DE2331072C3 - Hubschrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubschrauber mit einem Hauptrotor und einer Blattsteuereinrichtung, die einen kollektiven Blattverstellmechanismus mit einem Blattverstellhebel aufweist, der zwischen Anschlägen in einem vertikalen Bogen innerhalb eines — bezogen auf den normalen Betriebsbereich — minimalen und eines maximalen Blatteinstellwinkels am Hubschrauberrumpf schwenkbar angeordnet ist, wobei eine Aufwärtsschwenkung des Blattverstellhebels den Blatteinstellwinkel vergrößert und eine Abwärtsschwenkung den Blatteinstellwinkel verringert.

Beim Einsatz eines Hubschraubers von Deck eines Schiffes aus treten insbesondere bei Schlechtwetterbedingungen ernsthafte Probleme dadurch auf, daß die Landefläche instabil ist und daß starke Winde herrschen, die zusammen bewirken, daß von einem rotierenden Hauptrotor eine unerwünschte Kraft erzeugt wird. Diese Hubkraft ergibt eine starke Instabilität des Hubschraubers auf der Landeplattform.

Beim Betrieb von einer im Niveau stabilen Plattform aus und bei minimalem kollektiven Blatteinstellwinkel der Hauptrotorblätter während des Fluges wirkt jede Windkraft im allgemeinen tangential zum rotierenden Hauptrotor, so daß eine minimale Hubkraft erzeugt wird und der Hubschrauber stabil ist. Wenn jedoch der Einsatz des Hubschraubers von Deck eines Schiffes aus erfolgt, das Stampf- und Rollbewegungen ausführt, wird die Windkraft intermittierend in einem Winkel von unten her gegen den Rotor wirksam, was einen Effekt ähnlich der Vergrößerung der kollektiven Blatteinstellung hervorruft und einen erhöhten positiven Schub ergibt, der den Hubschrauber von der Plattform abzuheben versucht.

Dieser Effekt in Verbindung mit der sich bewegenden Plattform macht den Hubschrauber außerordentlich instabil und kann nicht steuerbare und außergewöhnlich gefährliche Bewegungen des Hubschraubers auf der Plattform zur Folge haben.

Es ist ein Verstellmechanismus für eine Flugzeugsteuerung bekannt (US-PS 26 23 718), der zwischen einen normalen Flugbereich definierenden Anschlägen arbeitet, in welchem ein Überziehen verhinde-t wird. Der Anschlag ist in der normalen Position »Höhenruder aufwärts« übersteuerbar, derart, daß eine getrennte Höhenruderbewegung aufgegeben wird, die ein Überziehen während des Landemanövers bei abgestelltem Motor ergibt, um eine Dreipunktlandung zu gewährleisten. Dies hängt von einer klappmesserartigen Betätigung der Steuereinrichtung ab, indem einem Steuergriff gleichzeitig ein Zug und ein Moment aufgegeben wird. Hierzu wird eine komplizierte und gefährliche Kombination von Bewegungen notwendig, wodurch die Flugsicherheit erheblich beeinträchtigt wird.

Des weiteren ist ein Flugzeug-Drosselmechanismus bekannt (US-PS 31 99 368), bei dem ein maximaler Drosselanschlag so eingestellt werden kann, daß er einer bestimmten Flugzeugkonstruktion angepaßt werden kann und von Hand auf Maximumposition einstellbar ist Diese Maximumposition kann im Notfall dadurch erweitert werden, daß eine ausreichende Kraft auf den Hebel aufgebracht wird, um den Maximumanschlag, der durch eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, räumlich auf eine neue Position zu verschieben; dabei ist zu berücksichtigen, daß eine Handeinstellung der Sperrvorrichtung erforderlich ist, um den Anschlag in seine normale Betriebsposition zurückzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Hubschrauber der gattungsgemäßen Art die Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich beim Einsatz des Hubschraubers von einer instabilen Plattform aus, z. B. von Deck eines Schiffes aus ergeben, indem eine Stabilität des Hubschraubers vor dem Abheben und beim Landen gewährleistet wird, um die Betriebseigenschaften in Verbindung mit Sicherheit und Zuverlässigkeit wesentlich zu verbessern.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Blattverstellhebel durch weitere Abwärtsschwenkung gegen die Kraft einer Feder über die dem minimalen Blalteinstellwinkel entsprechende Stellung hinaus zur Erzielung eines negativen Blatteinstellwinkels bewegbar ist.

