具有液壓俯仰連桿的獨立槳葉控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了具有液壓俯仰連桿的獨立槳葉控制系統(tǒng)。根據(jù)一種實施方式，旋翼飛行器俯仰連桿包括殼體和活塞組件。殼體包括第一室和第二室。第一殼體開口允許第一流體流入第一室中，以及第二殼體開口允許第二流體流入第二室中?；钊M件至少部分地被布置在殼體內(nèi)，并且包括活塞頭和耦接至活塞頭的活塞桿?；钊^將第一室與第二室分隔開。
【專利說明】具有液壓俯仰連桿的獨立槳葉控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及旋翼飛行器槳葉控制，以及更具體地涉及具有液壓俯仰連桿的獨立槳葉控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]旋翼飛行器(rotorcraft)可以包括一個或更多個旋翼系統(tǒng)。旋翼飛行器旋翼系統(tǒng)的一個示例是主旋翼系統(tǒng)。主旋翼系統(tǒng)可以生成氣動升力以在飛行中支承旋翼飛行器的重量，并且生成推力以抵抗氣動阻力以及在前飛中移動旋翼飛行器。旋翼飛行器旋翼系統(tǒng)的另一示例是尾旋翼系統(tǒng)。尾旋翼系統(tǒng)可以在與主旋翼系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)相同的方向上生成推力，以對抗由主旋翼系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩效應(yīng)。旋翼系統(tǒng)可以包括旋轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)和/或調(diào)節(jié)旋翼槳葉的一個或更多個裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開內(nèi)容的【具體實施方式】可以提供一個或更多個技術(shù)優(yōu)勢。一種實施方式的技術(shù)優(yōu)勢可以包括實現(xiàn)對旋翼系統(tǒng)的獨立槳葉控制的能力。一種實施方式的技術(shù)優(yōu)勢可以包括下述能力:在不需要冗余的電氣或機械系統(tǒng)、狀況監(jiān)視系統(tǒng)或次級負(fù)載路徑的情況下，提供可靠的獨立槳葉控制系統(tǒng)。一種實施方式的技術(shù)優(yōu)勢可以包括機械地控制獨立槳葉控制系統(tǒng)的能力。一種實施方式的技術(shù)優(yōu)勢可以包括在獨立槳葉控制系統(tǒng)中節(jié)省動力的能力。
[0004]本公開內(nèi)容的一些實施方式可以包括上面的優(yōu)勢中的一些優(yōu)勢、所有優(yōu)勢或者不包括上面的優(yōu)勢。根據(jù)本文中所包括的附圖、說明書和權(quán)利要求書，一個或更多個其他技術(shù)優(yōu)勢對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將會容易理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]為了提供對本發(fā)明以及本發(fā)明的特征和優(yōu)勢的更全面的理解，結(jié)合附圖提及下面的描述，在附圖中:
[0006]圖1示出了根據(jù)一種示例配置的旋翼飛行器；
[0007]圖2示出了根據(jù)一種示例配置的圖1的旋翼系統(tǒng)和槳葉120 ；
[0008]圖3A示出了針對每轉(zhuǎn)一次振蕩的頻率的圖1的槳葉的運動；
[0009]圖3B示出了針對每轉(zhuǎn)三次振蕩的頻率的圖1的槳葉的運動；
[0010]圖3C示出了針對每轉(zhuǎn)五次振蕩的頻率的圖1的槳葉的運動；
[0011]圖4A至圖4D示出了針對每轉(zhuǎn)四次振蕩的頻率的圖1的槳葉的運動；
[0012]圖5A示出了針對每轉(zhuǎn)兩次振蕩的頻率的圖1的槳葉的運動；
[0013]圖5B示出了針對每轉(zhuǎn)六次振蕩的頻率的圖1的槳葉的運動；
[0014]圖6A和圖6B示出了示例液壓致動系統(tǒng)；
[0015]圖7A和圖7B示出了另一示例液壓致動系統(tǒng)；
[0016]圖8A和圖8B示出了又一示例液壓致動系統(tǒng)； 圖8C和圖8D示出了在兩個凸輪之間負(fù)載平衡的示例液壓致動系統(tǒng)；
[0017]圖9A不出了根據(jù)一種實施方式的又一不例液壓致動系統(tǒng)；
[0018]圖9B示出了由圖9A的示例液壓致動系統(tǒng)所生成的每個正弦振蕩圖案之和；
[0019]圖1OA至圖1OS示出了根據(jù)一種示例實施方式的徑向流體裝置；
[0020]圖1lA至圖1lJ示出了圖1OA至圖1OS的徑向流體裝置的替選實施方式；
圖1lK示出了通過圖1lJ的泵部的操作產(chǎn)生的慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))；
[0021]圖12A至圖12E示出了根據(jù)一種示例實施方式的、以圖1OA至圖1OS的徑向流體裝置為特征的獨立槳葉控制(IBC)系統(tǒng)；
[0022]圖13A至圖13J和圖13M示出了根據(jù)另一示例實施方式的徑向流體裝置；
[0023]圖13K示出了圖13A至圖13J和圖13M的徑向流體裝置的替選實施方式；
圖13L示出了根據(jù)一種示例實施方式的被配置成提供五槳葉旋翼系統(tǒng)中的獨立槳葉控制的基本周期泵；
[0024]圖14A至圖14C示出了根據(jù)一種示例實施方式的、以圖13A至圖13J和圖13M的徑向流體裝置為特征的IBC系統(tǒng)；
[0025]圖15A至圖15F示出了根據(jù)一種示例實施方式的圖14A至圖14C的IBC系統(tǒng)的槳葉致動器；
[0026]圖16A示出了根據(jù)一種示例實施方式的、串聯(lián)耦接的兩個圖15A至圖15F的槳葉致動器；
[0027]圖16B示出了根據(jù)一種示例實施方式的、串聯(lián)耦接的三個圖15A至圖15F的槳葉致動器；
[0028]圖17A示出了根據(jù)一種示例實施方式的、以三個圖13A至圖13J和圖13M的徑向流體裝置和四組耦接的圖16B的槳葉致動器為特征的IBC系統(tǒng)；以及
[0029]圖17B示出了根據(jù)一種示例實施方式的、以兩個圖13A至圖13J和圖13M的徑向流體裝置和四組耦接的圖16A的槳葉致動器為特征的IBC系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0030]旋翼系統(tǒng)
[0031]圖1示出了根據(jù)一種示例配置的旋翼飛行器100。旋翼飛行器100以旋翼系統(tǒng)110、槳葉120、機身130、起落裝置140和尾翼150為特征。旋翼系統(tǒng)110可以旋轉(zhuǎn)槳葉120。旋翼系統(tǒng)110可以包括控制系統(tǒng)，用于選擇性地控制每個槳葉120的俯仰(pitch)，以選擇性地控制旋翼飛行器100的方向、推力和升力。機身130表不旋翼飛行器100的機體,并且可以耦接至旋翼系統(tǒng)110，使得旋翼系統(tǒng)110和槳葉120可以借助空氣移動機身130。當(dāng)旋翼飛行器100著陸時和/或當(dāng)旋翼飛行器100靜止在地面上時，起落裝置140支承旋翼飛行器100。尾翼150表示飛行器的尾部，并且以旋翼系統(tǒng)110和槳葉120’的部件為特征。槳葉120’可以在與槳葉120的旋轉(zhuǎn)相同的方向上提供推力，以便對抗由旋翼系統(tǒng)110和槳葉120產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩效應(yīng)。與本文中所描述的旋翼系統(tǒng)有關(guān)的一些實施方式的教示可以應(yīng)用于旋翼系統(tǒng)110和/或其他旋翼系統(tǒng)，例如其他傾斜旋翼系統(tǒng)和直升機旋翼系統(tǒng)。還應(yīng)當(dāng)理解的是，旋翼飛行器100的教示可以應(yīng)用于除了旋翼飛行器之外的飛行器，列舉一些示例，如飛機和無人駕駛飛行器。[0032]圖2示出了根據(jù)一種示例配置的圖1的旋翼系統(tǒng)110和槳葉120。在圖2的示例配置中，旋翼系統(tǒng)110以動力系(power train) 112、轂114、斜盤116和俯仰連桿(pitchlink) 118為特征。在一些示例中，旋翼系統(tǒng)110可以包括更多部件或更少部件。例如，圖2沒有示出諸如變速箱、傾斜盤、驅(qū)動連桿、驅(qū)動桿、以及可以被合并的其他部件的部件。
[0033]動力系112以動力源112a和驅(qū)動軸112b為特征。動力源112a、驅(qū)動軸112b以及轂114是用于傳遞轉(zhuǎn)矩和/或旋轉(zhuǎn)的機械部件。動力系112可以包括多個部件，包括發(fā)動機、傳動裝置和差動齒輪(differentials)。在操作中，驅(qū)動軸112b從動力源112a接收轉(zhuǎn)矩或旋轉(zhuǎn)能，并且使轂114旋轉(zhuǎn)。旋翼轂114的旋轉(zhuǎn)使得槳葉120圍繞驅(qū)動軸112b螺旋。
[0034]斜盤116將旋翼飛行器飛行控制輸入轉(zhuǎn)換成槳葉120的運動。因為當(dāng)旋翼飛行器在飛行時，槳葉120通常自旋，所以斜盤116可以將飛行控制輸入從不旋轉(zhuǎn)的機身傳送至轂114、槳葉120和/或?qū)⑤?14耦接至槳葉120的部件(例如，夾具和俯仰操縱桿(pitchhorn))。本說明書中提及的俯仰連桿與轂之間的耦接還可以包括但不限于:俯仰連桿與槳葉之間的耦接或俯仰連桿與將轂耦接至槳葉的部件之間的耦接。
[0035]在一些示例中，斜盤116可以包括不旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116a和旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116b。不旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116a不與驅(qū)動軸112b —起旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116b與驅(qū)動軸112b —起旋轉(zhuǎn)。在圖2的示例中，俯仰連桿118將旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116b連接至槳葉120。
[0036]在操作中，根據(jù)一種示例實施方式，將不旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116a沿著驅(qū)動軸112b的軸線平移使得俯仰連桿118向上移動或向下移動。這同等地改變所有槳葉120的俯仰角，從而增加或減小旋翼的推力，并且使得飛行器上升或下降。將不旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116a傾斜使得旋轉(zhuǎn)斜盤116b傾斜，從而當(dāng)它們與驅(qū)動軸一起旋轉(zhuǎn)時，使俯仰連桿118周期地上下移動。這會使旋翼的推力矢量傾斜，從而導(dǎo)致旋翼飛行器100順著斜盤被傾斜的方向水平地平移。
[0037]獨立獎葉控制
[0038]獨立槳葉控制(IBC)可以指控制各個旋翼系統(tǒng)槳葉(例如槳葉120a至120d)的運動的能力。例如，IBC可以提供當(dāng)各個槳葉旋轉(zhuǎn)時控制各個槳葉的諧波運動(harmonicmotion)的能力。為了討論的目的，諧波槳葉運動可以被分成三類:諧波周期運動(harmonic cyclic motion)、諧波集體運動(harmonic collective motion)和慣性運動(reactionless motion)。這三類沒有限定用于驅(qū)動槳葉的任何特定的機構(gòu)。而是,這些種類的運動可以通過它們的振蕩槳葉運動的特性來限定。
[0039]諧波周期運動可以表示與可通過將振蕩斜盤傾斜輸入應(yīng)用到斜盤的不旋轉(zhuǎn)的半部而生成的這些運動類似的旋翼槳葉正弦運動。在圖2的示例中，諧波周期運動可以類似于傾斜輸入到不旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116a的應(yīng)用。
[0040]諧波周期運動的頻率可以被表達(dá)為旋翼繞轉(zhuǎn)頻率的具體的多個整數(shù)(例如，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或RPM)。關(guān)于四槳葉旋翼系統(tǒng)(例如旋翼系統(tǒng)110)，諧波周期振蕩的頻率為奇整數(shù)值(例如，每轉(zhuǎn)有一次槳葉振蕩、3/轉(zhuǎn)、5/轉(zhuǎn)、7/轉(zhuǎn)等)。
[0041]圖3A至圖3C示出了針對每轉(zhuǎn)一次、三次以及五次槳葉振蕩的頻率的槳葉120a至120d的運動。圖3A示出了針對每轉(zhuǎn)一次振蕩的頻率的槳葉120a至120d的運動。每轉(zhuǎn)一次槳葉振蕩可以例如通過將不旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116a保持在固定的、傾斜的位置來實現(xiàn)。圖3B示出了針對每轉(zhuǎn)三次振蕩的頻率的槳葉120a至120d的運動。圖3C示出了針對每轉(zhuǎn)五次振蕩的頻率的槳葉120a至120d的運動。[0042]諧波集體運動彼此同相地正弦移動所有的槳葉。在圖2的示例中，諧波集體運動可以類似于軸向輸入到不旋轉(zhuǎn)斜盤環(huán)116a的應(yīng)用。
[0043]諧波集體運動的頻率可以被表達(dá)為旋翼繞轉(zhuǎn)頻率的具體的多個整數(shù)(例如，RPM)。具體地，諧波集體運動的頻率可以被表達(dá)為旋翼上的槳葉的數(shù)量的倍數(shù)。對于四槳葉旋翼系統(tǒng)(例如旋翼系統(tǒng)110)，諧波集體振蕩的頻率為4/轉(zhuǎn)、8/轉(zhuǎn)等。圖4A至圖4D示出了針對4/轉(zhuǎn)的頻率的槳葉120a至120d的運動。如圖4A至圖4D所示，槳葉120a至120d—律彼此同相地正弦移動。
[0044]不同于諧波周期運動和諧波集體運動，慣性運動不能夠通過斜盤運動重復(fù)或類比成斜盤運動。對于四槳葉旋翼系統(tǒng)，慣性運動的頻率為2/轉(zhuǎn)和6/轉(zhuǎn)，這不能使用圖2的旋翼系統(tǒng)110實現(xiàn)。四槳葉旋翼系統(tǒng)的2/轉(zhuǎn)和6/轉(zhuǎn)的振蕩頻率導(dǎo)致相鄰的槳葉具有180度的相位滯后并且相對的槳葉彼此同相。圖5A示出了針對2/轉(zhuǎn)的頻率的槳葉120a至120d的運動，以及圖5B示出了針對6/轉(zhuǎn)的頻率的槳葉120a至120d的運動。一些實施方式的教示認(rèn)識到:實現(xiàn)慣性控制可以提高旋翼系統(tǒng)效率以及降低噪聲和振動。
[0045]因而，IBC可以表示不受由傳統(tǒng)的斜盤控制強加的周期運動學(xué)的運動限制和集體運動學(xué)的運動限制移動槳葉的能力。雖然IBC不是實現(xiàn)周期控制和集體控制的前提，但它卻是實現(xiàn)慣性控制的前提。
[0046]—些實施方式的教示認(rèn)識到在旋翼系統(tǒng)上實現(xiàn)IBC的能力。為了討論的目的，IBC系統(tǒng)可以被分為兩類:部分權(quán)限和全部權(quán)限。部分權(quán)限IBC系統(tǒng)使用提供用于周期控制和集體控制的基本槳葉運動的斜盤，對它們的高次諧波控制運動和慣性控制運動進(jìn)行求和。全部權(quán)限IBC系統(tǒng)通過全范圍的周期運動和集體運動提供獨立槳葉控制。在一些情況下，部分權(quán)限IBC系統(tǒng)可以是優(yōu)選的，因為高次諧波運動和慣性運動的總計的幅值通常是周期控制和集體控制所需要的總槳葉行程的相對小的百分比。因此，部分權(quán)限IBC致動器的故障模式效應(yīng)沒有全部權(quán)限系統(tǒng)重要，從而允許較小水平的可靠性和冗余度。另一方面，全部權(quán)限IBC系統(tǒng)可以是優(yōu)選的，因為它們可以允許取消斜盤，從而允許取消某些滯后和重量障礙(penalty)。
[0047]液壓系統(tǒng)
[0048]一些實施方式的教示認(rèn)識到通過液壓致動每個旋翼槳葉的位置來實現(xiàn)IBC的能力。圖6A和圖6B示出了一種示例液壓致動系統(tǒng)200。液壓致動系統(tǒng)200以泵210、控制閥220 (例如，電液閥)、致動器230和貯存器240為特征。在操作中，泵210向控制閥220提供液壓流體，控制閥220將流體提供至致動器230內(nèi)或?qū)⒘黧w釋放到致動器230外。改變致動器230中的流體的體積允許液壓致動系統(tǒng)200升高或降低負(fù)載250?？刂崎y220可以將液壓流體傳遞至貯存器240，貯存器240可以根據(jù)需要向泵210提供液壓流體。
[0049]在圖6A和圖6B的不例中，液壓致動系統(tǒng)200為恒壓系統(tǒng)，在該恒壓系統(tǒng)中栗210提供恒壓的液壓流體。在恒壓液壓系統(tǒng)中，移動致動器所消耗的動力獨立于在致動器上施加的負(fù)載，因為動力是產(chǎn)品流量和系統(tǒng)壓力的函數(shù)。
[0050]當(dāng)控制閥220被要求它們的最大孔口尺寸時，實現(xiàn)最大致動器速率能力，這也是液壓致動系統(tǒng)200的最大工作效率狀態(tài)。因而,如圖6A所示，當(dāng)負(fù)載250最大時，出現(xiàn)最大工作效率狀態(tài)。
[0051]當(dāng)要求小于最大致動器速率的速率時(例如，如圖6B所示，當(dāng)負(fù)載250較小時)，控制閥220通過減小孔口尺寸并且將不使用的動力轉(zhuǎn)換成廢熱來節(jié)流流量。當(dāng)要求控制閥220以小于最大速率的速率在與輔助負(fù)載相同方向上移動致動器230時，動力被轉(zhuǎn)換成甚至更多的廢熱。除了節(jié)流進(jìn)入致動器230的液壓流量而浪費的動力以外，被排出致動器230的液壓流體也通過控制閥220潛在浪費再生的動力以及將動力轉(zhuǎn)換成廢熱來節(jié)流。
[0052]為提高系統(tǒng)可靠性添加第二組致動器230可以將該動力浪費放大多于簡單的兩倍。對于冗余度，每個控制閥220能夠獨立地提供所需要的動力。這表示:當(dāng)一起操作時，它們均浪費多于它們消耗的動力的一半。因此，通過添加第二組控制閥220所浪費的動力可以使浪費的動力和生成的熱增加了四倍。
[0053]通過在不節(jié)流流量的情況下調(diào)節(jié)流入和流出液壓致動器的流體的體積，可以降低或消除控制閥動力損失和所產(chǎn)生的廢熱生成。圖7A和圖7B示出了一種示例液壓致動系統(tǒng)300。液壓致動系統(tǒng)300以泵310和致動器320為特征。泵310是以斜盤312為特征的可逆流液壓泵，斜盤312可以通過控制輸入314調(diào)節(jié)。在操作中，泵310可以通過改變斜盤312的位置來移動負(fù)載330，這允許流體在致動器320的室之間流動。因而，斜盤312可以提供對位移和流向的控制。
[0054]不同于液壓致動系統(tǒng)200，液壓致動系統(tǒng)300可以在不節(jié)流功耗的情況下提供致動器位置的控制。然而，將該技術(shù)應(yīng)用于IBC會由于性能、系統(tǒng)復(fù)雜度、重量和控制問題而不可行。具體地，斜盤312的高的相對慣性可能不能夠提供IBC所需要的頻率響應(yīng)。另外，具有雙冗余的四槳葉旋翼需要至少總計八個泵的系統(tǒng)，因為每個致動器需要用于控制的專用泵。
[0055]因而，雖然液壓致動的動力密度和堵塞抵抗性(power density and jamresistance)會使液壓致動適合應(yīng)用于IBC，但是效率和慣性問題會使一些液壓致動系統(tǒng)不可行。然而，一些實施方式的教示認(rèn)識到在沒有與液壓致動系統(tǒng)200相關(guān)聯(lián)的浪費的能量或與液壓致動系統(tǒng)300相關(guān)聯(lián)的高慣性問題的情況下在IBC系統(tǒng)中致動負(fù)載的能力。具體地，一些實施方式的教示認(rèn)識到通過使用機械上程序化(progammed)的凸輪在IBC系統(tǒng)中高效且有效地致動負(fù)載的能力。
[0056]圖8A和圖8B示出了根據(jù)一種示例實施方式的液壓致動系統(tǒng)400。液壓致動系統(tǒng)400以凸輪410和活塞組件420和430為特征。不同于液壓致動系統(tǒng)200，液壓致動系統(tǒng)400不以限制流量的任何控制閥為特征。反而，活塞組件420和430彼此直接端口連接。因而，液壓致動系統(tǒng)400可以不經(jīng)受與液壓致動系統(tǒng)200相關(guān)聯(lián)的能耗損失。另外，不同于液壓致動系統(tǒng)300，液壓致動系統(tǒng)400不以斜盤為特征，從而可以不經(jīng)受與液壓致動系統(tǒng)300相關(guān)聯(lián)的的慣性問題。
[0057]在操作中，如圖8A所示，凸輪410向下推活塞組件420的活塞，這迫使流體進(jìn)入活塞組件430中，從而抬高負(fù)載440。對于較低的負(fù)載440，如圖SB所示，凸輪410允許活塞組件420的活塞能夠上拉，這允許流體流出活塞組件430，從而降低負(fù)載440。不管摩擦損失，升高或降低負(fù)載440可以100%有效，而與負(fù)載440的大小無關(guān)。
[0058]如圖SC和8D所示，一些實施方式的教示認(rèn)識到通過平衡兩個凸輪410之間的負(fù)載來減小移動凸輪410所需要的動力的能力。在本示例中，凸輪軸450以180度異相地將兩個凸輪410結(jié)合在一起。不管泄露和摩擦損失，一旦實現(xiàn)凸輪軸450的恒定速度，缸體負(fù)載的正弦升高和降低將不需要維持運動的額外的能量。[0059]另外，一些實施方式的教示認(rèn)識到通過提供多個不同形狀的凸輪對負(fù)載的正弦運動進(jìn)行編程(program)的能力。如上面關(guān)于不同種類的IBC運動所說明的，IBC運動可以被表達(dá)為旋翼繞轉(zhuǎn)的具體整數(shù)(例如，對于四槳葉旋翼系統(tǒng)，關(guān)于周期運動的每轉(zhuǎn)一次振蕩，關(guān)于慣性運動的2/轉(zhuǎn)，關(guān)于周期運動的3/轉(zhuǎn)，關(guān)于集體運動的4/轉(zhuǎn)，關(guān)于周期運動的5/轉(zhuǎn)，關(guān)于慣性運動的6/轉(zhuǎn)等)。一些實施方式的教示認(rèn)識到下述能力:該能力通過提供針對每個振蕩頻率的凸輪并且然后將輸出液壓地求和來對正弦運動進(jìn)行編程。
[0060]圖9A不出了根據(jù)一種不例實施方式的液壓致動系統(tǒng)500。液壓致動系統(tǒng)500以凸輪組件510、活塞組件520以及可操作以移動負(fù)載540的致動器530為特征。凸輪組件510的每個凸輪可操作以便根據(jù)圖9A中所示的正弦振蕩圖案560振蕩活塞組件520中的相應(yīng)活塞。
[0061]在圖9A的示例中，凸輪組件以耦接至凸輪軸550的六個凸輪511至516為特征。每個凸輪511至516對應(yīng)于不同的振蕩頻率。例如，凸輪511為如通過正弦振蕩圖案561所示的、凸輪軸550的每轉(zhuǎn)振蕩活塞521 —次的單瓣凸輪。凸輪512為如通過正弦振蕩圖案562所示的、凸輪軸550的每轉(zhuǎn)振蕩活塞522兩次的兩瓣凸輪。凸輪513為如通過正弦振蕩圖案563所示的、凸輪軸550的每轉(zhuǎn)振蕩活塞523三次的三瓣凸輪。凸輪514為如通過正弦振蕩圖案564所示的、凸輪軸550的每轉(zhuǎn)振蕩活塞524四次的四瓣凸輪。凸輪515為如通過正弦振蕩圖案565所示的、凸輪軸550的每轉(zhuǎn)振蕩活塞525五次的五瓣凸輪。輪516為如通過正弦振蕩圖案566所示的、凸輪軸550的每轉(zhuǎn)振蕩活塞526六次的六瓣凸輪。
[0062]可以通過對來自每個活塞組件520的輸出進(jìn)行液壓求和來生成精確的波形。例如，圖9B示出了各個正弦振蕩圖案560之和。如圖9B所示，各個正弦振蕩圖案560之和可以產(chǎn)生不是正弦的、求和后的振蕩圖案570。
[0063]記住這些概念，如下面更詳細(xì)討論的，一些實施方式的教示認(rèn)識到在旋翼系統(tǒng)上實現(xiàn)IBC的能力。
[0064]部分權(quán)限IBC
[0065]圖1OA至IOS示出了根據(jù)一種示例實施方式的徑向流體裝置600。一些實施方式的教示認(rèn)識到:徑向流體裝置600可以從單個單元向多個致動器生成正弦波形幅值和同步位移控制。如下面將更詳細(xì)說明的，這些正弦位移變化的形狀和同步可以通過將每個IBC致動器移位以重復(fù)期望的周期諧波運動、集體諧波運動和慣性槳葉運動所需要的液壓流體的相應(yīng)的體積和來限定。以這種方式，徑向流體裝置600可以仿效液壓致動系統(tǒng)500的液壓總和能力。另外，一些實施方式的教示認(rèn)識到:徑向流體裝置600可以通過利用輔助致動器負(fù)載作為液壓馬達(dá)驅(qū)動徑向流體裝置600來仿效液壓致動系統(tǒng)400的動力節(jié)省和再生能力。
[0066]圖1OA示出了徑向流體裝置600的側(cè)視圖，以及圖1OB示出了徑向流體裝置600的頂視圖。徑向流體裝置600以結(jié)合公共缸體塊604 (在圖1OA和圖1OB中未示出)一起旋轉(zhuǎn)的多個堆疊的徑向活塞部為特征。在圖1OA至圖1OS的示例中，徑向流體裝置600以與軸602和缸體塊604 —起旋轉(zhuǎn)的堆疊的徑向活塞部620至660以及620’至660’為特征。
[0067]如下面將更詳細(xì)示出的，軸602耦接至缸體塊604。在一些實施方式中，軸602可拆裝地耦接至缸體塊604。例如，不同的軸602可以具有不同的齒輪花鍵，并且安裝者可以從不同的軸602中進(jìn)行選擇用于與徑向流體裝置600 —起使用。[0068]缸體塊604在徑向流體裝置600內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在圖1OA至圖1OS的示例中，缸體塊604的旋轉(zhuǎn)軸線與軸602同軸。軸承可以將缸體塊604與徑向流體裝置600的不旋轉(zhuǎn)機體分離。
[0069]每個泵部對(例如，部620和620’、630和630’等)專用于生成特定頻率的期望波形。在圖1OA至圖1OS的示例中，泵部對專用于生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形。在本示例中，基本周期運動(I/轉(zhuǎn))是通過機械斜盤(例如圖2的斜盤116)生成的。
[0070]盡管徑向流體裝置600中的泵部對專用于生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形，但是一些實施方式的教示認(rèn)識到:其他的流體裝置可以包括專用于生成更多、更少或不同的期望波形的泵部。例如，通過一些頻率提供的性能益處會是最小的，并且會消除生成這些頻率的泵部。作為一個示例，徑向流體裝置600的變化可以僅以專用于2/轉(zhuǎn)(慣性)和4/轉(zhuǎn)(集體諧波)的泵部為特征，其中基本周期運動(I/轉(zhuǎn))通過機械斜盤而生成。
[0071]來自徑向流體裝置600中的每個泵部對的單獨的部分頻率可以被液壓地一起求和，以對每個致動器生成最終的期望波形，如上面關(guān)于圖9B所描述的波形。具體地，如下面將更詳細(xì)說明的，歧管670將液壓求和后的流體從徑向流體裝置600傳遞至與旋翼系統(tǒng)中的每個槳葉相對應(yīng)的致動器。
[0072]圖1OC示出了沿著圖1OB中表示的橫截面線的泵部620的橫截面視圖。在操作中，泵部620可操作以提供如圖1OD所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))的液壓流量。具體地，如圖1OD所示，相鄰的槳葉120a和120b為180度異相，并且相對的槳葉120a和120c同相。以這種方式，圖1OD中的槳葉的運動與圖5A中槳葉的運動相似。如下面將更詳細(xì)說明的，一些實施方式的教示認(rèn)識到:使用由橢圓形的凸輪驅(qū)動的四個相等間隔的徑向活塞可以允許由每個活塞移位的流體的體積重復(fù)所需要的2/轉(zhuǎn)慣性正弦運動和槳葉同步。
[0073]在圖1OC的示例中，泵部620以四個活塞621a至621d為特征。每個活塞621a至621d被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的缸體內(nèi)。如下面將更詳細(xì)示出的，每個室604a至604d表不缸體塊604內(nèi)的處于流體連通的多個缸體。每個室604a至604d可以具有使徑向流體裝置600退出控制不同的IBC致動器的獨立的出口。
[0074]泵部620還以凸輪622為特征。在操作期間，活塞621a至621d取決于凸輪622與缸體塊604的旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離向內(nèi)沖程和向外沖程。例如，凸輪622是具有兩個瓣的橢圓形凸輪。當(dāng)每個活塞621a至621d從凸輪622的橫徑朝向凸輪622的共軛直徑移動時，每個活塞621a至621d將被推向靠近缸體塊604的旋轉(zhuǎn)軸線。同樣地，當(dāng)每個活塞621a至621d從凸輪622的共軛直徑移動到凸輪622的橫徑時，每個活塞621a至621d將被推向遠(yuǎn)離缸體塊604的旋轉(zhuǎn)軸線。結(jié)果，每個活塞621a至621d朝向和遠(yuǎn)離缸體塊604的旋轉(zhuǎn)軸線往復(fù)運動。因而，朝向和遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的每次往復(fù)包括兩次沖程:下行沖程和上行沖程。
