DE1481524A1

DE1481524A1 - Stabilisierungseinrichtung fuer schnellfliegenden,entlasteten Drehfluegel-Rotor

Info

Publication number: DE1481524A1
Application number: DE19671481524
Authority: DE
Inventors: Derschmidt Dipl-Ing Hans
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1967-02-25
Filing date: 1967-02-25
Publication date: 1969-07-17
Also published as: US3508841A; FR1559182A; GB1202291A

Description

BÖLKOW Gesellschaft mit beschränlcter Haftung Ottobrunn bei München

Ottobrunn, 16. Feb. 1967 SX 2 En/an

BP ..609·-:SΛ- \ . -,

etabilisierungseinrichtung für schnellfliegenden, entlasteten Drehflügel-Rotor

Die Erfindung betrifft eine Stabiiisierungseinrichtung für ' acuriellfllegenden, entlasteten Drehflügel-Rotor, bei dem durch eine Schlagbewegung der liotorblatter die Steuerung dar Blatteiiiötellviinlcel beeinflußt vfird. Unter dem Blattai.nstellwlnkel v/ircl der Winkel verstanden, der durch Drehung -.los Blattes um eine in üpannvieltenrichtung verlaufende Achse

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einstellbar ist. Er-wird positiv gezählt, wenn die-Blatt;-profilnase naoh oben zeigt/ und negativ, wenn die "Profil« nase nach unten zeigt. - -'- " * -■ .- ; . ·. .

Die erreichbare höchste Fluggeschwindigkeit von räineii flüglern 1st durch mehrere Einflußgrößen bestimmt, deren wichtigsten die· kritische Machzahl an der "Blatt spitze des"¹ vorlaufenden Blattes, die Abreißerscheinungen am rüoklaü-- ' fenden Blatt sowie die Tätsache sind, -daß bei höhen Fluggeschwindigkeiten das rücklaufende Blatt teilweise Von der ^: Profilhinterkante her angeströmt wird. Eine //eiterö" Steige·* rung der Fluggeschwindigkeit ist deshalb hur erreichbar,-' ^:;-wenn der Rotor uit zunehmender Geschwindigkeit mehr'Und ■ mehr entlastet und der erforderliche Auftrieb durch starre Tragflügel erzeugt wird. ' ' " ' "" ■- "^f"· ■■·■■'" ·'-'■

Eine typische Eigenschaft aller'Drehflügler Im schnallen ' '■ Vorwärtsflug ist eine starke Nickbewegung der Rotorebene · " beim Durchfliegen von vertikalen Böen. Eina* aufwärts-gerichtete Böe bewirkt bekanntlich am vorlaufenden Rotorblatt eine stärkere Auftriebserhöhung als am rücklaufenden Blatt. Wegen der etwa '90° betragenden Phasenverschiebung zwischen der von der BÖe induzierten Ahstellwinkeländerung und der als'Folge davon auftretenden Schlagwinkeländerung wirkt sich'die'aufwärts gerichtete BÖe in einem Aufbäumen des Rotors" aus-. Der plötzliche Aüftriebszuwaehs des voreilenden Blattes kann 'zu Überlastungeri"führen, und die Kipobewegürig des'Rotors kann^ gefährliche "Schwingungen des Flügzeuges um die liiökachse einleiten. ■-·'-- -■·. ,1^;.·

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Es sind bereits verschiedene Einrichtungen der eingangs genanntere .Art bekannt, welche die Aufgabe haben, eine Überlastung und plötzliche Kippbewegung durch sofortige Betätigung der zyklischen Einstellwinkelsteuerung entgegen der Kippbewegung des Rotors zu verhindern.

Bei der als Delta-Drei-System bekannten Blattaufhängung ist die Drehachse für die Schlagbewegung des Blattes nicht, wie allgemein üblich, senkrecht zur Spannweitenrichtung, sondern schräg dazu angeordnet.. Jede Schlagwinkeländerung eines Blattes bewirkt dadurch zugleich eine Einstellwinkel- λ änderung desselben Blattes, Vielehe eine der Schlagbewegung entgegenwirkende Änderung der Auftriebskraft zur Folge hat.

Bei anderen bekannten Stabilisierungseinrichtungen wird die Helgung der Rotorebene gegenüber flugzeugfesten Bezugsebenen oder gegenüber Lagekreiseln ermittelt und die Abweichung der Rotorebenen-Neigung vom Sollwert als Steuergröße auf die Einrichtungen zur Steuerung der zyklischen Blatteinstellwinke !verstellung übertragen.

In dem US Patent 2 7^8 876, insbesondere Figur 1, ist eine Einrichtung gezeigt, bei der die Neigung der Rotorebene bzw. die Schlagwinkeldifferenz zwischen dem in Plugrichtung und entgegen der Plugrichtung weisenden Blatt über eine neigbar auf der Rotorwelle aufsitzende Kappe, eine damit verbundene j Sehlagwinkel -Taumelscheibe..und ein Hebeigeetltoge *uf die Ün-J richtungen zur Steuerung des zyklischen Binstellwinkels Übertragen wird.

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"Alle bisher bekannten Stabilisierungseinrichtungen sind jedoch nur in dem von reinen Drehflügelflugzeugen erreichbaren Fluggeschwindigkeitsbereich wirksam. Bei höheren Fluggeschwindigkeiten, wie sie mit entlasteten Rotoren erzielbar sind, wird der überwiegende Teil des rücklaufenden Rotorblattes von der Profilhinterkante her angeströmt. Wird zur Korrektur einer Böenstörung die zyklische Einste.llwinkelsteuerung betätigt, so verkleinert sich der Einstell-ί winkel des vorlaufenden Blattes und vergrößert sich der Einj stellwinkel des rücklaufenden Blattes. Das vorlaufende Blatt \ wird in richtiger Weise beeinflußt. Beim rücklaufenden Blatt ' wirkt jedoch der positive Einstellwinkel wegen der RÜckan- ! strömung wie ein negativer Anstellwinkel, so daß das Blatt • eine Schlagbewegung nach unten auszuführen bestrebt ist, wobei es seine größte Auslenkung etwa in der der Flugrichtung entgegengesetzten Richtung aufweist. Dadurch wird die durch die Böenstörung verursachte Kippbewegung des Rotors verstärkt und nicht, wie gewünscht, gedämpft.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Stabilisierungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der sowohl die vorlaufenden als auch die rücklaufenden Blätter von schnellfliegenden Drehflügel-Rotoren beim Auftreten einer durch Böen oder Steuermanöver verursachten Störung in der richtigen Weise dämpfend beeinflußt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der . Schlagwinke.1 des jeweils in Flugrichtung weisenden Rotorblattes

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über mechanische Mittel auf die Einrichtungen zur Steuerung "des kollektiven Blatteinstellwinkels in dem Sinne übertragen wird, daß bei einer Schlagbewegung dieses Blattes nach

j •oben der kollektive Blatteinstellwinkel aller Blätter des ^! Rotors verkleinert und bei einer Schlagbewegung nach unten der kollektive Einstellwinkel vergrößert wird.

Auf diese Weise wird im obenbeschriebenen Beispiel einer Aufwärtsböe ebenso wie beim vorlaufenden Blatt der Einstellwinkel des rücklaufenden Blattes verkleinert, was sich wegen der Rückanströmung wie eine Vergrößerung des effektiven An- " stellwlnkels auswirkt. Die auf das vorlaufende Blatt aufgeprägte Dämpfungskraft wirkt also nach unten, die auf das rücklaufende Blatt aufgeprägte Dämpfungskraft nach oben, so daß ein dem Aufbäumen entgegenwirkendes Moment entsteht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei einem schnellfliegenden Rotor mit einer Taumelscheibensteuerung für den Blatteinstellwinkel die Stabilisierungseinrichtung durch eine Nebentaumelscheibe dargestellt, die aus einem von * den Rotorblättern getragenen und mit diesen umlaufenden äußeren Ring und einem innerhalb desselben gelagerten nichtumlaufenden Ring besteht, und die entsprechend der Änderung des Konuswinkels der Blätter axial verschiebbar und entsprechend der Neigung der Rotorebene kippbar ist, wobei die Bewegung des in Flugrichtung vorderen Punktes des nichtum-1aufenden Taumelscheibenringes als Steuerwert für die kollektive Blatteinstellwinkelverstellung dient.

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Die Übertragung dieses Steuerwertes auf die Einrichtungen für die kollektive Einstellwinkelverstellung erfolgt nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in der V/eise,, daß die Bewegung des vorderen Punktes des nicht umlaufenden Ringes bzw. eines damit verbundenen Steuergestänges mittels eines an sich bekannten Differentialhebels mit der Bewegung einer vom Piloten betätigten Steuerstange für die Verstellung des kollektiven Blatteinstellwinlcels mischbar ist.

Auf diese Weise kann der Pilot die Steuerbewegungen der Stabilisierungseinrichtung übersteuern, indem er sie unterstützt oder ihr entgegenwirkt.

Es ist weiter erfindungsgemäß vorgesehen, daß die vom Piloten betätigte Steuerstange in einem Führungsschlitz des Differentialhebels verschiebbar angeordnet ist. Dadurch kann während des Betriebes die Wirkung der Stabilisierungseinrichtung verstärkt oder vermindert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Pig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Rotors mit einer erfindungsgemäßen Stabilisierungseinrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Rotor gemäß Fig. 1.

Die von einem nicht dargestellten Motor angetriebene Rotorwelle 1 ist an ihrem bezüglich der Normalflug!age oberen Ende als Rotorkopf 2 ausgebildet. An dem Rotorkopf sind mittels der Schlaggelenke 3, 4, 5 drei Hülsen 6, 7, 8 angelenkt, in denen die Rotorblätter 9, 10, 11 mittels ihrer Blattstummel 12, 13, 14 drehbar gelagert sind, so daß sie eine Einstellwinke!bewegung ausführen können.

Die Einstellwinkelverstellung erfolgt in bekannter Weise Über eine Taumelscheibe 15. Diese besteht im ausgeführten Beispiel aus einer gegenüber der Rotorwelle 1 axial verschiebbaren, nicht mit dem Rotor umlaufenden Gleithülse 16, die an ihrem oberen Ende zu einem Kugelkörper geformt ist, einem auf dem. Kugelkörper sphärisch gelagerten, ebenfalls niohtumlaufenden inneren Ring 17 sowie einem von dem Ring getragenen, init dem Rotor umlaufenden äußeren Ring 18. Der äußere Ring weist entsprechend der Blattzahl des Rotors drei Anlenkpunkte 19, 20, £1 auf, von denen Steuerstangen 22, 2j5, 24 zu den Steuerhörnern 25, 26, 27 der zugehörigen Blätter führen.

Die Neigung der Taumelscheibe ergibt eine zyklische Einstellwinkerverstellung, eine Verschiebung der Taumelscheibe in Richtung der Rotorwellenachse eine kollektive Einstellwinkelverstellung. Die Mittel zum Neigen der Taumelscheibe bestehen aus am inneren Ring 17 angeordneten Hebeln 28, die über Gestänge 29 tait dem Steuerknüppel des Piloten verbunden sind.

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Die erfindungsgemäße Stabilisierungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Nebentaumel scheibe j50, die aus einem j äußeren Ring JU und einem inneren Ring 32 zusammengesetzt

ist. Der äußere Ring 31 ist über die Gabelgestänge 33, 34, ι 35 an den Hülsen 6, 7* 8 aufgehängt, so daß er die Dreh- und die Kippbewegung des Rotors mitmacht, *

Der innere Ring 32, der im äußeren Ring gelagert ist, nimmt ; zwar an der Kippbewegung, nicht aber an der Drehbewegung des Rotors teil. Die vertikalen Bewegungen des in Flugrichtung v. weisenden vorderen Punktes des inneren Ringes 32 werden über den Hebel 36 und die Verbindungsstange 37 auf das Ende 38 eines Differentialhebels 39 Übertragen. Das andere Ende 40 des Differentialhebels greift an der Gleithülse, 1$ an* Der Differentialhebel 39 ißt mit einem Führungsschlitz versehen., in dem der am Ende einer vom Piloten betätigten Steuerstange 42 angeordnete Rapfen 4% verschiebbar gelagert

Im normalen, ungestörten Flug bildet das Ende 38 den Drehpunkt für den Differentialhebel 39, da die Rotorebene und damit die Nebentaumelscheibe ihre Lage zur Rotorwelle bei-* behalten* Bewegungen der Steuer stange 42 werden daJnit in . einer von den Hftbelabständen zwischen den Punkten 38> 41 und 4li 40 abhängenden Weise auf die kollektive Einstellwin kelsteuerung übertragen.

Bei einer durch Böen oder Manöver verursachten Kippbewegung der Rotorebene nach hinten, die sich als Schlagbewegung der

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Blätter* gegenüber ihrer Lage bei ungestörtem Plug äußert, wird die Nebentauraelscheibe ebenfalls nach hinten gekippt. Diese Bewegung wird über das Verbindungsgestänge 37 auf den Differentialhebel 39 übertragen. Im Geradeausflug, d.h. also bei nicht betätigter-Steuerstange 42, wirkt der Zapfen 41 als Drehlager für den Differentialhebel. Der Punkt 38 wandert demnach nach oben, die Gleithülse 16 wird nach unten verschoben, so daß der kollektive Einstellwinkel verkleinert wird.

Die verschiebbare Lagerung der Steuerstange 42 im Führungsschlitz des Differentialhebels 39 gestattet eine Veränderung des Hebellängenverhältnisses und damit der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung während des Betriebes. In der mit durchgehenden Linien eingezeichneten Lage der Steuerstange 42 ist eine stärkere Wirkung der Stabilisierungseinrichtung gegeben als in der strichpunktiert eingezeichneten Lage, d.h. einer kleineren Verschiebung des Gestänges 37 entspricht eine größere Verschiebung der Gleithülse l6.

Die Mittel zur Verstellung der Steuerstange 42 sind-von bekannter Art und deshalb nicht dargestellt.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Stabilisierungseinrichtung für schnellfliegenden, entlasteten Drehflügel-Rotor, bei dem durch eine Schlagbewegung der Rotorblätter die Steuerung der Blatteinstellwinkel beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagwinkel des jeweils in Plugrichtung weisenden Rotorblattes (9) über mechanische Mittel (33, 30, 37, 39) auf die Einrichtungen (l6) zur Steuerung des kollektiven Blatteinstellwinkels in dem Sinne übertragen wird, daß bei einer Schlagbewegung des Blattes nach oben der kollektive Blatteinstellwinkel verkleinert und bei einer Schlagbewegung nach unten der kollektive Einstellwinkel vergrößert wird.

2. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, mit einer TaumelScheibensteuerung für die Blatteinstellwinke!verstellung, gekennzei cn η et durch eine Nebentaumelscheibe (30), die aus einem von den Rotorblättern getragenen und mit diesen umlaufenden äußeren Ring (31) und einem innerhalb desselben gelagerten nichtumlaufenden Ring (32) besteht, und die entsprechend der Änderung des Konuswinkels der Blätter axial verschiebbar und entsprechend der Neigung der. Rotorebene kippbar ist,

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wobei die Bewegung des in Flugrichtung vorderen Punktes des nichtumlaufenden Taumelscheibenringes (32) als Steuerwert für die kollektive Blatteinstellxtfirikelverstellung dient.

j5. Stabilißierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennz e i ohne t , daß die Bewegung des vorderen Punktes des nichtumlaufenden Ringes (32) bzw. eines damit verbundenen Steuergestänges (36, 37) mittels eines an sich bekannten Differentialhebels (39) mit der Bewegung einer vom Piloten betätigten Steuerstange (42) für die Verstellung des kollektiven Blatteinstellwinkels mischbar ist.

4. Stabilisierungseinrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzei ahnet , daß die vom Piloten betätigbare Steuersta-nge (42) in einem Führungsschlitz des Differenfcialhebels verschiebbar angelenkt ist.

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