CN115303481A - 周期性桨距角调节设备 - Google Patents

Abstract

当前的实施方式涉及用于旋翼(110)或螺旋桨的周期性桨距角调节设备(200)、具有这种周期性桨距角调节设备(200)的旋翼(110)以及具有这种旋翼(110)的旋翼飞行器(100)。周期性桨距角调节设备(200)可以包括：使旋翼桨叶(212a、212b)围绕相关联的桨距调节轴线(235a、235b)旋转的杠杆(230a、230b)；连杆(240a、240b)，该连杆(240a、240b)将杠杆(230a、230b)与轴承(220)机械连结，使得连杆(240a、240b)能相对于中心点(223)移动，轴承(220)附接于中心连杆(250)上，中心连杆(250)是可移动的并适于将旋翼桨叶(112)的周期性桨距角从一个位置的一个桨距角调节到另一个位置(265)的另一个桨距角。

Description

周期性桨距角调节设备

技术领域

当前的实施方式涉及旋翼和螺旋桨，更具体地，涉及用于控制旋翼或螺旋桨的旋翼桨叶的周期性桨距角(pitch angle)的周期性桨距角调节设备。此外，当前的实施方式涉及具有这种周期性桨距角调节设备的旋翼和具有这种旋翼的旋翼飞行器。

背景技术

旋翼通常被设置用于在运行期间沿预定方向产生推力。由旋翼的旋翼桨叶产生的推力可以通过两种不同的方式来控制：要么通过控制旋翼桨叶围绕旋翼轴线的旋转速度，要么通过控制旋翼桨叶的气动升力系数。气动升力系数通常通过调节旋翼桨叶的基本桨距角来控制。

还期望桨距角调节补偿空气速度的不对称，例如在非轴向流入场中运行期间，即气流具有垂直于旋翼平面的分量并且同时具有横向于旋翼平面的分量时。在非轴向流入场中，根据旋翼桨叶的当前位置，一些旋翼桨叶逆着横向气流旋转，而其他旋翼桨叶随着横向气流旋转，这导致不同旋翼桨叶的升力不平衡。不平衡的升力通常会在旋翼桨叶上导致振动应力。根据每个旋翼桨叶的旋转位置单独地控制每个旋翼桨叶的桨距角(其有时也被称为“周期性桨距控制”或“周期性桨距致动”)可能导致所有旋翼桨叶上的升力均匀分布。

控制旋翼桨叶的桨距角需要对旋翼组件中的柔性接头进行主动或被动控制。在主动控制的旋翼组件中，每个相关联的旋翼桨叶都是铰接的并在其旋转方位角上单独被控制，这通常需要复杂、笨重且成本密集的桨距调节装置，这些桨距调节装置需要具有外部能量供应装置的主动控制装置来单独地调节每个旋翼桨叶的桨距角。

主动控制的旋翼组件通常不仅配备有周期性桨距调节装置，而且还配备有总桨距调节装置，以便对升力和阻力是有效地。在文献US2,684,721、EP1985536、DE102005007129、DE102004053001、US3,556,674、US3,228,629、GB576876、GB612688、GB6623240、GB8074223和US3,508,841中描述了具有桨距调节装置的主动控制的旋翼组件的例子。

然而，周期性桨距调节装置和总桨距调节装置通常具有相对较大的复杂性和重量，并且需要实施成本密集的、复杂的控制机构和监视装置。更具体地，周期性桨距调节装置和总桨距调节装置通常包括桨距控制杆，这些桨距控制杆由斜盘或可围绕相应的旋翼支柱轴向移动的环来移动。

文献EP3533710B1描述了具有旋翼桨叶和被动桨距角调节设备的旋翼或螺旋桨。被动桨距角调节设备包括杠杆、连杆和中心连杆。杠杆与旋翼桨叶连接并使它们围绕相应的桨距调节轴线(pitch axis)旋转。连杆与杠杆连接，并经由位于旋翼平面外的中心点将杠杆彼此机械连结。中心连杆将中心点与位于旋翼轴线的纵向方向上的基点连接起来。被动桨距角调节设备能够对旋翼桨叶进行周期性桨距调节。

文献US2,978,037描述了一种稳定系统，用于同时调节(a)直升机旋翼桨叶的总桨距，和(b)其桨叶或多个桨叶的周期性桨距变化。该稳定系统包括内部环形构件和外部环形构件的简单布置。内部环形构件可以围绕固定的偏心轴线旋转。外部环形构件围绕内部环形构件可旋转地设置并且通过铰接的连结构件连接至直升机旋翼的桨叶以改变后者的桨距。旋翼还包括连杆装置，其用于指示桨叶锥体的倾斜度并自动将该倾斜度转换成同时对旋翼桨叶的总桨距和单独的桨距变化的相互依赖的调节。换言之，整个桨叶锥体的倾斜用作用于平衡升力的输入，并由于偏心轴线的固定位置，稳定系统仅在一个飞行方向上起作用。因此，该稳定系统无法恢复侧风或侧向飞行的影响。

文献US3,756,743A描述了一种用于旋转机翼飞行器的刚性旋翼的叶毂，该叶毂包括一种装置，该装置用于在每个桨叶围绕由旋翼的轨迹描绘的路径旋转时改变旋翼的每个桨叶的桨叶迎角以产生非正弦周期性桨距变化，同时独立地允许正弦周期性桨距控制通过星形架(spider)的介质叠加在其上，该装置与每个桨叶根部相关联并且包括用于每个桨叶的主轴，主轴等距安装以在叶毂的可旋转部件中进行旋转运动，并且在它们的内端部均与柱塞成螺旋花键接合，柱塞的内端部压在固定凸轮上，并且柱塞的外周边具有预定的外周轮廓，以对于每个桨叶使与其方位角位置有关的桨叶迎角能够改变，从而适应旋转机翼飞行器的速度。