[0075]在圖1OC的示例中，凸輪622是橢圓形的，從而具有兩個瓣。瓣的數(shù)量表示活塞在缸體塊604的一個完全旋轉(zhuǎn)期間完成了多少次正弦沖程運動。例如，在缸體塊604的一個旋轉(zhuǎn)期間，每個活塞621a至621d完成兩次正弦沖程運動。泵部620在一個旋轉(zhuǎn)期間完成兩次正弦沖程運動的能力對應(yīng)于某些慣性槳葉運動所需要的每轉(zhuǎn)兩次槳葉振蕩。
[0076]旋轉(zhuǎn)凸輪622可以改變活塞621a至621d何時開始它們的沖程。例如，旋轉(zhuǎn)凸輪622改變凸輪622的橫徑的位置，從而改變每個活塞621a至621d在何處開始下行沖程。如下面將更詳細(xì)說明的，相對于泵部620’的相應(yīng)的凸輪622’移動凸輪622可以改變泵部620和620’的相應(yīng)活塞開始它們的下行沖程的時間之間的時間量。一些實施方式的教示認(rèn)識到:改變泵部620和620’的相應(yīng)活塞的下行沖程之間的時間量可以改變室604a至604d的最大可進(jìn)入的缸體體積，因此改變流體如何流入和流出徑向流體裝置600。
[0077]凸輪齒輪623、驅(qū)動齒輪624和凸輪調(diào)節(jié)器625可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪622的位置。凸輪齒輪623耦接至凸輪622。驅(qū)動齒輪624與凸輪齒輪623的齒相互作用。凸輪調(diào)節(jié)器625使驅(qū)動齒輪624旋轉(zhuǎn)，以使得驅(qū)動齒輪624使凸輪齒輪623旋轉(zhuǎn)。如上所述，移動凸輪622改變活塞621a至621d何時開始它們的沖程，并且改變活塞621a至621d何時開始它們的沖程可以改變流體如何流入和流出徑向流體裝置600。因而，一些實施方式的教示認(rèn)識到下述能力:該能力用于通過改變凸輪調(diào)節(jié)器625的位置改變流體如何流入和流出徑向流體裝置600。
[0078]在圖1OC的示例中，凸輪齒輪623為環(huán)形齒輪，驅(qū)動齒輪624為蝸輪，以及凸輪調(diào)節(jié)器625為電動機。一些實施方式的教示認(rèn)識到:電驅(qū)動蝸輪可以尤其適合于調(diào)節(jié)IBC系統(tǒng)中的高次諧波(例如，2/轉(zhuǎn)或更大)的相位角和幅值。在IBC系統(tǒng)中，相位角和幅值的高速變化可以不是高次諧波所需要的或甚至期望的。例如，橢圓形凸輪相位角的慢變化可以為在不期望的槳葉運動生成之前要識別和旁路的故障模式提供時間。另外，在大直徑環(huán)形齒輪上運行的小直徑蝸輪會提供高速檔降低(high-gear reduction),從而減小所需要的電動機的轉(zhuǎn)矩，并且在電動機故障的情況下提供不可逆性。在電動機故障的情況下，振蕩運動可以由仍在工作的泵部(例如，泵部620’ )通過將其凸輪引向(index)相反的相位位置而被抵消。
[0079]圖10E、圖1OF和圖1OG示出了與其凸輪622和622’同相操作的泵部620和620’。圖1OE示出了沿著圖1OA中所示的橫截面線的泵部620的橫截面視圖，圖1OF示出了沿著圖1OA中所示的橫截面線的泵部620’的橫截面視圖，以及圖1OG示出了由泵部620和620’所產(chǎn)生的槳葉120a的合成的槳葉角。
[0080]在操作中，泵部620可操作以提供通過槳葉120a至120d產(chǎn)生慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))的液壓流量。如圖1OF所示，泵部622’以活塞621a’至621d’、凸輪622’、凸輪齒輪623’、驅(qū)動齒輪624’和凸輪調(diào)節(jié)器625’為特征。每個活塞621a’至621d’被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞621a和621a’共用室604a，相應(yīng)的活塞621b和621b’共用室604b，相應(yīng)的活塞621c和621c’共用室604c，以及相應(yīng)的活塞621d和621d’共用室604d。
[0081]凸輪622’為橢圓形的，從而具有兩個瓣。每個活塞621a’至621d’在缸體塊604的一個旋轉(zhuǎn)期間完成兩次正弦沖程運動。泵部620’在一個旋轉(zhuǎn)期間完成兩次正弦沖程運動的能力對應(yīng)于某些慣性槳葉運動所需要的每轉(zhuǎn)兩次槳葉振蕩。
[0082]凸輪齒輪623’、驅(qū)動齒輪624’和凸輪調(diào)節(jié)器625’可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪622’的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪622和622’的相對位置。例如，可以沿相同方向或相反方向旋轉(zhuǎn)凸輪622和622’，并且凸輪622的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪622’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0083]圖1OG示出了當(dāng)凸輪622和622’同相時由泵部620和620’產(chǎn)生的槳葉120a的合成槳葉角。在本示例中，泵部620和620’是同相的，以使得活塞621a和621a’完成它們的上行沖程，并且在O度和180度方位角處開始它們的下行沖程。在該配置中，由泵部620和620’生成的正弦波之和有效地是有貢獻(xiàn)的正弦波的兩倍。
[0084]圖10H、圖101和圖1OJ示出了當(dāng)其凸輪622和622’為90度異相時操作中的泵部620和620’。圖1OE示出了沿著圖1OA中所示的橫截面線的泵部620的橫截面視圖，圖1OF示出了沿著圖1OA中所示的橫截面線的泵部620’的橫截面視圖，以及圖1OG示出了當(dāng)凸輪622和622’為90度異相時由泵部620和620’產(chǎn)生的槳葉120a的合成槳葉角。如圖1OH所示，凸輪622已經(jīng)相對于圖1OE中所示的其位置旋轉(zhuǎn)了 90度。
[0085]在本示例中，兩個泵部620和620’為90度異相，以使得活塞621a和621a’完成它們的上行沖程并且相隔90度地開始它們的下行沖程。在該配置中，由泵部620和620’生成的有貢獻(xiàn)的正弦波有效地取消。因而，泵部620和620’有效地對流入或流出室604a的流動沒有影響，因此沒有通過槳葉120a產(chǎn)生任何慣性運動。
[0086]圖1OG和圖1OJ的示例示出了相對于彼此沿相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪622和622’可以如何改變室604a的有效的流量體積，從而改變由泵部620和620’的組合產(chǎn)生的總的正弦波的幅值。一些實施方式的教示認(rèn)識到除了改變幅值之外改變由泵部620和620’的組合產(chǎn)生的總的正弦波的相位的能力。具體地，沿相同方向旋轉(zhuǎn)凸輪622和622’可以改變總的正弦波何時達(dá)到峰值幅值，而不改變峰值幅值的大小。
[0087]在圖1OC至圖1OJ的示例中，泵部620和620’包括能夠生成一些慣性槳葉運動的兩瓣(橢圓形)凸輪。一些實施方式的教示認(rèn)識到:徑向流體裝置600還可以包括能夠生成不同的槳葉運動的額外的泵部。
[0088]圖1OK示出了沿著圖1OB中所示的橫截面線的泵部630的橫截面視圖。在操作中，泵部630可操作以提供如圖1OL所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生周期槳葉運動(3/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1OL中的槳葉的運動與圖3B中的槳葉的運動類似。
[0089]徑向流體裝置600還包括相應(yīng)的泵部630’。泵部630和630’可以一起操作，以與泵部620和620’如何一起操作生成慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))類似地生成周期槳葉運動(3/轉(zhuǎn))。
[0090]如圖1OK所示，泵部630以活塞631a至631d、凸輪632、凸輪齒輪633、驅(qū)動齒輪634和凸輪調(diào)節(jié)器635為特征。每個活塞631a至63Id被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部630’的每個活塞631a’至631d’也被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞631a和631a’共用室604a，相應(yīng)的活塞631b和631b，共用室604b，相應(yīng)的活塞631c和631c，共用室604c,以及相應(yīng)的活塞631d和631d，共用室604d。另外，活塞631a和631a，、活塞631b和631b’、活塞631c和631c’以及活塞631d和631d’與徑向流體裝置600的其他泵部的活塞共用室。
[0091]凸輪632具有三個瓣。每個活塞631a至631d在缸體塊604的一個旋轉(zhuǎn)期間完成三次正弦沖程運動。泵部630在一個旋轉(zhuǎn)期間完成三次正弦沖程運動的能力對應(yīng)于一些周期槳葉運動所需要的每轉(zhuǎn)三次槳葉振蕩。
[0092]凸輪齒輪633、驅(qū)動齒輪634和凸輪調(diào)節(jié)器635可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪632的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪632和632’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪632和632’，并且凸輪632的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪632’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0093]圖1OM示出了沿著圖1OB中所示的橫截面線的泵部640的橫截面視圖。在操作中，泵部640可操作以提供如圖1ON所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生集體槳葉運動(4/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1ON中的槳葉的運動與圖4A至圖4D中的槳葉的運動類似。
[0094]徑向流體裝置600還包括相應(yīng)的泵部640’。泵部640和640’可以一起操作，以與泵部620和620’如何一起操作生成慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))類似地生成集體槳葉運動(4/轉(zhuǎn))。
[0095]如圖1OM所示，泵部640以活塞641a至641d、凸輪642、凸輪齒輪643、驅(qū)動輪644和凸輪調(diào)節(jié)器645為特征。每個活塞641a至641d被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部640’的每個活塞641a’至641d’也被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞641a和641a’共用室604a，相應(yīng)的活塞641b和641b’共用室604b，相應(yīng)的活塞641c和641c’共用室604c，以及相應(yīng)的活塞641d和641d，共用室604d。另外，活塞641a和641a’、活塞641b和641b’、活塞641c和641c’以及活塞641d和641d’與徑向流體裝置600的其他泵部的活塞共用室。
[0096]凸輪642具有四個瓣。每個活塞641a至641d在缸體塊604的一個旋轉(zhuǎn)期間完成四次正弦沖程運動。泵部640在一個旋轉(zhuǎn)期間完成四次正弦沖程運動的能力對應(yīng)于一些集體槳葉運動所需要的每轉(zhuǎn)四次槳葉振蕩。
[0097]凸輪齒輪643、驅(qū)動齒輪644和凸輪調(diào)節(jié)器645可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪642的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪642和642’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪642和642’，并且凸輪642的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪642’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0098]圖100示出了沿著圖1OB中所示的橫截面線的泵部650的橫截面視圖。在操作中，泵部650可操作以提供如圖1OP所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生周期槳葉運動(5/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1OP中的槳葉的運動與圖3C中的槳葉的運動類似。
[0099]徑向流體裝置600還包括相應(yīng)的泵部650’。泵部650和650’可以一起操作，以與泵部620和620’如何一起操作生成慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))類似地生成周期槳葉運動(5/轉(zhuǎn))。
[0100]如圖1OM所示，泵部650以活塞651a至651d、凸輪652、凸輪齒輪653、驅(qū)動齒輪654和凸輪調(diào)節(jié)器655為特征。每個活塞651a至65Id被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部650’的每個活塞651a’至651d’也被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞651a和651a’共用室604a，相應(yīng)的活塞651b和651b，共用室604b，相應(yīng)的活塞651c和651c，共用室604c，以及相應(yīng)的活塞651d和651d，共用室604d。另外，活塞651a和651a，、活塞651b和651b’、活塞651c和651c’以及活塞651d和651d’與徑向流體裝置600的其他泵部的活塞共用室。
[0101]凸輪652具有五個瓣。每個活塞651a至651d在缸體塊604的一個旋轉(zhuǎn)期間完成五次正弦沖程運動。泵部630在一個旋轉(zhuǎn)期間完成五次正弦沖程運動的能力對應(yīng)于一些周期槳葉運動所需要的每轉(zhuǎn)五次槳葉振蕩。
