螺旋桨叶片桨距改变致动系统的制作方法

1.本公开涉及用于改变螺旋桨叶片桨距的桨距改变致动系统。


背景技术：

2.螺旋桨(例如飞机螺旋桨)通常包括固定到旋转螺旋桨桨毂的多个叶片。可变桨距螺旋桨设置有桨距改变系统，所述桨距改变系统使得能够控制每个叶片的叶片桨距。可变桨距螺旋桨叶片允许改变叶片相对于迎面而来的气流的攻角。例如，叶片桨距可以从顺桨位置(其中叶片平行于迎面而来的气流-最小推力/阻力)调整到可以提供反向推力的反桨位置。
3.螺旋桨桨距改变系统通常使用液压致动系统来控制螺旋桨叶片的桨距。典型的液压致动器包括液压活塞，所述液压活塞位于螺旋桨叶片平面的轴向前方并且容纳在活塞套筒内。盖通常设置在最前方端部处，使得在盖、套筒和活塞之间形成第一腔室并且在套筒和活塞之间形成第二腔室，所述活塞将腔室分隔。传输管通常从活塞腔室轴向向后延伸到液压流体源，使得液压流体可以供应到第一腔室和第二腔室。
4.控制器控制液压流体流量以根据期望叶片桨距角度将液压流体选择性地供应到腔室。两个液压腔室之间的液压差致使活塞轴向平移。通常，活塞轴联接到活塞，所述活塞轴朝向螺旋桨叶片平面向后延伸并且接近螺旋桨叶片，桨距改变运动学机构将所述轴联接到螺旋桨叶片。这允许通过改变两个腔室内的液压流量和压力来改变螺旋桨叶片的桨距。
5.现有螺旋桨桨距改变致动系统维护起来可能很耗时，并且在移除盖以进行维护的情况下存在污染物质被引入活塞腔室的风险。此外，现有桨距改变致动系统可能笨重且复杂。
6.因此，仍然需要用于控制螺旋桨叶片桨距的桨距改变致动系统的改进设计。


技术实现要素：

7.根据第一方面，提供了一种用于改变螺旋桨叶片桨距的桨距改变致动系统，所述桨距改变致动系统包括：致动器主体，所述致动器主体限定内部体积；腔室分隔体，所述腔室分隔体位于所述致动器主体的所述内部体积内并且将所述内部体积分成第一腔室和第二腔室，所述两个腔室由所述腔室分隔体流体分隔；其中所述第一腔室和所述第二腔室被配置成接收液压流体；其中所述致动器主体被配置成响应于所述第一腔室与所述第二腔室之间的液压差而相对于所述腔室分隔体平移；并且其中所述致动器主体的所述平移被配置成实现螺旋桨叶片桨距的变化。
8.致动器主体的平移可以是沿着桨距改变致动系统的纵向轴线的线性移动。因此，在提及“轴向地”的情况下，这将被理解为与此纵向轴线相关。技术人员应较好地理解，桨距改变致动系统的纵向轴线在从前向后的方向上延伸。也就是说，致动器主体可以沿着纵向轴线向前和向后移动。
9.应理解，相对位置术语(诸如“向前”和“向后”)是参考桨距改变致动系统的正常运
行姿态。桨距改变致动系统可能够安设在飞机的螺旋桨组件中，所述螺旋桨组件由发动机轴驱动。
10.可理解，桨距改变致动系统的后方端部可以朝向发动机轴并且前方端部可以背离所述发动机轴。以另一个示例的方式，飞机将具有前方(即前)端部和后方(即后)端部。在具有拉进式螺旋桨构型(即螺旋桨拉动飞机)的飞机的情况下，当安设在飞机上时，桨距改变致动系统的前方端部朝向飞机的前部。在这种情况下，桨距改变致动系统的前方端部和后方端部与可安设其的飞机的前方端部和后方端部相关。
11.相反地，在具有推进式螺旋桨构型(即螺旋桨推动飞机)的飞机的情况下，当安设在飞机上时，桨距改变致动系统的前方端部朝向飞机的后部。在螺旋桨的拉进式构型或推进式构型中，桨距改变致动系统的后方端部朝向发动机轴(即驱动螺旋桨的轴)。
12.致动器主体可以被配置成响应于第一腔室与第二腔室之间的液压差而在第一位置与第二位置之间平移。在第一位置中，第二腔室可以具有最小体积并且第一腔室可以具有最大体积。在第二位置中，第一腔室可以具有最小体积并且第二腔室可以具有最大体积。第一致动器主体位置和第二致动器主体位置中的一者可以对应于提供反桨螺旋桨叶片桨距，其中致动器主体位置中的另一者对应于提供顺桨螺旋桨叶片桨距，并且中间致动器主体位置对应于提供中间螺旋桨叶片桨距。
13.第一腔室可以称为减小桨距腔室，其中第一腔室的体积的增加对应于致动器主体的平移，所述平移致使叶片的桨距减小，即致使桨距变得更细小。相反地，第二腔室可以称为增加桨距腔室，其中第二腔室的体积的增加对应于致动器主体的平移，所述平移致使叶片的桨距增加，即致使桨距变得更粗大并且朝向顺桨位置移动。因此，第一致动器主体位置(即第一腔室具有最大体积的位置)可以对应于反桨螺旋桨叶片桨距。第二致动器主体位置(即第二腔室具有最大体积的位置)可以对应于顺桨螺旋桨叶片桨距。在第一致动器主体位置与第二致动器主体位置之间的中间致动器主体位置可以对应于中间螺旋桨叶片间距。
14.替代地，第一腔室可以是增加桨距腔室，其中第一腔室的体积的增加对应于致动器主体的平移，所述平移致使叶片的桨距增加，即致使桨距变得更粗大并且朝向顺桨位置移动。相反地，第二腔室可以是减小桨距腔室，其中第二腔室的体积的增加对应于致动器主体的平移，所述平移致使叶片的桨距减小，即致使桨距变得更细小。因此，第一致动器主体位置(即第一腔室具有最大体积的位置)可以对应于顺桨螺旋桨叶片桨距。第二致动器主体位置(即第二腔室具有最大体积的位置)可以对应于反桨螺旋桨叶片桨距。在第一致动器主体位置与第二致动器主体位置之间的中间致动器主体位置可以对应于中间螺旋桨叶片间距。
