CN120813523A - 具有锁定装置的桨距改变机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桨距改变机构(70)，该桨距改变机构包括框架(72)、可沿着纵向轴线(X)平移的移动部(102)、以及用于使移动部(102)相对于框架(72)固定的锁定装置(160)。锁定装置(160)包括可移动构件(210)，可移动构件可相对于锁定构件(164)在缩回位置和展开位置之间平移，在缩回位置，可移动构件使锁定构件(164)自由地处于远离表面(162)的解锁构造，在展开位置，可移动构件迫使锁定构件(164)处于与表面(162)接合的锁定构造。锁定装置还包括偏置构件(220)和保持器件(222)，偏置构件将可移动构件(210)朝向其展开位置推动，保持器件用于使可移动构件(210)保持在其缩回位置。

Description

具有锁定装置的桨距改变机构

技术领域

本发明涉及致动器的一般领域，该致动器旨在控制可变设置叶片(例如装备在某些涡轮机的风扇上的可变设置叶片)的定向。

本发明的优选应用领域是具有无涵道风扇(以名称“螺旋桨风扇”、“开放式风扇”和“开放式转子”更广为人知)的涡轮喷气发动机领域。然而，本发明还适用于具有一个或多个推进器螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机和具有可变设置风扇叶片的涵道式涡轮喷气发动机。

背景技术

目前正在探索的提高民用飞行器发动机的比耗的途径之一是开发无涵道风扇涡轮喷气发动机，例如文献FR 2 941 493中描述的无涵道风扇涡轮喷气发动机。这些涡轮喷气发动机包括传统涡轮轴气体发生器，其一个或多个涡轮级驱动延伸到发动机短舱之外的一个或多个无涵道风扇。

如在传统涡轮螺旋桨发动机的情况下，这种或这些风扇的叶片是可变设置风扇，也就是说，可以在飞行期间修改这些叶片的角位置(称为设置角)。作为提醒，叶片的设置角对应于在与叶片的枢转轴线正交的平面中，风扇的旋转轴线与位于风扇半径的75％处的叶片的弦之间的角度。该角度可以从基本上等于90°的值变化到基本上等于0°的值，其中，基本上等于90°的值对应于叶片的称为“零推力位置”或“低桨距”的位置，基本上等于0°的值对应于叶片的称为“顺桨”位置的位置。该角度还可以取严格大于90°的值，通常是基本上等于95°的值，该值对应于叶片的称为“反向”位置的位置。

如已知的，在飞行期间对设置角的这种修改使得能够根据飞行器速度来改变发动机推力和优化风扇的效率。实际上，风扇的速度在整个操作阶段几乎是恒定的，正是叶片的设置改变了推力。因此，在巡航飞行阶段，叶片被定向成通过使从涡轮轴获取的功率和消耗最小化并通过优化效率来调节推力。相反，在起飞期间，叶片被定向成使推力最大化，以使飞行器加速然后起飞。

对叶片的定向的控制通常通过桨距改变机构来执行，该桨距改变机构包括控制致动器和连接系统，控制致动器包括可沿着风扇的轴线平移的移动部件，连接系统将移动部件连接到叶片，以将移动部件的平移转换成可变设置叶片的旋转。

可变设置叶片遇到的困难在于：在控制可变设置叶片的定向的系统出故障的情况下，所述叶片在其自身的离心作用下倾向于切换到零推力位置。然而，卡在该位置的叶片产生很小的阻力矩，存在导致发动机超速的风险，具有损坏发动机的潜在风险。此外，在备降任务的情况下，卡在该位置的叶片还存在产生过大阻力的风险，这种过大阻力对于飞行器的可控性和/或其航程而言是不可接受的。

为了克服这种困难，已知的是使用安全系统，安全系统能够在叶片定向控制系统失效的情况下防止可变设置叶片朝向小桨距(即，朝向零推力位置)移动。这种系统例如从EP 3 400 169中已知。

特别地，已知一种安全系统，该安全系统将联接到锁紧螺母的滚珠丝杠类型的螺钉-螺母系统集成在控制叶片的定向的致动器中。在正常操作中，螺钉-螺母系统的螺母跟随控制致动器的移动，从而使得螺钉围绕其轴线旋转，而锁紧螺母跟随螺钉的螺纹但始终不与之接触(锁紧螺母的攻丝被设计成提供与螺钉的螺纹之间的微小间隙)。在叶片定向控制系统出故障的情况下，螺钉-螺母系统的螺钉固定不动(螺钉的旋转被锁定)且锁紧螺母与所述螺钉接合，从而防止叶片朝向小桨距枢转。

然而，该安全系统并不完全令人满意。为了使该安全系统正常工作，需要对锁紧螺母和螺钉的螺纹之间的间隙进行精确且复杂的管理。

发明内容

本发明的一个目的是能够以简单且稳健的方式沿着至少一个方向锁定叶片设置角。其它目的是能够将叶片设置角锁定在其当前定向上(可具有一定的公差)，以能够在不向致动器供电的情况下进行锁定，能够以较小的力进行锁定和/或解锁，并限制锁定机构的尺寸。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种桨距改变机构，用于调节飞行器涡轮机的至少一个可变设置叶片围绕叶片的枢转轴线的角位置，所述桨距改变机构包括：

-框架，框架相对于枢转轴线固定，

-控制致动器，控制致动器包括固定部和移动部，固定部与框架成一体，移动部可相对于固定部沿着纵向轴线在缩回位置和展开位置之间平移，

-连接系统，连接系统将移动部连接到可变设置叶片，以将移动部沿着纵向轴线的平移转换成可变设置叶片围绕枢转轴线的旋转，以及

-桨距锁定装置，桨距锁定装置适于锁定移动部相对于固定部沿着至少一个方向的平移，

其中，桨距锁定装置包括：

-表面，该表面与框架成一体，或者可与移动部共同相对于框架移动，

-锁定构件，锁定构件具有远离该表面的解锁构造、以及与该表面接合使得移动部相对于框架固定的锁定构造，

-可移动构件，可移动构件可相对于锁定构件在缩回位置和展开位置之间平移，在缩回位置，可移动构件使锁定构件自由地处于锁定构件的解锁构造，在展开位置，可移动构件迫使锁定构件处于锁定构件的锁定构造，

-偏置构件，偏置构件将可移动构件朝向可移动构件的展开位置推动，以及

-保持器件，保持器件用于在一定预定条件下使可移动构件保持在可移动构件的缩回位置。

根据本发明的特定实施例，桨距改变机构还具有单独地或者以任何技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或多个特征：

-预定条件包括控制致动器的腔室的供应压力大于阈值；

-保持器件包括抗衡致动器，抗衡致动器具有与活塞接触的抗衡腔室，活塞与可移动构件成一体，抗衡腔室能够接收加压流体以抗衡偏置器件的推动；

-抗衡腔室部分地由锁定构件界定；

-该表面可与移动部共同相对于框架移动，优选地与移动部成一体，锁定构件相对于框架基本上沿着纵向轴线被固定；

-该表面和锁定构件中的一个介于纵向轴线与该表面和锁定构件中的另一个之间；

-锁定构件包括至少一个可变形元件，该至少一个可变形元件可弹性变形，在静止时具有第一径向厚度，并在平行于纵向轴线X受到压缩时具有大于第一径向厚度的第二径向厚度，当可变形元件静止时，锁定构件处于解锁构造，当可变形元件平行于纵向轴线受到压缩时，锁定构件处于锁定构造；

-锁定构件包括平行于纵向轴线彼此并置的多个可变形元件；

-当静止时，所述可变形元件或每个可变形元件的纵向尺寸小于或等于其径向厚度的五倍，例如小于或等于其径向厚度的两倍；

-锁定构件沿着可移动构件的平移方向介于可移动构件和止动件之间，使得当可移动构件位于展开位置时，所述可变形元件或每个可变形元件在可移动构件和止动件之间受到压缩，当可移动构件位于缩回位置时，所述可变形元件或每个可变形元件优选地静止；

-所述可变形元件或每个可变形元件由具有严格正泊松比的材料形成，泊松比优选地大于0.4，有利地大于0.45，例如大于0.49；

-所述可变形元件或每个可变形元件由聚氨酯形成；

-所述可变形元件或每个可变形元件是环形的；

-该表面是圆柱形的，优选地基本上与纵向轴线同轴；

-可变形元件基本上与该表面同轴；

-锁定装置容纳在控制致动器的内部，锁定构件优选地容纳在控制致动器的活塞中；以及

-锁定装置沿径向布置在控制致动器的外部，优选地围绕控制致动器。

根据第二方面，本发明还涉及一种用于涡轮机的风扇转子，该风扇转子包括轮毂和多个可变设置叶片，多个可变设置叶片中的每一个可相对于轮毂围绕特定的枢转轴线枢转，转子还包括根据第一方面的桨距改变机构，以调节可变设置叶片中的每一个围绕其相应的枢转轴线的角位置。

根据本发明的特定实施例，风扇转子还具有以下特征：

-纵向轴线构成转子的旋转轴线。

根据第三方面，本发明还涉及一种燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括根据第二方面的风扇转子。

根据本发明的特定实施例，燃气涡轮发动机还具有以下特征：

-纵向轴线构成燃气涡轮发动机的伸长轴线。

根据第四方面，本发明还涉及一种飞行器，该飞行器包括至少一个根据第三方面的燃气涡轮发动机。

最后，根据第五方面，本发明涉及一种用于改变用于涡轮机的风扇转子的叶片的桨距的方法，叶片中的每一个可相对于风扇转子的轮毂围绕特定的枢转轴线枢转，所述方法包括：通过根据第一方面的桨距改变机构来调节所述叶片中的每一个围绕其相应的枢转轴线的角位置。

根据本发明的特定实施例，该方法还具有以下特征：

-该方法包括通过桨距锁定装置来锁定叶片的定向的附加步骤。

附图说明

通过阅读以下仅通过示例的方式给出并参考附图进行的描述，本发明的其它特点和优点将显现出来，在附图中：

-图1是根据本发明的示例性实施例的飞行器的俯视图，

-图2是图1的飞行器的燃气涡轮发动机的简化纵向截面图，

-图3是图2的燃气涡轮发动机的桨距改变机构的第一变型的纵向截面的局部简化视图，

-图4是图3中标记为IV的细节的视图，桨距改变机构的桨距锁定装置处于第一构造；

-图5是类似于图4的视图，其中，桨距锁定装置处于第二构造，

-图6是沿着图2的涡轮机的可变设置叶片的旋转臂的径向轴线的简化视图，

-图7是图2的燃气涡轮发动机的桨距改变机构的第二变型的视图，其类似于图3的视图，

-图8是图7中标记为VIII的细节的视图，桨距改变机构的桨距锁定装置处于第一构造，以及

-图9是类似于图8的视图，其中，桨距锁定装置处于第二构造。

具体实施方式

图1所示的飞行器10包括涡轮机12，涡轮机12形成燃气涡轮发动机以推进飞行器10。

在所示的示例中，飞行器10是飞机。以传统方式，该飞行器包括机身14、水平尾翼16和两个机翼18。这里，燃气涡轮发动机12的数量为两个，且每一个燃气涡轮发动机容纳在相应的机翼18下方。作为变型(未示出)，燃气涡轮发动机12沿着机身14布置，例如靠近水平尾翼16布置。作为进一步的变型(同样未示出)，飞行器10包括单个燃气涡轮发动机12或至少三个燃气涡轮发动机12。

在图2中示出涡轮机12之一。

如在该图2中可看见的，涡轮机12沿着纵向轴线X伸长。涡轮机12通常具有围绕所述纵向轴线X的角对称性，也就是说，存在对于涡轮机通过围绕纵向轴线X旋转而言不变的至少一个角度。

