具有用于使螺旋桨叶片顺桨的装置的反向旋转螺旋桨系统

具体实施方式

参照图1，可以看到根据本发明的一个优选实施方式的用于飞行器涡轮发动机的反向旋转螺旋桨系统1的一部分。

X轴对应于螺旋桨系统1的纵向方向，也对应于集成有这种螺旋桨系统1的涡轮发动机的纵向方向。Y轴对应于螺旋桨系统1的横向方向，Z轴对应于竖直方向或高度方向，这三个轴互相垂直。

螺旋桨系统1包括定子或壳体2(仅示意性地示出)，该定子定中心于系统的纵向轴线4，且平行于X轴。此定子以已知的方式连接至涡轮发动机的其它壳体。为此，表示出，螺旋桨系统1被优选地设计为使得螺旋桨没有围绕螺旋桨的外部径向护罩，即为“开放式转子”类型，如在图1中看到的。

另外，反向旋转螺旋桨系统1的集成有第一螺旋桨6或上游螺旋桨，其支承叶片6a。以相似的方式，系统1包括第二螺旋桨8或下游螺旋桨，其支承叶片8a。因此，螺旋桨6，8沿着穿过系统1的空气的主要流动方向(由平行于X轴的箭头10示意性地示出)彼此间隔，该主要流动方向也作为下面使用的术语“上游”和“下游”的参考。两个螺旋桨6，8围绕轴线4(两个螺旋桨定中心于轴线4)在相对方向上旋转，同时，相对于保持固定的定子2发生旋转。螺旋桨6沿着第一旋转方向12转动，在前视图中该方向可以是顺时针的，并且，螺旋桨8沿着第二旋转方向14转动，该第二方向与第一方向相对，并且，其在前视图中可以是逆时针的，在不超出本发明范围的情况下，可采用相反的情况。

在所有描述中，应当注意，给定元件的“旋转速度”的概念对应于其沿着纵向轴线4相对于固定定子2的旋转速度，除非另外定位轴线。

首先，关于第一螺旋桨6，其包括定中心于轴线4的驱动轴16，并且，该驱动轴旨在由机械传动装置(未示出)旋转地驱动，例如，形成具有周转齿轮系(train)的减速器，该减速器由涡轮发动机的涡轮机驱动。

此空心轴16在其上游端固定地支撑第一转子18，该第一转子18由此在第一方向12上旋转，该第一转子在其外部径向端部处(即在其圆周冠部处)容纳所述第一螺旋桨叶片6a。为此，在定中心于轴线4的转子18中制造孔20，以便容纳叶片6a的底部21，叶片中的每个均具有相对于叶片的主轴线24(优选地对应于螺旋桨系统1的径向轴线)偏心的销22。

应当注意，转子18大致采用从驱动轴16的上游端开始并朝着下游打开的截锥形状。

已知地，朝着内部径向伸出的偏心销22属于用于第一叶片的第一调整控制系统26，其允许相对于轴线4在最小攻角位置和最大攻角位置之间移动叶片。通过使叶片围绕其自身枢转，即，围绕其主轴线24(其也对应于相关孔20的轴线)枢转，实现这两个位置之间的每个叶片6a的移动。

为此，调整控制系统26包括第一滑动构件，该第一滑动构件例如是定中心于轴线4的控制锥体28类型的，并能够相对于定子沿着该轴线滑动。

此控制锥体28(例如，朝着上游打开)，在具有最大直径的其上游端处，具有多个用于容纳第一叶片的偏心销22的孔30。如本领域的技术人员同样已知的，锥体28沿着第一滑动方向32a(即朝着轴线4上游)的移动，导致第一叶片6a靠近其最小攻角位置，也叫做最小角度位置或中立位置，以导致螺旋桨6的顺桨。如前所述，叶片6a沿着其轴线24朝着图1所示的其中立位置在其孔20内部的旋转，响应于锥体支承的偏心销22上的锥体28的平移挤压而实现。在图1中，实际上，锥体28被示出其在第一滑动方向32上的行程结束的位置处，在那里，锥体允许叶片6a采用确保螺旋桨顺桨的中立位置。然而，可替代地，在不超出本发明范围的情况下，系统1被设计为使得可用定位在与第一方向32a相对的第二滑动方向32b上的行程终点处的锥体28获得叶片6a的中立位置。

仍然参照图1，与如上所述相同，锥体沿着第二滑动方向32b(即，朝着沿着轴线4的下游)的位移，导致第一叶片6a靠近其最大攻角位置，以寻求实现最大推力。而且，叶片6a沿着其轴线24的朝着其最大攻角位置的旋转，响应于锥体支承的偏心销22上的锥体28的平移挤压而实现。

