[发明专利]跨越叶片俯仰角控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及叶片俯仰角控制系统。

背景技术

斜旋翼飞行器具有可在旋翼，旋翼可在旋翼负责飞行(直升机模式)的 基本上垂直取向和机翼负责飞行(飞机模式)的基本上水平取向之间移动。 斜旋翼飞行器的一个示例是Bell/Boeing V-22，其具有一对三叶片旋翼。为了 能使用更大的机身、更大的推力以及更高的速度，已经提出了具备四叶片旋 翼的斜旋翼。但是，采用现有万向节式旋翼桨毂的四叶片旋翼在飞机模式下 可能不稳定，原因在于对涡旋的衰减不充分。

用于直升飞机和斜旋翼飞行器的旋翼叶片控制系统是复杂的电子和/或 机械系统。该控制系统响应飞行员的输入，但是也必须适应作用在旋翼组件 上且通常超出飞行员控制范围的力。机械控制系统通常包括斜盘，其包括静 止部分和旋转部分。通常，下部静止部分固定就位且不旋转，但是能上下移 动和/或向任意方向倾斜。通常称为“静止”或“不旋转”盘。飞行员输入通 过集中控制改变静止盘的位置并且通过循环控制来改变静止盘的倾斜度。斜 盘的旋转部分自由旋转。飞行员对不旋转部分的输入传递到控制系统的旋转 部分。

在现有技术中，旋转部分通常机械地连接到每个具体的旋翼叶片。例如， 在一种控制系统中，俯仰联杆将旋翼叶片上的俯仰角柄直接连接到斜盘的旋 转盘，允许斜盘改变每个旋翼叶片的叶片角度。

但是，在控制系统中需要包括尽可能减小扑动度的子系统。在斜旋翼飞 行器中，抵消扑动运动的有害影响显得特别重要，尤其是因为飞行器行进速 度非常高，特别是在飞机模式下飞行时。在现有技术中，存在两种基本方案： 一种是采用倾斜的扑动铰链，另一种是采用偏置的俯仰角柄。两种方案都引 起在系统中引入俯仰-扑动耦合即德尔塔-3参数的运动学效果，而且德尔塔-3 参数涉及叶片俯仰角针对给定叶片扑动量而发生的变化量。设计者正在谋求 优化德尔塔-3来抵消飞行中的遇到的扑动动作。

影响空气动力学稳定性和斜旋翼的旋翼响应的另一个运动学耦合参数 是俯仰-锥进耦合，或者说德尔塔-0参数。类似于俯仰-扑动耦合，俯仰-锥进 耦合参数涉及叶片俯仰角针对给定叶片锥进运动量而发生的变化量，这涉及 成对叶片的垂直运动。由德尔塔-0导致的俯仰-锥进耦合改变了作用在旋翼 上的空气动力学锥进力，改变了旋翼响应、旋翼频率和旋翼桨毂力。俯仰- 锥进耦合也改变了具有4个或更多个叶片的斜旋翼中的旋翼系统对于阵风扰 动的灵敏性，可能改变旋翼系统的扑动-滞后稳定性。这是因为带有4个或 更多个叶片的斜旋翼具有惯性(reactionless)锥进模式，此时成对叶片以不 同量和/或沿着不同方向锥进，在三叶片斜旋翼上不存在这种情况。俯仰-锥 进耦合改变了平面外惯性锥进模式频率，并且可能导致该模式更为接近惯性 面内模式。如果惯性锥进模式频率太靠近惯性面内模式频率，则可能发生扑 动-滞后失稳。

优化的旋翼桨毂设计必须提供适当的俯仰-扑动耦合，用来控制扑动， 并且提供适当的俯仰-锥进耦合来确保维持扑动滞后(flap-lag)稳定性。不 幸的是，现有技术的旋翼桨毂配置并没有同时提供期望的俯仰-扑动耦合和 俯仰-锥进耦合，并且仅仅是优化了其中一个耦合的妥协配置。

附图说明

图1是具有4叶片旋翼的斜旋翼飞行器的倾斜视图；

图2是根据优选实施方式并用在图1所示飞行器上的旋翼桨毂组件的倾 斜视图；

图3是图2所示旋翼桨毂的正视图，示出了该组件的叶片俯仰控制系统 处于减小叶片俯仰角的位置；

图4是图2所示旋翼桨毂的侧视图，示出了该组件的叶片俯仰控制系统 处于减小叶片俯仰角的位置；

图5是图2所示旋翼桨毂的正视图，示出了该组件的叶片俯仰控制系统 处于增大叶片俯仰角的位置；

图6是图2所示旋翼桨毂的侧视图，示出了该组件的叶片俯仰控制系统 处于增大叶片俯仰角的位置；

图7是图2所示旋翼桨毂的正视图，示出了该组件的叶片俯仰控制系统 处于减小叶片俯仰角的位置，示出了该桨毂组件处于万向节连接的取向；

图8是示出针对图2所示旋翼桨毂的两个预锥角值，叶片俯仰角和德尔 塔-3角度之间关系的曲线。

具体实施方式