15.致动器主体的第一位置可以是轴向最前方的位置，并且致动器主体的第二位置可以是轴向最后方的位置。第一腔室可以是轴向最前方的腔室，并且第二腔室可以是轴向最后方的腔室。
16.腔室分隔体可以响应于腔室之间的液压差而不平移。换句话讲，它可被配置为相对于其中可以安设桨距改变致动系统的螺旋桨桨毂是轴向静止的。腔室分隔体可以呈活塞的形式。这可以称为固定活塞，例如因为其响应于腔室之间的液压差而不平移，所以其被配置为相对于其中可以安设桨距改变致动系统的螺旋桨桨毂是轴向静止的。活塞可以采用任何典型的已知形式，诸如例如基本上圆柱形的节段。致动器主体可以被视为活塞套筒。腔室
分隔体可以是托架。
17.致动器主体可以被配置成与可安设其的螺旋桨组件的一个或多个螺旋桨叶片的平面相交。换句话讲，致动器主体可以被配置成当组装在螺旋桨叶片组件中时与一个或多个螺旋桨叶片的平面相交。换句话讲，桨距改变致动系统可以被配置为例如可定位在螺旋桨桨毂中，使得致动器主体与桨距改变致动系统改变其桨距的一个或多个叶片的平面相交。桨距改变致动系统可被配置成使得致动器主体始终与螺旋桨叶片的平面相交，而不管响应于液压差的平移如何。
18.换句话说，致动器主体可以被配置成至少部分地位于螺旋桨叶片平面内。换句话讲，致动器主体可以被配置成至少部分地位于桨距改变致动系统改变其桨距的一个或多个叶片的平面内。
19.桨距改变致动系统可以包括轴，例如杆。所述轴可以从腔室分隔体轴向延伸。其可以在向前和向后两个方向上轴向延伸。致动器主体可以被配置成相对于轴平移。致动器主体可以被配置成在轴的纵向方向上平移。致动器主体可以被配置成沿着轴平移。致动器主体可以与轴可滑动地接合。致动器主体可以可滑动地安装在轴上。致动器主体可以相对于腔室分隔体沿着轴可滑动地平移。轴可以在向前方向、向后方向或两个方向上从腔室分隔体轴向延伸。
20.腔室分隔体和轴可以相对于彼此不可移动(例如处于固定的位置关系)。腔室分隔体可以紧固到轴。腔室分隔体和轴可以彼此成一体。腔室分隔体可以包括围绕其圆周的密封件，以防止第一腔室与第二腔室之间的液压泄漏。密封件可以是滑移密封件、滑动环、o形环密封件、与支撑环结合的o形环。密封件可以是动态密封件。密封件可以包括多个密封件。
21.轴可以延伸穿过第一腔室和/或第二腔室。腔室分隔体可以位于轴的轴向中部。
22.致动器主体可以包括位于致动器主体的端部处的孔并且轴可以延伸穿过孔。孔可以是位于致动器主体的轴向前方端部处的前方孔。孔可以包括密封件，所述密封件被配置成防止从致动器主体内发生液压泄漏。
23.轴可以被配置成在轴的轴向前方端部处邻接螺旋桨叶片桨毂盖或螺旋桨桨毂的其他部件。轴可以被配置成与桨毂盖接合。
24.轴可以被配置成保持(例如相对于螺旋桨叶片桨毂盖或螺旋桨桨毂的其他部件)轴向静止。轴可以被配置成紧固到螺旋桨桨毂盖。轴可以被配置成接收螺母以将轴紧固到螺旋桨桨毂盖。
25.桨距改变致动系统可以包括传输管。传输管可以联接到致动器主体。传输管的一部分可接收在致动器主体内。传输管可以被配置成将液压流体提供到第一腔室和第二腔室。桨距改变致动系统可以包括一个或多个流体通路以将液压流体从传输管供应到第一腔室和/或第二腔室。
26.致动器主体可以包括用于将传输管联接到致动器主体的联接器。所述联接器可以被配置成防止所述致动器主体与所述传输管之间的相对轴向位移并且防止所述致动器主体与所述传输管之间围绕所述桨距改变致动系统的纵向轴线的相对旋转。联接器可以被配置成允许传输管围绕垂直于纵向轴线的轴线旋转。
27.联接器可以是用于接收传输管的软联接器。软联接器可以被配置成实现传输管与致动器主体之间的有限个自由度。软联接器可以防止致动器主体与传输管之间的相对轴向
位移，并且防止致动器主体与传输管之间围绕桨距改变致动系统的纵向轴线的相对旋转；但实现其他自由度(例如围绕垂直于纵向轴线的轴线的旋转移动)。也可以适应偏转，例如使得可以适应致动器主体的轴线和传输管的轴线不平行的情况。软联接器可以呈球形接头的形式。
28.传输管可以随致动器主体平移。
29.轴可以包括内部流体通路，所述内部流体通路被配置成将所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一者流体联接到所述传输管。轴可以包括流体出口以将流体从内部流体通路提供到第一腔室和第二腔室中的至少一者。
30.轴可以包括在腔室分隔体的轴向前方的位置处的一个或多个流体出口，以将第一腔室流体联接到内部通路。轴可以包括在腔室分隔体的轴向后方的位置处的流体出口，以将第二腔室流体联接到内部通路。
31.致动器主体可以包括流体通路，所述流体通路从传输管延伸到第一腔室或第二腔室，使得传输管和第一腔室或第二腔室流体连通，换句话讲流体联接。
32.轴的内部通路可以将第一腔室流体联接到传输管，并且致动器主体流体通路可以将第二腔室流体联接到传输管。替代地，轴的内部通路可以将第二腔室流体联接到传输管，并且致动器主体流体通路可以将第一腔室流体联接到传输管。
33.传输管可以包括一个或多个入口，所述一个或多个入口被配置成与传输管接收部件的一个或多个出口流体联接。传输管可以包括两个液压流体流动路径。液压流体流动路径可以与一个或多个入口连通。传输管的第一液压流体流动路径可以与轴的内部通路流体连通。传输管的第二液压流动路径可以与致动器主体流体通路流体连通。
34.桨距改变致动系统可以被配置成作为单个模块至少部分地在螺旋桨组件的螺旋桨桨毂内安设和/或卸载。换句话讲，桨距改变致动系统可以被配置成能够作为单个单元更换。也就是说，形成桨距改变致动系统的部件(例如致动器主体、腔室分隔体和传输管)可以被配置成作为一个组件插入或移出螺旋桨组件。以另一个示例的方式，传输管不与致动器主体断开联接以从螺旋桨组件移除桨距改变致动系统。
35.在一个实施方案中，桨距改变致动系统可以是航线可更换单元(lru)。如果桨距改变致动系统是lru，则不需要在致动器主体与传输管之间进行另外的装配。
36.致动器主体的平移被配置成实现螺旋桨叶片桨距的变化。这可以通过致动器主体被配置成与螺旋桨叶片桨距运动学机构接合来实现。例如，致动器主体可以包括从致动器主体的外表面径向向外延伸的凸缘。凸缘可以用于将致动器主体机械联接到螺旋桨叶片桨距运动学机构。换句话讲，凸缘可以从不限定内部体积的表面径向向外延伸。凸缘可以被配置成接收紧固件以将致动器主体机械联接到螺旋桨叶片桨距运动学机构。凸缘可以被配置成接收在螺旋桨叶片桨距运动学机构的狭槽内。凸缘可以包括两个凸缘部分，所述两个凸缘部分被配置成在其间接收螺旋桨叶片桨距运动学机构。
37.凸缘可以是圆周凸缘(例如围绕致动器主体环形地延伸)。凸缘可以被配置成接收紧固件(诸如螺纹螺栓)。凸缘可以包括孔以接收紧固件。凸缘可以包括多个孔，以接收多个紧固件。桨距改变致动系统可以包括安设在凸缘中的紧固件，紧固件和凸缘可以被配置成将螺旋桨叶片桨距运动学机构机械联接到致动器主体。桨距改变致动系统可以包括安设在凸缘中的多个紧固件，紧固件和凸缘可以被配置成将多个螺旋桨叶片桨距运动学机构机械
联接到致动器主体。
38.螺旋桨叶片桨距运动学机构可以是如本领域已知的偏心滚轮、曲柄轴和凸轮、滚轮和板/轴承或用于将线性运动转换成旋转运动的其他合适的机构。换句话讲，螺旋桨叶片桨距运动学机构可以是用于将致动器主体的平移运动转换为螺旋桨叶根处的旋转运动的任何合适的机构。因此，致动器主体的轴向平移直接对应于螺旋桨叶片的桨距改变。
39.腔室分隔体可以位于致动器主体处于第一致动器主体位置时径向延伸凸缘的轴向位置与致动器主体处于第二致动器主体位置时径向延伸凸缘的轴向位置之间的轴向位置处。腔室分隔体可以位于径向延伸凸缘的轴向最前方位置与径向延伸凸缘的轴向最后方位置之间的轴向位置处。
40.致动器主体可以包括第一致动器主体部分和第二致动器主体部分。第一致动器主体部分和第二致动器主体部分可以联接在一起以限定内部体积。第一致动器主体部分和第二致动器主体部分可以各自包括凸缘。第一致动器主体部分和第二致动器主体部分可以经由延伸穿过第一致动器主体部分和第二致动器主体部分的凸缘的至少一个紧固件彼此紧固。
41.第一致动器主体部分可以是前方致动器主体部分并且第二致动器主体部分可以是后方致动器主体部分。前方致动器主体部分凸缘可以在接近前方致动器主体部分的后方端部的位置处。后方致动器主体部分凸缘可以在接近后方致动器主体部分的前方端部的位置处。前方致动器主体部分和后方致动器主体部分可以经由延伸穿过前方致动器主体部分凸缘和后方致动器主体部分凸缘的至少一个紧固件彼此紧固。
42.根据第二方面，提供了一种螺旋桨组件，所述螺旋桨组件包括：螺旋桨桨毂；螺旋桨叶片，所述螺旋桨叶片安装到螺旋桨桨毂；以及如上所述的桨距改变致动系统。
43.桨距改变致动系统可以被配置成从液压机械动力和控制组件接收液压流体。
44.致动器主体可以与螺旋桨叶片的平面相交。换句话说，致动器主体可以至少部分地位于螺旋桨叶片的平面内。致动器主体可以始终与螺旋桨叶片的平面相交，而不管响应于液压差的平移如何。
45.致动器主体的一部分可以被配置成响应于液压差而平移通过螺旋桨叶片的平面。
46.致动器主体可以被配置成响应于第一腔室与第二腔室之间的液压差而在第一位置与第二位置之间平移。在第一位置中，第二腔室可以具有最小体积并且第一腔室可以具有最大体积。在第二位置中，第一腔室可以具有最小体积并且第二腔室可以具有最大体积。桨距改变致动系统可以定位在螺旋桨桨毂中，使得在于第一致动器主体位置与第二致动器主体位置之间平移期间，存在腔室中的至少一个具有与叶片平面相交的部分的致动器主体位置。
47.螺旋桨叶片的平面(或“螺旋桨叶片平面”)可以定义为在与螺旋桨叶片固持中心线(即叶片桨距旋转轴线)的轴向位置相对应的轴向位置处垂直于桨距改变致动系统的纵向轴线延伸的平面。
48.桨距改变致动系统可以至少部分地安设在螺旋桨桨毂内。可以提供桨毂盖以覆盖桨毂的轴向前方端部。因此桨毂盖可密封桨毂。桨毂盖可以与螺旋桨桨毂成一体。桨毂盖可以以螺纹方式连接到桨毂。桨毂盖可以是桨距改变致动系统的单独部件。因此桨毂盖可能不形成致动器主体的一部分。轴可以邻接螺旋桨桨毂盖或以其他方式与所述螺旋桨桨毂盖
接合。桨毂盖可以联接到轴。
49.致动器主体被配置成相对于腔室分隔体平移。腔室分隔体可以被视为相对于安设桨距改变致动系统的螺旋桨桨毂是静止的。因此，致动器主体可以被视为相对于螺旋桨桨毂平移。
50.螺旋桨组件可以包括围绕其安装一个或多个螺旋桨叶片的纵向轴线(即螺旋桨旋转轴线)。这可以称为螺旋桨组件的中心线。致动器主体可以沿着螺旋桨组件的此纵向轴线平移。致动器主体可以垂直于一个或多个螺旋桨叶片平移。
51.螺旋桨组件可以包括螺旋桨叶片桨距运动学机构，例如如先前上文所述。致动器主体可以与螺旋桨叶片桨距运动学机构接合。致动器主体可以包括从致动器主体的外表面径向向外延伸的凸缘。凸缘可以联接(例如紧固)到螺旋桨叶片桨距运动学机构。螺旋桨叶片桨距运动学机构可以可选地经由叶根销联接到螺旋桨叶片的根。因此，致动器主体的平移将导致运动学机构的平移，这将平移运动转换成与其联接的叶根的旋转。
52.应理解，虽然螺旋桨组件已关于一个螺旋桨叶片进行了描述，但通常螺旋桨组件将包括多个螺旋桨叶片，并且桨距改变致动系统改变多个螺旋桨叶片的桨距。每个螺旋桨叶片可以具有相关联的螺旋桨叶片桨距运动学机构，例如如上文所述。致动器主体可以可选地经由致动器主体的联接到螺旋桨叶片桨距运动学机构中的每一个的凸缘与每个螺旋桨叶片桨距运动学机构接合。
53.螺旋桨组件可以形成螺旋桨系统的一部分。因此，还提供了一种包括螺旋桨组件和液压机械动力和控制组件的螺旋桨系统。
54.液压机械动力和控制组件可以安装在螺旋桨系统的静态部分(例如包括发动机的部分)上。液压机械动力和控制组件可以包括位于螺旋桨系统或安装其的飞机的静态部分的不同部分处的多个部件。多个部件可以互连。液压机械动力和控制组件可以包括液压流体贮存器或者可以被配置成从飞机的发动机侧接收液压流体。
55.在本文中使用“静态”的情况下，应理解这旨在区别于螺旋桨系统的旋转部分。当然，具有螺旋桨系统的载具可能正在移动，并且因此螺旋桨组件的“静态”部分将随载具移动，而不是真正的静态(静止的)。
56.螺旋桨系统可以包括被配置成接收传输管的端部的传输管接收部件。接收在传输管接收部件中的端部可以是与联接到致动器主体的端部相反的端部。传输管接收部件可以被配置成经由孔接收传输管。传输管接收部件可以被配置成在不需要紧固件的情况下接收传输管。传输管接收部件可以被配置成从液压机械动力和控制组件接收液压流体并且将其供应到传输管。
57.传输管接收部件可以是液压机械动力和控制组件的部件。传输管接收部件可以被配置成将液压流体供应到传输管的第一液压流体流动路径和第二液压流体流动路径，以在致动器主体的内部体积的第一腔室与第二腔室之间形成期望压力差。传输管接收部件可以被配置成响应于来自螺旋桨电子控制单元的控制输入而将液压流体供应到第一液压流体流动路径和第二液压流体流动路径，所述螺旋桨电子控制单元可以是液压机械动力和控制组件的一部分。螺旋桨组件可以包括位于螺旋桨组件的静态部分上的这种螺旋桨电子控制单元。传输管接收部件可以包括一个或多个出口，所述一个或多个出口与传输管的一个或多个入口流体联接。
58.螺旋桨系统可以包括传感器，所述传感器被配置成检测传输管的轴向位置以确定致动器主体位置并因此确定螺旋桨叶片桨距。可以提供多个传感器。一个或多个传感器可以包括旋转可变差动变压器(rvdt)传感器、线性可变差动变压器(lvdt)传感器、霍尔效应传感器或接近传感器中的至少一者。
59.传感器可以安装到螺旋桨系统的静态部分。传感器可以安设在传输管的后方端部附近。传感器可以被配置成测量传输管相对于螺旋桨系统的静态部分的位置。
60.传感器可以被配置成向液压机械动力和控制组件发送指示传输管位置的数据。液压机械动力和控制组件可以被配置成基于传输管的轴向位置来确定当前螺旋桨叶片桨距角度。液压机械动力和控制组件可以被配置成将当前螺旋桨叶片桨距角度与期望螺旋桨叶片桨距角度进行比较，并且相应地调整提供到第一腔室和第二腔室的液压流体的流量和压力。
61.螺旋桨组件可以安装到飞机。螺旋桨系统可以安装到飞机。因此，还提供了一种包括如上所述的螺旋桨组件的飞机。还提供了一种包括如上所述的螺旋桨组件和液压机械动力和控制组件的飞机，或者所述飞机可以包括如上所述的螺旋桨系统。
62.根据第三方面，提供了一种在螺旋桨组件中安设如上所述的桨距改变致动系统的方法，所述方法包括将桨距改变致动系统插入螺旋桨桨毂中。
63.所述方法可以包括将桨距改变致动系统作为单个集成模块插入(可选地滑入)螺旋桨桨毂中。
64.所述方法可以包括在将桨距改变致动系统插入螺旋桨桨毂之前移除螺旋桨组件的螺旋桨桨毂盖。桨距改变致动系统可以从前方端部插入。螺旋桨桨毂盖可以随后重新安设。
65.所述方法还可以包括将螺母紧固到桨距改变致动系统的轴以将轴固定到螺旋桨桨毂盖。
66.所述方法可以包括：例如，当螺旋桨桨毂盖是螺旋桨桨毂的一体部件时，将桨距改变致动系统从螺旋桨桨毂的后方端部插入螺旋桨桨毂中。
67.所述方法可以包括将致动器主体的凸缘联接到螺旋桨叶片桨距运动学机构。可选地，联接可以包括利用至少一个紧固件进行紧固。
68.所述方法还可以包括将螺旋桨叶片桨毂盖安装在桨距改变致动系统之上。优选地，桨毂盖以螺纹方式连接到桨毂。桨毂盖可以联接到轴。所述方法可以包括将螺母紧固到桨距改变致动系统的轴，使得轴被紧固到桨毂盖。桨毂盖可以密封桨毂。
69.在螺旋桨组件中安设桨距改变致动系统可以包括将传输管的端部插入螺旋桨组件的传输管接收部件中。传输管可以滑入传输管接收部件中。传输管可能够在传输管接收部件内旋转。传输管接收部件可以被配置成在接收传输管时将液压流体供应到传输管中。将传输管插入传输管接收部件中可以包括将传输管轴向地插入传输管接收部件的孔中并且可不需要任何紧固件。
70.在螺旋桨组件中安设桨距改变致动系统可以包括将致动器主体至少部分地定位在螺旋桨组件的一个或多个叶片的平面内。在螺旋桨组件中安设桨距改变致动系统可以包括将致动器主体定位成与一个或多个螺旋桨叶片的平面相交。
71.在螺旋桨组件中安设桨距改变致动系统可以包括将致动器主体的凸缘与螺旋桨
叶片桨距运动学机构对准。
72.在螺旋桨组件中安设桨距改变致动系统可以包括将桨距改变致动系统的轴对准成使得螺母可以紧固到轴以将轴固定到螺旋桨叶片桨毂盖。
73.还公开了一种利用如上所述的桨距改变致动系统来控制可变桨距螺旋桨的叶片桨距的方法。
74.根据第四方面，提供了一种控制可变桨距螺旋桨的叶片桨距的方法，所述方法包括：改变作用在腔室分隔体的任一侧的液压差，使得包封所述腔室分隔体的致动器主体相对于所述腔室分隔体平移，其中所述致动器主体的所述平移实现螺旋桨叶片桨距的变化。
75.所述方法可以包括经由传输管将液压流体提供到腔室分隔体的任一侧。
76.致动器主体可以沿着从腔室分隔体轴向延伸的轴平移。致动器主体可以沿着轴可滑动地平移。
77.可选地，致动器主体的至少一部分可以平移通过一个或多个螺旋桨叶片的平面。可以在腔室分隔体的每一侧提供腔室。腔室中的一个可以被配置成响应于液压差而平移通过叶片平面。
78.所述方法可以包括将腔室分隔体固持在相对于具有可变桨距螺旋桨的螺旋桨组件的轴向固定位置中。
79.所述方法可以包括经由从腔室分隔体延伸的轴的内部通路将液压流体从传输管提供到由致动器主体和腔室分隔体界定的第一腔室。所述方法可以包括经由致动器主体的内部通路将液压流体从传输管提供到由致动器主体和腔室分隔体界定的第二腔室。
80.所述方法可以包括将致动器主体和传输管一起平移。
81.所述方法可以包括感测致动器主体的平移。所述方法可以包括感测传输管的平移。基于致动器主体或传输管的平移，所述方法可以包括计算对应的螺旋桨叶片桨距。
82.所述方法可以包括将当前螺旋桨叶片桨距与期望螺旋桨叶片桨距进行比较，并且相应地改变第一腔室和第二腔室内的液压流体的流量和压力以实现期望螺旋桨叶片桨距。
83.第四方面的方法可以通过提供和/或使用第一方面的桨距改变致动系统、第二方面的螺旋桨组件或上述的螺旋桨系统来执行。先前所述特征酌情适用于第一方面的桨距改变致动系统、第二方面的螺旋桨组件、上述的螺旋桨系统和第四方面的控制可变桨距螺旋桨的桨距的方法。
附图说明
84.现在将仅以举例的方式并且参考附图描述本公开的
85.一些示例性实施方案，在附图中：
86.图1示出包括根据现有技术的桨距改变致动系统的螺旋桨系统；并且
87.图2示出根据本公开的实施方案的桨距改变致动系统以及螺旋桨系统。
具体实施方式
88.图1示出包括螺旋桨组件20的螺旋桨系统70，所述螺旋桨组件包括根据现有技术的桨距改变致动系统10。
89.示出螺旋桨组件20的中心线(纵向)轴线a-a，螺旋桨组件的部件围绕该轴线安装。
例如，螺旋桨组件的螺旋桨叶片围绕轴线a-a安装。对轴向向前的引用被理解为意指沿着轴线a-a在图的左侧方向上，并且对轴向向后的引用被理解为意指沿着轴线a-a在图的右侧方向上。对径向方向的引用被理解为是指从轴线a-a垂直地延伸，例如背离轴线a-a朝向图的顶部和底部延伸。
90.包括旋转桨毂30的螺旋桨组件20通常被配置成旋转螺旋桨叶片以推进安装螺旋桨组件20的载具(诸如飞机)。在此示例中，螺旋桨组件20包括具有可变桨距的螺旋桨叶片，所述可变桨距允许控制叶片相对于迎面而来的气流的攻角。螺旋桨叶片各自具有叶根销50，所述叶根销被配置成与桨距改变致动系统交接，使得可以调整叶片的角度。例如，叶片桨距可以从顺桨位置(其中叶片平行于迎面而来的气流-最小推力/阻力)调整到可以提供反向推力的反桨位置。
91.为了调整螺旋桨叶片的桨距，桨距改变致动系统10设置在旋转桨毂30内。桨距改变致动系统10包括：活塞40，所述活塞位于活塞腔室60内；致动器轴80，所述致动器轴联接到活塞40并且从所述活塞延伸；致动器凸缘100，所述致动器凸缘从致动器轴80延伸；以及传输管120，所述传输管从活塞腔室60延伸。
92.传输管120从螺旋桨系统70的传输管接收部件140接收液压流体并且将液压流体供应到活塞40的第一侧和第二侧。为了将液压流体供应到活塞40的任一侧，传输管120包括两个同心液压流体通路。第一内部液压流体通路160被配置成将液压流体从传输管接收部件140供应到活塞40的第一侧。第二外部液压流体通路180被配置成将液压流体从传输管接收部件140供应到活塞40的第二侧。
93.为了改变螺旋桨叶片桨距，螺旋桨系统70的液压机械动力和控制组件结合传输管接收部件140通过更改供应到活塞40的第一侧和第二侧的液压流体流量和压力引起活塞40两侧的压力差。这致使活塞40根据活塞40两侧的压力差轴向向前或轴向向后平移。活塞40的平移致使致动器轴80和致动器凸缘100也平移，因为活塞40、致动器轴80和致动器凸缘100中的每一者彼此机械联接。致动器凸缘100被配置成与螺旋桨叶片桨距运动学机构200交接，所述螺旋桨叶片桨距运动学机构将致动器凸缘100的平移转换成螺旋桨叶片的旋转运动(即以改变桨距)。通常，提供各自具有螺旋桨叶片桨距运动学机构的多个叶片，并且致动器凸缘与每个螺旋桨叶片桨距运动学机构交接。
94.在现有桨距改变致动系统10的此示例中，活塞腔室60由螺旋桨叶片桨毂220和腔室盖240的部分界定，并且位于安装螺旋桨叶片的平面的轴向前方。这意指致动器轴80需要从活塞40延伸到(由线p-p指示的)螺旋桨叶片平面，使得活塞40的平移可用于经由致动器凸缘100在螺旋桨叶片根处改变螺旋桨叶片桨距。致动器轴80和致动器凸缘100增加了桨距改变致动系统10的重量和复杂性。此外，为了(例如在定期维护期间)移除桨距改变致动系统10，有必要移除腔室盖240以使得可以从螺旋桨叶片组件20中取出桨距改变致动系统10。在这种情况下，活塞腔室处于无意引入污染物的风险中，这可能会损坏或降低系统的性能。
95.图2所示的本公开的实施方案提供了螺旋桨组件320的改进的桨距改变致动系统310，该螺旋桨组件是螺旋桨系统370的一部分。
96.示出螺旋桨组件320的中心线(纵向)轴线a-a，螺旋桨组件的部件围绕该轴线安装。换句话讲，这是螺旋桨旋转的轴线。例如，螺旋桨组件的螺旋桨叶片(在图2中不可见)围绕轴线a-a安装。对轴向向前的引用被理解为意指沿着轴线a-a在图的左侧方向上，并且对
轴向向后的引用被理解为意指沿着轴线a-a在图的右侧方向上。对径向延伸的引用被理解为是指从轴线a-a垂直地延伸，例如背离轴线a-a朝向图的顶部和底部延伸。
97.包括旋转桨毂330的螺旋桨组件320通常被配置成旋转螺旋桨叶片以推进安装螺旋桨组件320的载具(诸如飞机)。在此示例中，螺旋桨组件320包括具有可变桨距的螺旋桨叶片，所述可变桨距允许控制叶片相对于迎面而来的气流的攻角。螺旋桨叶片各自具有叶根销350，所述叶根销被配置成与桨距改变致动系统交接，使得可以调整叶片的角度。例如，叶片桨距可以从顺桨位置(其中叶片平行于迎面而来的气流-最小推力/阻力)调整到可以提供反向推力的反桨位置。
98.为了调整螺旋桨叶片的桨距，桨距改变致动系统310设置在旋转桨毂330内。桨距改变致动系统包括：致动器主体340，所述致动器主体限定内部体积360；呈固定活塞的形式的腔室分隔体380，所述腔室分隔体位于所述内部体积360内，其将内部体积分成第一腔室360a和第二腔室360b；以及传输管420。
99.在此实施方案中，致动器主体340由两个部分形成，即第一致动器主体部分340a和第二致动器主体部分340b。这两个部分在相应的接口处联接在一起，使得第一致动器主体部分340a位于第二致动器主体部分340b的轴向前方。
100.轴500从腔室分隔体380既轴向向前又轴向向后延伸。在轴向向前的方向上，轴500延伸穿过第一致动器主体部分340a中的孔342。在轴向向后的方向上，轴500延伸到第二致动器主体部分340b中。在轴500的轴向前方端部处，轴500机械联接到螺旋桨桨毂盖520，使得轴500和腔室分隔体380相对于螺旋桨组件320保持轴向固定。致动器主体部分340a、340b被配置成沿着轴500轴向平移(在这种情况下为滑动)。换句话讲，致动器主体340相对于轴500平移。在此实施方案中，轴500和腔室分隔体380一体式整体形成为单个件。
101.传输管420的轴向前方端部在第二致动器主体部分340b的轴向后方位置处接收在所述第二致动器主体部分内。因此，传输管420连结到致动器主体340并且随其平移。第二致动器主体部分340b包括球形接头联接器(未示出)，所述球形接头联接器将传输管420连接到致动器主体340并且至少防止致动器主体340与传输管420之间的相对轴向位移，并且至少防止致动器主体340b与传输管420之间围绕桨距改变致动系统310的纵向轴线的相对旋转，但允许围绕垂直于纵向轴线的轴线的旋转。
102.传输管420的轴向后方端部接收在螺旋桨系统370的传输管接收部件440内。在此实施方案中，传输管接收部件440是由框450示意性地示出的液压机械动力和控制组件的部件。然而，应理解，液压机械动力和控制组件可以包括位于螺旋桨系统或安装它的飞机的静态部分的不同部分中的多个互连部件。传输管420从传输管接收部件440接收液压流体并且将液压流体供应到轴500内的流体通路540和第二致动器主体部分340b内的流体通路560两者。轴内的流体通路540将从传输管420接收的液压流体经由轴500中的孔(在图2中未示出)传送到第一腔室360a。轴500中的孔可在腔室分隔体380的轴向前方，使得流体通路540和第一腔室360a流体连通。第二致动器主体部分340b内的流体通路560将从传输管420接收的液压流体传送到第二腔室360b。
103.为了将液压流体供应到轴500内的流体通路540和第二致动器主体部分360b内的流体通路560，传输管420包括两个同心液压流体通路。在其他实施方案中，两个液压流体通路在传输管内可以是非同心的。第一内部液压流体通路460被配置成将液压流体从传输管
接收部件440供应到轴500内的流体通路540。第二外部液压流体通路480被配置成将液压流体从传输管接收部件440供应到第二致动器主体部分360b内的流体通路560。
104.致动器主体340包括径向延伸凸缘346，所述凸缘连接到螺旋桨叶片桨距运动学机构200。螺旋桨叶片桨距运动学机构200经由叶根销350联接到螺旋桨叶片的叶片郁金香形部分(tulip)，并且将致动器主体340的平移转换成叶片郁金香形部分的旋转运动。这种旋转运动从而改变了叶片的桨距。虽然未示出，但凸缘经由紧固件机械联接到螺旋桨叶片桨距运动学机构200。通常，提供各自具有相关联的螺旋桨叶片桨距运动学机构的多个叶片。凸缘346将联接到所有运动学机构，以便实现所有叶片的桨距改变。
105.螺旋桨系统370包括传感器(未示出)，所述传感器在传输管420的后方端部处安装到螺旋桨系统370的静态部分。
106.为了改变螺旋桨叶片桨距，液压机械动力和控制组件450结合传输管接收部件440通过更改经由传输管420供应到第一腔室360a和第二腔室360b的液压流体的流量和压力引起腔室分隔体380两侧的压力差。因为腔室分隔体380保持轴向固定(例如经由轴500机械联接到螺旋桨桨毂盖520)，所以压力差致使致动器主体340沿着轴500轴向向前或向后平移。致动器主体可以在轴向最前方的第一位置与轴向最后方的第二位置之间平移。图2示出轴向最前方的位置。致动器主体340的径向延伸凸缘346被配置成与螺旋桨叶片桨距运动学机构200交接，所述螺旋桨叶片桨距运动学机构将致动器主体340的平移转换成螺旋桨叶片的旋转运动(即桨距改变)。换句话讲，叶片郁金香形部分经由致动器主体的凸缘346和运动学机构200连接到移动致动器主体340。
107.液压机械动力和控制组件450被配置成基于由传感器感测的传输管420的轴向位置来确定当前螺旋桨叶片角度。液压机械动力和控制组件450还被配置成将当前螺旋桨叶片桨距角度与期望螺旋桨叶片桨距角度进行比较，并且相应地调整提供到第一腔室360a和第二腔室360b的液压流体的流量和压力。期望叶片桨距可以例如由飞行员选择或例如基于飞机的期望速度来自动确定。
108.在本实施方案的桨距改变致动系统310中，致动器主体340与螺旋桨组件320的螺旋桨叶片的平面p-p相交。
109.由于致动器主体340相对于腔室分隔体380平移(即与典型的活塞和缸布置相反)，因此致动器主体340可以位于由线p-p指示的螺旋桨叶片平面内(即以便与所述平面相交)，并且因此需要最少的连杆来将致动器主体340机械联接到螺旋桨叶片桨距改变运动学机构200。换句话讲，不需要长且复杂的轴和凸缘从由液压流体致动的部件延伸以将所述致动传输到螺旋桨叶片桨距改变运动学机构。相反，可以在致动器主体340与螺旋桨叶片桨距改变运动学机构200之间提供相当直接的连结。此外，由于桨距改变致动系统310与叶片平面相交，因此传输管420可以比在传输管需要延伸到螺旋桨桨毂的前部的现有技术系统中更短。同样，这降低了成本和复杂性。此外，这意指可以减少系统中的致动流体的体积，这继而减少系统的重量。
110.有利地，致动器主体340位于叶片平面内(例如，通过致动器主体在其中平移的所公开的布置)不但减少了桨距改变致动系统310的重量，而且将桨距改变致动系统310的重心移动到与现有桨距改变致动系统相比时更期望的位置。换句话讲，本公开的实施方案提供了一种系统，所述系统不需要桨距改变致动器位于螺旋桨叶片的轴向前方，并且因此不
需要现有技术中可见的将致动器联接到螺旋桨叶片运动学机构的笨重且复杂的连杆。因此，在本公开的实施方案中的致动器与螺旋桨叶片桨距运动学机构之间的连杆(例如，直接连接到叶片运动学机构200的凸缘346)比现有技术更紧凑并且因此更轻。这提供了重量减轻(这在飞机的背景下显然是有利的)，从而减少了燃料消耗量并因此降低了成本。此外，更简单的连接利用比现有技术连杆布置更少的零部件，这同样导致成本降低。更紧凑的设计也更坚硬并且更稳健固，这改善了动态密封件的寿命。
111.本公开的实施方案提供的另一个优点包括可以将桨距改变致动系统310作为单个模块安设或卸载。也就是说，致动器主体340、腔室分隔体380和传输管420可以作为单个模块插入或移除。不需要在致动器主体340与传输管420之间进行另外的装配。这使得螺旋桨组件320的维护更加容易，因为安设或卸载桨距改变致动系统310需要拆卸或重新组装的部件更少。这减少了维护所需的时间，并因此降低了维护成本。在此实施方案中，桨距改变致动系统310是航线可更换单元，然而应理解，在其他实施方案中，桨距改变致动系统310可不是航线可更换单元，但仍然是单个模块。
112.此外，由于桨距改变致动系统310可以作为单个模块安设或卸载，所以第一腔室360a和第二腔室360b在桨距改变致动系统310的安设或卸载期间保持由致动器主体340包封。也就是说，第一腔室360a和第二腔室360b在维护期间不需要暴露于外部环境。因此，降低了在维护期间污染物质或污染物从外部环境进入第一腔室360a和第二腔室360b的风险。这具有减少可能由腔室中的污染引起的动态密封件的磨损的优点。动态密封件可以位于轴500与致动器主体340之间以及位于腔室分隔体380与致动器主体340之间。因此，这些密封件的磨损可通过所提供的桨距改变致动系统310来减少。
113.因此可以看出，本公开的实施方案的桨距改变致动系统提供了一种提供优于现有技术的显著优势的简化架构。

技术特征：
1.一种用于改变螺旋桨叶片桨距的桨距改变致动系统，所述桨距改变致动系统包括：致动器主体，所述致动器主体限定内部体积；腔室分隔体，所述腔室分隔体位于所述致动器主体的所述内部体积内，并且将所述内部体积分成第一腔室和第二腔室，所述两个腔室由所述腔室分隔体流体分隔；其中所述第一腔室和所述第二腔室被配置成接收液压流体；其中所述致动器主体被配置成响应于所述第一腔室与所述第二腔室之间的液压差而相对于所述腔室分隔体平移；并且其中所述致动器主体的所述平移被配置成实现螺旋桨叶片桨距的变化。2.如权利要求1所述的桨距改变致动系统，其包括：轴，所述轴从所述腔室分隔体轴向延伸，并且其中所述致动器主体被配置成相对于所述轴平移；可选地，其中所述致动器主体可滑动地安装在所述轴上，使得所述致动器主体能够相对于所述腔室分隔体沿着所述轴可滑动地平移。3.如权利要求2所述的桨距改变致动系统，其中所述致动器主体包括位于所述致动器主体的端部处的孔，并且所述轴延伸穿过所述孔。4.如权利要求2或3所述的桨距改变致动系统，其中所述轴被配置成在所述轴的轴向前方端部处邻接螺旋桨桨毂盖或以其他方式与所述螺旋桨桨毂盖接合。5.如权利要求1至4中任一项所述的桨距改变致动系统，其包括：传输管，其中所述传输管联接到所述致动器主体；可选地，其中所述传输管的一部分接收在所述致动器主体内；可选地，其中所述传输管被配置成将液压流体提供到所述第一腔室和所述第二腔室。6.如权利要求5所述的桨距改变致动系统，其中所述致动器主体包括将所述传输管连接到所述致动器主体的联接器，其中所述联接器被配置成防止所述致动器主体与所述传输管之间的相对轴向位移并且防止所述致动器主体与所述传输管之间围绕所述桨距改变致动系统的纵向轴线的相对旋转，并且允许所述传输管相对于所述致动器主体围绕垂直于所述纵向轴线的轴线的相对旋转。7.如从属于权利要求2至4中任一项时的权利要求5或6所述的桨距改变致动系统，其中所述轴包括内部流体通路，所述内部流体通路被配置成将所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一者流体联接到所述传输管；可选地，其中所述轴包括流体出口以将流体从所述内部流体通路提供到所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一者。8.如权利要求5、6或7中任一项所述的桨距改变致动系统，其中所述致动器主体包括流体通路，所述流体通路从所述传输管延伸到所述第一腔室或所述第二腔室，使得所述传输管和所述第一腔室或所述第二腔室流体连通。9.如任一前述权利要求所述的桨距改变致动系统，其中所述桨距改变致动系统被配置成作为单个模块在螺旋桨组件的螺旋桨桨毂内安设和/或卸载。
10.如任一前述权利要求所述的桨距改变致动系统，其中所述致动器主体被配置成与螺旋桨叶片桨距运动学机构接合；可选地，所述致动器主体包括从所述致动器主体的外表面径向向外延伸的凸缘；可选地所述凸缘被配置用于将所述致动器主体机械联接到所述螺旋桨叶片桨距运动学机构。11.如任一前述权利要求所述的桨距改变致动系统，其中：所述致动器主体包括第一致动器主体部分和第二致动器主体部分，所述第一致动器主体部分和所述第二致动器主体部分联接在一起以限定所述内部体积；可选地所述第一致动器主体部分和所述第二致动器主体部分各自包括凸缘，并且所述第一致动器主体部分和所述第二致动器主体部分经由延伸穿过所述第一致动器主体部分和所述第二致动器主体部分的所述凸缘的至少一个紧固件彼此紧固。12.一种螺旋桨组件，其包括：螺旋桨桨毂；螺旋桨叶片，所述螺旋桨叶片安装到所述螺旋桨桨毂；以及如权利要求1至11中任一项所述的桨距改变致动系统。13.如权利要求12所述的螺旋桨组件，其中所述致动器主体与所述螺旋桨叶片的平面相交。14.一种在螺旋桨组件中安设如权利要求1至11中任一项所述的桨距改变致动系统的方法，其包括：将所述桨距改变致动系统插入螺旋桨桨毂中。15.一种控制可变桨距螺旋桨的叶片桨距的方法，所述方法包括：改变作用在腔室分隔体的任一侧的液压差，使得包封所述腔室分隔体的致动器主体相对于所述腔室分隔体平移，其中所述致动器主体的所述平移实现螺旋桨叶片桨距的变化。

技术总结
一种用于改变螺旋桨叶片桨距的桨距改变致动系统(310)，所述桨距改变致动系统(310)包括：致动器主体(340)，所述致动器主体限定内部体积(360)；腔室分隔体(380)，所述腔室分隔体位于所述致动器主体(340)的所述内部体积(360)内并且将所述内部体积(360)分成第一腔室(360a)和第二腔室(360b)，所述两个腔室由所述腔室分隔体(380)流体分隔。所述第一腔室和所述第二腔室(360a、360b)被配置成接收液压流体。所述致动器主体(360)被配置成响应于所述第一腔室(360a)与所述第二腔室(360b)之间的液压差而相对于所述腔室分隔体(380)平移；并且所述致动器主体(340)的所述平移被配置成实现螺旋桨叶片桨距的变化。现螺旋桨叶片桨距的变化。现螺旋桨叶片桨距的变化。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：拉季埃-菲雅克有限责任公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/5/24