申请/专利权人：空中客车防务和空间有限责任公司

申请日：2018-07-30

公开（公告）日：2022-09-23

公开（公告）号：CN109305355B

主分类号：B64C27/22

分类号：B64C27/22;B64C27/32;B64C27/48

优先权：["20170728 DE 102017117174.6"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.09.23#授权;2019.11.15#实质审查的生效;2019.02.05#公开

摘要：本发明提出一种用于飞行器的螺旋桨装置以及一种具有这种螺旋桨装置的飞行器。螺旋桨装置具有第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片以及螺旋桨悬挂装置，在所述螺旋桨悬挂装置上不仅悬挂第一螺旋桨叶片而且悬挂第二螺旋桨叶片。螺旋桨装置还包括具有保持单元的驱动轴和第一连接单元。第一螺旋桨叶片能够围绕第一旋转轴线转动并且第二螺旋桨叶片能够围绕第二旋转轴线转动。螺旋桨悬挂装置能够围绕枢转轴线枢转。第一连接单元与第一螺旋桨叶片和保持单元耦联，使得在螺旋桨悬挂装置围绕枢转轴线枢转时，第一螺旋桨叶片置于围绕第一旋转轴线的旋转运动中。

主权项：1.一种用于飞行器的螺旋桨装置100，其具有：第一螺旋桨叶片110和第二螺旋桨叶片120；螺旋桨悬挂装置130，在所述螺旋桨悬挂装置上不仅悬挂所述第一螺旋桨叶片110而且悬挂所述第二螺旋桨叶片120；具有保持单元160的驱动轴140；和第一连接单元150；其中所述第一螺旋桨叶片110能够围绕第一旋转轴线112转动并且所述第二螺旋桨叶片120能够围绕第二旋转轴线122转动；其中所述螺旋桨悬挂装置130能够围绕枢转轴线132枢转；其中所述驱动轴140设置为，用于使所述螺旋桨悬挂装置130置于转动中；其中所述保持单元160将所述螺旋桨悬挂装置130与所述驱动轴140耦联；其中所述第一连接单元150与所述第一螺旋桨叶片110和所述保持单元160耦联，使得在所述螺旋桨悬挂装置130围绕所述枢转轴线132枢转时，所述第一螺旋桨叶片110被置于围绕所述第一旋转轴线112的旋转运动中。

全文数据：用于飞行器的螺旋桨装置技术领域本发明涉及一种用于飞行器的螺旋桨装置。尤其，本发明涉及用于飞行器的螺旋桨装置，飞行器例如类似于三轴飞行器或四轴飞行器以及涉及一种具有这种螺旋桨装置的飞行器。背景技术对于多种应用而言期望的是，提供一种飞行器，其能够从最小的面积起飞进而例如不需要专用的大面积的机场。此外，对于特定的使用目的需要如下飞行器，其是敏捷的并且能够精准确地被操纵并且其优选在能够该位置处悬浮并且在此能够具有良好的悬停飞行特性。在一替选的应用中，有垂直起飞能力的飞行器，有时也称作VTOL垂直起飞和降落，其用于飞向对于人或其他机器而言难于接近的地区，例如在救灾应用的范围中，以便例如能够将货物如工具、食物或药品运输到这种地区中。通常，VTOL用于运输机或也用于侦察和观察目的。另外，针对所述使用改进飞行器，在所述飞行器中至少三个、优选四个或更多个转子分别确保基本上竖直向上定向的推进，以便能够以这种方式垂直地升高或悬浮，其中所述转子配设有螺旋桨和驱动所述螺旋桨的马达。设有四个这种转子的飞行器也称作为四轴飞行器、四旋翼飞行器Quadricopter、四转子飞行器或悬浮平台。通常，具有多于三个确保升力的转子的这种飞行器称作为多轴飞行器，其中除了四轴飞行器以外，具有三个转子的变型形式三轴飞行器、具有六个转子的变型形式六轴飞行器或具有八个转子的变型形式八轴飞行器也是常用的。这种飞行器大多数情况下无人驾驶地运行并且与之相应地能够是小的。部分地，所述航空器也称作为无人驾驶飞机Drohne。无人驾驶飞机四轴飞行器和多轴飞行器使用具有固定的叶片定位角或叶片迎角的螺旋桨以产生用于悬浮的推进力。在此，经由电动机的转速控制推进。在前进速度增大时，螺旋桨产生更大阻力和振动。所述振动必须由飞行器的结构承受。所述振动损害惯性测量单元IMU，InertiaMeasurementUnit或陀螺仪并且造成在前进速度增加的情况下更差的巡航舒适度。此外，产生变换的弯曲力矩，所述弯曲力矩必须由螺旋桨和支承件承受。发明内容本发明的目的是，提供一种螺旋桨装置，其不仅能够实现良好的悬浮特性而且减少在螺旋桨装置上的负荷和振动。在此给出根据本发明的螺旋桨装置和飞行器。本发明的改进方案从下面的描述中得到。根据本发明的一个方面，提出一种用于飞行器的螺旋桨装置，所述螺旋桨装置具有第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片。