Unter »minimalen bzw. maximalen kollektiven Blatteinstellwinkeln« werden die extremen Bereiche eines Bereiches von Blatteinstellwinkeln verstanden, wie sie während des normalen Fluges verwendet werden; der minimale Blatteinstellwinkel wird üblicherweise durch die kollektiven Blatteinstellwinkclbedingungen bestimmt, um eine Eigendrehung zu vereinfachen, und liegt typischerweise zwischen 1,5 und 2°. Unter einem »negativen kollektiven Blatteinstellwinkel« wird ein Blatteinstellwinkel verstanden, der kleiner ist als der minimale Blatteinslellwinkel auf einem bestimmten Hubschrauber.

Im Gegensatz zu dem Verstellmechanismus nach der oben genannten US- PS 26 23 718 wird bei der Erfindung zur Auswahl eines negativen, kollektiven Steigungswinkels der Rotorblätter der Steuerhebel in genau gleichem Sinne und in einer Verlängerung des gleichen Bewegungsbcgens bewegt, wie er normalerweise zur Verringerung der kollektiven Steigung verwendet wird, so daß keine Gefahr besteht, daß unbeabsichtigt ein

erhöhter Steigungswinkel gewählt wird, wenn es erwünscht ist, einen negativen Steigungswinkel zu wählen. Dies wird durch Verwendung einer Federstrebe erzielt, die normalerweise in ihrer vollausgezogenen Position gehalten wird, so daß sie als Stab fester Länge während der Bewegung des Steuerhebels im Minimumbis Maximum-Bereich betrieben wird, die jedoch zusammengedruckt wird,, um den Hebel über die Minimumeinstellung hinaus zu bewegen und einen negativen BlaUeinstellwinkel zu wählen; diese Bewegung des Hebels erfolgt in gleichem Sinne und in einer Verlängerung der gleichen Bogenbewegung, wie sie normalerweise der Verringerung des kollektiven Blatteinstellwinkels zugeordnet ist.

Nachstehend wird die ErPndung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

Fig. t eine Detailansicht eines Teiles eines Hubschrauber-Flugsteuersystems,

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 1,

Fig.3 eine Schnittansicht eines Details des Flugsteuersystems, und

F i g. 4 eine Schnittansicht längs der Linie B-B der Fig. 3.

Nach F i g. 1 weist ein Hubschrauber ein Flugsteuersystem mit einem kollektiven Blattverstellhebel 12 auf. Der kollektive Blattversteühebel 12 ist schwenkbar auf einer Achse 13 befestigt und in einer vertikalen Ebene verschiebbar, damit der Einstellwinkel eines jeden Hauptrotorblattes um gleiche Beträge geändert werden kann. Die Achse 13 ist zwischen den Enden des Hebels 12 angeordnet, wobei ein Ende mit einem Handgriff 14 versehen ist und das andere Ende schwenkbar mit einer Stange 15 verbunden ist, die Steuerbewegungen von dem Hebel 12 auf einen kollektiven Blattverstellsteuermechanismus überträgt. Der Mechanismus kann über einen hydraulischen Stellmotor betätigt werden, der durch Bewegung der Stange 15 beaufschlagt wird.

Ein Arm 16 mit gabelförmigem Ende ist einstückig mit dem Hebel 12 ausgebildet und erstreckt sich parallel hierzu. Ein Gehäuse einer Federstrebe 18 ist schwenkbar bei 17 innerhalb des Gabelendes des Armes 16 angeordnet, und das freie Ende der Strebe 18 ist bei 19 schwenkbar mit einem Ende eines Bauteiles 20 verbunden, das mit einem schematisch bei 21 angedeuteten Anschlag in Kontakt kommt, wenn der Steuerhebel 12 seinen minimalen kollektiven Blatteinstellwinkel einnimmt (B in Fig. 1). Bei einer speziellen Ausführungsform ist der Anschlag 21 mit einem Kollektiv-Gierstcuerungs-VerketUtngsmechanismus verbunden, damit eine automatische Giersteuerungskompensation erzielt wird, wenn Änderungen in den kollektiven Blatteinstellwinkel innerhalb der minimalen und maximalen Stellung ausgewählt werden (ßbis Cin F i g. 1).

Die teleskopförmige Federstrebe 18 ist so ausgelegt, daß die Strebe während der Bewegung des Hebels durch den Bereich von Minimum nach Maximum (Bb\s C in Fig. 1) als ein Hebel fest vorgegebener Länge wirkt, wie nachstehend noch näher erläutert wird.

Ein Ende einer Stange 22 ist schwenkbar mit dem Ende des Armes 16 verbunden, das andere Ende der Stange 22 ist schwenkbar mit einem kollektiven Blattverstellanschlagmechanismus 23 verbunden.

