本发明涉及一种用于减小旋翼飞行器主旋翼(1)的振动的减振装置(10),该主旋翼设有毂(2)和多个桨叶,该减振装置具有支承件(20)以及至少一个重块元件(30)。重块元件(30)由连接装置(40)固定于支承件(20),且重块元件(30)由导向装置(50)连接于连接装置(40),该导向装置(50)用于引导重块元件(30)在过滤平面(P1)中进行圆形平移运动,而该过滤平面垂直于减振装置(10)的竖直轴线(AX)可动,且连接装置(40)包括弹性回复装置(41),该弹性回复装置用于使过滤平面(P1)能竖直运动,同时使过滤平面(P1)在振动影响下仍保持垂直于竖直轴线(AX)。
1.一种用于减小旋翼飞行器主旋翼(1)的振动的减振装置(10),所述主旋翼设有毂(2)和多个桨叶,所述减振装置具有支承件(20)以及至少一个重块元件(30),其中,所述重块元件(30)由连接装置(40)固定于所述支承件(20),且所述重块元件(30)由导向装置(50)连接于所述连接装置(40),所述导向装置(50)用于引导所述重块元件(30)在过滤平面(P1)中进行圆形平移运动,而所述过滤平面垂直于所述减振装置(10)的竖直轴线(AX)可动,且所述连接装置(40)包括弹性回复装置(41),所述弹性回复装置用于使所述过滤平面(P1)能竖直运动,同时使所述过滤平面(P1)在所述振动作用下保持垂直于所述竖直轴线(AX);其中:所述导向装置(50)包括第一连杆(60)和第二连杆(70);所述第一连杆(60)由第一主连接件(61)固定于所述连接装置(40)以使所述第一连杆(60)能绕第一主旋转轴线(AX1)转动,所述第一连杆(60)由第一次连接件(62)固定于所述重块元件(30)以使所述第一连杆能绕第一次旋转轴线(AX2)转动,所述第二连杆(70)由第二主连接件(71)固定于所述连接装置(40)以使所述(70)第二连杆能绕第二主旋转轴线(AX3)转动,所述第二连杆(70)由第二次连接件(72)固定于所述重块元件(30)以使所述第二连杆(70)能绕第二次旋转轴线(AX4)转动,而所述第一主旋转轴线(AX1)和所述第二主旋转轴线(AX3)及所述第一次旋转轴线(AX2)和所述第二次旋转轴线(AX4)相互平行。
2.如权利要求1所述的减振装置,其特征在于,所述弹性回复装置(41)从第一端部区域(41′)朝第二端部区域(41′′)延伸,所述第一端部区域(41′)固定于所述支承件(20),而所述第二端部区域(41′′)固定于所述导向装置(50)。
3.如权利要求1所述的减振装置,其特征在于,至少一个主连接件(61、71)包括与主旋转件(65、75)共同操作的主紧固销(63、73)。
4.如权利要求1所述的减振装置,其特征在于,所述第一主旋转轴线(AX1)和所述第二主旋转轴线(AX3)以及所述第一次旋转轴线(AX2)和所述第二次旋转轴线(AX4)相互平行,且所述第一主旋转轴线(AX1)和所述第一次旋转轴线(AX2)之间的第一距离与所述第二主旋翼轴线(AX3)和所述第二次旋翼轴线(AX4)之间的第二距离相等。
5.如权利要求1所述的减振装置,其特征在于,至少一个次连接件(62、72)包括与次旋转件(66、76)共同操作的次紧固销(64、74)。
6.如权利要求1所述的减振装置,其特征在于,所述重块元件(30)包括设置在所述导向装置(50)任一侧上的底部质块(31)和顶部质块(32),所述底部质块(31)和所述顶部质块(32)各自能够接纳调整质块(33、34、35、36、37、38)。
7.如权利要求1所述的减振装置,其特征在于,所述弹性回复装置(41)包括两个柔性桨叶(42、43),且所述导向装置(50)位于所述柔性桨叶(42、43)之间。
8.如权利要求1所述的减振装置,其特征在于,所述弹性回复装置(41)包括紧固装置(44)和弹性件(45),所述弹性件(45)固定于所述支承件(20)并固定于所述紧固装置(44)且沿所述竖直轴线(AX)竖直延伸,所述导向装置(50)固定于所述紧固装置(44)。