应当注意，由于通过球窝接头31，偏心销22容纳在锥体的孔30中，轴16、转子18和叶片6a共同形成沿着轴线4旋转连接的组件。作为说明，偏心销22的位移和锥体28的位移可采用沿着轴线4的平移和围绕此轴线的旋转的组合的形式。作为说明，可通过在叶片底部的偏心销和相同锥体之间引入环，来回避(contourner)此双重运动。在环和锥体之间实现上述旋转运动，从而导致该锥体仅轴向平移地运动。

为了确保控制锥体沿着方向32a和32b的平移，调整控制系统26装配有第一驱动旋转装置，例如，其是滚珠螺杆38类型的，定中心于轴线4。传统地，将此螺杆38设计为将围绕轴线4的旋转运动转变成沿着相同轴线4的锥体28的滑动运动，与蜗杆类似。

螺杆38位于轴16的周围，并由控制锥体28包围，锥体的基本圆柱形的内部41与螺杆38的外螺纹配合，相对于转子18和定子永久保持平移地固定。为此，应当注意，锥体28是螺旋桨6的上述元件中的可相对于定子沿着轴线4平移移动的唯一元件，其它元件彼此之间且相对于定子平移地固定。

滚珠螺杆38的上游端与允许对此螺杆施加旋转运动的第一电机40配合，从而使锥体28平移移动。事实上，例如在转子18的环形底座中，电机40设置有固定在螺旋桨6的转子18上的定子，并且还设置有固定在螺杆38的上游端上的转子。因此，当电机40静止时，由螺旋桨的转子驱动螺杆38围绕轴线4旋转，因此，在相同方向上并具有与上述旋转连接的组件相同的速度，该组件包括轴16，转子18，叶片6a和锥体28。因此，螺杆38和上述组件的此旋转停止是电机40的转子18和定子的旋转停止的结果。

另一方面，当驱动电机40时，螺杆38的旋转速度变得与仍连接转子18的锥体28的速度不同，这导致在这两个构件之间产生相对旋转速度，从而导致锥体28沿着螺杆38在两个方向32a，32b中的一个方向上的期望的滑动，螺杆38相对于定子保持平移地固定。因此，这样，即通过引导电机40，可控制叶片6a在最小攻角位置和最大攻角位置之间的调整。

至于具有与螺旋桨6的设计基本相似的设计的位于更下游的第二螺旋桨8，其包括定中心于轴线4的驱动轴46，该驱动轴46例如位于与穿过其的驱动轴16周围。第二螺旋桨8还旨在由通过涡轮发动机的涡轮机驱动的机械传动装置旋转驱动。

此空心轴46在其下游处固定地支撑第二转子48，该第二转子48由此在第二方向14上旋转，该第二转子在其外部径向端处(即在其圆周冠部处)容纳所述第二螺旋桨叶片8a。为此，在定中心于轴线4的转子48中制造孔50，以容纳叶片8a的底部51，叶片中的每个均具有相对于叶片的主轴线54(优选地对应于螺旋桨系统1的径向轴线)偏心的销52。

应当注意，转子48大致采用从驱动轴46的下游端开始并朝着上游打开的截锥形状。

朝着内部径向伸出的偏心销52属于用于第二叶片的第二调整控制系统56，其运行相对于轴线4在最小攻角位置和最大攻角位置之间移动叶片。通过使叶片围绕其自身在孔50中枢转，即，围绕其主轴线54(其也对应于此孔的轴线)，实现这两个位置之间的每个叶片8a的移动。

为此，调整控制系统56包括第二滑动构件，该第二滑动构件例如是定中心于轴线4的控制锥体58类型的，并能够沿着该轴线滑动。

此控制锥体58(例如，朝着上游打开)，在具有最大直径的其上游端处，具有多个用于容纳第二叶片的偏心销52的孔60。如本领域的技术人员同样已知的，锥体58沿着第三滑动方向62a(即朝着沿着轴线4的上游)的移动，导致第二叶片8a靠近其中立位置，以导致螺旋桨8的顺桨。如前所述，叶片8a沿着其轴线54朝着图1所示的其中立位置的旋转，响应于锥体支承的偏心销52上的锥体58的平移挤压而实现。在图1中，实际上，锥体58被示出其在第三滑动方向62a上的行程结束的位置处，在那里，锥体允许叶片8a采用确保螺旋桨的顺桨的中立位置。然而，这里也可替代地，在不超出本发明范围的情况下，系统1被设计为使得可用定位在与第三方向62a相对的第四滑动方向62b上的行程终点处的锥体58获得叶片8a的中立位置。

仍参照图1，与如上所述相同，锥体58沿着第四滑动方向62b(与上述的第二滑动方向32b相同，即，朝着沿着轴线4的下游)的位移，导致第二叶片8a靠近其最大攻角位置，以寻求实现最大推力。而且，叶片8a沿着其轴线54的朝着其最大攻角位置的旋转，响应于锥体支承的偏心销52上的锥体58的平移挤压而实现。

应当注意，由于通过球窝接头31，偏心销52容纳在锥体的孔60中，轴46、转子48和叶片8a共同形成沿着轴线4旋转连接的组件。而且，偏心销52的位移和锥体58的位移可采用沿着轴线4的平移和围绕此轴线的旋转的组合的形式。作为说明，可通过在叶片底部的偏心销和相同锥体之间引入环，来回避此双重运动。在环和锥体之间实现上述旋转运动，从而导致该锥体仅轴向平移地运动。

为了确保控制锥体沿着方向62a和62b的平移，调整控制系统56装配有第二驱动旋转装置，例如，其也是滚珠螺杆68类型的，定中心于轴线4。传统地，将此螺杆68设计为将围绕轴线4的旋转运动转变成沿着相同轴线4的锥体58的滑动运动，与蜗杆类似。

螺杆68位于轴46的周围，并由控制锥体58包围，锥体的基本圆柱形的内部71与螺杆68的外螺纹配合，相对于转子48和定子永久地保持平移地固定。为此，应当注意，锥体58是螺旋桨8的上述元件中的可相对于定子沿着轴线4平移移动的唯一元件，其它元件彼此之间且相对于定子平移地固定。

滚珠螺杆68的下游端与允许对此螺杆施加旋转运动的第二电机70配合，从而使锥体58平移移动。事实上，例如在转子48的环形底座中，电机70设置有固定在螺旋桨8的转子48上的定子，并且还设置有固定在螺杆68的下游端上的转子。因此，当电机70静止时，由螺旋桨的转子驱动螺杆68围绕轴线4旋转，因此，在相同方向上并具有与上述旋转连接组件相同的速度，该组件包括轴46，转子48，叶片8a和锥体68。因此，螺杆68和上述组件的此旋转停止是电机70的转子48和定子之间的旋转停止的结果。

另一方面，当驱动电机70时，螺杆68的旋转速度变得与仍连接转子48的锥体58的速度不同，这导致在这两个构件之间产生相对旋转速度，从而导致锥体58沿着螺杆68在两个方向62a，62b中的一个方向上的期望的滑动，螺杆68相对于定子保持平移地固定。因此，这样，即通过引导电机70，可控制叶片8a在最小攻角位置和最大攻角位置之间的叶片8a的调整，并且，此与第一叶片6a的调整无关。

本发明的一个特征是离合装置72的设置，该离合装置允许旋转地连接两个滚珠螺杆(vis àbille)38，68，第一滚珠螺杆的下游端38a靠近第二滚珠螺杆的上游端68a，如可在图1中看到的。更精确地，如将参照图3详细描述的，两个端部互相配合，以形成离合装置72。

整体上，螺旋桨系统1被设计为使得当离合装置72接合时，在旋转装置之间产生一个相对于另一个的相互制动，因此，一方面，在由第一转子18旋转驱动的锥体28和制动的螺杆38之间，并且，另一方面，在由第二转子48旋转驱动的锥体58和与螺杆38接合的制动的螺杆68之间，产生相对旋转速度。这些相对旋转速度导致锥体28，58中的每个分别在第一方向32a和第三方向62a上移动，使叶片6a，8a进入确保顺桨的中立位置。

参照图2a，可在例如在正常操作过程中所采用的构造中示意性地看到螺旋桨系统1，即，只要不发出使螺旋桨顺桨的命令。

如前所述，只要不命令调整修改，并且，只要离合装置保持脱离，螺杆38和68便在相对方向12，14上旋转，每个螺杆都与其相关转子18，48和锥体28，58具有相同的方向和旋转速度，这是由于其被转子18，48驱动围绕轴线4旋转的原因。在涡轮发动机的正常操作过程中，可独立地驱动电机40，70，以使叶片6a，8a位于所期望的调整位置中。

当离合装置在叶片的顺桨命令之后接合时，螺杆38，68彼此摩擦，彼此驱动()，并通过变得快速旋转接合来完成，这导致螺杆自动采用相同的旋转速度和相同的旋转方向。

在第一种情况中(螺杆36，38的相互摩擦导致这两个螺杆之间的运动平衡)，此旋转速度变为零。在第二种情况中，这两个作用不会导致螺杆之间的运动平衡，因此，对于两个螺杆38，68来说，旋转速度不是零。此速度保持比转子18，48的旋转速度和由这些转子驱动的控制锥体28，58的速度低。

对于两个螺杆旋转接合的这两种情况，在螺杆38，68和其相关锥体28，58之间产生的沿着轴线4的相对旋转速度，始终以转子的速度来驱动，这允许自动地获得锥体28，58的快速且可靠的移动，从而导致两个螺旋桨的叶片的顺桨。

反向旋转螺旋桨系统1还被设计为使得当锥体28，58在其相对于螺杆38，68的平移运动中到达行程终点时(使叶片6a，8a处于例如图2b所示的中立位置)，设置在行程终点处的挡块防止其继续沿着螺杆滑动。例如，当无法朝着上游进一步移动偏心销时，这些挡块可由锥体28，58的孔30，60和其相关的偏心销22，52之间的接触构成。因此，这产生阻挡，从而导致锥体28，58变得与其相关螺杆旋转地连接。为此，甚至更优选地，并且例如由图1中的参考数字55所表示的，可以设置在行程终点处、在每个锥体和其相关的螺杆之间的平面对平面的接触。当然，也可提供同样类型的挡块57，以停止在与锥体28，58相对的移动方向上的移动。

在第一种情况中(在驱动离合装置72之后，螺杆38，68分别相对于转子18和48的旋转地停止)，锥体同时到达其平移的行程终点。因此，使叶片产生顺桨，并且，由于停止其相对于其转子的旋转，由这些转子分别旋转地驱动滚珠螺杆，该接合充当盘式制动器的角色，这趋向于停止螺旋桨的旋转。因此，离合装置72的简单驱动自动地导致叶片的顺桨，然后，导致螺旋桨6和8旋转地停止。

在上述第二种情况中(在驱动离合装置72之后，螺杆38，68例如在旋转方向14上继续相对于定子以较小的速度旋转)，在挡块接触锥体58之前，接触锥体28的行程终点的挡块。因此，当锥体28到达行程终点时，如图2b所示，锥体28和其相关螺杆38被阻挡以便与转子18旋转地连接。因此，螺杆68与转子18一起旋转，这使锥体58沿着第三方向62a的平移位移加速，因此，锥体58更快地到达其行程终点位置，如图2b所示。当锥体58到达其自己的行程终点的挡块时，使叶片产生顺桨，并且，螺杆68趋向于被转子48旋转驱动。因此，当转子18和48在相对的方向上旋转时，并且，当螺杆38和68旋转地连接时(挡块的作用)，该接合起类似盘式制动器的作用，这使两个转子18和48的速度减慢。

现在参照图3，能够看到离合装置72的一个实施例，该离合装置集成有第一螺杆38的下游端38a和第二螺杆68的上游端68a组合在一起，这两个端部彼此靠近。

整体上，离合装置72由具有滑动盘的离合器系统组成。更具体地，提供两组盘74，76，垂直于轴线4的第一组盘74与螺杆38滑动连接，并且，同样垂直于轴线4的第二组盘76与螺杆68滑动连接。

在静止状态中，这些盘74，76间隔足够的距离，以不会彼此摩擦，使得螺杆38，68可围绕相同轴线在相对的方向上旋转，离合器系统72的存在不会导致任何阻碍。

另一方面，在收到使叶片产生顺桨的命令之后，可以使得盘74，76接触，以建立两个端部38a，68a的旋转接合。

为此，在上游端68a内设置活塞78，该活塞能够相对于该上游端沿着轴线4移动，以将盘74，76彼此挤压，并由此压缩两个组。由位于上游端68a内的电机80(在图1中示意性地示出，并从图3去除)确保活塞78的此平移位移。优选地，旋转电机具有固定在上游端68a上的定子，和与活塞78的螺纹部分配合的转子82。然后，将转子82相对于上游端68a平移固定的旋转转化成活塞82相对于相同端部68a沿着轴线4的平移移动。

可替代地，可考虑离合装置72的替代方案，包括形状存储弹簧(ressorts àmémoire de forme)，该形状存储弹簧的放松将对活塞施压，以产生接合作用。

当然，本领域的技术人员可对上述的仅作为非限制性实例的本发明进行各种修改。