扭角分布可變的槳葉，其特征在于所述各槳葉微段的翼型為一種或一種以上。
4.如權(quán)利要求I或2所述的扭角分布可變的槳葉，其特征在于所述各槳葉微段和扭力套軸固連的方式為粘接、銷連接或鍵連接。
5.如權(quán)利要求I或2所述的扭角分布可變的槳葉，其特征在于所述扭力套軸和高剛性軸的固連方式為銷連接、鍵連接或機(jī)米螺絲。
6.如權(quán)利要求I或2所述的扭角分布可變的槳葉，其特征在于所述槳葉形狀為矩形、馬刀形或梯形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種扭角分布可變的槳葉，包括槳葉、扭力套軸和高剛性軸，所述槳葉由若干槳葉微段組成，槳葉表面覆蓋柔性蒙皮，每個(gè)槳葉微段翼型焦點(diǎn)處有孔，通過(guò)這個(gè)孔槳葉與扭力軸固連，在葉尖一端，扭力套軸與高剛性軸固連，在葉根一端，扭力套軸與施力機(jī)構(gòu)相連，高剛性軸固連在槳榖上。本發(fā)明通過(guò)扭力軸套不同微段有不同抗扭剛度，實(shí)現(xiàn)所連接的槳葉微段有不同轉(zhuǎn)角，這種扭角分布可變的槳葉可以用作普通螺旋槳和涵道螺旋槳的槳葉、直升機(jī)和自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的旋翼槳葉，也可用作其他一般使用槳葉或旋翼的動(dòng)力系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B64C11/16GK102887222SQ201210347770
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者項(xiàng)昌樂(lè), 楊興邦, 徐彬 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)