文献US3,132,696A描述了一种用于旋转机翼飞行器的喷气驱动机翼的总的和周期性的桨距控制装置，其包括：可与飞行器的机翼一起旋转的旋翼叶毂装置；形成在所述叶毂装置中用于将工作气体引导至所述机翼的导管装置；固定构件，其包括可旋转地支撑所述叶毂装置的装置，所述固定构件包括中空缸体装置；可在所述缸体装置中轴向移动的中空活塞装置；可操作地与所述机翼和所述活塞装置连接的装置，该装置用于在所述活塞装置在一个方向上移动时增大机翼角度；可操作地与所述机翼连接的恢复装置，该恢复装置用于减小机翼角度并使所述活塞装置在相反方向上移动；导管装置，其形成在所述固定构件中并与所述叶毂装置中的导管装置连通以用于将工作气体引导到其中。

文献US2,663,374A描述了一种飞行器，其包括：机身；可枢转地安装在所述机身上以围绕大致竖直的轴线旋转的从动构件；提升旋翼，其具有可枢转地安装在所述构件上以围绕横向轴线进行桨叶桨距调节的桨叶，所述旋翼也可枢转地安装在所述构件上以围绕所述竖直轴线和横向轴线的相交部分进行倾斜调节；包括从所述机身支撑的球窝组件的控制装置；以及操作机构，其配合地将所述组件与所述旋翼连接起来以围绕所述横向轴线调节所述旋翼桨叶，从而对所述旋翼桨叶进行总桨距控制；以及周期性桨距控制机构，其包括可竖直平移的推拉装置，该推拉装置可操作地与所述控制装置连接以对所述组件进行倾斜调节，从而对所述旋翼的桨叶进行周期性桨距控制。

所引用的一些现有技术文献描述了被动桨距角调节设备。其他文献需要复杂的致动器布置，它们会产生额外的成本，包括经常性维护成本。

基于现有技术的局限和缺陷，一个目的是提供一种用于具有旋翼头和旋翼桨叶的旋翼的周期性桨距角调节设备。该周期性桨距角调节设备应相对简单、重量轻、购买和维护成本低。此外，周期性桨距角调节设备应在横向气流的情况下提供旋翼系统的提高的效率，由于平衡的升力，旋翼头和旋翼轴线上的弯折力矩和振动减小。

发明内容

这些目的通过包括权利要求1的特征的周期性桨距角调节设备来解决。

更具体地，用于具有旋翼头和在旋翼平面中围绕旋翼轴线旋转的旋翼桨叶的旋翼的周期性桨距角调节设备包括：基点；位于旋翼平面外的中心点处的轴承；第一杠杆，其与旋翼桨叶中的第一旋翼桨叶连接并使第一旋翼桨叶围绕第一桨距调节轴线旋转；第二杠杆，其与旋翼桨叶中的第二旋翼桨叶连接并使第二旋翼桨叶围绕第二桨距调节轴线旋转；第一连杆和第二连杆，它们将第一杠杆和第二杠杆与中心点处的轴承机械连结，使得第一连杆和第二连杆能相对于中心点移动，其中第一连杆和第二连杆一体地形成为单个连杆；连接件，其将第一杠杆、第二杠杆和单个连杆在第一位置相互连接；以及将轴承与基点连接起来的中心连杆，其中中心连杆能从中心连杆与旋翼轴线形成固定角度的第一位置移动到中心连杆与旋翼轴线形成相同的固定角度的第二位置，其中第一位置和第二位置不同，并且中心连杆适于将第一旋翼桨叶和第二旋翼桨叶的周期性桨距角在第一位置调节到第一桨距角，而在第二位置调节到不同于第一桨距角的第二桨距角。

说明性地，旋翼可包括旋翼叶毂和旋翼头，其中旋翼叶毂适于围绕旋翼头旋转。旋翼桨叶可以可旋转地安装在旋翼叶毂上以允许旋翼桨叶的迎角变化(即，桨距角变化)。偏心轴承轴颈可附接至旋翼头，优选与旋翼轴线间隔开。

杠杆优选牢固地与旋翼桨叶连接。连杆可以将偏心轴承轴颈与杠杆连接起来。在连杆与杠杆之间的连接部的相对侧可能需要平衡配重。根据旋翼桨叶的位置，连杆和杠杆的连接部与偏心轴承轴颈之间的距离发生变化，从而导致旋翼桨叶偏转以补偿这种偏移。旋翼桨叶在圆周上周期性地改变迎角，其中前进旋翼桨叶具有较小的迎角，而后退旋翼桨叶具有相对较大的迎角。

所提出的周期性桨距布置设备需要稍微增加旋翼系统的复杂性，同时显著改善空气动力学性能。

周期性桨距角调节改进了引起的空气速度的分布和旋翼桨叶表面上升力的产生。由于改进的空气动力学，可以提高相关联的旋翼飞行器的巡航速度。除了提高巡航速度的优点外，由于改进的空气动力学，效率也有所提高。

此外，更均匀的升力产生对旋翼飞行器的负载和使用寿命有积极影响。这样可以减少由于前进旋翼桨叶上的高速和返回旋翼桨叶上的较低流速而发生的负载波动。

通过可调节的偏心距，可以优化悬停和巡航两种飞行状态。

根据一个方面，带有轴承的中心连杆相对于旋翼轴线的第一移动引起第一连杆和第二连杆的第二移动，该第二移动引起第一杠杆的第一旋转移动和第二杠杆的第二旋转移动，从而引起第一旋翼桨叶和第二旋翼桨叶分别围绕第一桨距调节轴线和第二桨距调节轴线的第一旋转和第二旋转。

