DE1756239A1 - Stabilisierte Mehrblatt-Luftschraube fuer ein Flugzeug - Google Patents

Description

Bell Aerospace Corporation (US 63 7 118 - prio 9.5.1967 Huret, Tarrant County, Texas B-1127 - 5^3* ^ ^V*^St'^A* Hamburg, den 19♦ April I968 Stabilisierte Mehrblatt-T.uftechraube für ein Plugzeug

Ein wesentlicher Punkt, der die allgemeine Verwendung von bubsohrauberartlgen Plugzeugen verhindert, besteht darin, daß sie in der Vorwärtsgesohwindigkeit nicht mit Plugzeugen mit festen Tragflächen konkurrieren können. Es gibt verschiedene Qrenzfaktorer. oder mindestens Hinderungsgründe, die eine wesentliche Vergrösaerang der Vorwärtsgeschwindigkeiten von UbIlohen Hubschraubern verhindern. Bei Vergrößerung der Vorwärtsgeschwindlgkeit eines Hubschraubers ergibt sich ein immer geringerer Unterschied zwischen der Strömungsgeschwindigkeit der Luft und der Geschwindigkeit der Blätter, während des» Jenigen Drehungsteiles, bei dem sie sich nach hinten bewegen. Da auch die sich naoh hinten bewegenden Blätter einen entsprechenden Anteil zum Hebevorgang beitragen müssen, uruea der Blattanstellwinkel während der Rückwärtsbewegung vergrößert werden. Bei großen Pluggeschwindigkeiten wird üeaer Winkel so stell, daß die Strömung abreißt.

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PUr einige Plugzeugkonstrukteure folgt aus diesem und anderen Problemen bei der Vergrößerung der Vorwärtsge· echwindigkelt von Hubschraubern, daß Hubschrauber durch Bankrecht startende und aenkreoht landende Plugzeuge mit festen Tragflächen und üblichen Propellern ersetzt werden sollten. Derartige Plugzeuge sind Jedoch nicht für gleiohoässlges Schweben geeignet, da sie etwa 23mal mehr Lalatung benötigen, als ein schwebender Hubschrauber. Daraus ergibt sich, daß eine Lösung de« Problems der Vergrößerung der Geschwindigkeit eines Hubschraubers ohne Vergrößerung der Lelstungaanforderung sin "Verbundhubschrauber" 1st, d.h. ein Hubschrauber mit einer üblichen Hubsohrauberluftschraube, die zwischen einer vertikalen und einer horizontaler Stellung aohwenkbar 1st, woduroh sloh ein günstiger Kompromiss zwischen den wesentlichen Vorteilen eines Hubschraubers mit gewissen Vorteilen eines Plugzeuges mit festen Tragflächen ergibt.

Derartige "Verbundhubschrauber" sind bereits geflogen worden und gaben recht zufriedenstellende Ergebnisse. Im Plugzeugzustand, in den die Luftschraube als Plugzeugpropeller arbeitet, 1st das System Jedoch bei größerer Vorwärtsgesehwindlgkelt etwas Instabil.

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Ee let daher Aufgabe der Erfindung, eine stabilisiert» Mehrblatt-Luftachraube zu schaffen, durch die auoh bei großen VorwKrtsgeschwlndigkelten Instabilitäten sicher vermieden werden.

Diese Aufgabe wird alt einer Mehrblatt-Luftschraube, die mit einer drehbaren, am Tragflügel gelagerten Hauptwelle verbunden let, dedurch gelöst, daß dl« Anstellwinkel der Blätter der Luftschraube veränderbar sind, daß die Luftschraube auf einem elastisch trLt der Hauptwelle verbundenen Wellenatunpf bofestigt ist und defl ein mit den Blättern verbundenes Steuergestänge zur Änderung dea Anstellwinkels der BlKtter in Abhängigkeit von der verstellung dea Wellenstuispfes bez'lgllch der Hauptwelle vorgesehen ist. 3Ie Änoönns c,®s A; ■.■<"·,« 11-wlnkels der Blätter erfolgt derart, daß ein der auf den Nellenstuiapf wirkenden Veretellkraf t entgegen wirkt und so die Luftschraube In ihr« ursprüngliche Lage zurückbringt .

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der WellenstuBjpf an dem dem Tragflügel abgewandten Ende der Hau,-^eile angelenkt und die Luft achraube la Bereich 1er ^rapcwelle au)? deai Wellenstunpf befestigt. Dadurch liegt die Steuer«

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eben« fUr die Luftschraube vor d«T Luftaohrauber.eMine, so daß eioh ein besonders stabiler Betrieb ergibt.