在这里和下文中，术语“内部”和“外部”、“内”和“外”以及它们的变型应参考轴线X来理解，被描述成“内部”或“内”的元件朝向轴线X定向，而“外部”或“外”元件与轴线X相反地定向。

以传统方式，涡轮机12包括短舱20、用于使气流穿过短舱20流通的内部流动路径22、容纳在流动路径22中的燃烧室24、发动机芯轴26以及排气喷嘴28。

在下文中，术语“上游”和“下游”应参考穿过流动路径22的气流的流动方向来理解。

发动机芯轴26包括压缩机30、涡轮32以及传动轴34，传动轴34将涡轮32联接到压缩机30以通过涡轮32驱动压缩机30。压缩机30布置在燃烧室24的上游，并向燃烧室24供应压缩空气。涡轮32布置在燃烧室24的下游，并接收离开燃烧室24的排气。

传动轴34以纵向轴线X作为其旋转轴线。

通过轴承(未示出)引导传动轴34相对于短舱20旋转。

在所示的示例中，涡轮机12是多芯轴涡轮机，特别是双芯轴涡轮机，除了包括发动机芯轴26之外还包括低压芯轴40。于是，发动机芯轴26构成高压芯轴，压缩机30是高压压缩机，涡轮32是高压涡轮，传动轴34是高压轴。

低压芯轴40包括低压压缩机42、低压涡轮44和低压轴46，低压轴46将低压涡轮44联接到低压压缩机42以通过低压涡轮44驱动低压压缩机42。

低压压缩机42布置在高压压缩机30的上游，并向高压压缩机30供应压缩空气。低压涡轮44布置在高压涡轮32的下游，并接收离开高压涡轮32的排气。

通过轴承(未示出)引导低压轴46相对于短舱20旋转。

低压轴46与高压轴34同轴。因此，低压轴46也以纵向轴线X作为其旋转轴线。特别地，低压轴46在高压轴34内延伸。

涡轮机12还包括风扇50，风扇50用于驱动围绕短舱20的外部流通流动路径52中的气流。因此，区分出主(热)气流A和次级(冷)气流B，主(热)气流A由在内部流通流动路径22中被驱动的一部分气流组成，次级(冷)气流B由在外部流通流动路径52中被驱动的一部分气流组成。

风扇50包括风扇转子54。该风扇转子54相对于短舱20围绕纵向轴线X可旋转地安装。风扇转子54包括轮毂55(图3和图9)，轮毂55设置有风扇叶片56，风扇叶片56从轮毂55基本上径向向外延伸。当这些叶片56旋转时，这些叶片56驱动外部流通流动路径52内的气流。

如在图6中看到的，每个叶片56包括前缘57A、后缘57B、以及将前缘57A连接到后缘57B的弦C。

返回到图2，风扇转子54由低压涡轮44经由低压轴46驱动而旋转。该驱动优选地通过减速器(未示出)实施，该减速器使得风扇转子54能够以小于低压轴46速度的速度旋转。替代地，该驱动是直接式驱动，也就是说，风扇转子54与低压轴46成一体地旋转。

在所示的示例中，风扇50还包括风扇定子58，风扇定子58包括固定叶片59，固定叶片59沿着与纵向轴线X正交的平面布置在短舱20的外周，位于外部流通流动路径52中。这里，该风扇定子58布置在风扇转子54的下游。作为变型(未示出)，风扇50包括反向旋转的风扇转子，而不是风扇定子58。

有利地，如图所示，风扇50是无涵道风扇，也就是说，外部流通流动路径52没有外周界限。于是，如图所示，涡轮机12由具有无涵道风扇的涡轮喷气发动机构成，或作为变型，由涡轮螺旋桨发动机构成。作为变型(未示出)，外部流通流动路径52限定在短舱20和围绕风扇50的风扇壳体之间；然后，涡轮机12通常由具有高涵道比的涡轮喷气发动机构成，涵道比定义为次级(冷)流B的流速与主(热)流A的流速之比。

在所示的示例中，涡轮机12特别是“拉动器”类型的涡轮机，也就是说，风扇50布置在内部流通流动路径22的上游且还驱动内部流通流动路径22中的气流。作为变型(未示出)，涡轮机是“推动器”类型的涡轮机，也就是说，风扇50放置在短舱20的下游的大约一半处。

风扇转子54的叶片56是可变设置叶片，也就是说，每个叶片56相对于轮毂55围绕特定的枢转轴线P枢转地安装。该枢转轴线P沿着叶片56的伸长方向延伸。该枢转轴线P正交于纵向轴线X。

特别地，每个叶片56能够相对于轮毂55围绕轴线P在称为顺桨位置的位置和称为零推力位置的位置之间枢转，在顺桨位置，叶片56的弦C基本上平行于纵向轴线X，在零推力位置，叶片56的弦C基本上正交于纵向轴线X。优选地，每个叶片56还能够枢转超过零推力位置到达称为反向位置的位置，在反向位置，叶片56的弦C与纵向轴线X形成严格大于90°，例如基本上等于95°的角度。由于叶片56通常是扭曲的，因此作为测量设置角的基准而给出的弦C通常由位于风扇转子54的半径的75％处的叶片的弦构成。

为此，如在图3和图9中可看见的，每个叶片56与布置在叶片根部处的附接组件60成一体。该附接组件60相对于轮毂55围绕枢转轴线P可旋转地安装。更确切地说，附接组件60通过滚珠64或其它滚动元件而可旋转地安装在形成于轮毂55中的壳体62内。