[0102]凸輪齒輪653、驅(qū)動齒輪654和凸輪調(diào)節(jié)器655可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪652的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪652和652’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪652和652’，并且凸輪652的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪652’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0103]圖1OQ示出了沿著圖1OB中所示的橫截面線的泵部660的橫截面視圖。在操作中，泵部660可操作以提供如圖1OR所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生慣性槳葉運動(6/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1OR中的槳葉的運動與圖5B中的槳葉的運動類似。
[0104]徑向流體裝置600還包括相應(yīng)的泵部660’。泵部660和660’可以一起操作，以與泵部620和620’如何一起操作生成慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))類似地生成慣性槳葉運動(6/轉(zhuǎn))。
[0105]如圖1OM所示，泵部660以活塞661a至661d、凸輪662、凸輪齒輪663、驅(qū)動齒輪664和凸輪調(diào)節(jié)器665為特征。每個活塞661a至66Id被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部660’的每個活塞661a’至661d’也被可滑動地容納在與室604a至604d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞661a和661a’共用室604a，相應(yīng)的活塞661b和661b，共用室604b，相應(yīng)的活塞661c和661c，共用室604c，以及相應(yīng)的活塞661d和661d’共用室604d。另外，活塞661a和661a，、活塞661b和661b’、活塞661c和661c’以及活塞661d和661d’與徑向流體裝置600的其他泵部的活塞共用室。
[0106]凸輪662具有六個瓣。每個活塞661a至661d在缸體塊604的一個旋轉(zhuǎn)期間完成六次正弦沖程運動。泵部660在一個旋轉(zhuǎn)期間完成六次正弦沖程運動的能力對應(yīng)于一些慣性槳葉運動所需要的每轉(zhuǎn)六次槳葉振蕩。
[0107]凸輪齒輪663、驅(qū)動齒輪664和凸輪調(diào)節(jié)器665可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪662的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪662和662’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪662和662’，并且凸輪662的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪662’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0108]圖1OS示出了沿著圖1OB中所示的橫截面線的徑向流體裝置600的橫截面視圖。如圖1OS所示，圍繞同一缸體塊604定位生成頻率2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的所有的泵部。另外，所有的泵部共用相同的室604a至604d。每個室604a至604d通過歧管670被端口連接到徑向流體裝置600之外。歧管670可以使得在每個室604a至604d和具有旋翼槳葉120a至120d的對應(yīng)的致動器之間實現(xiàn)流體連通(例如，室604a和與旋翼槳葉120a相關(guān)聯(lián)的致動器之間的流體連通)。
[0109]一些實施方式的教示認(rèn)識到:徑向流體裝置600可以在相對緊湊的空間提供IBC。例如，特征在于以3000PSI工作壓力進(jìn)行操作的四槳葉旋翼系統(tǒng)的9000磅直升機可以利用徑向流體裝置，例如測量大約6英寸乘6英寸乘11英寸(不包括凸輪調(diào)節(jié)器)的徑向流體裝置600。在本示例中，當(dāng)所有其他頻率可以被調(diào)整大小(size)以提供10%的正常周期權(quán)限時，泵部620和620’可以被調(diào)整大小以提供20%的正常周期權(quán)限。
[0110]在一些實施方式中，缸體塊604可以以與驅(qū)動軸112b相同的速度旋轉(zhuǎn)。一些實施方式的教示認(rèn)識到:以與驅(qū)動軸112b相同的速度旋轉(zhuǎn)缸體塊604可以允許來自徑向流體裝置600的諧波輸出與圍繞驅(qū)動軸112b旋轉(zhuǎn)的旋翼槳葉120a至120d同步。在圖1OS的示例中，外部電源以與驅(qū)動軸112b相同的速度旋轉(zhuǎn)軸602，這使得缸體塊604也以相同的速度旋轉(zhuǎn)。一些實施方式的教示認(rèn)識到:徑向流體裝置600可以很適合以與驅(qū)動軸112b相同的速度操作。例如，其他設(shè)置的直升機液壓泵可以以大約5000RPM操作，并且與徑向流體裝置600相似的位移的工業(yè)徑向泵可以以大約1500RPM操作，而旋翼速度通常低于這些速度(例如，400RPM 至 500RPM)。
[0111]在圖1OA至圖1OS的示例中，徑向流體裝置600被配置成在四槳葉旋翼系統(tǒng)中提供IBC。然而，一些實施方式的教示認(rèn)識到:關(guān)于徑向流體裝置600所描述的概念可以通過適應(yīng)活塞、凸輪和端口連接的布置來適合于支持具有更多槳葉或更少槳葉(例如，兩個槳葉、三個槳葉、五個槳葉、六個槳葉、七個槳葉等)的旋翼系統(tǒng)的IBC。例如，圖1lA至圖1lK示出了被配置成提供五槳葉旋翼系統(tǒng)中的IBC的徑向流體裝置700。
[0112]圖1lA示出了徑向流體裝置700的頂視圖。徑向流體裝置700以結(jié)合共用缸體塊6704 (圖1OA中未示出)一起旋轉(zhuǎn)的多個堆疊的徑向活塞部為特征。在圖1lA至圖1lJ的示例中，徑向流體裝置700以與軸702和缸體塊704 —起旋轉(zhuǎn)的堆疊的徑向活塞部720至760和720’至760’為特征。
[0113]如下面將更詳細(xì)示出的，軸702耦接至缸體塊704。在一些實施方式中，軸702被可拆裝地耦接至缸體塊704。例如，不同的軸702可以具有不同的齒輪花鍵，安裝者可以從不同的軸702中進(jìn)行選擇用于與徑向流體裝置600 —起使用。
[0114]缸體塊704在徑向流體裝置700內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在圖1lA至圖1lJ的示例中，缸體塊704的旋轉(zhuǎn)軸線與軸702同軸。軸承可以將缸體塊704與徑向流體裝置700的不旋轉(zhuǎn)機體分離開。
[0115]每個泵部對(例如，部720和720’、730和730’等)專用于生成特定頻率的期望波形。在圖1lA至圖1lJ的示例中，泵部對專用于生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形。在本示例中，基本周期運動(I/轉(zhuǎn))通過機械斜盤(例如圖2的斜盤116)而生成。
[0116]盡管徑向流體裝置700中的泵部對專用于生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形，但是一些實施方式的教示認(rèn)識到:其他的流體裝置可以包括專用于生成更多、更少或不同的期望波形的泵部。例如，通過一些頻率提供的性能益處可以是最小的，并且會消除生成這些頻率的泵部。作為一個示例，徑向流體裝置700的變化可以僅以專用于2/轉(zhuǎn)(慣性)和4/轉(zhuǎn)(集體諧波)的泵部為特征，其中基本周期運動(I/轉(zhuǎn))通過機械斜盤生成。
[0117]來自徑向流體裝置700中的每個泵部對的單獨的部分頻率可以被液壓地求和，以對每個致動器生成最終的期望波形，例如上面關(guān)于圖9B所描述的波形。具體地，如下面將更詳細(xì)說明的，歧管770將液壓求和后的流體從徑向流體裝置700傳遞給與旋翼系統(tǒng)中的每個槳葉相對應(yīng)的致動器。
[0118]在本示例實施方式中，徑向流體裝置700的泵部730至760和730’至760’可以以與徑向流體裝置600的泵部630至660和630至660’相似的方式操作。例如，圖1lB示出了沿著圖1IA所示的橫截面線的泵部730的橫截面視圖。在操作中，泵部730可操作以提供如圖1lC中所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生周期槳葉運動(3/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1lC中的槳葉的運動與圖3B中的槳葉的運動類似。
[0119]徑向流體裝置700還包括相應(yīng)的泵部730’。泵部730和730’可以一起操作，以與泵部730和730’如何一起操作生成周期槳葉運動(3/轉(zhuǎn))類似地生成周期槳葉運動(3/轉(zhuǎn))。
[0120]如圖1lB所示，泵部730以活塞731a至731e、凸輪732、凸輪齒輪733、驅(qū)動齒輪734和凸輪調(diào)節(jié)器735為特征。每個活塞731a至731e被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部730’的每個活塞731a’至731e’也被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞731a和731a’共用室704a，相應(yīng)的活塞731b和731b，共用室704b，相應(yīng)的活塞731c和731c，共用室704c，相應(yīng)的活塞731d和731d’共用室704d，以及相應(yīng)的活塞731e和731e’共用室704e。另外，活塞731a 和 731a’、活塞 731b 和 731b’、活塞 731c 和 731c’、活塞 731d 和 731d’ 以及活塞 731e和731e’與徑向流體裝置700的其他泵部的活塞共用室。
[0121]凸輪齒輪733、驅(qū)動齒輪734和凸輪調(diào)節(jié)器735可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪732的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪732和732’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪732和732’，并且凸輪732的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪732’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0122]圖1ID示出了沿著圖1IA中所示的橫截面線的泵部740的橫截面視圖。在操作中，泵部740可操作以提供如圖1lE所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生集體槳葉運動(4/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1lE中的槳葉的運動與圖4A至圖4D中的槳葉的運動類似。
[0123]徑向流體裝置700還包括相應(yīng)的泵部740’。泵部740和740’可以一起操作，以與泵部640和640’如何一起操作生成集體槳葉運動(4/轉(zhuǎn))類似地生成集體槳葉運動(4/轉(zhuǎn))。
[0124]如圖1lD所示，泵部740以活塞741a至741e、凸輪742、凸輪齒輪743、驅(qū)動齒輪744和凸輪調(diào)節(jié)器745為特征。每個活塞741a至741e被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部740’的每個活塞741a’至741e’也被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞741a和741a’共用室704a，相應(yīng)的活塞741b和741b’共用室704b，相應(yīng)的活塞741c和741c’共用室704c，相應(yīng)的活塞741d和741d’共用室704d，以及相應(yīng)的活塞741e和741e’共用室704e。另外，活塞741a 和 741a’、活塞 741b 和 741b’、活塞 741c 和 741c’、活塞 741d 和 741d’ 以及活塞 741e和741e’與徑向流體裝置700的其他泵部的活塞共用室。
[0125]凸輪齒輪743、驅(qū)動齒輪744和凸輪調(diào)節(jié)器745可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪742的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪742和742’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪742和742’，并且凸輪742的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪742’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0126]圖1IF示出了沿著圖1IA中所示的橫截面線的泵部750的橫截面視圖。在操作中，泵部750可操作以提供如圖1lG所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生周期槳葉運動(5/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖HG中的槳葉的運動與圖3C中的槳葉的運動類似。
[0127]徑向流體裝置700還包括相應(yīng)的泵部750’。泵部750和750’可以一起操作，以與泵部650和650’如何一起操作生成周期槳葉運動(5/轉(zhuǎn))類似地生成周期槳葉運動(5/轉(zhuǎn))。
[0128]如圖1lF所示，泵部750以活塞751a至751e、凸輪752、凸輪齒輪753、驅(qū)動齒輪754和凸輪調(diào)節(jié)器755為特征。每個活塞751a至751e被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部750’的每個活塞751a’至751e’也被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞751a和751a’共用室704a，相應(yīng)的活塞751b和751b，共用室704b，相應(yīng)的活塞751c和751c，共用室704c，相應(yīng)的活塞751d和751d’共用室704d,以及相應(yīng)的活塞751e和751e’共用室704e。另外，活塞751a 和 751a，、活塞 751b 和 751b，、活塞 751c 和 751c，、活塞 751d 和 751d，以及活塞 751e和751e’與徑向流體裝置700的其他泵部的活塞共用室。
[0129]凸輪齒輪753、驅(qū)動齒輪754和凸輪調(diào)節(jié)器755可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪752的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪752和752’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪752和752’，并且凸輪752的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪752’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0130]圖1IH示出了沿著圖1IA中所示的橫截面線的泵部760的橫截面視圖。在操作中，泵部760可操作以提供如圖1lI所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生慣性槳葉運動(6/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1lI中的槳葉的運動與圖5B中的槳葉的運動類似。
[0131]徑向流體裝置700還包括相應(yīng)的泵部760’。泵部760和760’可以一起操作，以與泵部660和660’如何一起操作生成慣性槳葉運動(6/轉(zhuǎn))類似地生成慣性槳葉運動(6/轉(zhuǎn))。
[0132]如圖1lH所示，泵部760以活塞761a至761e、凸輪762、凸輪齒輪763、驅(qū)動齒輪764和凸輪調(diào)節(jié)器765為特征。每個活塞761a至761e被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。類似地，泵部760’的每個活塞761a’至761e’也被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞761a和761a’共用室704a，相應(yīng)的活塞761b和761b，共用室704b，相應(yīng)的活塞761c和761c，共用室704c，相應(yīng)的活塞761d和761d’共用室704d，以及相應(yīng)的活塞761e和761e’共用室704e。另外，活塞761a 和 761a’、活塞 761b 和 761b’、活塞 761c 和 761c’、活塞 761d 和 761d’ 以及活塞 761e和761e’與徑向流體裝置700的其他泵部的活塞共用室。
[0133]凸輪齒輪763、驅(qū)動齒輪764和凸輪調(diào)節(jié)器765可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪762的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪762和762’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪762和762’，并且凸輪762的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪762’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0134]在圖1IB至圖111的示例中，每個活塞被相繼端口連接到具有72度徑向間隔的3/轉(zhuǎn)、4/轉(zhuǎn)、5/轉(zhuǎn)和6/轉(zhuǎn)的五槳葉頻率的相應(yīng)槳葉致動器。然而，對于使用橢圓形凸輪的2/轉(zhuǎn)慣性運動，一些實施方式的教示認(rèn)識到:對于五槳葉旋翼系統(tǒng)，活塞端口可以在泵部720中交叉。具體地，交叉端口連接可以允許流體裝置700使用具有72度間隔的活塞，以生成144度間隔的槳葉運動，這可以滿足2/轉(zhuǎn)慣性運動的要求。
[0135]圖11J示出了沿著圖1IA中所示的橫截面線的泵部720的橫截面視圖。在操作中，泵部720可操作以提供如圖1lK所示的通過槳葉120a至120d產(chǎn)生慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))的液壓流量。以這種方式，圖1lK中的槳葉的運動與圖5A中的槳葉的運動類似。
[0136]徑向流體裝置700還包括相應(yīng)的泵部720’。泵部720和720’可以一起操作，以與泵部620和620’如何一起操作生成慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))類似地生成慣性槳葉運動(2/轉(zhuǎn))，除了對于五槳葉旋翼系統(tǒng)而言泵部720中的活塞端口被交叉。
[0137]如圖1lJ所示，泵部720以活塞721a至721e、凸輪722、凸輪齒輪723、驅(qū)動齒輪724和凸輪調(diào)節(jié)器725為特征。每個活塞721a至721e被可滑動地容納在與室704a至704e相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。然而，不同于泵部730至760，對于一些活塞，活塞721a至721e與室704a至704e之間的對應(yīng)關(guān)系被交叉。在圖1lJ的示例中，活塞721a被可滑動地容納在與室704a相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，活塞721b被可滑動地容納在與室704c相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，活塞721c被可滑動地容納在與室704e相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，活塞721d被可滑動地容納在與室704b相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，以及活塞721e被可滑動地容納在與室704d相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)。類似地，活塞721a’被可滑動地容納在與室704a相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，活塞721b’被可滑動地容納在與室704c相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，活塞721c’被可滑動地容納在與室704e相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，活塞721d’被可滑動地容納在與室704b相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)，以及活塞721e’被可滑動地容納在與室704d相關(guān)聯(lián)的缸體內(nèi)。以這種方式，相應(yīng)的活塞721a和721a’共用室704a，相應(yīng)的活塞721b和721b’共用室704c，相應(yīng)的活塞721c和721c’共用室704e，相應(yīng)的活塞721d和721d’共用室704b，以及相應(yīng)的活塞721e和721e’共用室704d。另外，活塞721a和721a’、活塞721b和721b’、活塞721c和721c’、活塞721d和721d’以及活塞721e和721e’與徑向流體裝置700的其他泵部的活塞共用室。
[0138]凸輪齒輪723、驅(qū)動齒輪724和凸輪調(diào)節(jié)器725可以結(jié)合地調(diào)節(jié)凸輪722的位置。在一些實施方式中，可以獨立地調(diào)節(jié)凸輪722和722’的相對位置。例如，可以沿相同的方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)凸輪722和722’，并且凸輪722的旋轉(zhuǎn)距離可以不必須匹配凸輪722’的旋轉(zhuǎn)距離。
[0139]實現(xiàn)部分權(quán)限IBC
[0140]如上所述，徑向流體裝置600可以向用于在部分權(quán)限IBC系統(tǒng)中使用的多個致動器提供正弦波形幅值和同步位移控制。例如，徑向流體裝置600可以包括專用于生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形的泵部對。在本示例中，基本周期運動(I/轉(zhuǎn))通過機械斜盤(例如圖2的斜盤116)而生成。如下面將更詳細(xì)說明的，一些實施方式的教示認(rèn)識到將徑向流體裝置600內(nèi)的液壓流體的諧波壓力變化轉(zhuǎn)換成槳葉120a至120d的移動的能力。
[0141]圖12A示出了根據(jù)一種示例實施方式的IBC系統(tǒng)800。IBC系統(tǒng)800是部分權(quán)限IBC系統(tǒng)，其以徑向流體裝置600、液壓控制歧管810、液壓轉(zhuǎn)體820、四個俯仰連桿致動器830a至830d(對應(yīng)于旋翼槳葉120a至120d)、液壓泵840、液壓貯存器850和熱交換器860為特征。
[0142]如圖12A至圖12E所示，IBC系統(tǒng)800可以包括提供多個部件之間的流體連通的多個流體管線。為了方便，這些流體管線中的一些已經(jīng)被標(biāo)記為“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”。在這些示例實施方式中，標(biāo)記“a”至“d”對應(yīng)于室604a至604d以及槳葉120a至120d。例如，流體管線“a”可以表示在室604a與槳葉120a之間的路徑中的流體管線。流體管線“e”可以指代系統(tǒng)流體，并且流體管線“f”可以指代回流流體，下面將更詳細(xì)地對這兩者進(jìn)行描述。
[0143]在操作中，根據(jù)一種示例實施方式，徑向流體裝置600向液壓控制歧管810提供液壓流體。液壓控制歧管通過液壓轉(zhuǎn)體820導(dǎo)引流體，液壓轉(zhuǎn)體820被配置成將來自旋翼飛行器的固定框架部分的流體流量傳送至旋翼飛行器的旋轉(zhuǎn)框架部分。在一種示例實施方式中，液壓轉(zhuǎn)體820向上沿著驅(qū)動軸向俯仰連桿致動器830a至830d提供流體，這將提供的液壓流體的壓力變化轉(zhuǎn)換成旋翼槳葉120a至120d的移動。
[0144]除了將流體從徑向流體裝置600提供至俯仰連桿致動器830a至830d之外，IBC系統(tǒng)800還將系統(tǒng)流體從液壓泵840提供至俯仰連桿致動器830a至830d。該系統(tǒng)流體表示恒壓流體供給。一些實施方式的教示認(rèn)識到:例如由于可以改變供給流體的壓力的泄漏或其他效應(yīng)，供給流體可以不一定保持恒定。供給流體可以被提供至俯仰連桿致動器830a至830d，以提供抵制來自徑向流體裝置600的液壓流體的壓力的平衡。過多的流體還可以在被再提供至液壓泵840之前，通過液壓控制歧管810和液壓轉(zhuǎn)體820被累積，通過熱交換器860被傳遞，以及在液壓泵850中被存儲。
[0145]圖12B示出了根據(jù)一種示例實施方式的液壓控制歧管810。液壓控制歧管810以閥812和控制端口 814為特征。
[0146]在操作中，根據(jù)一種示例實施方式，液壓控制歧管810從徑向流體裝置600的室604a至604d接收流體，并且將流體連通至閥812和控制端口 814。在本示例實施方式中，液壓控制歧管810通過與缸體塊604 —起旋轉(zhuǎn)的歧管670從室604a至604d接收流體。歧管670包括每個室604a至604d的端口。另外，歧管670包括圍繞室604a至604d的每個端口的密封件。此外，歧管670包括累積泄露的液壓流體并將累積的液壓流體回流至貯存器850的回流端口。
[0147]徑向流體裝置600可以不包括獨立地調(diào)整(trim)俯仰連桿致動器沖程位置以均衡它們的長度并關(guān)于中心沖程保持IBC操作的供應(yīng)件。因此，液壓控制歧管810可以包括閥812，閥812可操作以調(diào)整每個俯仰連桿致動器830a至830d的位置并且補償泄露的液壓流體。在一種示例實施方式中，閥812為三通直接驅(qū)動閥。
[0148]如果流體壓力降到閾值以下，則閥812可以將供給流體添加至流體管線a至d?？商孢x地，如果流體壓力升高至大約閾值，則閥812可以從相關(guān)聯(lián)的流體管線a至d中移除流體。在一種示例實施方式中，閥812從與俯仰連桿致動器830a至830d相關(guān)聯(lián)的位置傳感器接收測量結(jié)果，然后基于所接收的測量結(jié)果將流體添加至流體管線a至d或?qū)⒘黧w從流體管線a至d中移除。來自位置傳感器的測量結(jié)果可以表示例如已經(jīng)從IBC系統(tǒng)800內(nèi)的不同流體管線中泄露的流體的量。作為另一示例，來自位置傳感器的測量結(jié)果可以表示流體管線壓力是否應(yīng)當(dāng)被調(diào)節(jié)以調(diào)整每個俯仰連桿致動器830a至830d的位置。
[0149]在一種示例實施方式中，閥812可以調(diào)節(jié)IBC系統(tǒng)800中的漂移和泄露，但閥812不可以驅(qū)動系統(tǒng)壓力的高頻變化。反而，高頻變化可以通過徑向流體裝置600實現(xiàn)。一些實施方式的教示認(rèn)識到:僅使用系統(tǒng)壓力的低頻變化的閥可以減小所需要的閥的大小并且增加閥的壽命。
[0150]控制端口 814在液壓控制歧管810與液壓轉(zhuǎn)體820之間連通流體。一些實施方式的教示認(rèn)識到:在一些系統(tǒng)故障的情況下，控制端口 814還可以終止流體流量。在圖12B的示例中，每個控制端口 814配備有螺線管旁路閥。在例如要求與傳統(tǒng)的飛行控制系統(tǒng)中隔離的部分權(quán)限系統(tǒng)故障的情況下，IBC系統(tǒng)800可以將動力移除至與每個控制端口 814相關(guān)聯(lián)的螺線管旁路閥。作為響應(yīng)，控制端口 814切斷至它們的壓力減輕/旁路閥的壓力，使得它們將系統(tǒng)流體重新導(dǎo)引至回引到貯存器850的液壓流體回流管線f。重新導(dǎo)引系統(tǒng)流體阻止系統(tǒng)流體到達(dá)俯仰連桿致動器830a至830d，如下面將更詳細(xì)說明的，這使得俯仰連桿致動器830a至830d鎖定在它們的中心沖程位置。