Es hat eioh gezeigt, daß die Betriebsweise der erfIndungsgemttssen Luftschraube besonders zuverlässig wird, wenn die elastisohe Verbindung zwischen der Hauptwelle und dem Wellenstumpf derart ausgebildet ist, daß die WinJcelvereteilung des Wellenstumpfes bezüglich des Flugzeuges mindestens gleich der Winkelverstellung der Hauptwelle bezüglich des Flugzeuges 1st.

Die Erfindung wird Im folgenden anhand der Figuren n&her erläutert.

Flg. 1 zeigt Im Prinzip eine Mehrblatt-Luftschraube gemäßε der Erfindung, bei der die Steuerebene vor der Luftschraube liegt.

Fig. 2 zeigt die Mehrblatt-Luftschraube aus Flg. X mit verstelltem WeIlenstumpf.

Flg. 2 zeigt ein anderes Ausftihrungebeispiel der Erfindung.

Flg. 4 zeigt die stabilen und instabilen Zustände in

Abhängigkeit von der Steifigkeit der Hauptwelle und des Wellenstuopfes.

Flg. 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eier Erfindung.

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Pig. 6 zeigt ein weiteres AusfUhrungsbeiaplßl der Erfindung.

Die zyklische Verstellung der rotierenden Blätter elnea üblionen Hubschraubers wird durch die Winkelbeziehung zwischen der Bewegungsebene der Rotorspitze und der Taumelscheibe bestimmt, woduroh die sogenannte Steuerebene festgelegt wird. Anders gesagt wird die zyklische Verstellung durch die Winkelverschiebung zwischen der Bewegungeebene der Rotorspitze und der Drehebene der Aufhängepunkte zwischen den Steuerrohren festgelegt, die von der Taumelplatte zu den Blottsteuerungehörnern führen, da die Drehebene der Aufhängepunkte der Blatt» steuerungshörner parallel zur Drehebene der Taumelplatte liegt. Demgemäß legt die Taumelplatte 19 in Pig. I eine Steuerebene durch die Aufhängepunkte 28 und 29 der Blattsteuerungshörner fest. Da in der dargestellten Anordnung die Steuerebene und die Bewegung^ebene der Rotorspitze parallel zueinander verlaufen, wirkt sich auf den Rotor keine Verstellung aus. Wiri die Taumelplatte bezüglich der Bewegungsebene der Rotorepitze gekippt, so erfolgt selbstverständlich eine zyklische Verstellung der Rotorblätter. Erfolgt die Verstellung bezüglich der Taumelplatte belscielsweice durch eine

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- 6 B8, βο werden die Rotorblätter ebenfalls verstellt.

Bti der in Pig. 1 dargestellten erflndungsgeaässen Anordnung iat die Tauaelplatte 19 starr an eine« Ende des Wellenatuapfee 11 befestigt, der bei 18 Bit der Hauptwelle 1} verbunden 1st. Diese erstreokt sich von ihrer Halterung 20 auf der Achse 15 le Tragflügel oder Plugzeugruapf (nioht gezeigt) naoh außen. Das Kippen des Wellenstuiipfes 11 bezüglich der Hauptwelle 1? wird duroh ein Kugelgelenk 18 ermöglicht. Die Hauptwelle treibt den Wellenatuapf mit Hilfe der einen Teil des Wellen»tuepfee bildenden Zähne 18s» die nit einer Keilversahnung 18b käaaen, welche einen einheitlichen Bestandteil des Kugelgelenkes 18 bildet. WKhrend die Tauaelplatte beia Hubaohrauberflug in Oblloher Weise gesteuert gekippt wird, befindet sie sloh während des flugzeugartigen Plugee in einer blockierten Stellung, und zwar sei angenonaen, dafl sie in dieses Fell senkrecht zur Hauptwelle 13 befestigt 1st. Aa anderen Ende des Wellenstvapfes 11 1st die Nabe 17 angebracht, die die Rotortlatter 27 trägt, die in Üblicher Welse drehbar befestigt sind. An den vorderen Kanten der Rotorblätter 27 sind die BlattsteuerungshOmer 25 angebracht, die außerdem alt Hilfe von Steuerrohren 21 von den Punkten 29 aus alt den

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Punkten 22 dee drehenden Teile der Teuaelplatte 19 verbunden sind.