根据一个方面，周期性桨距角调节设备还包括布置在第二位置的平衡配重，其中第一位置和第二位置在旋翼轴线的相对两侧。

根据一个方面，轴承在第一位置具有距旋翼轴线的第一距离，并且在第二位置具有距旋翼轴线的第二距离，其中距旋翼轴线的第一距离和第二距离不同。

根据一个方面，轴承在第一位置具有距旋翼平面的第一距离，并且在第二位置具有距旋翼平面的第二距离，其中距旋翼平面的第一距离和第二距离不同。

根据一个方面，周期性桨距角调节设备还包括马达，该马达与中心连杆联接，并适于将中心连杆从第一位置移动到第二位置。

根据一个方面，周期性桨距角调节设备还包括调节装置，该调节装置联接在马达与中心连杆之间，并适于调节轴承距旋翼轴线的距离和轴承距旋翼平面的距离中的至少一种。

根据一个方面，调节装置还包括引导槽，该引导槽包围中心连杆并将中心连杆从第一位置引导至第二位置。

根据一个方面，调节装置还包括与马达连接的控制杆，其中马达使控制杆移动，使得控制杆使中心连杆在引导槽中从第一位置移动到第二位置。

根据一个方面，中心连杆位于旋翼头内。

此外，旋翼可以包括如上所述的周期性桨距角调节设备和在旋翼平面中围绕旋翼轴线旋转的旋翼桨叶。

此外，旋翼飞行器可以具有如上所述的旋翼。

附图说明

在下面参照附图的描述中通过举例概述实施方式。在这些附图中，相同或相同功能的部件或元件用相同的附图标记标记，因此在下面的描述中仅描述一次。

-图1是根据一些实施方式的说明性旋翼飞行器的示意图，

-图2A是根据一些实施方式的具有说明性周期性桨距角调节设备的说明性旋翼的示意图，

-图2B是根据一些实施方式的具有图2A的说明性周期性桨距角调节设备的说明性旋翼的剖视图，

-图3A是根据一些实施方式的具有说明性周期性桨距角调节设备的说明性旋翼的示意图，该周期性桨距角调节设备具有围绕旋翼叶毂延伸的杠杆，

-图3B是根据一些实施方式的具有图3A的说明性周期性桨距角调节设备的说明性旋翼的剖视图，

-图4是根据一些实施方式的具有四个旋翼桨叶和说明性周期性桨距角调节设备的说明性旋翼的示意图，

-图5是根据一些实施方式的具有调节装置的说明性周期性桨距角调节设备的示意图，

-图6A是根据一些实施方式的具有包括引导槽的调节装置的说明性周期性桨距角调节设备的示意图，

-图6B是根据一些实施方式的具有马达和包括控制杆的调节装置的说明性周期性桨距角调节设备的示意图，

-图7A是根据一些实施方式的具有马达和包括引导槽和控制杆的调节装置的说明性周期性桨距角调节设备的示意图，

-图7B是根据一些实施方式的图7A的说明性周期性桨距角调节设备的剖视图，

-图8A是根据一些实施方式的具有调节装置的说明性周期性桨距角调节设备的示意图，该调节装置调节距旋翼平面的距离和距旋翼轴线的距离，

-图8B是根据一些实施方式的图8A的说明性周期性桨距角调节设备的剖视图，

-图9A是根据一些实施方式的具有调节装置的说明性周期性桨距角调节设备的示意图，该调节装置包括在引导槽中引导中心连杆的控制杆，

-图9B是根据一些实施方式的图9A的说明性周期性桨距角调节设备的剖视图，

-图10A是根据一些实施方式的在旋翼头内具有说明性周期性桨距角调节设备的说明性旋翼的示意图，并且

-图10B是根据一些实施方式的图10A的说明性旋翼的剖视图。

附图标记列表

100：旋翼飞行器；110：多桨叶旋翼；112、112a、112b：旋翼桨叶；113：旋翼叶毂；114：旋翼头；115：旋翼轴；117：旋翼轴线；119：旋翼平面；120：机身；123：驾驶舱；127：后部机身；130：尾梁；135：水平稳定器；140：反扭矩装置；145：尾旋翼；150：垂直安定面；200：周期性桨距角调节设备；205：飞行方向；207：旋转方向；210：基点；212a：前进旋翼桨叶；212b：后退旋翼桨叶；220：轴承；223：中心点；230、230a、230b、230c、230d：杠杆；235a、235b、235c、235d：桨距调节轴线；240、240a、240b、240c、240d：连杆；250：中心连杆；260、265：位置；270：连接件；280：平衡配重；290、295：位置；510：马达；520：调节装置；530a、530b：支腿；540：平台；550：轴线；610、620：距离；630：引导槽；710、720：距离；730：控制杆；740、745：旋转方向；810：固定角度；914：旋翼头罩；920：连杆。

具体实施方式

对于具有至少两个旋翼桨叶的任何旋翼或螺旋桨，可以包括示例性实施方式。例如，如果需要，实施方式可以包括在运输工具的旋翼或螺旋桨中。

图1示出了运输工具的例子。运输工具可以是飞机、四轴飞行器、直升机或任何其他旋转机翼运输工具。如图1所示，运输工具可以是旋翼飞行器100，其示例性地被示为直升机。因此，为了简单和清楚起见，旋翼飞行器100在下文中被称为“直升机”100。

说明性地，直升机100具有机身120，机身120形成直升机100的机体。机身120与合适的起落架连接并且示例性地形成驾驶舱123和后部机身127。后部机身127与尾梁130连接。

说明性地，直升机100可以具有用于在运行期间提供升力和向前或向后的推力的至少一个多桨叶旋翼110。该至少一个多桨叶旋翼110包括至少两个旋翼桨叶112，它们在具有旋翼叶毂113的相关联的旋翼头114处安装到旋翼轴115上，旋翼轴115在直升机100的运行中在旋翼平面119中围绕相关联的旋翼轴线117旋转。

举例来说，直升机100可以包括至少一个反扭矩装置140，该反扭矩装置被配置为在运行期间提供反扭矩，即，用于抵消由至少一个旋翼110的旋转所产生的扭矩以便在偏航方面平衡直升机100。如果需要，反扭矩装置140可以被罩住。

