可变几何形状的提升螺旋桨机构制造技术

一种竖直起落飞行器包括提供竖直和水平推力的转子。在前进运动期间，竖直提升系统是不工作的。提升螺旋桨机构在竖直提升系统不工作时将飞行器的螺旋桨叶片设置在折叠结构，而在竖直提升系统启动时将飞行器的螺旋桨叶片设置在展开结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】可变几何形状的提升螺旋桨机构有关申请的交叉引用本申请要求2012年8月24日提交的、美国临时专利申请N0.61/693，172的优先权，其全文引入以供参考。
描述的实施方式涉及一种用于动力提升飞行器的可变几何形状的提升螺旋桨机构。
技术介绍
飞行器可使用固定翼，例如在常规飞机上，使用旋翼，例如在直升飞机上，或者使用固定翼和旋翼的组合。在某些飞行状态下从旋翼以及在其他状态下从固定翼得到升力的动力提升飞行器是希望的，因为它们能够执行非常短或者竖直的起飞和降落。动力提升飞行器具有提供竖直和水平推力的旋翼或转子。其他类型的动力提升飞行器具有一种或多个竖直推力转子(提升螺旋桨)和一种或多个水平推力转子(推进器)。在某些动力提升飞行器中，提升螺旋桨在向前飞行期间是不起作用的。在具有提升螺旋桨的动力提升飞行器中，螺旋桨具有四个或更多叶片以提供仍旧允许安静操作的转速所需的升力。螺旋桨叶片可具有大弦长并且高度绞紧。当螺旋桨叶片静止时，由于气流分离和距离叶片的大正面迎风面积(frontal area)，这类螺旋桨产生大量的气动阻力。这会降低飞行器的性能。如果各个螺旋桨叶片与飞行器上的空气流动方向对齐，正面迎风面积和气流分离减少，形成低阻力。虽然双叶螺旋桨可利用在流动方向上对准的叶片停止，这对多于两叶的螺旋桨是不可能的。
技术实现思路
实施方式在此公开了一种动力提升飞行器的提升螺旋桨的实施方式。飞行器的提升螺旋桨可被配置为从展开结构转变为折叠结构和从折叠结构转变为展开结构。在一种实施方式中，提升螺旋桨的展开结构与用于产生推力的、提升螺旋桨的螺旋桨叶片的最佳方向对应。例如，四叶螺旋桨叶片之间的90度间隔可与提升螺旋桨的展开结构对应。提升螺旋桨的折叠结构表示不再需要推力时提升螺旋桨的螺旋桨叶片的方向。根据一种实施方式，折叠结构通过将提升螺旋桨的螺旋桨叶片定位成彼此之间成一条直线来减少提升螺旋桨的正面迎风面积和向前飞行时提升螺旋桨产生的阻力。另外，折叠结构可减少允许更容易运输和存储的飞行器的总宽度。在一种实施方式中，采用一机构来使用驱动提升螺旋桨的马达在展开结构和折叠结构之间移动提升螺旋桨的叶片，不需要额外的马达和/或作动器。在某些实施方式中，驱动提升螺旋桨的马达是电动马达。可替换地，驱动提升螺旋桨的马达是汽油马达。在这些实施方式中，电动马达的扭矩可精确控制并被用来在展开和折叠结构之间移动提升螺旋桨叶片。机械挡块可结合到提升螺旋桨的叶片上。机械挡块的位置可被用来限定提升螺旋桨的叶片彼此之间旋转的角度，以便将螺旋桨设置为展开结构或者折叠结构。叶片间的摩擦和阻尼可被用来影响展开和折叠动作的动力学和/或阻止叶片从折叠结构或展开结构中旋出。同时包括制动器来机械或者磁性地阻止叶片从折叠结构或展开结构中旋出。
技术实现思路
中描述的特征和优势以及随后的详细说明都不意味着限制。考虑到附图、说明书和权利要求书，许多附加特征和优势对本领域普通技术人员是显而易见的。【附图说明】图1图示出根据一种实施方式的、处于展开结构的提升螺旋桨。图2图示出根据一种实施方式的、处于折叠结构的提升螺旋桨。图3A和3B分别图示出处于折叠结构和展开结构的提升螺旋桨展开机构的详图，根据一种实施方式使用磁性制动器。图4图示出根据一种实施方式的提升螺旋桨展开机构的详图。图5图示出连接到根据一种实施方式的提升螺旋桨驱动叶片组的一部分展开机构的详图。图6A和6B图不出结合有根据一种实施方式的展开机构的提升螺旋桨。图6A图不出包括处于折叠结构的叶片的螺旋桨，而图6B图示出没有处于折叠结构的叶片的螺旋桨。图6C图示出包括处于展开结构的叶片的螺旋桨，而图6D图示出没有处于展开结构的叶片的螺旋桨。图7A和7B分别图示出处于折叠结构和展开结构的提升螺旋桨展开机构的详图，根据一种实施方式使用机械插销制动器。图8是磁性制动器扭矩和从动叶片组和随动(following)叶片组之间相对角度的曲线图。