[发明专利]用于旋翼飞行器的、具有扭矩控制总距的旋翼组件

说明书

本发明涉及用于旋翼飞行器的旋翼组件(1)，包括旋翼轴(8)、不可转动地安装于旋翼轴的扭矩传递单元(4)、经由相关联的角位移使能部件(9)而可转动地安装于旋翼轴(8)的旋翼桨毂(7)、以及连接于旋翼桨毂(7)的至少两个旋翼桨叶(2b、2d)，其中，扭矩传递单元(4)经由桨距控制单元(10)在旋翼组件流出侧上联接于至少两个旋翼桨叶，其中，桨距控制单元将从旋翼轴(8)施加到扭矩传递单元(4)的扭矩传递到该至少两个旋翼桨叶(2b、2d)，并且其中，如果该扭矩增大，则桨距控制单元(10)使该至少两个旋翼桨叶(2b、2d)的相应的桨距角增大。本发明还涉及具有前述旋翼组件的旋翼飞行器。

技术领域

本发明涉及用于旋翼飞行器的旋翼组件。此外，本发明涉及具有这种旋翼组件的旋翼飞行器。

背景技术

旋翼飞行器的旋翼组件设置为用于在旋翼飞行器操作期间产生沿预先确定方向的推力。由旋翼组件所产生的推力可以以两种不同的方式来控制：通过控制给定的旋翼组件的相应的旋转速度，或者通过控制给定的旋翼组件的相应旋翼桨叶的给定空气动力学型面的相应空气动力学升力系数。相应的空气动力学升力系数通常通过工作中的旋翼桨叶的基础桨距角来控制。

更具体地，给定的旋翼组件的旋转速度可通过增大或减小从旋翼主轴、即该给定的旋翼组件的旋翼轴所传递的相应扭矩来进行控制。由此，旋转速度可进行加速或减速。然而，在该情况下，给定的旋翼组件的基础转动惯量延迟了旋转速度的相应变化，即旋翼轴的加速或减速，并且因此延迟了给定的旋翼组件的旋转速度的增大或减小。

如果给定的旋翼组件的相应几何形尺寸线性地按比例缩放系数x，则转动惯量以系数x⁴增长。换言之，转动惯量以系数x的四次幂增长。因此，即使当对于旋翼组件的弯曲刚度和空气动力学有利的缩放效果一般用于减小较大的旋翼组件的质量时，虽如此，转动惯量也比相应地选择的比例系数x增长得快得多。

因此，对于较大的旋翼组件，即具有大于1m半径的旋翼组件，旋翼控制所需要的扭矩变得惊人地大。然而，对于较小的旋翼组件，例如对于具有在50mm至500mm之间的、相对较小的旋翼直径的无人机，使用借助控制旋翼组件的旋转速度的推力控制会是有益的，因为这可以单独借助无人机的发动机完成，而不需要任何额外的致动器。

与此相反，借助桨距角控制的推力控制要求：相应的旋翼组件一般或主动或被动地铰接。在主动铰接的旋翼组件中，各个相关联的旋翼桨叶铰接并且单独地控制其旋转的方位角。这一般已知为周期桨距致动，其总体需要复杂的、较重的且成本高的桨距调节装置，对于通过主动地致动各个旋翼桨叶来单独地调节各个旋翼桨叶，该桨距调节装置是必需的。

更具体地，主动致动的旋翼桨叶通常不仅设有周期桨距调节装置，而且设有总距调节装置，从而在升力和阻力方面是有效的。因此，即使在非轴向的流入场中工作期间，也可实现在旋翼组件的旋转的方位角上均匀的升力分布。在文献US 2,684,721和US 3,508,841中描述了具有相应的周期桨距和总距调节装置的这类主动致动的旋翼组件的示例。

然而，周期桨距和总距调节装置一般实施为具有相对大的复杂性和重量，并且需要实施成本较高的、复杂的控制机构和监督手段。更具体地，周期桨距和总距调节装置通常包括桨距控制杆，该桨距控制杆由旋转倾斜盘移动或由围绕相应的旋翼主轴轴向可动的环来移动。这些元件需要由附加的致动器来移动，这因此产生了额外的成本。