能够悬停的飞行器的旋翼和检测桨叶相对于这种旋翼的叶毂的姿态的方法技术

描述了一种用于能够悬停的飞行器(1)的旋翼(3，3’)，该旋翼(3，3’)包括：驱动支柱(6)；叶毂(5)，其操作地连接至驱动支柱(6)并可围绕第一轴线(A)旋转；以及至少两个桨叶(9)，其通过刚性或可弹性变形的连接铰接到叶毂(5)上，以便能够呈现相对于叶毂(5)围绕至少第二轴线(B，C，D)旋转和/或沿着至少第二轴线(B，C，D)平移的姿态；所述飞行器(1)还包括被构造成检测至少一个所述桨叶(9)相对于叶毂(5)的姿态的传感器装置(25)；该传感器装置(25)被构造成获取与桨叶(9)相对于叶毂(5)的姿态相关联的光学图像。

Rotor of a hovering aircraft and a method for detecting the attitude of the blade relative to the hub of the rotor

A rotor (3,3') for a hovering aircraft (1) is described. The rotor (3,3') includes: a drive support (6); a hub (5), which is operatively connected to the drive support (6) and rotates around the first axis (A); and at least two blades (9), which are hinged to the hub (5) through rigid or elastic deformable connections so as to present at least the first position relative to the hub (5). Two axes (B, C, D) rotate and/or move along at least the second axis (B, C, D); the aircraft (1) also includes a sensor device (25) constructed to detect at least one attitude of the blade (9) relative to the hub (5); and the sensor device (25) is constructed to obtain an optical image associated with the attitude of the blade (9) relative to the hub (5).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够悬停的飞行器的旋翼和检测桨叶相对于这种旋翼的叶毂的姿态的方法
本专利技术涉及一种用于能够悬停的飞行器的旋翼，特别是用于推力换向式飞机(convertiplane)或直升机或具有从传统直升机衍生得到的构造的直升机的旋翼。本专利技术还涉及一种用于检测桨叶相对于这样的旋翼的叶毂的姿态的方法。
技术介绍
已知的直升机基本上包括机身、定位于机身顶部的主旋翼和位于机身后端部的尾旋翼。更详细地，旋翼又包括叶毂和支柱，叶毂可围绕第一轴线旋转并配备有铰接到上述叶毂上的多个桨叶，支柱连接至驱动构件并操作地连接至叶毂以驱动叶毂围绕第一轴线旋转。存在几种已知类型的旋翼，每种旋翼通过刚性或可弹性变形的连接提供将桨叶铰接到叶毂上的不同实施方式。根据旋翼的类型，每个桨叶相对于叶毂具有一个或多个旋转自由度。这些自由度可以对应于刚性旋转，或者可以根据叶毂的类型通过桨叶相对于叶毂的弹性变形来实现。更具体而言，桨叶的三个旋转自由度对应于：-相对于叶毂且围绕第二挥舞(flapping)轴线的旋转，该第二挥舞轴线横向于叶毂的旋转轴线；和/或-相对于叶毂且围绕第三轴线的旋转，以改变俯仰(pitch)角，该第三轴线与桨叶的延伸方向一致并因此相对于第二轴线大体成径向；和/或-相对于叶毂且围绕第四阻力(或摆振(lead-lag))轴线的旋转，该第四阻力轴线平行于旋转轴线并相对于旋转轴线偏离，并且大体垂直于第一挥舞轴线。以这种方式，可以通过通常称为挥舞角、俯仰角和摆振角的三个角度来确定桨叶的每个部分在空间中相对于叶毂的角度取向。这些角度分别限定在与桨叶的该部分成一体的方向与第二轴线、第三轴线和第四轴线之间。在完全铰接式旋翼中，上述三个旋转自由度均对应于围绕第二轴线、第三轴线和第四轴线的相应的刚性旋转。另外，在摇摆式或杠杆式旋翼中，只有与围绕第二轴线和第三轴线的旋转有关的旋转自由度对应于刚性旋转。在这种类型的旋翼中，桨叶的每个部分都具有：-分别与围绕第二轴线和第三轴线的两个刚性旋转角度相关联的两个旋转自由度；以及-与桨叶本身的弹性旋转相关联的一个旋转自由度。重要的是强调每个桨叶都通过提供上述旋转自由度的一个或多个机械铰链铰接到叶毂上，或者在无铰链式旋翼的情况下通过弹性轴承铰接到叶毂上。可替代地，在所谓的无轴承式旋翼的情况下，叶毂和桨叶由可弹性变形的材料制成，该材料的柔性能够提供上述自由度。由于作用在桨叶上的动态力，例如离心力的作用，桨叶或可能存在的弹性轴承弹性变形。由此得出，每个桨叶的横向部分都可以相对于叶毂且平行于上述第一轴线、第二轴线和第三轴线在空间中弹性地运动。因此，在旋翼的操作期间，桨叶的每个部分都相对于叶毂且平行于上述第一轴线、第二轴线和第三轴线发生弹性位移。总之，根据旋翼的类型，每个桨叶的每个横向部分都具有：-通过围绕第二轴线、第三轴线和第四轴线中的一个或多个轴线的刚性或弹性变形的旋转所提供的高达三个旋转自由度；以及-通过平行于第二轴线、第三轴线和第四轴线中的一个或多个轴线的相应的弹性变形所提供的高达三个平移自由度。这些自由度的总体限定了桨叶的每个部分相对于叶毂的空间姿态。在行业内，意识到需要实时确定特别感兴趣的某些桨叶部分相对于叶毂的姿态，即，与旋转自由度有关的旋转角度的值以及与桨叶相对于叶毂的平移自由度有关的弹性变形。US2014/0061369描述了一种用于确定直升机桨叶的位置的磁性系统。更确切地说，用于确定桨叶的位置的系统包括由叶毂承载的多个磁体以及由旋翼桨叶承载的霍尔效应磁传感器。US4,583,862描述了一种用于确定直升机桨叶的姿态的系统，其包括：设置在每个桨叶的一个端部上的光束源以及设置在叶毂上的一对传感器。每个传感器又包括具有光栅的不透明屏幕以及多个检测器，该多个检测器相对于光源放置在屏幕的另一侧。该确定系统基于由检测器所识别的光束的位置来检测桨叶的摆振角度和挥舞角度。US4,465,367描述了一种用于测量直升机桨叶的自由末端相对于桨叶的旋转平面的位移的系统。该测量系统包括频闪灯、放置在每个桨叶末端的反射带以及频闪灯的控制单元。反射带穿过由频闪灯发出的光束允许看到桨叶末端的位置。EP-A-2778049描述了一种用于测量旋翼桨叶的挥舞角度的系统。该系统包括RVDT型角位移变换器。US-A-2013/0243597描述了一种用于测量直升机的桨叶相对于第二挥舞轴线或第四阻力轴线的角位置的系统。该测量系统包括插在叶毂与桨叶根部之间的多个有弹性的柔性杆以及与对应的杆相关联的多个应变仪。每个应变仪都被构造成在对应的杆弯曲时检测相关联的桨叶相对于第二挥舞轴线和第四阻力轴线的取向。在行业内，意识到需要利用尽可能少的部件来确定直升机旋翼的桨叶的位移和旋转，以便于适应不同类型的旋翼，并且要求对桨叶设计进行最少的侵入性修改。
技术实现思路
本专利技术的目的是制造一种用于能够悬停的飞行器的旋翼，该旋翼能够以简单且成本低廉的方式满足上述要求。EP-A-3025958公开了一种根据权利要求1和11的前序部分所述的用于能够悬停的飞行器的旋翼。EP-A-112031公开了一种位置检测器，其包括：限定细长视场的装置、固定到位置要被检测的旋翼桨叶上并带有参考标记的目标以及扫描视场的传感器。目标能够处于沿视场的任何位置范围内。上述目的通过本专利技术实现，只要其涉及根据权利要求1所述的用于能够悬停的飞行器的旋翼。本专利技术还涉及一种根据权利要求11所述的、检测至少一个桨叶相对于用于能够悬停的飞行器的旋翼的叶毂的姿态的方法。附图说明为了更好地理解本专利技术，下面仅通过非限制性例子并参照附图来描述优选的实施方式，在附图中：-图1是具有根据本专利技术原理制造的、用于能够悬停的飞行器的旋翼的直升机的侧视图；-图2是图1中的旋翼的局部剖面侧视图，为了清楚起见，移除了一些部件；-图3是图2中的旋翼的高度放大的立体图；-图4是图3中的旋翼的俯视图，为了清楚起见，移除了一些部件；-图5是图3和图4中的旋翼的从下面观察的视图，为了清楚起见，移除了一些部件；-图6和图7是图3至图5中的旋翼的一些部件的高度放大的前视图；-图8是图2至图7中的旋翼的一些细节的从下面观察的高度放大的视图；以及-图9是示出图2至图8中的旋翼的每个桨叶的旋转自由度的图。具体实施方式参照图1，附图标记1表示能够悬停的飞行器、特别是直升机，其基本上包括机身2、定位在机身2的顶部并可围绕轴线A旋转的主旋翼3以及位于机身2的一个端部处并可围绕横向于轴线A的轴线旋转的尾旋翼4。