DE10318531A1

DE10318531A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors

Info

Publication number: DE10318531A1
Application number: DE2003118531
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Platzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: DE10318531B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors vorgeschlagen, welche Steuerstangen (2) umfasst, die einen mittig im Rotormast gelegenen Drehpunkt (1) mit den Rotorblattansteuerpunkten (3) des Hubschrauberhauptrotors (4) verbinden, derart, dass die Rotorblatteinstellwinkel über die Rotorblattansteuerpunkte (3) mittels der Steuerstangen (2) ansteuerbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors.

Hubschrauberhauptrotore werden nach dem Stand der Technik üblicherweise über eine Taumelscheibe oder über eine Steuerspinne angesteuert, wobei die aus dem festen Hubschraubersystem kommende Steuervorgabe für drei Achsen d₀, d_s und d_c in die drehende Ebene des Hauptrotors eingeleitet werden muss. Für den Fall, dass eine Taumelscheibe zur Ansteuerung eingesetzt wird, benutzt diese einen Lagerring bekannter Bauart, der mit Hilfe von Steuerstangen im drehenden und im festen System kollektive und zyklische Steuervorgaben überträgt. Des weiteren werden zur Stabilisierung im drehenden und festen System Mitnehmerscheren sowie ein Führungsrohr benötigt.

Wenn eine Steuerspinne bekannter Bauart zur Ansteuerung verwendet wird, dann steuert diese kollektiv und zyklisch über einen mittig im Rotormast liegenden Drehpunkt ein. Die Steuerspinne, welche wiederum eine Mitnehmereinrichtung aufweist, leitet die Vorgabe über ein kardanisches Gelenk bis zu den Rotorblatt-Steuerstangen. Hierbei muss die Steuerspinne in sich biegesteif aufgebaut sein. Die noch verbleibende Verbindung von der Steuerspinne bis zu den Rotorblättern wird mit Hilfe von konventionellen Steuerstangen hergestellt.

Die Ansteuer-Bauformen nach dem Stand der Technik sind relativ kompliziert aufgebaut und umfassen eine Vielzahl von Bauteilen, so dass sich deren Herstellung und Wartung als kostenintensiv erweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors anzugeben, welche die bisherigen Ansteuer-Bauformen vereinfacht und es zudem in einfacher Weise ermöglicht, höherharmonische Steuersignale einzusteuern. Zudem soll ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors angegeben werden.

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Patentanspruchs 11. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.

Demnach wird vorgeschlagen, die zyklische und kollektive Steuervorgabe über einen Drehpunkt und von dem Drehpunkt aus mittels Schubstangen direkt zu den Rotorblattansteuerpunkten zu leiten.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors Steuerstangen, die einen mittig im Rotormast gelegenen Drehpunkt mit den Rotorblattansteuerpunkten des Hubschrauberhauptrotors verbinden, so dass die Rotorblatteinstellwinkel über die Rotorblattansteuerpunkte mittels der Steuerstangen ansteuerbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption entfällt die Mitnehmerschere im drehenden Steuersystem. Auch – bedingt durch die Form der Ansteuerung des zentralen Ansteuerpunktes – entfällt eine Mitnehmerschere im stehenden System.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ansteuerung wiedergibt, beispielhaft näher erläutert.
Wie der Figur zu entnehmen ist, wird die zyklische und kollektive Steuervorgabe über einen mittig im Rotormast gelegenen Drehpunkt 1 und von dem Drehpunkt 1 aus mittels Schub- bzw. Steuerstangen 2 direkt zu den Rotorblattansteuerpunkten 3 des Hubschrauberhauptrotors 4 geleitet. Es wird demnach eine Art Steuergabel verwendet, welche Schub- bzw. Steuerstangen 2 umfasst. Zur Umsetzung der Ansteuerung sind Steuerstangenkraftverstärker vorgesehen.
Die geringen Relativbewegungen quer zur Wirkrichtung der einzelnen Steuerstangen 2 der Steuergabel können erfindungsgemäß durch einen gemeinsamen, kardanisch gelagerten Anschlusspunkt der Steuerstangen mit dem Drehpunkt 1, einen gesplitteten Gelenkaufbau mit vorgegebenen Freiheitsgraden, oder durch die Verwendung eines elastischen Steuerstangenfußpunktes ausgeglichen werden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, eine Steuergabel zu verwenden, die im Fußpunkt mit mindestens einer nichtgelenkig angeschlossenen Steuerstange verbunden ist, die somit für die übrigen Stangen freiheitsgradbegrenzend ist und als Mitnehmer fungiert.
Durch eine zusätzliche Längenbeeinflussung mindestens einer Steuerstange aus der Steuergabel können höherharmoni sche bzw. individuelle Steuervorgaben realisiert werden. Zu diesem Zweck kann erfindungsgemäß im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung eine Einrichtung zur zusätzlichen Längenbeeinflussung von mindestens einer Steuerstange vorgesehen sein.
Beispielsweise kann bei einem Vierblattrotor eine und bei einem Fünfblattrotor zwei Steuerstangen längenbeeinflussbar ausgestaltet sein. Hierbei können die vorhandenen Steuerstangenkraftverstärker zur Längenbeeinflussung herangezogen werden oder es können alternativ parallel dazu geschaltete Aktuatoren mit einem mechanischen Mischhebel vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können zwei gegenüberliegende Steuerstangen zusammengefasst werden, wobei dann die Ausführung einer unabhängigen, begrenzten Längsbewegung ermöglicht wird.
Zudem kann die Einsteuerung höherharmonischer Signale dadurch ermöglicht werden, dass jede direkt zu dem Rotorblatt führende Steuerstange begrenzt und zusätzlich längenveränderbar ausgestaltet ist.