此外，螺旋桨装置具有螺旋桨悬挂装置，在所述螺旋桨悬挂装置上不仅悬挂第一螺旋桨叶片而且悬挂第二螺旋桨叶片。此外，螺旋桨装置包括具有保持单元的驱动轴和第一连接单元。第一螺旋桨叶片可围绕第一旋转轴线转动。第二螺旋桨叶片可围绕第二旋转轴线转动。螺旋桨悬挂装置可围绕枢转轴线枢转。驱动轴设置为，使螺旋桨悬挂装置置于转动中。通过所述转动为螺旋桨装置提供推进力，其中在VTOL中的推进力也能够称作为提升力。保持单元将螺旋桨悬挂装置与驱动轴耦联。第一连接单元与第一螺旋桨叶片和保持单元耦联，使得在围绕枢转轴线枢转螺旋桨悬挂装置时，第一螺旋桨叶片置于围绕第一旋转轴线的旋转运动中。在一个实例中，第一旋转轴线沿着第一螺旋桨叶片的纵轴线设置。第一螺旋桨叶片的纵轴线限定为从螺旋桨根部观察朝向螺旋桨尖部。螺旋桨根部设置在螺旋桨悬挂装置上或设置在螺旋桨悬挂装置中并且与螺旋桨装置机械地耦联。根据一个实例，转动轴线和枢转轴线彼此垂直。螺旋桨装置围绕枢转轴线的枢转也能够称作为翻转或摆动。枢转轴线优选在两个螺旋桨叶片之间居中地设置，其中螺旋桨叶片能够执行围绕枢转轴线的枢转运动，更确切地说与作用到螺旋桨叶片上的升力相关，所述升力还由驱动轴的转动和具有螺旋桨装置的飞行器相对于空气空气运动、飞行器的运动的相对速度得出。相对速度尤其能够包含水平速度分量，即由飞行器的水平运动产生。在一个实例中，第一和第二旋转轴线重合。这意味着，两个螺旋桨叶片相对置在其之间具有螺旋桨悬挂装置，使得所述螺旋桨叶片具有共同的旋转轴线。在一个实例中，螺旋桨悬挂装置能够实现万向节式的悬挂并且能够实现螺旋桨悬挂装置围绕枢转轴线的所述枢转以及各个螺旋桨叶片围绕相应的旋转轴线的转动。根据本发明的一个实施方式，第一连接单元与第一螺旋桨叶片耦联，使得连接单元将围绕第一旋转轴线的旋转力施加到第一螺旋桨叶片上。因此，第一连接单元能够影响或限制第一螺旋桨叶片围绕第一旋转轴线的旋转或转动。换言之，第一连接单元设置为，使得其能够影响第一螺旋桨叶片的迎角。根据本发明的另一实施方式，第一连接单元与第一螺旋桨叶片在第一螺旋桨叶片的第一前缘上耦联。第一连接单元尤其构成为，用于将力施加到第一螺旋桨叶片上，使得螺旋桨叶片的前缘升高或下降，由此改变螺旋桨叶片的迎角，这也改变螺旋桨叶片的升力。在一个实例中，螺旋桨叶片的前缘是指向转动方向的棱边，也就是说是由空气流沿飞行方向或转动方向迎流的棱边。根据本发明的另一实施方式，第一连接单元具有连接件和与连接件耦联的耦联环。连接件与保持单元耦联。耦联环与第一螺旋桨叶片耦联。在本实施方式中，第一连接单元两件式地构成和设置，以便用作为在保持单元和螺旋桨叶片之间的连接部。要指出的是，连接单元不将螺旋桨叶片相对于保持单元固定，而是连接单元与保持单元和螺旋桨叶片耦联，以便能够影响螺旋桨叶片围绕旋转轴线的运动。从螺旋桨叶片起的提升力到飞行器上的传递，始终经由螺旋桨悬挂装置实现。连接件能够构成为轴或棒或杆。在一个实例中，连接件材料配合地例如通过焊接耦联在保持单元上。替选地，连接件能够经由其他机构与保持单元耦联。在一个实例中，耦联环形状配合地、力配合地或材料配合地例如焊接、粘结耦联在螺旋桨叶片上。在另一实例中，耦联环摩擦配合地耦联在螺旋桨叶片上。例如，耦联环围绕螺旋桨叶片的根部放置，使得力能够经由连接件和耦联环传递到螺旋桨叶片上。根据本发明的另一实施方式，连接件经由第一铰接连接装置与耦联环耦联。连接件经由第二铰接连接装置与保持单元耦联。这实现，连接件能够相对于保持单元进行枢转运动。所述枢转运动尤其是具有自由度的、即围绕第二铰接连接装置的旋转轴线的旋转运动。同样，第一铰接连接装置实现，连接件能够相对于耦联环运动，更确切地说在围绕第一铰接连接装置的旋转轴线的旋转运动的范围中。第二铰接连接装置优选是可运动的且不是刚性的。第二铰接连接装置能够是球窝关节。根据本发明的另一实施方式，第一连接单元构成用于将拉力施加到第一螺旋桨叶片上，以便将第一螺旋桨叶片围绕第一旋转轴线转动。所述拉力例如能够通过如下方式得到，即螺旋桨装置围绕螺旋桨悬挂装置的枢转轴线进行枢转运动。在所述枢转运动中，螺旋桨叶片朝向保持单元上运动并且相对置的螺旋桨叶片背离保持单元运动。与枢转运动的具体方向相关地，第一连接单元将力施加到第一螺旋桨叶片的前缘上，使得第一螺旋桨叶片占据相应的迎角。尤其，第一螺旋桨叶片的迎角减小，其方式在于，第一螺旋桨叶片的前缘被向下拉，这同样减小在第一螺旋桨叶片上的升力。针对第一螺旋桨叶片背离保持单元运动的情况，第一连接单元将拉力施加到第一螺旋桨叶片上或施加到所述第一螺旋桨叶片的前缘上。