[发明专利]用于冲压空气涡轮的支柱驱动轴

说明书

技术领域

本发明一般地涉及驱动轴及其制造，并且更具体地涉及用于冲压空气涡轮（RAT）的支柱中的驱动轴及其制造方法。

背景技术

现代飞机通常包括次级或紧急动力系统，其可在无法从主动力系统获得动力的情况下提供动力。RAT常常用于次级或紧急动力系统以提供电和/或液压动力。典型的RAT能够通过在飞行中打开飞机机身中合适的门或舱来展开。RAT将可旋转的涡轮呈现给迎面而来的气流，所述气流使涡轮旋转。来自涡轮的旋转能量（扭矩）然后被传递到合适的动力转换装置（例如发电机、泵等），其将旋转能量转换为期望的形式以供飞机使用。RAT可包括合适的传动装置以将旋转能量调节到适合于动力转换装置以及其他传动系部件的速度，所述传动系部件将旋转能量（扭矩）传递到期望的位置。

用于RAT传动系中的驱动轴需要满足许多要求。RAT驱动轴必须是可靠的，其必须能够与必要的传动系部件匹配且其必须能够应付其将要经受的扭矩负载。由于大多数RAT以悬伸的方式从飞机的机身向外突出的缘故，RAT及其子部件会经受显著量的振动和弯曲。而且，RAT传动系的旋转本质会引入扭共振问题。然而，由于RAT在飞机中的定位必须考虑许多其他飞机设计因素，因此RAT及其子部件的位置受到很大程度的约束，这极大地限制了RAT传动系及其驱动轴的几何结构和尺寸的设计选择。

发明内容

一种用于飞机冲压空气涡轮的驱动轴包括基本圆柱形的细长部分、从所述细长部分延伸的第一端部、从所述细长部分延伸且与所述第一端部相对的第二端部。所述第一和第二端部各自包括基本截头圆锥形区段，所述基本截头圆锥形区段具有弯曲的母线，使得所述第一和第二端部的每一个的远侧部分的外直径小于所述细长部分的外直径。所述细长部分提供相对高的侧向刚度且所述第一和第二端部提供相对低的扭转刚度，使得所述驱动轴的侧向自然频率高于所述驱动轴的操作范围且所述驱动轴的扭转自然频率低于所述驱动轴的操作范围。

附图说明

图1是根据本发明的冲压空气涡轮（RAT）的剖视图。

图2是图1的RAT的支柱驱动轴的透视图。

图3是该支柱驱动轴沿图2的线3-3剖切的剖视图。

尽管上述附图示出了本发明的实施例，但如同所讨论的，也构想了其他实施例。在所有的情况中，本公开通过代表而非限制的方式呈现了本发明。应当理解，本领域技术人员可以想出许多其他的修改和实施例，这些修改和实施例落入本发明原理的范围和精神之内。附图不是按比例绘制的。在遍及几幅附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。

具体实施方式

图1是用于飞机（未示出）的冲压空气涡轮（RAT）10的剖视图。为了简单起见，图1中没有示出交叉影线。RAT 10包括涡轮组件12、支柱14、发电机16和传动系（或动力传动系统）18，传动系18包括支柱驱动轴20。在各种实施例中，涡轮组件12可包括涡轮叶片、毂、毂锁定机构、合适的俯仰或速度控制机构、齿轮箱等。支柱14提供RAT 10的结构支撑并且帮助支撑涡轮组件12。在所示的实施例中，支柱14具有空心且大致圆柱形的形状。而且，在所示实施例中，发电机16位于支柱上与涡轮组件12相对的近端。应当注意，发电机16仅仅是可用于RAT 10的动力转换装置的其中一种形式，并且仅仅以示例而非限制的方式示出。例如，在其他实施例中，液压泵可用于替代发电机16或者作为发电机16的补充。传动系18包括合适的轴和传动装置以提供涡轮组件12和发电机16之间的机械连接，以便将旋转能量（扭矩）传递到发电机16。支柱驱动轴20是传动系18的一部分，并且至少部分地位于支柱14中。支柱驱动轴20可直接接合发电机16，并且可接合与涡轮组件12匹配的合适的传动装置。在一个实施例中，涡轮构造成具有约3800-5000 RPM（或63.33-83.33 Hz）的操作范围，合适的传动装置提供传动比来以约8000-12000 RPM（133-200 Hz）的操作范围操作支柱驱动轴20和发电机16。下面提供支柱驱动轴20的另外的细节。

在所示实施例中，RAT 10构造成能够利用合适的致动器（未示出）选择性地从飞机机身展开。当被展开时，RAT 10将涡轮组件12呈现给经过飞机的气流，并且可用于利用来自涡轮组件12的部件的旋转的动能来产生期望形式的动力，所述动能由经过的气流产生。RAT 10可在飞行中被展开以提供紧急或次级动力。由于RAT的一般构造和用途是公知的，因此没有必要进一步讨论。