[發明專利]飛行器閉式旋轉組件的定子中空結構及生產方法及飛行器

有效

• 申請號: 201410692590.9
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104670491A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: S·普羅布斯特;M·諾森;C·韋勒
• 申請（專利權）人: 空客直升機德國有限公司
• 主分類號: B64C27/32
• 分類號: B64C27/32
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡曉萍

技術領域

本發明涉及生產用于閉式旋轉組件的定子中空結構以及安裝有此類組件的飛行器。

背景技術

因此，本發明的最一般技術領域是用于通過旋轉槳葉(即，提供“風扇樣”作用的翼型設計)產生氣流的推進旋轉組件的領域。

傳統的直升機包括提供升力和推進力的主旋翼。傳統的直升機也包括敞開式尾部旋翼。尾部旋翼具有橫向軸線并且通常起作用以控制該直升機的偏航運動。

已提出了用于飛行器的多種類型的閉式旋轉組件。從十九世紀六十年代末以來，閉式旋轉組件廣泛地用于直升機。用于旋翼飛行器的最著名閉式尾部旋翼稱為“Fenestron”。

簡單來說，閉式旋轉組件主要包括從動旋翼系統(通常稱為旋翼)，該從動旋翼系統包括旋轉槳葉和定子中空結構(通常稱為定子)。旋轉槳葉在由定子中空結構限定的外部中空涵道內工作。

所以定子中空結構包括圍繞中心槳轂殼體的外部中空涵道。中心槳轂殼體藉由多個異形流葉片安裝在外部中空涵道中。

在此類組件中，異形流葉片是固定地附連在中心槳轂殼體和定子中空結構之間剛性梁。這些異形導流葉片成形為氣動輪廓。

定子中空結構的各部品作為單個部品獨立生產，以使在考慮公差和防腐蝕的情況下進行組裝。大多數時候，此結構的獨立的單個部品包括外部中空涵道、中心槳轂殼體和一系列整體異形導流葉片，這些物體藉由添加的諸如鉚釘等機械裝置而組裝。

因此，需要用于組裝和裝配的專用工具。另外，操作組裝和裝配的過程是耗時的。

在一些旋翼飛行器中，外部中空涵道是整體鋁制涵道部件。該部件被加工成提供允許中心槳轂殼體適配的凸緣，并被加工成使異形葉片剛性地固定在里面。在此類旋翼飛行器中，導流葉片經常是通過化學銑削而完成的異形鋁制擠壓部件。

自1980年代初期以來，即使一些閉式旋轉組件(如旋轉槳葉)包括復合材料部件，許多最新的組件仍包括金屬部件，如用于中心槳轂殼體的附連裝置。此類金屬部件易于受腐蝕，并且相對于所謂一體結構可能是體積大的/重的/以某種方式有害于氣動特性。

此外，如多個單獨部品的機加工、銑削和組裝的生產步驟可能是不方便的、成本高的并且易于產生人為誤差(與非自動化生產步驟的程度是成正比的)。

由于氣動原因并為了節約重量，需要異形導流葉片和附連裝置的瘦身設計。

瘦身設計與這些導流葉片和附連裝置的承載能力是相沖突的。因此，氣動性能和重量減小與承載能力是相矛盾的。此對于旋翼飛行器特別有害。

藉由瘦身設計，施加在導流葉片上的載荷導致在附連裝置的張緊半徑方向上產生應力峰值，并因此會增加附連裝置和外部中空涵道的壁厚?？紤]到定子中空結構暴露于由應力和振動導致的大疲勞載荷，瘦身設計可能會很容易發生疲勞斷裂。

鑒于瘦身設計的局限性，典型設計也可能表現為較為昂貴、易于腐蝕和疲勞斷裂，同時太重。

已知以下現有技術：CA2042235、DE102006051867、EP1344634、EP1676775、GB572417、US4585391、US5108044、US5251847、US5498129、US5562264、US5605440、US7959105、US2003235502、US2006169835、US2007013242、US2009152395、US2010130093、US2011129341、US2011217163和WO2012169906。

文獻CA2042235描述了無人駕駛飛行器，其中兩個反向旋轉的旋翼位于環形機身(toroid?fuselage)中。環形機身是由復合材料制成的單獨結構，具有內部整體支柱以支承安裝有反向旋轉的旋翼的獨立支柱。環形機身中安裝有分離的內部徑向壁。

文獻EP1344634描述了一種用于直升機旋翼的固定槳葉的模制方法。固定槳葉附連到中心槳轂和周邊全密封件上。固定槳葉具有多層復合材料，并且是聚合的，同時被壓實在基材和模具的模制表面之間。

文獻GB572417描述了一種傳統直升機，其具有位于機身組件中的抗扭矩涵道旋翼的尾桁。

文獻US4585391描述了一種直升機機尾，其包括機身的一部分和豎直翼翅。在該翼翅中，在旋翼的槳葉下游形成有通道該通道設置有多個固定槳葉。所述固定槳葉被調適成回收經過通道的氣流的旋轉能量，并且所述固定槳葉相對于該通道徑向地設置。