风扇50还包括桨距改变机构70，桨距改变机构70用于调节每个叶片56围绕其枢转轴线P的设置角，以使涡轮机12的性能适应不同的飞行阶段。

参考图3和图7，该桨距改变机构70包括框架72、控制致动器74、用于控制致动器74的控制系统76、以及连接系统78。

框架72与轮毂55成一体，通常由轮毂55的一部分构成。因此，框架72相对于枢转轴线P固定。

框架72包括基座80。该基座80以纵向轴线X为中心。这里，基座80被枢转轴线P横穿。

在所示的示例中，基座80界定向下游敞开的壳体82。该壳体82特别是圆柱形的，通常是回转圆柱形的，并以轴线X为中心。输油轴承84容纳在所述壳体82中。

在所示的示例中，框架72还包括从基座80向上游突出的筒体86。该筒体86以轴线X为中心。筒体86通常是回转圆柱形的。

基座80和外围的筒体86一起界定框架72的外周表面88。该外周表面88基本上是圆柱形的，并以轴线X为中心。外周表面88径向向外定向。

控制致动器74包括固定部100和移动部102，固定部100与框架72成一体，移动部102可相对于固定部100沿着纵向轴线X在图3和图7所示的缩回位置和展开位置(未示出)之间平移。可选地，移动部102还可围绕纵向轴线X在例如大约5°的受限制角度上可旋转地移动。

控制致动器74特别地包括连续气缸104和活塞106，连续气缸104形成固定部100和移动部102中的一个，活塞106形成固定部100和移动部102中的另一个。这里，气缸104形成移动部102，活塞106形成固定部100。作为变型(未示出)，情况正好相反：气缸104形成固定部100，活塞106形成移动部102。

因此，在所示的示例中，气缸104围绕框架72的外周表面88延伸，与框架72的外周表面88同轴，且活塞106由与框架72成一体、从外周表面88径向向外延伸到气缸104的轴环108构成。

活塞106具有与气缸104接触的外表面109。

气缸104限定内腔110。活塞106将所述内腔110分成两个相邻的流体腔室112、114。每个流体腔室包含控制流体，控制流体通常由油构成，用于控制移动部102相对于固定部100的移动。该控制流体在第一流体腔室112中处于第一压力，并在第二流体腔室114中处于第二压力。第一流体腔室112和第二流体腔室114布置成使得第一压力的相对增大(即，相对于第二压力而言)引起活塞110朝向其展开位置移动，第二压力的相对增大(即，相对于第一压力而言)引起活塞110朝向其缩回位置移动。

这里，流体腔室112、114中的每一个在内部由框架72的外周表面88界定，在外部由气缸104界定。此外，第一流体腔室112在其下游端由活塞106界定，第二流体腔室114在其上游端由活塞106界定。

因此，控制致动器74特别紧凑，这使得控制致动器74更轻。

在所示的示例中，移动部102还包括上游引导环116和下游引导环118，上游引导环116和下游引导环118中的每一个与气缸104成一体并从气缸104径向向内延伸到框架72的外周表面88。上游引导环116布置在活塞106的上游并界定第一流体腔室112的上游端。下游引导环118布置在活塞106的下游并界定第二流体腔室114的下游端。

在所示的示例中，上游引导环116和下游引导环118中的每一个构成密封环，且分别纵向地封闭第一流体腔室112和第二流体腔室114。因此，流体腔室112、114在控制致动器74的纵向端部中的每一个纵向端部处被封闭。

作为变型(未示出)，仅下游引导环118构成密封环。上游引导环116具有孔，使得控制流体能够流过上游引导环116。

作为进一步的变型(未示出)，移动部102不包括上游引导环116。

控制系统76包括压力发生器130、压力控制单元132以及返回管线136，压力发生器130用于使控制流体达到高于第一压力和第二压力的第三压力，压力控制单元132用于通过第三压力来调节第一流体腔室112和第二流体腔室114中的控制流体的压力，返回管线136用于排放减压的控制流体。控制系统76还包括主贮存器133、应急回路134以及控制模块135。

压力发生器130包括例如能够泵送流体以使流体达到第三压力(例如100巴)的泵。当压力发生器130下游的控制流体的压力超过第三压力时，主泄压阀139A使得控制流体的一部分能够排出到返回管线136。

通过压力发生器130向压力控制单元132供应处于第三压力的控制流体。压力控制单元132经由输油轴承84流体连接到第一流体腔室112和第二流体腔室114。压力控制单元132能够在第一流体腔室112和第二流体腔室114之间分配控制流体，以调节这些腔室112、114中的每一个内部的流体压力，并因此调节活塞110在其缩回位置和展开位置之间的位置。压力控制单元132还能够将控制流体从第一流体腔室112和第二流体腔室114排放到返回管线136中。

主贮存器133被配置成从返回管线136收集减压的控制流体。主贮存器133供应压力发生器130。

应急回路134能够向第一流体腔室112供应控制流体，以在压力发生器130失效的情况下使活塞110朝向其展开位置移动。为此，应急回路134包括辅助贮存器137和辅助泵138。在所示的示例中，应急回路134还包括辅助泄压阀139B。

辅助贮存器137被配置成从返回管线136收集减压的控制流体。辅助贮存器137供给辅助泵138。在所示的示例中，辅助贮存器137还供给主贮存器133，其中，来自返回管线136的减压的控制流体穿过辅助贮存器137，之后到达主贮存器133。

辅助泵138能够将控制流体泵送到辅助贮存器137中，以使控制流体达到第三压力。辅助泵138流体地连接到压力控制单元132，以向压力控制单元132供应处于第三压力的控制流体，压力控制单元132被配置成将来自辅助泵138的所有控制流体重定向到第一流体腔室112。

当辅助泵138下游的控制流体的压力超过第三压力时，泄压阀139B适于将控制流体的一部分排放到返回管线136。

控制模块135被配置成接收设置指令(未示出)并从设置指令推导出发送到压力控制单元132的控制信号。特别地，控制模块135被配置成在设置指令旨在增大叶片56的桨距时向压力控制单元132发送旨在增大第一腔室112中的流体压力的控制信号，并在设置指令旨在减小叶片56的桨距时向压力控制单元132发送旨在增大第二腔室114中的流体压力的控制信号。