Bei bisher bekannten Anordnungen war der Rotor direkt mit der Hauptwelle verbunden. Dadurch ergab βloh Im Oeradeausflug bei höheren Geschwindigkeiten eine erhebliche Luftschraubeninatabilltät, wobei Störkräfte, beispielsweise Böen, ein Schwenken des Rotere verursachten. Infolge des großen Luftetromes durch cSle Luftschraube erzeugt das Verschwenken eine In der Luftschraubenebene liegende Kraft, durch die die Welle verschvrenkt und weitere Instabilitätskräfte in der Luftsohraubenebene erzeugt werden. Wie vorstehend bereits erwähnt, sollen derartige Instabilität«.! ntt »ill""« de- E-^lndwg ver mieden werden. Dies wird ins folgenden anhand <.Ur ng. 2 beschrieben.

In Pig. 2 ist der Rotor infolge einer Kraft H nach oben verschoben. Diese Verschiebung wird durch die Verbindung des Wellenstumpfes 11 mit der Hauptwelle I^ möglich.

Die Verschiebung des Rotors nach oben bewirkt eine gemeinsame Erehung dee Wellenßtumpfes 1^, ;1e; Nabe 17, der Blätter 27, der Blattsteuerungshörner 2^r>, der RoiJre 2\ mvl der Taumelplatte I9 um das Kugelgelenk !8.

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Der Rotor nimmt dann eine durch die Steuerebene, welche durch die Punkte 29 führt, festgelegte Stellung In Raum ein, durch die eine Rückstellkraft entgegen der Störkraft erzeugt wird. In diesem Zustand erfolgt keine Änderung des BlattanstellwinkeIs bezüglich der Nabe 17 durch Drehung der Blätter 27 um die Lageranordnung für die Anateilwinkeländerung, obwohl zu erkennen JLst, daß bezüglich der Hauptwelle 13 eine zyklische Blattanstellwinkel änderung vorgenommen wird.

Bei der in Fig. j> dargestellten erflndungsftemässen Anordnung ist die Taumelplatte statt auf dem Wellenstumpf wie in den Pig. 1 und 2 auf der Hauptwelle befestigt und die zyklische Anstellwinkeländerung der Blätter um die Anstellwinkeländerungslager erfolgt durch Verschiebung des Rotors. Die Anordnung wird im folgenden insbesondere anhand des sich vertikal erstreckenden Blattes 41 erklärt. Die Taumelplatte 40 1st auf der Hauptwelle befestigt und mit einem Schwingbalken 53 verbunden, der an einem Kopf 51 angebracht und mit Hilfe eines Steuerrohres 54 schwenkbar 1st,, Der Schwingbalken ist andererseits mit Hilfe eines Winkeländerungerohres 56 mit dem Blatteteuerungshorn 58 des Blattes 41 verbunden. Alle Blätter des Rotors sind mit der Nabe 61 verbunden und

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entsprechend mit Hilfe von Winkeländerungsrohren« Schwingbalken und Steuerrohren mit der Taumelplatte 40 gekoppelt. Di· Nabe 61 ist elastisch auf dem mit der Hauptwelle J>7 bei 50 verbundenen Wellenstumpf befestigt. Es sei angenommen, daß eine Störkreft den Rotor In Richtung des Pfeiles 60 bewegt. Dadurch wird der Punkt 59 vom Punkt 52b fortbewegt. Da beide Punkte über das Rohr 56 miteinander verbunden sind, wird der Punkt 59 bezüglich des Blattes bewegt und bewirkt eine Vergrößerung des Blattanstellwinkels. Dies geschieht mit Jedem Blatt, das sieh In die Stellung des Blattes 41 bewegt. Befindet sich ein Blatt gegenüber der dargestellten Stellung des Blattes 41, so bewirkt.die durch den Fall 65 angedeutete Rotorverateilung eine Verringerung des Blattanstellwinkels. Bs erfolgt also durch die Rotorverschiebung eine korrigierende, zyklische Anstellwinkel-Änderung. Die Bewegung des Rotors bewirkt also eine Schwenkung der Steuerebene, die durch die Drehebene der Befestigungspunkte der Blattsteuerungshörner festgelegt ist. Diese Schwenkung erfolgt genau wie in Pig. um den Verbindungspunkt zwischen Wellenstumpf und Hauptwelle.

Bei der vorstehenden Beschreibung der Figuren 1,2 und ^ wurde angenommen, daß die Hauptwelle an der Umsetzachse

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starr nlt dem Tragflügel oder dem Rumpf verbunden war, ohne dase Elastizität oder eine gewisse Bewegung «ögllch war. Ein derartiger Aufbau 1st praktisch unmöglich und es ist natürlich Immer eine gewisse Elastizität und relative Bewegung der Hauptwelle bezüglich des Flugzeuges vorhanden, entweder infolge des Aufbaus der Welle selbst oder infolge von deren Befestigung. Obwohl es erwünscht 1st, da8 die Hauptwelle in sich starr und starr befestigt 1st, 1st dies rieht unbedingt erforderlich. Kritisch ist nur die relative Steifigkeit zwischen der Hauptwelle elnschlleflllch aller Befestlgungsanordnungen und de· Wellenstumpfes. Dies ist in Pig. dargestellt. Dort 1st die ^stabilitätsgrenze als Funktion des Winkels <£ über der Vorwärtsgeschwlndigkelt aufgetragen, der Winkel oCbezelohnet die Verschwenkung der Steuerebene des Rotors in Abhängigkeit von der Rotorbewegung Infolge einer in der Rotorebene liegenden StQrkraft &H. Nimait man an, daß das Flugzeug nach links fliegt, so bezeichnet die Linie 34 in den Diagrammen 3I, 32 und 33 die ungestörte I-age der Hauptwelle 13 und des Wellenstuapfes 11. In den drei Diagrammen sind ein instabiler Zustand, »in neutraler stabiler Zustand und ein positiver stabiler Zustand dargestellt, die sich aus unterschiedlich elastischen

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Verbindungen zwischen der Hauptwelle und dem Wellenstumpf ergeben. Der Winkel (£ bezeichnet die Verschwenkung des Wellenetumpfes bezüglich seiner ungestörten Lage. Er let offensichtlich die geometrische Summe der Winkel Q und φ , nämlich der Verschwenkung der Hauptwelle und der Verschwenkung des Wellenetumpfes bezuglich der Hauptwelle. Wie im Diagramm 32 dargestellt. In welcher dC negativ 1st, überstreift der Winkel Q den Winkel φ . In diesem Fall befindet sich die Steuerebene nicht vcr, sondern hinter dem Rotor und die Anordnung neigt zu Instabilitäten. Diese vergrößern sich, wie dargestellt, insbesondere bei höheren Qesohwlndlgkelten.

In dem In dem Diagramm ^l darsrestnUfm neutralen stabilen Fall ist der Winkel $ gleich dem Winkel 0. Ee sir.d also die Elastizität der Hauptwelle und die Elastizität des Wellenstumpfes gleich. Wie dargestellt, kann dann das Flugzeug sehr hohe Geschwindigkeit erreichen und theoretisch noch im stabilen Betriebsbereich bleiben. Fs hat sich Jedoch gezeigt, daß der Betriebsbereich bei hohen Geschwindigkeiten möglichst oberhalb der Kurve 30 liegen soll, um einen gewissen Sicherheitsfaktor zu e rretchen und Instabilitäten nahe der Grenzlinie zu vermeiden. Im neutralen, stabilen Fall gemäss Diagramm jsi ist

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dl· Steuerebene nicht nach vorne oder hinten gerlohtet, sondern nach unendlloh. Daraue ergibt aloh, daβ die Elastizitäten derart gewählt werden sollten, dafl die Steuerebene, wie in Diagramm 33 gezeigt. In irgendeinen endlichen Punkt vor den Rotor liegt.

In Oegeneatz zu den in den Diagrannen 31 und 32 dargestellten Zuständen zeigt Diagram 33 eine positiv stabile Anordnung, in der der Winkel Q kleiner als der Winkel 0 let, und der Wellenstunpf (genauer gesagt, die Steuerebene) durch einen Punkt vor und nahe den Rotor geht. Es ergibt sich, dafl die stabilisierende Kraft umso größer 1st, Je näher der virtuelle Schwenkpunkt der Steuerebene dem Rotor liegt. Fallen, wie in den Fig. 1,2 und 3 angenommen, der virtuelle Schwenkpunkt und der wirkliche Schwenkpunkt 18 zusammen, so 1st die Verbindung zwischen der Hauptwelle und dem Tragflügel absolut starr und die einzige Elastizität besteht in der Kopplung zwischen der Hauptwelle I3 und dem Wellenstumpf 11.

Erflndungsgemäss sind die Kopplungen an den Punkten 18 und 20 derart ausgebildet, dafl der Winkel 0 mindestens gleich und vorzugsweise grtifler als der Winkel 9 1st.

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Durch die Steuerung der Kopplang zwischen Cem Wellenstumpf 11 und der Hauptwelle 13 und der Kopplung zwischen der Hauptwelle 13 und dem Tragflügel wird erreicht, dafl die Steuerebene des Rotors lmner ua einen virtuellen Punkt vor dem Rotor geschwenkt wird.

