DE19841855B4 - Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung für einen Hubschrauberhauptrotor - Google Patents

Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung für einen Hubschrauberhauptrotor Download PDF

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Abstract

Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung für einen Hubschrauber-Hauptrotor mit einem von einem Hauptgetriebe (2) drehantreibbaren Rotormast (12) und einem Rotorkopf (4), mit mehreren gleichmäßig am Umfang einer Rotornabe angeordneten Rotorblättern (20), deren Einstellwinkel von hydraulischen Stellgliedern (24) individuell ansteuerbar ist, welche in einem mit dem Hauptrotor drehenden System angeordnet sind, wobei eine drehantreibbare Hydraulikpumpe (28) zur Leistungsversorgung der hydraulischen Stellglieder (24) vorgesehen ist, die im drehenden System angebracht ist und eine Eingangswelle (37) aufweist, welche in trieblicher Verbindung mit einer Welle (30) steht,
dadurch gekennzeichnet,
– dass sich die Welle (30) koaxial in einem zentralen Hohlraum des Rotormasts (12) erstreckt und drehfest mit der Eingangswelle (37) der einzigen, ebenfalls zum Rotormast (12) koaxial angeordneten Hydraulikpumpe (28) verbunden ist und
– dass die Welle (30) vom Hauptgetriebe (2) mit einer anderen Drehzahl wie der Rotormast (12) antreibbar ist und die Relativdrehzahl zwischen dem Rotormast (12) und der Welle (30) größer ist als...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung für einen Hubschrauber-Hauptrotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Übliche Steuerungsvorrichtungen für Hubschrauber-Hauptrotoren erlauben eine kollektive und eine einfache zyklische Rotorblattverstellung. Die kollektive Rotorblattverstellung, bei der die Einstellwinkel aller Rotorblätter gleichermaßen verändert werden, wird benutzt, um den Auftrieb des Hubschraubers zu verändern. Roll- und Nickmomente werden mit Hilfe der einfachen zyklischen Blattverstellung erzeugt. Bei der einfachen zyklischen Rotorblattverstellung folgt der Einstellwinkel eines Rotorblatts während einer Rotorumdrehung einem vorzugsweise sinusförmigen Verlauf mit einem Maximum und einem Minimum. Diese Steuerbewegungen sind mit einer herkömmlichen Steuerungsvorrichtung, welche eine Taumelscheibe aufweist, möglich.
  • Ein niedrigeres Vibrationsniveau, bessere Flugleistungen und eine geringere Geräuschemission können erzielt werden, indem der kollektiven und einfachen zyklischen Einstellwinkel-Verstellung individuell höherfrequente Einstellwinkel-Änderungen überlagert werden, um beispielsweise rotorblattinduzierten Schwingungen entgegenzuwirken. Solche höherfrequente Einstellwinkel-Änderungen können mit einer Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung erzeugt werden.
  • Aus der US 4,379,678 ist eine gattungsgemäße Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung für einen Hubschrauberrotor bekannt, bei welcher die Einstellwinkel der einzelnen Rotorblätter von hydraulischen Stellgliedern individuell ansteuerbar sind. Die hydraulischen Stellglieder sind im während des Betriebs drehenden System des Hauptrotors angeordnet. Zur Leistungsversorgung der hydraulischen Stellglieder sind mehrere hydraulische, drehantreibbare Pumpen vorgesehen, welche im drehenden System angeordnet sind. Jede Pumpe ist mit einem Pumpenritzel über ein Stirnrad bzw. ein Getriebe in trieblicher Verbindung mit einem zentralen Standrohr. Wenn der Hubschrauber-Hauptrotor dreht, werden die einzelnen Pumpen angetrieben, wobei das Standrohr als Drehmomentenstütze dient.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung so zu verbessern, dass die Leistungsversorgung der hydraulischen Stellglieder eine geringere Baugröße einnimmt und ein geringeres Gewicht aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es wird also vorgeschlagen, anstatt eines bekannten Standrohrs eine drehbare Welle vorzusehen, wobei erfindungsgemäß sich die Welle koaxial in einem zentralen Hohlraum des Rotormasts erstreckt und drehfest mit der Eingangswelle der ebenfalls zum Rotormast koaxial angeordneten Hydraulikpumpe verbunden ist und die Welle vom Hauptgetriebe mit einer anderen Drehzahl wie der Rotormast antreibbar ist und die Relativdrehzahl zwischen Rotormast und der Welle größer ist als die Relativdrehzahl zwischen Rotormast und einem hubschrauberzellenbezogenen, nichtdrehenden System. Die größere Relativdrehzahl, welche zum Antrieb der hydraulischen Pumpe zur Verfügung steht, ermöglicht bei gleicher Pumpenleistung eine kleinere Baugröße und ein geringeres Gewicht.
  • Zum Antrieb der Welle kann ein Getriebe, z.B. ein Planetengetriebe, mit einer oder mit mehreren Übersetzungsstufen vorgesehen sein. Es können auch ohnehin vorhandene Übersetzungselemente des Hauptgetriebes genutzt werden. Die Welle kann dabei mittels Wälzlagern im Rotormast gelagert sein.
  • Eine hohe Relativdrehzahl und damit eine besonders kompakte Bauform läßt sich erzielen, wenn die Welle mit zum Rotormast entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben ist.
  • Eine hohe Sicherheit der Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung ist erzielbar, wenn zur Übertragung von Primär-Steuerbewegungen – also kollektiver und einfacher zyklischer Ansteuerung – eine herkömmliche, aus einem drehfesten und einem drehbaren Teil bestehende Taumelscheibe vorgesehen ist. Diese ist gegenüber dem Rotormast kippbar und axial verschiebbar gelagert und von mindestens drei am nichtdrehenden Teil angelenkten Stellgliedern im nichtdrehenden System betätigbar. Die im drehenden System angeordneten hydraulischen Stellglieder zur individuellen Blatt-Ansteuerung sind hierbei zwischen Anschlüssen am drehenden Teil der Taumelscheibe und Einstellwinkel-Steuerhebeln der Rotorblätter angeordnet. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden den Primär-Steuerbewegungen die individuellen Steuerbewegungen überlagert. Bei Ausfall der individuellen Blatt-Ansteuerung stehen die überlebensnotwendigen Funktionen der Primär-Steuerung noch zur Verfügung.
    •
  • Anhand der beiliegenden Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.
  • In 1 ist mit 2 ein Hauptgetriebe und mit 4 ein Rotorkopf eines Hubschraubers bezeichnet. Das Hauptgetriebe weist in der letzten Stufe z.B. zwei Stirnräder 6, 8 auf, welche auf ein gemeinsames Abtriebsrad 10 treiben. Das Abtriebsrad 10 ist drehfest mit einem Rotormast 12 verbunden. Ein nichtdre hende Teil 38 einer Taumelscheibe ist von mindestens drei Steuerstangen 14 im nichtdrehenden System betätigbar. Zwischen jeweils einem Einstellwinkel-Steuerhebel 18 jedes Rotorblatts 20 und einem Anschluß 22 am drehenden Teil 16 der Taumelscheibe ist ein hydraulisches Stellglied 24 angeordnet. Damit kann der Primär-Steuerung – der kollektiven und einfachen zyklischen Einstellwinkel-Verstellung –, die von der Taumelscheibe ins drehende System übertragen wird, individuell eine höherfrequente Einstellwinkel-Änderung überlagert werden, um beispielsweise rotorblattinduzierten Schwingungen entgegenzuwirken.
  • Eine hydraulische Leistungsversorgungseinrichtung 26 mit einer drehantreibbaren Hydraulikpumpe 28 ist im drehenden System untergebracht, wobei die Hydraulikpumpe 28 koaxial zum Rotormast 12 angeordnet ist. Der Rotormast 12 weist einen zentralen Hohlraum auf, durch den eine Welle 30 geführt ist. Die Welle 30 ist drehfest an eine Eingangswelle 37 der Hydraulikpumpe 28 gekoppelt. Im Hauptgetriebe 2 ist ein Getriebe 33 in Form eines Planetengetriebes zum Antrieb der Welle 30 vorgesehen. Das Hohlrad 40 ist drehfest mit dem Rotormast 12 verbunden und treibt die Planetenräder 39 an. Die Planetenachsen sind im Gehäuse des Hauptgetriebes verankert. Die Planetenräder sind in ständigem Zahneingriff mit einem Sonnenrad 36, welches auf der Welle 30 sitzt. Die Welle 30 wird somit mit zum Rotormast 12 entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben, so daß an der Eingangswelle 37 der Hydraulikpumpe eine hohe Relativdrehzahl anliegt, welche eine kleine Baugröße der Hydraulikpumpe ermöglicht.
  • In der Leistungsversorgungseinrichtung 26 sind in einer kompakten Einheit neben der Pumpe 28 ein Ölreservoir, Filter, Flüssigkeitsakkumulatoren sowie Steuerventile untergebracht, die nicht dargestellt sind.
  • Die Stellglieder 24 sind über nicht dargestellte hydraulische Rohrverbindungen mit der Leistungsversorgungseinrichtung 26 verbunden.
  • Ein Öl-/Luftwärmetauscher 34 wird bei einer Drehbewegung des Rotorkopfes ständig umströmt und gibt die in der Leistungsversorgungseinrichtung 26 anfallende Verlustwärme nach außen ab.
  • Die Anschlüsse für die hydraulischen Versorgungsleitungen am Pumpengehäuse befinden sich im drehenden System, so dass keine hydraulischen Drehdurchführungen erforderlich sind.
    • 2
    Hauptgetriebe
    4
    Rotorkopf
    6
    Stirnrad
    8
    Stirnrad
    10
    Abtriebsrad
    12
    Rotormast
    14
    Steuerstange im nichtdrehenden Teil
    16
    drehender Teil der Taumelscheibe
    18
    Einstellwinkel-Steuerhebel
    20
    Rotorblatt
    22
    Anschluß
    24
    Stellglied
    26
    Leistungsversorgungseinrichtung
    28
    Hydraulikpumpe
    30
    Welle
    32
    Gehäuse des Hauptgetriebes
    33
    Getriebe
    34
    Öl-/Luftwärmetauscher
    36
    Sonnenrad
    37
    Eingangswelle
    38
    nichtdrehendes Teil
    39
    Planetenräder
    40
    Hohlrad

Claims (4)

  1. Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung für einen Hubschrauber-Hauptrotor mit einem von einem Hauptgetriebe (2) drehantreibbaren Rotormast (12) und einem Rotorkopf (4), mit mehreren gleichmäßig am Umfang einer Rotornabe angeordneten Rotorblättern (20), deren Einstellwinkel von hydraulischen Stellgliedern (24) individuell ansteuerbar ist, welche in einem mit dem Hauptrotor drehenden System angeordnet sind, wobei eine drehantreibbare Hydraulikpumpe (28) zur Leistungsversorgung der hydraulischen Stellglieder (24) vorgesehen ist, die im drehenden System angebracht ist und eine Eingangswelle (37) aufweist, welche in trieblicher Verbindung mit einer Welle (30) steht, dadurch gekennzeichnet, – dass sich die Welle (30) koaxial in einem zentralen Hohlraum des Rotormasts (12) erstreckt und drehfest mit der Eingangswelle (37) der einzigen, ebenfalls zum Rotormast (12) koaxial angeordneten Hydraulikpumpe (28) verbunden ist und – dass die Welle (30) vom Hauptgetriebe (2) mit einer anderen Drehzahl wie der Rotormast (12) antreibbar ist und die Relativdrehzahl zwischen dem Rotormast (12) und der Welle (30) größer ist als die Relativdrehzahl zwischen Rotormast (12) und einem hubschrauberzellenbezogenen, nichtdrehenden System.
  2. Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (30) mit zum Rotormast (12) entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben ist.
  3. Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einem nichtdrehenden Teil (38) und einem drehenden Teil (16) bestehenden Taumelscheibe vorgesehen ist, die zur Übertragung von Primär-Steuerbewegungen vom nichtdrehenden System in das drehende System dient, welche gegenüber dem Rotormast (12) kippbar und axial verschiebbar gelagert ist, wobei die im drehenden System angeordneten hydraulischen Stellglieder (24) zwischen Anschlüssen (22) am drehenden Teil (16) der Taumelscheibe und Einstellwinkel-Steuerhebeln (18) der Rotorblätter (20) angeordnet sind.
  4. Einzelblatt-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptgetriebe (2) ein Getriebe (33) zum Antrieb der Welle (30) vorgesehen ist.
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