专利名称:螺旋浆叶浆距顺浆装置的利记博彩app
本发明涉及一种系统，使航空螺旋桨桨叶进入安全(例如大的)桨距的。没有这种系统，若螺旋桨的变距机构出现故障，螺旋桨桨叶可能会移动到低距位置，而产生螺旋桨和发动机之间暂时的扭转力矩不平衡。不平衡期间，发动机转矩超过螺旋桨的阻力转矩，从而使螺旋桨持续加速到超速故障发生。为防止事故发生，本发明迫使螺旋桨的桨叶进入能增加螺旋桨阻力转矩的大桨距状态，来抑制失控加速度。
图1表示航空螺旋桨3，图2是从箭头2方向观察的一片桨叶6的端视图。当图2桨叶的桨距从位置9移到位置12时，螺旋桨3的阻力增加，使之不易旋转。位置12常称做螺旋桨的最大顺桨位置。
图1示意性的表示出组成哑铃19的一对配重15和18。还表示了经过旋转的配重15A和18A。(配重实际是包含在螺旋桨桨毂21内，为了易于解释而表示成在轮毂外侧。)这对配重依附在螺旋桨桨叶6上，离心力使这对配重从阴影线位置15和18向无阴影线位置15A和18A旋转，从而使螺旋桨桨叶6旋转到图2的最大顺桨位置12。这种旋转的原因将参照图3-6给予解释。
图3表示哑铃19可能占用的两个位置。用箭头27表示螺旋桨绕图1和图3中的轴线24旋转，同时哑铃19随着螺旋桨桨叶旋转。哑铃19还绕图1所示的第二根轴线30旋转。这后一旋转会产生螺旋桨桨距变化。这种离心力作用引起的这种桨距变化的情景(例如图3箭头33所示的旋转)现参照图4、图5做出解释。(如图3所示，哑铃19实际是处于没有理论旋转趋向的不稳定平衡位置，这在以后4个段落中会有更多的解释)。
图4表示出四个几何平面。平面36和39平行，并被圆周42和45所限定，配重15是在圆周内旋转的。36和39这两个平面是圆周42和45所绘的许许多多族这类平行平面的代表。第三个平面48垂直于平面36和39，并包含了轴线30。如图3所示，平面48也包含了哑铃19，并且，图3、图4中的哑铃19相应于图1中的哑铃19。
当位于图3、图4所示经过旋转的位置时，第四个平面51包含哑铃19A。要注意的关键问题是，通常各种离心力矢量是沿着旋转配重15回转的圆周(例如圆周42)半径上作用的。箭头54和57表示两个这种矢量。当位于平面51时、矢量54表示作用在配重15上的离心力矢量。它包含在圆周45限制的旋转平面39当中。在图5中也表示了离心力矢量54，不过它是被分解成了60和63两个分量的。像旋转平面39一样，图5也表示出了旋转了的平面51。
如图3、图4所示，分量60平行于轴线30，因此它不会导致哑铃在图3的箭头33方向上产生任何旋转。即分量60对桨距的变化不起作用。但是，分量63在图3、图4中垂直于平面48，因而会引起图3箭头33指出的旋转。因此，这后一分量63引起哑铃从图6的阴影线位置19旋转到19A所示位置，这后一位置包含在平面66中，而平面66则是图4的平面36和39所代表的一族平面中的一个。
当图1中的哑铃19适当地连接到螺旋桨桨叶6上时，刚叙述过的由离心力引起的旋转将使桨叶从图2中的位置9向位置12移动。当然，可以理解，在实际应用中，哑铃19实际将不是从图3、图4的平面48内起动。其理由是，当图5所示的矢量分解应用于这种情况时，产生分量63的旋转消失。从而，在理论上当哑铃19实际保持在平面48内时，不产生图3的旋转33。因此，实际上在接近图3哑铃19A所示位置(即离开平面48)，开始起动哑铃19是合乎要求的。
刚叙述的先有技术研究的一个问题是用下述表达式给出图3、图4中配重15从图6所示理论起点位置19转到终点位19A所做的功，W＝∫F·dl式中W是做的功，F是离心力，dl是取沿配重15运动轨迹的微分，或者说功W是图6中圆周半径67和72之间位差的函数。半径上的这种位差一般是不大的。
本发明的目地是提供一种新的和改进了的螺旋桨桨距限制器。
本发明进一步的目地是提供一种螺旋桨桨距限制器，它能从由离心力引起的配重移动中获得功，而且，同已叙述的先有技术比较，本发明从同样尺寸的配重上能得到较大的作功(或者反之从较轻的配重上得到同样的作功)。
在本发明的一种形式中，配重连接在航空螺旋桨的一个或多个桨叶上。这些桨叶均是可变桨距型的。配重被约束于(1)仅在圆周半径平面内旋转，即在垂直于螺旋桨旋转轴线的平面内旋转，(2)环绕着一根绕螺旋桨轴线旋转的轴线。例如，旋转配重和它的轴可以放置在螺旋桨根部附近。当配重绕轴旋转时，这种连接方式使浆叶改变桨距。
图1示意性地表示先有技术的桨距限制器图2表示所谓桨叶的桨叶角指的是什么。
图3-6更详细地表示图1的先有技术限制器的工作状态。
图7表示本发明的一种形式。
图8表示本发明的第二种形式。
图9表示如图5所示先有技术的离心力矢量V63。
图10表示先有技术研究的转矩。
图11表示本发明的转矩图12和图12A以不同方式表示先有技术研究的转矩矢量图。
图13和图13A以不同方式表示本发明的转矩矢量图。
图7表示本发明的一种形式的简图，其中连接于齿轮装置83的配重80旋动螺旋桨桨叶6到虚线的桨叶84表示的顺桨位置。因为桨叶6、齿轮装置83和配重80都如箭头87所示绕着轴线24旋转，所以离心力使配重80产生转到虚线位置80A的旋转。配重80在图4的平面36或39的1个(仅仅一个)中旋转。图7的配重80没有像先有技术的配重15那样沿如同图4中42和45的连续圆周轨迹运行。图8表示本发明的一个更复杂的形式。
在图8中，以轴92为中心转动的曲柄89支承着配重80。桨毂94大致对应于图1的桨毂21。还表示出桨叶6的一部分和桨叶按照箭头87所示方向绕轴30的旋转。这种旋转改变了桨叶6的桨距。杠杆95既连接到桨叶6，同时又连接到球联轴节97，球联轴节97是用连杆100连接到协调环103的凸缘102上。用另一个连杆106把协调环103连接到曲柄89。箭头104所示离心力趋于使配重80旋转到虚线位置80A。到位置80A的旋转推动协调环103的凸台102移动到位置102A，由此把螺旋桨上的杠杆95推至位置95A。从而产生桨距变化。
这种桨距变化，在液压活塞或汽动活塞式桨距变化致动器107发生固障的情况下是很需要的，致动器活塞通过改变协调环103的位置(如图位置109和109A所示)去控制螺旋桨的桨距。故障期间配重80接管并驱动螺旋桨桨叶6转至与图2有关并已讨论过的顺桨位置。
当活塞107驱动螺旋桨桨叶6至反推力位置时，像飞机着陆一样，活塞107驱动配重80逆着离心力矢量104至位置80B。
本发明在下列方法中可与前面所描述的先有技术研究相比较。图9是图5中矢量63数值的曲线图，矢量63是角度θ的函数。在图9中给出了任选的最大是100个单位的矢量63。因为图4的三角形A、B、C和图5的三角形B、D、E为相似三角形，所以图中表达式V63＝V54Sinθ是正确的。图4的间距111是三角形ABC的一个边。即直角边BC。图5的间距111等于间距112(D112)×Sinθ。其中设D112具有单位长度。从而BC/DE＝D112/V54，V63＝V54Sinθ。