控制模块135还被配置成在压力发生器130失效的情况下向应急回路134发送启动指令，更具体地向应急回路134的辅助泵138发送启动指令。

连接系统78将移动部102连接到每个叶片56，以将移动部102沿着纵向轴线X的平移以及在适当的情况下将移动部102围绕纵向轴线X的旋转转换成每个叶片56围绕其枢转轴线P的旋转。特别地，连接系统78将移动部102连接到每个叶片56，以便：

-将移动部102沿着纵向轴线X在第一方向上的平移转换成可变设置叶片56围绕枢转轴线P朝向零推力位置的旋转，以及

-将移动部102沿着纵向轴线X在与第一方向相反的第二方向上的平移转换成可变设置叶片56围绕枢转轴线P朝向顺桨位置的旋转。

为此，连接系统78包括与移动部102成一体的同步冠状部140，且对于每个叶片56，连接系统78包括用于将叶片56连接到同步冠状部140的连接机构142。

同步冠状部140在围绕移动部102的径向平面中延伸。在图3至图5的示例性实施例中，同步冠状部140固定到移动部102的中间部分。在图7至图9的示例性实施例中，同步冠状部140固定到移动部102的上游端143。

每个连接机构142包括与移动部102成一体的第一铰接部144、与叶片56成一体并远离所述叶片56的枢转轴线P的第二铰接部146、以及将第一铰接部144连接到第二铰接部146的连接构件148。

第一铰接部144由同步冠状部140承载。这里，第一铰接部144由球形接头构成。

第二铰接部146也由球形接头构成。第二铰接部146相对于枢转轴线P偏心设置。

连接构件148具有铰接到第一铰接部144的第一端150和铰接到第二铰接部146的第二端152。有利地，连接构件148是刚性的并具有可调节的长度，也就是说，可修改第一端150和第二端152之间的距离，这能够在静止时精确地调节连接构件148的长度，以能够通过桨距改变机构70来控制每个叶片56的设置角。

这里，连接构件148由连接杆153构成。

在所示的示例中，每个连接机构142还包括将附接组件60连接到第二铰接部146的曲柄154。该曲柄154是刚性的并与附接组件60成一体。曲柄154至少部分地沿着与枢转轴线P正交的方向延伸。曲柄154形成用于使叶片56旋转的臂。

在所示的示例中，第一方向是从上游到下游，也就是说，可移动构件102朝向其缩回位置的移动引起每个叶片56朝向其零推力位置旋转，且第二方向是从下游到上游，也就是说，可移动构件102朝向其展开位置的移动引起每个叶片56朝向其顺桨位置旋转。此外，第一铰接部144布置在第二铰接部146的上游。

为此，如在图6中可看见的，第二铰接部146关于与弦C正交并包含枢转轴线P的平面Q与后缘57B相对地放置。

作为变型(未示出)，第一方向是从下游到上游，第一铰接部144布置在第二铰接部146的下游。于是，第二铰接部146关于与弦C正交并包含枢转轴线P的平面Q放置在后缘57B的同一侧上。

当桨距改变机构70固定不动时，这些特定布置使得叶片56朝向其零推力位置的自然推动能够引起连接构件148张紧地工作而不是压缩地工作。因此，连接构件148弯曲的风险非常低，使得可以使用相对脆弱的连接构件148，从而可以减轻桨距改变机构70的重量。

桨距改变机构70还包括桨距锁定装置160，桨距锁定装置160能够锁定控制致动器74的移动部102沿着两个方向的平移，也就是说，能够锁定控制致动器74的移动部102朝向其缩回位置和朝向其展开位置的平移。

参考图4、图5、图8和图9，锁定装置160包括圆柱形表面162和锁定构件164，圆柱形表面162可与移动部102一起相对于固定部100移动，锁定构件164用于通过与圆柱形表面162接合而使移动部102相对于固定部100固定。

特别地，圆柱形表面162与移动部102成一体。

如图所示，有利地，圆柱形表面162基本上与轴线X同轴。

这里，圆柱形表面162直接由移动部102承载。在图3至图5的示例性实施例中，圆柱形表面162构成气缸104的内表面。在图7至图9的示例性实施例中，圆柱形表面162构成所述气缸104的外表面。

通常，圆柱形表面162基本上是光滑的。

锁定构件164具有内部径向面170和外部径向面172，内部径向面170沿径向朝向轴线X定向并沿径向向内界定锁定构件164，外部径向面172沿径向与轴线X相反地定向并沿径向向外界定锁定构件164。锁定构件164还具有上游纵向面174和下游纵向面176，上游纵向面174沿纵向在上游定向并沿纵向在上游界定锁定构件164，下游纵向面176沿纵向在下游定向并沿纵向在下游界定锁定构件164。

锁定构件164相对于圆柱形表面162定位，使得锁定构件164和圆柱形表面162中的一个介于轴线X与锁定构件164和圆柱形表面162中的另一个之间。因此，在图3至图5的示例性实施例中，锁定构件164介于轴线X和圆柱形表面162之间，且在图7至图9的示例性实施例中，圆柱形表面162介于轴线X和锁定构件164之间。

这里，锁定构件164是环形的且基本上与圆柱形表面162同轴。因此，锁定构件164相对于圆柱形表面162定位，使得锁定构件164和圆柱形表面162中的一个围绕锁定构件164和圆柱形表面162中的另一个。特别地，在图3至图5的示例性实施例中，圆柱形表面162围绕锁定构件164，且在图7至图9的示例性实施例中，锁定构件164围绕圆柱形表面162。

锁定构件164相对于框架72沿着纵向方向(即，平行于轴线X)基本上固定。为此，这里，锁定构件164嵌入在两个径向止动件180、182之间，这两个径向止动件180、182彼此面对并限制锁定构件164相对于框架72的纵向移动。这些止动件180、182包括布置在锁定构件164上游的上游止动件180和布置在锁定构件164下游的下游止动件182。这里，上游纵向边缘174与上游止动件180接触，且下游纵向边缘176与下游止动件182接触。

