DE102007028140A1

DE102007028140A1 - Propeller has one or multiple propeller blades arranged on propeller hub and each propeller blade is prestressed radially inwards by spring unit

Info

Publication number: DE102007028140A1
Application number: DE102007028140A
Authority: DE
Inventors: Thomas Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: DE102007028140B4

Abstract

The propeller has one or multiple propeller blades (4,6) arranged on a propeller hub. Each propeller blade is arranged in a radially movable manner. The propeller blade foot extends through an opening (16,20), which closely surrounds the blade foot of a hub housing surrounding the propeller hub. Each propeller blade is prestressed radially inwards by a spring unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftschraube mit einem oder mehreren an einer Propellernabe angeordneten Propellerblättern.The The present invention relates to an airscrew with one or more several propeller blades arranged on a propeller hub.

Ein Problem der Luftfahrt ist die Gefahr der Vereisung. Abhängig von den meteorologischen Umweltbedingungen, d. h. vom Druck, der Temperatur und dem Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft kann sich am Flugzeug Eis ansetzen, was beispielsweise zu einer Erhöhung des Flugzeuggewichtes, zu Veränderungen der aerodynamischen Eigenschaften des Flugzeuges und zum Blockieren von Steuerflächen und damit dazu führen kann, dass das Flugzeug nicht mehr flugfähig ist.One Problem of aviation is the risk of icing. Depending on the meteorological environmental conditions, d. H. from the pressure, the temperature and The moisture content of the ambient air can affect the aircraft Apply ice, which leads, for example, to an increase in the weight of the aircraft, to changes the aerodynamic properties of the aircraft and blocking of control surfaces and lead to it that the aircraft is no longer able to fly.

Bei propellergetriebenen Flugzeugen ist auch der Propeller von einem möglichen Eisansatz betroffen. Propellervereisung kann einerseits dazu führen, dass der Propellerwirkungsgrad infolge der Profilveränderung der Propellerblätter drastisch abnimmt, was zu einem Verlust an Antriebsleistung führt; andererseits besteht die Gefahr einer Propellerunwucht, was zu einer Beschädigung des Antriebsmotors und vor allem der Motoraufhängung führen kann.at Propeller powered aircraft is also the propeller of one potential Ice accumulation affected. Propeller icing can on the one hand lead to the propeller efficiency drastically due to the profile change of the propeller blades decreases, resulting in a loss of drive power; on the other hand there is a risk of a propeller imbalance, resulting in damage to the Drive motor and especially the engine mount can lead.

Bei Propellerblättern setzt sich das Eis hauptsächlich an der Profilvorderkante an, kann jedoch im Bereich des Propellerfußes diesen auch ringartig umgeben. Es hat sich gezeigt, dass Eis sich im wesentlichen nur in einem radial inneren Bereich des Propellerblattes ansetzt und dort hält, während im radial äußeren Bereich des Propellerblattes, d. h. etwa vom halben Propellerradius bis zur Blattspitze aufgrund der hier wirkenden hohen Zentrifugalbeschleunigungen vom Tausendfachen der Erdbeschleunigung (1 000 g) und mehr, eventuell sich ansetzendes Eis abgeschleudert wird.at propeller blades the ice settles mainly at the leading edge of the profile, but this can in the area of the propeller foot also surrounded like a ring. It has been shown that ice is essentially only attaches in a radially inner region of the propeller blade and stop there, while in the radially outer region of the propeller blade, d. H. from about half the propeller radius to to the blade tip due to the here acting high centrifugal accelerations of one thousand times the gravitational acceleration (1 000 g) and more, eventually is thrown off attaching ice.

Man unterscheidet grundsätzlich Anti-Icing-Verfahren, die dazu dienen, die Bildung von Eis zu verhindern, und De-Icing-Verfahren, um bereits angesetztes Eis zu entfernen.you makes a difference Anti-icing procedures designed to prevent the formation of ice and de-icing procedure to remove already attached ice.

Bei einem bekannten Anti-Icing-Verfahren wird heiße Luft von den Triebwerken zu den vereisungsanfälligen Teilen des Flugzeuges geleitet, und diese werden so weit aufgeheizt, dass sich kein Eis ansetzen kann.at A known anti-icing process gets hot air from the engines to the icing-prone Diverted the parts of the aircraft, and these are heated up so far that no ice can start.