至少一个反扭矩装置140说明性地设置在尾梁130的后部并且可以具有尾旋翼145。尾梁130的后部可以包括垂直安定面(fin)150。说明性地，尾梁130可以配备合适的水平稳定器135。

如果需要，至少一个多桨叶旋翼110和/或尾旋翼145可以包括用于调节相应的旋翼桨叶112的周期性桨距角的周期性桨距角调节设备。

图2A示出了具有说明性周期性桨距角调节设备200的说明性旋翼110，图2B示出了具有图2A的说明性周期性桨距角调节设备200的说明性旋翼110的剖视图。

说明性地，旋翼110可以包括旋翼桨叶112。旋翼桨叶112可以在旋翼平面119中围绕旋翼轴线117旋转。说明性地，旋翼桨叶112可以安装到旋翼叶毂113上，旋翼叶毂113与旋翼桨叶112一起围绕旋翼头114旋转，并因此围绕旋翼轴线117旋转。优选地，旋翼桨叶112可旋转地安装到旋翼叶毂113上，以通过围绕桨距调节轴线235a、235b的旋转来实现桨距角变化。

周期性桨距角调节设备200可适于调节旋翼桨叶112的周期性桨距角。如图2B所示，周期性桨距角调节设备200可包括基点210和位于旋翼平面119外的中心点223处的轴承220。

说明性地，周期性桨距角调节设备200可以包括与旋翼桨叶112中的第一旋翼桨叶212a连接的第一杠杆230a和与旋翼桨叶112中的第二旋翼桨叶212b连接的第二杠杆230b。第一杠杆230a可以使第一旋翼桨叶212a围绕第一桨距调节轴线235a旋转，并且第二杠杆230b可以使第二旋翼桨叶212b围绕第二桨距调节轴线235b旋转。

举例来说，周期性桨距角调节设备200可以包括第一连杆240a和第二连杆240b。第一连杆240a和第二连杆240b可以将第一杠杆230a和第二杠杆230b与中心点223处的轴承220机械连结，使得第一连杆240a和第二连杆240b可相对于中心点223移动。

如果需要，图2A的第一连杆240a和第二连杆240b可以一体地形成为单个连杆240。可选地，周期性桨距角调节设备200可以包括连接件270。连接件270可以将第一杠杆230a、第二杠杆230b和单个连杆240在第一位置290相互连接。

说明性地，周期性桨距角调节设备200可以包括将轴承220与基点210连接起来的中心连杆250。中心连杆250可以从中心连杆250与旋翼轴线117形成固定角度的第一位置移动到中心连杆250与旋翼轴线117形成相同的固定角度的第二位置，其中第一位置和第二位置不同。

中心连杆250和旋翼轴线117之间的固定角度可以是任何角度。例如，固定角度可以是0°。换言之，中心连杆250可以平行于旋翼轴线117。

作为例子，轴承220可以在第一位置具有距旋翼轴线117的第一距离，并且在第二位置具有距旋翼轴线117的第二距离，其中距旋翼轴线117的第一距离和第二距离不同。作为另一个例子，轴承220可以在第一位置具有距旋翼平面119的第一距离，并且在第二位置具有距旋翼平面119的第二距离，其中距旋翼平面119的第一距离和第二距离不同。

如果需要，轴承220可以被实施为仅具有一个自由度的枢轴轴承，并且中心连杆250可以可旋转地安装在基点210处。

通过中心连杆250从第一位置移动到第二位置，中心连杆250可以适于将第一旋翼桨叶212a和第二旋翼桨叶212b的周期性桨距角在第一位置调节到第一桨距角，而在第二位置调节到与第一桨距角不同的第二桨距角。

例如，带有轴承220的中心连杆250相对于旋翼轴线117的第一移动引起第一连杆240a和第二连杆240b的第二移动，该第二移动引起第一杠杆230a的第一旋转移动和第二杠杆230b的第二旋转移动，从而引起第一旋翼桨叶212a和第二旋翼桨叶212b分别围绕第一桨距调节轴线235a和第二桨距调节轴线235b的第一旋转和第二旋转。

说明性地，周期性桨距角调节设备200在围绕旋翼轴线117旋转的过程中改变旋翼桨叶112的迎角。在旋翼桨叶112围绕旋翼轴线117的旋转过程中，在相关气流中向前移动(即，在与旋翼飞行器相同的方向上)的旋翼桨叶112(例如，图2A的旋翼桨叶212a)有时也被称为前进旋翼桨叶，而在相关气流中向后移动(即，在与旋翼飞行器相反的方向上)的旋翼桨叶112(例如，图2A的旋翼桨叶212b)有时也被称为后退旋翼桨叶。

例如，考虑具有旋翼110的旋翼飞行器在飞行方向205上飞行并且旋翼桨叶112在旋转方向207上围绕旋翼轴线117旋转的情形。

在这种情形中，周期性桨距角调节设备200可以通过减小前进旋翼桨叶(即，在图2A所示的位置的第一旋翼桨叶212a)的迎角并增加后退旋翼桨叶(即，在图2A所示位置的第二旋翼桨叶212b)的迎角来调节第一旋翼桨叶212a和第二旋翼桨叶212b的周期性桨距角。说明性地，可以根据飞行速度来调节周期性桨距角(即，迎角)。

例如，飞行速度从第一飞行速度增加到第二飞行速度可能导致前进旋翼桨叶(即，在图2A所示的位置的第一旋翼桨叶212a)的迎角从第一迎角减小到第二迎角并且后退旋翼桨叶(即，在图2A所示位置的第二旋翼桨叶212b)的迎角从第三迎角增加到第四迎角。

作为另一个例子，飞行速度从第二飞行速度降低到第一飞行速度可能导致前进旋翼桨叶212a的迎角从第二迎角增加到第一迎角并且后退旋翼桨叶212b的迎角从第四迎角减小到第三迎角。

