该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。

1.本发明涉及一种用于飞行器的具有螺旋桨的推进单元，该推进单元包括：
[0002]-机舱，该机舱旨在附接到飞行器的结构元件；
[0003]-螺旋桨，该螺旋桨可以通过毂部围绕纵向旋转轴线旋转地安装在机舱中，螺旋桨包括叶片，叶片中的每一个叶片被枢转地固定安装到相关联的叶片套箍，该叶片套箍围绕径向节距轴线相对于毂部枢转地安装，并且每个叶片围绕与径向节距轴线正交的折叠轴线相对于叶片套箍枢转地安装；
[0004]-折叠设备，该折叠设备包括折叠致动器，该折叠致动器控制每个叶片相对于叶片的叶片套箍在展开位置和折叠位置之间的枢转，在展开位置，叶片相对于旋转轴线径向地延伸，在折叠位置，叶片抵靠机舱大致纵向地延伸。


背景技术：

[0005]
例如，这种螺旋桨推进单元用于竖直起飞和着陆飞行器，也称为“vtol(vertical take off and landing)”。当然，还可以使这种推进单元用于固定机翼飞行器，也称为“ctol(classic take off and landing)”，这代表“典型起飞和着陆”。在这种情况下，可以为飞行器配备有多个螺旋桨推进单元，以分配推力中心，并且在飞行器上寻求最佳推进效率。
[0006]
这些螺旋桨推进单元可以根据飞行器的飞行配置而停用。当螺旋桨推进单元停用时，螺旋桨推进单元的螺旋桨有可能例如通过产生阻力，或通过在空气流中产生局部扰动对飞行器的空气动力学性能产生不利影响。
[0007]
为了解决这个问题，已经提出了配备有可折叠叶片螺旋桨的推进单元，以从局部流中移除这些非活动叶片。
[0008]
然而，当意外触发折叠而使叶片不处于确定的折叠节距位置时，现有的折叠设备有可能将力施加在叶片的折叠轴线上。例如，在文献wo 2017/162561 a1中公开了这样的设备。
[0009]
文献us 2019/016441 a1公开了一种折叠设备，该折叠设备包括由安装在叶片套箍上的杠杆形成的控制构件，该杠杆与连接到叶片的连杆配合。


技术实现要素：

[0010]
本发明提出了一种用于飞行器的具有螺旋桨的推进单元，该推进单元包括：
[0011]-机舱，该机舱旨在附接到飞行器的结构元件；
[0012]-螺旋桨，该螺旋桨可以通过毂部围绕纵向旋转轴线旋转地安装在机舱中，螺旋桨包括叶片，叶片中的每一个叶片被枢转地固定安装到相关联的叶片套箍，该叶片套箍围绕径向节距轴线相对于毂部枢转地安装，并且每个叶片围绕与径向节距轴线正交的折叠轴线相对于叶片套箍枢转地安装；
[0013]-折叠设备，该折叠设备包括折叠致动器，该折叠致动器控制每个叶片相对于叶片
的叶片套箍在展开位置和折叠位置之间的枢转，在展开位置，叶片相对于旋转轴线径向地延伸，在折叠位置，叶片抵靠机舱大致纵向地延伸；
[0014]
折叠设备包括与每个叶片相关联的传动装置，每个传动装置包括可移动控制构件和连杆，该可移动控制构件在旋转方面固定地安装到叶片套箍，并且该可移动控制构件由折叠致动器移动，该连杆包括第一端部和第二端部，该第一端部相对于折叠轴线偏心地枢转地安装在相关联的叶片的根部上，该第二端部枢转地安装在可移动控制构件上。
[0015]
其特征在于，每个传动装置的控制构件由滑块形成，该滑块安装成能够在相关联的叶片套箍中在内部极限位置和外部极限位置之间径向地滑动，该内部极限位置对应于相关联的叶片的位置中的一个位置，该外部极限位置对应于相关联的叶片的位置中的另一个位置。
[0016]
这种折叠设备使得能够确保连杆将拉动叶片围绕叶片的折叠轴线枢转，而不管叶片的节距角位置如何，不会将力施加在叶片的折叠轴线上。
[0017]
根据本发明的推进单元的另一个特征，可移动控制构件的滑动通过凸轮致动，可移动控制构件在滑动方面固定地安装到凸轮从动件。
[0018]
根据本发明的推进单元的另一个特征，凸轮被安装成纵向地滑动，凸轮从动件被安装成围绕节距轴线在可移动控制构件上旋转。
[0019]
根据本发明的推进单元的另一个特征，传动装置中的每一个传动装置的所有凸轮附接到折叠致动器的共有杆，该共有杆可以沿旋转轴线在第一位置和第二位置之间滑动，该第一位置对应于叶片的展开位置，该第二位置对应于叶片的折叠位置。
[0020]
根据本发明的推进单元的另一个特征，推进单元包括用于对致动器杆在致动器杆的第一位置和第二位置中的位置进行检测的设备。该特征使得飞行员和/或飞行器的电子控制单元能够知道螺旋桨的叶片的位置，并且在适当的情况下检测故障。
[0021]
根据本发明的推进单元的另一个特征，推进单元包括用于将致动器杆机械地锁定在致动器杆的第一位置和致动器杆的第二位置的设备。该特征使得能够确保叶片保持在叶片的展开位置或折叠位置，从而防止叶片的任何无意地枢转。
[0022]
本发明还涉及一种用于对根据本发明的教导制造的推进单元的螺旋桨的叶片进行折叠的方法，其特征在于，该方法包括折叠步骤，在该折叠步骤期间，通过折叠设备将叶片折叠，然后是折叠的检查步骤，在该检查步骤期间，通过检测设备检查叶片是否确实折叠。
[0023]
根据该方法的另一个特征，如果在折叠的检查步骤中检测到叶片处于折叠位置，则机械锁定设备被控制以将叶片锁定在折叠位置。
附图说明
[0024]
通过以下详细描述并且为了理解该详细描述参照附图，本发明的其他特征和优点将变得显现，在附图中：
[0025]
图1是配备有根据本发明的教导制造的具有螺旋桨的多个推进单元的飞行器的透视图。
[0026]
图2是示出图1的飞行器的提升推进单元的侧视图，其中螺旋桨的叶片展开在使得能够提升推力的节距角位置。
[0027]
图3是与图2类似的视图，其中螺旋桨的叶片展开在折叠节距角位置。
[0028]
图4是与图2类似的视图，其中螺旋桨的叶片被折叠。
[0029]
图5是根据图10的截面平面5-5的示出了牵引推进单元的旋转部分的轴向横截面视图，其中螺旋桨的叶片展开在使得能够提升推力的节距角位置，牵引推进单元配备有根据本发明的第一实施例制造的折叠设备。
[0030]
图6是根据图12的截面平面6-6的示出了牵引推进单元的旋转部分的轴向横截面视图，其中螺旋桨的叶片展开在折叠节距角位置，牵引推进单元配备有根据第一实施例制造的折叠设备。
[0031]
图7是根据图13的截面平面7-7的示出了牵引推进单元的旋转部分的轴向横截面视图，其中螺旋桨的叶片折叠，牵引推进单元配备有根据第一实施例制造的折叠设备。
[0032]
图8是与图6类似的视图，其中牵引推进单元配备有根据第二实施例制造的折叠设备。
[0033]
图9是与图7类似的视图，其中牵引推进单元配备有根据第二实施例制造的折叠设备。
[0034]
图10是示出了图1的飞行器的牵引推进单元的前视图，其中螺旋桨的叶片展开在使得能够提升推力的节距角位置，螺旋桨占据围绕螺旋桨的旋转轴线的任何角位置。
[0035]
图11是与图10类似的视图，示出了螺旋桨的叶片展开在折叠节距角位置，螺旋桨占据围绕螺旋桨的旋转轴线的任何角位置。
[0036]
图12是与图11类似的视图，示出了螺旋桨的叶片展开在折叠节距角位置，螺旋桨占据围绕螺旋桨的旋转轴线的分度角位置。
[0037]
图13是与图12类似的视图，示出了螺旋桨的叶片折叠到机舱中的容置部中。
[0038]
图14是示意性地示出了图1的飞行器的以第一构型的推进单元的旋转部分的侧视图，其中螺旋桨由与步进电动机分开的电动机驱动。
[0039]
图15是与图14类似的视图，其中推进单元以第二构型制造，其中螺旋桨由与步进电动机分开的内燃机驱动。
[0040]
图16是与图14类似的视图，其中推进单元以第三构型制造，其中螺旋桨由步进电动机驱动。
[0041]
图17是根据图14的横截面平面17-17的示出了根据第一实施例的步进电动机的径向横截面视图。
[0042]
图18是与图17类似的视图，示出了以第二实施例的步进电动机。
[0043]
图19是与图17类似的视图，示出了以第三实施例的步进电动机。
[0044]
图20是示出了图19中的步进电动机的转子的透视图。
[0045]
图21是示出了以第四实施例的步进电动机的透视图。
[0046]
图22是示意性地示出了图1的推进单元的螺旋桨的透视图，该螺旋桨包括用于锁定相对于机舱旋转的螺旋桨的设备，锁定设备处于非活动状态。
[0047]
图23是与图22类似的视图，其中锁定设备处于活动状态。
[0048]
图24是示出了用于螺旋桨围绕螺旋桨的旋转轴线相对于机舱的角位置的传感器的电路图。
[0049]
图25是示出了用于对图1的飞行器的推进单元的叶片进行折叠的方法中的各个步
骤的框图。
[0050]
图26是示出了用于对图1的飞行器的推进单元的叶片进行展开的方法中的各个步骤的框图。
具体实施方式
[0051]
在以下描述中，具有相同结构或相似功能的元件将由相同的附图标记来引用。
[0052]
在描述的其余部分中，将采用纵向取向，如图中箭头“l”所示，纵向取向与推进单元中的每一个推进单元局部相关联。纵向方向被定向成从前到后，并且与推进单元的螺旋桨的旋转轴线平行。
[0053]
应使用径向取向，该径向取向被定向成与纵向方向正交，并且被定向成从螺旋桨的旋转轴线附近的内部向外。还使用切线方向，该切线方向被定向成与径向方向和纵向方向正交。
[0054]
图1示出了飞行器20，该飞行器包括根据本发明的教导制造的多个螺旋桨推进单元22。该飞行器是竖直起飞和着陆飞行器，也简称为“vtol”。在这方面，飞行器20包括称为“提升”的推进单元22，推进单元旨在向飞行器20提供提升的竖直推力。这些提升推进单元22在此布置在飞行器20的尾翼以及飞行器20的机身上。飞行器20还包括称为牵引的推进单元22，推进单元旨在提供纵向推力以使得飞行器20能够向前移位。牵引推进单元22在此布置在飞行器20的机翼上。
[0055]
替代性地，本发明适用于一种典型飞行器，也简称为“ctol”，意为“典型起飞和着陆”。因此，飞行器仅包括牵引推进单元。
[0056]
推进单元22具有类似的设计。因此，下文将描述单个推进单元22，该描述适用于其他推进单元22。如图2至图4所示，推进单元22包括机舱24，该机舱旨在安装在飞行器20的结构元件上，例如机翼或机身。推进单元22例如通过支柱(未示出)附接到结构元件。机舱24配备有空气动力学整流罩。
[0057]
机舱24可以固定地安装在结构元件上。当结构元件固定时，推进单元相对于飞行器的机身固定，从而形成牵引推进单元或提升推进单元。当结构元件相对于飞行器的机身枢转地安装时，推进单元根据结构元件的位置交替地执行牵引或提升功能。