In Fig.2 weist der Anschlagmechanismus 23 einen Arm 24 mit doppeltem Ende auf, der drehbar um eine Achse 25 durch Be'Vegung der Stange 22 befestigt ist. Der Arm 24 bewegt sich zwischen minimalen und maximalen kollektiven Blattwinkelanschlagschrauben

26 und 27. die im llubschrauberrahmen 28 einstellbar befestigt sind. Die Stange 29 nach Fig.2 ist eine Zwischenverbindungsstange zu einem zweiten kollektiven Steuerhebel, damit eine doppelte Steuermöglich-

keit, bei der speziell beschriebenen Ausführungsform erhalten wird.

Die F i g. 3 und 4 zeigen Details der teleskopförmigen Federstrebe 18. Ein hohler zylindrischer Körper 30 ist so angeordnet, daß er in axialer Richtung eine teleskopför-

H) mige Bewegung über den Außendurchmesser einer hohlen zylindrischen Kammer 31 ausführen kann. Miteinander zusammenwirkende Ansätze 38 am Körper 30 und der Kammer 31 verhindern eine Verlängerung der Strebe 18 über einen gewünschten Wert hinaus. Ein Gleitkolben 32 ist im Körper 30 angeordnet und besitzt einen Flansch, der ein Widerlager für ein Ende einer Schraubendruckfeder 33 darstellt, die sich über die gesamte Länge der Strebe 18 erstreckt und an einer inneren Fläche der Kammer 31 anliegt. Die Feder 33

.χι versucht die Strebe 18 in ihrer voll ausgezogenen Länge zu halten, und die Federspannung W durch einen Bolzen 34 einstellbar, der den Gleilkolben 32 festhält und durch das Ende der Kammer 31 reicht und mit einer Schraubenmutter 35 in Eingriff kommt. Ein gabelförmi-

>^r> ges Ende 36 ist mit dem mit Schraubgewinde versehenen Ende des Bolzens 34 zur Schwenkbefestigung mit dem Bauteil 20 verbunden (Fig. 1). Zwei diametral gegenüberliegende, mit Schraubgewinde versehene Ansätze 37 sind auf der Außenseite des

i'i Körpers 30 vorgesehen, damit die Schwenkbefestigung bei 17 innerhalb des gabelförmigen Endes des Armes 16 vereinfacht wird(Fig. 1).

Bei der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise vorliegender Erfindung wird der resultierende Schub

<■> aus den Rotorbtättern in einer beliebigen Stellung innerhalb des Minimum-Maximum-Bereiches (Bbis Cin Fig. I) als positiver Schub bezeichnet.

Bei normalem Betrieb eines Hubschraubers der beschriebenen Art werden die minimalen und liiaxima-

Hi len kollektiven Blattverstellanschlagschrauben 26 und

27 so eingestellt, daß sie mit den Enden des Armes 24 in Berührung stehen, so daß die Bewegung des kollektiven Blattverstellhebels 12 auf ein Verschwenken um die Achse 13 zwischen minimaler (B) und maximaler (C)

r. kollektiver Blatteinsteilung im Flug begrenzt ist (Fig. 1). Nimmt der Hebel 12 seine minimale Stellung (B) ein, wird eine minimale kollektive Blatteinstellung der Rotorblätter im Flug gewählt, die während der Eigendrehung verwendet wird. Während dieser Phase

V) des Betriebes wirkt die teleskopförmige Federstrebe 18 als ein Hebel fest vorgegebener Länge durch Bewegung des Bauteiles 20, der den Kollektiv/Giersteuerungs-Verkettungsmechanismus betätigt (wenn vorgesehen).
Wenn der Hubschrauber von gefährlichen Basen, wie

v, z. B. von Deck eines Schiffes aus, eingesetzt werden soll, geschieht dies in folgender Weise:

Die Blattwinkelanschlagschraube 26 (F i g. 2) für den minimalen kollektiven Blatteinstellwinkel wird bezüglich ihres Kontaktes mit auf dem Arm 24 in eine

mi gewünschte Stellung gebracht. Eine nachgiebig aufrechterhaltene Anschlagkraft wird nunmehr bei der minimalen Einstellung (B) des kollektiven Bla.tverstellhebels 12 über die Feder 33 in der teleskopförmigen Federstrebe 18 vorgesehen, die eine definierte An-

• . schlagkraft an dieser Stelle ergibt. Durch Niederdrükken des Hebels 12 kann der Pilot jedoch die Wirkung der Feder 33 überwinden, um die Strebe 18 teleskopförmig zusammenzuschieben und zu ermöglichen, daß der

kollektive Blattverstellhebel 12 sich in eine negative kollektive Blattwinkelcinstellung (Ο,ίίη Fig. 1) bewegt. Die Anschlagschraubc 26 kann so eingestellt werden, daß bei der negativen Stellung (D) des Hebels 12 der resultierende Schub aus den Hauptrotorblättern entweder den Wert Null oder einen beliebigen gewünschten Wert negativen Schubes erhält.