9.一种设有毂(2)的旋翼(1),其中所述旋翼包括如权利要求1所述的减振装置(10)。技术领域
本申请要求2010年4月30日提交的法国专利申请第1001852号的优先权,该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。本发明涉及用于减小由旋翼飞行器升力旋翼所产生振动的减振装置,并且还涉及设有此种减振装置的旋翼毂。
背景技术
旋翼飞行器升力旋翼、例如直升机主升力旋翼和推进旋翼的运行在升力旋翼的头部处会产生附加力。这些附加力然后产生振动,该振动传播到旋翼飞行器的机身,且在旋翼飞行器的驾驶舱中尤其感受到此种振动。为了减轻该缺点,设有用于衰减所产生振动的装置,该装置有时称为旋翼头部共振器。在第一类型的减振装置中,运动质块与返回装置一起使用,该返回装置适合于将运动质块重新定位于预定位置。根据文献FR2416838,一种减振装置安装在毂的顶部上,该减振装置包括运动质块,而该运动质块由固定于毂的外壳内部的弹性装置所径向保持。此外,该运动质块固定于杆件的顶端。该杆件基本沿旋翼的旋转轴线设置在旋翼的旋翼主轴的凹槽中。杆件的底端则铰接于位于旋翼的旋转轴线上的一点。因此,弹性装置倾向于将运动质块保持在休止位置,且该运动质块在基本平行于升力旋翼毂顶部的平面中自由运动,即在基本垂直于旋翼的垂直旋转轴线的平面中自由运动。运动质块则直接抵抗由旋翼所产生的振动。引起振动的力可使用力矢量簇(torsor)来描述,通常本领域技术人员将其称为“旋翼头部矢量簇”,而此振动在旋翼头部处产生并需要被减小。“旋翼头部矢量簇”则具体由沿三个相互垂直轴线的三个合力和绕那些轴线的三个扭矩构成,这些轴线称为:在下文两根轴线简称为“第一合力轴线和第二合力轴线”,且这两根轴线限定在下文称为“第一合力平面”的平面,该平面平行于旋翼毂的顶部且因此基本垂直于旋翼的垂直旋转轴线;以及一根轴线称为“第三合力轴线”并且垂直于所述第一合力平面。在文献FR2416838中示出的减振装置则沿第一合力轴线和第二合力轴线对“旋翼头部矢量簇”的合力进行过滤是有效的,所述第一和第二合力轴线与包含所述运动质块的平面基本平行,然而该减振装置实际上对沿第三合力轴线的“旋翼头部矢量簇”的合力并不起过滤作用,该第三合力轴线基本平行于升力旋翼的旋转轴线并且垂直于包含运动质块的平面此外,由于所使用的运动质块是恒定的,因而当将要减小的振动的激励频率接近于所述运动质块的共振频率时,该第一减振装置尤其有效,而所述运动质块的共振频率是恒定的。具有集中质块的第一减振装置则无法极其良好地适用于变化的激励频率。文献FR2749901描述一种具有主运动质块的减振装置,该主运动质块径向地保持在外壳内部。还设有适合于在杆件上滑动的可调整运动质块,该杆件固定于主运动质块并铰接于位于旋翼旋转轴线上的一点。通过使调整运动质块运动,则变得可改适减振装置,使得该减振装置能在频率变化的条件下进行减振。然而,仍然不会沿所有三个互相垂直轴线对“旋翼头部矢量簇”的合力进行过滤,具体地,沿与升力旋翼还可能有推进旋翼的旋转轴线基本平行的第三合力轴线对“旋翼头部矢量簇”的合力不进行过滤。文献FR2575800描述了用于直升机旋翼毂的减震器,该减震器设有中心运动质块,该中心运动质块通过机械弹簧和空气弹簧沿三个方向悬在外壳内部。因此,相同的质块用于抵抗“旋翼头部矢量簇”的所有三个合力。尽管有效,仍发现沿第三合力轴线的应力与沿第一合力轴线和第二合力轴线的应力不同。因此进一步开发此种减振装置会很困难。此外,在频率变化的条件下进行减振会较复杂。类似地,文献EP0790180提供用于通过多个弹簧来悬挂中心运动质块,该中心运动质块还设置在沿垂直轴线延伸的运动限制器上。最后,文献US6443273披露了可通过使用弹簧将中心质块悬在外壳中。