DE1275871B

DE1275871B - Hubschrauberrotor mit zwei an laminierten Federpaketen aufgehaengten Rotorblaettern

Info

Publication number: DE1275871B
Application number: DED48151A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Kannamueller; Karl-Heinz Kosziech
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1965-09-08
Filing date: 1965-09-08
Publication date: 1968-08-22

Description

Hubschrauberrotor mit zwei an laminierten Federpaketen aufgehängten Rotorblättern Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubschrauberrotor mit zwei an laminierten Federpaketen aufgehängten Rotorblättern und mit einer Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störkräften, die in der verstellbaren Steuereinrichtung auftreten.
Üblicherweise unterscheidet man zwei Arten von Störungen, nämlich Langzeitstörungen und Kurzzeitstörungen.
Bei Langzeitstörungen dauert die Störung über eine Mehrzahl von Rotorumdrehungen hinweg an, wie es z. B. bei Böen der Fall ist. Diese Art von Störungen bekämpft man üblicherweise durch Anwendung des Trägheitsprinzips, wobei träge Massen, wie Kreisel oder Gewichte an Balancestangen auf das Steuerungssystem stabilisierend einwirken. Diese Art von Stabilisierung ist aber immer nur in bestimmten Flugzuständen brauchbar. So ist z. B. eine im Schwebeflug optimale Stabilisierung bei höher werdender Reisegeschwindigkeit nicht mehr ausreichend bzw. umgekehrt.
Bei den Kurzzeitstörungen dagegen handelt es sich um Störungen, die periodisch bei jeder Rotorumdrehung auftreten bzw. in einem bestimmten Verhältnis zur Rotordrehzahl stehen und z. B. die doppelte Rotorfrequenz haben können. Derartige, vom Rotorsystem hervorgerufene störende Schwingungen werden in einem Falle vom Rotorsystem auf den Rumpf übertragen und können dort sehr unangenehm in Erscheinung treten. Es ist bekannt, diese Störschwingungen ebenfalls unter Verwendung des Trägheitsprinzips zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Hierzu werden die schon oben genannten trägen Massen gelenkig angeschlossen und als freie Pendel ausgebildet, wobei die Pendellänge den zu bekämpfenden Störschwingungen angepaßt wird.
Eine andere Art von periodischen Kurzzeitstörungen wirkt nicht auf den Hubschrauberrumpf, sondern auf die Steuerungsanlage ein. Mit dieser besonderen Art von Störungen befaßt sich die Erfindung. Diese Störungen treten bei Hubschraubern auf, deren Rotorblätter an laminierten Federpaketen aufgehängt sind. Bei dieser Ausführungsform von Hubschrauberrotoren ergeben sich bei Einstellwinkeländerungen des Blattes infolge der Federpakete Rückstellkräfte. Infolge der an den Rotorblättern angreifenden Luftkräfte werden auf die Steuerung periodische Störkräfte mit der doppelten Rotorfrequenz ausgeübt. Bei zweiblättrigen Rotoren können sich diese Störkräfte durch Rütteln am Steuerknüppel sehr unangenehm bemerkbar machen. Sind drei- oder mehrblättrige Rotoren vorhanden, so heben sich diese periodischen Störkräfte gegenseitig auf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen zweiblättrigen Rotorsystemen die auf die Steuerung periodisch mit doppelter Rotorfrequenz wirkenden Störkräfte wirksam zu unterdrücken. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß aus der bei der zyklischen Rotorblattsteuerung auftretenden schwingenden Relativbewegung zwischen dem rotierenden Teil der verstellbaren Steuereinrichtung einerseits und einem mit der gleichen Drehzahl rotierenden, fest mit der Rotornabe verbundenen Teil andererseits mit 90° Phasenverschiebung gegenüber den Angriffspunkten der Blattwinkelverstellhebel Gegenkräfte von gleicher Periode herleitbar sind.
Um diese Gegenkräfte abzugreifen und wieder auf die Steuereinrichtung rückwirken zu lassen, werden gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung elastisch wirkende Elemente zwischen dem rotierenden Teil der verstellbaren Steuereinrichtung und dem fest mit der Rotornabe verbundenen Teil angeordnet.
Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung sind als elastische Elemente Federn angeordnet, die sich am fest mit der Rotornabe verbundenen Teil abstützen.
Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung sind als elastische Elemente Fliehgewichte am fest mit der Rotornabe verbundenen Teil angelenkt und über Stoßstangen mit dem rotierenden Teil der Steuereinrichtung verbunden. Bei der Verwendung von Fliehgewichten zur Erzeugung der gewünschten Ausgleichskräfte ergibt sich der Vorteil, daß der Ausgleich im ganzen Drehzahlbereich der Rotorblätter gewährleistet ist, da auch die Rückstellmomente an den Rotorblättern fliehkraftabhängig sind.
Auf diese Weise werden die durch die Rückstellkräfte hervorgerufenen Störkräfte eliminiert, und es ergibt sich für den Piloten eine wesentliche Erleichterung bei der Bedienung des Steuerknüppels, weil der Steuerknüppel nicht mehr die periodischen Schwingungen mitmacht und ruhig bedienbar ist, d. h. nicht mit störenden Pendelbewegungen behaftet ist.
An Hand der Zeichnungen werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung nachstehend erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Taumelscheibensteuerung mit Ausgleichsfedern, F i g. 2 eine Taumelscheibensteuerung mit Fliehgewichten, F i g. 3 eine Spinnensteuerung mit Ausgleichsfedern.
Die Rotornabe bei Hubschraubern besteht im wesentlichen aus einem Rotorkopf, an dem über laminierte Federpakete 17 die Rotorblätter 15 und 16 befestigt sind. Diese Federpakete ermöglichen die Schlagbewegungen der- Rotorblätter 15 und 16. An den Rotorblättern 15 und 16 sind in üblicher Weise die Blattverstellhebel 7 angelenkt. Sie übertragen auf die Rotorblätter die zyklischen Steuerbewegungen, welche eine Taumelscheibe 1, 2 oder Spinne 14 erzeugt.
Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist eine Taumelscheibe verwendet, die in bekannter Weise aus einem nicht drehenden Teil 1 sowie. einem Teil 2, der sich mit der Rotorwelle 3 mitdreht, besteht. Oberhalb des drehenden Teils 2 ist an der Rotorwelle 3 ein zweiarmiger Tragarm 4 als fest mit der Rotornabe verbundener -Teil am Verschiebestück 5 angebracht. Der Tragarm 4 nimmt an seinen Enden die Ausgleichsfedern 6 auf, die außerdem auch am drehenden Teilt befestigt sind, jedoch um 90° versetzt gegenüber der Anlenkstelle des Blattverstellhebels 7.
An Stelle der Ausgleichsfedern 6 können auch, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, an dem verlängerten beidseitigen Tragarm 4 Fliehgewichte 9 angelenkt sein. Die Fliehgewichte 9 sind außen an einem Hebel 10 angeordnet. Der Hebel 10 selbst ist um einen Bolzen 11 schwenkbar im Tragarm 4 gelagert. Am inneren Ende des Hebels 10 ist ein Gelenk 12 für die Stoßstangen 13 angeordnet, welche mit ihrem anderen Ende am drehenden Teil 2 der Taumelscheibe angelenkt sind. Diese Stoßstangen 13 sind wiederum um 90° versetzt gegenüber den Blattverstellhebeln 7 am drehenden Teil 2 angeordnet.
F i g. 3 zeigt eine Abwandlung der Ausbildung gemäß F i g.1. An Stelle einer Taumelscheibe 1, 2 wird als Steuereinrichtung hier eine Spinne 14 verwendet. Die grundsätzliche Wirkungsweise der Anordnung erfährt hierdurch keine Veränderung. ; Nachstehend wird kurz die Wirkungsweise erläutert.
Durch die schwingende Relativbewegung zwischen Taumelscheibenteil 2 und Tragarm 4 werden z. B. die Federelemente 6 periodisch be- und entlastet. Die dabei in den Federelementen 6 erzeugten Kräfte wirken als Gegenkräfte auf die Steuerelemente, d. h. auf den Taumelscheibenteil 2 ein. Da die von den Federn 6 erzeugten Gegenkräfte um 90° phasenverschoben zu den Angriffspunkten der Blattverstellhebel 7 angreifen, üben sie proportional zur Taumelscheibenneigung eine gleiche Wirkung wie die Rückstellkräfte auf den Steuerknüppel aus. Durch die Konstanz der Kräfte wird der Steuerknüppel nicht störend beeinflußt. Wird die Taumelscheibe z. B. durch Einleiten eines Knüppelausschlages um die Achse A -A gekippt, so wirkt jetzt nur noch ein konstant bleibendes Moment auf den Steuerknüppel ein.