图5中矢量63产生绕轴30的转矩T是V63与图5矢量112表示的力矩臂两者的叉积。矢量113表示转矩矢量。它垂直于平面51，当然也垂直于矢量112。在图5所示几何形状下，设长度112是整数，则如图10表示，转矩T证明是等于V63cosθ。图中还表示了若干转矩的相等表达式。本发明指出在θ＝45°时，转矩呈现峰值，并且此转矩峰值为图9矢量63峰值大小的一半。通过对图10表达式1/2Ksin2θ的研究，很容易证明这一点。因此，先有技术的设计是移动哑铃经过轨迹得到配重从位置19至位置19A的最大位移，表现出如图10所示的转矩/角度特性。当哑铃位于或接近于图6的位置19时，转矩为零或接近为零，当图4的角度θ为45°时，转矩呈现峰值，然后当哑铃到达图6的位置19A时转矩再次由大到小成为零或接近为零。
对比上述讨论，本发明具有如图11所示的转矩特性。其角度θ按照图7定义并类似于图4中先有技术的θ角，被限定于上述图7中配重80，以便于沿着提供最大做功的轨迹动作，配重80从θ＝0出发移动到θ＝180°。(虚线配重80A位于θ＝180°)。图11表示有相应代数表达式的转矩曲线。V113指的是图7的矢量113。在用两个矢量代表移动配重15或配重80的离心力矢量意义上，本发明指出图7的矢量113类似于图5的矢量63。不过，如图10所示，任何cosθ因数都不会减少本发明的转矩。因而，本发明较充分地利用了图7矢量113中有用的力。
本发明指出，图4的先有技术研究有一个如图10所示的仅从0至90°范围的角度θ。对比而言，本发明人的发明，其角度范围则是如图11所示从0至180°。
前面的讨论是按照图10的离心力矢量V63和图11离心力矢量V113的函数关系计算转矩。不过鉴于这些矢量不保持恒量，而是随配重的位置变化，现将按照不同变量(既物理参数)的函数计算这些转矩。
用下述等式序列计算图1-6先有技术研究中的转矩，在等式中CF表示离心力m表示配重质量R表示从配重到旋转轴(图12的y轴)的距离r表示由配重18到图12中Z轴的距离，其中Z轴亦是图3的轴30。
α是一个角度值，它取决于所选择的座标系，可等同于图5的θ。α被认为是图2桨叶的桨叶角。α既是实际桨叶角，又是实际桨叶角加或减一个常数值，该常数值取决于配重15相对于桨叶6的方位。在这两种情况下，都可把α视为桨距。
β也如图4所示，表示一个角度，ω是螺旋桨以每秒弧度旋转的角速度。
Mz是质量为m的配重绕Z轴的力距。
(1)CF＝MRω2由定义得到(2)Mz＝(CFsinβ)(rsinα)从图12得到，也在图12A中表示。
(3)rcosα＝Rsinβ 从图12得到(4)R＝ (r cosα)/(sinβ) 重新整理(3)式(5)Mz＝(MRω2sinβ)(r sinα)(1)式代入(2)式(6)Mz＝(Mr (cosaω2)/(sinβ) sinβ)(rsinα)(4)代入(5)(7)M＝Mr2cosαω2sinα 重新整理
(8)Mz＝Mr2(sin2α)/2 ω2三角恒等式代入(7)(9)Mz＝ (Mr2)/2 sin2αω2重新整理图12A表示改变了位置的相关矢量，还表示了转矩Mz。
参照图13和图13A，用下列等式序列计算本发明的转动力矩，在等式序列中R1表示配重到旋转轴的实际距离R表示中心点150(配重绕中心旋转)到旋转轴的距离，它是个常量。(中心点150在图7的轴92上)。
γ是长度为r的曲柄和座标轴(即Z轴)之间的角度，其它符号是自说明性的。与图12A相似，图13A表示重排列形式的两个相关矢量。
(10)T＝LF 图13的转矩定义(11)F＝mR1ω2由定义得到(12)R1＝R-rcosγ 由图13得到(13)F＝m(R-rcosγ)ω2(12)代入(11)(14)a＝rsinγ 由图13得到(15)Rsinη＝L 由图13得到(16)sinη＝ (a)/(R1) ＝ (rsinγ)/(R-rcosγ) 由图13、并把(12)、(14)代入得到