还应注意到,文献EP1007406描述了一种弹簧-质块类型的减振装置。第一类型的减振装置显然难于适用于沿“旋翼头部矢量簇”的所有三个合力的反力,而这些反力由频率变化条件下的振动而产生。在第二类型的减振装置中,重块元件围绕旋翼旋转轴线进行分布。文献WO2005/079200描述了第二类型的第一变型,该变型设有两个共轴重块元件以及控制装置,该控制装置适合于对所述重块元件的旋转速度以及这些重块元件的相对角位置进行控制。在此种第二解决方案的第二变型中,使用摆锤,该摆锤在离心力的作用下摆动。每个摆锤具有连接于支承件的铰链的重块元件,该支承件执行绕主旋翼旋转轴线的旋转运动。例如,支承件设有多个形成星轮的径向臂,每个径向臂具有连接于重块元件的铰链。在这些情形下,并且不同于第一类型的减振装置,并不需要使用特定的返回装置,而由离心力来提供所需的回复力。那种构造给予摆锤装置自动适应振动频率变化的能力,以进行衰减。旋翼旋转速度中的变化不仅使振动频率发生变化以进行衰减,而且使摆锤上所施加的离心力发生变化。因此,第二类型的那些减振装置称为“可自适应”或“可自调整”。摆锤可根据将要衰减的振动的性质在垂直于主旋翼旋转轴线的第一平面中摆动,或者在使主旋翼的所述旋转轴线位于其中的第二平面中摆动。在简称为“简易摆锤共振器”的摆锤装置第一实施例中,重块元件绕单个旋转轴线进行圆周运动。文献FR2733483和FR2435391描述此种简易摆锤共振器。在由本领域技术人员称为“双摆锤共振器”的第二实施例中,每个重块元件进行圆形平移运动。术语“圆形平移(circularxa0translation)”用于在平面中运动的物体,而所述物体的两个不同点描述具有相同半径但不同中心的两个圆形路径。与简易摆锤共振器相比,双摆锤共振器能够过滤较高的频率。文献FR2018491描述了此种第二实施例。每个双重块元件包括U形部件,该U形部件具有配合在其中的星形支承件的分支。该U形部件设有两个圆形部段的第一开口,这两个第一开口通过两个辊子与支承件中的圆形部段的两个第二开口共同操作。文献FR2768995描述了第二类型过滤装置的第三实施例,简称为“加速摆锤共振器”。根据该文献,重块元件是由连接臂连接于支承分支的平衡件,该支承件并不固定于旋翼的毂,而是固定于驱动件,该驱动件以快于旋翼旋转速度的旋转速度旋转。不管实施例如何,具有摆锤的过滤装置显然不足以抵抗“旋翼头部矢量簇”沿三个互相垂直轴线产生的所有作用力,更具体地说是基本平行于升力旋翼旋转轴线的第三合力轴线的合力。
发明内容
在这些情形下,本发明的目的是提出一种用于减小由旋翼飞行器升力旋翼所产生振动的装置,且该装置有效地抵抗由“旋翼头部矢量簇”沿所有三个它的相互垂直轴线所产生的力,同时还能够适应于变化频率。本发明提供一种用于减小旋翼飞行器主旋翼振动的减振装置,主旋翼设有毂和多个桨叶,该减振装置具有支承件以及至少一个重块元件,且该减振装置的特征在于,重块元件由连接装置固定于支承件,且重块元件由导向装置连接于连接装置,该导向装置用于引导重块元件在过滤平面中进行圆形平移运动,而该过滤平面垂直于减振装置的竖直轴线可动,且连接装置包括弹性回复装置,该弹性回复装置用于使过滤平面能竖直运动,同时使该过滤平面在振动影响下仍保持垂直于竖直轴线。在这些情形下,该减振装置可包括围绕竖直轴线径向分布的多个重块元件,且每个重块元件由导向装置铰接于连接装置。应理解的是,当重块元件如所述地在过滤平面中运动时,这意味着重块元件的重心在所述过滤平面中运动。因此,当减振装置设置在旋翼飞行器旋翼的毂上时,每个重块元件在紧固平面中运动的同时、沿第一合力轴线和第二合力轴线对“旋翼头部矢量簇”的合力进行过滤。此外,每个重块元件在紧固平面中运动的同时、还沿第三合力轴线对“旋翼头部矢量簇”的合力进行过滤。应注意到,重块元件在执行此种竖直运动的同时,使过滤平面保持垂直于竖直轴线。