用于对飞行器涡轮发动机的螺旋桨轮叶的节距设定进行控制的系统的制作方法

本发明涉及飞行器涡轮发动机领域，并且特别地涉及这些涡轮发动机的包括可变节距轮叶的推进螺旋桨。

背景技术：

1、现有技术特别地包括文献fr-a1-3 017 163和fr-a1-3 080 322。

2、飞行器涡轮发动机螺旋桨可以是涵道式的(例如在风扇的情况下)或是非涵道式的(例如在开式转子架构的情况下)。

3、螺旋桨包括轮叶，轮叶可以是节距可变的。然后，涡轮发动机包括使得能够对轮叶的节距角进行改变的机构，以使由螺旋桨产生的推力适应不同的飞行阶段。

4、螺旋桨轮叶的设计涉及目标通常相互冲突的多个学科。螺旋桨轮叶的设计必须具有最佳的空气动力学性能(即在使效率最大化的同时提供推力)，保证轮叶的机械强度(即经受由静态载荷和动态载荷产生的机械约束)，同时限制质量和声学特征。特别地，螺旋桨的空气动力学性能的改善趋向于涵道比(by pass ratio，bpr)的增加，涵道比的增加转化为螺旋桨的外径的增加，从而转化为轮叶的跨度的增加。增加bpr与降低风扇压力比(fanpressure ratio，fpr)同时进行。因此，通常需要节距改变系统(可变节距轮叶)来使螺旋桨在整个飞行域中可操作。

5、存在用于对可变节距螺旋桨轮叶进行附接的多种技术和用于对这种螺旋桨轮叶的节距设定进行控制的多种技术。然而，这些技术相对复杂且昂贵。此外，在轮叶出现问题的情况下，特别是损坏的情况下，特别是当该螺旋桨不是涵道式时，这些技术不能保证轮叶相对于螺旋桨的旋转轴线径向向外地保持。

6、在螺旋桨的轮叶的保持装置发生故障的情况下，确保该轮叶被保持以防止该轮叶向外抛出并且防止该轮叶撞击配备有涡轮发动机的飞行器的机身是特别重要的。这种被称为“故障安全(failsafe)”的安全功能并不总是存在于当前技术的控制系统中。包括该功能的控制系统通常包括其自身易于分离和撞击飞行器的机身的元件。这些元件的尺寸和密度越大，机身损坏的风险就越大，对特殊护罩的需求也就越大，这会影响飞行器的质量，从而影响飞行器的性能。

7、因此，需要一种集成了简单且有效的安全功能的控制系统技术。

技术实现思路

1、本发明涉及一种用于对飞行器涡轮发动机的螺旋桨轮叶的节距设定进行控制的系统，其特征在于，该系统包括：

2、-轮叶，该轮叶包括叶片，该叶片连接到根部，轮叶包括节距轴线，轮叶的根部包括球状部，该球状部具有两个支承表面，这两个支承表面分别为下支承表面和上支承表面，这两个支承表面围绕所述轴线延伸，

3、-毂部，该毂部包括环形壁，该环形壁围绕所述轴线延伸，该环形壁包括由底壁封闭的下轴向端部和敞开的上轴向端部，该上轴向端部被构造成使得轮叶的根部能够被安装在毂部的内部，底壁包括凹部，该凹部具有非圆形的横截面并被构造成接纳与所述根部的形状互补的自由端部，使得毂部围绕所述轴线旋转地固定到根部，

4、-环，该环围绕所述轴线延伸，并且该环围绕根部安装并安装在毂部中，该环包括下壁，该下壁位于毂部中，并且该下壁包括孔口，根部的所述自由端部穿过该孔口，根部的球状部的所述下支承表面被构造成至少在轴向方向上支承在该下壁上，支承在与轮叶的叶片相对的一侧，环还包括穿孔的中间壁和位于上端部处的螺纹，

5、-支座，该支座围绕所述轴线布置，并且该支座围绕根部安装并安装在毂部中，这些支座接合在所述中间壁中的开口中，并接合在毂部的环形壁中的至少一个容置部中，根部的球状部的所述上支承表面被构造成至少在轴向方向上支承在这些支座上，支承在轮叶的叶片侧，以及

6、-螺母，该螺母旋紧到环的螺纹上并被构造成轴向地支承在所述毂部上，使得紧固螺母使环的下壁支承在根部的球状部的下支承表面上，使该球状部的上支承表面支承在支座上，并且使这些支座支承在毂部的所述至少一个容置部的互补的支撑表面上。

7、在本发明中所描述的节距系统中，轮叶的根部被安装在毂部中，毂部被构造成围绕节距轴线旋转地运动，并且在该运动中驱动轮叶。为了实现这一点，轮叶的根部旋转地固定到毂部，从而形成轮叶的枢转连接部。

8、节距设定系统包括环、支座和螺母，并且该组件使得能够执行多种功能。节距设定系统使得轮叶的根部能够在不必拆卸毂部的情况下将轮叶的根部组装到毂部或从毂部拆卸轮叶的根部。这种组装和这种拆卸可以从外部进行，在无涵道螺旋桨的情况下，这可以使得轮叶能够在不需要移除涡轮发动机的情况下(例如，涡轮发动机可以仍附接到飞行器的机翼)被拆卸和移除。支座提供了故障安全功能。例如，如果这些支座中的一个支座裂开或断裂，则其他支座将固定轮叶根部，直到损坏的支座被更换。螺母的紧固还使得能够将径向预载荷施加到轮叶的根部，使得能够确保轮叶被固定和保持。该预载荷有利地是预先确定的，使得该预载荷不完全由在螺旋桨的操作和旋转期间施加到轮叶上的离心力、空气动力和力矩引起的力来补偿。

9、根据本发明的系统可以包括以下被单独采用或被彼此结合采用的特征中的一个或多个：

10、-支座的数量小于或等于环的中间壁中的开口的数量，支座中的每一个支座都接合在这些开口中的一个开口中；

11、-支座的数量介于5个至20个之间，优选地介于7个至11个之间；

12、-环的下壁为朝向叶片渐扩的大致截头圆锥形的形状，使得根部的球状部的下支承表面在该下壁上的支承在每个点处相对于所述轴线具有轴向分量和径向分量；

13、-支座中的每一个支座包括支承面，该支承面在根部的球状部的上支承表面上，该支承面被成形为使得支承在任何点处相对于所述轴线具有轴向分量和径向分量；

14、-螺母旋紧到环的外侧和/或轴向地支承在毂部的上自由端部上；

15、-支座中的每一个支座包括至少一个指状部，该至少一个指状部相对于所述轴线径向向外地突出，所述至少一个指状部包括上部面，该上部面轴向地支承在所述至少一个容置部的对应的支撑表面上；

16、-所述至少一个指状部还包括侧向面，该侧向面径向向外地支承在所述至少一个容置部的对应的支撑表面上；

17、-支座中的每一个支座包括两个指状部，这两个指状部相对于所述轴线径向向外地突出，并一个在另一个后面轴向地布置；

18、-毂部包括至少一个环形肋部，该至少一个环形肋部围绕所述轴线延伸，并且该至少一个环形肋部限定用于接合所述支座的所述至少一个容置部，该肋部包括至少一个轴向凹口，该至少一个轴向凹口被构造成使得支座能够一个接一个地安装；

19、-毂部包括两个环形肋部，这两个环形肋部分别为上肋部和下肋部，这两个环形肋部围绕所述轴线延伸，并且这两个环形肋部在这两个环形肋部之间限定用于接合所述支座的所述至少一个容置部，这些肋部包括至少一个轴向凹口，该至少一个轴向凹口被构造成使得支座能够一个接一个地安装；

20、-系统还包括至少一个螺栓，该至少一个螺栓接合在环中的开口中的一个开口中，并且接合在所述至少一个凹口中，所述螺栓附接到所述环；

21、-螺栓通过一个或多个螺钉附接到环；

22、-所述螺栓位于轮叶的叶片的吸力侧的一侧，并且更靠近叶片的后缘而不是叶片的前缘；

23、-在安装螺栓之前，环能够在毂部中围绕所述轴线旋转地运动，在安装螺栓之后，通过螺栓在凹口的侧面上的周向邻接来防止环围绕该轴线旋转；

24、--支座中的一个支座形成螺栓；

25、--螺栓独立于所述支座；

26、--所述根部或所述根部的所述球状部是实心的(即，它没有挖空的部分)；

27、--环的中间壁中的开口的数量介于5个至20个之间，优选地介于8个至12个之间；

28、--系统还包括：

29、-下滚动导向轴承，该下滚动导向轴承围绕所述轴线延伸，并围绕毂部的下部分安装；

30、-上滚动导向轴承，该上滚动导向轴承围绕所述轴线延伸，并围绕毂部的上部分安装；

31、--导向轴承中的至少一个导向轴承的内圈集成到所述毂部中；

32、--导向轴承中的至少一个导向轴承是角接触轴承；

33、--凹部相对于节距轴线偏心。

34、在运行期间，导向轴承承受由施加到轮叶上的空气动力和离心力所产生的机械作用。下轴承可以被构造成确保轮叶的离心保持，上轴承可以被构造成承受由空气动力和离心力所产生的弯曲力矩。沿节距轴线在轴承之间的距离产生了足够的杠杆作用，以防止轮叶在任何飞行阶段旋转。

35、本发明还涉及一种涡轮发动机，特别是飞行器的涡轮发动机，该涡轮发动机包括至少一个如上所述的系统。

36、最后，本发明涉及一种用于对如上所述的系统进行安装的方法，其中，该方法包括以下步骤：

37、a)将环插入到毂部中，

38、b)将轮叶的根部插入到环中，直到根部的球状部的下支承表面支承抵靠环的下壁，

39、c)将支座接合在环的中间壁中的开口中，并接合在毂部的所述至少一个容置部中，以及

40、d)将螺母旋紧到环上，并将螺母紧固在毂部上，以使环的下壁支承在根部的球状部的下支承表面上，使该球状部的上支承表面支承在支座上，并使这些支座支承在毂部的所述至少一个容置部的互补的支撑表面上。

41、有利地，步骤c)包括以下连续的子步骤：

42、c1)通过使支座中的一个支座穿过毂部中的凹口沿轴向平移移动，将支座中的一个支座接合在环的中间壁中的开口中的一个开口中，

43、c2)使环和支座在毂部的内部围绕轴线旋转地运动，

44、c3)通过使支座中的另一个支座穿过毂部中的凹口沿轴向平移移动，将支座中的另一个支座接合在环的中间壁中的开口中的一个开口中，

45、c4)使环和这些支座在毂部的内部围绕轴线旋转地运动，

46、c5)对于剩余的支座，重复步骤c3)和c4)，

47、c6)通过使螺栓穿过毂部中的凹口沿轴向平移移动，将螺栓接合在环的中间壁中的最后的自由开口中，以及

48、c7)将螺栓附接到环。

49、在一个实施例中，在步骤c2)和c4)中的每一个步骤中，环移动一个周向节距，该周向节距等于360°/k，k是环的中间壁中的开口的数量。