举例来说，周期性桨距角调节设备200可以包括平衡配重280。平衡配重280可以防止旋翼110围绕旋翼轴线117旋转期间的不平衡。这些不平衡可能对旋翼110造成严重损坏。

平衡配重280可以布置在第二位置295。第一位置290和第二位置295随旋翼桨叶112围绕旋翼轴线117旋转。优选地，第一位置290和第二位置295在旋翼轴线117的相对两侧。

图3A是具有说明性周期性桨距角调节设备200的说明性旋翼110的示意图，该周期性桨距角调节设备具有围绕旋翼叶毂113延伸的杠杆230a、230b，图3B是具有图3A的说明性周期性桨距角调节设备200的说明性旋翼110的剖视图。

图3A和图3B的周期性桨距角调节设备200与图2A和图2B的周期性桨距角调节设备200的不同之处在于，杠杆230a、230b是细长的并且在第二位置295连接。因此，杠杆230a、230b是相同的并因此可互换，这减少了旋翼110中不同零件的数量。

此外，平衡配重280可以布置在细长杠杆230a、230b连接的第二位置295处。由于细长且连接的杠杆230a、230b和平衡配重280的位置，图3A和图3B的周期性桨距角调节设备200与图2A和图2B的周期性桨距角调节设备200相比可以具有改进的向心力分布。

图4是具有说明性周期性桨距角调节设备200和四个旋翼桨叶112的说明性旋翼110的示意图，四个旋翼桨叶112在旋翼平面中围绕旋翼轴线117旋转。该说明性周期性桨距角调节设备200可以包括位于旋翼平面外的中心点223处的轴承220。

举例来说，杠杆230a、230b、230c、230d可以与相应的旋翼桨叶112连接并使相应的旋翼桨叶112围绕相应的桨距调节轴线235a、235b、235c、235d旋转。

说明性地，连杆240a、240b、240c、240d可以将相应的杠杆230a、230b、230c、230d与中心点223处的轴承220机械连结，使得连杆240a、240b、240c、240d可相对于中心点223移动。

如果需要，周期性桨距角调节设备200可以包括分布元件(distributionelement)。分布元件可以在轴承220与连杆240a、240b、240c、240d之间建立连接。

作为例子，分布元件可以包括第一球接头、第二球接头、第三球接头和第四球接头。第一球接头、第二球接头、第三球接头和第四球接头可以分别将第一连杆240a、第二连杆240b、第三连杆240c和第四连杆240d与中心点223处的轴承220连接起来。如果需要，四个额外的球接头可以分别将第一连杆240a、第二连杆240b、第三连杆240c和第四连杆240d与第一杠杆230a、第二杠杆230b、第三杠杆230c和第四杠杆230d连接起来。

举例来说，周期性桨距调节设备200可以包括将轴承220与基点连接起来的中心连杆250。例如，基点可以位于旋翼头114上。

中心连杆250可以从中心连杆250与旋翼轴线117形成固定角度的第一位置移动到中心连杆250与旋翼轴线117形成相同的固定角度的第二位置。

因此，中心连杆250可适于将旋翼桨叶112的周期性桨距角在第一位置调节到第一桨距角，而在第二位置调节到与第一桨距角不同的第二桨距角。

例如，带有轴承220的中心连杆250相对于旋翼轴线117的第一移动可以引起连杆240a、240b、240c、240d的第二移动，该第二移动引起杠杆230a、230b、230c、230d的旋转移动，从而引起旋翼桨叶112分别围绕桨距调节轴线235a、235b、235c、235d旋转。

说明性地，马达和/或调节装置可以将带有轴承220的中心连杆250从第一位置移动到第二位置。图5至图9B示出了具有马达和/或调节装置的说明性周期性桨距角调节设备，这些周期性桨距角调节设备适于使带有轴承220的中心连杆250移动。为了简单和清楚起见，已经从图5至图9B的说明性周期性桨距角调节设备中省略了一些特征。例如，连杆240和杠杆230以及与旋翼桨叶120的连接件没有明确被示出。然而，如果需要，图5至图9B的周期性桨距角调节设备可以与图2A至图4的任何周期性桨距角调节设备200和任何旋翼110集成。

图5是具有马达510和说明性调节装置520的说明性周期性桨距角调节设备200的示意图。如图5所示，马达510可以与中心连杆250联接并适于将中心连杆250从第一位置移动到第二位置。例如，马达510可以通过调节装置520联接至中心连杆250。

联接在马达510与中心连杆250之间的调节装置520可以适于调节轴承220距旋翼轴线117的距离和轴承220距旋翼平面119的距离中的至少一种。

说明性地，马达510可以是能够经由调节装置520将中心连杆250从第一位置移动到第二位置的任何致动器。例如，马达510可以是允许精确控制角位置或线性位置的任何旋转致动器或线性致动器。如果需要，马达510可以是伺服马达。这种伺服马达可以包括电动马达和用于位置反馈的传感器。

作为例子，轴承220可以在第一位置具有距旋翼轴线117的第一距离，并且在第二位置具有距旋翼轴线117的第二距离，其中距旋翼轴线117的第一距离和第二距离不同。作为另一个例子，轴承220可以在第一位置具有距旋翼平面119的第一距离，并且在第二位置具有距旋翼平面119的第二距离，其中距旋翼平面119的第一距离和第二距离不同。

说明性地，调节装置520可以包括平台540。周期性桨距角调节设备200的基点210可以位于平台540上。例如，中心连杆250可以在基点210处固定地附接至平台540。

举例来说，调节装置520可以包括支腿530a、530b。支腿530a、530b可以可旋转地附接至平台540。此外，支腿530a可以可旋转地附接至旋翼头114，而支腿530b可以固定地附接至马达510。

因此，如图5所示，调节装置520可适于同时调节轴承220距旋翼轴线117的距离和轴承220距旋翼平面119的距离。

作为例子，考虑马达510是围绕轴线550旋转的旋转致动器的情形。在这种情形中，马达510可以移动平台540并由此移动轴承220，使得轴承220距旋翼轴线117和旋翼平面119的距离改变。