Während dieser Phase des Betriebes ist der

Kollektiv/Giersteuerungs-Verkettungsmechanismus
nicht erforderlich und wird automatisch außer Betrieb gehalten.

Sobald der Hubschrauber eine l.andefläche berührt, wählt der Pilot die neutrale zyklische Blattwinkcl- und die negative kollektive Blattwinkclstellung (D) des Hebels 12, die abhängig von der Stellung des Anschlages 26 entweder einen Schub vom Wert Null oder einen negativen resultierenden Schub aus den Hauptrolorhlällrrn orgihl. damit flip Stabilität des Hubschraubers auf einer instabilen Plattform gewährleistet ist, bis der Hubschrauber vom Bodenpersonal befestigt ist. Wenn ein negativer resultierender Schub erzeugt wird, wird der Hubschrauber auf die Landefläche mit einer Kraft gedrückt, die sich in Abhängigkeit von dem Wert des gewählten negativen Schubes verändert.

Dadurch werden in wirksamer Weise die Schwierigkeiten behoben, die sich bei einem F.insat/. eines Hubschraubers von einer instabilen Plattform, z. B. von Deck eines Schiffes aus ergeben, insbesondere bei verhältnismäßig starken Winden, indem eine Stabilität des Hubschraubers vor dem Abheben und beim Landen gewährleistet wird, wodurch die Betriebseigenschaften in Verbindung mit Sicherheit und Zuverlässigkeit wesentlich verbessert werden. Befindet sich der Hubschrauber, bei dem der minimale (B) bis negative (D) Einstellbcrcich verwendbar ist, im Normalflug, so gewährleistet die definierte Anschlagkraft, die durch die Feder 33 in der teleskopförmigen Federstrebe 18 bei der normalen minimalen kollektiven Blattwinkcleinstcllung (B) im Flug erzielt wird, daß eine unbeabsichtigte Einstellung der negativen kollektiven Blattwinkeleinstellung (D)nicht vorgenommen wird.

Bekannte Arten von automatischen Verriegelungs· vorrichtungen an Deck z.B. ein Harpunensystem können bei einem Hubschrauber nach der beschriebenen Art ebenfalls verwendet werden. In diesem I all wird die negative Schubstcllung des kollektiven Blattverslellhebels 12 so ausgewählt, daß der Hubschrauber stabil gehalten wird, bis das Dcckverriepclunowustpm in Finnriff strhl.

Hei weiteren Ausführungslormen kann beispielsweise der Anschlag an der negativen kollektiven BlaUvvinkcleinstellung einteilig mit der teleskopförmigen Fcderstrebe 18 oder in einem hydraulischen Stellmotor, der die kollektive Blattverstellung steuert, ausgebildet sein. F.<- Vjnn ferner ein Auswahlmechanismus im Cockpit vorgesehen sein, der es einem Piloten ermöglicht, entweder den normalen kollektiven Blattverstcllbercich im FIuC oder den Bereich, der die negative !Slattvcrstcllung mit einschließt, auszuwählen, so daß cine außerplanmäßige Landung einfach und sicher auf einer instabilen Oberfläche durchgeführt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Hubschrauber mit einem Hauptrotor und einer Blattsteuereinrichtung, die einen kollektiven Blattverstellmechanismus mit einem Blattverstellhebel aufweist, der zwischen Anschlägen in einem vertikalen Bogen innerhalb eines — bezogen auf den normalen Betriebsbereich — minimalen und eines maximalen Blatteinstellwinkels am Hubschrauberrumpf schwenkbar angeordnet ist, wobei eine Aufwärtsschwenkung des Blattverstellhebels den Blatteinstellwinkel vergrößert und eine Abwärtsschwenkung den Blatteinstellwinkel verringert, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattverstellhebel (12) durch weitere Abwärtsschwenkung gegen die Kraft einer Feder (Federstrebe 18) über die dem minimalen Blatteinstellwinkel (B) entsprechende Stellung hinaus zur Erzielung eines negativen Blatteinstellwinkels fDJbewegbar ist.

2. Hubschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die in der Federslrebe (18) angeordnete Feder eine Schraubendruckfeder (33) ist

3. Hubschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstrebe (18) mit ihrem oberen Ende an einem mit dem Blattverstellhebel (12) fest verbundenen Arm (16) an dessen gabelförmigen Ende angelenkt ist und mit ihrem unteren Ende in der dem minimalen Blattwinkel entsprechenden Stellung mit einem Anschlag (21) in Eingriff bringbar ist.