更详细而言，主旋翼3包括叶毂5，叶毂5以轴线A为中心并且承载多个悬臂式安装的桨叶9，桨叶9径向地延伸至轴线A。主旋翼3还包括可围绕轴线A旋转的支柱6，该支柱6与叶毂5在角度上集成为一体，并且以没有示出的方式与由直升机1承载的驱动构件(例如涡轮机)联接。特别地，支柱6是中空的。更确切地说(图2)，支柱6部分容纳在叶毂5内，并且通过已知类型的连接装置与叶毂5在角度上集成为一体。重要的是指出存在各种已知类型的旋翼，每种旋翼具有用于将桨叶9铰接到叶毂5上的不同实施方式。根据旋翼的类型，每个桨叶9的每个横向部分都相对于叶毂5具有一个或多个旋转自由度。这些旋转自由度通过在图9中通过非限制性例子示出并且对应于：-俯仰角α，其与围绕轴线B的旋转相关联，该旋转能够改变桨叶9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于能够悬停的飞行器(1)的旋翼(3，3’)，该旋翼(3，3’)包括：‑驱动支柱(6)；‑叶毂(5)，其操作地连接至所述驱动支柱(6)并能够围绕第一轴线(A)旋转；以及‑至少两个桨叶(9)，其通过刚性或能弹性变形的连接铰接到所述叶毂(5)上，以便能够呈现相对于叶毂(5)围绕至少第二轴线(B，C，D)旋转和/或沿着至少第二轴线(B，C，D)平移的姿态；所述旋翼(3，3’)还包括被构造成检测至少一个所述桨叶(9)相对于所述叶毂(5)的姿态的传感器装置(25)；所述传感器装置(25)被构造成获取与所述桨叶(9)的至少一部分相对于所述叶毂(5)的姿态相关联的光学图像；所述旋翼的特征在于，所述传感器装置(25)包括照相机(26，26’)；所述传感器装置(25)包括用于每个所述桨叶(9)的至少一个所述照相机(26，26’)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.08 EP 16164552.81.一种用于能够悬停的飞行器(1)的旋翼(3，3’)，该旋翼(3，3’)包括：-驱动支柱(6)；-叶毂(5)，其操作地连接至所述驱动支柱(6)并能够围绕第一轴线(A)旋转；以及-至少两个桨叶(9)，其通过刚性或能弹性变形的连接铰接到所述叶毂(5)上，以便能够呈现相对于叶毂(5)围绕至少第二轴线(B，C，D)旋转和/或沿着至少第二轴线(B，C，D)平移的姿态；所述旋翼(3，3’)还包括被构造成检测至少一个所述桨叶(9)相对于所述叶毂(5)的姿态的传感器装置(25)；所述传感器装置(25)被构造成获取与所述桨叶(9)的至少一部分相对于所述叶毂(5)的姿态相关联的光学图像；所述旋翼的特征在于，所述传感器装置(25)包括照相机(26，26’)；所述传感器装置(25)包括用于每个所述桨叶(9)的至少一个所述照相机(26，26’)。2.根据权利要求1所述的旋翼，其特征在于，所述传感器装置(25)在使用中直接或间接地由所述叶毂(5)围绕所述第一轴线(A)旋转地驱动。3.根据权利要求1或2所述的旋翼，其特征在于，所述传感器装置(25)被构造成获取所述桨叶(9)在所述桨叶(9)的根部(20)处的姿态；所述根部(20)限定所述桨叶的与所述叶毂(5)相邻的端部。4.根据权利要求1或2所述的旋翼，其特征在于，所述传感器装置(25)被构造成检测所述桨叶(9)在所述桨叶(9)与所述叶毂(5)的连接元件(17)处的姿态。5.根据权利要求2至4中任一项所述的旋翼，其特征在于，所述旋翼包括流动输送器(10)，所述流动输送器能够以与所述叶毂(5)在角度上集成为一体的方式围绕所述第一轴线(A)旋转；所述流动输送器(10)承载所述传感器装置(25)。6.根据权利要求4或5所述的旋翼，其特征在于，所述传感器装置(25)由所述叶毂(5)承载，并被构造成获取所述连接元件(17)的光学图像。7.根据前述任一项权利要求所述的旋翼，其特征在于，所述旋翼包括照明装置(27)，所述照明装置(27)被设计成在通过所述传感器装置(25)在使用中获取所述光学图像时在使用中照亮所述桨叶(9)。8.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：马泰奥·雷达利，卢卡·里维耶洛，阿蒂利奥·科隆博，洛伦佐·特雷纳利，埃马努埃莱·扎帕，阿尔贝托·罗兰多，波蒂托·科尔迪斯科，爱德华多·维戈尼，毛罗·特拉内奥，里卡尔多·格拉塞蒂，
申请(专利权)人：列奥纳多股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT