[go: up one dir, main page]

RU2701416C1 - Propeller blade with controlled geometry of profile - Google Patents

Propeller blade with controlled geometry of profile Download PDF

Info

Publication number
RU2701416C1
RU2701416C1 RU2018141992A RU2018141992A RU2701416C1 RU 2701416 C1 RU2701416 C1 RU 2701416C1 RU 2018141992 A RU2018141992 A RU 2018141992A RU 2018141992 A RU2018141992 A RU 2018141992A RU 2701416 C1 RU2701416 C1 RU 2701416C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flap
blade
piezoelectric actuator
profile
piezoelectric
Prior art date
Application number
RU2018141992A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Анатольевич Паньков
Александр Николаевич Аношкин
Павел Викторович Писарев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Общество с ограниченной ответственностью "Смарт-Ап"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет", Общество с ограниченной ответственностью "Смарт-Ап" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2018141992A priority Critical patent/RU2701416C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2701416C1 publication Critical patent/RU2701416C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
    • B64C27/59Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical
    • B64C27/615Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical including flaps mounted on blades
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering. Airscrew blade with controlled profile geometry comprises aerodynamic profile with front part and movable flap interconnected by fastener. Movable flap consists of a bearing element, an upper and lower lining, a protective flexible resilient coating forming an outer contour of the blade flap profile, a piezoelectric actuator. Fastening device includes piezoelectric actuator, which contains piezoelectric element and electrodes, and carrying cylindrical axis. Piezoelectric actuator is made in the form of hollow cylinder with possibility of rotation as a result of piezoelectric effect of external surface relative to inner cylindrical surface. Surface of bearing cylindrical axis is attached to inner cylindrical surface of piezoelectric actuator, axle ends are fixed on front part of blade profile. On external cylindrical surface of piezoelectric actuator flap bearing element is fixed. Between flap bearing element and front part of blade profile there is a gap providing unimpeded rotation of flap bearing element relative to front part of blade profile.
EFFECT: invention is aimed at increasing working range of controlled displacements and turning angles of blade flap.
7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления лопасти воздушного винта с управляемой геометрией профиля, в частности, в авиации для управления геометрией аэродинамических профилей лопастей вертолетов с целью выбора оптимальной формы лопасти воздушного винта в зоне задней кромки для уменьшения шумов и вибраций обшивки при одновременном улучшении режима и линии полета.The invention relates to the field of manufacture of a propeller blade with a controlled profile geometry, in particular in aviation for controlling the geometry of the aerodynamic profiles of helicopter blades in order to select the optimal shape of the propeller blade in the area of the trailing edge to reduce noise and vibration of the skin while improving flight mode and line .

Известна конструкция лопасти воздушного винта с упругоподвижным закрылком лопасти (публикация: DE 10334267 А1), у которой в жесткие обшивки профиля вмонтированы или непосредственно под жесткими обшивками или на жестких обшивках закреплены пьезоэлектрические приводы. В результате управляющего воздействия на один из двух пьезоэлектрических приводов на самой верхней или самой нижней обшивке профиля, обеспечивается смещение соответствующей одной обшивки относительно другой обшивки, т.е. укорочение или удлинение верхней обшивки по сравнению с нижней. Вследствие укорочения одной обшивки относительно другой происходит отклонение вверх или вниз жестко закрепленного на обшивках закрылка лопасти воздушного винта.A known design of a propeller blade with an elastically movable blade flap (publication: DE 10334267 A1), in which piezoelectric actuators are mounted either in rigid profile sheathing or directly under rigid sheathing or on hard sheathing. As a result of the control action on one of the two piezoelectric actuators on the uppermost or lowermost skin of the profile, the corresponding one skin is shifted relative to the other skin, i.e. shortening or lengthening of the upper skin compared to the lower. Due to the shortening of one casing relative to another, a flap of the propeller blade rigidly fixed to the casing is deflected.

Недостатком известного устройства является малый рабочий диапазон управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти.A disadvantage of the known device is the small operating range of the controlled displacements and angles of rotation of the flap of the blade.

Известна конструкция лопасти воздушного винта для вертолета (публикация: Kovalovs A,, Barkanov Е., Ruchevskis S., Wesolowski М. Modeling and design of a full-scale: rotor blade with embedded piezocomposite actuators // Mechanics of Composite Materials, 2017, Vol. 53, No. 2, pp. 179-192), в которой пластинчатые пьезоэлектрические приводы (пьезоактюаторы) встроены в верхнюю и/или нижнюю обшивки закрылка лопасти, и вследствие укорочения одной обшивки относительно другой происходит отклонение вверх или вниз закрылка лопасти воздушного винта.The design of a propeller blade for a helicopter is known (publication: Kovalovs A ,, Barkanov E., Ruchevskis S., Wesolowski M. Modeling and design of a full-scale: rotor blade with embedded piezocomposite actuators // Mechanics of Composite Materials, 2017, Vol 53, No. 2, pp. 179-192), in which plate-type piezoelectric actuators (piezo actuators) are integrated in the upper and / or lower casing of the blade flap, and due to the shortening of one casing relative to the other, the propeller blade flap is deflected up or down.

Недостатком известного устройства является малый рабочий диапазон управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти.A disadvantage of the known device is the small operating range of the controlled displacements and angles of rotation of the flap of the blade.

Наиболее близкой конструкцией того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является лопасть воздушного винта винтокрылого летательного аппарата [см. Патент RU №2412866 от 27.02.2011 г.], в которой пьезоактюатор изменяет форму закрылка. Лопасть воздушного винта содержит аэродинамический профиль, имеющий носок, основу с сердцевиной и охватывающими сердцевину верхней и нижней обшивками. Зона задней кромки профиля с задней кромкой снабжена обратимо искривляемым изгибным приводом, который первым краем крепится в краевой зоне основы, обращенной к задней кромке, а вторым краем свободно выступает из основы и ее краевой зоны к задней кромке. Второй край образует часть зоны задней кромки лопасти и подвижный закрылок лопасти, который при искривлении изгибного привода способен деформироваться с обеспечением дугообразного отклонения закрылка лопасти. Данная конструкция лопасти принята за прототип.The closest design of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the rotor blade of a rotorcraft [see Patent RU No. 2412866 of February 27, 2011], in which the piezo actuator changes the shape of the flap. The propeller blade contains an aerodynamic profile having a toe, a core with a core and upper and lower sheaths covering the core. The zone of the trailing edge of the profile with the trailing edge is provided with a reversibly curved bending drive, which is mounted with the first edge in the edge zone of the base facing the trailing edge, and the second edge freely protrudes from the base and its boundary zone to the trailing edge. The second edge forms part of the area of the trailing edge of the blade and the movable blade flap, which, when curved by a bending drive, can be deformed to provide an arcuate deflection of the blade flap. This blade design is taken as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - аэродинамический профиль, имеющий переднюю часть и подвижный закрылок, соединенные между собой крепежным устройством; подвижный закрылок состоит из несущего элемента, верхней и нижней обшивки, защитного гибкого упругого покрытия, образующего внешний контур профиля закрылка лопасти; пьезоэлектрический актюатор, содержащий пьезоэлемент и электроды.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention, an aerodynamic profile having a front part and a movable flap, interconnected by a mounting device; the movable flap consists of a supporting element, upper and lower sheathing, a protective flexible elastic coating, forming the outer contour of the blade flap profile; a piezoelectric actuator containing a piezoelectric element and electrodes.

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является малый рабочий диапазона управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is the small working range of the controlled displacements and rotation angles of the flap of the blade.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является увеличение рабочего диапазона управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти.The technical result to which the invention is directed is to increase the working range of controlled displacements and rotation angles of the blade flap.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной лопасти воздушного винта с управляемой геометрией профиля, содержащей аэродинамический профиль, имеющий переднюю часть и подвижный закрылок, соединенные между собой крепежным устройством, подвижный закрылок состоит из несущего элемента, верхней и нижней обшивки, защитного гибкого упругого покрытия, образующего внешний контур профиля закрылка лопасти, пьезоэлектрический актюатор, содержащий пьзоэлемент и электроды, согласно изобретению, крепежное устройство включает пьезоэлектрический актюатор и несущую цилиндрическую ось, при этом пьезоэлектрический актюатор выполнен в форме полого цилиндра с возможностью поворота в результате пьезоэффекта наружной поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности, к внутренней цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора прикреплена поверхность несущей цилиндрической оси, концы оси неподвижно закреплены на передней части профиля лопасти, а на наружной цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора закреплен несущий элемент закрылка, между несущим элементом закрылка и передней частью профиля лопасти выполнен зазор, обеспечивающий беспрепятственный поворот несущего элемента закрылка относительно передней части профиля лопасти.The specified technical result is achieved by the fact that in the known propeller blade with a controlled profile geometry containing an aerodynamic profile having a front part and a movable flap interconnected by a fastening device, the movable flap consists of a supporting element, upper and lower sheathing, a protective flexible elastic coating forming the external contour of the flap profile of the blade, a piezoelectric actuator containing a piezoelectric element and electrodes, according to the invention, the mounting device includes the piezoelectric actuator and the supporting cylindrical axis, while the piezoelectric actuator is made in the form of a hollow cylinder with the possibility of rotation as a result of the piezoelectric effect of the outer surface relative to the inner cylindrical surface, the surface of the supporting cylindrical axis is attached to the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator, the ends of the axis are fixedly mounted on the front of the blade profile and, on the outer cylindrical surface of the piezoelectric actuator, a supporting electric flap element, a gap is made between the flap supporting element and the front part of the blade profile, which ensures the unimpeded rotation of the flap bearing element relative to the front part of the blade profile.

В частности, один из электродов пьезоэлектрического актюатора расположен между несущей цилиндрической осью и внутренней цилиндрической поверхностью пьезоэлектрического актюатора, а другой - между внешней поверхностью цилиндрического пьезоэлектрического актюатора и несущим элементом закрылка.In particular, one of the electrodes of the piezoelectric actuator is located between the supporting cylindrical axis and the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator, and the other between the outer surface of the cylindrical piezoelectric actuator and the supporting element of the flap.

В частности, несущая цилиндрическая ось крепежного устройства выполнена из электропроводного материала и исполняет функцию электрода.In particular, the supporting cylindrical axis of the mounting device is made of electrically conductive material and acts as an electrode.

В частности, лопасть имеет дополнительные пьезоэлектрические актюаторы, расположенные на боковой поверхности несущего элемента и/или на верхней и/или нижней обшивках закрылка лопасти.In particular, the blade has additional piezoelectric actuators located on the side surface of the supporting element and / or on the upper and / or lower sheathing of the blade flap.

В частности, участки обшивок закрылка лопасти в окрестности мест размещения пьезоэлектрических актюаторов выполнены с увеличенной податливостью на растяжение-сжатие.In particular, sections of the blade flap sheathing in the vicinity of the locations of the piezoelectric actuators are made with increased tensile-compression compliance.

В частности, внутреннее свободное пространство внутри обшивки закрылка заполнено легким податливым упругим материалом.In particular, the internal free space inside the flap skin is filled with a light, flexible elastic material.