当轴承220位于旋翼轴线117上并且离旋翼平面119最远时，周期性桨距调节设备200可以将所有旋翼桨叶的桨距角调节为相同。因此，针对悬停飞行对旋翼进行了优化。

当轴承220位于离旋翼轴线117最远并且最靠近旋翼平面119的位置时，周期性桨距调节设备200可以将前进旋翼桨叶和后退旋翼桨叶的周期性桨距角调节为具有最大的桨距角差。因此，针对快速向前飞行对旋翼进行了优化。

图6A是具有包括引导槽630的调节装置520的说明性周期性桨距角调节设备200的示意图。

说明性地，周期性桨距角调节设备200包括中心连杆250。中心连杆250可以将基点与位于中心点223处的轴承220连接起来。

优选地，中心连杆250可从第一位置260移动到不同于第一位置260的第二位置265，从而将旋翼桨叶112的周期性桨距角从第一位置260的第一桨距角调节到第二位置265的第二桨距角。

说明性地，引导槽630可以包围中心连杆250。如果需要，引导槽630可以将中心连杆250从第一位置260引导至第二位置265。例如，引导槽630可以相对于旋翼轴线117转动，从而通过将中心连杆250从第一位置260移动到第二位置265来改变轴承220的偏心距(即，从第一距离610到第二距离620的距旋翼轴线117的距离)。

因此，如图6A所示，轴承220可以在第一位置260具有距旋翼轴线117的第一距离610，并且在第二位置265具有距旋翼轴线117的第二距离620，其中距旋翼轴线117的第一距离610和第二距离620不同。如果需要，轴承220可以在第一位置260具有距旋翼平面119的第一距离，并且在第二位置265具有距旋翼平面119的第二距离，其中距旋翼平面119的第一距离和第二距离不同。

例如，引导槽630可以形成为旋翼头114的一部分。例如，引导槽630可以是旋翼头114的罩中的槽。

图6B是具有马达510和包括控制杆730的调节装置520的说明性周期性桨距角调节设备200的示意图。如图6B所示，马达510可以与旋翼轴线117间隔开地位于旋翼头114上。说明性地，马达510可以围绕平行于旋翼轴线117的轴线旋转。如果需要，马达510可以围绕相对于旋翼轴线117倾斜一定角度的轴线旋转。

控制杆730可以与马达510连接，使得马达510的旋转引起控制杆730的旋转。说明性地，控制杆730可以包围中心连杆250。例如，控制杆730可以具有包围中心连杆250的叉形，使得控制杆730的旋转使中心连杆250移动。

如果需要，中心连杆250可以在引导槽630中移动。例如，马达510可以使控制杆730移动，使得控制杆730将中心连杆250在引导槽630中从第一位置260移动到第二位置265。

图7A是具有马达510和调节装置520的示例性周期性桨距角调节设备200的示意图，调节装置520包括引导槽630和控制杆730，图7B是图7A的说明性周期性桨距角调节设备200的剖视图。

说明性地，马达510可位于旋翼轴线117上。例如，马达510可嵌入旋翼头114中，如图7B所示。如果需要，马达510可以沿第一旋转方向740或沿第二旋转方向745围绕旋翼轴线117旋转。

调节装置520的控制杆730可以与马达510连接，使得马达510使控制杆730移动。例如，控制杆730可以响应于马达510围绕旋翼轴线117的旋转而围绕旋翼轴线117旋转。

调节装置520的引导槽630可以包围中心连杆250并且引导中心连杆250的任何移动。如图7B所示，引导槽630可以具有在旋翼轴线处离旋翼平面119最远并且随着距旋翼轴线117距离的增大而接近旋翼平面119的坡度。该坡度可以是恒定的。

如果需要，坡度可以是非恒定的。因此，坡度可以随着距旋翼轴线117的距离而改变。作为例子，坡度可以随着距旋翼轴线117的距离的增大而增大。作为另一个例子，坡度可以随着距旋翼轴线117的距离而减小。作为又一个例子，坡度可以先增加或减小，然后随着距旋翼轴线117的距离的增大而减小或增大。

控制杆730可以是弓形的并且包围中心连杆250。例如，控制杆730可以在与马达510相对的端部处具有叉或环，控制杆730可以利用该叉或环使中心连杆250在引导槽630中移动。说明性地，马达510和控制杆730可以使中心连杆250在引导槽630中从第一位置260移动到第二位置265。

作为例子，考虑当从上方观察时马达510逆时针旋转的情形(即，在图7A所示的旋转方向740上)。在这种情形中，弓形的控制杆730可以沿旋转方向740移动，从而使中心连杆250从第一位置260移动到第二位置265。

随着中心连杆250从第一位置260移动到第二位置265，与中心连杆250连接的轴承220也改变位置。如图7B所示，轴承220在第一位置260具有距旋翼轴线117的第一距离610，并且在第二位置265具有距旋翼轴线117的不同的第二距离620。同时，轴承220在第一位置260具有距旋翼平面119的第一距离710，并且在第二位置265具有距旋翼平面119的不同的第二距离720。

作为另一个例子，考虑当从上方观察时马达510顺时针旋转的情形(即，在图7A所示的旋转方向745上)。在这种情形中，弓形的控制杆730可以沿旋转方向745移动，从而使中心连杆250从第二位置265移动到第一位置260。

随着中心连杆250从第二位置265移动到第一位置260，与中心连杆250连接的轴承220也改变位置。如图7B所示，轴承220在第二位置265具有距旋翼轴线117的第二距离620，并且在第一位置260具有距旋翼轴线117的不同的第一距离610。同时，轴承220在第二位置265具有距旋翼平面119的第二距离720，并且在第一位置260具有距旋翼平面119的不同的第一距离710。