图9是处于折叠结构的提升螺旋桨展开机构的横截面视图，显示出根据一种实施方式的摩擦环。附图和详细说明仅仅出于图示目的描述各种非限制性实施方式。本领域普通技术人员很容易从接下来的论述中认识到，在此图示的结构和方法的替换实施方式均可使用而不脱离在此描述的原则。【具体实施方式】图1图示出根据一种实施方式的动力提升飞行器的提升螺旋桨。在图示实施方式中，提升螺旋桨包括大量的两组或更多组单叶螺旋桨叶片或双叶螺旋桨叶片，其中叶片的总数等于基准固定叶片螺旋桨所需的数目。特别是，图1图示出两个一堆的双叶片组，总共有四个螺旋桨叶片。图1中所示结构被认为是展开结构。在一种实施方式中，当提升螺旋桨产生推力时，叶片组转至其理想的推力产生方向，如图1所示。在图1中，叶片组1lA代表为连接到例如电动马达的驱动源的从动叶片组，而叶片组1lB代表为一个或多个另外的随动叶片组，其通过允许绕旋转轴转动的机构连接到从动叶片组上。叶片组的随动组可包括一组额外叶片或者两组或更多组额外叶片。在展开结构中，90度间隔配置在具有一组随动叶片组1lB的四叶螺旋桨系统的每个螺旋桨叶片之间。然而，在备选实施方式中，其中叶片间的角度可为大于与折叠结构有关的堆放角度的任意角度，并且可包括多于一个的随动叶片组。当不再需要推力时，例如在巡航飞行或者飞行器存储期间，随动叶片组1lB转动到图2所示的折叠结构的实施方式。因为折叠结构的位置与图2中箭头所示的飞行器行进反向成一直线，折叠结构减少螺旋桨的正面迎风面积和气动阻力。另外，折叠结构可减少允许更容易运输和存储的飞行器总宽度。在折叠位置，从动叶片组1lA和随动叶片组设置成从动叶片组1lA和随动叶片组1lB的螺旋桨叶片彼此成一直线。也就是说，在折叠结构中基本零度间隔(即堆放角度)配置在提升螺旋桨的一对螺旋桨叶片之间。展开结构到折叠结构或者反过来折叠结构到展开结构的变化可由几个机构完成。在一种实施方式中，使用驱动提升螺旋桨的马达，一机构使随动叶片组1lB在展开结构和折叠结构之间移动，反之亦然，不需要使用额外的马达和/或作动器。在一种实施方式中，提升螺旋桨的随动叶片组1lB在由机械挡块限定的相对运动范围内绕从动叶片组1lA的转动轴线旋转，这些挡块接合在折叠和展开结构中。在一种实施方式中，机械挡块结合到从动叶片组1lA和随动叶片组101B。可施加保持扭矩以将随动叶片组1lB固定在这些机械挡块上，因此空气动力学或者其他干扰不会造成随动叶片组1lB在挡块上的反弹或者从要求结构，例如展开结构或折叠结构，中移出。保持扭矩可由多种装置产生。在一种实施方式中，增加摩擦来阻止从动叶片组1lA和随动叶片组1lB之间的相对运动产生保持扭矩。摩擦可以是要求用来从提升螺旋桨产生完全推力的扭矩的一部分或者更大的量。除了提供使随动叶片组1lB保持在展开或折叠结构的保持扭矩之外，摩擦扭矩在减少机械挡块接合时的冲击方面是有利的。图9图示出产生保持摩擦扭矩的摩擦环900或垫。摩擦环900位于从动叶片组1lA和随动叶片组1lB之间。当马达901加速提升螺旋桨时，由随动叶片组1lB产生的轴向推力施加到摩擦环900上，这增加了由摩擦环900产生的摩擦并倾向于阻止从动叶片组1lA和随动叶片组1lB之间的相对运动。该机构被设计成要求用来克服由摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升螺旋桨机构，包括：包括一个或多个螺旋桨叶片的第一叶片组，其被驱动为绕轴线转动；一个或多个其他叶片组，每个包括被限制为绕第一叶片组的轴线转动的一个或多个螺旋桨叶片，一个或多个其他叶片组独立于第一叶片组转动；多个机械挡块，其限制第一叶片组和一个或多个其他叶片组之间在第一叶片组和一个或多个其他叶片组的第一位置和第二位置之间的相对转动，其中提升螺旋桨机构在第一位置是折叠的而提升螺旋桨机构在第二位置是展开的以提供推力；连接到第一叶片组的驱动马达，该驱动马达能够将扭矩施加到第一叶片组上以使一个或多个其他叶片组从折叠结构移动到展开结构和从展开结构移动到折叠结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·隆，R·利亚索夫，
申请(专利权)人：吉埃罗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US