DE1139026B

DE1139026B - Helicopters with four or more rotors arranged diametrically to each other

Info

Publication number: DE1139026B
Application number: DEB53570A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Henrich Focke
Original assignee: IAWESERIA FLUGZEUGBAU GmbH
Current assignee: IAWESERIA FLUGZEUGBAU GmbH
Priority date: 1959-06-11
Filing date: 1959-06-11
Publication date: 1962-10-31

Description

Hubschrauber mit vier oder mehr diametral zueinander angeordneten Rotoren Die Erfindung.bezieht sich-,auf vier- oder mehrrotorige Hubschrauber und insbesondere auf eine Sicherheitsvorrichtung, die bei Ausfall eines der Rotoren in Tätigkeit tritt.Helicopters with four or more diametrically arranged Rotors The invention relates to helicopters with four or more rotors and in particular on a safety device that in the event of failure of one of the rotors comes into action.

Hubschrauber mit mehr als zwei Rotoren sind bekannt; es sind auch schon mehrere, Ausführungsformen vierrotoriger Hubschrauber vorgeschlagen worden. Es gibt hier die, Möglichkeit, jedem Rotor ein Triebwerk zuzuordnen und ihn so unabhängig von -den anderen anzutreiben öder auch. ein Triebwerk auf mehrere Rotoren arbeiten zu lassen.Helicopters with more than two rotors are known; there are too several embodiments of four-rotor helicopters have already been proposed. There is the possibility of assigning an engine to each rotor and making it independent To drive the other one, or else too. an engine working on multiple rotors allow.

Ist jedem Rotor ein Triebwerk zugeordn-et, so tritt bei Triebwerksausfall durch Wegfall der- Auftriebskraft des zugehörigen Rotors eine Störung im. Monaentengleichgewicht des Hubschraubers ein, die zu gefährlichen Flugzuständen führen -kann, bevor der Pilot durch entsprechende Maßnahmen einen Ausgleich herbeigeführt hat.If an engine is assigned to each rotor, a malfunction occurs in the case of engine failure due to the loss of the buoyancy force of the associated rotor. Monaenten equilibrium of the helicopter, which can lead to dangerous flight conditions - before the pilot has brought about a compensation through appropriate measures.

Bei ausgeführten Hubschraubern -dieser Art - sind deshalb zur Vermeidung dieses Nachteils die Rotoren durch Wellen untereinander verbunden, so daß bei Ausfall eines Triebwerks der zugehörige Rotor weiterhin über die Welle von einem oder mehreren anderen Triebwerken angetrieben wird. Wenn alle Triebwerke einwandfrei arbeiten, übertragen diese Wellen normalerweise keine Leistung. Auf der anderen Seite erhöhen die Wellen mit ihren zugehörigen Getrieben das Fluggewicht des Hubschraubers und vermindern die Nutzlast entsprechend. Um hier Abhilfe zu schaffen, muß also eine Möglichkeit gefunden werden, auch ohne verbindende Wellen das Mornentengleichgewicht im Augenblick eines Triebwerksausfalls aufrechtzuerhalten.In executed helicopters of this type , the rotors are therefore connected to one another by shafts to avoid this disadvantage, so that if one engine fails, the associated rotor continues to be driven via the shaft by one or more other engines. When all engines are working properly, these waves usually do not transmit any power. On the other hand, the shafts with their associated gears increase the flight weight of the helicopter and reduce the payload accordingly. In order to remedy this, a possibility must be found to maintain the torque equilibrium even without connecting shafts at the moment of an engine failure.

Die Erfindung zeigt hierzu einen Weg.The invention shows a way of doing this.

Der Erfindungsgedanke besteht darin, daß im Augenblick des Ausfalls einer Rotoranlage auch die Auftriebskraft des gegenüberliegenden Rotors verschwindet. Dies wird dadurch erreicht, daß der Anstellwinkel der Blätter des gegenüberliegenden Rotors gleichzeitig mit dem Triebwerksausfall etwa auf den Punkt Null herabgesetzt wird.The idea of the invention is that at the moment of failure a rotor system also the lift force of the opposite rotor disappears. This is achieved by the fact that the angle of attack of the blades of the opposite Rotor is reduced to about zero at the same time as the engine failure will.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung geschieht dieses Abschalten t..,r noch betriebsfähigen Rotoranlage automatisch üoer eine entsprechend ausgebildete hydraulische, pneumatische oder elektrische Vorrichtung. Hierbei ist etwa die öldruckanlage eines Triebwerks über eine Druckleitung mit einem an der diametral gegenüberliegenden Rotoranlage vorgesehenen Servozylinder verbunden, wobei der unter Federdruck stehende Kolben des Servozylinders an dem Gestänge für die Blattwinkelverstellung des Rotors angreift. Der mit dem Ausfall eines Triebwerks einhergehende öldruckabfall bewirkt dann die Verstellung des gegenüberliegenden Rotors. Soll die Änderung der Blattwinkelverstellung auf elektrischem Weg erfolgen, so wird hierzu der Generator der Triebwerke in analoger Weise benutzt, während zur pneumatischen Steuerung ein mit den Triebwerken verbundener Drucklufterzeuger dienen könnte.In a further embodiment of the invention, this shutdown takes place t .., r still operable rotor system automatically over an appropriately trained one hydraulic, pneumatic or electric device. This is about the oil pressure system of an engine via a pressure line with one on the diametrically opposite one Rotor system provided servo cylinder connected, whereby the standing under spring pressure Piston of the servo cylinder on the linkage for the blade angle adjustment of the rotor attacks. The oil pressure drop associated with the failure of an engine causes then the adjustment of the opposite rotor. Should the change in the blade angle adjustment are done electrically, the generator of the engines is analogous to this Way used, while for pneumatic control a connected to the engines Compressed air generator could serve.

Der dem ausgefallenen Motor gegenüberliegende Motor braucht nicht stillgelegt zu werden; er kann weiterhin zur Steuerung herangezogen werden, so daß der Hubschrauber seinen Flug bei unvermindert guter Trimmlage fortsetzen kann. Durch die Herabsetzung der Auftriebskraft der der ausgefallenen Rotoranlage gegenüberliegenden Rotoranlage wird zwar die Gesamtflugleistung des Hubschraubers weiter verringert; es wird jedoch - wenigstens, wenn die Last ganz oder teilweise abgeworfen wird - immer möglich sein, einen Landeplatz anzufliegen. Bei einem zur Beförderung größerer Lasten dienenden Hubschrauber ist die Zuladung in der Regel von der gleichen Größenordnung wie das Rüstgewicht des Hubschraubers,* so daß auch bei teilweisern, oder gar vollständigem Abwurf der Ladung weder statisch noch aerodynamisch eine überlastung der weiter angetriebenen Rotoren zu befürchten ist. Weiterhin wäre es möglich, die beiden nicht mehr angetriebenen Rotoren in den Tragschrauberzustand zu bringen, statt ihre Auftriebskraft zu Null zu machen.The engine opposite the failed engine does not need to be shut down; it can still be used for control purposes, so that the helicopter can continue its flight with an undiminished good trim position. By reducing the lift force of the rotor system opposite the failed rotor system, the overall flight performance of the helicopter is reduced further; however, it will always be possible - at least if the load is wholly or partially thrown off - to fly to a landing site. In the case of a helicopter used to transport larger loads, the payload is generally of the same order of magnitude as the set-up weight of the helicopter, * so that even if the load is partially or completely dropped, there is no static or aerodynamic overload of the rotors that are still driven . Furthermore, it would be possible to bring the two rotors, which are no longer driven, into the gyroplane state instead of reducing their lift force to zero.

Das beschriebene System kann durch entsprechende Ausgestaltung auch in Zwischensituationen einen Ausgleich bewirken, etwa in der Weise, daß die Auftriebskraft eines einem nur noch mit halber Leistung arbeitenden Triebwerk gegenüberliegenden Rotors entsprechend herabgemindert wird. Es ist mit einer solchen Vorrichtung möglich, die Steuerung der Auftriebskraft einer Rotoranlage von einer Bedienung durch den Piloten unabhängig zu machen; es können hierzu die aus anderen Gründen ohnehin vorhandenen Anlagen, also insbesondere die ölhydraulische Anlage der Triebwerke, dienen. Die zusätzlich notwendigen Einrichtungen erfordern nur einen sehr geringen baulichen Aufwand, sind praktisch wartungsfrei und können räunilich außerordentlich günstig untergebracht werden.The system described can also be configured accordingly cause a balance in intermediate situations, for example in such a way that the buoyancy force one opposite an engine that is only working at half power Rotor is reduced accordingly. It is with one of these Device possible to control the lift force of a rotor system from a Make operation by the pilot independent; those from others can do this Reasons for existing systems, in particular the oil-hydraulic system the engines, serve. The additional facilities required only require one very little construction effort, are practically maintenance-free and can be spatially can be accommodated extremely cheaply.