Ein anderes bekanntes Verfahren sieht vor, dass die vereisungsanfälligen Teile des Flugzeuges elektrisch beheizt werden.One Another known method provides that the icing-prone parts of the aircraft are electrically heated.

Ein bekanntes De-Icing-Verfahren verwendet eine über vereisungsanfällige Flächen gespannte Gummimembran, die durch Pressluft aufgeblasen werden kann, so dass angesetztes Eis abgesprengt wird. Gemäß einer weiteren Methode schließlich wird durch Besprühen der Flächen mit Alkohol oder anderen Enteisungsflüssigkeiten der Gefrierpunkt abgesenkt und das Eis aufgelöst, so dass es sich von der Fläche löst.One known de-icing method uses a rubber membrane stretched over icing-prone surfaces, which can be inflated by compressed air, so that attached Ice is blown off. According to one further method finally is by spraying the surfaces with alcohol or other deicing fluids the freezing point lowered and the ice dissolved, so that it is different from the surface solves.

Alle diese Enteisungsverfahren haben gemeinsam, dass sie aufwendige, schwere und teure Einrichtungen erfordern und dass die für den Enteisungsvorgang erforderlichen Medien (Heißluft, Pressluft, Enteisungsflüssigkeit) bzw. Energien (elektrischer Strom) im Flugzeug mitgeführt oder erzeugt werden müssen; bei der Propellerenteisung besteht das zusätzliche Problem, dass diese Medien bzw. Energien von der Flugzeugzelle zu dem rotierenden Propeller geleitet werden müssen.All these de-icing procedures have in common that they are costly, require heavy and expensive facilities and that for the de-icing process required media (hot air, compressed air, de-icing) or energy (electric current) carried in the aircraft or must be generated; in propeller deicing there is the additional problem that this Media or energy from the airframe to the rotating propeller have to be directed.

Insbesondere bei den Enteisungsverfahren mit Pressluft oder durch Heizen wird häufig die Aerodynamik deutlich verschlechtert, da beispielsweise an der Vorderkante von Propellerblättern angebrachte Enteisungsanlagen die Profilkontur des Blattes nachteilig verändern. Häufig sind die Oberflächen dieser Enteisungsanlagen nicht besonders glatt und haben Stufen am Rand, so dass ein Eisansatz sich hier besser festsetzen und halten kann.Especially in the de-icing process with compressed air or by heating often the aerodynamics worsened significantly, since, for example, at the Leading edge of propeller blades attached de-icing the profile contour of the sheet adversely change. Often are the surfaces of these De-icing systems are not particularly smooth and have steps on the edge, so that an ice accumulation can fix and hold better here.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftschraube der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei der ein eventueller Eisansatz an den Propellerblättern im Fluge mit verhältnismäßig einfachen und leichtgewichtigen Mitteln sicher entfernt werden kann.It The object of the present invention is an airscrew of to create in the preamble of claim 1 mentioned type, in the a possible ice accumulation on the propeller blades in flight with relatively simple and lightweight agents can be safely removed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.These The object is achieved by the solved in claim 1 features.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der gewünschte Effekt auch durch ein mechanisches Abstreifen des am Propellerfuß sich ansetzenden Eises erreichbar sein müsste. Das erfindungsgemäße Verfahren zählt deshalb zu den De-Icing-Verfahren. Grundsätzlich beruht es darauf, dass der Propellerfuß bei Eisansatz radial nach innen durch die diesen umgebende Öffnung gezogen wird, wobei das Eis abgesprengt und abgeschleudert wird.Of the Invention is based on the finding that the desired effect also by a mechanical stripping of the propeller foot attaching Ice should be achievable. The inventive method counts therefore to the de-icing procedure. in principle it is based on the fact that the propeller foot radially after ice accumulation is pulled inside through the surrounding opening, wherein the ice is blasted off and thrown off.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes Propellerblatt radial einwärts durch Federmittel vorgespannt ist, welche im Betrieb durch die auf das Propellerblatt wirkende Zentrifugalkraft überdrückbar sind. Im Normalbetrieb (z. B. im Reiseflug) nehmen die Propellerblätter aufgrund der auf diese wirkenden Zentrifugalkräfte ihre radial äußere Position ein. Wenn der Pilot einen Eisansatz feststellt, kann er durch kurzzeitiges Reduzieren der Motordrehzahl die auf die Blätter wirkende Zentrifugalkraft so weit verringern, dass diese durch die Federmittel nach innen gezogen werden, wobei der Eisansatz jeweils von der den Propellerfuß umgebenden Öffnung weggesprengt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die erforderliche radiale Verstellung der Propellerblätter durchzuführen, ohne die Verstellbewegung aus der Flugzeugzelle in den rotierenden Propeller übertragen zu müssen. Es kommt dem erfindungsgemäßen Verfahren dabei die Tat sache entgegen, dass sich die Zentrifugalkraft proportional zum Quadrat der Propellerdrehzahl verhält, so dass bereits eine kleine Änderung der Drehzahl eine große Änderung der Zentrifugalkraft bewirkt. Die Federmittel können deshalb mit einer hohen Federkraft ausgelegt werden, die bereits bei einem verhältnismäßig geringen Abfall der Propellerdrehzahl und damit des Propellerschubes ausreicht, die radiale Verstellung der Propellerblätter gegen die verringerte Zentrifugalkraft und durch den Eisansatz verursachten Widerstand durchzuführen.In a preferred embodiment of the invention it is provided that each propeller blade is biased radially inwardly by spring means which are überdrückbar in operation by acting on the propeller blade centrifugal force. During normal operation (eg in cruising flight), the propeller blades assume their radially outward position due to the centrifugal forces acting on them. When the pilot detects ice accumulation, by briefly reducing the engine speed, he can reduce the centrifugal force on the blades to such an extent that they are pulled inwards by the spring means, with the ice accumulation reversing from the propeller root benden opening is blown away. In this way it is possible to carry out the required radial adjustment of the propeller blades, without having to transfer the adjusting movement from the airframe into the rotating propeller. It comes the process of the invention in this case contrary fact that the centrifugal force proportional to the square of the propeller speed behaves, so that even a small change in the speed causes a large change in the centrifugal force. The spring means can therefore be designed with a high spring force, which is sufficient even with a relatively small drop in the propeller speed and thus the propeller thrust to carry out the radial adjustment of the propeller blades against the reduced centrifugal force and caused by the ice accumulation resistance.

