DE1456070B

DE1456070B - Deflection device for the wake of a propeller of an aircraft, in particular a tail rotor for a rotary aircraft, which is arranged with its axis of rotation in the longitudinal direction of the aircraft

Info

Publication number: DE1456070B
Authority: DE
Inventors: Frank N Haverford Pa Piasecki (V St A )
Original assignee: Piasecki Aircraft Corp, Phila delphia, Pa (V St A )

Description

Die Erfindung betrifft eine Ablenkeinrichtung für den Nachstrom eines konzentrisch in einem Mantelring angeordneten Propellers eines Luftfahrzeuges, insbesondere eines mit seiner Drehachse in Flugzeuglängsrichtung angeordneten Heckrotors für ein Drehflügelflugzeug, welche einen am hinteren Ende des Mantelringes um eine an der Mantelringwandung liegende, rechtwinklig zur Ablenkungsebene verlaufende Achse schwenkbar angeordneten, mantelringförmig ausgebildeten Schwenkrahmen mit einer Vielzahl von parallelen, den Schwenkrahmen überspannenden und in ihrer Profilwölbung veränderbaren Quertriebsflächen aufweist.The invention relates to a deflection device for the wake of a concentric in a jacket ring arranged propeller of an aircraft, in particular one with its axis of rotation in the aircraft longitudinal direction arranged tail rotor for a rotary wing aircraft, which one at the rear end of the Shell ring around a lying on the shell ring wall, running at right angles to the deflection plane Axis pivotably arranged, casing ring-shaped swivel frame with a plurality of parallel, the swivel frame spanning and changeable in their profile curvature Has transverse drive surfaces.

Es ist bereits eine Ablenkeinrichtung für den Nachstrom eines konzentrisch in einem Mantelring angeordneten Propellers bekannt (britische Patentschrift 1014 208), welche am hinteren Ende des Mantelringes zwei schwenkbar befestigte Ablenkorgane mit einer Vielzahl von parallelen, im Abstand voneinander befindlichen und hinsichtlich ihrer Querschnittsform veränderbaren Quertriebsflächen aufweist. Die beiden Ablenkorgane sind jalousieartig ausgebildet, wobei sich die Quertriebsflächen beider Ablenkorgane in Spannweitenrichtung waagerecht erstrecken. Die beiden Ablenkorgane sind am hinteren Ende des Mantelringes um waagerechte Achsen schwenkbar angeordnet, und zwar das erste Ablenkorgan um eine obere waagerechte Achse und das zweite Ablenkorgan um eine untere waagerechte Achse.It is already a deflection device for the wake of a concentric in a jacket ring arranged propeller known (British patent specification 1014 208), which at the rear end of the Shell ring two pivotably attached deflection members with a multitude of parallel, spaced apart having mutually located and changeable with regard to their cross-sectional shape transverse drive surfaces. The two deflecting members are designed like louvers, with the transverse drive surfaces of both Extend deflection members horizontally in the spanwise direction. The two deflectors are at the rear The end of the jacket ring is arranged to be pivotable about horizontal axes, namely the first deflector around an upper horizontal axis and the second deflector around a lower horizontal axis Axis.

Das erste der beiden Ablenkorgane wird bei seiner Benutzung in eine Stellung geschwenkt, in welcher es die hintere Öffnung des Mantelringes überspannt und sich dabei in einer gegenüber der Senkrechten geneigten Lage befindet. Durch die Ablenkflächen dieses ersten Ablenkorgans wird der von dem Propeller kommende Nachstrom schräg nach unten abgelenkt, wobei sich die Umlenkung des Propellernachstromes durch Veränderung der Querschnittsform der Ablenkflächen in gewissen Grenzen verändern läßt.The first of the two deflecting members is pivoted into a position in which it is used spans the rear opening of the jacket ring and is inclined in relation to the vertical Location is located. The deflecting surfaces of this first deflecting element make the propeller incoming wake is deflected diagonally downwards, with the deflection of the propeller wake can be changed within certain limits by changing the cross-sectional shape of the deflecting surfaces.