[0151]圖12C示出了根據(jù)一種示例實施方式的液壓轉(zhuǎn)體820。液壓轉(zhuǎn)體820包括旋轉(zhuǎn)部分822和固定部分824。旋轉(zhuǎn)部分822包括在俯仰連桿致動器830a至830d與不旋轉(zhuǎn)部分824之間連通流體的端口 822a至822d。旋轉(zhuǎn)部分822還包括在俯仰連桿致動器830a至830d與不旋轉(zhuǎn)部分824之間連通系統(tǒng)流體的端口 822e。旋轉(zhuǎn)部分822包括在俯仰連桿致動器830a至830d與不旋轉(zhuǎn)部分824之間連通回流流體的端口 822f。
[0152]旋轉(zhuǎn)部分還包括每個端口 822a至822f之間的旋轉(zhuǎn)密封件823。一些實施方式的教示認(rèn)識到:提供用于回流流體的端口 822f和密封件823兩者可以延長密封件壽命并且減少或消除與有害的泄露相關(guān)聯(lián)的問題。
[0153]旋轉(zhuǎn)部分還包括從俯仰連桿致動器830a至830d向IBC系統(tǒng)800的不旋轉(zhuǎn)部分傳送信號的布線。在一個示例實施方式中，布線包括與俯仰連桿致動器830a至830d相關(guān)聯(lián)的每個位置傳感器的布線以及提供勵磁動力的三根公共布線。
[0154]固定部分824包括在端口 822a至822d與流體管線a至d之間連通流體的流體管線824a至824d。固定部分824還包括在端口 822e與流體管線e之間連通流體的流體管線824e。固定部分824包括在端口 822f與流體管線f之間連通流體的流體管線824f。
[0155]圖12D示出了根據(jù)一種示例實施方式的俯仰連桿致動器830a。俯仰連桿致動器830a可操作以在旋翼飛行器100的操作期間改變槳葉120a的位置。類似地，俯仰連桿致動器830a至830d可操作以分別改變槳葉120a至120d的位置。
[0156]在一種示例實施方式中，俯仰連桿致動器830a可以耦接在轂114與斜盤116之間，以使得俯仰連桿致動器830a可以改變轂114與斜盤116之間的距離。在本示例中，俯仰連桿致動器830a耦接在轂114與斜盤116之間，但不必須耦接至轂114和/或斜盤116。例如，俯仰連桿致動器830a可以耦接至與轂114和/或斜盤116機械連通的其他部件。另夕卜，俯仰連桿致動器830a可以僅改變轂114與斜盤116之間的距離的一個測量結(jié)果。例如，俯仰連桿致動器830a可以改變轂114與接近俯仰連桿致動器830a的斜盤116之間的距離，然而，轂114與接近俯仰連桿致動器830b的斜盤116之間的距離可以保持相同。
[0157]在圖12D的示例中，俯仰連桿致動器830a包括線性液壓致動器，線性液壓致動器包括活塞832a，活塞832a將控制室831a與系統(tǒng)室833a分離。控制室831a從管線a接收流體。系統(tǒng)室833a從管線e接收受控的系統(tǒng)流體。在操作中，活塞832a響應(yīng)于控制室831中的流體與系統(tǒng)室833a中的流體之間的壓力差而移動。
[0158]在圖12D的示例中，活塞832a是不平衡的?？刂剖?31a的一側(cè)的活塞面積大于系統(tǒng)室833a的一側(cè)的活塞面積。在本不例中，系統(tǒng)室833a中的系統(tǒng)流體可以通過對活塞832a產(chǎn)生恒力、液壓彈簧效應(yīng)來阻止液壓空化發(fā)生。
[0159]一些實施方式的教示認(rèn)識到:俯仰連桿致動器830a至830d可以在操作期間保存液壓動力。例如，在高次諧波周期運動和慣性運動期間，由于總計的相反的正弦流量要求抵消，由俯仰連桿致動器830a至830d使用的總的凈流量可以接近零。例如，在慣性運動期間，活塞832a的下行沖程可以通過活塞832b的上行沖程抵消。
[0160]另一方面，高次諧波集體運動可以要求顯著更多的流體一致正弦地移動所有的槳葉。在本示例中，俯仰連桿致動器830a至830d可以將大體積的流體向后推入IBC系統(tǒng)800的其余的部件中或?qū)⒋篌w積的流體從IBC系統(tǒng)800的其余的部件排出。然而，一些實施方式的教示認(rèn)識到:液壓儲能器可以捕獲和恢復(fù)IBC系統(tǒng)800的旋翼框架側(cè)的該液壓能量。在圖12A的示例中，液壓儲能器連接至系統(tǒng)流體管線e。
[0161]在圖12D的示例中，俯仰連桿致動器830a還包括位置傳感器834a。位置傳感器834a可以測量活塞832a的位移距離。位置傳感器834a的一個示例可以包括線性可變差動變壓器。位置傳感器834a可以用作反饋控制系統(tǒng)的一部分。例如，徑向流體裝置600的凸輪可以被編程以產(chǎn)生活塞832a的期望的位移距離。如果位置傳感器834a測量到與期望的位移距離不同的位移距離，則會導(dǎo)致一個或更多個問題。例如，IBC系統(tǒng)800可能泄露流體，這會改變室831a中的流體與833a中的流體之間的壓力差，而這將改變活塞832a的位移距離。作為響應(yīng)，IBC系統(tǒng)800可以采取一個或更多個糾正行動。作為一個示例，徑向流體裝置600的凸輪可以被重新定位以實現(xiàn)期望的位移距離。作為另一示例，閥812可以將流體添加到流體管線(例如，流體管線a至e)中或?qū)⒘黧w從流體管線(例如，流體管線a至e)中移除，以調(diào)節(jié)俯仰連桿致動器830a中的流體壓力。在一些實施方式中，調(diào)節(jié)徑向流體裝置600的凸輪可以更適合于產(chǎn)生流體壓力的大的變化，而調(diào)節(jié)閥812可以更適合于流體壓力的較小的變化或調(diào)整。
[0162]在圖12D的示例中，俯仰連桿致動器830a還包括沖程鎖836a。沖程鎖836a可以在系統(tǒng)故障的情況下阻止活塞832a移動。如圖12D所示，沖程鎖836a將系統(tǒng)流體與彈簧分離。彈簧提供與來自系統(tǒng)流體的壓力相反的力。如圖12E所示，如果例如來自系統(tǒng)流體的壓力減小或消除，來自彈簧的力將彈簧鎖836a推向活塞832a，并且阻止活塞832a移動。例如，如果控制端口 814e阻止系統(tǒng)流體到達(dá)俯仰連桿致動器830a，則將會出現(xiàn)這種情形。
[0163]全部權(quán)限IBC
[0164]上面所描述的示例徑向流體裝置600生成位移變化以驅(qū)動高次諧波運動(例如，2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn))，但不必須生成基本周期運動(例如，I/轉(zhuǎn))。在一些實施方式中，徑向流體裝置600可以通過提供與泵部620相似的單瓣泵部來提供基本周期運動。然而，在一些情形下，基本周期運動必須比高次諧波運動更快速地被實現(xiàn)，因為飛行員可以通過基本周期運動操縱旋翼飛行器的方向。在這些情形下，由徑向流體裝置600使用的實現(xiàn)高次諧波運動的徑向活塞方法對于基本周期運動來說將會太慢。因而，在一些實施方式中，關(guān)于徑向流體裝置600所描述的高次諧波方法將會不適合基本周期運動。
[0165]在一些實施方式中，還可以使用IBC系統(tǒng)800的閥812實現(xiàn)基本周期運動。例如，閥812能夠改變流體管線壓力，以便在俯仰連桿致動器830a至830d上實現(xiàn)基本周期運動。如上面所說明的，閥812可以更適合于實現(xiàn)小的壓力變化，然而，基本周期運動會要求流體管線的大的壓力變化。增加閥812中的閥流量增益以實現(xiàn)這些大的壓力變化可以增加滿舵故障的風(fēng)險。另外，在該情況下由閥812消耗的動力和生成的熱量可以引起額外的問題。
[0166]一些實施方式的教示認(rèn)識到下述能力:該能力快速生成基本周期致動器運動同時還保護(hù)免受滿舵故障的影響，保存液壓動力和最小化熱量生成。一些實施方式的教示還認(rèn)識到下述能力:該能力通過液壓生成基本周期運動從旋翼系統(tǒng)中消除機械旋翼斜盤。
[0167]圖13A至圖13M示出了根據(jù)一種示例實施方式的徑向流體裝置900。圖13A示出了徑向流體裝置900的側(cè)視圖，以及圖13B示出了徑向流體裝置900的頂視圖。徑向流體裝置900以結(jié)合共用缸體塊904 (在圖13A和圖13B中未示出)一起旋轉(zhuǎn)的多個堆疊的徑向活塞部分為特征。
[0168]在圖13A至圖13M的示例中，徑向流體裝置900以基本周期泵910以及與軸902、缸體塊904和歧管970 —起旋轉(zhuǎn)的堆疊的徑向活塞部分920至960和920’至960’為特征。堆疊的徑向活塞部分920至960和920’至960’的實施方式可以類似于堆疊的徑向活塞部分620至660和620’至660’，并且與堆疊的徑向活塞部分620至660和620’至660’相似地操作。
[0169]如下面將更詳細(xì)示出的，軸902耦接至缸體塊904。在一些實施方式中，軸902可拆裝地耦接至缸體塊904。例如，不同的軸902可以具有不同的齒輪花鍵，并且安裝者可以從不同的軸902中進(jìn)行選擇用于與徑向流體裝置600 —起使用。
[0170]缸體塊904在徑向流體裝置900內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在圖1OA至圖1OM的示例中，缸體塊904的旋轉(zhuǎn)軸線與軸902同軸。軸承可以將缸體塊904與徑向流體裝置900的不旋轉(zhuǎn)機體分離。
[0171]基本周期泵910和每個泵部對(例如，部920和920’、930和930’等)專用于生成特定頻率的期望波形。在圖13A至圖13M的示例中，基本周期泵910專用于生成基本周期運動(I/轉(zhuǎn))的期望波形，并且泵部對專用于生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形。
[0172]盡管徑向流體裝置900中的泵部對專用于生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形，但是一些實施方式的教示認(rèn)識到:其他的流體裝置可以包括專用于生成更多、更少或不同的期望波形的泵部。例如，通過一些頻率提供的性能益處可以是最小的，并且可以消除生成這些頻率的泵部。作為一個示例，徑向流體裝置900的變化可以僅以專用于2/轉(zhuǎn)(慣性)和4/轉(zhuǎn)(集體諧波)的泵部為特征，其中基本周期運動(I/轉(zhuǎn))通過基本周期泵910生成。
[0173]來自徑向流體裝置900中的基本周期泵910和每個泵部對的單獨的部分頻率可以被一起液壓地求和，以對每個致動器生成最終的期望波形，例如上面關(guān)于圖9B所描述的波形。具體地，如下面將更詳細(xì)說明的，歧管970將液壓求和后的流體從徑向流體裝置900傳遞至與旋翼系統(tǒng)中的每個槳葉相對應(yīng)的致動器。
[0174]圖13C示出了沿著圖13B中表示的橫截面線的基本周期泵910的橫截面視圖?；局芷诒?10以四個活塞911a至91 Id為特征。每個活塞911a至91 Id被可滑動地容納在與室904a至904d相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)缸體內(nèi)。每個室904a至904d表示缸體塊904內(nèi)的流體連通的多個缸體。每個室904a至904d可以具有使徑向流體裝置900退出控制不同的IBC致動器的獨立出口。
[0175]基本周期泵910還以凸輪912為特征。在操作期間，活塞911a至911d取決于凸輪912與缸體塊904的旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離向內(nèi)沖程和向外沖程。每個活塞911a至91 Id朝向和遠(yuǎn)離缸體塊904的旋轉(zhuǎn)軸線往復(fù)運動。因此，朝向和遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的每次往復(fù)運動包括兩次沖程:下行沖程和上行沖程。
[0176]在圖13C的示例中，凸輪912為圓形凸輪，并且具有一個瓣。瓣的數(shù)量表示在缸體塊904的一個完全旋轉(zhuǎn)期間活塞完成了多少次正弦沖程運動。例如，每個活塞911a至911d在缸體塊904的一個旋轉(zhuǎn)期間完成一次正弦沖程運動。基本周期泵910在一個旋轉(zhuǎn)期間完成一次正弦沖程運動的能力對應(yīng)于基本周期運動所需要的每轉(zhuǎn)一次槳葉振蕩。
[0177]重新定位凸輪912可以改變每個活塞911a至911d的位移距離。在圖13C的示例中，定位活塞913、914和915可以重新定位凸輪912。在本示例中，定位活塞913耦接至凸輪912，并且定位活塞914和915耦接至與凸輪912相關(guān)聯(lián)的曲柄。
[0178]凸輪912可以通過改變與定位活塞913、914和915相關(guān)聯(lián)的缸體中的至少一個的壓力而被重新定位。定位活塞913、914和915可以允許凸輪912在兩個垂直軸線上平移，類似于斜盤橫向和縱向運動。殼體周圍凸輪912可以被尺度化以提供限制橫向和縱向周期行程的停止件。[0179]在圖13C的示例中，與定位活塞913相關(guān)聯(lián)的缸體中的流體被保持在相對恒定的系統(tǒng)壓力，以及與定位活塞914和915相關(guān)聯(lián)的缸體中的流體可以變化以重新定位凸輪912。定位活塞913可以操作為液壓彈簧以對抗通過定位活塞914和915施加的力。
[0180]在圖13C的示例中，基本周期泵910包括位置傳感器916和917。位置傳感器916和917可以分別對定位活塞914和915的位移距離進(jìn)行測量。位置傳感器的一個示例可以包括線性可變差動變壓器。
[0181]閥918和919可以向與定位活塞913、914和/或915相關(guān)聯(lián)的缸體提供流體。在一些實施方式中，閥918和919可以改變它們的孔口的大小，以改變與定位活塞914和95相關(guān)聯(lián)的缸體中的流體的壓力。在一個示例實施方式中，閥918和919為三通直接驅(qū)動閥。在一些實施方式中，閥918和919可以是單線圈或雙線圈三通閥。
[0182]在一些情形下，如果缸體塊904是(例如，以旋翼速度)旋轉(zhuǎn)的，并且凸輪912與輸入軸軸線同中心地被定位，則活塞911a至911d不沖程。這種情形不產(chǎn)生被發(fā)送至IBC致動器的用于基本周期運動的流體位移控制。
[0183]然而，平移凸輪912離開該同中心位置可以產(chǎn)生被發(fā)送至IBC致動器的用于基本周期運動的流體位移控制變化。例如，圖13D示出了收縮的定位活塞914和915可以如何重新定位凸輪912。圖13D的示例在一些情形下可以對應(yīng)于全向前縱向周期位置。如圖13D所示的移動凸輪912產(chǎn)生如圖13E所示的每個槳葉120a至120d的基本周期運動。
[0184]作為另一示例，圖13F示出了伸長的定位活塞914和915可以如何重新定位凸輪912。圖13F的示例在一些情形下可以對應(yīng)于全后向周期運動。如圖13F所示的移動凸輪912產(chǎn)生如圖13G所示的每個槳葉120a至120d的基本周期運動。相比于圖13E和13G的示例，圖13E中的槳葉120a與圖13G中的槳葉120a為180度異相。
[0185]基本周期泵910還可以實現(xiàn)橫向周期運動以及縱向周期運動。例如，圖13H示出了收縮的定位活塞914和伸長的活塞915可以如何重新凸輪912。圖13H的示例在一些情形下可以對應(yīng)于全左向橫向周期位置。如圖13H所示移動凸輪912產(chǎn)生如圖131所示的每個槳葉120a至120d的基本周期運動。
[0186]作為另一示例，圖13J示出了伸長的定位活塞914和收縮的定位活塞915可以如何重新定位凸輪912。圖13J的示例在一些情形下可以對應(yīng)于全右向縱向位置。如圖13J所示移動凸輪912產(chǎn)生如圖13K所示的每個槳葉120a至120d的基本周期運動。比較圖131和13K的示例，圖131中的槳葉120a與圖13K中的槳葉120a為180度異相。比較圖13E和131的示例，圖13E中的槳葉120a與圖131中的槳葉120a為90度異相。
[0187]在圖13A至13K的示例中，基本周期泵910被配置成在四槳葉旋翼系統(tǒng)中提供基本周期運動。然而，一些實施方式的教示認(rèn)識到:關(guān)于基本周期泵910所描述的概念可以適合于支持具有更多槳葉或更少槳葉(例如，兩個槳葉、三個槳葉、五個槳葉、六個槳葉、七個槳葉等)的旋翼系統(tǒng)的IBC。
[0188]例如，圖13L示出了被配置成提供五槳葉旋翼系統(tǒng)中的IBC的基本周期泵910’。在本示例中，基本周期泵910’以與五槳葉旋翼系統(tǒng)中的每個槳葉相對應(yīng)的五個活塞911a’至911e’為特征?；局芷诒?10’還以凸輪912’、定位活塞913’至915’、位置傳感器916’和917’、以及閥918’和閥919’為特征，凸輪912’、定位活塞913’至915’、位置傳感器916’和917’、以及閥918’和閥919’可以以與基本周期泵910中的相應(yīng)的部件相似的方式操作。
[0189]圖13M示出了沿著圖13B所示的橫截面線的徑向流體裝置900的橫截面視圖。如圖13M所示，生成2/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的基本周期泵910和所有的泵部圍繞同一缸體塊904被定位。另外，基本周期泵910和所有的泵部共用相同的室904a至904d。每個室904a至904d通過歧管970端口連接到徑向流體裝置900之外。歧管970可以使得能夠在每個室904a至904d與具有旋翼槳葉120a至120d的相應(yīng)致動器之間進(jìn)行流體連通(例如，室904a和與旋翼槳葉120a相關(guān)聯(lián)的致動器之間的流體連通)。
[0190]在一些實施方式中，缸體塊904可以以與驅(qū)動軸112b相同的速度旋轉(zhuǎn)。一些實施方式的教示認(rèn)識到:以與驅(qū)動軸112b相同的速度旋轉(zhuǎn)缸體塊904可以允許來自徑向流體裝置900的諧波輸出與圍繞驅(qū)動軸112b旋轉(zhuǎn)的旋翼槳葉120a至120d同步。在圖13M的示例中，外部電源以與驅(qū)動軸112b相同的速度旋轉(zhuǎn)軸902，這使得缸體塊904也以相同的速度旋轉(zhuǎn)。
[0191]實現(xiàn)全部權(quán)限IBC
[0192]如上所述，徑向流體裝置900可以向用于在全部權(quán)限IBC系統(tǒng)中使用的多個致動器提供正弦波形幅值和同步位移控制。例如，徑向流體裝置900可以包括專用于生成I/轉(zhuǎn)至6/轉(zhuǎn)的期望波形的基本周期泵和泵部對。在本示例中，可以從旋翼系統(tǒng)中消除機械斜盤，例如圖2的斜盤116。如下面將更詳細(xì)說明的，一些實施方式的教示認(rèn)識到下述能力:將徑向流體裝置900內(nèi)的液壓流體的諧波壓力變化轉(zhuǎn)換成槳葉120a至120d的移動。
[0193]圖14A示出了根據(jù)一種示例實施方式的IBC系統(tǒng)1000。IBC系統(tǒng)1000為全部權(quán)限IBC系統(tǒng)，全部權(quán)限IBC系統(tǒng)以徑向流體裝置900、液壓控制歧管1100、液壓轉(zhuǎn)體1200、四個槳葉致動器1300a至1300d(對應(yīng)于旋翼槳葉120a至120d)、液壓泵1400、液壓貯存器1500和熱交換器1600為特征。
[0194]如圖14A至圖14C和圖15A至圖15E所示，IBC系統(tǒng)1000可以包括提供多個部件之間的流體連通的多個流體管線。為了方便，這些流體管線中的一些已經(jīng)被標(biāo)記為“a”、“b”、“C”、“d”、“e”*“f”。在這些示例實施方式中，標(biāo)記“a”至“d”對應(yīng)于室904a至904d和槳葉120a至120d。例如，流體管線“a”可以表示在室904a與槳葉120a之間的路徑中的流體管線。流體管線“e”可以指代系統(tǒng)流體，并且流體管線“f”可以指代回流流體，在下面將更詳細(xì)地對這兩者進(jìn)行描述。
[0195]在操作中，根據(jù)一種示例實施方式，徑向流體裝置900向液壓控制歧管1110提供液壓流體。液壓控制歧管通過液壓轉(zhuǎn)體1200導(dǎo)引流體，液壓轉(zhuǎn)體1200被配置成將來自旋翼飛行器的固定框架部分的流體流量傳遞給旋翼飛行器的旋轉(zhuǎn)框架部分。在一種示例實施方式中，液壓轉(zhuǎn)體1200向上沿著驅(qū)動軸向槳葉致動器1300a至1300d提供流體，這將供給的液壓流體的壓力變化轉(zhuǎn)換成旋翼槳葉120a至120d的移動。
[0196]除了將流體從徑向流體裝置900提供至槳葉致動器1300a至1300d之外，IBC系統(tǒng)1000還將系統(tǒng)流體從液壓泵1400提供至槳葉致動器1300a至1300d。該系統(tǒng)流體表示恒壓流體供給。一些實施方式的教示認(rèn)識到:例如由于可以改變供給流體的壓力的泄漏或其他效應(yīng)，供給流體可以不一定保持恒定。供給流體可以被提供至槳葉致動器1300a至1300d，以提供抵制來自徑向流體裝置900的液壓流體的壓力的平衡。過多的流體還可以在被再提供至液壓泵1400之前通過液壓控制歧管1100和液壓轉(zhuǎn)體1200被累積，通過熱交換器1600被傳遞，以及被存儲在液壓貯存器1500中。
[0197]圖14B示出了根據(jù)一種示例實施方式的液壓控制歧管1100。液壓控制歧管1100以閥1112和控制端口 1114為特征。
[0198]在操作中，根據(jù)一種示例實施方式，液壓控制歧管1100從徑向流體裝置900的室904a至904d接收流體，并且將流體連通至閥1112和控制端口 1114。在本示例實施方式中，液壓控制歧管1100通過與缸體塊904 —起旋轉(zhuǎn)的歧管970從室904a至904d接收流體。歧管970包括用于每個室904a至904d的端口。另外，歧管970包括圍繞室904a至904d的每個端口的密封件。此外，歧管970包括回流端口以累積泄露的液壓流體并且將累積的液壓流體回流至貯存器1500。
[0199]徑向流體裝置900可以不包括獨立地調(diào)整槳葉致動器沖程位置以均衡它們的長度和關(guān)于中心沖程保持IBC操作的供應(yīng)件。因此，液壓控制歧管1100可以包括閥1112，閥1112可操作以調(diào)整每個槳葉致動器1300a至1300d的位置并且補償泄露的液壓流體。在一種示例實施方式中，閥1112為三通直接驅(qū)動閥。
[0200]如果流體壓力降低到閾值以下，則閥1112可以將供給流體添加至流體管線a至d?？商孢x地，如果流體壓力升高到大約閾值，則閥1112可以從流體管線a至d中移除流體。在一種示例實施方式中，閥1112從與槳葉致動器1300a至1300d相關(guān)聯(lián)的位置傳感器接收測量結(jié)果，然后基于所接收的測量結(jié)果將流體添加至流體管線a至d或?qū)⒘黧w從流體管線a至d中移除。來自位置傳感器的測量結(jié)果可以表示例如已經(jīng)從IBC系統(tǒng)1000內(nèi)的不同的流體管線泄漏的流體的量。作為另一示例，來自位置傳感器的測量結(jié)果可以表示流體管線壓力是否應(yīng)當(dāng)被調(diào)節(jié)以調(diào)整每個槳葉致動器1300a至1300d的位置。
[0201]在一種示例實施方式中，閥1112可以在IBC系統(tǒng)1000中調(diào)節(jié)漂移和泄露，但閥1112不可以驅(qū)動系統(tǒng)壓力的高頻變化。反而，高頻變化可以通過徑向流體裝置900實現(xiàn)。一些實施方式的教示認(rèn)識到:僅使用系統(tǒng)壓力的低頻變化的閥可以減小所需要的閥的大小并且增加閥的壽命。
[0202]不同于部分權(quán)限IBC系統(tǒng)800，全部權(quán)限IBC系統(tǒng)1000包括針對每個旋翼槳葉的兩個閥1112 (例如，針對旋翼槳葉120a的兩個閥1112a)。一些實施方式的教示認(rèn)識到:多個閥1112將能夠提供基本集體輸入。在一些實施方式中，額外的閥1112可以添加或去除來自被困在徑向流體裝置900與槳葉致動器1300之間的體積的流體。因為提供基本周期和IBC的高頻流量由徑向流體裝置900控制，所以閥900以是相對低的增益，從而最小化閥滿航故障的影響。
[0203]即使具有相對低的增益，如果沒有被快速旁路，全部權(quán)限IBC致動器的閥滿舵故障可以產(chǎn)生旋翼不穩(wěn)定性。一些實施方式的教示認(rèn)識到:由于與從旋翼系統(tǒng)中移除機械斜盤相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險，其余的系統(tǒng)會適合于全部權(quán)限IBC系統(tǒng)。因此，示例全部權(quán)限IBC系統(tǒng)1000包括針對每個旋翼槳葉的額外的閥1112。通過合并每個IBC致動器的兩個閥，滿舵故障可以通過沿相反的方向命令第二閥而被快速旁路。
[0204]控制端口 1114在液壓控制歧管1100與液壓轉(zhuǎn)體1200之間連通流體。一些實施方式的教示認(rèn)識到:在一些系統(tǒng)故障的情況下，控制端口 1114還可以終止流體流動。在圖14B的示例中，每個控制端口 1114配備有螺線管旁路閥。在例如要求與傳統(tǒng)的飛行控制系統(tǒng)隔離開的全部權(quán)限系統(tǒng)故障的情況下，IBC系統(tǒng)1000可以將動力移除至與每個控制端口1114相關(guān)聯(lián)的螺線管旁路閥。作為響應(yīng)，控制端口 1114切斷至它們的壓力減輕/旁路閥的壓力，使得它們將系統(tǒng)流體重新導(dǎo)引到回引至貯存器1500的液壓流體回流管線f。
[0205]如下面將關(guān)于圖17A和圖17B更詳細(xì)說明的，兩個或更多個徑向流體裝置900可以并行操作。在該情形下，如果位移控制輸出未被正確地同步，則會發(fā)生IBC致動器之間的損害控制力斗爭。如果例如壓力同步故障或槳葉致動器意外地裝底在固定葉片上，則可以引起損害控制壓力和致動器負(fù)載。
[0206]一些實施方式的教示認(rèn)識到提供用于使多個徑向流體裝置900之間的操作同步的位置傳感器的能力。在一些實施方式中，位置傳感器可以設(shè)置在每個徑向流體裝置900的定位活塞913至915和/或高次諧波凸輪上。然而，在這些實施方式中，位置傳感器可能不具有適當(dāng)?shù)姆直媛室钥刂苿傂韵到y(tǒng)中的力斗爭(force fight)。因此，一些實施方式的教示認(rèn)識到對每個IBC致動器的控制端口壓力進(jìn)行監(jiān)視以控制IBC致動器之間的力斗爭的能力。在一種不例實施方式中，每個控制端口 1114包括位置傳感器1116。位置傳感器1116可以對與每個控制端口 1114相關(guān)聯(lián)的控制閥的位移距離進(jìn)行測量。位置傳感器的一個示例可以包括線性可變差動變壓器。
[0207]在一些實施方式中，每個控制端口 1114可以通過與壓力變化成比例地移位其控制閥來響應(yīng)于控制端口壓力的變化。每個位置傳感器1116可以測量每個控制閥的位移量。如果控制端口壓力超過允許的閾值，則閥1114可以將過量的壓力端口輸出至回流流體系統(tǒng)。閥1114可以通過對與閥1114相關(guān)聯(lián)的螺線管施加電動力以及使所有的控制端口 1114將流體端口輸出至回流流體系統(tǒng)，有效地旁路整個系統(tǒng)，來將系統(tǒng)隔離故障。
[0208]圖14C示出了根據(jù)一種示例實施方式的液壓轉(zhuǎn)體1200。液壓轉(zhuǎn)體1200包括旋轉(zhuǎn)部分1222和固定部分1224。旋轉(zhuǎn)部分1222包括在槳葉致動器1300a至1300d與不旋轉(zhuǎn)部分1224之間連通流體的端口 1222a至1222d。旋轉(zhuǎn)部分1222還包括在槳葉致動器1300a至1300d與不旋轉(zhuǎn)部分1224之間連通系統(tǒng)流體的端口 1222e。旋轉(zhuǎn)部分1222包括在槳葉致動器1300a至1300d與不旋轉(zhuǎn)部分1224之間連通回流流體的端口 1222f。
[0209]旋轉(zhuǎn)部分還包括每個端口 1222a至1222f之間的旋轉(zhuǎn)密封件1223。一些實施方式的教示認(rèn)識到:提供用于回流流體的端口 1222f和密封件1223兩者可以延長密封件壽命并且減少或消除與有害的泄露相關(guān)聯(lián)的問題。
[0210]旋轉(zhuǎn)部分還包括用于從槳葉致動器1300a至1300d向IBC系統(tǒng)1000的不旋轉(zhuǎn)部分傳送信號的布線。在一個示例實施方式中，布線包括與槳葉致動器1300a至1300d相關(guān)聯(lián)的每個位置傳感器的兩個布線以及提供勵磁動力的每個葉片致動器的三個共用布線。
[0211]固定部分1224包括在端口 1222a至1222d與流體管線a至d之間連通流體的流體管線1224a至1224d。固定部分1224還包括在端口 1222e與流體管線e之間連通流體的流體管線1224e。固定部分1224包括在端口 1222f與流體管線f之間連通流體的流體管線1224f0
[0212]圖15A至圖15F示出了根據(jù)一種示例實施方式的槳葉致動器1300a。圖15A示出了槳葉致動器1300a的頂視圖，以及圖15B示出了槳葉致動器1300a的側(cè)視圖。槳葉致動器1300a可操作以在旋翼飛行器100的操作期間改變槳葉120a的位置。類似地，槳葉致動器1300b至1300d分別可操作以改變槳葉120b至120d的位置。
[0213]在圖15A至圖15F的示例中，槳葉致動器1300a為液壓旋轉(zhuǎn)葉片致動器。在一些實施方式中，液壓旋轉(zhuǎn)葉片致動器可以在每個旋翼槳葉的根部處被提供動力。一些實施方式的教示認(rèn)識到:相比于具有滑動密封件的等效動力線性液壓致動器，葉片致動器由于它們對旋轉(zhuǎn)密封件的依賴性而減少了泄露。另外，液壓葉片致動器還可以具有相對高的剛度。
[0214]如圖15A和圖15B所示，槳葉致動器1300a可以以軸1302和布置在殼體1310的一個或更多個開口內(nèi)的旋轉(zhuǎn)密封件1304為特征。如下面將更詳細(xì)示出的，軸1302耦接至殼體1310內(nèi)的葉片。在一些實施方式中，不同的軸1302可以具有不同的齒輪花鍵，并且安裝者可以從不同的軸1302中進(jìn)行選擇用于與不同的旋翼槳一起使用。旋轉(zhuǎn)密封件1304圍繞軸1302被定位，并且它將殼體1310的內(nèi)部與殼體1310的外部分隔開。
[0215]在一些實施方式中，旋轉(zhuǎn)密封件1304為彈性膜密封件。一些實施方式的教示認(rèn)識到:在軸1302被限制于特定范圍的運動的情形下，彈性膜密封件可以是適合的。例如，彈性密封件可以耦接至軸1302，并且可以隨著軸1302旋轉(zhuǎn)而伸展，只要軸1302沒有將彈性密封件伸展超過其彈性限制。在一些實施方式中，軸1302的角程可以被限于正/負(fù)18度旋轉(zhuǎn)。在這些實施方式中，彈性膜密封件可以伸展以吸收正/負(fù)18度旋轉(zhuǎn)。另外，如下面將關(guān)于圖MD所說明的，彈性膜密封件不可暴露于高壓力下(例如，每平方英寸約100磅的回流流體壓力)，從而限制軸向液壓力推擠密封件。
[0216]在圖15A和圖15B的示例中，殼體1310包括使用螺栓1312連接在一起的多個部件。殼體1310還可以包括用于將槳葉致動器1300a穩(wěn)固至旋翼飛行器的連接點1314。
[0217]圖15C示出了沿著圖15B所示的橫截面線的槳葉致動器1300a的橫截面視圖。如圖15C所示，槳葉致動器1300a以固定葉片1320和葉片葉輪1330為特征。在本示例中，固定葉片1320限定三個室，但是其他實施方式可以限定更多室或更少室。葉片葉輪1330包括三個葉片表面，每個葉片表面延伸到固定葉片1320之間的相應(yīng)室中。葉片葉輪1330被耦接至軸1302，以使得葉片葉輪1330的旋轉(zhuǎn)引起軸1302的旋轉(zhuǎn)。
[0218]由固定葉片1320限定的每個室包括用于將流體連通到室中和連通到室外的兩個開口。在每個室內(nèi)，葉片葉輪1330的葉片表面將兩個開口分離，以使得來自兩個開口的流體可以在葉片表面的兩側(cè)累積并加壓。在操作中，葉片表面的相對側(cè)的流體壓力差可以導(dǎo)致葉片表面(從而葉片葉輪1330作為整體地)旋轉(zhuǎn)。
[0219]在圖15C的示例中，每個室包括在葉片表面的一側(cè)的變壓控制流體1322。在兩個室中，回流流體1324被累積并且端口輸出到槳葉致動器1300之外。在這兩個室中，期望控制流體1322的壓力大于回流流體1324的壓力。在第三室中，提供近似恒定的系統(tǒng)流體1326抵御變壓控制流體1324。在該第三室中，系統(tǒng)流體1326應(yīng)用液壓壓力的恒源以抵御來自控制流體1322的壓力，并且產(chǎn)生液壓彈簧效應(yīng)。在本示例中，最初的兩個室結(jié)合地具有第三室的兩倍的有效葉片面積，從而將變壓控制流體1322移動葉片葉輪1330的能力加倍。
[0220]在一些情形下，槳葉致動器1300a可以遭受泄露。例如，橫跨旋轉(zhuǎn)葉片中的矩形葉片表面的泄露可以高于缸體中的活塞致動器中的泄露。因此，一些實施方式的教示認(rèn)識到:泄露的流體應(yīng)當(dāng)被端口回流至系統(tǒng)而非排到大氣中。一些實施方式的教示還認(rèn)識到下述能力:該能力用以使用該泄露的流體以提供連續(xù)的潤滑，來支承槳葉致動器1300a中的軸承并在旋轉(zhuǎn)密封件1304后面產(chǎn)生低壓區(qū)域。
[0221]圖1?示出了沿著圖15A中所示的橫截面線的槳葉致動器1300a的橫截面視圖。如圖1ro所示，支承軸承1340可以支承槳葉致動器1300a內(nèi)的軸1302的旋轉(zhuǎn)。在本示例中，泄露流體可以潤滑支承軸承1340，然后被端口輸出至回流流體1324。另外，一些實施方式的教示認(rèn)識:在旋轉(zhuǎn)密封件1304后面提供回流流體1324可以阻止旋轉(zhuǎn)密封件1304遭受聞液壓力。
[0222]圖15E和圖15F示出了在槳葉致動器1300a的操作期間沿著圖15B所示的橫截面線的槳葉致動器1300a的橫截面視圖。在圖15E的示例中，控制流體1322的液壓壓力大于系統(tǒng)流體1326的液壓壓力，這迫使葉片葉輪1330逆時針旋轉(zhuǎn)18度。在圖15E的示例中，控制流體1322的液壓壓力小于系統(tǒng)流體1326的液壓壓力，這迫使葉片葉輪1330順時針旋轉(zhuǎn)18度。
[0223]在一些實施方式中，多個槳葉致動器1300可以被耦接在一起以串聯(lián)操作。一些實施方式的教示認(rèn)識到:每個槳葉提供多個槳葉致動器1300可以提供冗余并且在一個槳葉致動器故障的情況下減少災(zāi)難性故障。例如，圖16A示出了串聯(lián)地耦接在一起的兩個槳葉致動器1300a，以及圖16B示出了串聯(lián)地耦接在一起的三個槳葉致動器1300a。在這些示例中的每個示例中，耦接組件1350將不同的槳葉致動器1300a的軸1302a耦接在一起。
[0224]圖17A和圖17B示出了具有串聯(lián)地耦接在一起的多個槳葉致動器1300的冗余IBC系統(tǒng)。在圖17A中，IBC系統(tǒng)1400以針對每個旋轉(zhuǎn)槳葉串聯(lián)地耦接在一起的三個槳葉致動器1300 (例如，旋翼槳葉120a耦接至三個槳葉致動器1300a)為特征。IBC系統(tǒng)1400還以三個飛行控制計算機(飛行控制計算機1410、1420和1430)為特征。每個飛行控制計算機與相應(yīng)的徑向流體裝置900通信。如圖17A所示，每個飛行控制計算機/徑向流體裝置組合可操作以控制每個旋翼槳葉的三個槳葉致動器1300之一。
[0225]在操作中，根據(jù)一種示例實施方式，飛行控制計算機1410、1420和1430從輸入裝置1405接收周期指令和集體指令。輸入裝置1405的一個示例可以包括飛行員可接近的控制桿。每個飛行控制計算機1410、1420和1430對徑向流體裝置900進(jìn)行編程以實現(xiàn)周期指令和集體指令。例如，每個飛行控制計算機可以發(fā)送下述信號:所述信號表示每個徑向流體裝置900的基本周期運動活塞和高次諧波凸輪應(yīng)當(dāng)如何被定位。
[0226]每個飛行控制計算機1410、1420和1430還可以接收表示槳葉致動器1300是否彼此對抗的測量結(jié)果。例如，每個飛行控制計算機1410、1420和1430可以測量軸旋轉(zhuǎn)速度、流體壓力、和/或活塞/閥位移。在本示例中，飛行控制計算機1410、1420和1430之間的這些測量結(jié)果的差異可以表示兩個或更多個槳葉致動器1300可以彼此對抗。因而，飛行控制計算機1410、1420和1430可以使用交叉信道數(shù)據(jù)鏈路而彼此通信，以共享同步信息。作為一個示例，如果兩個槳葉致動器1300是機械對抗的，則兩個相應(yīng)的飛行控制計算機可以共享下述信息:該信息表示飛行控制計算機中的至少一個應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)IBC系統(tǒng)的其部分內(nèi)的流體管線壓力。
[0227]在圖17B中，IBC系統(tǒng)1500以針對每個旋轉(zhuǎn)槳葉串聯(lián)地耦接在一起的兩個槳葉致動器1300 (例如，旋翼槳葉120a耦接至兩個槳葉致動器1300a)為特征。IBC系統(tǒng)1500還以四個飛行控制計算機(飛行控制計算機1510、1520、1530和1540)為特征。不同于IBC系統(tǒng)1400，兩個飛行控制計算機與一個相應(yīng)的徑向流體裝置900通信。在本示例中，每個徑向流體裝置900與冗余飛行控制計算機通信，從而允許每個徑向流體裝置900繼續(xù)給槳葉致動器1300提供動力，即使一個飛行控制計算機被禁用。[0228]一些實施方式的教示認(rèn)識到:IBC系統(tǒng)可以包括任意數(shù)量的槳葉致動器、飛行控制計算機和徑向流體裝置。例如，數(shù)量(numbering)和配置可以取決于特定旋翼飛行器的安全性要求。
[0229]在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本文中所描述的系統(tǒng)和設(shè)備作出修改、添加和省略。系統(tǒng)和設(shè)備的部件可以是集成的或分立的。此外，系統(tǒng)和設(shè)備的操作可以由更多部件、更少部件或另外的部件執(zhí)行。方法可以包括更多步驟、更少步驟或另外的步驟。另外，可以以任何適當(dāng)?shù)捻樞驁?zhí)行步驟。
[0230]盡管已經(jīng)詳細(xì)示出并描述了幾個實施方式，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，在不背離由所附權(quán)利要求限定的、本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以有替代方案和替選方案。
[0231]為了幫助專利局和關(guān)于本申請所頒發(fā)的任何專利的任何讀者理解本申請所附的權(quán)利要求， 申請人:希望指出的是:除非在特定權(quán)利要求中明確地使用了文字“用于……的裝置(means for)”或“用于……的步驟(stepfor)”，否則 申請人:沒有意圖使在本申請?zhí)峤蝗沾嬖诘娜魏嗡綑?quán)利要求援 引35U.S.C.§ 112的第6款。
【權(quán)利要求】
1.一種旋翼飛行器，包括: 機體； 動力系，所述動力系耦接至所述機體，并且包括動力源和耦接至所述動力源的驅(qū)動軸； 轂，所述轂耦接至所述驅(qū)動軸； 旋翼槳葉，所述旋翼槳葉耦接至所述轂； 斜盤，所述斜盤被定位成圍繞所述驅(qū)動軸；以及 俯仰連桿，所述俯仰連桿耦接在所述斜盤和與所述旋翼槳葉相對應(yīng)的所述轂之間，所述俯仰連桿包括: 殼體，所述殼體包括第一室和第二室，其中，第一殼體開口允許第一流體流入所述第一室中，以及第二殼體開口允許第二流體流入所述第二室中；以及 活塞組件，所述活塞組件至少部分地被布置在所述殼體內(nèi)，并且包括活塞頭和耦接至所述活塞頭的活塞桿，所述活塞頭將所述第一室與所述第二室分隔開，其中，所述俯仰連桿耦接在所述斜盤與所述轂之間，以使得所述活塞桿的運動改變所述斜盤與所述轂之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼飛行器，還包括至少一個流體泵，所述至少一個流體泵能夠操作以向所述第一室提供所述第一流體以及向所述第二室提供所述第二流體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述第一流體具有變化的壓力，以及所述第二流體具有近似恒定的壓力。`
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述第一流體與所述第二流體之間的壓力差能夠操作以移動所述活塞頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼飛行器，還包括位置傳感器，所述位置傳感器能夠操作以測量所述活塞組件的運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋翼飛行器，其中，所述位置傳感器為線性可變差動變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼飛行器，所述俯仰連桿還包括活塞鎖，所述活塞鎖包括: 第二殼體，其中，第三殼體開口允許所述第二流體流入所述第二殼體中；以及 活塞鎖組件，所述活塞鎖組件至少部分地被布置在所述第二殼體內(nèi)，所述活塞鎖組件包括第二活塞頭和第二活塞桿，其中，所述第二活塞桿能夠操作以接合所述活塞桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋翼飛行器，其中，所述第二活塞桿能夠操作以響應(yīng)于所述第二流體的壓力減小而接合所述活塞桿。
9.一種提供獨立槳葉控制的方法，包括: 在第一室中接收第一流體； 在第二室中接收第二流體； 響應(yīng)于所述第一流體與所述第二流體之間的壓力差而移動將所述第一室與所述第二室分隔開的活塞頭；以及 響應(yīng)于移動所述活塞頭而移動旋翼飛行器的旋翼槳葉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括改變所述第一流體的壓力，其中，移動所述活塞頭包括響應(yīng)于所述第一流體的壓力的變化而移動所述活塞頭。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，移動所述旋翼槳葉包括改變所述旋翼飛行器的斜盤與轂之間的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述第二室中接收所述第二流體還包括以近似恒定的壓力保持所述第二流體。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括:如果所述第二流體的壓力降低到閾值以下，則限制所述活塞頭的運動。
14.一種旋翼飛行器俯仰連桿,包括: 殼體，所述殼體包括第一室和第二室，其中，第一殼體開口允許第一流體流入所述第一室中，以及第二殼體開口允許第二流體流入所述第二室中；以及 活塞組件，所述活塞組件至少部分地被布置在所述殼體內(nèi)，并且包括活塞頭和耦接至所述活塞頭的活塞桿，所述活塞頭將所述第一室與所述第二室分隔開。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的旋翼飛行器俯仰連桿，其中，所述俯仰連桿被配置成耦接在旋翼飛行器的斜盤與轂之間，以使得所述活塞桿的運動改變所述斜盤與所述轂之間的距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的旋翼飛行器俯仰連桿，其中，所述第一流體具有變化的壓力，以及所述第二流體具有近似恒定的壓力。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的旋翼飛行器俯仰連桿，其中，所述第一流體與所述第二流體之間的壓力差能夠操作以移動所述活塞頭。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的旋翼飛行器俯仰連桿，還包括位置傳感器，所述位置傳感器能夠操作以測量所述活塞組件的運動。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的旋翼飛行器俯仰連桿，其中，所述位置傳感器為線性可變差動變壓器。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的旋翼飛行器俯仰連桿，所述俯仰連桿還包括活塞鎖，所述活塞鎖包括: 第二殼體，其中，第三殼體開口允許所述第二流體流入所述第二殼體中；以及 活塞鎖組件，所述活塞鎖組件至少部分地被布置在所述第二殼體內(nèi)，所述活塞鎖組件包括第二活塞頭和第二活塞桿，其中，所述第二活塞桿能夠操作以接合所述活塞桿。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的旋翼飛行器俯仰連桿，其中，所述第二活塞桿能夠操作以響應(yīng)于所述第二流體的壓力減小而接合所述活塞桿。
【文檔編號】B64C27/64GK103661939SQ201310334848
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】卡洛斯·A·費尼 申請人:貝爾直升機德事隆公司