Claims

Patentansprüche: 1. Hubschrauberrotor mit zwei an laminierten Federpaketen aufgehängten Rotorblättern und mit einer Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störkräften, die mit dem Umlaufen in der verstellbaren Steuereinrichtung auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß aus der bei der zyklischen Rotorblattsteuerung auftretenden schwingenden Relativbewegung zwischen dem rotierenden Teil der verstellbaren Steuereinrichtung (Taumelscheibe 1, 2 bzw. Spinne 14) einerseits und einem mit der gleichen Drehzahl rotierenden, fest mit der Rotornabe verbundenen Teil (Tragarm 4) andererseits mit 90° Phasenverschiebung gegenüber den Angriffspunkten der Blattwinkelverstellhebel (7) Gegenkräfte von gleicher Periode herleitbar sind.
2. Rotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elastisch wirkende Elemente (Federn 6 bzw. Gewichte 9) zwischen dem rotierenden Teil der verstellbaren Steuereinrichtung (Taumelscheibe 1, 2 bzw. Spinne 14) und dem fest mit der Rotornabe verbundenen Teil (Tragarm 4).
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Elemente Federn (6) angeordnet sind, die sich am fest mit der Rotornabe verbundenen Teil (Tragarm 4) abstützen.
4. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Elemente Fliehgewichte (9) am fest mit der Rotornabe verbundenen Teil (Tragarm 4) angelenkt und über Stoßstangen (13) mit dem rotierenden Teil der Steuereinrichtung (Taumelscheibe 1, 2 bzw. Spinne 14) verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften. Britische Patentschrift Nr. 754 033; USA.-Patentschriften Nr. 3 027 948, 3 035 643.