因此，如图7A和图7B所示，马达510和调节设备520适于同时调节距旋翼轴线117的距离和距旋翼平面119的距离。

图8A是具有调节装置520的说明性周期性桨距角调节设备200的示意图，调节装置520调节距旋翼平面119的距离和距旋翼轴线117的距离，图8B是图8A的说明性周期性桨距角调节设备的剖视图。

如图8B所示，旋翼头114的顶部可以相对于旋翼平面119倾斜。特别地，旋翼头114的顶部与旋翼平面119之间的距离可以在旋翼轴线117处最大，并随着距旋翼轴线117的距离增大而减小。

说明性地，马达510可以安装在旋翼头114的顶部上。马达510可以远离旋翼轴线117定位在旋翼头114的顶部的倾斜处，如图8A和图8B所示。

举例来说，调节装置520的控制杆730可以与马达510连接，使得马达510使控制杆730移动。如果需要，引导槽可以包围中心连杆250并引导中心连杆250的任何移动。

控制杆730可以包围中心连杆250。例如，控制杆730可以在与马达510相对的端部处具有叉或环，控制杆730可以利用该叉或环使中心连杆250在引导槽中移动。

说明性地，马达510和控制杆730可以使中心连杆250在旋翼头114的顶部上的引导槽中在不同位置之间移动。

例如，中心连杆250可以从中心连杆250与旋翼轴线117形成固定角度810的第一位置移动到中心连杆250与旋翼轴线117形成相同的固定角度810的第二位置，其中第一位置和第二位置不同。

中心连杆250和旋翼轴线117之间的固定角度810可以是任何角度。例如，固定角度810可以是0°。换言之，中心连杆250可以平行于旋翼轴线117(例如，如图2B、图3B和图5所示)。如图8B所示，固定角度810可以不同于0°。

随着中心连杆250在不同位置之间移动，与中心连杆250连接的轴承220也改变位置。例如，轴承220可以同时改变距旋翼轴线117的距离和距旋翼平面119的距离。

在距旋翼轴线117和/或距旋翼平面119的距离变化期间，轴承220可调节经由连杆和杠杆附接至轴承220的旋翼桨叶的桨距角(例如，如参照图2A和图2B所述)。

图9A是具有调节装置520的示例性周期性桨距角调节设备200的示意图，调节装置520包括在引导槽630中引导中心连杆250的控制杆730，图9B是图9A的说明性周期性桨距角调节设备200的剖视图。

如图9B所示，旋翼头114的顶部可以平行于旋翼平面119，并且马达510可以安装在旋翼头114的顶部上。说明性地，如图9A和图9B所示，马达510可以位于旋翼头114的顶部上的距旋翼轴线117的预定距离处。

举例来说，调节装置520的控制杆730可以与马达510连接，使得马达510使控制杆730移动。说明性地，引导槽630可以适于同时调节轴承220距旋翼轴线117的距离和轴承220距旋翼平面119的距离。如果需要，引导槽630可以具有螺旋形状。

作为例子，引导槽630可以包围中心连杆250并引导中心连杆250的任何移动。因此，中心连杆250通过马达510和控制杆730在引导槽630中的移动并因此轴承220的移动可以改变轴承220距旋翼轴线117的距离以及轴承220距旋翼平面119的距离。

作为另一个例子，控制杆730可以附接至中心连杆250并在螺旋形的引导槽630中被引导。因此，中心连杆250通过马达510的移动和控制杆730在引导槽630中的移动可以调节轴承220距旋翼轴线117的距离和轴承220距旋翼平面119的距离。

在距旋翼轴线117和/或距旋翼平面119的距离变化期间，轴承220可调节经由连杆和杠杆附接至轴承220的旋翼桨叶的桨距角。

图10A是在旋翼头114内具有说明性周期性桨距角调节设备200的说明性旋翼110的示意图，图10B是图10A的说明性旋翼的剖视图。

为了简单和清楚起见，旋翼头罩914已在图10A中被移除。特别地，周期性桨距角调节设备200的中心连杆250可以位于旋翼头114内。

将周期性桨距角调节设备200放置在旋翼头114内可以改善旋翼110的空气动力学并且保护周期性桨距角调节设备200免受天气和污染的影响，这可以增加稳健性、减少劣化并降低维护成本。

说明性地，周期性桨距角调节设备200可以包括基点210和位于旋翼平面119外的中心点223处的轴承220。作为例子，旋翼平面119可以位于中心点223与旋翼头罩914之间。

如图10A和图10B所示，第一杠杆和第二杠杆可以一体地形成为单个杠杆230。单个杠杆230可以与旋翼桨叶112连接。单个杠杆230可以使第一旋翼桨叶112围绕第一桨距调节轴线235a旋转并且使第二旋翼桨叶112围绕第二桨距调节轴线235b旋转。

说明性地，第一连杆和第二连杆可以一体地形成为单个连杆240。连接件270可以将单个杠杆230和单个连杆240在第一位置290彼此连接。单个连杆240可以将单个杠杆230与中心点223处的轴承220机械连结，使得单个连杆240可相对于中心点223移动。

举例来说，周期性桨距调节设备200可以包括将轴承220与基点210连接起来的中心连杆250。中心连杆250可以从中心连杆250与旋翼轴线117形成固定角度的第一位置移动到中心连杆250与旋翼轴线117形成相同的固定角度的第二位置265。例如，中心连杆250可以可移动地安装在连杆920处。

因此，中心连杆250可适于将第一旋翼桨叶和第二旋翼桨叶112的周期性桨距角在第一位置调节到第一桨距角，并且在第二位置调节到与第一桨距角不同的第二桨距角。

如果需要，周期性桨距角调节设备200可以包括平衡配重。平衡配重可以布置在第二位置。第一位置290和第二位置可以在旋翼轴线117的相对两侧。作为例子，单个杠杆230可以在旋翼轴线117的与第一位置290相对的一侧上延伸。