因此,在第一合力平面中过滤力可与沿第三合力轴线过滤力完全分离。因此,由于本发明使用其所有部件一起运动的重块元件,因而并不是通过使用设有沿不同方向彼此独立运动的两个部件的重块元件来实现此种分离。此种减振装置相对易于调整,因此本发明的减振装置可解决所提出的问题。本发明可包括以下一个或多个附加特点。因此,弹性装置从第一端部区域朝第二端部区域延伸,第一端部区域固定于支承件,而第二端部区域固定于导向装置。此外,导向装置可包括第一连杆和第二连杆。第一连杆可由第一主连接件固定于连接装置以使第一连杆能绕第一主旋转轴线转动,第一连杆可由第一次连接件固定于重块元件以使第一连杆能绕第一次旋转轴线转动,第二连杆可由第二主连接件固定于连接装置以使第二连杆能绕第二主旋转轴线转动,第二连杆可由第二次连接件固定于重块元件以使第二连杆能绕第二次旋转轴线转动,而第一主旋转轴线和第二主旋转轴线及第一次旋转轴线和第二次旋转轴线相互平行。导向装置由此使用两个连杆,而不同于所述现有技术减振装置所使用的U形部件或带有两个辊子的等同部件。因此,该导向装置确保使重块元件定位在过滤平面中。此外,导向装置并不经受任何卡住的风险,由此便于对减振装置的维护。例如,至少一个主连接件包括与主旋转件共同操作的主紧固销。此外,第一主轴线和第二主轴线以及第一次轴线和第二次轴线可相互平行,且第一主轴线和第一次轴线之间的第一距离可与第二主轴线和第二次轴线之间的第二距离相等。因此,第一主连接部件可包括与第一主旋转件、例如至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的第一主紧固销。类似的是,第二主连接部件可包括与第二主旋转件、例如至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的第二主紧固销。此外,每个主紧固销可同样良好地由至少一个主旋转件固定于相关联的连杆和连接于弹性装置,或者可由至少一个主旋转件固定于弹性装置和连接于相关联的连杆。此外,至少一个次连接件包括与次旋转件共同操作的次紧固销。因此,第一次连接部件可具有与第一次旋转件、例如至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的第一次紧固销。类似的是,第二次连接部件可包括与第二次旋转件、例如至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的第二次紧固销。此外,每个次紧固销可同样良好地由至少一个次旋转件固定于相关联的连杆和连接于重块元件,或者可由至少一个次旋转件固定于重块元件和连接于相关联的连杆。此外,重块元件可包括设置在导向装置任一侧上的底部质块和顶部质块,底部质块和顶部质块各自能够接纳调整质块。重块元件的底部质块和顶部质块通过例如作为U形一件式重块元件的各组成部分、或者例如通过第一次连接件和第二次连接件彼此固定,使得他们能一起运动。此种特征可给予减振装置以最优化的调整能力。对于旋翼应用场合来说,为了沿竖直轴线、即沿第三合力轴线减小或甚至消除力,需要使底部质块和顶部质块的重量增大或减小相同量。在这些情形下,并不需要改变重块元件的重心或者重块元件在过滤平面中的运动。对于旋翼应用场合来说,为了在过滤平面中、即沿第一合力平面中减小或甚至消除力,需要使底部质块和顶部质块的重心运动,而不改变它们的重量。在这些情形下,重块元件的重心位置在保持在给定平面中的同时进行改变,以避免影响沿竖直轴线过滤力。在较佳的第一实施例中,弹性装置可包括两个柔性桨叶,且导向装置位于这两个柔性桨叶之间。重块元件则沿竖直方向执行圆形平移运动。在第二实施例中,弹性装置包括紧固装置和弹性件,例如形成弹性体组合一部分的弹簧或弹性材料块。弹性件固定于支承件并固定于紧固装置且沿竖直轴线竖直延伸,而导向装置固定于紧固装置。最后,除了用于减小主旋翼所产生振动的减振装置以外,本发明还提供一种旋翼,该旋翼设有包括这种减振装置的毂。