(17)L＝ (R(rsinγ))/(R-rcosγ) 连立等式(15)与(16)得到(18)T＝ (R(rsinγ))/(R-rcosγ) m(R-rcosγ)ω2(17)与(13)代入(10)(19)T＝mRrsinγω2化简(18)如上所述，等式2的角度α是桨叶的桨叶角。通过设定图7联动机构83的传动比，角度α能与等式19中的角度γ发生联系。设传动比是2∶1(例如齿轮83B的齿是齿轮83A的两倍)(20)γ＝2α然后用它代入等式19，并用等式9除等式19，其结果是(21)T＝ (2R)/(r) Mz从而，本发明人的发明其转矩大于先有技术研究的转矩2R/r倍。
本发明指出，在上述等式中，图8的曲柄89(在图13中，曲柄被看成具有长度r)被假设为无质量。实际上，曲柄具有一定质量，其结果，实际转矩将大于如等式19中计算的转矩。尽管如此，等式19还是有效地计算了可归因于图7、图8中配重80的所有转矩的分量。
已经叙述过的一个发明，其中图8的配重80随着航空螺旋桨桨叶6的旋转移动，但当变距活塞107发生固障时也能够绕轴92旋转。在绕轴92旋转期间，配重80保持在一个同螺旋桨旋转平面平行的平面内。这个旋转平面受图7的圆周87限制，且平行于图4的平面36和39。这种旋转运动驱动配重移至图8的虚线位置80A，由此，通过把杠杆95转动到虚线位置95A将螺旋桨6的桨距改变。离心力引起这种向虚线位置95A的旋转。旋转期间，配重80做功，并可用于迫使螺旋桨桨叶6移至顺桨位置，所做的功是离心力F和距离dl点积的积分，或表示为W＝∫F·dl被积分的距离是图8的半径变化量△R。通常这个被积分的距离将大于前面讨论过的先有技术装置的类似距离，后者是在图6的距离67和72之差。在某种意义上，先有技术装置的图3箭头33表示的旋转和本发明图7的向位置80A的旋转是相似的;图5的矢量63与图7的矢量113是相似的。但是，图7力臂112同图5力臂112的类似长度比较，本发明可获得更多的功。
不脱离本发明的实际精神和范围情况下，可做出种种的替换和修改。
权利要求
1.在至少有一个倾角可变桨叶的航空螺旋桨中，其特征在于(a)配重仅在一个径向平面内是可旋转的；(b)连接机构把配重连接到一个或多个桨叶，用于改变相应于(a)旋转的桨叶倾角。
2.在可绕螺旋桨轴(24)旋转的航空螺旋桨可变倾角机构中，其特征在于(a)曲柄(89)上的配重(80)，围绕第二根轴(92)可旋转;(b)用于把曲柄连接到至少一个螺旋桨桨叶上的连接装置，将第一个转矩施加到该桨叶上，以改变其桨叶的倾角，配重80和曲柄89将第二次转矩施加到连接装置上，这样，转矩T2大致等于mRrsinω2，其中m是第二根轴的质量;R是从配重到螺旋桨轴的距离;r是从配重到第二根轴的距离;γ是相对于座标的曲柄角度位置;ω是配重绕螺旋桨轴的旋转角速度。
专利摘要
在本发明中，配重连接在航空螺旋桨的一片或多片桨叶上。这些桨叶是可变倾角型的。配重被约束在(1)仅在一径向平面内(即在一垂直于螺旋桨旋转轴的平面内)旋转，(2)围绕着某个轴线(或轴)转动，该轴线(或轴)又绕螺旋桨轴线旋转。例如可转动的配重和它的轴置于螺旋桨根部附近。当配重绕轴旋转时，连杆机构就使桨叶改变倾角。
文档编号B64C11/34GK86107684SQ86107684
公开日1987年5月27日 申请日期1986年11月12日
发明者简·克里斯托弗·希林, 阿瑟·保罗·亚当森 申请人:通用电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan