一种用于可折叠无轴承旋翼的袖套构型的制作方法

本发明属于直升机旋翼系统结构设计技术领域，具体涉及一种用于可折叠无轴承旋翼的袖套构型。

背景技术：

现有技术中有如空客直升机公司h135那样柔性梁和袖套、桨叶一体的结构形式；h135的零件数量虽然最少，而且可以在柔性梁根部折叠，但是折叠后的旋翼的尺寸比较大，且柔性梁、袖套和桨叶一体的结构形式不容易开展目视检查，且需要另外设计安装动平衡配重的位置，动平衡配重的安装还需要考虑工人的操作，不能布置在效率较高的靠桨尖侧；

也有如md900那样柔性梁和桨叶、袖套分开，通过两个螺栓将三个件连接在一起的结构形式；md900的连接螺栓需要兼顾旋翼动平衡配重片的安装，不利于折叠的开展。bell430那样柔性梁成对设计直接安装在旋翼轴上的形式；bell430的柔性梁结构形式虽然减少了零件数量，但它不具备折叠功能。

近年来，空直公司为了提高无轴承旋翼的折叠性能，在h145上也采用了柔性梁、袖套和桨叶分体设计的结构形式，通过一个中空可以放配重主承力螺栓将柔性梁和桨叶连载一起，单个螺栓的连接形式具有一定的风险，且h145连接处的结构非常复杂，接口处的加工要求过高，不利于生产和维护；ah-1z采用成对柔性梁，柔性梁和袖套、桨叶分开，柔性梁通过两个螺栓与袖套连接，桨叶通过两个销与袖套连接，这种结构形式桨叶的折叠实施比较便利，但是ah-1z的袖套和桨叶的连接形式，使得它的折叠形式只能采取两前两后的这些方式，折叠后的尺寸相对4片全部往后折的形式要大一些。

由于技术封锁，国外的无轴承旋翼的袖套很难获取其详细技术细节，难以获得实质性的参考；而国内的一些无轴承袖套不能用于可折叠无轴承旋翼，无法满足设计要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供以一种用于可折叠无轴承旋翼的袖套构型，用以解决目前的无轴承袖套不能用于可折叠无轴承旋翼，无法满足设计要求的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种用于可折叠无轴承旋翼的袖套构型，包括根部连接段、典型段以及端部连接段，其中，根部连接段与典型段之间通过根部过渡段进行过渡，典型段与端部连接段之间通过端部过渡段进行过渡；

所述根部连接段的上表面、下表面外缘中部向根部一侧凸起，并对称开设有用于和摆振阻尼器连接的第一安装接口；根部连接段的前缘开设有用于和变距摇臂连接的第二安装接口，根部连接段的横截面呈圆角矩形；

所述典型段的横截面形状为两端为弧形结构的矩形，典型段的内径由其内部装配的柔性梁的最大形状变化来确定，柔性梁与所述典型段内壁之间的间距在任何工况下均不小于设定的最小间隙且不大于最大间隙；

所述端部连接段的前端部为一对间隔设置的板状结构，板状结构的前缘、后缘做弧形截切处理；所述端部连接段的上表面、下表面开设有用于连接柔性梁端部的第一连接接口，以及用于连接桨叶的第二连接接口。

进一步地，所述根部过渡段为线性过渡，自根部至端部方向外径逐渐减小，横截面形状自根部至端部方向从便于安装的圆角矩形，变化到气动性能优良的两端为弧形结构的矩形。

进一步地，所述端部过渡段根部的横截面形状是两端为弧形结构的矩形，其端部与所述端部连接段平滑过渡。

进一步地，当袖套构型安装在旋翼上时，从0.04r到0.06r为根部连接段，从0.06r到0.07r为根部过渡段，从0.07r到0.18r为典型段，从0.18r到0.20r端部过渡段，从0.20r到0.23r为端部连接段；

其中，r表示旋翼的桨叶半径，0.04r表示与桨叶旋转中心的距离为0.04r。

进一步地，所述根部连接段的高度为h，则典型段的高度为0.6～0.7h。

进一步地，所述端部连接段的根部的前缘、后缘均设置有用于安装防撞片的接口，所述典型段的前缘包覆有保护带。

进一步地，所述袖套构型内部用于穿过柔性梁，根部连接段上的一对第一安装接口两侧各安装一个摆振阻尼器，摆振阻尼器之间通过曲杆连接，且曲杆穿过柔性梁上的阻尼器安装孔；桨叶连接端部连接段的第二连接接口，柔性梁的端部固定于第一连接接口，柔性梁的另一端经过所述曲杆后，最终连接至桨毂的中央件，实现与机身的连接。

进一步地，在进行变距时，变距拉杆将载荷传递至变距摇臂，变距摇臂将载荷传递给袖套构型，由于袖套构型是刚性结构，袖套扭转时，带动桨叶扭转，实现扭转功能；与此同时，袖套扭转过程中，通过与柔性梁连接的第一连接接口给柔性梁施加了扭转角输入；内部的柔性梁部分产生扭转变形，实现扭转铰功能，卸载了扭矩，避免扭矩传递给中央件。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

本发明提供了一种用于可折叠无轴承旋翼的高性能袖套构型，此袖套可以用于可折叠无轴承旋翼，气动阻力小。可在其他无轴承旋翼袖套设计过程中参考此袖套的构型。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的袖套构型的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的袖套构型的俯视结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的袖套构型的扭角分布示意图。

图中标号说明：1根部连接段，2第一安装接口，3第二安装接口，4根部过渡段，5典型段，6保护带，7端部过渡段，8端部连接段，9第一连接接口，10第二连接接口，11防撞片。

具体实施方式

参见图1至图3，本发明公开了一种用于可折叠无轴承旋翼的袖套构型，用于将变距拉杆的操纵力传至主桨叶，提供挥舞支臂外型面，将主桨叶的部分载荷传递到柔性梁，袖套根部与柔性梁的相对运动使阻尼器产生剪切变形从而提供阻尼，承受桨叶折叠过程中来自桨叶的所有载荷。本发明提出的袖套构型包括根部连接段1、典型段5以及端部连接段8，其中，根部连接段1与典型段5之间通过根部过渡段4进行过渡，典型段5与端部连接段8之间通过端部过渡段7进行过渡。其中：

根部连接段1的外形从0.04r到0.23r，其中，r表示旋翼的桨叶半径，0.04r表示与桨叶旋转中心的距离为0.04r，下同。所述根部连接段1的上表面、下表面外缘中部向根部一侧凸起，凸起形状能适应与旋翼的安装部位，在凸起处对称开设有用于和摆振阻尼器连接的第一安装接口2；根部连接段1的前缘开设有用于和变距摇臂连接的第二安装接口3；根部连接段1的横截面呈圆角矩形，圆角处的半径为28mm；根部连接段1弦向长度为0.0375r，高度为0.0258r。根部连接段1的侧壁为薄壁状，其厚度小于其横截面长度(前缘与后缘之间的距离)的1/10。

根部过渡段4从0.06r到0.07r，根部过渡段4为线性过渡，自根部至端部方向外径逐渐减小，横截面形状自根部至端部方向逐渐变化，从便于安装的圆角矩形，变化到气动性能优良的两端为弧形结构的矩形(类椭圆形，将矩形的两端替换为椭圆的两端)，其外形类似于标准跑道；其中，根部过渡段4的端部弦向长度为0.0379r，高度为0.0222r。

典型段5从0.07r到0.18r，典型段5的横截面形状为两端为弧形结构的矩形，典型段5的内径从根部向端部方向逐渐变大，端部位置处的弦向长度为0.0322r，高度为0.0155r；典型段5的内径由其内部装配的柔性梁的最大形状变化来确定，柔性梁与所述典型段5内壁之间的间距在任何工况下均不小于设定的最小间隙且不大于最大间隙；其中，最小间隙可以为3～5mm；最大间隙7～9mm，保证柔性梁和袖套在各种工况下都不会发生运动干涉的前提下，尽量减小袖套产生的气动阻力；可通过实验、测试等方式来测量柔性梁在不同工况下的摆振、挥舞范围，从而确定典型段5的结构。典型段5的前缘布置有保护带6，保护带6可采用聚氨酯材质，保护袖套前缘(长度与典型段5基本一致)，袖套在砂石环境下工作时，多一层保护屏障，保护带6损坏后可以更换。记根部连接段1的高度为h(两个第一安装接口2之间的距离)，则典型段5的高度为0.6～0.7h，采用这样的设计方式，可以减小气动阻力、结构重量。

端部过渡段7从0.18r到0.20r，端部过渡段7根部的横截面形状是两端为弧形结构的矩形，其端部与所述端部连接段8平滑过渡；即从典型段5的类椭圆形结构过渡到端部比较适宜连接的平板构型。

端部连接段8从0.20r到0.23r，端部连接段8的前端部为一对间隔设置的板状结构，板状结构的前缘、后缘做弧形截切处理，以优化外形，同时减轻结构重量，也能起到便于连接安装的作用；所述端部连接段8的上表面、下表面开设有用于连接柔性梁端部的第一连接接口9，以及用于连接桨叶的第二连接接口10。所述端部连接段8的根部的前缘、后缘均设置有用于安装防撞片11的接口，安装防撞片11之后，在袖套折叠后，防撞片11能起到缓冲、防撞的作用；防撞片11可采用例如橡胶等材质。

本方案中，0.06r剖面到0.18r剖面之间的线性过渡段的扭转率为72.9°/r。

所述袖套构型内部用于穿过柔性梁，根部连接段1上的一对第一安装接口2两侧各安装一个摆振阻尼器，摆振阻尼器之间通过曲杆连接，且曲杆穿过柔性梁上的阻尼器安装孔；桨叶连接端部连接段8的第二连接接口10，柔性梁的端部固定于第一连接接口9，柔性梁的另一端经过所述曲杆后，最终连接至桨毂的中央件，实现与机身的连接。

在进行变距时，变距拉杆将载荷传递至变距摇臂，变距摇臂将载荷传递给袖套构型，由于袖套构型是刚性结构，袖套扭转时，带动桨叶扭转，实现扭转功能；与此同时，袖套扭转过程中，通过与柔性梁连接的第一连接接口9给柔性梁施加了扭转角输入；内部的柔性梁部分产生扭转变形，实现扭转铰功能，卸载了扭矩，避免扭矩传递给中央件。

本发明提供的袖套构型，其内部的空腔安装无轴承旋翼的核心部件柔性梁，从气动角度考虑，能够减小旋翼整体的气动阻力；从结构自身角度考虑，能够在保证不与柔性梁发生干涉的前提下，将尺寸做到最小。

以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。