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Rotorflügel für Drehflügel-Flugzeuge Die Erfindung betrifft Rotorflügel
für Drehflügelflugzeuge, bestehend aus einem hohlen Holm, der dem Flügel Festigkeit
gibt, mit einer oberen und unteren Fläche, die dem Flügelumriß über einen wesentlichen
Teil in Richtung der Flügeltiefe angepaßt sind, wobei die Holmschwerlinie nahe der
aerodynamischen Mittellinie des Flügels liegt, und einer Verkleidung hinter dem
Holm, die den Flügelumriß in diesem Bereich abschließt und in Richtung der Spannweite
wenigstens über den Innenteil des Flügels aus Segmenten besteht.
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In einem Drehflügel dieser Bauart liegt die neutrale Achse des Flügels
gegen Biegung in der Umlaufebene vor der Schwerkraftachse des Flügels, so daß sich
eine Vorwärtsbiegung der Flügel bei Drehung in ihrer Umlaufebene ergibt. Dies hatte
unerwünschte Rückwirkungen auf die Flügelsteuerungen und das Steuergestänge zur
Folge.
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Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung dieser störenden Erscheinungen
dadurch, daß man den Schwerpunkt des Holmquerschnittes in bezug auf die Flügeltiefe
mit dem Luftkraftangriffspunkt und dem Schwerpunkt des Flügelprofils möglichst zusammenfallen
läßt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Holm in Abstand
von der Vorderkante des Flügels angeordnet ist, wobei der Flügelumriß vor dem Holm
durch eine Verkleidung gebildet ist, und die gemeinsame Schwerlinie der vorderen
und hinteren Verkleidungen nahe der aerodynamischen Mittellinie des Flügels liegt.
Die vordere Verkleidung besteht in Richtung der Spannweite wenigstens über den Innenteil
des Flügels ebenfalls aus Segmenten oder weist einen röhrenförmigen Nasenteil auf.
Der Flügel erhält vorzugsweise ein solches Profil, daß die aerodynamische Mittellinie
des Flügels angenähert in 25 % der Flügeltiefe liegt.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind, daß der Holm in Richtung der
Spannweite verlaufende Stirnwände aufweist, welche die in Richtung der Flügeltiefe
liegenden Enden der oberen und unteren Flächen des Holmes verbindet, und einen in
Richtung der Spannweite verlaufenden Steg, der in der Mitte zwischen den Stirnwänden
verläuft und die obere und untere Fläche ebenfalls verbindet, wobei dieser Steg
nahe an der aerodynamischen Mittellinie des Flügels liegt und das Holmprofil vorzugsweise
im wesentlichen symmetrisch zu dem mittleren Steg ausgebildet ist.
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Die Erfindung ist an Hand verschiedener Beispiele veranschaulicht.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Grundriß eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Rotorflügels, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Flügels nach Fig. 1, wobei
zur Vereinfachung der Darstellung Teile im Schnitt gezeigt und Teile abgebrochen
gezeichnet sind, Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer abgeänderten
Vorderkantenkonstruktion, Fig. 4 und 5 weitere abgeänderte Ausführungsformen des
Flügels, Fig. 6 eine weitere abgeänderte Ausführungsform, die besonders vorteilhaft
ist, wenn die Flügelteile mit Klebemitteln verbunden werden sollen, und Fig. 7 einen
Schnitt durch einen Einzelteil nach der Linie 7-7 der Fig. 6.
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Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, besteht der Flügel im wesentlichen
aus einem Holm 10 besonderer Form, einem Vorderkantenteil 12, einer Anzahl Hinterrippen
14 und einer Reihe Deck- oder Beplankungsteile 16, die in Richtung der Spannweite
längs des Flügels angeordnet und an den in Richtung der Spannweite erweiterten Flügelteilen
adhäsiv befestigt oder zusammengeklebt sind und diese Teile in zusammengebauter
Lage festhalten. Der Flügel wird von einer Platte 18 an seinem Innenende, einem
Spitzenteil 19, der das Außenende des Flügels bildet, und einem Verkleidungsteil
20 abgeschlossen. Der Flügel ist auf der Rotornabe (nicht dargestellt) mittels eines
Verkleidungsbefestigungsteiles 22 gelagert, der ein Scharnier oder Gelenk 24 oder
eine geeignete Gewindeverbindung hat, mit dem bzw. der der Wurzelteil des Flügels
an der Nabe in üblicher Weise befestigt ist.
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Der Holm 10, der aus Metall besteht und hohl und röhrenförmig
gestaltet ist, bildet das Hauptbauelement des Flügels und hat eine obere Wand 26
und eine untere Wand 28, die sich dem Flügelumriß über ein
wesentliches
Stück in Richtung der Flügeltiefe anpassen. Außerdem hat der Holm Vorder-, Hinter-
und Mittelstege 30, 32 bzw. 34, die in geeigneter Weise in die obere und untere
Wand übergehen, um Spannungskonzentrationen in dem Metall zu vermeiden. Vorzugsweise
besteht der Holm aus einem gezogenen Profil gleichmäßigen Querschnitts über seine
gesamte Länge und somit aus einem Stück. Unter einem »einstückigen« Holm wird beispielsweise
ein gezogener Teil verstanden, der alle genieteten oder geschweißten Nähte mit den
sich dabei ergebenden Unbestimmtheiten vermeidet. Auf diese Weise können gleichmäßige
Holme mit vorher bestimmbaren Baueigenschaften hergestellt werden.
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Erfindungsgemäß hat der Holm 10, soweit dies zweckmäßig ist, vor und
hinter dem Mittelsteg 34 symmetrischen Querschnitt, obgleich zur Anpassung des Flügelumrisses
der vordere Steg 30 in Fig. 2 etwas kürzer als der hintere Steg 32 dargestellt ist.
Diese geringe Abweichung von der Symmetrie kann dadurch ausgeglichen werden, daß
die Verkleidung des gegenüberliegenden Steges 30 etwas stärker gemacht wird. Diese
Bedingung kann abhängig von dem gewählten besonderen Flügelprofil umgekehrt werden.
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Die -bekannten Holme wurden mit einer starken Metallkonzentration,
welche die Vorderkante des Flügels bilden, hergestellt, um den Flügel um seine Achse
zur Verstellung in die Segelstellung auszugleichen. Dadurch wurde der Holm selbst
in Richtung der Flügeltiefe in solchem Maße unausgeglichen, daß die neutrale Achse
des Flügels (die mit der Hohmachse identisch ist, sofern der Holm der einzige Festigkeitsteil
ist) vor der Schwerkraftachse des Flügels lag, wodurch beim Umlauf ein Moment entstand,
das von der durch den Flügelschwerpunkt wirkenden Zentrifugalkraft verursacht wurde
und bestrebt war, den Flügel in der Umlaufebene nach vorn zu biegen. Wenn der Flügel
nach vorn durchgebogen wurde, wurde der Auftriebsmittelpunkt auf dem Außenteil vor
die Achse zur Verstellung in die Segelstellung bewegt, die auf der Schwerkraftachse
liegt. Da der Abwind über dem hinteren Teil des Rotorspitzenkreises größer als über
dem vorderen Teil ist, hatte der vorn liegende Flügel ein kleineres Steigungserhöhungsmoment
als der Flügel über dem Heck des Rumpfes. Diese zyklische Differenz der Flügelsteigungsmomente
wurde von der Taumelscheibe als stetige Knüppel- oder Steuerkraft integriert, die
sich mit der Fluggeschwindigkeit vergrößert. Da die Steuerungen die Flügel über
90° führen, verursachte diese Differenz der beiden Auflasten von den positiven Flügelsteigungsmomenten
eine Belastung, die auf der linken oder Rückzugseite der Taumelscheibe nach unten
wirkte (unter Annahme einer Drehung des Rotors im entgegengesetzten Uhrzeigersinne)
und durch das Steuergestänge verlief, so daß der Knüppel nach links bewegt wurde.