在一个实例中，拉力沿与升力的相反方向作用，也就是说当相应的螺旋桨叶片向上背离保持单元枢转时，经由拉力将前缘向下拉。根据本发明的另一实施方式，第一连接单元构成为，用于将压力施加到第一螺旋桨叶片上，以便将第一螺旋桨叶片围绕第一旋转轴线转动。这是上述情况下的相反情况。如果第一螺旋桨叶片由于螺旋桨装置的枢转运动而朝保持单元运动，那么第一连接单元抵抗所述枢转运动作用并且将第一螺旋桨叶片的前缘向上按压，以便提高迎角，这还提高在第一螺旋桨叶片上的升力。在一个实例中，压力沿与螺旋桨装置的枢转运动的相反方向作用，也就是说前缘经由压力向上压。根据本发明的另一实施方式，第一连接单元由金属材料制成或具有金属材料。因此，第一连接单元具有用于将所需的力施加到第一螺旋桨叶片上的材料特性。第一连接单元在飞行器飞行期间在螺旋桨装置中弹性地基本上不可变形，使得将拉力和压力施加到螺旋桨叶片的前缘上的其中所描述的功能能够被满足。第一连接单元在此能够成形为，使得第一连接单元与螺旋桨装置例如螺旋桨叶片的尺寸相关地以及与飞行器的其他规格例如重量、飞行速度、螺旋桨装置的转速相关地满足所产生的力，而在此基本上不会塑性地或弹性地变形。在一个实例中，连接单元能够由碳纤维或塑料制成或具有所述材料。根据本发明的另一实施方式，保持单元具有两个保持臂。保持臂设置为，用于将螺旋桨悬挂装置保持在保持臂之间的间隙中并且能够实现围绕枢转轴线的枢转。在一个实例中，螺旋桨悬挂装置通过销以万向节的方式悬挂到两个保持臂上。螺旋桨装置的或螺旋桨悬挂装置连同两个螺旋桨叶片的枢转运动围绕销的转动轴线进行。保持单元将螺旋桨叶片与驱动轴连接进而确保：驱动轴的旋转传递到螺旋桨叶片上。保持单元不受螺旋桨悬挂装置连同螺旋桨叶片的枢转运动影响。这意味着，螺旋桨悬挂装置在枢转运动中相对于保持单元运动，更确切地说进行围绕枢转轴线的旋转运动。所述枢转运动尤其能够在飞行器飞行期间进行，更确切地说，当飞行器从竖直飞行转变为水平飞行或滑行飞行时进行，所述滑行飞行包含至少一个水平分量或相对于周围空气的水平运动。在此情况下，螺旋桨悬挂装置或两个螺旋桨叶片与速度相关地进行围绕枢转轴线的上述枢转运动，螺旋桨叶片以所述速度相对于空气运动。通常来说，向前的螺旋桨叶片沿水平运动方向运动的螺旋桨叶片具有相对于周围空气的更高的速度，因为旋转速度和飞行器的运动沿相同的方向叠加，相反在向后的螺旋桨叶片与水平方向相反地运动的螺旋桨叶片的情况下，旋转速度和飞行器的水平运动部分地抵消或相反地定向。这造成，与向后的螺旋桨叶片的情况相比，在向前的螺旋桨叶片的情况下升力更高，这能够造成上述负荷和振动。第一连接单元确保，在螺旋桨装置的枢转运动中与枢转运动的方向相关地将螺旋桨叶片的前缘向上按压或向下拉，以便在存在飞行器尤其VTOL的水平运动分量的情况下补偿周期性变换的升力。根据本发明的另一实施方式，螺旋桨装置具有第二连接单元。第二连接单元与第二螺旋桨叶片和保持单元耦联，使得在螺旋桨悬挂装置围绕枢转轴线枢转时第二螺旋桨叶片置于围绕旋转轴线的旋转运动中。以类似于第一连接单元作用到第一螺旋桨叶片上的方式，第二连接单元作用到第二螺旋桨叶片上。就此而言，参照涉及第一连接单元与第一螺旋桨叶片的功能上的和结构上的联接的上述实施方案，所述实施方案类似地适用于第二连接单元与第二螺旋桨叶片的功能上的和结构上的联接。根据本发明的另一实施方式，第二连接单元与第二螺旋桨叶片在第二螺旋桨叶片的第二前缘上耦联。因此，不仅第一连接单元而且第二连接单元与相应的螺旋桨叶片的前缘耦联，使得连接单元作用到螺旋桨叶片的如下边缘上，在螺旋桨转动时或在飞行器向前飞行时所述边缘由空气迎流，并且将所述边缘向上按压或向下拉。因为两个螺旋桨叶片彼此相对置地设置并且枢转轴线位于所述螺旋桨叶片之间，所以在每次围绕枢转轴线枢转运动时在一个螺旋桨叶片上施加拉力并且在另一螺旋桨叶片上施加压力，使得一个螺旋桨叶片的迎角变大并且另一螺旋桨叶片的迎角相应地变小。根据本发明的另一实施方式，第二连接单元与第二螺旋桨叶片耦联，并且第一连接单元与第一螺旋桨叶片耦联，使得在螺旋桨悬挂装置围绕枢转轴线枢转时，第一连接单元将压力施加在第一螺旋桨叶片上并且在同一时刻第二连接单元将拉力施加在第二螺旋桨叶片上。第二连接单元与第一连接单元类似地构成。参照那些实施方案，尤其也涉及在第二连接单元和第二螺旋桨叶片之间的共同作用，该共同作用对应于在第一连接单元和第一螺旋桨叶片之间的共同作用。在前进速度增加时，在向前的螺旋桨叶片上产生大于在向后的螺旋桨叶片上的升力。通过根据本发明的螺旋桨悬挂装置，第一和第二螺旋桨叶片能够围绕枢转轴线枢转，其中在所述枢转运动期间，螺旋桨叶片的迎角受第一和或第二连接单元影响，以便影响在相应的螺旋桨叶片上的升力。