Das zweite Ablenkorgan wird bei seiner Benutzung in eine Stellung gebracht, in welcher es sich teils hinter und teils unter dem ersten Ablenkorgan befindet. Je nach der Anstellung des zweiten Ablenkorgans inThe second deflector is brought into a position when it is used in which it is partly behind and partly under the first deflector. Depending on the employment of the second diverter in

ίο bezug auf das erste Ablenkorgan sowie je nach der Einstellung der Querschnittsform seiner Ablenkflächen wird durch die Ablenkflächen des zweiten Ablenkorgans der von dem ersten Ablenkorgan kommende Luftstrom in mehr oder weniger starkem Maße nach unten oder sogar nach vorn umgelenkt.ίο with respect to the first diverting organ as well as depending on the The cross-sectional shape of its deflecting surfaces is adjusted by the deflecting surfaces of the second deflector the air flow coming from the first deflector is deflected downwards or even forwards to a greater or lesser extent.

Die bekannte Ablenkeinrichtung ermöglicht es, den Propellernachstrom für den Auftrieb eines Luftfahrzeuges oder für die Bremsung des Vorwärtsfluges eines Luftfahrzeuges auszunutzen. Andererseits ermöglicht es diese Ablenkeinrichtung aber nicht, zur seitlichen Steuerung des Luftfahrzeuges beizutragen. Das hat unter anderem zur Folge, daß die bekannte Ablenkeinrichtung nicht dazu verwendet werden kann, eine dem beim Schwebeflug oder Senkrechtflug eines Drehflügelflugzeuges durch die Drehflügel erzeugten Drehmoment entgegengesetzte Wirkung auszuüben. The known deflection device enables the propeller wake for the lift of an aircraft or for braking forward flight of an aircraft. On the other hand, enables However, this deflection device does not contribute to the lateral control of the aircraft. Among other things, this has the consequence that the known deflection devices are not used for this purpose can, one generated by the rotary wing during hover flight or vertical flight of a rotary wing aircraft Torque to exert the opposite effect.

Weiterhin treten bei der bekannten Ablenkeinrichtung erhebliche Strömungsverluste des Propellernachstromes zwischen dem ersten und dem zweiten Ablenkorgan auf, da in dem Bereich zwischen diesen beiden Ablenkorganen keine Führungsmittel für den Propellernachstrom vorgesehen sind, so daß an dieser Stelle mit erheblichen Störungen der Strömung und infolgedessen mit Verlusten gerechnet werden muß.Furthermore, considerable flow losses of the propeller wake occur with the known deflection device between the first and the second deflector, since in the area between them two deflection members no guide means for the propeller wake are provided, so that on this Significant flow disturbances and consequent losses can be expected got to.

Es ist außerdem bei einem mit seiner Drehachse in Flugzeuglängsrichtung angeordneten Heckrotor eines Drehflügelflugzeuges bekannt, am hinteren Ende desIt is also one in a tail rotor arranged with its axis of rotation in the longitudinal direction of the aircraft Rotary wing aircraft known at the rear end of the