Die Erfindung läßt sich in verschiedener Weise ausführen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ölhydraulischer Regelvorrichtung dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 eine Draufsicht auf einen vierrotorigen Hubschrauber, Abb. 2 die ölhydraulische Verbindung zwischen zwei sich diametral gegenüberliegenden Rotoranlagen, teilweise im Schnitt.The invention can be carried out in various ways. The drawing shows an embodiment of the invention with an oil-hydraulic control device, namely Fig. 1 shows a plan view of a four-rotor helicopter, Fig. 2 shows the oil-hydraulic connection between two diametrically opposite rotor systems, partially in section.

In Abb. 1 sind die vier Rotoranlagen des Hubschraubers mit A, B, C und D bezeichnet. Hiervon sind die Rotoren A und D einerseits und die Rotoren B und C andererseits diametral zueinander am Hubschrauber gelagert und arbeiten unabhängig voneinander. Der Antrieb der Rotoren erfolgt durch ein je- dem Rotor zugeordnetes Triebwerk 1, das mittels der Welle 2 mit dem Rotor verbunden ist. Die ölpumpe 3 ist mittels einer Druckleitung 4 bzw. 4' an einem Servozylinder 5 angeschlossen, dessen unter dem Druck der Feder 6 stehender Kolben 7 mit dem Verstellgestänge 8, 8', 8" verbunden ist, das an die Verstellhebel 9 der Blätter 10 angreift. Das Verstellgestänge 8, 8', 8" ist auf der Antriebswelle 2 gelagert und auf derselben axial geführt.In Fig. 1 , the four rotor systems of the helicopter are labeled A, B, C and D. Of these, the rotors A and D on the one hand and the rotors B and C on the other hand are mounted diametrically to one another on the helicopter and work independently of one another. The rotors are driven by an engine 1 assigned to each rotor, which is connected to the rotor by means of the shaft 2. The oil pump 3 is connected by means of a pressure line 4 or 4 'to a servo cylinder 5 whose piston 7 , which is under the pressure of the spring 6 , is connected to the adjusting rod 8, 8', 8 " which engages the adjusting lever 9 of the blades 10 The adjustment linkage 8, 8 ', 8 " is mounted on the drive shaft 2 and axially guided on the same.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende: Fällt das Triebwerk 1 der Rotoranlage B aus, so fällt auch der öldruck in dem an die Leitung 4' angeschlossenen Servozylinder der Rotoranlage C auf Null. Der Kolben 7 wird dann unter der Wirkung der Feder 6 nach unten gedrückt und damit über das mit dem Kolben verbundene Verstellgestänge 8, 8', 8" und die Hebel 9 der Winkel der Blätter 10 auf Null gebracht. Bei Ausfall der Rotoranlage C wird sinngemäß die gleiche Wirkung bei der Rotoranlage B erzielt. Der gleiche Vorgang ergibt sich auch bei Ausfall einer der sich diametral gegenüberliegenden Rotoranlagen A und D. The mode of operation of the invention is as follows: If the engine 1 of the rotor system B fails, the oil pressure in the servo cylinder of the rotor system C connected to the line 4 'also falls to zero. The piston 7 is then pressed under the action of the spring 6 downwards, and thus via the connected to the piston adjusting linkage 8, 8 ', 8 ", and the lever 9 is brought to the angle of the blades 10 to zero. In case of failure of the rotor system C is mutatis mutandis the same effect is achieved with rotor system B. The same process also occurs if one of the diametrically opposite rotor systems A and D fails.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Helicopter with four or more diametrically and crosswise arranged rotors independent of each other in terms of drive, characterized in that in the event of failure of a rotor system, the buoyancy of the rotor system diametrically opposite the failed system and still operational can be switched off.

2. Helicopter according to claim 1, characterized in that for the purpose of switching off the lift force of the operational rotor system, the blade angle of the screws of this system can be reduced to the value zero. 3. Helicopter according to claim 1, characterized in that the disconnection of the lift force of the still operational rotor system is effected simultaneously with and automatically by the failure of the opposite system. 4. Helicopter according to claim 1, 2 and 3 with a single drive and one hydraulic system each , characterized in that the oil pump (3) of each hydraulic system is connected by a pipe (4) to a servo cylinder (5) provided on the diametrically opposite rotor system engages under spring pressurized piston (7) to the linkage (8 "8, 8 ') for the blade angle adjustment contemplated references: French Patent No. 1 005 201; USA. Patent Nos 2529033, 2721044....