DE1456094C - Drehflugelrotor insbesondere Heck rotor fur Drehflügelflugzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehflügel- . Blattes zwischen Blattspitze und . Blattwurzel sind

rotor, insbesondere einen Heckrotor für Drehflügel- Torsionsschwingungen verhindert; '

flugzeuge, mit Rotorblättern, deren Spitzen in einem Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im

Einspannring um die Blattlängsachse drehbar ge- folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert,

lagert sind und deren Einstellwinkel durch Verdrehen 5 Es zeigt

der Blattwurzel veränderbar ist. Fig. 1 in Seitenansicht einen Hubschrauber mit

Bei einem bekannten derartigen Drehflügelrotor einem Heckrotor,

(USA.-Patentschrift 1635966) sind die Blattspitzen Fig. 2 im Querschnitt den Heckrotor gemäß

frei drehbar gelagert; ein zur Erzielung eines hohen Fig. 1,

Wirkungsgrads erforderlicher unterschiedlicher, von io Fig. 3 in vergrößerter Ansicht ein Rotorblatt des

der Blattwurzel zur Blattspitze abnehmender Stei-: Heckrotors gemäß Fig. 1 und die zu dessen Ver-

gungswinkel des Blattprofils ist nicht erzielban .'■' .·--■·■ - drehung und Befestigung dienenden Teile, ■·:..'

Bei einem weiteren bekannten derartigen Dreh- Fig. 4 die Blattwurzel des Rotorblatts, gemäß

flügelrotor (USÄ.-Patentschrift 1 820 467) sind eben- Fig. 3 im Querschnitt sowie deren Stellbereich bei

falls die Blattspitzen frei drehbar; zusätzlich hat jedes 15 einer Verdrehung, ■>

Rotorblatt einen zur Blattspitze abnehmenden, kon- Fig. 5 den Einspannring des Rotorblatts gemäß

struktiv festgelegten' Steigungswinkel. Dieser Stei- Fig. 3 in radialer Draufsicht sowie den Stellbereich

gungswinkel führt nur.bei einem bestimmten Einstell- der Blattspitze bei einer Verdrehung. ;■.',

winkel der Blattwurzel zu einem optimalen Wir- Der in Fig. 1 als Beispiel für ein Drehflügelflug-

kungsgrad, und bei einer Vorzeichenumkehr des 20 _zeug gezeigte Hubschrauber umfaßt einen Rumpf 10,

Einstellwinkels gegenüber der Drehebene muß ein einen Hauptrotorträger 12, einen aus Rotorkopf 4

schlechter Wirkungsgrad in Kauf genommen werden. und Rotorblättern 6. bestehenden Hauptrotor 16,

Es sind weiter Drehflügelrotoren bekannt (deutsche einen Heckrotörtrager 14 und eine Heckrotoranord-

Patentschrift276 061, britische Patentschrift 880590), nungl8 mit Streben 252. Zwei Düsentriebwerke 22

bei denen der Einstellwinkel der Rotorblätter durch 25 beiderseits des Rumpfs 10 treiben über ein Getriebe

Verdrehen der Blattwurzel veränderbar ist und bei den Hauptrotor 16. und über eine in einem .Wellen-

denen ein über der Blattlängsachse unterschiedlicher . tunnel 29 verdeckt angeordnete Welle den Heckrotor

Steigungswinkel durch Torsionswirkung erzielt wird, an.

indem das an der Blattwurzel angreifende Torsions- " Die in Fig. 2 näher dargestellte Heckrotdranord-

moment an der Blattspitze über eine relativ steife, 30 nung 18 besteht aus einer Ummantelung 32, dem

innerhalb des Rotorblatts angeordnete Stange zur eigentlichen Heckrotor 30, einem Antrieb 36 und

Nabe zurückgeführt ist. Dieser Aufbau ist aufwendig einer Stellvorrichtung 34.

und bringt die Gefahr von Tprsipnsschwingungen des Die Ummantelung 32-besteht aus zwei ringförmi-

Blättes und "der Stange mit sich. gen Teilen 40, 41, die in den Heckrotorträger 14 ein-

Es ist auch bekannt, für Drehflügelrotoren, ins- 35 gebaut sind. Der Teil 40 besteht aus einem mit dem

besondere für den Rotor eines Hubschraubers, Rotor- Heckrotorträger 14 glatt abschließenden Flansch 44

blätter zu verwenden, die symmetrisch in bezug auf und einem Zylinderteil 46. Entsprechend besieht Teil

eine die Profilsehne enthaltende Ebene sind (»Hub- 41 aus einem mit der gegenüberliegenden Seite des

schrauber und Vertikalstartflugzeuge«, W. Just, Ver- Heckrotorträgers 14 abschließenden Teil 44 α und

lag Flugtechnik, Stuttgart 1963). 40 einem Zylinderteil 46 α. Beide Teile 40, 41" weisen

Bei einer Flugzeugschraube ist es zur Vermeidung - Aussteifungen 43 auf.

von Schwingungen, insbesondere Torsiöhsschwingün- Der Heckrotor 30 besteht aus einer Rotornäbe 50

gen, der Schraubenblätter bekannt, die Verdrehung und mehreren Rotorblättern 52, deren Einstellwinkel

der Blattspitzen durch deren Befestigung an einem gemeinsam durch Verdrehen der Blattwurzel 60

alle Blattspitzen umgebenden¹ Einspannring zu ver- 45 (Fig. 3) veränderbar ist. Die Rotorblätter52 sind,

hindern (USA.-Patentschrift 1986 867). über ihre Länge von gleichbleibender Breite und sind

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, einen in ihrer Nulleinstellung symmetrisch zur Drehebene

Drehflügelrotor so zu gestalten, daß er in beiden ausgebildet. Ihre Dicke nimmt von der Blattwurzel

Achsrichtungen und im gesamten Winkelstellbereich 60 zur Blattspitze .linear ab. Jede Blattwurzel 60 ist

der Blattwurzel einen optimalen Wirkungsgrad hat. - 5° am Umfang der Rotornabe 50 drehbar gehalten. Zum

Diese Aufgabe wird bei einem Drehflügelrotor der ' Verdrehen der Blattwurzel 60 weist diese jeweils

eingangs genannten Art gemäß der Erfindung da- einen gabelförmigen, aus zwei Stegen 64, 66 gebilde-

dürch gelöst, daß zur Erzielung eines; gleichen Wir- ten Hebelfortsatz auf.

kungsgrades in beiden Achsrichtungen.des Rotors-die Der Antrieb 36 weist ein Getriebe 70 auf, das von Rotorblätter in ihrer Nulleinsteilung symmetrisch zur 55 Streben 73, 74 getragen ist. Die Strebe 74 ist hohl Dreh ebene ausgebildet sind und ihre Verdrehung an und umgibt die Antriebswelle 20 für das Getriebe 70, den Blattspitzen auf einen symmetrisch zur Rotor- dessen hohle Antriebswelle 76 die Rotornabe 50 andrehebene liegenden Winkelstellbereich begrenzt, ist, treibt. '·...'■·

der kleiner ist als der Winkelstellbereich zur Ver- Die Stellvorrichtung 34 umfaßt einen sternförmi-

drehung der Blattwurzel. 6° gen Teil 80. Dessen Arme 82 sind an ihren freien

Der begrenzte Winkelstellbereich der Blattspitze Enden jeweils mit einem Hebelfortsatz an einer Blattführt bei dem neuen Drehflügelrotor bei geringen wurzel 60 über justierbare Kupplungsglieder 84 ver-Einstellwinkeln zu einer Verdrehung des gesamten bunden. Der sternförmige Teil 80 sitzt auf einer Rotorblatts, bei größeren Verdrehungen der Blatt- Stange 86, die durch die hohle Antriebswelle 76 zu wurzel zu einer Torsion des Rotorblatts bei fest- 65 einem Stellantrieb 150 geführt ist, von dem sie in gehaltener Blattspitze und damit zu einer bestmög- axialer Richtung verstellbar ist. Der Stellantrieb 150 liehen Anpassung an die jeweiligen Schuberforder- wird von dem Piloten gesteuert. Die axiale Verstelnisse. Auf Grund der Einspannung des tordierten lung der Stange 86 und des sternförmigen Teils 80

relativ zur Rotornabe 50 bewirkt eine Verschwenkung der Hebelfortsätze der Blattwurzeln 60 und damit eine Verdrehung der Rotorblätter 52 und eine Veränderung der Einstellwinkel. Der Stellantrieb 150 ist für einen begrenzten Stellbereich ausgelegt, dem Un Winkelstellbereich der Blattwurzel 60 zwischen äinem maximalen positiven und einem maximalen negativen Einstellwinkel entspricht. Der maximale Einstellwinkel kann beispielsweise jeweils 11° betragen, so daß sich ein Winkelstellbereich von 22° ergibt, wie in F i g. 4 angedeutet ist.

Der sternförmige Teil 80 ist mit einer Nabe 250 verkleidet, die durch die Streben 252 gehalten ist. Das Getriebe 70 ist mit einer an den Streben 73, 74 befestigten Haube 254 von etwa gleichem Durchmes-5er wie die Nabe 250 verkleidet.

Wie aus den F i g. 3 und 5 hervorgeht, ist mit jeder Blattspitze ein Achsstummel 90 fest verbunden, der sich koaxial zur Längsachse des Blattes 52 durch ;ine in einem Ansatz 102 gehaltene Lagerbüchse 106 η einem Einspannring 100 hindurch erstreckt. Der Einspannring 100 umgibt alle Blattspitzen, läuft in iinem Ringspalt zwischen den Zylinderteilen 46, 46 a and ist diesen gegenüber mittels einer Dichtung 200 abgedichtet und drehbar gelagert. Das freie Ende des \chsstummels 90 trägt am Außenumfang des Einspannrings 100 einen Arm 110, der mit Spiel in ein im Einspannring 100 befestigtes Teil — im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Aussparung 114 in eine Schraube 116 — eingreift. Der Arm 110 iann mit dem Achsstummel 90 kerbverzahnt oder rerstiftet sein; zusätzlich ist eine selbstsichernde Mutier 112 vorgesehen.

Durch die Aussparung 114 ist, wie aus F i g. 5 ersichtlich, die Verdrehung an der Blattspitze auf einen iymmetrisch zur Rotordrehebene liegenden Winkelitellbereich von 2°, nämlich zwischen Einstellwinkeln ron 1° in positiver und 1° in negativer Steigungsichtung, begrenzt. Die maximale Verdrehung der Slattwurzel 60 um 11° führt demnach zu einer Toriion des Blattprofils um 10°.

Rotorblätter, die eine derartige Torsion aufnehmen können, können in Metallbauweise, aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder in gemischter Bauweise mit Aluminiumspanten und Glasfaserbespannung ausgeführt sein. Durch bauliche Maßnahmen kann auch eine mit zunehmendem Radius unterschiedlich starke Steigungszunahme des Rotorblattes 52 infolge der Torsion bewirkt werden.

Obwohl der Drehflügelrotor als Heckrotor in senkrechter Anordnung gezeigt ist, ist seine andersartige Anordnung, beispielsweise in waagerechten Tragflächen, ebenfalls möglich. Seine Verwendung ist nicht auf den Betrieb in einem besonderen Strömungsmedium beschränkt. Eine Verstellung des Einstellwinkels der Rotorblätter kann nicht nur in der dargestellten Weise gleichzeitig und gleichsinnig, sondern auch in zyklischer Weise erfolgen, wie dies bei der Steuerung von Hubschrauberrotoren bekannt ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Drehflügelrotor, insbesondere Heckrotor für Drehflügelflugzeuge, mit Rotorblättern, deren Spitzen in einem Einspannring um die Blattlängsachse drehbar gelagert sind und deren Einstellwinkel durch Verdrehen der Blattwurzel veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines gleichen Wirkungsgrades in beiden Achsrichtungen des Rotors (30) die Rotorblätter (52) in ihrer Nulleinstellung symmetrisch zur Drehebene ausgebildet sind und ihre Verdrehung an den Blattspitzen auf einen symmetrisch zur Rotordrehebene liegenden Winkelstellbereich begrenzt ist, der kleiner ist als der Winkelstellbereich zur Verdrehung der Blattwurzel (60).

2. Drehflügelrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder Blattspitze ein Achsstummel (90) fest verbunden ist, der sich koaxial zu Längsachse des Blattes (52) durch eine Lagerbüchse (106) im Einspannring (100) erstreckt und am Außenumfang desselben einen Arm (110) trägt, der mit Spiel in ein am Einspannring befestigtes Teil (116) eingreift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen