[发明专利]通过机电致动器直接控制叶片的装置

说明书

用于直接控制叶片的装置技术领域本发明涉及一种用于直接控制叶片的装置，该装置包括定子(1)，至少一个由至少一个弯曲磁体(6)构成的叶片载体(7)，该叶片载体(7)固定有至少一个叶片(3)并枢转地连接到转子(8)，用于在定子(1)的激励下改变所述叶片的α角。定子(1)是部分球形的定子，定子铁芯(1)是叶片轴线(22)和转子轴线(20)的交点，所述定子径向靠近磁体(3)以控制叶片(3)绕叶片轴(22)旋转的角度。磁环(5)将叶片(3)保持在中立位置，该系统可以与周期操纵的机械振荡器进行比较，振荡的频率、相位和幅度由所述定子控制。提供用于控制飞机方向的紧凑、轻巧和坚固的解决方案的设备。

技术领域

本发明涉及一种直接叶片操纵装置和具有该系统的飞行器，更具体但非排他性地涉及一种小型飞行器主旋翼，尤其是一种小型无人机垂直起降飞行器。

背景技术

在现有技术中，通过由致动器驱动的斜盘来执行直升机旋翼叶片的周期变距和总距操纵。连杆和机械零件组件被驱动，以对叶片进行周期操纵，以产生允许飞行器定向的扭矩。

这样的系统需要至少两个致动器，它们使斜盘的非旋转部分定向，通过链节的旋转部分根据正弦函数根据其位置控制叶片角度。

这些机械系统的复杂性，其重量限制了它们在某些飞机上的应用，尤其是在小型飞机上，这主要是因为至少需要两个斜盘致动器。

部分系统通过联接到叶片的致动器直接控制叶片，这些转子的动力供应和控制与转子一起旋转是有问题的，它们需要附加重量的发电机或作为电触点的电刷。一些系统通过机电系统，特别是周期变距操纵，通过多个电磁体的复杂切换来直接控制叶片。一些直接叶片控制系统提供一个或多个线圈来控制叶片的周期变距，但是所提出的系统不稳定或没有提供足够的机电相互作用以提供直接叶片控制。

WO2005/100154A1(WAVE FRONT TECHNOLOGY PTY LTD)通过步进电动机提供叶片的单独控制，电动机的动力由与转子同心布置的一个或多个交流发电机执行。

US2015/0028597A1(Sikorsky)利用叶片致动器提供了对叶片的单独控制，叶片致动器的电源需要至少一个电刷来为致动器供电和控制。

EP2821344A1(AIRBUS)提供对叶片的单独控制，叶片与由多个电独立电磁体组成的磁盘相互作用，这些电磁体可以用作电动机或发电机，一个磁盘相对于另一个磁盘的切换作用于叶片的旋转，从而允许总距操纵或周期变距操纵。

WO02/096752A1(Vogel HERIBERT)提供了具有线圈的叶片单独控制，所述线圈要么与转子一起旋转并且被提供有电刷，要么与转子同轴但不会旋转并通过转子轴内部的连杆来致动叶片。

FR2851932(Jean Marie PIEDNOIR)提供了一种直接叶片控制系统，该系统具有两个叶片，从而允许使用至少一个线圈进行周期命令。

发明内容

具有机电系统的直接叶片控制系统的主要挑战之一是对于叶片和叶片载体的给定惯性和气动扭矩，产生足够的转矩来命令和操纵桨距。特别是周期性命令，需要数十到数百赫兹的高频振荡。振动是围绕中性桨距(neutral pitch)的变桨叶片(pitch blade)的角度加上负α的变化，它产生与惯性和叶片轴旋转周围的振荡频率相关的转矩。对于给定的翼型，还存在空气动力桨距力矩，并且可以随叶片的入射角而变化。因此，需要使运动的机电部件具有较低的惯性，并且必须具有提供高转矩的系统，以控制频率，幅度和相位的这种振荡。在这种系统中，变桨叶片的测量非常复杂，控制回路，尤其是中性变桨叶片控制回路也是如此。一个理想的系统，允许稳定的中性叶片桨距(neutral blade pitch)而无需机电致动，是一种理想的系统，耗能少。