附图说明
从下面参照附图以说明方式给出的实施例描述中,将更详细地呈现本发明及其优点,在附图中:图1是本发明旋翼的三维视图;图2是第一实施例中减振装置的截面图;图3是从下方看的第一实施例中减振装置的视图;以及图4是第二实施例中减振装置的示意截面图。
具体实施方式
在一幅以上附图中出现的元件在各幅图中采用相同的附图标记。图1示出设有毂2的旋翼1,举例来说,该毂2具有多个用于对桨叶进行固定的臂,而为了简化起见并未示出这些臂。旋翼1包括过滤装置10,该过滤装置10用于沿包含在毂的第一合力平面P0中的第一合力轴线X和第二合力轴线Y以及沿与旋翼1的旋转轴线AX重合的第三合力轴线Z对“旋翼头部矢量簇”所产生的力进行过滤。举例来说,旋翼1形成旋翼飞行器的旋转机翼的一部分,例如用于为直升机提供升力和推力的主旋翼。过滤装置10装配有通过传统装置固定于毂2的支承件20。支承件20则对多个重块元件30进行支承,每个重块元件30通过与导向装置50共同操作的连接装置40固定于支承件20。更确切地说,每个重块元件30铰接于相对应的导向装置50,而该导向装置50铰接于相对应的连接装置40,该连接装置固定支承件20。应注意到,支承件20具有至少一个固定于毂2的底部支承件21。此外,支承件20可包括顶部支承件22,该顶部支承件适合于携带外部整流罩以使过滤装置的空气动力影响最小,而为了避免使图1过于复杂并未示出该整流罩。此外,导向装置50包括引导装置,该引导装置用于引导相对应的重块元件在平行于第一合力平面P0的过滤平面P1中进行圆形平移运动。在这些情形下,过滤平面P1与过滤装置的竖直轴线AX垂直,该竖直轴线与旋翼旋转轴线重合。在下文,参考标记“AX”指代所述旋转轴线和所述竖直轴线。当毂被驱动旋转时,每个重块元件30在过滤平面P1中在休止位置的各侧上摆动,同时在导向装置50的导向下进行圆形平移运动。这致使“旋翼头部矢量簇”的力的动态分量在第一合力平面中被过滤。因此,导向装置50可设有第一连杆60和第二连杆70,这两个连杆可以是相同的连杆60、70,且每个连杆既固定于重块元件又固定于连接装置40。参见图2和3,导向装置包括将第一连杆60连接于连接装置40的第一主连接件61,且该第一主连接件61使第一连杆能绕第一主旋转轴线AX1相对于连接装置40转动。例如,第一主连接件61具有第一主紧固销63,该第一主紧固销63固定于连接装置40并且与固定于第一连杆的第一主旋转件65共同操作,例如,与至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的螺栓。第一主紧固销63则穿过第一主旋转件65。图2示出一实施例,该实施例使用固定于连接装置的螺栓63,该螺栓63经由两个轴承垫圈63′和设有肩部的衬套63′′与两个球轴承共同操作。每个球轴承则保持在其中一个轴承垫圈和所述肩部之间,并且还抵靠于第一连杆的定位环67。此外,导向装置包括将第一连杆60连接于重块元件30的第一次连接件62,且该第一次连接件62使第一连杆能绕第一次旋转轴线AX2相对于重块元件30转动。例如,第一次连接件62包括固定于重块元件30的第一次紧固销64,该第一次紧固销63与固定于第一连杆的第一次旋转件66共同操作,例如,与至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的螺栓。第一次紧固销64则穿过第一次旋转件66。类似的是,导向装置包括将第二连杆70连接于连接装置40的第二主连接件71,且该第二主连接件71使第二连杆能绕第二主旋转轴线AX3相对于连接装置40转动。例如,第二主连接件71包括固定于连接装置40的第一主紧固销73,该第一主紧固销73与固定于第二连杆的第二主旋转件75共同操作,例如,与至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的螺栓。第二主紧固销73则穿过第二主旋转件75。此外,导向装置包括将第二连杆70连接于重块元件30的第二次连接件72,且该第二次连接件72使第二连杆能绕第二次旋转轴线AX4相对于重块元件30转动。例如,第二次连接件72包括固定于重块元件30的第二次紧固销74,该第二次紧固销74与固定于第二连杆的第二次旋转件76共同操作,例如,与至少一个球轴承或滚子轴承共同操作的螺栓。第二次紧固销74则穿过第二次旋转件76。第一主轴线AX1和第二主轴线AX2,以及第一次轴线AX3和第二次轴线AX4相互平行。此外,第一主轴线AX1和第一次轴线AX3之间的第一距离与第二主轴线AX2和第二次轴线AX4之间的第二距离相等。应注意到,本发明可避免使重块元件独立于连接装置沿竖直轴线运动,而不同于例如使用U形部件和辊子的过滤装置。此外,具有给定重块元件的连接装置40设有弹性回复装置41,该弹性回复装置41用于使给定重块元件能竖直运动,同时使过滤平面P1保持垂直于竖直轴线AX。当毂被驱动旋转时,每个重块元件30沿竖直方向朝向和远离毂2摆动,而不会使过滤平面和竖直轴线之间的角度改变。这致使沿第三合力轴线对“旋翼头部矢量簇”的力进行过滤,此种过滤与沿第一合力轴线和第二合力轴线的力过滤分离。在图1到3所示的第一实施例中,弹性装置从第一端部区域41′朝第二端部区域41′′延伸,第一端部区域41′固定于支承件20,而第二端部区域41′′固定于导向装置50。。更确切地说并参见图2,弹性装置包括第一柔性桨叶42和第二柔性桨叶43,每个桨叶在垂直于竖直轴线的平面中延伸。支承件20则包括间隔件23,该间隔件置于分别是第一柔性桨叶42的第一端部区域42′和第二柔性桨叶43的第一端部区域43′之间。因此,第一柔性桨叶42的第一端部区域42′位于底部支承件21和间隔件23之间,而第二柔性桨叶43的第一端部区域43′位于顶部支承件22和间隔件23之间。因此第一连杆60和第二连杆70设置在分别是第一柔性桨叶的第二端部区域42′′和第二柔性桨叶的第二端部区域43′′之间。该弹性装置致使重块元件30圆形平移地竖直运动。在这些情形下,重块元件30在其中运动的过滤平面始终保持垂直于竖直轴线AX。参见图4,在第二实施例中,连接装置40包括紧固装置44和例如是弹簧或弹性块类型的弹性件45。因此,弹性件45通过固定于支承件20而设置在竖直轴线AX上。紧固装置44则固定于弹性件45并固定于导向装置50。举例来说,紧固装置44包括由间隔件所隔开的一块板或两块板,这可在图4中示意示出的变型中示出。不管实施例如何,重块元件可包括设置在导向装置任一侧上的底部质块31和顶部质块32。这些底部质块31和顶部质块32可彼此固定,或者它们可形成例如具有U形的一件式质块的各部分。此外,重块元件可设有调整质块,例如固定于底部质块31的底部调整质块33、面向支承件20固定于底部质块31的第一前部调整质块34、固定于底部质块31并远离支承件20的第一后部调整质块35、固定于顶部质块32的顶部调整质块36、面向支承件20固定于顶部质块32的第二前部调整质块37、固定于顶部质块32并远离支承件20的第二后部调整质块38。为了对过滤装置进行调整,以沿第一合力轴线和第二合力轴线过滤力,对重块元件的重心位置进行调整,而不改变它的质量。例如,前部调整质块向后移动以将其变换成后部调整质块。与此相反,为了对过滤装置进行调整,以沿第三合力轴线过滤力,改变重块元件的质量,而不改变重块元件的重心位置。例如,底部调整质块33和顶部调整质块36的重量增大或减小相同量。当然,本发明在其实施方式方面可有许多变型。尽管上文描述了若干实施例,但是容易理解,穷举地给出所有可能实施例是不可设想的。当然可设想在本发明范围内还可用等同装置来替换所述装置中的任一个。例如,应理解的是,可使用仅仅包括顶部质块或仅仅包括底部质块的重块元件。