DE1914227B2

DE1914227B2 - Automatic balancing device for single rotor helicopter - comprises single counterweighted blade and differential unit in drive line

Info

Publication number: DE1914227B2
Application number: DE19691914227
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-20
Filing date: 1969-03-20
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE1914227C3; DE1914227A1

Abstract

The automatic balancing device for a helicopter with a single powered rotor balances rotor torque and lift a symmetry. it consists of a single rotor blade (48) with a counterweight (49) mounted above the main rotor (3) on an extension of the driveshaft. A differential (50) in the drive line causes the blade to rotate in the opposite direction to the rotor. The blade drive is through the planet wheels (57) of the differential and a stubshaft (58). The rotor is driven through the upper sun wheel (59) and a sleeve (60) around the stub. The high aerodynamic resistance characteristic of the blade causes it to stop rotating at quite low flight speeds. The rotor then rotates at its full speed. The balancing blade setting can be varied by rotating it on its shaft (52) between stops (53, 54). There is a freewheel (56) in the drive line. With this in operation the balancing blade turns with the rotor, slowing the rate of descent.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Rotordrehmomentes und der Unsymmetrie des Auftriebes bei einem Hubschrauber mit einem angetriebenen Rotor und eignet sich insbesondere in einer Kombination mit dem aus der DT-AS 12 69 89! bekannten Blattgruppenrotor.The invention relates to a device for automatic compensation of the rotor torque and the Asymmetry of lift in a helicopter with a driven rotor and is suitable especially in combination with the one from DT-AS 12 69 89! known leaf group rotor.

Es ist bekannt, bei Hubschraubern das Rotordrehmoment durch einen Heckrotor zu kompensieren, der vom Piloten gesteuert werden muß. Der Heckrotor benötigt eine gewisse Antriebsleistung, ohne einen Auftrieb zu bewirken, außerdem besteht bei der Landung die Gefahr einer Bodenberührung.It is known that the rotor torque in helicopters to be compensated by a tail rotor, which has to be controlled by the pilot. The tail rotor needed a certain amount of propulsion power without causing any lift, and there is also a Risk of contact with the ground.

Weiter ist noch die koaxiale Bauweise mit zwei übereinanderliegenden, im entgegengesetzten Drehsinn umlaufenden Rotoren zum Ausgleich des Rotordrehmomentes bekannt. Dieses Prinzip erfordert ebenfalls eine Steuerung. Außerdem sind die Strömungsverhältnisse und die Stabilität bei höheren Fluggeschwindigkeiten ungünstig. Dann beginnt die Strömung an den rücklaufenden Rotorblättern abzureißen, wobei der Auftrieb stark abfällt und die notwendige Leistung ansteigt, so daß eine Geschwindigkeitssteigerung nicht mehr möglich ist. An den vorlaufenden Blättern ergeben sich hohe Anströmgeschwindigkeiten, so daß durch störende Macheffekte der Auftrieb abfällt und ein erhöhter Widerstand sowie große Blattorsionsmomente auftreten.There is also the coaxial construction with two superimposed, in opposite directions of rotation rotating rotors known to compensate for the rotor torque. This principle also requires a controller. In addition, the flow conditions and the stability at higher flight speeds unfavorable. Then the flow begins to tear off at the retreating rotor blades, whereby the Buoyancy drops sharply and the necessary power increases, so that an increase in speed does not more is possible. At the leading leaves there are high flow velocities, so that through disruptive maching effects of the decrease in lift and an increased drag as well as large blade torsion moments appear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Hubschraubern die Strömungsverhältnisse zu verbessern und die Leistung zu steigern. Außerdem soll die Sicherheit, suwic die Stabilität verbessert und das Steuern vereinfacht werden.The invention is based on the object of determining the flow conditions in such helicopters improve and increase performance. In addition, the security, suwic and the stability should be improved control can be simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß oberhalb des Rotors einseitig ein großflächiger Drehflügel mit einem Gegengewicht vorgesehen ist, der zur Anpassung des Einstellwinkels an die Ausgleichsbedingungen um seine Querachse zwischen Anschlägen schwenkbar gelagert ist und mit der Antriebswelle und der Rotorwelle variabel über ein Differentialgetriebe im entgegengesetzten Drehsinn verbunden ist, wobei die Zentralräder des Getriebes an der Antriebswelle bzw. an der Rotorwelle und die Planetenräder an der Drehflügelwelle angeordnet sind.According to the invention, this object is achieved in that a large area on one side is located above the rotor Rotary vane is provided with a counterweight, which is used to adapt the setting angle to the compensation conditions is pivotably mounted about its transverse axis between stops and with the drive shaft and the rotor shaft is variably connected via a differential gear in the opposite direction of rotation, the Central gears of the transmission on the drive shaft or on the rotor shaft and the planet gears on the Rotary vane shaft are arranged.