止动件180、182之一与框架72成一体，这里，上游止动件180与框架72成一体。

特别地，锁定构件164容纳在与框架72成一体的支撑件185的凹部184中，这里，凹部184是以轴线X为中心的环形凹部。该凹部184通向所述支撑件185的面对圆柱形表面162的面186中。凹部184由相对于所述面186向后设置的底部187和将底部187连接到面186的两个径向肩部188、189界定，所述肩部中的一个肩部188界定止动件180。

在图3至图5的实施例中，其中，锁定装置160容纳在控制致动器74的内部，所述支撑件185由活塞106构成，面186由所述活塞106的外表面109构成。

在图7至图9的实施例中，其中，锁定装置160沿径向布置在控制致动器74的外部，特别地围绕控制致动器74，支撑件185沿径向布置在锁定构件164和控制致动器74的外部。特别地，支撑件185是圆柱形的并围绕锁定构件164延伸。面186构成所述支撑件185的朝向轴线X定向的内部面，这里，该内部面与气缸104接触。

锁定构件164具有第一构造(如图4和图8所示)和第二构造(如图5和图9所示)，在第一构造中，锁定构件164远离圆柱形表面162，在第二构造中，锁定构件164的内部径向面170径向向内移位，和/或锁定构件164的外部径向面172径向向外移位，使得锁定构件164与圆柱形表面162接合，移动部102相对于框架72固定。因此，第二构造构成锁定构件164的锁定构造，第一构造构成解锁构造。

为此，锁定构件164包括平行于纵向轴线X彼此并置的多个可变形元件200。

每个可变形元件200具有内部径向边缘202和外部径向边缘204，内部径向边缘202沿径向朝向轴线X定向并沿径向向内界定可变形元件200，外部径向边缘204沿径向与轴线X相反地定向并沿径向向外界定可变形元件200。每个可变形元件200还具有上游纵向边缘206和下游纵向边缘208，上游纵向边缘206沿纵向在上游定向并沿纵向在上游界定可变形元件200，下游纵向边缘208沿纵向在下游定向并沿纵向在下游界定可变形元件200。

可变形元件200的内部径向边缘202一起形成锁定构件164的内部面170。可变形元件200的外部径向边缘204一起形成锁定构件164的外部面172。

在所示的示例中，每个可变形元件200是环形的。因此，每个可变形元件200的内部径向边缘202构成所述可变形元件200的内部边缘，且每个可变形元件200的外部径向边缘204构成所述可变形元件200的外部边缘。此外，每个可变形元件200基本上与圆柱形表面162同轴。

优选地，每个可变形元件200形成为一体件。替代地，每个可变形元件200由沿周向彼此分隔开的多个部段形成。

每个可变形元件200可弹性地变形，使得在静止时，每个可变形元件200具有第一径向厚度e₁(图4和图8)，以及当每个可变形元件200平行于纵向轴线X受到压缩时，每个可变形元件200具有大于第一径向厚度e₁的第二径向厚度e₂(图5和图9)，所述径向厚度e₁、e₂在可变形元件200的内部径向边缘202和外部径向边缘204之间测量。因此，当可变形元件200平行于纵向轴线X受到压缩时，锁定构件164处于锁定构造，当可变形元件200静止时(或者至少当释放压缩力时)，锁定构件164处于解锁构造。

为此，每个可变形元件200由具有严格正泊松比的材料形成，优选地由具有严格正泊松比的材料制成。因此，当每个可变形元件200沿纵向受到压缩时，每个可变形元件200沿径向膨胀。所述泊松比优选地大于0.4，有利地大于0.45，例如大于0.49。因此，每个可变形元件200在压缩作用下的膨胀以几乎恒定的体积发生，这会限制纵向尺寸。

还要选择每个可变形元件200的材料以具有高的粘附系数，即，大于0.1的粘附系数。

所述材料通常是聚氨酯。

优选地，如图所示，当静止时，每个可变形元件200的纵向尺寸(在其纵向边缘206、208之间测量)小于或等于其径向厚度e₁的五倍，例如，小于或等于其径向厚度e₁的两倍。这防止可变形元件200在压缩作用下的任何弯曲，并使得可变形元件200的厚度的变化纯粹由可变形元件200的径向膨胀引起。

仍然参考图4、图5、图8和图9，锁定装置160还包括可移动构件210，可移动构件210可相对于框架72和锁定构件164在图4和图8所示的缩回位置和图5和图9所示的展开位置之间平移，在该缩回位置，可移动构件210使锁定构件164自由地处于其解锁构造，在该展开位置，可移动构件210迫使锁定构件164处于其锁定构造。

为此，可移动构件210界定止动件180、182中的第二止动件182，锁定构件164嵌入在止动件180、182之间。因此，锁定构件164沿着可移动构件210的平移方向介于可移动构件210和与框架72成一体的止动件(这里，止动件180)之间，使得当可移动构件210位于展开位置时，每个可变形元件200在可移动构件210和止动件180之间受到压缩，以及当可移动构件210位于缩回位置时，每个可变形元件200静止(或者更一般地，较少受到压缩)。

特别地，可移动构件210在其缩回位置和展开位置之间的平移方向是纵向方向(即，平行于纵向轴线X)。

在所示的示例中，可移动构件210容纳在凹部184中，位于锁定构件164和肩部189之间。

可移动构件210围绕轴线X延伸。这里，可移动构件210包括界定止动件182的环212。因此，止动件182是环形的。作为变型(未示出)，止动件182由从同步环沿纵向突出的臂承载；然后，止动件182由沿周向彼此分隔开的多个部段形成。

仍然参考图5、图6、图8和图9，锁定装置160还包括偏置构件220和保持器件222，偏置构件220将可移动构件210朝向其展开位置推动，保持器件222用于在一定预定条件下使可移动构件210保持在其缩回位置，一定预定条件通常是当第三压力大于阈值时。