В частности, пьезоэлектрический актюатор может представлять собой пьезоэлектрический шаговый двигатель с корпусом в виде полого цилиндра с функцией пошагового поворота наружной цилиндрической поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности.In particular, the piezoelectric actuator may be a piezoelectric stepper motor with a housing in the form of a hollow cylinder with the function of stepwise rotation of the outer cylindrical surface relative to the inner cylindrical surface.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - пьезоэлектрический актюатор является частью крепежного устройства для присоединения подвижного закрылка к передней части лопасти, и имеет форму полого цилиндра, выполненного с возможностью поворота в результате пьезоэффекта наружной поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности; крепежное устройство содержит несущую цилиндрическую ось, поверхность которой прикреплена к внутренней цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора, а концы оси неподвижно закреплены на передней части профиля лопасти; несущий элемент закрылка закреплен на наружной цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора; между несущим элементом и передней частью профиля лопасти выполнен зазор, обеспечивающий беспрепятственный поворот несущего элемента закрылка относительно передней части профиля лопасти; один из электродов пьезоэлектрического актюатора расположен между несущей цилиндрической осью и внутренней цилиндрической поверхностью пьезоэлектрического актюатора, а другой - между внешней поверхностью цилиндрического пьезоэлектрического актюатора и несущим элементом закрылка; несущая цилиндрическая ось крепежного устройства выполнена из электропроводного материала с исполнением функции электрода; наличие дополнительных пьезоэлектрических актюаторов, расположенных на боковой поверхности несущего элемента и/или на верхней и/или нижней обшивках закрылка лопасти; участки обшивок закрылка лопасти в окрестности мест размещения пьезоэлектрических актюаторов выполнены с увеличенной податливостью на растяжение-сжатие; внутреннее свободное пространство внутри обшивки закрылка заполнено легким податливым упругим материалом; пьезоэлектрический актюатор представляет собой пьезоэлектрический шаговый двигатель с корпусом в виде полого цилиндра с функцией пошагового поворота наружной цилиндрической поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype, - the piezoelectric actuator is part of the mounting device for attaching a movable flap to the front of the blade, and has the shape of a hollow cylinder, made with the possibility of rotation as a result of the piezoelectric effect of the outer surface relative to the inner cylindrical surface; the mounting device comprises a supporting cylindrical axis, the surface of which is attached to the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator, and the ends of the axis are fixedly mounted on the front of the blade profile; the flap carrier is fixed to the outer cylindrical surface of the piezoelectric actuator; a gap is made between the carrier element and the front part of the blade profile, which ensures unobstructed rotation of the flap carrier element relative to the front part of the blade profile; one of the electrodes of the piezoelectric actuator is located between the supporting cylindrical axis and the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator, and the other is between the outer surface of the cylindrical piezoelectric actuator and the supporting element of the flap; the bearing cylindrical axis of the mounting device is made of an electrically conductive material with the performance of the function of an electrode; the presence of additional piezoelectric actuators located on the side surface of the supporting element and / or on the upper and / or lower casing of the blade flap; sections of the blade flap sheathing in the vicinity of the locations of the piezoelectric actuators are made with increased tensile-compression compliance; the internal free space inside the flap sheathing is filled with a light supple elastic material; the piezoelectric actuator is a piezoelectric stepper motor with a housing in the form of a hollow cylinder with the function of stepwise rotation of the outer cylindrical surface relative to the inner cylindrical surface.

Отличительные признаки, в совокупности с известными, позволяют реализовывать относительно большие управляемые повороты наружной цилиндрической поверхности пьезоэлектрического цилиндрического актюатора относительно своей внутренней цилиндрической поверхности и благодаря этому достигается заявленный технический результат: увеличение рабочего диапазона управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти.Distinctive features, in combination with the known ones, make it possible to realize relatively large controlled rotations of the outer cylindrical surface of the piezoelectric cylindrical actuator relative to its inner cylindrical surface, and due to this, the claimed technical result is achieved: an increase in the operating range of controlled displacements and rotation angles of the blade flap.

На чертеже схематически изображен профиль лопасти воздушного винта с управляемой геометрией профиля, где пунктирной линией показан возможный управляемый поворот закрылка лопасти.The drawing schematically shows the profile of a propeller blade with a controlled profile geometry, where a dashed line shows a possible controlled rotation of the blade flap.

Лопасть воздушного винта с управляемой геометрией профиля содержит аэродинамический профиль, имеющий переднюю часть 1 и подвижный закрылок, соединенные между собой крепежным устройством. Подвижный закрылок состоит из верхней 2 и нижней 3 обшивок, защитного гибкого упругого покрытия, образующего внешний контур профиля закрылка лопасти. Крепежное устройство включает пьезоэлектрический актюатор 4, содержащий пьзоэлемент и электроды, и несущую цилиндрическую ось 5. Пьезоэлектрический актюатор 4 имеет форму полого цилиндра, выполненного с возможностью поворота в результате пьезоэффекта наружной поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности. К внутренней цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора 4 прикреплена поверхность несущей цилиндрической оси 5 крепежного устройства, а концы оси 5 неподвижно закреплены на передней части 1 профиля лопасти. На наружной цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора 4 закреплен несущий элемент 6. Между несущим элементом 6 и передней частью 1 профиля лопасти выполнен зазор, обеспечивающий беспрепятственный поворот несущего элемента 6 закрылка относительно передней части 1 профиля лопасти.The blade of the propeller with a controlled geometry of the profile contains an aerodynamic profile having a front part 1 and a movable flap, interconnected by a mounting device. The movable flap consists of the upper 2 and lower 3 skins, a protective flexible elastic coating, forming the outer contour of the blade flap profile. The fastening device includes a piezoelectric actuator 4 containing a piezoelectric element and electrodes, and a bearing cylindrical axis 5. The piezoelectric actuator 4 has the shape of a hollow cylinder configured to rotate as a result of the piezoelectric effect of the outer surface relative to the inner cylindrical surface. The surface of the supporting cylindrical axis 5 of the mounting device is attached to the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator 4, and the ends of the axis 5 are fixedly mounted on the front part 1 of the blade profile. On the outer cylindrical surface of the piezoelectric actuator 4, a supporting member 6 is fixed. A gap is made between the supporting member 6 and the front part 1 of the blade profile, which allows the flap supporting member 6 to freely rotate relative to the front part 1 of the blade profile.

Один из электродов пьезоэлектрического актюатора 4 может быть расположен между несущей цилиндрической осью 5 и внутренней цилиндрической поверхностью пьезоэлектрического актюатора 4, а другой - между наружной поверхностью цилиндрического пьезоэлектрического актюатора 4 и несущим элементом 6 закрылка.One of the electrodes of the piezoelectric actuator 4 may be located between the supporting cylindrical axis 5 and the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator 4, and the other between the outer surface of the cylindrical piezoelectric actuator 4 and the supporting element 6 of the flap.

Несущая цилиндрическая ось 5 крепежного устройства может быть выполнена из электропроводного материала и исполнять функцию электрода.The bearing cylindrical axis 5 of the mounting device can be made of electrically conductive material and act as an electrode.

Цилиндрический пьезоэлектрический актюатор 4, в частности, с пьезоэлектрическим элементом с радиальной поляризацией может быть изготовлен гомогенным или гетерогенным (композитным), например, из однонаправленных стержневых пьезоэлементов (волокон) в эпоксидной матрице (связующем).A cylindrical piezoelectric actuator 4, in particular with a piezoelectric element with radial polarization, can be made homogeneous or heterogeneous (composite), for example, from unidirectional rod piezoelectric elements (fibers) in an epoxy matrix (binder).

Дополнительные один или более пьезоэлектрические элементы с функцией актюаторов изгибного типа могут быть прикреплены к боковой поверхности несущего элемента 6 и/или к верхней 2 и/или нижней 3 обшивкам для увеличения рабочего диапазона управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти (на чертеже не показано).Additional one or more piezoelectric elements with the function of bending-type actuators can be attached to the side surface of the supporting element 6 and / or to the upper 2 and / or lower 3 casing to increase the working range of controlled displacements and rotation angles of the blade flap (not shown in the drawing).

Локальные участки верхней 2 и/или нижней 3 обшивок закрылка лопасти в окрестности места (сечения) размещения пьезоэлектрического элемента 2 крепежного устройства и/или дополнительных пьезоэлектрических элементов с функцией актюаторов изгибного типа могут быть выполнены с увеличенной податливостью на растяжение-сжатие, в частности, гофрированными в плоскости профиля закрылка лопасти для увеличения рабочего диапазона управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти (на чертеже не показано).The local sections of the upper 2 and / or lower 3 of the flap of the flap of the blade in the vicinity of the place (section) of the placement of the piezoelectric element 2 of the mounting device and / or additional piezoelectric elements with the function of actuators of bending type can be performed with increased tensile-compression flexibility, in particular, corrugated in the profile plane of the blade flap to increase the working range of the controlled displacements and rotation angles of the blade flap (not shown).

Внутреннее свободное пространство внутри обшивки 2, 3 закрылка лопасти может быть заполнено легким податливым упругим материалом (заполнителем), в частности, пенопластом.The internal free space inside the casing 2, 3 of the flap of the blade can be filled with a light flexible elastic material (filler), in particular, foam.

Пьезоэлектрические элементы могут быть заменены на магнитострикционные элементы, в частности, из материала феррит.Piezoelectric elements can be replaced by magnetostrictive elements, in particular of ferrite material.

Пьезоэлектрический актюатор 4 может представлять собой пьезоэлектрический шаговый двигатель с корпусом в виде полого цилиндра с функцией пошагового поворота наружной цилиндрической поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности.The piezoelectric actuator 4 may be a piezoelectric stepper motor with a housing in the form of a hollow cylinder with the function of stepwise rotation of the outer cylindrical surface relative to the inner cylindrical surface.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электрическое напряжение на электродах цилиндрического пьезоэлектрического актюатора 4 приводит (в частности, в силу обратного пьезоэффекта для сдвиговых деформаций) к его закручиванию в виде поворота наружной цилиндрической поверхности актюатора 4 относительно внутренней цилиндрической поверхности (закрепленной на несущей оси 5 и неподвижной относительно передней части лопасти 1). В результате чего, поворачивается вокруг оси 5 несущий элемент 6 закрылка, закрепленный на наружной цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора 4 и, как следствие, поворачивается (в направлении, обусловленном знаком электрического напряжения на электродах) присоединенный к ней закрылок лопасти с верхней 2 и нижней 3 легко деформируемыми обшивками.The electrical voltage at the electrodes of the cylindrical piezoelectric actuator 4 leads (in particular, due to the inverse piezoelectric effect for shear deformations) to twist in the form of rotation of the outer cylindrical surface of the actuator 4 relative to the inner cylindrical surface (fixed on the supporting axis 5 and fixed relative to the front of the blade 1) . As a result, the flap carrier 6 rotates around the axis 5 and is mounted on the outer cylindrical surface of the piezoelectric actuator 4 and, as a result, rotates (in the direction due to the sign of the voltage on the electrodes) the blade flap attached to it from the upper 2 and lower 3 easily deformable sheathing.

Указанный технический результат подтвержден результатами численного моделирования деформирования закрылка лопасти на основе решения связанных краевых задач электроупругости механики композитных систем.The indicated technical result is confirmed by the results of numerical simulation of the deformation of the blade flap based on the solution of the coupled boundary value problems of electroelastic mechanics of composite systems.

Результаты численного моделирования показали, что наличие в крепежном устройстве пьезоэлектрического актюатора, в частности, пьезоэлектрического шагового двигателя с корпусом в виде полого цилиндра с функцией пошагового поворота наружной цилиндрической поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности привело к контролируемому посредством управляющего напряжения на электродах повороту места закрепления несущего элемента (консольного типа) и всего закрылка в целом относительно передней части лопасти, что свидетельствует об увеличении рабочего диапазона управляемых смещений и углов поворота закрылка лопасти.The results of numerical simulations showed that the presence of a piezoelectric actuator in the mounting device, in particular, a piezoelectric stepper motor with a housing in the form of a hollow cylinder with the function of stepwise rotation of the outer cylindrical surface relative to the inner cylindrical surface, led to the rotation of the mounting of the carrier element, controlled by the control voltage on the electrodes ( cantilever type) and the entire flap as a whole relative to the front of the blade, which is evidence speaks of an increase in the working range of controlled displacements and rotation angles of the blade flap.

Claims (7)

1. Лопасть воздушного винта с управляемой геометрией профиля, содержащая аэродинамический профиль, имеющий переднюю часть и подвижный закрылок, соединенные между собой крепежным устройством, подвижный закрылок состоит из несущего элемента, верхней и нижней обшивок, защитного гибкого упругого покрытия, образующего внешний контур профиля закрылка лопасти, пьезоэлектрический актюатор, содержащий пьзоэлемент и электроды, отличающаяся тем, что крепежное устройство включает пьезоэлектрический актюатор и несущую цилиндрическую ось, при этом пьезоэлектрический актюатор выполнен в форме полого цилиндра с возможностью поворота в результате пьезоэффекта наружной поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности, к внутренней цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора прикреплена поверхность несущей цилиндрической оси, концы оси неподвижно закреплены на передней части профиля лопасти, а на наружной цилиндрической поверхности пьезоэлектрического актюатора закреплен несущий элемент закрылка, между несущим элементом закрылка и передней частью профиля лопасти выполнен зазор, обеспечивающий беспрепятственный поворот несущего элемента закрылка относительно передней части профиля лопасти.1. A propeller blade with a controlled profile geometry, comprising an aerodynamic profile having a front part and a movable flap interconnected by a fastening device, the movable flap consists of a bearing element, upper and lower casing, a protective flexible elastic coating forming the outer profile of the blade flap profile , a piezoelectric actuator containing a piezoelectric element and electrodes, characterized in that the mounting device includes a piezoelectric actuator and a bearing cylindrical axis, at m the piezoelectric actuator is made in the form of a hollow cylinder with the possibility of rotation as a result of the piezoelectric effect of the outer surface relative to the inner cylindrical surface, the surface of the supporting cylindrical axis is attached to the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator, the ends of the axis are fixedly mounted on the front of the blade profile, and on the outer cylindrical surface of the piezoelectric actuator the flap carrier is fixed, between the flap carrier and the front On the blade profile, a gap is made that allows unhindered rotation of the carrier element of the flap relative to the front of the blade profile. 2. Лопасть воздушного винта по п. 1, отличающаяся тем, что один из электродов пьезоэлектрического актюатора расположен между несущей цилиндрической осью и внутренней цилиндрической поверхностью пьезоэлектрического актюатора, а другой - между наружной поверхностью цилиндрического пьезоэлектрического актюатора и несущим элементом закрылка.2. The propeller blade according to claim 1, characterized in that one of the electrodes of the piezoelectric actuator is located between the supporting cylindrical axis and the inner cylindrical surface of the piezoelectric actuator, and the other between the outer surface of the cylindrical piezoelectric actuator and the supporting element of the flap. 3. Лопасть воздушного винта по п. 1, отличающаяся тем, что несущая цилиндрическая ось крепежного устройства выполнена из электропроводного материала с исполнением функции электрода.3. The propeller blade according to claim 1, characterized in that the bearing cylindrical axis of the mounting device is made of an electrically conductive material with the function of an electrode. 4. Лопасть воздушного винта по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена дополнительными пьезоэлектрическими актюаторами, расположенными на боковой поверхности несущего элемента и/или на верхней и/или нижней обшивках закрылка лопасти.4. The propeller blade according to claim 1, characterized in that it is equipped with additional piezoelectric actuators located on the side surface of the bearing element and / or on the upper and / or lower casing of the blade flap. 5. Лопасть воздушного винта по п. 1, отличающаяся тем, что участки обшивок закрылка лопасти в окрестности мест размещения пьезоэлектрических актюаторов выполнены с увеличенной податливостью на растяжение-сжатие.5. The propeller blade according to claim 1, characterized in that the sections of the blade flap linings in the vicinity of the locations of the piezoelectric actuators are made with increased tensile-compression flexibility. 6. Лопасть воздушного винта по п. 1, отличающаяся тем, что внутреннее свободное пространство внутри обшивки закрылка заполнено легким податливым упругим материалом.6. The propeller blade according to claim 1, characterized in that the internal free space inside the flap sheathing is filled with a light flexible material. 7. Лопасть воздушного винта по п. 1, отличающаяся тем, что пьезоэлектрический актюатор представляет собой пьезоэлектрический шаговый двигатель с корпусом в виде полого цилиндра, установленного с возможностью пошагового поворота наружной цилиндрической поверхности относительно внутренней цилиндрической поверхности.7. The propeller blade according to claim 1, characterized in that the piezoelectric actuator is a piezoelectric stepper motor with a housing in the form of a hollow cylinder mounted with the possibility of stepwise rotation of the outer cylindrical surface relative to the inner cylindrical surface.
RU2018141992A 2018-11-29 2018-11-29 Propeller blade with controlled geometry of profile RU2701416C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141992A RU2701416C1 (en) 2018-11-29 2018-11-29 Propeller blade with controlled geometry of profile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141992A RU2701416C1 (en) 2018-11-29 2018-11-29 Propeller blade with controlled geometry of profile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2701416C1 true RU2701416C1 (en) 2019-09-26

Family

ID=68063364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018141992A RU2701416C1 (en) 2018-11-29 2018-11-29 Propeller blade with controlled geometry of profile

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2701416C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2841110C1 (en) * 2024-12-26 2025-06-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Propeller blade with aerodynamic surface controlled geometry

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU93598U1 (en) * 2009-12-16 2010-04-27 Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" REVERSE PIEZO-ELECTRIC STEP-BY-STEP ENGINE
US7717373B2 (en) * 2003-02-04 2010-05-18 Eads Deutschland Gmbh Deformable aerodynamic profile
RU2412866C2 (en) * 2005-12-21 2011-02-27 Ойрокоптер Дойчланд Гмбх Rotorcraft rotor blade

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7717373B2 (en) * 2003-02-04 2010-05-18 Eads Deutschland Gmbh Deformable aerodynamic profile
RU2412866C2 (en) * 2005-12-21 2011-02-27 Ойрокоптер Дойчланд Гмбх Rotorcraft rotor blade
RU93598U1 (en) * 2009-12-16 2010-04-27 Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" REVERSE PIEZO-ELECTRIC STEP-BY-STEP ENGINE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2841110C1 (en) * 2024-12-26 2025-06-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Propeller blade with aerodynamic surface controlled geometry
RU2844722C1 (en) * 2024-12-27 2025-08-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Propeller blade with controlled geometry profile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2412866C2 (en) Rotorcraft rotor blade
JP6018780B2 (en) Rotor blade, rotor with at least two blades, and method of implementing the rotor
US5626312A (en) Piezoelectric actuator
JP6199920B2 (en) Wings, method of constructing wings and method of changing wing shape
US10507909B2 (en) Helicopter aerofoil with trailing edge flap
RU2441808C1 (en) Extended aerodynamic deformable torsional element
EP2234882A1 (en) Self locking trim tab
EP1224116B1 (en) Flap actuator system
GB2472023A (en) Steering flying vehicle by control of aerofoil
US6513762B2 (en) Flap actuator system
CA2788274C (en) Active gurney flap
RU2701416C1 (en) Propeller blade with controlled geometry of profile
US10023294B2 (en) Tail spar spring
US8640992B2 (en) Drill-elastic and flexurally rigid rod element for the support and guidance of a movable flap relative to a wing of an aircraft
RU2697168C1 (en) Propeller blade with controlled geometry of profile
RU2723567C1 (en) Propeller blade with controlled geometry of profile
EP2771238A1 (en) Aerodynamic profile with variable twist and pitch
CN113966298B (en) Adaptation structure
RU2844722C1 (en) Propeller blade with controlled geometry profile
RU101008U1 (en) AERODYNAMIC FLOW CONTROL DEVICE
JP4260642B2 (en) Flapping levitation moving device
PL225535B1 (en) Aerofoil profile with variable shape and with coating from active material
WO2022231554A1 (en) An electricity generation system