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Rotorblattaufhängung Die Erfindung betrifft eine Rotorblattaufhängung
für Drehflügelflugzeuge mit verkleideter Rotornabe. Bei Drehflügelflugzeugen ist
die Rotorblattaufhängung so ausgebildet, daß sie nicht nur die durch die Rotation
der Rotorblätter entstehende Zentrifugalkraft aufnehmen kann, sondern darüber hinaus
noch verstellbar sein muß, um durch entsprechende Blattwinkelverstellung eine Hubbewegung
oder Vorwärtsflugbewegung zu ermöglichen. Grundsätzlich unterscheidet man bei Rotorflugzeugen
drei Arten von Rotorblattaufhängungen. Bekannt sind Rotorblätter, die mit der Nabe
durch Schlag- und Schwenkgelenke verbunden sind. Dabei haben die Rotorblätter einen
Freiheitsgrad sowohl in Schlag- als auch in Schwenkrichtung. Man verwendet aber
auch Rotorblätter, die starr mit der Nabe verbunden sind, wobei aber die Nabe gelenkig
an der Zelle angeschlossen ist. Schließlich gibt es Ausführungen, bei denen die
Rotorblätter sowohl mit der Nabe als auch mit der Zelle starr verbunden sind. Das
Schlaggelenk kann in verschieden großem Abstand von der Rotorblattauffiängung angeordnet
sein. Das Maß dieses Abstandes beeinflußt Stabilität und Steuerbarkeit des Rotors,
während der Abstand des Schwenkgelenkes wichtig für das Vibrationsverhalten des
Rotors ist. Da Rotorblätter mit Gelenken kein Biegemoment übertragen, sind sie geringeren
Beanspruchungen ausgesetzt als solche Rotorblätter, die starr mit Nabe und Zelle
verbunden sind. Rotoren mit starr angeschlossenen Rotorblättern können bezüglich
Stabilitätseigenschaften mit denen von gelenkigen mit großen Schlaggelenkabständen
von der Nabe verglichen werden.
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Da um die Rotorblattaufhängung noch eine gewisse Anzahl von Hebeln,
Gelenken u. dgl. für die Blattwinkelverstellung angeordnet sind, ist es angebracht,
diese mechanischen Steuergestänge aus aerodynamischen Gründen zu verkleiden. Die
Stromlinienverkleidung kann durch eine federnde Vorrichtung getragen werden. Hierbei
handelt es sich um eine Stromlinienverkleidung, die mit federnden Elementen, wie
Spiralfeder oder Blattfeder, an den Drehflügeln elastisch aufgehängt bzw. gestützt
wird. Diese Verkleidung dient lediglich der Verbesserung der Betriebsfunktionen
im Flug und hat sonst keine Aufgabe zu erfüllen. Die Drehflügel selbst sind schwenkbar
ausgeführt. Eine andere bekannte Ausführungsart weist am Drehflügelkopf ein Kugelgelenk
auf, an dem die Drehflügel gemeinsam in gewissen Grenzen allseitig, ausgehend von
der Horizontalebene als Basis, verstellt werden können. Die Drehmomentübertragung
erfolgt hierbei aus zwei übereinander angeordneten, mit konkaven Seiten zueinander
gekehrten Platten. Die obere Platte ist mit der Gelenkkugel und die untere Platte
mit der Flügelnabe drehfest verbunden. Dies stellt im Prinzip eine andere Anordnung
von Federelementen dar und ist mit einer Drehflügelauffiängung mit Federpaketen
vergleichbar, jedoch ist bei der Ausführung unter Verwendung von Federplatten ein
Verschwenken allseitig möglich, gegenüber der Federpaketanordnung, wo die Drehflügel
nur in Schlagrichtung bewegt werden können. Eine Stromlinienverkleidung stellt diese
Art der Drehflügelfederung mit Federplatten nicht dar. Auch eine Anordnung an Stelle
der Federplatten mit Hilfe von einem Metallbalg ist möglich.
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Eine weitere Rotorkopfanordnung ist bekanntgeworden, die ebenfalls
eine Verstellung der Rotorblätter erlaubt, in dem an Stelle einer Gelenkkugel ein
Schwenklager verwendet wird, das eine allseitige Verstellung der Taumelscheibe ermöglicht
und außerdem eine axiale Verschiebung des Steuerknüppels bzw. der Taumelscheibe
zuläßt.
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Schließlich sei eine Abstützung von Gelenkkugeln erwähnt, die in einer
fest auf die Rotornabe montierte obere und untere Platte eingelagert sind und eine
Lagerung von Drehflügeln darstellt, die aber nur ein allseitiges Verschwenken der
Drehflügelarine vorsieht.