[0058]
根据本发明的另一个变型，机舱围绕横向轴线枢转地安装在结构元件上，推进单元能够根据机舱在结构元件上的角位置交替地实现牵引或提升功能。
[0059]
推进单元22还包括螺旋桨26，该螺旋桨可以通过中心毂部28围绕纵向旋转轴线“x”旋转地安装在机舱24中。毂部28的前部通常覆盖有机头30，以特别是通过减小推进单元的阻力来改善推进单元22的空气动力学性能。
[0060]
螺旋桨26还包括多个叶片32，多个叶片沿主轴线从根部34延伸到称为叶片尖端的自由端部36，叶片32通过根部链接到毂部28。每个叶片32具有沿螺旋桨26的旋转方向从前缘延伸到后缘的轮廓。每个螺旋桨26包括两个叶片32。当然，本发明适用于包括大量叶片(例如三个、四个或更多个叶片)的螺旋桨。
[0061]
叶片32以确定的角节距围绕毂部28均匀地分布，使得螺旋桨26具有所述给定角节距围绕旋转轴线“x”的旋转不变性。
[0062]
每个叶片32可以围绕径向节距轴线“y”相对于毂部28枢转，当螺旋桨26展开时，径
向节距轴线与叶片32的主轴线基本上重合，这将在后文解释。为此，如图5至图9所示，毂部28包括与螺旋桨26包括叶片32一样多的叶片套箍38。每个叶片套箍38围绕节距轴线“y”枢转地安装在毂部28上。每个叶片套箍38例如通过滚动轴承被枢转地引导。每个叶片套箍38是套筒的形式，该套筒接纳相关联的叶片32的根部34，使得叶片32围绕节距轴线“y”在旋转方面固定到叶片套箍38。
[0063]
因此，叶片32可以在第一极限节距角位置“β1”和第二极限节距角位置“β2”之间延伸的范围内围绕节距轴线“y”被控制在节距角位置“β”。由螺旋桨26的旋转产生的推力根据螺旋桨的节距角位置“β”来确定。所述范围包括折叠节距角位置“β0”，对于该折叠节距角位置，叶片32是顺桨(feathered)的。
[0064]
因此，如图3和图4所示，对于提升推进单元22，折叠节距角位置“β0”对应于叶片32在与旋转轴线“x”正交的平面中延伸的取向，也称为零承载能力节距角位置。
[0065]
相反，如图11至图13以及图6至图9所示，对于牵引推进单元22，折叠节距角位置“β0”对应于叶片32在平行于旋转轴线“x”的平面中延伸的取向，叶片32是“顺桨的”。
[0066]
此外，推进单元22中的每一个推进单元的螺旋桨26具有可折叠叶片32的特殊性。特别地，这使得能够在某些飞行条件下改善飞行器20的空气动力学性能，例如当飞行器20以足以使飞行器的机翼单独提供升力的速度飞行时，通过对推进单元22的叶片32进行折叠来改善飞行器20的空气动力学性能。
[0067]
为此，如图5至图9所示，每个叶片32围绕折叠轴线“z”相对于相关联的叶片套箍38枢转地安装，该折叠轴线与所述叶片32的径向节距轴线“y”正交地延伸。因此，折叠轴线“z”围绕节距轴线“y”与叶片套箍38一起旋转。更具体地，叶片32铰接到叶片套箍38，使得当叶片32占据叶片的折叠节距角位置“β0”时，折叠轴线“z”与旋转轴线“x”正交。
[0068]
因此，螺旋桨26的叶片32可以在展开位置和折叠位置之间被控制，在展开位置，如图2、图3、图5、图6、图8以及图10至图12所示，叶片32的主轴线相对于旋转轴线“x”大致径向地延伸，在折叠位置，如图4、图7、图9以及图13所示，叶片32的主轴线平行于旋转轴线“x”大致纵向地延伸。在折叠位置，叶片32抵靠机舱24被纵向地接纳。
[0069]
有利地，如图2至图4以及图10至图13所示，为了在叶片32处于折叠位置时减小推进单元22的阻力，机舱24包括容置部39，容置部各自旨在容纳螺旋桨26的处于其折叠节距角位置“β0”的叶片32。因此，处于折叠位置的叶片32集成到机舱24的整流罩中。为此，机舱24包括与螺旋桨26包括叶片32一样多的容置部39。
[0070]
为了控制叶片32的节距角位置“β”，推进单元22包括节距设备40(图5至图9中可见)，该节距设备控制叶片套箍38围绕径向节距轴线“y”相对于毂部28的枢转，以确定每个叶片32的节距角位置“β”。在此，节距设备40使得螺旋桨26的所有叶片32能够同时被控制到同一节距角位置“β”。
[0071]
节距设备40特别地包括节距致动器42，该节距致动器包括控制杆44，该控制杆沿控制杆的与旋转轴线“x”同轴的主轴线滑动。该节距致动器是线性电动致动器42。替代性地，节距致动器还可以是液压或电动液压致动器。径向板46附接到控制杆44的自由端部。螺旋桨26的每个叶片32通过控制连杆48连接到板46，该控制连杆具有以铰接方式安装在板46上的第一端部和以相对于节距轴线“y”偏心的方式以铰接方式安装在叶片套箍38上的第二端部，以在板46和叶片32之间形成连杆/曲柄连接。因此，叶片32的节距角位置“β”随着控制
杆44的轴向位置而变化。
[0072]
在此，节距致动器42可以在旋转方面以固定的方式安装到螺旋桨26。节距致动器42例如布置在机头30的内部。
[0073]
在本发明中未示出的变型中，节距致动器相对于机舱固定地安装，仅控制板46可以在旋转方面以固定的方式安装到螺旋桨26。
[0074]
有利地，推进单元22包括用于确定节距角位置“β”的装置。该装置例如是节距传感器45，该节距传感器使得能够检测杆44的纵向位置。节距传感器45例如是感应传感器。
[0075]
如图5至图9所示，为了在叶片的展开位置和叶片的折叠位置之间控制叶片32，推进单元22包括折叠设备50，该折叠设备包括致动器52，该致动器控制每个叶片32相对于叶片的叶片套箍38在叶片的展开位置和折叠位置之间的枢转。折叠致动器52在此对所有叶片32是共有的，使得叶片32在叶片的展开位置和叶片的折叠位置之间同时被控制。折叠致动器52在此由电动致动器形成。
[0076]
折叠设备50包括与每个叶片32相关联的传动装置54，该传动装置的功能是将折叠致动器52的运动传递到叶片32。每个传动装置54包括可移动控制构件56，该可移动控制构件在旋转方面固定地安装到相关联的叶片套箍38，并且通过折叠致动器52移动。每个传动装置54还包括连杆58，该连杆包括相对于折叠轴线“z”偏心地枢转地安装在相关联的叶片32的根部34上的第一端部和枢转地安装在可移动控制构件56上的第二端部。连杆58与叶片根部34形成连杆/曲柄连接，这使得控制构件56的运动能够转变成叶片32围绕叶片的折叠轴线“z”的枢转运动。为此，连杆58的两个端部安装成使得这两个端部可以围绕与折叠轴线“z”平行的两个轴线枢转。
[0077]
根据图8和图9所示的折叠设备50的第一实施例，每个传动装置54的控制构件56由滑块形成，该滑块安装成在相关联的叶片套箍38中沿节距轴线“y”在内部极限位置和外部极限位置之间径向地滑动，该内部极限位置对应于相关联的叶片32的位置中的一个位置，该外部极限位置对应于相关联的叶片32的位置中的另一个位置。
[0078]
图8所示的控制构件56的外部极限位置在此对应于相关联的叶片32的展开位置，而图9所示的控制构件的内部极限位置对应于相关联的叶片32的折叠位置。
[0079]
可移动控制构件56的滑动在此通过凸轮60致动，该凸轮通过凸轮从动件62与可移动控制构件56配合。凸轮从动件62沿节距轴线“y”在滑动方面固定地安装到控制构件56。
[0080]
更具体地，凸轮60安装成沿旋转轴线“x”在第一前纵向位置和第二后纵向位置之间纵向地滑动，该第一前纵向位置在此对应于图8所示的叶片32的展开位置，该第二后纵向位置在此对应于图9所示的叶片32的折叠位置。为此，凸轮60具有从前端部延伸到后端部的倾斜轮廓，该前端部布置成径向地靠近旋转轴线“x”，该后端部布置在距旋转轴线“x”一更大径向距离处。
[0081]
凸轮60在滑动方面固定地安装到折叠致动器52的滑动杆64。由于叶片32全部由同一折叠致动器52同时控制，因此传动装置54中的每一个传动装置的所有凸轮60在此附接到同一滑动杆64。滑动杆64与旋转轴线“x”同轴。
[0082]
折叠致动器52在此围绕旋转轴线“x”在旋转方面固定地安装到螺旋桨26。
[0083]
替代性地，折叠致动器相对于机舱固定地安装。在这种情况下，不管螺旋桨围绕旋转轴线的角位置如何，凸轮可以由锥体的截头锥体形成，该截头锥体使得凸轮能够与凸轮
从动件协同工作，或凸轮可以围绕旋转轴线相对于机舱旋转地安装，以伴随螺旋桨的旋转并且与相关联的叶片的凸轮从动件保持重合。
[0084]
此外，凸轮从动件62在此由滚柱形成，该滚柱围绕与旋转轴线“x”正交且与节距轴线“y”正交的轴线旋转。滚柱例如是凸轮60上的具有两个平行的滚动表面的空竹形滚柱。有利地，凸轮从动件62在滑动时通过纵向导轨66相对于凸轮60被横向地引导，纵向导轨由凸轮60承载。不管相关联的叶片32的节距角位置“β”如何，为了使凸轮从动件62保持接合在导轨66中，凸轮从动件围绕节距轴线“y”旋转地安装在可移动控制构件56上。因此，凸轮从动件62由u形夹70承载，该u形夹例如通过滚动轴承枢转地安装在可移动控制构件56的内端部上。因此，无论相关联的叶片32的节距角位置“β”如何，凸轮从动件62的旋转轴线保持与旋转轴线“x”正交，而可移动控制构件56可以与叶片套箍28围绕节距轴线“y”自由地牢固地枢转。
[0085]
根据图5至图7所示的折叠设备50的第二实施例，可移动控制构件56由曲柄形成，该曲柄围绕与折叠轴线“z”平行的控制轴线“z1”在第一极限角位置和第二极限角位置之间枢转地安装在叶片套箍38中，该第一极限角位置对应于相关联的叶片32的位置中的一个位置，该第二极限角位置对应于相关联的叶片32的位置中的另一个位置。连杆58的第二端部相对于连杆的控制轴线“z1”偏心地枢转地安装在控制构件56上。
[0086]
可移动控制构件56的枢转在此通过齿条68致动，该齿条与可移动控制构件56的齿形区段71啮合。更具体地，齿条68安装成沿旋转轴线“x”在第一后纵向位置和第二前纵向位置之间纵向地滑动，该第一后纵向位置在此对应于如图5和图6所示的叶片32的展开位置，该第二前纵向位置在此对应于如图7所示的叶片32的折叠位置。齿条68平行于旋转轴线“x”延伸。
[0087]
齿条68在滑动方面固定地安装到折叠致动器52的滑动杆64。由于叶片32全部由同一折叠致动器52同时控制，因此传动装置54中的每一个传动装置的所有齿条68在此附接到同一滑动杆64。滑动杆64与旋转轴线“x”同轴。折叠致动器52在此围绕旋转轴线“x”在旋转方面固定地安装到螺旋桨26。
[0088]
不管折叠设备50的实施例如何，有利的是能够检查螺旋桨26的叶片32是处于叶片的展开位置还是处于叶片的折叠位置。因此，折叠设备50在此配备有用于检测叶片32的位置的设备。检测设备例如由第一展开传感器72a和第二折叠传感器72b形成。第一展开传感器72a布置成检测布置在折叠致动器52和叶片32之间的传动链上的可移动元件占据对应于叶片32的展开位置的特定位置，而第二折叠传感器72b布置成检测布置在折叠致动器52和叶片32之间的传动链上的可移动元件占据对应于叶片32的折叠位置的特定位置。在此，传感器72a、72b以开/关的方式操作，仅当叶片32占据相关联的展开位置或折叠位置时，传感器72a、72b才被激活。这些传感器例如是接触传感器72a、72b或感应传感器72a、72b。
[0089]
在图8和图9所示的对应于折叠设备50的第一实施例的示例中，展开传感器72a由控制杆64的自由端部激活，而折叠传感器72b由凸轮60的后端部激活。
[0090]
在图5至图7所示的对应于折叠设备50的第二实施例的示例中，展开传感器72a在叶片的与叶片32的展开位置对应的角位置由控制构件56激活，而折叠传感器72b由控制杆64的前端部激活。
[0091]
此外，可以为处于其展开位置和其折叠位置的叶片32提供机械锁定设备。锁定设
备例如由闩锁75形成，该闩锁与布置在折叠致动器52和叶片32之间的传动链上的可移动元件配合。闩锁75在此布置成当叶片32处于其展开位置和其折叠位置时阻止可移动控制构件56的枢转。闩锁75在此通过齿条68的滑动来致动。
[0092]
在推进单元22的另一方面，如图14至图16所示，推进单元包括转子轴78，该转子轴可以与旋转轴线“x”同轴地旋转地安装在机舱24中，并且在旋转方面固定到螺旋桨26。推进单元22还包括推进装置，该推进装置通过转子轴78驱动螺旋桨26旋转。
[0093]
推进单元22还包括分度装置，该分度装置用于将螺旋桨26围绕旋转轴线“x”停止在至少一个分度角位置“θi”，其中处于展开位置的叶片32与机舱24的容置部34重合。由于螺旋桨26的旋转不变性，螺旋桨可能具有与叶片32一样多的分度角位置“θi”。
[0094]
分度装置由电动步进电动机82形成。以已知的方式，这种步进电动机82包括转子84，该转子可以旋转地安装在定子86中。转子84联接到螺旋桨26的毂部28，而定子86相对于机舱24固定。转子84在此围绕旋转轴线“x”在旋转方面固定地安装到转子轴78。
[0095]
这种步进电动机82的优点是能够通过用阻力扭矩使螺旋桨26的旋转相反而使螺旋桨减速。此外，步进电动机还使得能够为螺旋桨26提供电动机扭矩，该电动机扭矩使得能够以很高的精度将螺旋桨带到螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置。最后，步进电动机82的定子86布置成使螺旋桨26的分度角位置“θi”中的每一个分度角位置与步进电动机82的节距匹配，该步进电动机使得能够锁定螺旋桨26在螺旋桨的分度角位置“θi”中的每一个分度角位置中的旋转。
[0096]
在图14所示的示例中，推进装置包括与步进电动机82分开的电动推进电动机80。在这种情况下，步进电动机82在由推进电动机80产生的电动机扭矩的传动链上插入在推进电动机80和螺旋桨毂部28之间。步进电动机82在此直接布置在转子轴78上，该转子轴永久地联接到推进电动机80的电动机轴。
[0097]
在图15所示的示例中，推进电动机80是内燃机。在这种情况下，步进电动机82在由推进电动机80产生的电动机扭矩的传动链上插入在推进电动机80和螺旋桨毂部28之间。步进电动机82在此直接布置在转子轴78上，该转子轴通过离合器83以控制的方式联接到推进电动机80的电动机轴。
[0098]
在图16所示的示例中，电动步进电动机82形成推进装置。
[0099]
在图17所示的分度装置的第一实施例中，电动步进电动机82是可变磁阻电动机，也称为“可变磁阻步进器”或“开关磁阻电动机”(switched reluctance motor，srm)。在这种步进电动机82中，转子84由铁磁材料制成。转子84例如由软铁金属片的堆叠形成，或转子84由磁钢的整体部分制成。转子84包括具有偶数个齿88的外部齿。
[0100]
定子86通常由铁磁金属片的堆叠制成。定子86包括具有偶数个齿90的内部齿。定子包括多个电线圈92。围绕两个相对的齿90布置的线圈92串联供电以形成两个电磁体，两个电磁体的相反符号的极性被径向地指向转子84。
[0101]
转子84的齿的数量和定子86的线圈的数量是不同的，并且使得能够确定步进电动机82的节距的数量，即角位置的数量，其中通过向转子86的两个相对的电线圈92供电，转子84可以稳定地停止。
[0102]
通过依次向相对的成对的电线圈92供电，因此可以通过吸引与所述电线圈92的对准最靠近的转子齿88来使转子84旋转。
[0103]
在分度装置的第二实施例中，电动步进电动机82是永磁电动机，也称为“永磁步进器”。
[0104]
定子86在此与第一实施例中描述的可变磁阻步进电动机的定子基本上相同。然而，转子84包括至少一个永磁体，而不是齿，至少一个永磁体包括北极“n”和南极“s”，至少一个永磁体的极性轴线被径向地定向。永磁体的极性“n”、“s”相对于旋转轴线“x”对称地布置，使得北极“n”和南极“s”围绕旋转轴线“x”交替地布置。
[0105]
这种步进电动机82通常具有比可变磁阻电动机更高的扭矩。
[0106]
在图19和图20所示的分度装置的第三实施例中，电动步进电动机82是混合电动机，也称为“混合同步步进器”。
[0107]
定子86在此与第一实施例中描述的可变磁阻步进电动机的定子基本上相同。
[0108]
另一方面，转子84在此由铁磁材料制成的两个齿轮84a、84b形成，两个齿轮具有配备有相同偶数个齿88a、88b的外部齿。两个齿轮84a、84b与轴向插入的永磁体94同轴地安装，北极与一个齿轮84a接触，而南极与另一个齿轮84b接触。
[0109]
由于这种构型，第一齿轮84a的齿88a形成北极，而第二齿轮88b的齿88b形成南极。第一齿轮84a的齿88a与第二齿轮84b的齿88b成角度地偏移。因此，在轴向视图中，形成北极的齿88a成角度地插入在形成南极的两个齿88b之间。
[0110]
因此形成的转子84可以旋转地接纳在定子86内。因此，向定子86的一些线圈92供电将吸引与相反符号的转子84最接近的齿88a、88b。
[0111]
这种混合步进电动机82的优点是，与第一实施例中描述的可变磁阻电动机82一样具有大量的步进，同时与第二实施例中描述的永磁电动机82一样具有高的电动机扭矩。
[0112]
替代性地对于该第三实施例，如图21所示，该步进电动机是轴流步进电动机82，其中转子84由圆盘形成，该圆盘在该圆盘的外周处配备有磁体94，该磁体具有交替符号的极性。定子86还包括电磁体，该电磁体由围绕铁磁材料的芯部卷绕的电线圈92形成，以沿转子84的外周方向产生与转子84的旋转轴线“x”平行定向的磁场。
[0113]
不管所实施的步进电动机82的类型如何，推进单元22有利地包括设备96，该设备用于将螺旋桨26围绕螺旋桨的旋转轴线“x”相对于机舱24机械地锁定在该螺旋桨的分度角位置“θi”中的每一个分度角位置。此外，锁定设备96设计成使得螺旋桨26仅能被锁定在所述分度角位置“θi”。
[0114]
如图22和图23所示，锁定设备96在此包括圆盘98，该圆盘在旋转方面固定地安装到螺旋桨26。圆盘98在此与旋转轴线“x”同轴地安装。圆盘98由环形外周边缘100径向地界定，并且由两个圆形面轴向地界定。圆盘98包括至少一个棘爪102，至少一个棘爪对应于分度角位置“θi”中的一个分度角位置。圆盘98在此包括单个棘爪102。
[0115]
替代性地，圆盘98可以包括多个棘爪102，每个棘爪对应于分度角位置“θi”。因此，圆盘98可以包括等于分度角位置“θi”的数量的多个棘爪102。特别地，这使得能够更快地到达分度角位置“θi”，而不必再次进行完整的螺旋桨转动。
[0116]
棘爪102能够与锁定构件104配合，该锁定构件安装成能够相对于机舱24在非活动位置和活动位置之间移动，在非活动位置，圆盘98可以自由旋转，在活动位置，当螺旋桨26占据螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置时，锁定构件98能够被接纳在棘爪102中，以使螺旋桨26围绕旋转轴线“x”相对于机舱24在旋转方面是固定的。锁定构件104例如
由电动致动器移动。
[0117]
在图22和图23所示的实施例中，棘爪102形成在圆盘98的外周边缘100中。锁定构件104在此安装成相对于机舱24在锁定构件的非活动位置和锁定构件的活动位置之间径向地滑动，在锁定构件的非活动位置，如图22所示，锁定构件与外周边缘100间隔开，在锁定构件的活动位置，如图23所示，锁定构件朝向旋转轴线“x”径向地移位，以重合地进入棘爪102。当螺旋桨26没有占据螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置时，锁定构件104不能被控制到锁定构件的活动位置，因为锁定构件将抵接圆盘98的外周边缘100。
[0118]
在本发明的未示出的变型中，棘爪形成在圆盘的圆形面中的一个圆形面上的环形轨道上。在这种情况下，锁定构件可以安装成沿纵向方向相对于机舱滑动。
[0119]
锁定传感器105例如是接触传感器或感应传感器，该锁定传感器使得能够检测锁定构件104何时处于锁定构件的活动位置。
[0120]
有利地，每个棘爪102具有凸轮轨道形状，该凸轮轨道形状配备有朝向底部106会聚的两个斜坡。底部106布置成使得当锁定构件104被接纳在棘爪102的底部中时，然后螺旋桨26正好占据螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置。锁定构件104在锁定构件的自由端部处包括滚柱108或滑动涂层，滚柱或滑动涂层可以抵靠棘爪102的斜坡滚动或滑动。因此，当螺旋桨26停止在布置在螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置的两侧上确定的公差范围[θi-λ；θi+λ]内的角位置时，当锁定构件104被控制朝向锁定构件的活动位置时，滚柱108与棘爪102的斜坡中的一个斜坡发生接触。锁定构件104提供足够的力以通过与棘爪102的斜坡配合来使螺旋桨26旋转，因为锁定构件朝向锁定构件的活动位置移位，直到滚柱108处于棘爪102的底部106处，以将螺旋桨26精确地定位在螺旋桨的分度角位置“θi”。
[0121]
为了执行这样的操作，除了由于螺旋桨26的旋转引导构件的摩擦引起的扭矩之外，螺旋桨26优选地不受到任何电动机扭矩或阻力扭矩。
[0122]
此外，如图14至图16所示，为了确保螺旋桨26占据螺旋桨的所有分度角位置“θi”，或至少占据在螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置的两侧上确定的公差范围[θi-λ；θi+λ]内的角位置，推进单元22包括传感器110，该传感器用于螺旋桨26相对于机舱24的角位置。
[0123]
例如，感应传感器110使得能够在不接触的情况下测量螺旋桨的角位置。因此，第一转子元件111在旋转方面固定地安装到螺旋桨26，而第二定子元件113使得能够通过电磁装置检测转子元件的角位置。
[0124]
如图24所示，感应传感器110在此是分解器，也称为“rvdt”或“旋转可变差动变压器(rotary variable differential transformer)”。作为已知的非限制性示例，这种传感器110包括由定子元件113承载的主线圈112和两个次级线圈114、116。主线圈112由交变电压“vr”供电。两个次级线圈114、116围绕旋转轴线“x”偏移90
°
。转子元件111包括基准线圈118。基准线圈118和主线圈112形成旋转变压器120。次级线圈114、116通过由转子元件111承载的基准线圈118的旋转而通电。次级线圈114、116中的每一个次级线圈中的电压值唯一地使得能够确定转子元件111围绕旋转轴线“x”的角位置。
[0125]
替代性地，感应传感器110由商品名为“感应同步器(inductosyn)”的产品形成，该产品使得能够实现高的角精度。
[0126]
现在将参照图25描述用于对推进单元22的螺旋桨26的叶片32进行折叠的方法。通过未示出的电子控制单元实施这种方法。该方法可以自动地触发，也可以通过飞行员的手动命令触发。在该方法开始时，螺旋桨26的叶片32如图2、图3、图5、图6和图8所示展开。如图2和图5所示，叶片32占据节距角位置“β”，该节距角位置可以与叶片的折叠节距角位置“β0”不同。此外，螺旋桨26通常由推进装置驱动旋转。
[0127]
在第一步骤“e1-1”，检查飞行器的某些飞行条件，以获得继续进行叶片32的折叠方法的授权。
[0128]
例如，当步骤“e1-1”应用于提升推进单元22时，检查飞行器20是否已经达到飞行器的机翼提供承载能力的足够速度，而不需要来自提升推进单元22的提升推力。例如，检查飞行器20的前进速度“v”是否远高于确定的第一阈值速度“v0”。如果飞行器的前进速度远高于确定的第一阈值速度，则触发对下一个推进进行停止的步骤“e1-2”，否则中断折叠方法。
[0129]
根据另一个示例，当步骤“e1-1”应用于牵引推进单元22时，检查飞行器20是否已经达到进行经济巡航飞行的足够速度，而不需要同时使用所有牵引推进单元22以向飞行器20提供推力。例如，检查飞行器20的前进速度“v”是否远高于确定的第二阈值速度“v1”。牵引推进单元22的叶片32还可以在飞行器20处于悬停飞行时折叠，因为不再需要牵引推进单元的叶片。然后检查飞行器20的前进速度是否为零。如果这些条件中的一个条件被选中，则触发下一个步骤“e1-2”，否则中断折叠方法。
[0130]
在推进的停止步骤“e1-2”，由推进装置提供的驱动扭矩中断，使得螺旋桨26仅由于螺旋桨的惯性而自由地旋转。
[0131]
当螺旋桨26由燃烧推进电动机80驱动时，离合器83被控制到脱离位置，或在对推进进行停止的步骤“e1-2”开始时，或在为电动机的摩擦已经开始使螺旋桨26减速而确定的设定时间段之后，离合器83被控制到脱离位置。
[0132]
当螺旋桨26由电动推进电动机80驱动时，推进电动机80保持联接到螺旋桨26，因为这种电动机中的摩擦通常较低。
[0133]
在对推进进行停止的步骤“e1-2”结束时，触发节距步骤“e1-3”。在该节距步骤“e1-3”，螺旋桨26的叶片32被控制到叶片的折叠节距角位置“β0”，即被控制到牵引推进单元22的顺桨位置，如图6、图8和图11所示，或被控制到提升推进单元22的零承载能力位置，如图3所示。
[0134]
节距步骤“e1-3”之后是对节距角位置进行检查的步骤“e1-4”，在该步骤期间，通过节距传感器45检查叶片32是否占据叶片的折叠节距角位置“β0”。沿任一取向与折叠节距角位置“β0”有几度的微小偏移“ε”通常是可以容忍的。以这种方式，更精确地检查叶片32的节距角位置“β”是否包括在由下阈值“β0-ε”和上限“β0+ε”界定的节距角位置范围中。如果叶片的节距角位置包括在由下阈值和上限界定的节距角位置范围中，则触发用于将螺旋桨26的旋转停止在螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置的方法，否则，重复步骤“e1-3”。
[0135]
用于将螺旋桨26的旋转停止在螺旋桨的分度角位置“θi”中的一个分度角位置的方法包括对旋转速度“nr”进行检查的步骤“e1-5”，在该步骤期间，检查螺旋桨26的旋转速度“nr”是否小于或等于确定的旋转速度“nre”。
[0136]
如果螺旋桨26的旋转速度“nr”高于某个旋转速度“nre”，则触发制动步骤“e1-6”。在制动步骤“e1-6”期间，步进电动机82被控制以产生与螺旋桨26的自由旋转相反的阻力扭矩，直到螺旋桨26的旋转速度“nr”小于或等于预定的旋转速度“nre”。螺旋桨26的旋转速度“nr”由传感器(未示出)测量，该传感器是公知的，并且在后文将不再详细描述。在该制动步骤“e1-6”结束时，重复对旋转速度“nr”进行检查的步骤“e1-5”。
[0137]
如果螺旋桨26的旋转速度“nr”小于或等于确定的旋转速度“nre”，则触发将螺旋桨阻止在分度角位置的步骤“e1-7”。在该步骤中，步进电动机82被控制以使用步进电动机82将螺旋桨26阻止在所述分度角位置“θi”。
[0138]
阻止步骤“e1-7”之后是在此通过感应传感器110对螺旋桨26的角位置“θ”进行检查的步骤“e1-8”。如果所测量的螺旋桨26的角位置“θ”在所述分度角位置“θi”的两侧上确定的公差区间[θi-λ；θi+λ]内，则触发锁定步骤“e1-10”，否则触发调节步骤“e1-9”。
[0139]
调节步骤“e1-9”包括控制步进电动机82以提供旋转扭矩，该旋转扭矩驱动螺旋桨26围绕螺旋桨的旋转轴线“x”朝向分度角位置“θi”中的一个分度角位置旋转。
[0140]
在该调节步骤“e1-9”期间，螺旋桨26仅沿一个取向驱动旋转。因此，当螺旋桨26通过分度角位置“θi”时，步进电动机82驱动螺旋桨26旋转到螺旋桨的下一个分度角位置“θi”。
[0141]
替代性地，螺旋桨26可以通过步进电动机82沿两个取向驱动旋转，使得螺旋桨26朝向最靠近的分度角位置“θi”旋转。
[0142]
在该调节步骤“e1-9”之后，重复阻止步骤“e1-7”。
[0143]
重复调节步骤“e1-9”、阻止步骤“e1-7”和检查步骤“e1-8”，直到螺旋桨26的角位置“θ”在分度角位置“θi”中的一个分度角位置的两侧上确定的公差区间[θi-λ；θi+λ]内。
[0144]
在锁定步骤“e1-10”，如图23所示，螺旋桨26通过机械锁定设备96相对于机舱24旋转地锁定在螺旋桨的分度角位置“θi”。如先前所解释的，锁定设备96使得螺旋桨26能够通过锁定构件104与棘爪102的斜坡之间的配合将螺旋桨精确地带入到螺旋桨的分度角位置“θi”，该锁定构件被控制朝向锁定构件的活动位置。
[0145]
在锁定步骤“e1-10”结束时，触发对叶片32进行折叠的步骤“e1-11”。在该步骤中，如先前所描述的以及如图4、图7、图9和图13所示，叶片32通过折叠设备50被折叠到叶片的相应的容置部39中。
[0146]
然后，在对折叠进行检查的步骤“e1-12”，通过传感器72b检查叶片32是否正确地折叠。如图25中的附图标记“e1-14”所示，如果叶片32处于折叠位置，则在最终锁定步骤“e1-13”中控制闩锁75以将叶片32锁定在折叠位置，否则向飞行器20的飞行员报告事故。
[0147]
叶片的空气动力学设计将考虑不能无意地对折叠的叶片进行展开的需求，即，尤其在没有将叶片有效锁定在折叠位置的情况下，在这种故障情况下要遵守的某些飞行条件下，将考虑不能无意地对折叠的叶片进行展开的需求。
[0148]
现在参照图26描述用于对推进单元22的叶片32进行展开的方法。通过未示出的电子控制单元实施这种方法。该方法可以自动地触发，也可以通过飞行员的手动命令触发。
[0149]
在第一步骤“e2-1”，检查飞行器20的某些飞行条件，为了获得继续叶片32的展开方法的授权，必须满足这些条件。
[0150]
例如，当步骤“e2-1”应用于提升推进单元22时，检查飞行器20的速度是否正在降
低并且接近以下速度：在该速度下，在没有来自提升推进单元22的提升推力的情况下，则飞行器的机翼将不再足以提供承载力。例如，检查飞行器20的前进速度“v”是否降低到确定的第三阈值速度“v2”。如果飞行器的前进速度降低到确定的第三阈值速度，则触发后续展开步骤“e2-2”，否则不允许展开方法。
[0151]
根据另一个示例，当步骤“e2-1”应用于牵引推进单元22时，检查飞行器20的速度是否低于足够的经济巡航速度，该足够的经济巡航速度需要同时使用所有牵引推进单元22以向飞行器20提供推力。例如，检查飞行器20的前进速度“v”是否远低于确定的第四阈值速度“v3”。牵引推进单元22的叶片32还可以在飞行器20即将离开悬停飞行时展开。如果这些条件中的一个条件被选中，则触发下一个步骤“e2-2”，否则中断展开方法。
[0152]
在展开步骤“e2-2”，闩锁75被收回，并且折叠致动器50被操作以使叶片32展开。
[0153]
在展开的后续检查步骤“e2-3”，展开传感器72a用于检查叶片32是否处于叶片的展开位置。如果叶片处于叶片的展开位置，则触发对螺旋桨26进行解锁的步骤“e2-4”，否则，重复展开的步骤“e2-2”。
[0154]
在解锁步骤“e2-4”，螺旋桨26的机械锁定设备96的锁定构件104被控制到锁定构件的非活动位置，以释放螺旋桨26的旋转。
[0155]
在对解锁进行检查的步骤“e2-5”，通过锁定传感器105检查螺旋桨26是否解锁旋转。如果是，则展开方法完成并且推进单元22准备好使用，否则重复解锁步骤“e2-4”。