4" Propellermantelrings in Spannweitenrichtung senkrecht verlaufende Quertriebsflächen anzuordnen, deren Profilwölbung veränderbar ist. Hierbei erfolgt die gesamte Strömungsablenkung an den Quertriebsflächen. 4 "propeller casing ring vertical in the spanwise direction to arrange running transverse drive surfaces, the profile curvature of which can be changed. This takes place the entire flow deflection on the transverse drive surfaces.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ablenkeinrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie die genannten Mängel der bekannten Ablenkeinrichtungen vermeidet und bei einer optimalen Schuberzeugung durch die Luftströmung des Propellers während des Reisefluges des Luftfahrzeuges auch zu einer nahezu verlustfreien Umlenkung der Luftströmung für Zwecke der Seitensteuerung des Luftfahrzeuges verwendet werden kann.The invention is now based on the object of providing a deflection device of the type mentioned at the beginning to train in such a way that it avoids the shortcomings mentioned in the known deflection devices and at an optimal thrust generation by the air flow of the propeller during the cruising flight of the Aircraft also leads to an almost loss-free deflection of the air flow for purposes of lateral steering of the aircraft can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Quertriebsflächen in Spannweitenrichtung vertikal angeordnet sind, wie an sich bekannt, und der Schwenkrahmen um eine vertikale Achse schwenkbar ist und an seiner Vorderkante eine den bei seiner Verschwenkung zwischen ihm und dem Mantelring entstehenden Spalt überbrückende Verschlußklappe aufweist.According to the invention, this object is achieved in that the transverse drive surfaces extend in the direction of the span are arranged vertically, as known per se, and the pivot frame about a vertical axis is pivotable and at its front edge one of the when it is pivoted between him and the Has casing ring resulting gap bridging closure flap.

Auf diese Weise ist es möglich, die Ablenkeinrichtung auch zur Seitensteuerung eines Luftfahrzeuges zu verwenden. Dies ist insbesondere für Drehflügelflugzeuge von Bedeutung, bei denen das durch die Rotation der Drehflügel auftretende freie Drehmoment in bezug auf die Rotationsachse der Dreh-In this way it is possible to use the deflection device also for lateral steering of an aircraft to use. This is particularly important for rotary wing aircraft, in which the Rotation of the rotary vane occurring free torque with respect to the axis of rotation of the rotary

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flügel dadurch ausgeglichen werden kann, daß mit- F i g. 4 einen lotrechten Schnitt nach der Linie 4-4wing can be compensated by the fact that with- F i g. 4 shows a vertical section along line 4-4

tels der Ablenkeinrichtung der Nachstrom des Pro- inFig. 3.by means of the deflection device the wake of the professional inFig. 3.

pellers derart in bezug auf die Längsachse des Luft- Das in F i g. 1 schematisch dargestellte Luftfahrfahrzeuges seitlich abgelenkt wird, daß ein dem auf zeug 1 weist einen Rumpf 2, Flügel 3, einen Rotor 4, Grund der Rotation der Drehflügel vorhandenen 5 eine Ablenkeinrichtung 5, ein Landefahrwerk 6 sowie freien Drehmoment entgegengerichtetes Drehmoment ein Spornrad 7 auf. Ferner besitzt es am vorderen entsteht. Ende des Rumpfes 2 eine übliche Kabine 8, in wel-pellers in such a way with respect to the longitudinal axis of the air The in FIG. 1 schematically shown aircraft is deflected laterally that a to the tool 1 has a fuselage 2, wing 3, a rotor 4, Due to the rotation of the rotating wings 5 a deflection device 5, a landing gear 6 as well as free torque opposite torque a star wheel 7. It also has the front arises. End of the fuselage 2 a usual cabin 8, in which

Der wesentliche Vorteil der neuen Ablenkeinrich- eher sich die Steuereinrichtungen für ein senkrechtThe main advantage of the new deflection device tends to be the control devices for a perpendicular

tung ist aber darin zu sehen, daß bei der Ablenkung aufsteigendes Flugzeug, z. B. einen Hubschrauber,processing can be seen in the fact that in the diversion soaring aircraft, z. B. a helicopter,

der vom Propeller bewirkten Luftströmung durch io befinden.the air flow caused by the propeller through io.

Verschwenken des Schwenkrahmens um eine verti- Am rückwärtigen Ende des Rumpfes 2 ist ein Prokaie Achse infolge der Abdeckung des zwischen dem peller 54 angeordnet, dessen Drehachse annähernd Schwenkrahmen und dem Mantelring entstehenden mit der Längsachse des Rumpfes 2 des Luftfahrzeu-Spaltes eine strömungstechnisch günstige Führung ges 1 zusammenfällt. Der Propeller 54 ist von einem des Luftstromes erreicht wird, so daß keine beacht- 15 koaxial zur Propellerachse angeordneten Mantellichen Strömungsverluste auftreten und der Impuls ring 9 umgeben, der über lotrechte und waagerechte der Luftströmung nahezu vollständig zur Schuberzeu- Stabilisatoren 12 und 13 am Rumpf 2 abgestützt ist. gung verwendet werden kann. Der Mantelring 9 hat im Querschnitt ein Tragflügel-Pivoting the swivel frame around a vertical position at the rear end of the fuselage 2 is a proxy Axis as a result of the cover arranged between the peller 54, its axis of rotation approximately The swivel frame and the jacket ring arise with the longitudinal axis of the fuselage 2 of the aircraft gap a fluidically favorable guide ges 1 coincides. The propeller 54 is of one of the air flow is achieved so that no noticeably coaxial with the propeller axis Flow losses occur and surround the pulse ring 9, the vertical and horizontal the air flow is supported almost completely to the Schuberzeu- stabilizers 12 and 13 on the fuselage 2. can be used. The jacket ring 9 has a hydrofoil in cross section

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Mantelring profil und weist an seinem rückwärtigen Ende eineThe invention also provides that the jacket ring profile and has a at its rear end

mit einer zur Aufnahme der Verschlußklappe des 20 Aussparung zur Aufnahme eines Schwenkrahmenswith a recess for receiving the flap of the 20 to accommodate a swivel frame

Schwenkrahmens dienenden Tasche versehen und die 56 auf, der an seinem in F i g. 4 rechts liegendenPivot frame serving pocket is provided and the 56, which is attached to its in F i g. 4 lying on the right

Verschlußklappe in der Tasche verschiebbar angeord- Ende mittels Zapfen 57 an dem Mantelring 9 an-Closure flap in the pocket displaceably arranged end by means of pin 57 on the jacket ring 9

net ist. gelenkt ist und mit Bezug auf die Aussparung imnet is. is steered and with reference to the recess in

Diese Anordnung hat zur Folge, daß die Ver- Mantelring 9 um die von den Zapfen 57 gebildeteThis arrangement has the consequence that the casing ring 9 around the one formed by the pin 57

schlußklappe bei nicht ausgeschwenktem Schwenk- 25 senkrechte Achse ein- und ausgeschwenkt werdenClosing flap can be pivoted in and out when the pivoting vertical axis is not pivoted out

rahmen so untergebracht ist, daß sie die vom Pro- kann.frame is housed in such a way that it can be used by the pro.

peller erzeugte Luftströmung nicht stört, da sie dann Der Schwenkrahmen 56 ist kreisbogenförmig ausim wesentlichen innerhalb des Mantelringes liegt und gebildet und liegt in seiner eingeschwenkten Stellung dessen äußere Form nicht in strömungstechnischer derart in der Aussparung des Mantelringes 9, daß Hinsicht nachteilig beeinflußt. 30 der Mantelring 9 und der Schwenkrahmen 56 sich geWenn der Schwenkrahmen der Ablenkeinrichtung meinsam zu einem Tragflügelprofil ergänzen,
ausgeschwenkt wird, dann schiebt sich die Verschluß- Der Schwenkrahmen 56 trägt Quertriebsflächen klappe des Schwenkrahmens aus der Tasche des 58, die in Spannweitenrichtung vertikal angeordnet Mantelringes mehr und mehr heraus, wobei sie stan- sind und an ihren beiden Enden mit dem Schwenkdig eine die Strömung im Bereich zwischen der hin- 35 rahmen 56 in Verbindung stehen. Die Profilwölbung teren Kante des Mantelringes und der vorderen der Quertriebsflächen 58 ist in bekannter Weise ver-Kante des Schwenkrahmens führende, ein un- änderbar, da diese Flächen von zwei- oder dreiteilierwünschtes seitliches Abströmen von Luft verhin- gen verschwenkbaren Quertriebselementen gebildet dernde Verbindung darstellt, die zu einer nahezu ver- werden können.Peller generated air flow does not interfere, since it is then The pivot frame 56 is circular arc-shaped from essentially inside the casing ring and is not in its swiveled-in position its outer shape in fluidic terms in the recess of the casing ring 9, that affects adversely. 30 the casing ring 9 and the swivel frame 56 geWhen the swivel frame of the deflection device together to form a wing profile,
The swivel frame 56 carries transverse drive surfaces flap of the swivel frame out of the pocket of the 58, the circumferential ring arranged vertically in the spanwise direction more and more out, whereby they are standing and at both ends with the swiveling the flow in the area between the back 35 frame 56 are in connection. The profile curvature of the lower edge of the casing ring and the front of the transverse drive surfaces 58 is in a known manner leading to the edge of the swivel frame, an unchangeable connection, since these surfaces are formed by two or three-part desired lateral outflow of air to prevent swiveling transverse drive elements. which can almost become one.

lustfreien Luftströmung auch bei vollständig aus- 40 Die Ablenkeinrichtung 5 weist an der Vordergeschwenktem Schwenkrahmen führt, kante des Schwenkrahmens 56 eine VerschlußklappeLoss-free air flow even when completely extended Swing frame leads, edge of the swing frame 56 a shutter

Im folgenden Teil der Beschreibung ist eine Aus- 59 auf, die in einer im Mantelring 9 befindlichenIn the following part of the description is an Aus 59, which is located in the jacket 9 in a

führungsform des Erfindungsgegenstandes an Hand Tasche 60 gleiten kann,Guide form of the subject matter of the invention can slide on hand pocket 60,

einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt Wird der Schwenkrahmen 56 nach außen ver-described in a drawing. It shows If the swivel frame 56 is turned to the outside

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Luftfahrzeuges mit 45 schwenkt, so wird die Verschlußklappe 59 aus derF i g. 1 is a side view of an aircraft with 45 pivots, so the flap 59 from the

der Ablenkeinrichtung, Tasche 60 herausgezogen und überbrückt den Raumthe deflector, pocket 60 pulled out and bridged the space

F i g. 2 eine Draufsicht auf die in der Stellung für zwischen dem Schwenkrahmen 56 und dem Mantel-F i g. 2 is a plan view of the in the position for between the pivot frame 56 and the jacket

den Reiseflug befindliche Ablenkeinrichtung, ring 9. Wird der Schwenkrahmen 56 wieder ein-the deflector located during cruise, ring 9. If the swivel frame 56 is switched back on

F i g. 3 einen waagerechten Schnitt durch die in geschwenkt oder zurückgezogen, so schiebt sich dieF i g. 3 a horizontal section through the pivoted or withdrawn, so the

F i g. 2 dargestellte Ablenkeinrichtung in Schwebe- 50 Verschlußklappe 59 wieder in die Tasche 60 desF i g. 2 deflection device shown in floating 50 closure flap 59 back into the pocket 60 of the

flugstellung und Mantelringes 9 hinein.flight position and jacket ring 9 into it.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Deflector for the wake of a concentrically arranged in a jacket ring Propeller of an aircraft, in particular one with its axis of rotation in the longitudinal direction of the aircraft arranged tail rotor for a rotary wing aircraft, which one at the rear end of the Shell ring around a lying on the shell ring wall, running at right angles to the deflection plane Axis pivotably arranged, casing ring-shaped swivel frame with a plurality of parallel swivel frames having transverse drive surfaces spanning and variable in their profile curvature, characterized in that the transverse drive surfaces (58) are arranged vertically in the spanwise direction, as is known per se, and the Swivel frame (56) is pivotable about a vertical axis and at its front edge a bridging the gap that arises when it is pivoted between it and the jacket ring (9) Has closure flap (59).

2. Deflector according to claim 1, characterized in that the jacket ring (9) with a pocket (60) serving to hold the closing flap (59) of the swivel frame (56) provided and the closure flap is arranged displaceably in the pocket.