由于偏置构件220，使得可移动构件210在静止时的位置是展开位置。这使得即使在故障的情况下也能够迫使锁定构件164处于其锁定构造。

这里，偏置构件220由压缩弹簧构成，该压缩弹簧在框架72和与可移动构件210成一体的肩部224之间受到压缩。特别地，所述压缩弹簧在凹部184的肩部189和所述肩部224之间受到压缩。

保持器件222包括抗衡致动器230，抗衡致动器230包括抗衡活塞232和抗衡腔室234。

抗衡活塞232安装成相对于框架72沿着纵向轴线X平移地移动。这里，抗衡活塞232界定偏置构件220所抵靠的肩部224。

特别地，抗衡活塞232与可移动构件210同轴。在所示的示例中，抗衡活塞232由可移动构件210构成，这能够在紧凑性上获益。

抗衡腔室234界定在抗衡活塞232和框架72之间。特别地，抗衡腔室234沿纵向界定在止动件180、182之间。

有利地，抗衡腔室234还沿径向界定在凹部184的底部187和锁定构件164之间。为此，锁定构件164是控制流体不可渗透过去的，并与止动件180、182中的每一个形成密封接触。特别地，在图7至图9的实施例中，这使得锁定构件164的朝向表面162定向并在锁定构造中与表面162接合的那部分不会浸在控制流体中。因此，锁定构件164和表面162之间的摩擦系数增大，这使得锁定构件164的尺寸能够减小并因此能够在紧凑性上获益。

抗衡腔室234通过流体连接回路238(图3和图7)流体地连接到压力发生器130，以向抗衡腔室234供应处于第三压力的控制流体。当该供应激活时，抗衡腔室234旨在抗衡偏置器件220的推动。

为此，抗衡致动器230布置成使得由腔室234中容纳的流体施加在活塞232上的压力沿着与偏置器件230的推动方向相反的方向定向。为此，在所示的示例中，抗衡活塞232介于腔室234和肩部224之间，肩部224介于活塞232和偏置器件220之间。此外，抗衡活塞232和抗衡腔室234的尺寸被设计成使得当向腔室234供应压力高于阈值的控制流体时，由控制流体施加在活塞232上的力大于偏置器件220的推动。

因此，只要供应到腔室234的压力大于阈值，就抵消偏置器件220的推动，使可移动构件210保持在缩回位置。另一方面，当不再向腔室234供应压力大于阈值的控制流体时，通常是当压力发生器130失效时，偏置器件220的力占上风，将可移动构件210切换到其展开位置。

参考图3和图7，这里，压力控制单元132流体地介于压力发生器130和流体连接回路238之间。压力控制单元132具有第一构造和第二构造，在第一构造中，压力控制单元132使流体连接回路238与返回管线136隔离，在第二构造中，压力控制单元132将流体连接回路238流体地连接到返回管线136。

压力控制单元132被配置成在正常情况下处于其第一构造，并在接收到由控制模块135发送的控制指令时切换到其第二构造。

现在，将描述由桨距改变机构70实现的用于改变叶片56的桨距的方法。

在该方法的第一步骤中，控制模块135首先接收增大叶片56的桨距的设置指令。然后，控制模块135向压力控制单元132发送控制信号以增大第一腔室112中的流体压力。当第一腔室112中的流体压力增大时，致动器74的移动部102沿着第二方向朝向其展开位置移动，其经由连接系统78而引起叶片56朝向大桨距(即，朝向顺桨位置)枢转。

在其自身的弹性和抗衡腔室234中的压力的作用下，锁定构件164保持在远离圆柱形表面162的解锁构造中，因此不阻碍移动部102的移动。

一旦移动部102到达平衡位置，移动部102就稳定下来，叶片56保持固定定向。

在桨距改变方法的第二步骤中，控制模块135首先接收减小叶片56的桨距的设置指令。然后，控制模块135向压力控制单元132发送控制信号以增大第二腔室114中的流体压力。当第二腔室114中的流体压力增大时，致动器74的移动部102沿着第一方向朝向其缩回位置移动，其经由连接系统78而引起叶片56朝向小桨距(即，朝向零推力位置)枢转。

在其自身的弹性和抗衡腔室234中的压力的作用下，锁定构件164保持在远离圆柱形表面162的解锁构造中，因此不阻碍移动部102的移动。

一旦移动部102到达平衡位置，移动部102就稳定下来，叶片56保持固定定向。

可选地，桨距改变方法还包括在第一步骤或第二步骤之后对叶片56的定向进行受控锁定的步骤。

在该步骤期间，控制模块135向压力控制单元132发送桨距锁定控制。在该控制的作用下，压力控制单元132将流体连接回路256流体地连接到返回管线136，导致抗衡腔室234中的流体压力下降。然后，所述腔室234中的流体压力下降到阈值之下，因此不足以抗衡偏置器件220的推动，因此这会引起可移动构件210的展开。然后，在后一种情况下，锁定构件164压靠止动件180，这迫使可变形元件沿径向膨胀并使得锁定构件164切换到其锁定构造。

然后，移动部102不再能够相对于固定部100移动。因此，即使在腔室112、114之一中的流体压力丧失的情况下，也沿着叶片56的定向锁定叶片56。

在控制系统76出故障的情况下，通常是在压力发生器130出故障的情况下，桨距改变方法包括对叶片56的定向进行非受控锁定的附加步骤。

在该步骤期间，控制系统76的故障导致抗衡腔室234中的流体压力下降，通常是因为压力发生器130不再能够升高第三压力使之超过阈值。然后，所述腔室234中的流体压力不足以抗衡偏置器件220的推动，因此这会引起可移动构件210的展开。然后，在后一种情况下，锁定构件164压靠止动件180，这迫使可变形元件沿径向膨胀并使得锁定构件164切换到其锁定构造。

