DE19915085A1

DE19915085A1 - Rotorblatt für einen lagerlosen Rotor eines Hubschraubers

Info

Publication number: DE19915085A1
Application number: DE19915085A
Authority: DE
Inventors: Karl Bauer; Gerald Kuntze-Fechner; Gerhard Hausmann; Bernhard Enenkl
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: DE19915085C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für einen lagerlosen Rotor eines Hubschraubers, wobei das Rotorblatt im Bereich zum Rotorkopf hin und in Rotorblattlängsrichtung einen Flexbeam mit integriertem schlag-, schwenk- und torsionsweichen Bereichen besitzt, der am Rotorkopf befestigt ist und der Flexbeam von einer Steuertüte umhüllt ist und die Steuertüte in einem Übergangsbereich zwischen Flexbeam und auftrieberzeugendem Blatt befestigt ist und Dämpfungselemente angeordnet sind zur Dämpfung des rotierenden Rotorblatts in der Schwenkebene. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, an einem Rotorblatt für den Rotor eines Hubschraubers bei dortigen Dämpfungselementen die Dämpferauslenkungen zu verkleinern, um in der Bauhöhe reduzierte Dämpfungselemente zu realisieren, um somit die Dämpfungselemente einfacher und kostengünstiger zu machen. DOLLAR A Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Dämpfungselemente (40, 40') angeordnet sind zwischen dem schwenkweichen Bereich (SG) des Flexbeam (2) und der Befestigung der Steuertüte (1) in dem Übergangsbereich (17) des Rotorblattes (R).

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für einen lagerlosen Rotor eines Hubschraubers, wobei das Rotorblatt im Bereich zum Rotorkopf hin und in Rotorblattlängsrichtung einen Flexbeam mit integriertem schlag-, schwenk- und torsionsweichen Bereichen besitzt, der am Rotorkopf befestigt ist und der Flexbeam von einer Steuertüte umhüllt ist und die Steuertüte in einem Übergangsbereich zwischen Flexbeam und auftrieberzeugenden Blatt befestigt ist und Dämpfungselemente angeordnet sind zur Dämpfung des rotierenden Rotorblatts in der Schwenkebene.

Rotorblätter für Hubschrauber werden überwiegend aus Faserverbund-Werkstoff hergestellt. Die Rotorblätter werden bei Betrieb des Hubschraubers in verschiedenen Richtungen ausgelenkt und dadurch stark belastet. Das Rotorblatt bei einem lagerlosen Rotor besitzt am inneren Ende zum Rotorkopf hin ein biege- und torsionsweiches Strukturelement (genannt Flexbeam), das die Bewegungen in Schlag-, Schwenkrichtung und die Winkelauslenkung um die Torsionsachse zuläßt. Außerdem überträgt der Flexbeam die Fliehkräfte des Blattes auf den Rotorkopf. Der torsionsweiche Bereich des Flexbeam befindet sich innerhalb einer torsionssteifen Steuertüte, über die die Steuerbewegungen in den auftrieberzeugenden Blattbereich des Rotorblattes eingeleitet werden. Damit der Flexbeam separat gefertigt bzw. bei Beschädigung ausgetauscht werden kann, wird oft eine Trennstelle zwischen Flexbeam und auftrieberzeugenden Blattbereich eingebaut. Das Rotorblatt ist in einem solchen Fall zweistückig ausgebildet. Gleichzeitig kann diese Trennstelle für eine Blattfaltung genutzt werden. Bei der Blattfaltung kann ein auftrieberzeugendes Blatt an der Trennstelle durch Entfernung eines Verbindungsmittels in eine solche Richtung geschwenkt werden, so daß ein Hubschrauber platzsparender in einem Transportmittel untergebracht werden kann.

Die Steuertüte ist mit einer Steuerung verbunden. Über die Steuertüte ist eine Steuerbewegung in den auftrieberzeugenden Blattbereich einleitbar. Als Steuer bewegung ist eine Winkelauslenkung des Rotorblatts um die Torsionsachse (entspricht der Mittellängsachse) des Flexbeam zu verstehen. Beim rotierenden Rotorblatt kommt es im Zusammenhang mit einer Auslenkung zu einer Schwenkung (Schwenkung aus der Rotorblattlängsachse) des Blattbereichs innerhalb einer Ebene, der Schwenkebene, die im wesentlichen mit der Rotationsebene des Rotorblatts identisch ist.

Um ausreichende Boden- und Luftresonanzstabilität sicherzustellen, muß die Schwenkbewegung des Rotorblattes gedämpft werden. Für diese Dämpfung sind Dämpfer (Dämpfungselemente) notwendig. Sehr oft bestehen diese Dämpfungselemente (aus Gründen der Steifigkeit) aus einem mehrschichtigen Elasto merverbund. Die notwendige Dämpfung entsteht durch die periodische Schub verzerrung dieser Elastomerschichten.

Bei bisher bekannten Rotorblättern sind die Dämpfungselemente zwischen Anschluß des Rotorblattes am Rotorkopf und schwenkweichem Bereich angeordnet.

Bei der DE 35 26 470 C1 sind weiterhin die Dämpfungselemente auf der Außenwandung der Steuertüte in Nähe des rotorkopfnahen Randes der Steuertüte, d. h. oberhalb bzw. unterhalb des Flexbeam angeordnet und damit oberhalb und unterhalb der Schwenkebene des Rotorblatts angeordnet. Durch den großen Abstand des Dämpfungselements zum fiktiven Schwenkgelenk (entspricht dem schwenkweichen Bereich) ergeben sich verhältnismäßig große Verschiebewege der Dämpferschichten. Diese relativ großen Verschiebewege erfordern jedoch im Hinblick auf eine ausreichende Lebensdauer auch eine große Bauhöhe des Dämpfungselementes. Die Bauhöhe des Dämpfungselements und die Anordnung oberhalb bzw. unterhalb des Flexbeam beeinflussen die Aerodynamik nachteilig. Bei außen liegenden Dämpfungselementen können zudem Probleme mit der Freigängigkeit von Steuerstangen oder Rotorkopfabdeckungen auftreten. Hochbauende Dämpfungselemente bestehen aus mehreren Elastomerschichten, zwischen denen sich steife Schichten befinden, um die Axiallasten aufzunehmen. Diese Dämpfer sind aufwendig zu fertigen und somit teuer. Damit keine Dämpfungsverluste auftreten muß die Befestigung der Dämpfungselemente und deren Krafteinleitung spielfrei und sehr steif ausgeführt werden.

Die DE 37 07 333 A1 kennt das Problem, daß wegen möglicher instabiler Schwingungen des Rotorblattes (insbesondere während des Rotoranlaufs und -auslaufs) eine Dämpfung der Schwenkbewegung des Blattes erforderlich wird. Das Dokument lehrt, wie durch die Anlenkung der Steuerstange das Problem gelöst werden kann. Die Lösung sieht vor, Dämpfer beiderseits der Wurzel eines einstückig ausgebildeten Rotorblatts anzuordnen. Die Wurzel ist am Rotorkopf befestigt und Teil eines Flexbeam. Die Anlenkung der Steuerstange erfolgt gemäß der bekannten Lösung unmittelbar an einem zwischen Dämpfungseinrichtung und Strebe angeordneten steifen Verbindungsglied. Trotz einer Verlagerung der Dämpfer von der Außenfläche der Steuertüte in den Innenbereich der Steuertüte und damit näher in den Bereich der Flexbeamwurzel, existieren dennoch relativ große Verschiebungen der Dämpferschichten, da auch hier der Abstand des Dämpfungselements zum fiktiven Schwenkgelenk immer noch verhältnismäßig groß ist. Diese Beanspruchung erfordert mit Blick auf eine ausreichende Lebensdauer eine große Bauhöhe der Dämpfer. Solche Dämpfer sind außerdem aufwendig in der Fertigung und damit teuer. Der bekannten Lösung gelang lediglich eine Verbesserung der aerodynamischen Verhältnisse an der Steuertüte.

Die DE 29 27 263 A1 zeigt keine veränderte Anordnung der Dämpfungselemente. Auch dort befinden sich die Dämpfungselemente im Bereich der Wurzel des Flexbeams. Die DE 37 34 592 A1 erbringt die Verbesserung, daß die im Bereich der Wurzel des Flexbeam angeordnete Dämpfungseinrichtung in der Schwenkebene positioniert ist. Dennoch existieren relativ große Auslenkungen für das einzelne Dämpfungselement. Es werden weiterhin relativ große Bauhöhen des Dämpfungselements notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, an einem Rotorblatt für einen lagerlosen Rotor eines Hubschraubers bei dortigen Dämpfungselementen die Dämpferauslenkungen zu verkleinern, um wesentlich flachere Formen von Dämpfungselementen zu realisieren, die einfacher und kostengünstiger zu gestalten sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Dämpfungselemente angeordnet sind zwischen dem schwenkweichen Bereich des Flexbeam (fiktivem Schwenkgelenk) und der Befestigung der Steuertüte in dem Übergangsbereich des Rotorblatts. Durch diese Gestaltung wird das Übersetzungsverhältnis von "Schwenkbewegung des Rotorblatts zu Dämpferverschiebung" verändert, welches zu geringerer Auslenkung des Dämpfungselements führt. Bei der Dämpferverschiebung erhalten die dämpfenden Elastomerschichten eines Dämpfungselements eine zeitweise Schubverzerrung gegenüber ihrer Ausgangslage (Ruhelage). Eine Projektion der oberen, ausgelenkten Elastomerschicht auf die untere Elastomerschicht zeigt bei einer Schubverzerrung einen veränderten Überdeckungsgrad. Diese Schubverzerrung wird auch Dämpferauslenkung genannt. Ein Vorteil der erzielbaren, geringeren Dämpferauslenkung besteht darin, daß die Projektion der oberen, ausgelenkten Dämpferplatte auf die untere Dämpferplatte einen großen Überdeckungsgrad aufweist, so daß sich dadurch geringere Momente und damit ein niedrigeres Schubspannungsniveau ergeben. Der Grad der Beanspruchung des Dämpfungselements wird damit verringert. Die Bauhöhe eines Dämpfungselements kann deutlich reduziert werden.

Der Vorteil Dämpfungselemente geringerer Bauhöhe einzusetzen, eröffnet auch die Möglichkeit den von der Steuertüte umhüllten Raum besser auszunutzen bzw. die Steuertüte aerodynamisch günstiger zu gestalten. Die Steuertüte kann kompakter gestaltet werden.

Eine Verkleidung des Rotorkopfes kann aerodynamisch günstiger realisiert werden. Vorteilhafterweise können Dämpfungselemente so angeordnet werden, daß alle Dämp fungselemente gleich belastet werden, wodurch ein vorzeitiger Ausfall einzelner Elemente weitgehend vermieden wird.

Eine optimale und damit vorteilhafte Ausgestaltung (Anspruch 2) wird erreicht, wenn Dämpfungselemente zwischen dem schwenkweichen Bereich (SG) und dem Übergangsbereich des Rotorblattes und dort im wesentlichen seitlich vom Flexbeam in der Schwenkebene angeordnet sind. Damit können sie am effektivsten die Schwenkung des Rotorblattes dämpfen. Die Dämpfungselemente sind dabei innerhalb der Steuertüte angeordnet. Der Abstand des einzelnen Dämpfungselements gegenüber der Mittellängsachse des Flexbeams ist dabei besonders gering. Damit ergeben sich besonders kleine Wege der Auslenkung der Elastomerschicht. Insbesondere bei Rotorblättern mit einer Trennstelle können die Dämpfungselemente an der Trennstelle unter Ausnützung des bereits vorhandenen Raumes angeordnet werden. Die Dämpfungselemente werden dabei auf der bereits vorhandenen Befestigungsplatte zum Verbinden von Flexbeamkopf und auftrieberzeugenden Blatt angeordnet. Nach einer weiteren Ausgestaltung (Anspruch 3) ist vorgesehen, daß das Dämpfungselement lösbar mit der umhüllenden Steuertüte und dem Rotorblatt verbunden ist. Diese Gestaltung ermöglicht eine rasche Austauschbarkeit des Dämpfungselements, wenn erforderlich.

Nach einer weiteren Ausgestaltung (Anspruch 4) ist das Dämpfungselement einerseits an der Befestigungsplatte befestigt, die den Flexbeam mit dem auftrieberzeugenden Blatt verbindet und andererseits mit der Steuertüte befestigt. Die Befestigung der Dämpfungselemente erfolgt an der unmittelbar umgebenden Mantelfläche der Steuertüte.

Um die Baugröße der Steuertüte gering zu halten und somit die Steuertüte aero dynamisch zu optimieren, kann es erforderlich sein, die Dämpferquerschnittsfläche gering zu halten. Dabei kann eine nach Anspruch 5 gestaltete Ausführung hilfreich sein. Hierbei sind die Dämpferschichten mehrschichtig übereinander angeordnet, wodurch sich die projizierte Fläche des Dämpfungselements stark verringert und die Dämpfungselemente besser in die Steuertüte integriert werden können.

Von Vorteil könnte jedoch auch die Ausführung der Dämpfungsanordnung gemäß Anspruch 6 sein, bei der die Dämpfungselemente in einer Ebene (der Schwenkebene) hintereinander und vorzugsweise parallel zur Mittellängsachse des Flexbeam angeordnet sind. Dadurch kann die seitliche Abmessung (die Weite) der Steuertüte verringert werden, wobei die aerodynamische Eigenschaft verbessert wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung (Anspruch 7) kann der Flexbeamkopf als Befestigungsplatte ausgebildet sein. Es wird damit eine zusätzliche Befestigungsplatte eingespart.

Dabei zeigen

Fig. 1 Anordnung des Dämpfungselements außerhalb der Steuertüte nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 Anordnung der Dämpfungselemente vertikal zur Rotationsebene des Flexbeam nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 Funktionsprinzip der Dämpferkinematik nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 Neues Funktionsprinzip der Dämpferkinematik mit Dämpfungselementen zwischen Schwenkgelenk und der Befestigung der Steuertüte;

Fig. 5 Anordnung von Dämpfungselementen im Übergangsbereich eines zweistückigen Rotorblattes in perspektivischer Ansicht bei aufgeschnittener Steuertüte;

Fig. 6 Explosivdarstellung zu Fig. 5;

Fig. 7 Flexbeam mit integrierter Befestigungsplatte;

Fig. 8 Anordnung von Dämpfungselementen in der Schwenkebene parallel zur Mittellängsachse des Flexbeams in Reihe angeordnet;

Fig. 9 einstückiges Rotorblatt mit Anordnung der Dämpfungselemente im Übergangsbereich zwischen Flexbeam und auftrieberzeugenden Blatt.

Fig. 1 (Stand der Technik) zeigt schematisch das Funktionsprinzip eines bekannten lagerlosen Rotors mit 4 Rotorblättern. Der prinzipielle Aufbau eines Rotorblattes R umfaßt den Bereich des auftrieberzeugenden Blattes 3 sowie den zum Rotorkopf 5 hin in Rotorblattlängsrichtung angeordnete Flexbeam 2. Der Flexbeam 2 entspricht einem Strukturelement aus Faserverbund-Werkstoff. Das Ende des Flexbeam 2, welches dem Rotorkopf 5 zugeordnet ist, wird als Wurzel (bzw. Flexbeamwurzel) bezeichnet. Die Flexbeamwurzel ist mit der Nabe der Rotorachse verbunden. Nabe und Rotorachse sind Bestandteil des Rotorkopfes 5. Daß der Wurzel gegenüberliegende Ende vom Flexbeam 2 wird als Flexbeamkopf bezeichnet. Vom Flexbeamkopf erfolgt der Übergang zum auftrieberzeugenden Blatt 3. Dieser Übergang bildet einen Übergangsbereich. Wenn dieser Übergangsbereich nahtlos gestaltet ist, spricht man von einem einstückigen Rotorblatt. Ist jedoch dieser Übergangsbereich mit einer Trennstelle T ausgerüstet, spricht man von einem zweistückigen Rotorblatt. Die an nachfolgender Stelle beschriebene Erfindung ist sowohl für ein einstückiges als auch zweistückiges Rotorblatt anwendbar.

Der bei beiden Arten von Rotorblättern vorkommende Übergangsbereich ist ein Bereich der Anbindung der Steuertüte 1 an das Rotorblatt R, in welchem Torsionsmomente der Steuerung (über Steuerstange St) an das aerodynamische Blatt 3 formschlüssig eingebracht werden. Die beiden Grenzen des Übergangsbereiches werden festgelegt einerseits durch die Möglichkeit einer Verbindung der Steuertüte 1 mit dem Flexbeam 2 und andererseits durch die Möglichkeit einer Verbindung der Steuertüte 1 mit dem auftrieberzeugenden Blatt 3. Der Bereich zwischen diesen beiden Grenzen wird als der Übergangsbereich bezeichnet. Zwischen Flexbeam 2 mit umhüllender Steuertüte 1 und dem auftrieberzeugenden Blatt 3 befindet sich nach Fig. 1 eine Trennstelle T, die insbesondere einen Austausch des Flexbeam oder des Blattes bzw. eine Blattfaltung ermöglicht.

Der Flexbeam 2 hat integrierte schlag-, schwenk- und torsionsweiche Bereiche a, b und c. Die Steuertüte 1 ist torsionssteif und hat nach dem Stand der Technik in vertikaler Richtung an ihrer Ober- und Unterseite jeweils ein Dämpfungselement 4 angeordnet. Ein Gestänge steht im Eingriff mit einem Befestigungsmittel auf der Oberfläche der Steuertüte 1. Dieses Gestänge St bildet Teil einer Steuerung mit dessen Hilfe eine Kraft zur Winkelverstellung des Rotorblattes R erzeugt wird. Mit dieser Winkelverstellung wird der dem Fachmann bekannte Einstellwinkel des Rotorblattes eingestellt. Die Kraft zur Winkelverstellung wird über die Steuertüte 1 auf den Flexbeam 2 übertragen, wobei der Flexbeam 2 entlang der Mittellängsachse eine Torsionsbewegung ausführt, die zu einer Winkelverstellung des auftrieberzeugenden Blattes 3 führt. Beim rotierenden Rotorblatt R tritt in diesem Zusammenhang eine Schlagbewegung (vertikal zur Rotationsebene) sowie eine Schwenkbewegung (Schwenkung) in der Schwenkebene auf, die im wesentlichen übereinstimmt mit der Rotationsebene des Blattes. Wie das Schema weiter zeigt, besitzt deshalb der Flexbeam ein fiktives Schlaggelenk, fiktives Schwenkgelenk und einen Torsionsbereich. Die Schwenkbewegung des Rotorblattes wird durch die Dämpfungselemente gedämpft.

Fig. 2 (Stand der Technik) zeigt eine Anordnung der Dämpfungselemente nach dem Stand der Technik. Die Fig. 2 widerspiegelt den Schnitt A-A aus Fig. 1. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Flexbeam 2 von der Steuertüte 1 umhüllt ist. Bezüglich des Flexbeam sind die Dämpfungselemente dem Bereich der Flexbeamwurzel zugeordnet. Jeweils ein Dämpfungselement 4, 4' befindet sich bezüglich der Schwenkebene des Rotorblatts in vertikaler Richtung, oberhalb bzw. unterhalb der Steuertüte 1. Zur Gewährleistung der Dämpfung benötigen die Dämpfungselemente mehrere Dämpfungsschichten (Elastomerschichten) und erreichen damit eine relativ große Bauhöhe. Da die Dämpfungselemente 4, 4' außerhalb der Steuertüte 1 angeordnet sind, beeinflussen sie nachteilig die Aerodynamik des Rotorblattes R. Es können außerdem Probleme mit der Freigängigkeit von Steuerstangen oder der Rotorkopfabdeckung auftreten. Die Dämpfungselemente 4, 4' sind mit einer Steuertütenabstützung 6 mit Stützlager 7 verbunden, welches im Flexbeam 2 angeordnet ist.

Fig. 3 (Stand der Technik) zeigt das Funktionsprinzip der Dämpferkinematik der bekannten Anordnung nach Fig. 1. Es handelt sich um eine schematisierte Darstellung. Bei einer Schwenkbewegung des Blattes 3 in der Schwenkebene (entspricht der Bildebene) kommt es zu einer Auslenkung der Mittellängsachse ML₀ des Flexbeam 2 aus einer Position A1 in eine Position A2 und wieder zurück. Das Blatt 3 schwenkt somit in einem Winkel ζ um die Mittellängsachse. Aufgrund der steifen Anbindung des Blattes 3 an die Steuertüte 1 und die Steifigkeit der Steuertüte 1 selbst wird jedes Dämpfungselement 4, 4' ausgelenkt, d. h. die Elastomerschichten eines Dämpfungselements erhalten eine Schubverzerrung. Dargestellt ist die Schubverzerrung für das Dämpfungselement 4. Es wird die oberste Schicht 42 gegenüber der untersten Schicht 41 des Dämpfungselements 4 verschoben, was bildlich in der Draufsicht dargestellt ist. Dies ist auch zutreffend für das Dämpfungselement 4'.

Die Dämpferauslenkung, d. h. die Auslenkung eines Dämpfungselements, erfolgt näherungsweise entsprechend der Formel

S = a.tan ζ (1)

wobei ζ der Schwenkwinkel ist. Die Größe der Dämpferauslenkung S wird durch den Abstand a zwischen der Steuertütenabstützung 6 und dem Schwenkgelenk SG bestimmt. Aus konstruktiven Gründen ist der Abstand a nicht beliebig veränderbar. Das Schwenkgelenk SG kann aus Festigkeits- und Steifigkeitsgründen nicht weiter nach innen verlegt werden. Die Steuertütenabstützung 6 muß sich dagegen auf den steifen inneren Bereich des Flexbeam 2 abstützen und kann deshalb aus diesem Grunde nicht weiter nach außen (in Richtung des Schwenkgelenks SG) verlagert werden.

Fig. 4 zeigt das neue Funktionsprinzip der Dämpferkinematik mit Dämpfungs elementen 40, 40'. Die Dämpfungselemente 40, 40' sind zwischen dem schwenkweichen Bereich, dem sogenannten fiktiven Schwenkgelenk SG, des Flexbeam 2 und der Befestigung der Steuertüte 1 am Rotorblatt R angeordnet. Die Befestigung der Steuertüte 1 am Rotorblatt R erfolgt in einem Übergangsbereich zwischen Flexbeam 2 und auftrieberzeugenden Blatt 3. Der Flexbeamkopf ist im wesentlichen in diesen Übergangsbereich einbezogen. Bei einem zweistückigen Rotorblatt ist auch die Trennstelle T im Übergangsbereich angeordnet.

Der Übergangsbereich der Anbindung der Steuertüte 1 an das Rotorblatt R ist der Bereich, wo Torsionsmomente der Steuerung (ST) an das auftrieberzeugende Blatt 3 formschlüssig eingebracht werden.

Die Anordnung der Dämpfungselemente 40, 40' im Bereich zwischen fiktiven Schwenkgelenk SG und Befestigung der Steuertüte 1 am Rotorblatt R unterscheidet sich damit grundsätzlich zum bekannten Stand der Technik, der nur Anordnungen im Bereich der Wurzel des Flexbeams kennt.

In diesem neuen Bereich besteht die Möglichkeit innerhalb der Steuertüte die kleineren Dämpfungselemente oberhalb bzw. unterhalb der Schwenkebene oder in der Schwenkebene anzuordnen, ohne die Aerodynamik der Steuertüte zu verschlechtern oder eine Trennstelle nachteilig zu verändern.

Die Anordnung der Dämpfungselemente im Bereich der Flexbeamwurzel entfällt. Es ist nicht entscheidend, ob das Rotorblatt einstückig oder zweistückig gestaltet ist. Die erfindungsgemäße Lösung erbringt den Vorteil, daß die Dämpferauslenkung wesentlich reduziert werden kann ohne Einschränkung der Dämpferfunktion. Damit kann zugleich die Bauhöhe eines Dämpfungselements drastisch reduziert werden. Die Bauhöhe ist um das 3- bis 4-fache der bekannten Bauhöhe reduzierbar. Es wird damit möglich, das Dämpfungselement beispielsweise mit nur noch einer Elastomerschicht ohne Metallzwischenscheiben einzusetzen.