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Es hat sich gezeigt, daß durch im wesentlichen symmetrische Ausbildung
des Holmquerschnittes der Flügel so ausgebildet werden kann, daß die Schwerkraftachse
und die neutrale Achse des Flügels zuzammenfallen und beide mit der Achse zur Verstellung
in die Segelstellung zum Zusammenfallen gebracht werden können. Dies wird in der
Konstruktion nach Fig. 1 und 2 dadurch erreicht, daß die Symmetrieachse des Holmes
bei dem mittleren Steg 34 liegt und dieser Steg auf der aerodynamischen Mittellinie
des Flügels angeordnet ist, die beispielscveise in 25 0/o der Flügeltiefe liegen
kann. Der Flügelumriß wird vor dem Holm von dem in Richtung der Spannweite verlaufenden
Nasenstück 12 und hinter dem Holm von einer Reihe getrennter Taschen gebildet, die
längs des Holmes 10 in Richtung der Spannweite angeordnet sind.
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Es sind mehrere Flügelkonstruktionen dargestellt, wobei der mittlere
Steg 34 des im allgemeinen symmetrischen Holmes 10 in 25% der Flügeltiefe angeordnet
ist. In Fig. 2 kann der Vorderkanten- oder Nasenteil 12, der den Flügelumriß an
der Vorderkante bildet, ein massiver Teil aus Holz oder Kunststoff sein, der an
seiner äußersten Vorderkante durch eine in Richtung der Spannweite verlaufende Metallstange
36 ausgewuchtet sein kann. Der Hinterkantenteil des Flügels wird von einem nach
hinten gewandten U-förmigen Teil 38 gebildet, der an dem Steg 32 adhäsiv befestigt
ist, an dem die Rippen 14 in gleicher Weise angebracht sind. Diese Rippen haben
geeignete Flansche 40, mit denen sie mit dem U-förmigen Teil 38 verbunden sind,
sowie gleichartige Flansche 42, mit denen sie an einem der Beplankungsteile 16 befestigt
sind. Die Teile 16 erstrecken sich darstellungsgemäß von der Hinterkante der Rippen
14 rings um die Vorderkante des Flügels und zurück zu der Hinterkante, wo deren
obere und untere Stirnflächen fest aneinander angeordnet sind. Hierzu wird bemerkt,
daß alle Flügelteile aneinander und an der Außenwand 16 festgeklebt sein können,
um eine äußerst starre und trotzdem leichte Flügelkonstruktion zu erzielen. Auch
wird bemerkt, daß die Teile 16 eine verhältnismäßig kurze Abmessung in Richtung
der Spannweite haben, so daß diese mit den Rippen 14 eine Reihe von in Richtung
der Spannweite geschlossenen Kästen hinter dem Holm 10 bilden.
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Als Ergebnis dieser Bauweise liegen die Schwerlinie und die aerodynamische
Mittellinie des Flügels bei dem Mittelsteg 34 des Holmes, der auch die Achse zur
Verstellung in die Segelstellung des Flügels bildet, so daß keine Biegemomente in
dem Holm infolge von Zentrifugalkräften entstehen und sich der Flügel infolge dieser
Zentrifugalkräfte in der Umlaufebene nicht durchzubiegen sucht.
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Fig. 3 zeigt eine ziemlich ähnliche Konstruktion, bei welcher der
massive Vorderkantenteil 12 der Fig. 2 durch einen hohlen, nichtrostenden, röhrenförmigen
Vorderkantenteil 44 ersetzt ist, der den Vorteil hat, daß heiße Gase durch die Vorderkante
des Flügels für Enteisungszwecke geleistet werden können. Der Teil 44 wird vorzugsweise
an dem Holm befestigt, um zu verhindern, daß dieser irgendwelche Baulasten trägt.