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Nachteilig wirkt sich bei allen vorhin genannten Ausführungsarten
der Rotorköpfe aus, daß nur die Konstruktionen in starrer oder in gelenkiger Rotorblattauffiängung
ausgeführt wurden und demnach alle anhaftenden Mängel jeder Ausführungsart aufweisen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine verkleidete Rotorblattaufhängung zu konstruieren, die alle Vorteile
der starren und der gelenkigen Rotorblattaufhängung
in bezug auf
gute Stabilitätseigenschaften und erträglichen Beanspruchungen in sich vereinigt.
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Erfindungsgemäß wird die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Kombination
folgender, an sich bekannter Merkmale erreicht: a) Ausbildung der Verkleidung als
tragendes Element, b) Anordnung eines allseitig gelenkigen Lagers im Inneren
der Verkleidung, c) federelastische Abstützung der Rotorblätter. Durch diese Kombination
wird die überraschende Wirkung erzielt, daß die als tragendes Element ausgebildete
Verkleidung ein allseitig gelenkiges Lager zuläßt und die Rotorblätter elastisch
abgestützt werden, wobei besonders hervorgehoben werden kann, daß nun die Vorteile
der starren und der gelenkigen Rotorblattaufhängung vereinigt sind. Wesentlich ist,
daß die Federelemente auch während des Betriebes verändert werden können bzw. die
Elastizität in der Formgebung der Verkleidung beeinflußbar ist; Hierbei kann eine
optimale Rotorstabilität wie bei der steifen Rotorblattaufhängung erzielt werden,
wobei aber durch geeignete Wahl der Federcharakteristik des äußeren Lagers keine
so hohen Biegespannungen auftreten. Im anderen Falle kann durch den Piloten, während
des Fluges, die bei veränderlichem Fortschrittsgrad erforderliche optimale Schlagelastizität
durch Anpassen der Federcharakteristik eingestellt werden.
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Entsprechende Merkmale im Rahmen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet. An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt im Schnitt eine stromlinienverkleidete elastische
Rotorblattaufhängung; F i g. 2 zeigt den Grundriß zu F i g. 1;
F i
g. 3 zeigt die Federkraftverstellung; F i g. 4 zeigt die progressiv
federnde Rotorblattaufhängung.
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In einer Verkleidung 1, die eine für den Luftwiderstand günstige
Formgebung aufweist und alle sperrigen Konstruktionstefle (in der Zeichnung nicht
dargestellt), wie Rotornabe, Rotorwelle 2, Steuerung, Hebel usw. umschließ4 ist
ein Gelenk 3 eingebaut. Dieses Gelenk kann sowohl kraftschlüssig mit der
Verkleidung als auch mit der Nabe verbunden sein.
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Der die Luftkräfte des Rotorblattes übertragende Holm 5 mündet
in das Gelenk 3. In einem gewissen Abstand vom Zentrum nach außen hin befindet
sich ein elastisches Lager 4, das die aus den Luftkräften des Rotorblattes kommende
Belastung über Federelemente auf die Verkleidung überträgt. Die Federsteifigkeit
kann bei der Montage durch geeignete Wahl von Federelementen angepaßt werden. Sie
kann aber auch vom Piloten während des Fluges verändert werden. Wie aus F i
g. 3 ersichtlich, wird über den Federn 4 ein Nocken 7 oder ein ähnlich
wirkendes Element angebracht und über ein hier nicht eingezeichnetes Gestänge vom
Piloten betätigt. E
Je nach Stellung des Nockens wird die Federkraft verändert.
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Bei der vorhin beschriebenen Blattaufhängung werden die Zentrifugalkräfte
des Rotorblattes durch parallel zum Rotorblatt liegende Zugfederpakete6, wie aus
F i g. 2 zu entnehmen ist, auf die Nabe übertragen, so daß sowohl das Gelenk
3 als auch die Federn 4 von der Fliehkraft des Rotorblattes unbelastet ist.
Außerdem geben die zugbelasteten Federpakete dem Rotorblatt eine gewisse Steifigkeit
in Schwenkrichtung.
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Auf die Federn 4 kann verzichtet werden, wenn man den Rotorblattholm
außen direkt in der Verkleidung lagert und die gewünschte Elastizität durch entsprechende
Dünensionierung der Verkleidung bestimmt. In F i g. 4 ist die Ausführungsform
einer solchen Rotorblattaufhängung dargestellt, wobei der Holm 5 direkt in
der Verkleidung 1 verschiebbar gegelagert wird. Hier ist eine der Verkleidung
1 angepaßte Zusatzfederplatte 8 aufgebracht, um eine progressiv wirkende
Federung der Verkleidung 1 zu erreichen. Diese Zusatzfederplatte,
8 kann leicht ausgewechselt werden, wodurch die Federsteifigkeit den Erfordernissen
bei der Konstruktion einfach angepaßt werden kann.