应说明的是，上述实施方式仅用于说明本发明可行的实施方式，并不用于将本发明限制于此。相反，上述实施方式的多种修改和变化是可能的。

例如，图2A至图3B的第一杠杆230a和第二杠杆230b分别被示为单独的杠杆，第一杠杆230a和第二杠杆230b与第一旋翼桨叶和第二旋翼桨叶连接并分别使第一旋翼桨叶和第二旋翼桨叶112围绕第一桨距调节轴线235a和第二桨距调节轴线235b旋转。然而，如果需要，第一杠杆230a和第二杠杆230b可以一体地形成为单个杠杆。

此外，如果需要，图5至图9B所示的马达510和调节装置520可以与图2A至图4和图10A和图10B的任何旋翼110组合并集成到其中。

Claims (12)

1.一种用于旋翼(110)的周期性桨距角调节设备(200)，所述旋翼具有旋翼头(114)和旋翼桨叶(112)，所述旋翼桨叶(112)在旋翼平面(119)中围绕旋翼轴线(117)旋转，所述周期性桨距角调节设备(200)包括：

基点(210)；

轴承(220)，其位于所述旋翼平面(119)外的中心点(223)处；

第一杠杆(230a)，其与所述旋翼桨叶(112)中的第一旋翼桨叶(212a)连接并使所述第一旋翼桨叶(212a)围绕第一桨距调节轴线(235a)旋转；

第二杠杆(230b)，其与所述旋翼桨叶(112)中的第二旋翼桨叶(212b)连接并使所述第二旋翼桨叶(212b)围绕第二桨距调节轴线(235b)旋转；

第一连杆(240a)和第二连杆(240b)，它们将所述第一杠杆(230a)和所述第二杠杆(230b)与所述中心点(223)处的所述轴承(220)机械连结，使得所述第一连杆(240a)和所述第二连杆(240b)能相对于所述中心点(223)移动，其中所述第一连杆(240a)和所述第二连杆(240b)一体地形成为单个连杆(240)；

连接件(270)，其将所述第一杠杆(230a)、所述第二杠杆(230b)和所述单个连杆(240)在第一位置(290)相互连接；以及

将所述轴承(220)与所述基点(210)连接起来的中心连杆(250)，其中所述中心连杆(250)能从所述中心连杆(250)与所述旋翼轴线(117)形成固定角度(810)的第一位置(260)移动到所述中心连杆(250)与所述旋翼轴线(117)形成相同的固定角度(810)的第二位置(265)，其中所述第一位置(260)和所述第二位置(265)不同，并且其中所述中心连杆(250)适于将所述第一旋翼桨叶(212a)和所述第二旋翼桨叶(212b)的周期性桨距角在所述第一位置(260)调节到第一桨距角，而在所述第二位置(265)调节到不同于所述第一桨距角的第二桨距角。

2.根据权利要求1所述的周期性桨距角调节设备(200)，其中，带有所述轴承(220)的所述中心连杆(250)相对于所述旋翼轴线(117)的第一移动引起所述第一连杆(240a)和所述第二连杆(240b)的第二移动，该第二移动引起所述第一杠杆(230a)的第一旋转移动和所述第二杠杆(230b)的第二旋转移动，从而引起所述第一旋翼桨叶(212a)和所述第二旋翼桨叶(212b)分别围绕所述第一桨距调节轴线(235a)和所述第二桨距调节轴线(235b)的第一旋转和第二旋转。

3.根据权利要求1所述的周期性桨距角调节设备(200)，其还包括：

布置在第二位置(295)的平衡配重(280)，其中所述第一位置(290)和所述第二位置(295)在所述旋翼轴线(117)的相对两侧。

4.根据权利要求1所述的周期性桨距角调节设备(200)，其中，所述轴承(220)在所述第一位置(260)具有距所述旋翼轴线(117)的第一距离(610)，并且在所述第二位置(265)具有距所述旋翼轴线(117)的第二距离(620)，其中距所述旋翼轴线(117)的所述第一距离(610)和所述第二距离(620)不同。

5.根据权利要求1所述的周期性桨距角调节设备(200)，其中，所述轴承(220)在所述第一位置(260)具有距所述旋翼平面(119)的第一距离(710)，并且在所述第二位置(265)具有距所述旋翼平面(119)的第二距离(720)，其中距所述旋翼平面(119)的所述第一距离(710)和所述第二距离(720)不同。

6.根据权利要求1所述的周期性桨距角调节设备(200)，其还包括：

马达(510)，其与所述中心连杆(250)联接，并适于将所述中心连杆(250)从所述第一位置(260)移动到所述第二位置(265)。

7.根据权利要求6所述的周期性桨距角调节设备(200)，其还包括：

调节装置(520)，其联接在所述马达(510)与所述中心连杆(250)之间，并适于调节所述轴承(220)距所述旋翼轴线(117)的距离和所述轴承(220)距所述旋翼平面(119)的距离中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的周期性桨距角调节设备(200)，其中，所述调节装置(520)还包括：

引导槽(630)，其包围所述中心连杆(250)并将所述中心连杆(250)从所述第一位置(260)引导至所述第二位置(265)。

9.根据权利要求7所述的周期性桨距角调节设备(200)，其中，所述调节装置(520)还包括：

与所述马达(510)连接的控制杆(730)，其中所述马达(510)使所述控制杆(730)移动，使得所述控制杆(730)使所述中心连杆(250)在所述引导槽(630)中从所述第一位置(260)移动到所述第二位置(265)。

10.根据权利要求1所述的周期性桨距角调节设备(200)，其中，所述中心连杆(250)位于所述旋翼头(114)内。

11.一种旋翼(110)，其包括：

在旋翼平面(119)中围绕旋翼轴线(117)旋转的旋翼桨叶(112)；以及

根据权利要求1所述的周期性桨距角调节设备(200)。

12.一种旋翼飞行器(100)，其包括根据权利要求11所述的旋翼(110)。

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