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Fig. 4 zeigt eine weitere abgeänderte Bauart, bei der die Nase des
Flügels von einem nach vorn gewandten U-förmigen Teil46 abgeschlossen ist, der in
geeignete kurze Abschnitte unterteilt und an dem Vordersteg 30 des Holmes und einem
damit zusammenarbeitenden Nasenblock 48 adhäsiv befestigt ist. Bei dieser abgeänderten
Ausführungsform ist ein U-förmiger Teil 50 adhäsiv an dem hinteren Steg 32 des Holmes
befestigt, der nach hinten gewandte Flansche 52 hat, die einen etwas geringeren
Abstand als die Außenflächen 54 und 56 des Holmes 10 haben, um Nuten zur Aufnahme
der überdeckten Enden einer zweiteiligen Abdeckung oder Beplankung zu bilden, die
in Richtung der Flügeltiefe um den Flügel herumgewunden ist. Die Bespannung oder
Beplankung für den Flügel ist in zwei Teilen 55 und 58 hergestellt, von denen der
erste um den Holm und die Nasenkonstruktion gewunden ist, an dieser adhäsiv befestigt
ist und die Flansche 52 überdeckt. Die Flansche 40 der Rippen 14 sind wie vorher
an dem U-förmigen Teil 50 angeklebt, und dessen Flansche 42 sind an dem
Beplankungsteil
58 in gleicher Weise befestigt, wobei dieser um einen aus einem Phenoplast bestehenden
Hinterkantenstreifen 60 direkt hinter den Rippen 14 gewunden ist. Erforderlichenfalls
kann eine Mehrzahl Niete 62 vorgesehen werden, um die sich überdeckenden Kanten
der Deck- oder Beplankungsteile 55 und 58 an den Flanschen 52 zu befestigen.
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Fig. 5 zeigt eine ähnliche Konstruktion mit der Ausnahme, daß das
Nasenstück aus einem gummiähnlichen Form- oder Preßteil 64 besteht, in dem ein Heizdraht
66 eingebettet ist. In dieser Konstruktion kann eine U-förmige Verstärkungsplatte
68 an der Vorderkante des Flügels unter den Beplankungsteilen 55 als Verbindung
zwischen benachbarten Beplankungs- oder Abdeckteilen vorgesehen werden, wobei bemerkt
wird, daß diese Teile in ihrer Lage adhäsiv befestigt werden, bevor der Formteil
64 gegossen wird.
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Fig. 6 zeigt noch eine weitere abgeänderte Konstruktion. Ein im allgemeinen
symmetrischer Holm 10a ist mit in Richtung der Spannweite verlaufenden Kerben 70
und 72 ausgebildet, in denen die gebördelten oder umgelegten Kanten eines Metallnasenstückes
74 und eines hinteren Beplankungsteiles 76 aufgenommen werden und adhäsiv befestigt
sind. Geeignete U-förmige Teile 78 und 80 erstrecken sich in Richtung der Spannweite
längs den vorderen und hinteren Stirnflächen des Holmes wie in einigen der vorher
beschriebenen Ausführungsformen. Der U-förmige Teil 78 ist an dem Vordersteg 30
angeklebt und dient zur Verstärkung der Nasenstücke 74, während der U-förmige Teil
80 wie vorher dazu dient, die Rippen 14 zu lagern, die mit der Abdeckung oder Beplankung
76 zur Bildung der Hinterkantentaschen zusammenwirken. Um eine starke Vorderkante
des Flügels zu schaffen, können die Nasenstücke 74 ineinanderschiebbare angrenzende
Enden 82 und 84 haben, wie am deutlichsten aus Fig. 7 erkennbar ist.
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Das Ergebnis der Erfindung ist ein Flügel, dessen Schwerlinie, neutrale
Achse und aerodynamische Mittellinie auf der Achse des Flügels zur Verstellung in
die Segelstellung liegen, so daß die Rotorflügel von den während ihrer Drehung entstehenden
Zenrtrifugalkräften nicht in der Umlaufebene durchgebogen werden und die unerwünschten
Seitenkräfte auf die Steuerungen beseitigt sind.