Um eine automatische Verstellung des Anstellwinkels im Autorotationsflug zu ermöglichen, ist mit demTo enable automatic adjustment of the angle of attack in autorotation flight, the

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<>s Drehflügel eine Hohlachse fest verbunden, welche drehbar auf der Drehflügelquere9hse angeordnet ist und einen Führungsschlitz for einen an der Drehflügelquerachse befestigten Anschlagzapfen aufweist.<> s rotary wing firmly connected to a hollow axle, which is rotatably arranged on the rotary wing transverse axis and a guide slot for one on the transverse axis of the rotary vane Has attached stop pin.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den den Ausgleich des Rotordrehmomemes bewirkenden Drehflügel ein Auftrieb erzeugt wird und dadurch der Rotor entlastet wird. Im Reiseflug wird von den durch den Luftwiderstand auf der Seite der rdcklaufenden Rotorblätter angehaltenen Drehflügel das Rotordrehmoment, sowie die Unsymmetrie des Rotorauftriebes kompensiert. Dabei ist die Anströmgeschwindigkeit auf den Drehflügel gleich der Fluggeschwindigkeit, so daß die Strömung nicht abreißen kann, wodurch hohe Fluggeschwindigkeiten nnöglich sind. Durch die Anordnung des Drehflügel oberhalb des Rotors wird die Gefahr der Bodenberührung während einer Landung vermieden. Beim Auturotationsflug gewährleiste! der großflächige Drehflügel inn intensives Abbremsen des Hubschraubers im Sinkflug, wodurch die Flugsicherheit verbessert wird. Der Ausgleich des Rotordrehmomentes, sowie der Unsymmetrie des Auftriebes wird über das Differentialgetriebe automatisch geregelt, wodurch das Steuern derartiger Hubschrauber vereinfacht wird.The advantages achieved by the invention are in particular that by the compensation of the Rotordrehmomemes causing rotary wing a lift is generated and thereby the rotor is relieved. During cruise it is caused by air resistance On the side of the retracting rotor blades, the rotating blades stopped the rotor torque, as well as the asymmetry of the rotor lift compensated. The flow velocity on the rotary vane is the same as that Airspeed so that the flow cannot stall, creating high airspeeds are not possible. The arrangement of the rotary vane above the rotor increases the risk of contact with the ground avoided during a landing. During auto rotation flight guarantee! the large rotating wing in intensive braking of the helicopter in Descent, which improves flight safety. The compensation of the rotor torque, as well as the The asymmetry of the lift is automatically regulated via the differential gear, whereby the steering such helicopter is simplified.

Ein \u5-fuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An \ u5-exemplary embodiment of the invention is in the Drawing shown and is described in more detail below.

Die F i g. 1 und 2 zeigt den oberhalb des Rotors 3 einseitig angeordneten Drehflügel 48 mit einem Gegengewicht 49, welcher mit der Antriebswelle 9 und der Rotorwelle 60 über ein Differentialgetriebe 50 verbunden ist, wobei die Zentrairader 55, 59 des Getriebes an der Antriebswelle über einen Freilauf 56 bzw. an der Rotorwelle und die Planetenräder 57 an der Drehflügelwelle 58 angeschlossen sind. Der Drehflügel ist zur Anpassung des Einstellwinkels an die Ausgleichsbedingungen um seine Querachse 52 zwischen Anschlägen 53,54 schwenkbar gelagert.The F i g. 1 and 2 show the rotary vane 48 arranged on one side above the rotor 3 with a Counterweight 49, which is connected to the drive shaft 9 and the rotor shaft 60 via a differential gear 50 is connected, the central wheels 55, 59 of the transmission on the drive shaft via a freewheel 56 or on the rotor shaft and the planet gears 57 are connected to the rotary vane shaft 58. The rotary wing is to adapt the setting angle to the compensation conditions mounted pivotably about its transverse axis 52 between stops 53,54.

Die Wirkungsweise der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben.The mode of operation of the invention is described in more detail below.

Die Antriebswelle 9 mit dem unteren Zentralrad 55 treibt über die Planetenräder 57 und die DrehflügelwelleThe drive shaft 9 with the lower central gear 55 drives via the planet gears 57 and the rotary vane shaft

58 den Drehflügel 48, sowie über das obere Zentralrad58 the rotary vane 48, as well as the upper central wheel

59 und die Rotorwelle 60 den Rotor 3 variabel und in entgegengesetzter Richtung an. Mit zunehmender Drehgeschwindigkeit erfährt der großflächige Drehflügel durch die Luftkräfte einen Widerstand, wodurch der Rotor, gestützt an den dann gebremsten Planetenrädern in die entgegengesetzte Richtung dreht. Die Lange, Tiefe sowie der Einstellwinkel des Drehflügels ist mit dem Rotordrehmoment und der Unsymmetrie des Rotorauftriebes so abgestimmt, daß er schon bei geringen Fluggeschwindigkeiten durch die Anströmung der Luftkräfte, auf der Seite des rücklaufenden Rotorblattes gestoppt wird. In dieser Fluglage bewirkt der Drehflügel als einseitige Tragfläche, den Ausgleich des Rotordrehmomentes und der Unsymmetrie des Auftriebes. Damit wird der Rotor entlastet und ein Abreißen der Strömung verhindert, so daß die Höchstgeschwindigkeit gesteigert werden kann. Der Drehflügel als Tragfläche pendelt sich im Vorwärtsflug durch die Wirkung der anströmenden Luftkräfte und die Gegenwirkung des Rotordrehmomentes in eine Stellung mit geringem Widerstand ein. Da die Tragfläche in diesem Flugzustand in der Rücklage und somit hinter dem Schwerpunkt bzw. Drehpunkt liegt, können geringe Pendelbewegungen, verursacht durch ungleich-59 and the rotor shaft 60 the rotor 3 variable and in opposite direction. As the speed of rotation increases, the large-area rotary wing experiences the air forces create a resistance, which causes the rotor to be supported by the planet gears, which are then braked rotates in the opposite direction. The length, depth and the setting angle of the rotary vane is with the rotor torque and the asymmetry of the rotor lift so matched that it is already at low flight speeds due to the flow of air forces, on the side of the returning Rotor blade is stopped. In this flight position, the rotary wing acts as a one-sided wing to compensate the rotor torque and the asymmetry of the lift. So that the rotor is relieved and a Prevents the flow from breaking off, so that the maximum speed can be increased. Of the Rotary wing as a wing oscillates in forward flight due to the effect of the incoming air forces and the Counteraction of the rotor torque in a position with low resistance. Since the wing is in this flight condition is in the rear position and thus behind the center of gravity or pivot point low pendulum movements, caused by unequal

mäßiges Wirken der Kräfte, das StabUitätsverhalten nicht störend beeinflussen.moderate action of the forces, the stability behavior do not interfere.

Im Aworatationsflug, wöbe] kein Rotnrdrehmoment vorhanden ist, nimmt der Drehflügel die Drehrichtung des Rotors ein und bewirkt durch seine große Fische ein s intensives Abbremsen im Sinkflug.In the response flight, wöbe] no red north torque is present, the rotary wing adopts the direction of rotation of the rotor and causes a s due to its large fish intensive braking in descent.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

• Device for automatic compensation of the rotor torque and the asymmetry of the lift in a helicopter with a s-driven rotor, characterized in that a large rotary wing (48) with a counterweight (49) is provided on one side above the rotor (3), which is provided for adjustment the setting angle at the equalizing conditions to \ o its transverse axis (52) between abutments (53, 54) is pivotally mounted and variable with the drive shaft (9) and the rotor shaft (60) top is a differential gear (50) in the opposite sense of rotation, wherein dip central wheel (55, 59) of the transmission are arranged on the drive shaft with a freewheel (56) or on the rotor shaft and the planetary gears (57) on the rotary vane shaft (58).