DE1016566B - Rotorfluegel fuer Drehfluegel-Flugzeuge - Google Patents

Rotorfluegel fuer Drehfluegel-Flugzeuge

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DE1016566B
DE1016566B DEU3140A DEU0003140A DE1016566B DE 1016566 B DE1016566 B DE 1016566B DE U3140 A DEU3140 A DE U3140A DE U0003140 A DEU0003140 A DE U0003140A DE 1016566 B DE1016566 B DE 1016566B
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DE
Germany
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wing
spar
span
aerodynamic
outline
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Pending
Application number
DEU3140A
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English (en)
Inventor
Charles Manuel Echeverria
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Aircraft Corp
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Publication date
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Publication of DE1016566B publication Critical patent/DE1016566B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/46Blades
    • B64C27/473Constructional features

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Rotorflügel für Drehflügel-Flugzeuge, 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, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm (10) in Abstand von der Vorderkante des Flügels angeordnet ist, wobei der Flügelumriß vor dem Holm durch eine Verkleidung (16) gebildet ist, und die gemeinsame Schwerlinie der vorderen und hinteren Verkleidungen nahe der aerodynamischen Mittellinie des Flügels liegt.
  2. 2. Rotorflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Verkleidung in Richtung der Spannweite wenigstens über den Innenteil des Flügels ebenfalls aus Segmenten besteht.
  3. 3. Rotorflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Verkleidung einen röhrenförmigen Nasenteil (44) aufweist.
  4. 4. Rotorflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch solches Profil, daß die aerodynamische Mittellinie des Flügels angenähert in 25 °/o, der Flügeltiefe liegt.
  5. 5. Rotorflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm in Richtung der Spannweite verlaufende Stirnwände (30 und 32) aufweist, welche die in Richtung der Flügeltiefe liegenden Enden der oberen und unteren Flächen (26 und 28) des Holmes verbindet, und einen in Richtung der Spannweite verlaufenden Steg (34), 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.
  6. 6. Rotorflügel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Holmprofil im wesentlichen symmetrisch zu seinem mittleren Steg (34) ausgebildet ist.
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DE (1) DE1016566B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1137321B (de) * 1960-09-16 1962-09-27 Dornier Werke Gmbh Rotorblatt fuer Drehfluegelsysteme
DE1277025B (de) * 1963-03-14 1968-09-05 Hughes Tool Co Rotorfluegel fuer strahlgetriebene Drehfluegelflugzeuge

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1137321B (de) * 1960-09-16 1962-09-27 Dornier Werke Gmbh Rotorblatt fuer Drehfluegelsysteme
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