然后，移动部102不再能够相对于固定部100移动。因此，沿着叶片56的定向锁定叶片56。

优选地，在非受控锁定步骤之后是固定风扇50的步骤。在该步骤期间，应急回路134被激活并向第一流体腔室112和抗衡腔室234供应控制流体，以增大这些腔室中的流体压力。在腔室234中的压力增大的作用下，可移动构件210缩回，且锁定构件164返回到解锁构造。因此，移动部102不再是固定不动的，而是可以在第一流体腔室112中的压力增大的作用下向下游移动，直到叶片56位于顺桨位置。

应注意，这些不同的步骤可彼此独立地实施。

因此，由于上述示例性实施例，使得能够以简单且稳健的方式锁定叶片56的当前定向(可具有一定的公差)。即使在不向致动器74供电的情况下，即使是使用较小的力，也能够进行这种锁定。此外，在不会显著增加机构70的尺寸的情况下，实现这种锁定。

此外，已证明图3至图5的示例性实施例在径向上特别紧凑，并通过便于经由输油轴承84供应抗衡腔室234来简化机构70的设计。

此外，图7至图9的示例性实施例在纵向上特别紧凑，且能够具有径向截面更大的抗衡腔室234。

应注意，虽然已针对圆柱形表面162可与移动部102共同相对于框架72移动的实施例给出了上述描述，但是本发明绝不限于该单一实施例。因此，在另一实施例(未示出)中，锁定构件164可与移动部102共同相对于框架72移动，然后圆柱形表面162与框架72成一体。

Claims (10)

1.一种桨距改变机构(70)，用于调节飞行器涡轮机的至少一个可变设置叶片(56)围绕所述叶片(56)的枢转轴线(P)的角位置，所述桨距改变机构(70)包括：

-框架(72)，所述框架相对于所述枢转轴线(P)固定，

-控制致动器(74)，所述控制致动器包括固定部(100)和移动部(102)，所述固定部与所述框架(72)成一体，所述移动部能够相对于所述固定部(100)沿着纵向轴线(X)在缩回位置和展开位置之间平移，

-连接系统(78)，所述连接系统将所述移动部(102)连接到所述可变设置叶片(56)，以将所述移动部(102)沿着所述纵向轴线(X)的平移转换成所述可变设置叶片(56)围绕所述枢转轴线(P)的旋转，以及

-桨距锁定装置(160)，所述桨距锁定装置适于锁定所述移动部(102)相对于所述固定部(100)沿着至少一个方向的平移，

其中，所述桨距锁定装置(160)包括：

-表面(162)，所述表面与所述框架(72)成一体，或者能够与所述移动部(102)共同相对于所述框架(72)移动，

-锁定构件(164)，所述锁定构件具有远离所述表面(162)的解锁构造、以及与所述表面(162)接合使得所述移动部(102)相对于所述框架(72)固定的锁定构造，

-可移动构件(210)，所述可移动构件能够相对于所述锁定构件(164)在缩回位置和展开位置之间平移，在所述缩回位置，所述可移动构件使所述锁定构件(164)自由地处于所述锁定构件的解锁构造，在所述展开位置，所述可移动构件迫使所述锁定构件(164)处于所述锁定构件的锁定构造，

-偏置构件(220)，所述偏置构件将所述可移动构件(210)朝向所述可移动构件的展开位置推动，以及

-保持器件(222)，所述保持器件用于在一定预定条件下使所述可移动构件(210)保持在所述可移动构件的缩回位置，

并且其中，所述锁定构件(164)包括至少一个可变形元件(200)，所述至少一个可变形元件能够弹性变形，在静止时具有第一径向厚度(e₁)，并在平行于所述纵向轴线(X)受到压缩时具有大于所述第一径向厚度(e₁)的第二径向厚度(e₂)，当所述可变形元件(200)静止时，所述锁定构件(164)处于所述解锁构造，当所述可变形元件(200)平行于所述纵向轴线(X)受到压缩时，所述锁定构件处于所述锁定构造。

2.根据权利要求1所述的桨距改变机构(70)，其中，所述锁定构件(164)沿着所述可移动构件(210)的平移方向介于所述可移动构件(210)和止动件(180)之间，使得当所述可移动构件(210)位于所述展开位置时，所述可变形元件或每个可变形元件(200)在所述可移动构件(210)和所述止动件(180)之间受到压缩，当所述可移动构件(210)位于所述缩回位置时，所述可变形元件或每个可变形元件(200)优选地静止。

3.根据权利要求1或2所述的桨距改变机构(70)，其中，所述可变形元件或每个可变形元件(200)由具有严格正泊松比的材料形成，泊松比优选地大于0.4，有利地大于0.45，例如大于0.49。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的桨距改变机构(70)，其中，所述可变形元件或每个可变形元件(200)是环形的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的桨距改变机构(70)，其中，所述表面(162)是圆柱形的，优选地基本上与所述纵向轴线(X)同轴。

6.根据权利要求4和5所述的桨距改变机构(70)，其中，所述可变形元件(200)基本上与所述表面(162)同轴。

7.一种用于涡轮机的风扇转子(54)，包括轮毂(55)和多个可变设置叶片(56)，所述多个可变设置叶片中的每一个能够相对于所述轮毂(55)围绕特定的枢转轴线(P)枢转，所述转子(54)还包括根据前述权利要求中任一项所述的桨距改变机构(70)，以调节所述可变设置叶片(56)中的每一个围绕其相应的枢转轴线(P)的角位置。

8.一种燃气涡轮发动机(12)，包括根据权利要求7所述的风扇转子(54)。

9.一种飞行器(10)，包括至少一个根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机(12)。

10.一种用于改变用于涡轮机的风扇转子(54)的叶片(56)的桨距的方法，所述叶片中的每一个能够相对于所述风扇转子(54)的轮毂(55)围绕特定的枢转轴线(P)枢转，所述方法包括：通过根据权利要求1至6中任一项所述的桨距改变机构(70)来调节所述叶片(56)中的每一个围绕其相应的枢转轴线(P)的角位置。