1: Drehpunkt
2: Steuerstange
3: Rotorblattansteuerpunkt
4: Hubschrauberhauptrotor

Claims

Vorrichtung zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors, dadurch gekennzeichnet, dass sie Steuerstangen (2) umfasst, die einen mittig im Rotormast gelegenen Drehpunkt (1) mit den Rotorblattansteuerpunkten (3) des Hubschrauberhauptrotors (4) verbinden, derart, dass die Rotorblatteinstellwinkel über die Rotorblattansteuerpunkte (3) mittels der Steuerstangen (2) ansteuerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstangen (2) mittels Steuerstangenkraftverstärker betätigbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusspunkt der Steuerstangen (2) mit dem Drehpunkt (1) kardanisch gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Steuerstange (2) mit dem Drehpunkt (1) nichtgelenkig verbunden ist, wobei die zumindest eine Steuerstange (2) für die übrigen Steuerstangen freiheitsgradbegrenzend ist und als Mitnehmer fungiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstangenfußpunkt zumindest einer der Steuerstangen (2) elastisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Steuerstange (2) längenbeinflussbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Einrichtung zur Längenbeeinflussung von mindestens einer Steuerstange (2) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstangenkraftverstärker als Einrichtung zur Längenbeeinflussung dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtung zur Längenbeeinflussung Aktuatoren mit einem mechanischen Mischhebel vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede direkt zu dem Rotorblatt führende Steuerstange (2) begrenzt und zusätzlich längenveränderbar ausgestaltet ist.
Verfahren zur Ansteuerung eines Hubschrauberhauptrotors, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblatteinstellwinkel über Steuerstangen (2), die einen mittig im Rotormast gelegenen Drehpunkt (1) mit den Rotorblattansteuerpunkten (3) des Hubschrauberhauptrotors (4) verbinden, angesteuert werden, wobei zur Betätigung der Stauerstangen (2) Steuerstangenkraftverstärker vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegungen quer zur Wirkrichtung der einzelnen Steuerstangen (2) durch einen gemeinsamen, kardanisch gelagerten Anschlusspunkt der Steuerstangen (2) mit dem Drehpunkt (1), einen gesplitteten Gelenkaufbau mit vorgegebenen Freiheitsgraden, oder durch die Verwendung eines elastischen Steuerstangenfußpunktes ausgeglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass höherharmonische bzw. individuelle Steuervorgaben mittels der Längenbeeinflussung mindestens einer Steuerstange realisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Längenbeeinflussung der Steuerstangen die Steuerstangenkraftverstärker verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Längenbeeinflussung der Steuerstangen Aktuatoren mit einem mechanischen Mischhebel eingesetzt werden.