由此，减少在螺旋桨叶片上的升力的周期性的变化的程度在飞行器向前飞行时，在螺旋桨装置的一整圈中，第一螺旋桨叶片是向前的螺旋桨叶片，并且第二螺旋桨叶片是向前的螺旋桨叶片，使得在螺旋桨装置的每个整圈中，升力从一个螺旋桨叶片到另一螺旋桨叶片变化至少一次并且同样减少在螺旋桨悬挂装置上的弯曲力矩和振动。根据本实例，向前的螺旋桨叶片或第二螺旋桨叶片向上运动，因为由于附加的迎流由螺旋桨的旋转速度以及飞行器沿水平方向的飞行速度构成的总和产生更大升力。连接单元引起到上述枢转的向前的螺旋桨叶片上的拉力，使得连接单元将围绕第一旋转轴线的旋转力施加到向上枢转的螺旋桨叶片上并且向下拉所述螺旋桨叶片的前缘，这减小迎角并且同样减少升力。通过将连接单元设置在螺旋桨叶片的前缘上，向上枢转的螺旋桨叶片的迎角以针对所述实例期望的方式减小。迎角Anstellwinkel也能够称作为定位角Einstellwinkel并且表示螺旋桨叶片相对于飞行方向或螺旋桨装置的旋转方向或平行于地面的水平平面的位置。在另一侧上，连接单元将压力施加在向下枢转的向后的螺旋桨叶片或第一螺旋桨叶片上，使得连接单元将旋转力围绕第一旋转轴线施加到第一螺旋桨叶片上并且向上按压向后的螺旋桨叶片的前缘。第一螺旋桨叶片的定位角以针对所述实例期望的方式提高。由此实现，减小第一和第二螺旋桨叶片的升力不均匀性进而减小在螺旋桨装置上的负荷。根据本发明的另一方面，提出一种飞行器，在所述飞行器上设置有至少一个螺旋桨装置，以便提供提升力。在一个实例中，飞行器是多轴飞行器或三轴飞行器或四轴飞行器或四旋翼飞行器并且能垂直地起飞。在此，所述螺旋桨装置或至少一个螺旋桨装置提供升力。根据本发明的另一实施方式，飞行器具有推进驱动器以及至少一个机翼。在本实例中，推进驱动器是螺旋桨。借助于推进驱动器和机翼实现快速的向前飞行。螺旋桨装置将飞行器沿垂直于地面的方向起飞或降落。机翼能够是连续的机翼。然而，飞行器也能够具有多个机翼，所述机翼侧向地设置在机身上。在从飞行器的垂直运动到向前飞行的转变中，在螺旋桨装置上，由于在向前的螺旋桨叶片第二螺旋桨叶片和向后的螺旋桨叶片第一螺旋桨叶片上的升力不均匀性而产生最大的负荷。通过由在第一和第二螺旋桨叶片上的第一和第二连接单元改变定位角，减少在螺旋桨装置上负荷和升力不平衡。螺旋桨装置优选具有刚好两个螺旋桨叶片。这具有如下优点，即在向前飞行或水平飞行中能够固定螺旋桨装置，使得两个螺旋桨叶片沿飞行方向定向螺旋桨叶片的旋转轴线指向飞行方向，以便产生尽可能小的阻力，以便能够实现更有效的飞行。在向前飞行中，用于飞行器所需的升力由机翼提供。附图说明下面，参照附图描述本发明的实施例。其中示出：图1示出根据本发明的一个实施例的飞行器的、尤其四轴飞行器的立体视图；图2示出根据本发明的另一实施例的螺旋桨装置的立体视图；图3a示出根据本发明的另一实施例的螺旋桨装置的侧视图；图3b示出根据本发明的另一实施例的螺旋桨装置的俯视图；图4示出根据本发明的另一实施例的螺旋桨装置的另一侧视图；图5a-e示出根据本发明的另一实施例的螺旋桨装置的另外的侧视图。具体实施方式在附图中的示图是示意性的并且不符合比例。如果在下面的附图说明中使用相同的附图标记，那么所述附图标记涉及相同的或类似的元件。图1示出具有在飞行器上的至少一个螺旋桨装置100的飞行器1在图1的实例中存在四个螺旋桨装置100，以便提供提升力。在示出的实施方式中，飞行器1具有双翼结构，其中与在四轴飞行器中类似地，在机翼3a、3b之一的每个端部上设置有四个配设有螺旋桨7的提升转子5中的一个提升转子。提升转子在吊舱6上设置在机翼3a、3b的端部上。飞行器1具有承载结构27以及翼结构15。承载结构27为飞行器1提供所需的机械强度，以便将例如由提升转子5或由机翼3a、3b产生的力传递到飞行器1的各个区域之间。承载结构27为此例如具有横梁、纵梁和隔框，借助于所述横梁、纵梁和隔框还能够形成长形的机身13以及机翼3a、3b的用于承载的部分。在图1中示出的实例中，承载结构27与翼结构15共同地构成双翼结构，其中长形的机身13设有沿水平方向依次设置的两对机翼3a、3b，所述机翼横向地，近似直角地从机身13侧向地伸出。翼结构15的机翼3a、3b在此构成并且在这种适合的位置上安装在机身13上，使得翼结构15相对于飞行器1的重心的中性点Neutralpunkt以适合于飞行器1的水平飞行的方式定位。在此，能够将具有多个承载翼轮廓部的翼结构的或承载翼轮廓部的中性点理解为在较大的迎角的范围内具有恒定的扭矩的固定点。翼结构15还形成飞行器的多个机翼3a、3b。翼结构15的每个机翼3a、3b在此具有适合的轮廓部，以便在飞行器1水平运动时通过动态的升力产生在飞行器1上的升力。不仅在前部的机翼对的机翼3a上而且在后部的机翼对的机翼3b上，还能够设有呈活门或舵形式的尾翼21、23，所述尾翼与在传统的飞机中类似地在沿水平方向的高的巡航速度下能够用作升降舵或升降尾翼。此外，在机身13的尾部上能够设有侧尾翼或侧舵25。在每个机翼3a、3b的端部或端部区域上，各一个提升转子5设置在吊舱6上，使得总共四个提升转子5设置在共同的平面中并且设置在虚拟的四角形的四个角部上。每个提升转子5具有螺旋桨装置100，能够经由转子轴线19和马达旋转地驱动所述螺旋桨装置。每个螺旋桨装置100具有第一和第二螺旋桨叶片110、120。每个提升转子5设计用于产生升力210参见图3a。提升转子5在此应当在飞行器1上定位和定向，使得由其产生的升力的总和大致穿过飞行器1的重心伸展，尤其在同时同样地操纵所有提升转子5的情况下。由提升转子5总共可产生的升力在此应当足够使飞行器1升高和悬浮。为了达到高的巡航速度，飞行器1附加地具有推进驱动器9和两个机翼3a、3b，借助于所述推进驱动器能够产生沿水平方向作用的推力30参见图1。图2针对如图1中示出的四个提升转子5之一示出根据本发明的一个实施例的螺旋桨装置100的立体视图。用于飞行器的螺旋桨装置100具有第一螺旋桨叶片110和第二螺旋桨叶片120。此外，示出螺旋桨悬挂装置130，在所述螺旋桨悬挂装置上不仅悬挂第一螺旋桨叶片110而且悬挂第二螺旋桨叶片120。此外，螺旋桨装置100包括驱动轴140和第一连接单元150，驱动轴具有保持单元160。驱动轴140与提升转子的马达耦联或可与其耦联。第一螺旋桨叶片110可围绕第一旋转轴线112转动并且第二螺旋桨叶片120可围绕第二旋转轴线122转动。螺旋桨悬挂装置130可围绕枢转轴线132枢转。驱动轴140设置用于将螺旋桨悬挂装置130置于转动中。保持单元160将螺旋桨悬挂装置130与驱动轴140耦联，使得驱动轴140的转动能够传递到螺旋桨悬挂装置130和螺旋桨叶片110、120上。第一连接单元150与第一螺旋桨叶片110和保持单元160耦联，使得在将螺旋桨悬挂装置130围绕枢转轴线132枢转时，第一螺旋桨叶片110置于围绕第一旋转轴线112的旋转运动中。如果第一螺旋桨叶片110向下枢转，那么其前缘114被向上按压并且反之亦然。在一方面旋转轴线112、122和枢转轴线132之间的角度能够为90°。所述角度沿螺旋桨的转动方向观察位于45°和90°之间。沿旋转平面观察，所述角度是在旋转轴线112、122和枢转轴线132之间的敞开角度。旋转轴线112、122优选处于相同的平面中，即不具有沿升力方向的竖直错位。当旋转轴线不枢转，即水平延伸时，旋转轴线112、122还能够位于与枢转轴线132相同的平面中。替选地，旋转轴线112、122能够相对于枢转轴线132竖直地错开。在一个实例中，螺旋桨叶片110、120和螺旋桨悬挂装置130能够一件式地构成。螺旋桨叶片围绕旋转轴线112、122的旋转运动能够经由材料特性实现，例如经由螺旋桨叶片的弹性实现，其中至少在螺旋桨叶片根部的区域中必须存在所述弹性。在本实例中，附加地能够将螺旋桨悬挂装置130和保持单元150一件式地构成，其中围绕枢转轴线132的枢转运动同样经由材料特性实现，尤其经由螺旋桨悬挂装置130的和或保持单元150的弹性实现。根据一个实施方式，第一连接单元150与第一螺旋桨叶片110耦联，使得连接单元150将围绕旋转轴线112的旋转力施加到螺旋桨叶片110上。根据一个实施方式，第一连接单元150与第一螺旋桨叶片110在第一螺旋桨叶片110的第一前缘114上耦联。此外，第一连接单元150在一个实例中具有连接件152和与连接件152耦联的耦联环154。连接件152与保持单元160耦联。耦联环154与第一螺旋桨叶片110耦联。在一个实例中，连接件152经由第一铰接连接装置与耦联环154耦联。在一个实例中，连接件152经由第二铰接连接装置与保持单元160耦联。在一个实例中，第一连接单元150构成用于将拉力施加到第一螺旋桨叶片110上，以便使第一螺旋桨叶片110围绕第一旋转轴线112转动。在一个实例中，第一连接单元150构成为，用于将压力施加到第一螺旋桨叶片110上，以便将使第一螺旋桨叶片110围绕第一旋转轴线112转动。如从图2中可见，在螺旋桨装置围绕枢转轴线132枢转运动时，一个螺旋桨叶片朝向保持单元运动并且另一螺旋桨叶片背离保持单元运动。通过所述枢转运动，一个螺旋桨叶片的迎角始终提高并且另一螺旋桨叶片的迎角减小，由此向下朝向保持单元枢转的螺旋桨叶片得到比另一螺旋桨叶片更高的迎角，使得在向下枢转的螺旋桨叶片上的升力提高。通常地，每个螺旋桨叶片经受单独的升力。在两个螺旋桨叶片上的升力之间的不平衡造成：螺旋桨装置围绕枢转轴线132枢转。为了补偿升力之间的不平衡，设有连接单元并且引起在两个螺旋桨叶片上的升力之间的补偿，其方式在于：与围绕枢转轴线132的枢转运动相关地，将螺旋桨叶片的前缘向上按压或向下拉。迎角给出在旋转方向或旋转平面和螺旋桨叶片的前缘和后缘之间的连接线之间的角度。换言之，迎角给出螺旋桨叶片的斜度。在一个实例中，第一连接单元150由金属材料制成。在一个实例中，保持单元160具有两个保持臂164，其中保持臂164设置用于将螺旋桨悬挂装置保持在保持臂之间的间隙中并且能够实现围绕枢转轴线132的枢转。在一个实例中，保持单元具有两个保持臂164和圆盘162，以便将螺旋桨悬挂装置130与驱动轴140连接或彼此耦联；保持单元能够与驱动轴整体地构成。在一个实例中，螺旋桨装置具有第二连接单元170。第二连接单元170与第二螺旋桨叶片120和保持单元160耦联，使得在将螺旋桨悬挂装置130围绕枢转轴线132枢转时，第二螺旋桨叶片120被置于围绕第二旋转轴线122的旋转运动中。在一个实例中，第二连接单元170与第二螺旋桨叶片120在第二螺旋桨叶片120的第二前缘124上耦联。在一个实例中，第二连接单元170与第二螺旋桨叶片120耦联并且第一连接单元150与螺旋桨叶片110耦联，使得在螺旋桨悬挂装置130围绕枢转轴线132枢转时，第一连接单元150将压力施加在第一螺旋桨叶片110上并且在同一时刻第二连接单元170将拉力施加在第二螺旋桨叶片120上。图3a和图3b示出螺旋桨装置在飞行的一个阶段中的运动样式，例如飞行器的运动从悬浮飞行或竖直飞行变换到向前飞行。螺旋桨装置100如上文所描述能使飞行器垂直向上地起飞。推进驱动器9施加推进力用于向前飞行。向前飞行的方向用箭头220示出，其中箭头220指向绘图平面内。在一个实例中，在向前速度增加时造成在第一螺旋桨叶片和第二螺旋桨叶片上的升力分配不均匀，其中在示出的实例中第二螺旋桨叶片120是向前的螺旋桨叶片并且第一螺旋桨叶片110是向后的螺旋桨叶片。在一个实例中，第二螺旋桨叶片120是向前的螺旋桨叶片，也就是说第二螺旋桨叶片的转动方向240a沿着前进方向转动参见图3b并且第一螺旋桨叶片110是向后的螺旋桨叶片，也就是说第一螺旋桨叶片沿相反方向240b转动用于向前飞行。在向前速度增加时，与在向后的螺旋桨叶片110上相比，在向前的螺旋桨叶片120上产生更大的升力230a。根据本实例，向前的螺旋桨叶片或第二螺旋桨叶片向上运动，因为其由于附加的迎流而经受更大的升力230a。向后的螺旋桨叶片110相反经受较小的迎流，使得第一螺旋桨叶片110的升力230b减小。通过根据本发明的螺旋桨悬挂装置，第一和第二螺旋桨叶片110、120能够枢转参见箭头250并且与相应的螺旋桨叶片相关联的连接单元作用到前缘上，以便影响螺旋桨叶片的迎角。在图3a和3b的实例中，将向后的螺旋桨叶片110的前缘向上压迎角提高，这造成提高的升力并且将向前的螺旋桨叶片120的前缘向下拉迎角减小，这造成减小的升力。由此减小枢转运动的程度。图4示出连接件152，所述连接件将拉力参见箭头300施加到向上枢转的第二螺旋桨叶片120向前的螺旋桨叶片参见图3a上，使得连接件152将围绕第二旋转轴线122的旋转力310施加到向前的螺旋桨叶片120上。通过将连接件152和连接单元共同地设置在螺旋桨叶片的前缘124上，第二螺旋桨叶片以如下方式转动，即当第二螺旋桨叶片向下枢转时，减小第二螺旋桨叶片的定位角。通过减小定位角，减小在第二螺旋桨叶片上的升力。连接单元150以类似的方式然而沿相反方向作用到向下枢转的向后的螺旋桨叶片或第一螺旋桨叶片110上。如果第二螺旋桨叶片向上枢转，那么这造成：第一螺旋桨叶片强制性地向下枢转。施加压力，使得连接单元150将围绕第一旋转轴线112的旋转力310施加到第一螺旋桨叶片110上。第一螺旋桨叶片110的定位角增大，以便提高向后的螺旋桨叶片的升力。通过根据本发明的螺旋桨装置，实现减少第一和第二螺旋桨叶片的升力不平衡进而减小在螺旋桨装置上的负荷。通过围绕枢转轴线枢转，始终提高一个螺旋桨叶片的定位角，而减小相对置的螺旋桨叶片的定位角。图5a-5e示出第一或第二螺旋桨叶片110、120的迎角或定位角的、与螺旋桨装置围绕枢转轴线的枢转运动相关的变化。通过连接线510的设置而示出迎角。原则上，相对于螺旋桨装置的旋转平面给出迎角。连接线510能够视作为在螺旋桨叶片的前缘114、124的点与后缘214、224的点之间的连接进而显示螺旋桨叶片的倾斜度，其中所述倾斜度对应于迎角。图5a至5e示出螺旋桨装置100的不同的枢转角度位置，其中螺旋桨叶片设置为，使得一个螺旋桨叶片从绘图平面起指向观察者并且另一螺旋桨叶片背离观察者指向绘图平面内。为了更简单的参照的目的，指向外的螺旋桨叶片在此称作为前方的螺旋桨叶片并且另一螺旋桨叶片称作为后方的螺旋桨叶片，其中所述方向说明在此与飞行器的飞行方向无关。在图5a中，前方的螺旋桨叶片近似完全地向下枢转进而对应于具有与另一螺旋桨叶片相比较小的升力的情况。在这些螺旋桨叶片上的升力的关系造成：另一螺旋桨叶片向上枢转，这仅能够是在另一螺旋桨叶片上的更强的升力的结果。相反，在图5e中示出相反的情况，其中前方的螺旋桨叶片向上枢转并且对应于具有较大升力的情况，与后方的螺旋桨叶片相比。图5b、5c、5d示出在向下的最大偏转图5a和向上的最大偏转图5e之间的枢转角度的中间位置。在图5a中，螺旋桨叶片最大程度地向下枢转。迎角是最大的，因为当螺旋桨叶片向下枢转时，连接单元150将螺旋桨叶片的前缘向上压或保持在上方。由此造成：螺旋桨叶片的后缘214、224比前缘114、124位于更深，这造成大的迎角。迎角由螺旋桨叶片围绕螺旋桨叶片的轴线的转动得出，其中通过固定的连接件与枢转运动组合地引起所述转动。图5b-5e示出当螺旋桨叶片从下方的位置最大程度向下枢转向上枢转时，螺旋桨叶片的迎角减小由变得更平坦的连接线510表明。迎角如上文所描述通过连接单元与枢转运动相关地改变或被动地预设，因为连接单元与螺旋桨叶片的前缘耦联并且前缘至少在耦联点附近与连接单元保持在几乎相同的高度上，即使螺旋桨叶片枢转时也如此。因此，连接单元不受执行器影响并且也不受控制单元控制，而是纯被动的元件。将在图5a至5e中的各两个水平的点虚线500、505理解为参照线或辅助线并且能够示意性地显示前方的螺旋桨叶片的前缘和后缘的位置，其中上部的线505能够与前缘相关联并且下部的线500能够与后缘相关联。螺旋桨叶片向下枢转得越多在图5a、5b中的前方的螺旋桨叶片，迎角越大，因为螺旋桨叶片的枢转运动向下枢转，然而前缘至少在耦联点附近与连接单元保持在几乎相同的高度上。相反适用：在向上枢转时图5d、5e螺旋桨叶片的迎角变得更平坦，因为连接单元将螺旋桨叶片的前缘保持在下方。向上的枢转运动造成：后缘相对于前缘升高，并且在两个水平的点虚线500、505之间的间距变得更小。通过变得更平坦的迎角，在所述向上枢转的螺旋桨叶片上的升力减小。在图5a中，在前方的和后方的螺旋桨叶片的升力之间的差是非常大的，更确切地说在最大程度向上枢转的后方的螺旋桨叶片上的升力明显大于在前方的螺旋桨叶片上的升力。在前方的螺旋桨叶片上的大的迎角在那用于补偿在螺旋桨叶片上的升力之间的所述不平衡。同时，后方的螺旋桨叶片的迎角减小，因为所述后方的螺旋桨叶片最大程度向上枢转。因此，通过调整在两个螺旋桨叶片上的迎角来补偿不平衡。对于图5e适用相同内容，然而具有相反的符号，因为前方的螺旋桨叶片最大程度地向上偏转。图5c示出如下情况，其中在螺旋桨叶片上的升力处于平衡。螺旋桨叶片虽然分别具有大于0°的迎角，然而所述螺旋桨叶片位于相同的高度上，即不平衡。在图5c中的螺旋桨叶片的迎角提供用于悬浮飞行或竖直飞行所需的升力。通过根据本发明的螺旋桨装置，飞行器具有改善的垂直起飞能力并且能够达到更快的巡航速度。尤其，也改善从垂直飞行或悬浮飞行到水平飞行的过渡。所述过渡也能够称作为转变阶段。在一个实例中，电地驱动提升螺旋桨。提升高度能够通过根据本发明的螺旋桨装置通过改变驱动轴的或马达的转速和通过调节第一和第二螺旋桨叶片的定位角或迎角来改变。螺旋桨的直径能够为70cm至250cm的尺寸。飞行器的起飞重量能够为100kg和1000kg之间。在另一实施方式中，也能够通过具有强制转动的螺旋桨来支持定位角的改变。补充地要指出的是，“包括”不排除其他元件或步骤并且“一个”不排除多个。还要指出的是，参照上面的实施例之一所描述的特征或步骤也能够以与其他上述实施例的其他特征和步骤组合的方式使用。在权利要求中的附图标记不视为限制。附图标记列表1飞行器3a、3b机翼5提升转子6、17吊舱7螺旋桨9推进驱动器11推进螺旋桨13机身15翼结构19转子轴线21、23尾翼leitwerke25侧尾翼27承载结构30推进力100螺旋桨装置110第一螺旋桨叶片112第一旋转轴线114第一前缘120第二螺旋桨叶片122第一旋转轴线124第二前缘130螺旋桨悬挂装置132枢转轴线134销140驱动轴150第一连接单元152连接件154耦联环160保持单元162圆盘164保持臂166支承元件、销170第二连接件210升力214第一后缘220前进方向224第二后缘230a第二螺旋桨叶片的升力230b第一螺旋桨叶片的升力240a第二螺旋桨叶片的转动方向240b第一螺旋桨叶片的转动方向300拉力310旋转力500、505水平的点划线510连接线

权利要求：1.一种用于飞行器的螺旋桨装置100，其具有：第一螺旋桨叶片110和第二螺旋桨叶片120；螺旋桨悬挂装置130，在所述螺旋桨悬挂装置上不仅悬挂所述第一螺旋桨叶片110而且悬挂所述第二螺旋桨叶片120；具有保持单元160的驱动轴140；和第一连接单元150；其中所述第一螺旋桨叶片110能够围绕第一旋转轴线112转动并且所述第二螺旋桨叶片120能够围绕第二旋转轴线122转动；其中所述螺旋桨悬挂装置130能够围绕枢转轴线132枢转；其中所述驱动轴140设置为，用于使所述螺旋桨悬挂装置130置于转动中；其中所述保持单元160将所述螺旋桨悬挂装置130与所述驱动轴140耦联；其中所述第一连接单元150与所述第一螺旋桨叶片110和所述保持单元160耦联，使得在所述螺旋桨悬挂装置130围绕所述枢转轴线132枢转时，所述第一螺旋桨叶片110被置于围绕所述第一旋转轴线112的旋转运动中。2.根据权利要求1所述的螺旋桨装置100，其中所述第一连接单元150与所述第一螺旋桨叶片110耦联，使得所述连接单元150将围绕所述第一旋转轴线112的旋转力施加到所述第一螺旋桨叶片110上。3.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置100，其中所述第一连接单元150与所述第一螺旋桨叶片110在所述第一螺旋桨叶片110的第一前缘114上耦联。4.根据上述权利要求中任一项所述的螺旋桨装置100，其中所述第一连接单元150具有连接件152和与所述连接件152耦联的耦联环154；其中所述连接件152与所述保持单元160耦联；其中所述耦联环154与所述第一螺旋桨叶片110耦联。5.根据权利要求4所述的螺旋桨装置100，其中所述连接件152经由第一铰接连接装置与所述耦联环154耦联；其中所述连接件152经由第二铰接连接装置与所述保持单元160耦联。6.根据上述权利要求中任一项所述的螺旋桨装置100，其中所述第一连接单元150构成为，用于将拉力施加到所述第一螺旋桨叶片110上，以便将所述第一螺旋桨叶片110围绕所述第一旋转轴线112转动。7.根据上述权利要求中任一项所述的螺旋桨装置100，其中所述第一连接单元150构成为，用于将压力施加到所述第一螺旋桨叶片110上，以便将所述第一螺旋桨叶片110围绕所述第一旋转轴线112转动。8.根据上述权利要求中任一项所述的螺旋桨装置100，其中所述第一连接单元150由金属材料制成。9.根据上述权利要求中任一项所述的螺旋桨装置100，其中所述保持单元160具有两个保持臂164，其中所述保持臂设置为，用于将所述螺旋桨悬挂装置保持在所述保持臂之间的间隙中并且能够实现围绕所述枢转轴线132枢转。10.根据上述权利要求中任一项所述的螺旋桨装置100，所述螺旋桨装置还具有：第二连接单元170；其中所述第二连接单元170与所述第二螺旋桨叶片120和所述保持单元160耦联，使得在所述螺旋桨悬挂装置130围绕所述枢转轴线132枢转时，所述第二螺旋桨叶片120被置于围绕所述第二旋转轴线122的旋转运动中。11.根据权利要求10所述的螺旋桨装置100，其中所述第二连接单元170与所述第二螺旋桨叶片120在所述第二螺旋桨叶片120的第二前缘124上耦联。12.根据权利要求10或11所述的螺旋桨装置100，其中所述第二连接单元170与所述第二螺旋桨叶片120耦联并且所述第一连接单元150与所述第一螺旋桨叶片110耦联，使得在所述螺旋桨悬挂装置130围绕所述枢转轴线132枢转时，所述第一连接单元150将压力施加到所述第一螺旋桨叶片110上并且在同一时刻所述第二连接单元170将拉力施加到所述第二螺旋桨叶片120上。13.一种飞行器1，其具有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的螺旋桨装置100。14.根据权利要求13所述的飞行器1，其中至少一个螺旋桨装置100设置在所述飞行器上，以便提供提升力。15.根据权利要求13或14所述的飞行器1，所述飞行器还具有推进驱动器9以及至少一个机翼3a，3b。

百度查询： 空中客车防务和空间有限责任公司 用于飞行器的螺旋桨装置

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD