[發(fā)明專利]承受流體流的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010114807.X
• 申請日: 2010-02-20
• 公開（公告）號: CN101811574A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·戴恩斯;P·韋弗;K·波特
• 申請（專利權(quán)）人: 西部直升機(jī)有限公司
• 主分類號: B64C27/467
• 分類號: B64C27/467;B64C11/18;B64C9/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在使用中承受流體流的結(jié)構(gòu)。更具體地但非排他性地， 本發(fā)明涉及尤其是飛行器的翼片裝置(aerofoil?device)，比如螺旋槳 飛行器(比如直升機(jī))的旋翼槳葉(rotor?blade)或者非螺旋槳飛行 器的機(jī)翼。

然而，本發(fā)明也涉及其它翼片裝置，比如(僅僅只是例子)推進(jìn) 器和渦輪葉片，更一般地，本發(fā)明涉及在使用中承受流體流以及在使 用中需要改變裝置的至少一部分的幾何形狀以便影響流體流的任何結(jié) 構(gòu)。

背景技術(shù)

例如，旋翼槳葉具有主體，主體的外表面包括上弧形表面和下弧 形表面、前緣和后緣、槳葉翼尖和翼根。具體地，槳葉的后緣可以附 接有比如(僅僅只是例子)襟翼(flap)的控制表面，控制表面的位 置是可變的以影響經(jīng)過該裝置的流體流，從而比如在盤旋和向前飛行 之間的轉(zhuǎn)換期間提高槳葉的性能。例如，襟翼可以從直升機(jī)向前飛行 時(shí)通常所處的上升位置下降到下降位置，從而提高盤旋時(shí)的性能。

已知的翼片裝置在翼片主體的后緣處具有副翼、配平片和襟翼， 這提供了氣流控制表面以改變翼片的有效弧形。通常，這種控制表面 與主翼片本體分開并且能夠通過一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器相對于主翼片本體 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)控制表面相對于主翼片結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到期望位置時(shí)，該一個(gè)或多 個(gè)致動(dòng)器用來將控制表面保持在該位置。這種現(xiàn)有技術(shù)的翼片的例子 如圖2a所示。用附圖標(biāo)記15表示的主翼片裝置在其后緣22處具有控 制表面即襟翼30，襟翼30相對于翼片結(jié)構(gòu)15的主體15a樞轉(zhuǎn)，并且 能夠上、下運(yùn)動(dòng)來改變用于不同飛行狀況的翼片的有效弧形?？刂票? 面30通過致動(dòng)器進(jìn)行樞轉(zhuǎn)，該致動(dòng)器還用來將控制表面30(從而有 效弧形)的位置保持在所選位置上。

對于翼片裝置控制表面，已經(jīng)提出將雙穩(wěn)復(fù)合材料用于該裝置的 外表面部分。這種材料的幾何形狀可以通過某種致動(dòng)器而在一個(gè)穩(wěn)定 幾何形狀和另一個(gè)穩(wěn)定幾何形狀之間變化。然而迄今為止，這種方案 在實(shí)踐過程中難以在確保雙穩(wěn)外表面部分材料能夠提供足夠的結(jié)構(gòu)剛 度來抵抗由于使用中流體流過外表面部分時(shí)受到的動(dòng)態(tài)流體負(fù)荷而導(dǎo) 致的幾何形狀扭曲的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)幾何形狀之間可靠的改變。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供在使用中承受流體流的裝置，所 述裝置包括外表面部分，所述外表面部分的幾何形狀是可變的以影響 所述流體流，所述裝置包括支撐所述外表面部分的支撐結(jié)構(gòu)，所述支 撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)由復(fù)合材料制成的支撐構(gòu)件，所述支撐結(jié)構(gòu)的幾何形 狀能夠通過致動(dòng)設(shè)備在第一穩(wěn)定幾何形狀和第二穩(wěn)定幾何形狀之間改 變，以便實(shí)現(xiàn)所述外表面部分的幾何形狀的變化。

通過使用具有雙穩(wěn)幾何形狀的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料用于內(nèi) 支撐結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)件而不是裝置的外表面部分，本發(fā)明提供了更大的 設(shè)計(jì)靈活性，確保了復(fù)合材料構(gòu)件的幾何形狀在第一和第二穩(wěn)定幾何 形狀之間的可靠改變，因而確保了更加可靠地實(shí)現(xiàn)外表面部分的幾何 形狀的改變，同時(shí)為外表面部分提供抵抗由于使用中流體流過外表面 部分時(shí)經(jīng)受的動(dòng)態(tài)流體負(fù)荷所導(dǎo)致的幾何形狀扭曲所需的剛度。

然而，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在無需受到當(dāng)幾何形狀分別改變?yōu)榈? 二或第一穩(wěn)定幾何形狀時(shí)來自致動(dòng)設(shè)備的任何影響的情況下，所述裝 置的復(fù)合材料構(gòu)件維持第一或第二穩(wěn)定幾何形狀。

因?yàn)楸景l(fā)明中用到的致動(dòng)設(shè)備不需要維持裝置的幾何形狀，所以 不需要維持幾何形狀的動(dòng)力，并且可以設(shè)置比常規(guī)致動(dòng)設(shè)備需要較少 部件的更輕的設(shè)備。

這與比如圖2a所示的常規(guī)翼片形成對照，在常規(guī)翼片中，致動(dòng)器 不僅用來通過移動(dòng)控制表面而改變翼片的幾何形狀，還用來通過將控 制表面保持在所選位置上而維持翼片的幾何形狀。

盡管可以使用能夠改變復(fù)合材料構(gòu)件幾何形狀的任何致動(dòng)設(shè)備， 比如機(jī)械致動(dòng)器、壓電致動(dòng)的致動(dòng)器或電致動(dòng)器(僅僅作為示例)， 但是在各種情況下優(yōu)選的是，致動(dòng)設(shè)備通過向復(fù)合材料構(gòu)件的一部分 施加機(jī)械力來實(shí)現(xiàn)第一和第二穩(wěn)定幾何形狀之間的改變。

為了確保支撐結(jié)構(gòu)為外表面部分提供足夠的結(jié)構(gòu)剛度以抵抗由于 使用中流體流過外表面部分時(shí)經(jīng)受的動(dòng)態(tài)流體負(fù)荷所導(dǎo)致的幾何形狀 扭曲，所述支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)選地位于所述裝置的內(nèi)部，并且包括多個(gè)復(fù)合 材料支撐構(gòu)件。