Um den Verschiebeweg der Propellerblätter sowie deren radial innere und äußere Endstellung eindeutig zu definieren, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Verschiebeweg eines Propellerblattes radial einwärts und auswärts durch Anschläge oder dergleichen begrenzt ist.Around the displacement of the propeller blades and their radially inner and outer end position clearly to define is according to a further embodiment of the invention provided that the displacement a propeller blade radially inwards and outwards through attacks or the like is limited.

Bei einem sogenannten Festpropeller, d. h. also bei einem Propeller, dessen Steigung nicht veränderbar ist, ist gemäß einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Propellerblattfuß zumindest in seinem in der Öffnung des Nabengehäuses geführten Führungsabschnitt einen prismatischen Querschnitt und die Öffnung einen dazu komplementären Innenquerschnitt hat. Auf diese Weise wird das Propellerblatt gegen eine Verdrehung um seine Längsachse infolge auf das Propellerblatt wirkender Torsionsmomente gesichert. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Propellerblatt über lediglich zugkraftaufnehmende Verbindungselemente mit der Propellernabe verbunden ist, wie weiter hinten nochmals erläutert wird.at a so-called fixed propeller, d. H. So with a propeller, its slope can not be changed is, is according to one further constructive embodiment of the invention provided that the propeller blade at least in his in the opening of the the hub shell out Leading section one prismatic cross section and the opening a complementary inner cross section Has. In this way, the propeller blade is against a twist around its longitudinal axis secured as a result of acting on the propeller blade torsional moments. The is particularly advantageous if the propeller blade over only traction-absorbing connecting elements is connected to the propeller hub, as explained again later becomes.

Um ein Absprengen des Einsatzes zu fördern, hat gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Propellerblattfuß ra dial außerhalb des Führungsabschnittes eine sich im Querschnitt vergrößernde Form. Auf diese Weise wird ein den Propellerfuß umgebender Eisring bei der Abstreifbewegung aufgeweitet, aufgesprengt und weggeschleudert.Around to promote a blasting of the insert, according to a further embodiment of the invention, the propeller blade ra dial outside of the guide section a shape enlarging in cross-section. In this way, a surrounding the propeller ice ring in the Wiper movement widened, blown up and thrown away.

Bei einer Luftschraube mit mehreren Propellerblättern ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Propellerblätter über einen Kopplungsmechanismus miteinander zu einer synchronen Einwärts- und Auswärtsbewegung gekoppelt sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Propellerblätter stets gleichmäßig verstellt werden, so dass Unwuchten infolge einer ungleichmäßigen Verstellung vermieden werden.at an air screw with multiple propeller blades is provided according to the invention, that the propeller blades over a Coupling mechanism with each other to a synchronous inward and outward movement are coupled. In this way it is achieved that the propeller blades always evenly adjusted be, so that imbalances due to uneven adjustment be avoided.

Der Kopplungsmechanismus umfasst beispielsweise eine um die Propellerachse drehbar gelagerte Synchronisierungsscheibe, mit der die Propellerblätter gekoppelt sind. Die Kopplung erfolgt jeweils über ein zugkraftaufnehmendes Verbindungselement. Dabei kann eine weitere konstruktive Vereinfachung dadurch erreicht werden, dass die Synchronisierungsscheibe durch Federmittel im Sinne einer radialen Einwärtsbewegung der Propellerblätter vorgespannt ist, d. h. dass nicht den jeweiligen Propellerblättern Federmittel zugeordnet sein müssen.Of the Coupling mechanism includes, for example, one around the propeller axis rotatably mounted synchronization disc, with which the propeller blades coupled are. The coupling takes place via a traction-absorbing Connecting element. This can be a further structural simplification be achieved by the synchronization disc through Spring means biased in the sense of a radial inward movement of the propeller blades is, d. H. that spring means are not assigned to the respective propeller blades have to be.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and in the following described in more detail. Show it:

1 schematisch in einer Vorderansicht eine Luftschraube im Normalbetrieb; 1 schematically in a front view of an air screw in normal operation;

2 eine Luftschraube gemäß der 1 im Betrieb mit reduzierter Drehzahl. 2 an airscrew according to 1 in operation at reduced speed.

Die in der 1 dargestellte Luftschraube 2 hat zwei Propellerblätter 4 bzw. 6, die über eine mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor drehverbundene Propellernabe 8 drehangetrieben werden. Die Propellerblätter 4, 6 sind jeweils in geeigneter Weise radial, d. h. in Richtung der Doppelpfeile 10 bzw. 12 verschiebbar in der Propellernabe 8 gelagert. Der Propellerblattfuß 14 des Propellerblattes 4 greift durch eine an der Nabe 8 ausgebildete Öffnung 16 hindurch, die den Propellerblattfuß 14 eng umgibt. In gleicher Weise greift der Propellerblattfuß 18 des Propellerblattes 6 durch eine Öffnung 20 hindurch.The in the 1 illustrated propeller 2 has two propeller blades 4 respectively. 6 , Which via a rotatably connected to a drive motor, not shown propeller hub 8th be driven in rotation. The propeller blades 4 . 6 are each suitably radially, ie in the direction of the double arrows 10 respectively. 12 slidable in the propeller hub 8th stored. The propeller blade foot 14 of the propeller blade 4 engages through one at the hub 8th trained opening 16 through that the propeller blade foot 14 closely surrounds. In the same way, the propeller blade foot engages 18 of the propeller blade 6 through an opening 20 therethrough.

Die Propellerblätter 4 bzw. 6 sind durch zugeordnete Verbindungselemente 22 bzw. 24 mit einer um die Propellerachse 26 verdrehbar gelagerten Synchronisierungsscheibe 28 zu einer synchronen Einwärts- und Auswärtsbewegung gekoppelt.The propeller blades 4 respectively. 6 are by associated fasteners 22 respectively. 24 with one around the propeller axis 26 rotatably mounted synchronization disc 28 coupled to a synchronous inward and outward motion.

Die Synchronisierungsscheibe 28 ist durch Federmittel, im vorliegenden Fall durch zwei an ihren Enden angreifende Druckfedern 30 bzw. 32 im Sinne einer radialen Einwärtsbewegung der Propellerblätter 4, 6 vorgespannt, wie insbesondere die 2 zeigt. Der Verdrehweg der Synchronisierungsscheibe 28 bei einer radialen Einwärtsbewegung der Propellerblätter 4, 6 und damit deren Endstellung in Einwärtsrichtung ist durch Anschläge 34 bzw. 36 begrenzt, wie ebenfalls 2 zeigt.The synchronization disc 28 is by spring means, in the present case by two acting at their ends compression springs 30 respectively. 32 in the sense of a radial inward movement of the propeller blades 4 . 6 biased, in particular the 2 shows. The twist path of the synchronization disc 28 with a radial inward movement of the propeller blades 4 . 6 and thus their end position in the inward direction is by stops 34 respectively. 36 limited as well 2 shows.

Im Normalbetrieb, d. h. beispielsweise im Reiseflug, hat die Luftschraube 2 die in 1 dargestellte Konfiguration. Wenn der Pilot einen Eisansatz 38 bzw. 40 feststellt, dann verringert er die Propellerdrehzahl und damit die auf die Propellerblätter wirkende Zentrifugalkraft, bis die Druckfedern 30, 32 in der Lage sind, die Synchronisierungsscheibe 28 in die in 2 dargestellte Stellung zu verdrehen und dabei die Propellerblätter 4, 6 radial nach innen ziehen. Dabei wird der Eisansatz durch die Öffnungen 16 bzw. 20 abgesprengt. Anschließend erhöht der Pilot die Propellerdrehzahl wieder, worauf die Luftschraube 2 wieder die in 1 dargestellte Konfiguration einnimmt.In normal operation, ie, for example, in cruise, the propeller has 2 in the 1 illustrated configuration. If the pilot an ice accumulation 38 respectively. 40 then it reduces the propeller speed and thus the centrifugal force acting on the propeller blades until the compression springs 30 . 32 are able to sync the disc 28 in the in 2 twisting position shown and while the propeller blades 4 . 6 pull radially inwards. The ice build-up is through the openings 16 respectively. 20 blasted off. Then the pilot increases the propeller speed again, whereupon the propeller 2 again the in 1 illustrated configuration assumes.

Die radial äußere Endstellung der Propellerblätter ist ebenfalls durch geeignete Anschläge oder dergleichen definiert, wie etwa einem Bund am inneren Ende der Propellerblattfüße 14, 18, eine Blockstellung der Druckfedern 30, 32 oder die Streckstellung der Verbindungselemente 22, 24, wie nicht im einzelnen dargestellt zu werden braucht.The radially outer end position of the propeller blades is also defined by suitable stops or the like, such as a collar at the inner end of the propeller blade feet 14 . 18 , a block position of the compression springs 30 . 32 or the extended position of the connecting elements 22 . 24 how not to be presented in detail.

Claims

Propeller with one or more propeller blades arranged on a propeller hub, characterized in that each propeller blade ( 4 . 6 ) is arranged in each case radially displaceable, and that the propeller blade ( 14 . 18 ) by a closely surrounding opening ( 16 . 20 ) of a hub shell surrounding the propeller hub ( 8th ) passes through.

Propeller according to claim 1, characterized in that each propeller blade ( 4 . 6 ) radially inwardly by spring means (compression springs 30 . 32 ), which in operation by the on the propeller blade ( 4 . 6 ) acting centrifugal force are überdrückbar.

Propeller according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement of a propeller blade ( 4 . 6 ) radially inwardly and outwardly by stops ( 34 . 36 ) or the like is limited.

Propeller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the propeller blade ( 14 . 18 ) at least in its in the associated opening ( 16 . 20 ) of the hub shell ( 8th ) guide section a prismatic cross-section and the opening ( 16 . 20 ) has a complementary inner cross-section.

Propeller according to claim 4, characterized in that the propeller blade foot ( 14 . 18 ) radially outside the Füh approximately section has a magnifying in cross-sectional shape.

Propeller according to one of Claims 1 to 5, with a plurality of propeller blades ( 4 . 6 ) characterized in that the propeller blades ( 4 . 6 ) are coupled together via a coupling mechanism to a synchronous inward and outward movement.

Propeller according to claim 6, characterized in that the propeller blades ( 4 . 6 ) each with a common to the propeller axis ( 26 ) rotatably mounted synchronization disk ( 28 ) or the like are coupled.

Propeller according to claim 7, characterized in that the propeller blades ( 4 . 6 ) in each case via a tensile force-receiving connecting element with the synchronization disc ( 28 ) and that the synchronization disc ( 28 ) by spring means (compression springs 30 . 32 ) in the sense of a radial inward movement of the propeller blades ( 4 . 6 ) is biased.