* 5 zeigt den Aufbau eines anhand von Pig. 3 beeohriebenen Rotors. In der dargestellten Anordnung ist die Hauptwelle 37 der Wendeturmanordnung 70 in Lagern 38 gehalten und zur Drehung Bit einer Transmission 39 verbunden. Die Wendeturmanordnung 70 enthält eine Übliche Taumelplatte 40, die nicht in Einzelheiten dargestellt 1st. Sie wird bei großer Vorwärtsgeschwindigkeit bezüglich des Wendeturas in einer festen Stellung gehalten. Ss ist klar, dafl der Wendeturin in horizontaler Lage., d.h. in Plugzeugbetrieb, starr am Tragflügel befestigt ist.

Die Hauptwelle 37 dreht sich zum Antreiben der Rotorblattanordnung, von der ein Blatt, das Blatt 41 In Pig. 5 dargestellt ist. Bs ist zusammen mit seiner Halteanordnung über ein Zahnradvorgelege mit dem Wellensturapf 42 gekoppelt. Der Wellenstumpf 42 hat die Form eines hohlen, konischen Körpers mit einem zylindrischen Lagerbook 43 am unteren Ende, an welohem das Zahnradvorgelege der Rotoranordnung befestigt

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let. Dae obei*e Ende des Wellenatumpfes 42 let atarr mit den Ende der Hauptwelle 37 verbunden. Inabeaondere weist die Hauptwelle nahe dem oberen Ende eine Kellverzahnung 44 auf. Der Wellenstumpf 42 erstreckt eich nach oben bla zua Punkt 42b und enthält eine innere Kellverzahnung 46» die alt der Kellverzahnung 44 der Hauptwelle zuaaoHDenarbeitet. Auf daa obere Ende der Hauptwelle 1st eine Mutter 47 geeohraubt, die die Kellverzahnung 46 auf die Kellverzahnung 44 prefit, wodurch eine starre Antriebskupplung zwischen der Hauptwelle 37 und dem Wellenetumpf 42 entsteht.

Bin gemeinsames Steuerrohr 48 erstreckt sich nach oben durch die Hauptwelle 37 Über deren Ende. Auf diesos Rohr 1st eine Kappe 49 geschraubt, an der eine gemeinsamer Kopf 51 und seine Zusatzeinrichtungen mit Hilfe eines Lagers 32 drehbar befestigt. Am Kopf 51 1st ein Schwingbalken 53 schwenkbar befestigt. Ein Steuerrohr 54 1st mit einem Ende bei 40a an der Taumelplatte 40 und mit dem anderen Ende bei 53a am Schwingbalken 53 angelenkt. Bin Winkellinderungsrohr 56 let entsprechend bei 53b am Schwingungsbalken 53 und bei 58 am Ende des Blattsteuerungshorn (nicht gezeigt) des Blattes 41 argelenkt.

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An das untere Ende des Wellenetiunpfes 42 ibt ein zylindrisches QehMuse GZ gesohraubt, das auf einem, Bereich mit geringerem Durchmesser ein Zahnrad 6} eines Planetengetriebes trügt. Dieses Zahnrad arbeitet mit einer Vielzahl von PlanetenrMdem zusammen, von denen das Zahnrad 64 in Pig. 5 dargestellt ist. Die Planetenrttder sind zur Drehung mit dem Well enstunpf mittels eines PlanetenradtrKgers 66 gehalten und greifen in einen Zahnkranz 67« der sich in der Irrtenwand des zylindrischen GehäusestUckes 68 befindet. Die Drehung des Zahnkranzes 67 wird mit Hilfe von Hebelarmen 69 und 71 verhindert, die mit einer ringförmigen Haltenadel 72, die e+nen Teil des zylindrischen Oehäuseteiles 68 bildet, gekoppelt. Dxe Hebelarme 69 und 71 sind halb starr mit der Transmission J59 verbunden.

Der PlanetenradtrMger 66 dreht sich mit Hilfe von Doppelkugellegern 72 gegenüber der Haltenabe TJ>. Sr ist starr mit der Nabe 61 verbunden, die drehbar mit Hilfe der Lager 74 und 76 mit dem zylindrischen Qehüuse 62 gekoppelt ist.

Während des Betriebes drehen sich der Wellenstumpf 4£

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und das zylindrische Gehäuse 62 mit dem Zahnred 6} mit der Oesohwlndlgkeit der Hauptwelle 37. Die Nabe 61 dreht eich mit der Geschwindigkeit des Planetenradträgers 66» dessen Oeeohwlndlgkelt duroh das
Verhältnis der Anzahl der Zähne des Zahnkranzes 67 zur Anzahl der Zähne des Zahnrades 63 beetinet ist. In einem Aue.führung»beiepie1 drehen sich die Hauptwelle nit I5OO Umdrehungen pro Minute und die Nabe und damit die Blätter 41 mit 400 Umdrehungen pro Minute. Der gemeinsame Kopf 51 dreht sich ebenfal?.e mit der Geschwindigkeit der Nabe 61, so daS Lager 5>2 e rf order lieh sind, um den drehenden gemeinsamen Kopf, aas
Steuerrohr 54 und das Wi nke lande rungs rohr i)6 während deren Drehung bezüglich des stationären gemeinsamen Steuerrohrea 48 zu tragen.

Die gemeinsame Anstellwinkelsteuerung, d.h., die Änderung des Anstellwinkels aller Blätter des Rotors um den gleichen Wert und in gleicher Richtung, wird durch Steuereinrichtungen (nicht gezeigt) erreicht, die das Stellrohr 48 und den geneinsamen Kopf 51 heben oder senken, wodurch der Schwingbalken 51 um seinen Befestlgungspunkt am Kopf 5I geschwenkt wird. Dabei dient der Befeatigungspunkt 53a als Drehpunkt, um durch Heben oder Senken des Steuerrohres 56 den Blatt anstellwinkel zu vergrößern oder zu verringern.

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Man erkennt, daß die Elastizität de« Wellenstumpfes 42 bezüglich der Hauptwelle 37 eine Absenkung oder Verschwenkung des Wellenatuapfes ernttglioht und infolge der Kopplung des Blattsteuerungshornea Über die Rohre 56 und 54 und den Schwingbalken 53 zurück zum starren Punkt 40a eine Änderung des Anstellwinkels der Rotorblätter durch deartige Ablenkungen hervorruft. Durch die Ane te 1 Iw inlce lande rung werden Kräfte erzeugt» die denjenigen Kräften entgegenwirken, die die Bewegung des Wendeturms hervorrufen.

Obwohl nur die Betätigung eines Steuerrohres und eines Winkeländerungsrohres mit Hilfe des Sohwingbalkens 53 beschrieben wurde, 1st es klar, daß für Jeden Rotor ein ähnliches Oestänge vorgesehen 1st und daß Jedes Blatt ein Blattsteuerungshorn aufweist, mit dem die Kopplungseinrichtungen zusauoenarbeiten, wie dies in Pig, 3 dargestellt ist.

Das in Pig. 5 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel beschreibt deutlich das Prinzip des eingestellten Rotors. Es 1st Jedoch klar, daß auch andere Arten von eingestellten Rotoranordnungen benutzt werden können. Eine deartige andere Art 1st in Pig. 6 dargestellt, in der

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- 18 dl· Teil· links von dar Mittellinie la Schnitt und

die gleichen Teile reohts von der Mittellinie 77 in der Aneicht gazeigt sind. In dieser Anordnung sind drei Rotorblätter, die Rotorblätter "8, in Abstanden von 120° an einer Rotornabe 79 befestigt und Jeweils mit einem Bistteteuerungshorn 81 versehen. Die Nabe 79 wird Über eine Kardanaufhängung 82 angetrieben» die ein Stehlagergehluse 84 enthält. Das OehMuse 84 1st drehbar alt der Hauptwelle £3 gekoppelt. Das hierfür verwendete UhIveraalkugellager, daa die Kugeln 92 enthält, ermöglicht eine Bewegung des Gehäuses 84 gegenüber der Hauptwelle. Insbesondere enthalt daa Uhlversalkugellager einen inneren Kranz 93 alt elneai ftellverzahnungsbereloh, der in Eingriff ■it eines Kellverzahnungsbereloh der Hauptwelle 83 steht. Die Hauptwelle 83 weist sa oberen Ende 94 ein Oewlnde auf, auf daa eine Mutter 96 gesehraubt le% die den Inneren Ring 93 nach unten gegen den Lagerring 98 drückt. Die AuSenflache des Inneren Ringes 93 ist konzentrisch zur Innenfläche eines ttufieren Ringes 99, der im Oehäuse befestigt 1st. Dieser äußere Ring 99 wird alt Hilfe eines Ringes 101, der In das obere Ende des OehKuses 84 geschraubt ist, in seiner Stellung gehalten· Die Innenfläche des Ringes 101 berührt die Kugeln 92 de« UhIversalkugellagere.

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Es aei bemerkt, daß sich zwischen dem unteren Ende des Rinses 99 und der Außenfläche der Hauptwelle 8} eine kleine ?.ylJndrischa Öffnung 102 befindet. Dadurch kann die Rotorblattanurdriung, die teilweise vom Oehäuse 84 getragen wird, bezüglich der Hauptwelle verschoben werden. Zwischen der Außenfläche des R ir ge s 93 und de." Innenfläche des Ringes 99 1st ein Quramikörper 103 eingegossen. Diese elastische Kopplung steuert die Pederkonstante der Kopplvn? zwischen der Hauptwelle 83 und dem Wellenstumpf, der bej d lesen» AusfUhrungsbeipsiel von dem Oehäuse 84 und der Rotornabe 73 gebildet wird. Wegen der Form der Ringe 93 und 99 ermöglicht der Ouamikörper 103 eine Verschiebung der beiden Ringe gegeneinander, woduroh der Ournmikurper einer Scherspannung ausgesetzt wird. Das untere Endendes Ringes 99 begrenzt die Verschiebung, da es einer Anschlag gegen die Außenfläche der Hauptwelle bildet. Man erkennt, daß in diesem Pail die Hauptwelle 83 und die Rotorblätter 78 wegen der starren Kopplung zwischen den Ringen 93 und 99 sich mit gleiche:* Geschwindigkeit drehen. Außer den Blättern 78 ist die gesamte Drehanordnung in einer Propellerhaube 104 eingeschlossen.

In der Anordnung gemäß Flg. 6 ist eine Taumelplatte 106 mit Hilfe eines Rohres 107 nlt eines Schwingbalken 108 verbunden, der bei 109 am oberen Ende der Hauptwelle 83 angelenkt 1st. Wie bereits vorstehend anhand der Pig.9 beschrieben, wird die Taumelplatte 106 in einer festen Stellung gehalten, wenn das Flugzeug wie ein Plugzeug mit festen Tragflächen fliegt. Zwischen dem

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Sehwenksapfen 112 des Schwingbalken* 106 und einen Schwenkzapfen 11} des —tlnaaaen Sohwlngbalkens 11% lot ein Hebe bügel 111 angeordnet. Bin Verbindungsstück 116 erstreckt sich von Punkt 117 des Sohwlngbalkens 114 sun Blatteteuerungahorn des Blattes 76.

Ib Betrieb wird die Drehung der Hauptwelle 83 «it Hilfe des Lagere 92 und des Oehluse* 84 auf die Rotornabe 79 übertragen. Die Blltter 78, die Nabe 79 und die Propellerhaube 104 drehen sich mit der Oesehwindlgkelt der Hauptwelle 83. Eine Verschwenkung des Wendeturaea, beispielsweise infolge von Wlndbtten, bewirkt durch den groien Luftstrom durch den Rotor bei hohen Geschwindigkeiten wehrend des Vorwärtsfluges in der Rotorebene liegende Kräfte, die den Rotor verschwenken. Infolge dieser Verschwenkung des Rotors werden das Oehluae 84 und daalt der äußere Ring 99 bezüglich den inneren Ring 93 soweit verschoben, wie es die elastische Kopplung swlsohen des inneren und den Äußeren Ring zuläßt. Durch die Verbindung des Blattsteuenmgshornes alt der starren Taunelplatte 106 über die Rohre 116, 111 und 107 und die Schwingbalken 114 und 108 erfolgt bei Verschiebung des Wendeturnen eine zyklische Änderung des Anstellwinkels der Rotorblätter. Diese Änderung der Anstellwinkel erzeugt Kräfte, die entgegengesetzt denjenigen Kräften gerlohtet sind, die die Bewegung des Werideturaes hervorgerufen haben. Dadurch wird die ursprüngliche Lage wiederhergestellt und das Plugzeug bei Vorwärtsflug nlt hohen Geschwindigkeiten stabilisiert.

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Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführuiigsbeispiele beschrieben. SI· ist Jedoch nioht auf diese beschrankt, sondern es elnd verschiedene Abwandlungen und Veränderungen tauglich» dl· all· unter dl· Erfindung fallen.

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Claims (1)

1. (08 637 Πθ - prio 9· 5.1967 B-1127 - 5*30

   Bell Aeroapaoe Corporation

   Burnt« Tarrant County, Texaa, V.St.A.

   Hamburg, 19. April 1968

   Patentansprüche

   1. Stabilisierte Nehrblatt-Luftaohraube für ein Plugzeug und insbesondere f0r einen Verbundhubachrauber, die alt einer drehbaren, aa Tragflügel gelagerten Hauptwelle verbunden 1st, dadurch gekennzeichnet, dal die Anstellwinkel der Blätter (27 in Figuren 1 und 2) der Luftschraube veränderbar sind, dafi die Luftschraube auf eine« elastisch alt der Hauptwelle (13) verbundenen Wellenstunpf (11) befestigt 1st und da0 ein alt den Blättern (27) verbundenes SteuergestMnge (21, 23, 25, 28, 29) zur Änderung des Anstellwinkel3 der Butter (27) In Abhltoglgkelt von der Verstellung des Wellenstumpfes (11) bezüglich der Hauptwelle (13) vorgesehen 1st.

   2. Mehrblatt-Luftachraube naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vellenstuapf (11, Plguren 1 und 2) an den den Tragflügel abgewandten Ende der Hauptwelle (13) angelenkt und die Luftschraube Im Bereich der Hauptwelle auf dem Vellenstumpf (11) befestigt 1st.

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   -ai-

   J. Mehrblatt-Luftsohraube nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß sich das SteuergeetMnge (21, 2}, 25, 28, 29 In Figuren 1 und 2) zwiaohen den Blättern (27) und einer Tauaelplatte (19) erstreckt.

   h. Mehrblatt-Luftsahraub· nach eine« der AneprUoh« 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elactloche Verbindung (18 In figuren 1 und 2) zwischen der Hauptwelle (I]?) und dem Wellenstuopf (11) derart ausgebildet 1st, daß die Winkelverstellung des WeIlenstuepfes (11) bezüglich des Plugzeuges alndestens gleloh der Winkelverateilung der Hauptwolle (12) bezüglich des Plugzeuges 1st.

   5* Mehrblatt-Luftschraube naoh eines der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 31?itter (27 in Piguren 1 und ?) auf einer Rotornabe (I7) befestigt oind, durch die sich die Hauptwelle (I3) hindurch erstreckt.

   6. Mehrblatt-Luftsohraube naoh eine« der AnsprUohe 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenstuspf (42 in Pig. 5) die Fora eines konischen Rohres hat, dessen kleiner Durchmesser alt der Hauptwelle (TT) und dessen großer Durchmesser Kit der Luftschraube verbunden 1st.

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   7· Mehrblatt-Luftschraube nach Anspruch 64 dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenstumpf (42 in PIg. 5) Über ein Untersetzungsgetriebe (63, 64, 66) alt der Luftschraube verbunden 1st.

   8. Mehrblatt-Luftschraube naoh einen der Ansprüche 1 bis 7» daduroh gekennzeichnet, daß an den Plugzeug abgewandten Ende des Welleneturapfeß (42 in PIg. 5) ein Schwingbalken (53) iiohwenkbar befestigt 1^t, dessen eines Ende Über ein erstes Steuerrohr (54) alt einen festen Punkt (40a) und dessen anderes Ende über ein zweites Steuerrohr (56) nit den Rotorblättern verbunden ist.

   9. Mehrblatt-»Luftschraube naoh einen der Ansprüche 1 bis 8, deren Hauptwelle zur Umstellung von Hubsohrauberbetrieb auf Flugzeugbetrleb nlt einen an Plugzeug angebrachten Wendeturn νer* bunden 1st, gekennzeichnet duroh zusltzllohe Steuereinrichtungen (48, 51 in Pig. 5) zur zyklischen Veränderung der Rotorblattanstellwinkel bei Hubsohrauberbetrieb.

   10. Kehrblatt-Luftscbraub· naoh einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dafl für all· Rotorblätter (41 In Flg. 5) getrennte Steuereinrichtungen vorgesehen sind.

   11. Mehrblatt-Luftnohraube naoh Anspruch 10, daduroh gekennzeichnet, daß jedes Rotorblatt (41 in Pig. 3) ein nit den Steuereinrichtungen (53* 54, 56) verbundenes Blattsteuerungshorn (58) aufweist.

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   12. Mehrblatt-Luftechraube nach einen der Ansprüche 9 bie 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelplatte (40 In P -g. 5) tun Wendeturm (70) befestigt ist.

   13. Mehrblatt-Luftsohraube nach eine« der Anspruch« 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Wellenstumpf (42 in Pig. 5) in Bereich des kleineren Durohmessers eine Kellverzahnung (46) vorgesehen ist, die mit einer Ke11verzahnung (44) In der Hauptwelle (37) zusammen arbeitet.

   14. Mehrblatt-Luftsohraub· nach eine« der AnsprUoh» 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung für die Hauptwelle (83 in Pig. 6) mit de« WeIlenstumpf (79, 84) zwei konzentrisch angeordnet· kugelförmige elastisch miteinander verbunden« Teile (93, 99) enthält, von denen eine· alt der Hauptwelle (83) und das andere mit de« Wellenstuajpf (79, 84) verbunden ist.

   •u:bb

   009811/0387 BAD ORIGINAL

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