Eine besonders vorteilhafte Lösung ist, die Dämpfungselemente 40, 40' innerhalb des Übergangsbereiches des Rotorblatts anzuordnen und dort im wesentlichen seitlich vom Flexbeam 2 in der Schwenkebene S_E. Die Dämpfungselemente 40, 40' sind dabei innerhalb der Steuertüte 1 angeordnet und stehen nicht in direkter Verbindung mit der Steuerstange St des Rotorblattes R.

Besitzt das Rotorblatt eine Trennstelle T im Übergangsbereich, so wird in der Regel die Verbindung zwischen Flexbeamkopf und auftrieberzeugenden Blatt mittels einer Befestigungsplatte 8 (auch Beschlages 8 genannt) und dazugehöriger Verbindungsmittel realisiert. Dies ist zweckmäßig beispielsweise aus Gründen der Blattfaltung.

Vorteilhafterweise kann der in Folge der Trennstelle T vorhandene Raum zusätzlich zur Unterbringung der Dämpfungselemente 40, 40' genutzt werden. Die Steuertüte 1 kann damit im Bereich der Flexbeamwurzel aerodynamisch wesentlich günstiger gestaltet werden, da dort die Dämpfungselemente entfallen.

Das Funktionsprinzip nach Fig. 4 entspricht auch der Anordnung der Dämpfungselemente wie sie nachfolgend in den Fig. 5, 6, 7 und 8 gezeigt sind.

Die Dämpferauslenkung S zu der Anordnung nach Fig. 4 erfolgt nach der Formel

S= L₁-L₂ (2)

wobei

L₁=√(h₁²+(a+b₁)²)
h₁= c.sinα
b₁= c.cosα (3)

L₂=√(h₂²+(a+b₂)²)
h₂ = c.sin(α + ζ)
b₂ = c.cos(α + ζ) (4)

Der Index 1 in der Formel (3) kennzeichnet den Ausgangszustand vor dem Schwenken. Der Index 2 in der Formel (4) kennzeichnet den geschwenkten Zustand, d. h. die Auslenkung der Elastomerschichten des Dämpfungselements durch Schubverzerrung.

Der Ausgangszustand vor der Auslenkung wird durch die Position A1 der Mittel längsachse ML₀ des Flexbeam dargestellt. Der ausgelenkte Zustand des Flexbeam ist mit der Position A2 der Mittellängsachse ML₁ erreicht. Bei dieser Auslenkung um das Schwenkgelenk SG erfolgte eine Schwenkung im Winkel ζ. Mit der Steu ertütenabstützung 6 ist die Steuertüte 1 im Bereich der Blattwurzel des Flexbeams in der Position A1 der Mittellängsachse ML₀ fixiert. Dadurch, daß die Dämpfungselemente 40, 40' in der Schwenkebene (entspricht der Bildebene) des Rotorblattes hinter dem Schwenkgelenk SG (von der Flexbeamwurzel gesehen) im wesentlichen seitlich vom Flexbeam angeordnet sind, wird sichtbar, daß die nun erzielte Dämpferauslenkung S wesentlich kleiner ist als nach dem geschilderten Stand der Technik (Fig. 3).

Die Dämpferauslenkung S ist bildlich nach Fig. 4 durch Projektion der oberen auf die untere Elastomerschicht je eines Dämpfungselements in der Bildebene gezeigt. Die Dämpferauslenkung S ist hierbei vor allem von der Größe h, dem Dämpferabstand zur Flexbeamachse (entspricht der Mittellängsachse) abhängig.

Fig. 5 zeigt die Anordnung der Dämpfungselemente in perspektivischer Ansicht bei aufgeschnittener Steuertüte 1. Dort ist zu erkennen, daß der Flexbeam 2 in Blattlängsrichtung ausgerichtet ist. Im Übergangsbereich 17 ist eine Trennstelle T angeordnet, die durch die Befestigungsplatte 8 gebildet wird. Die Befestigungsplatte 8 verbindet den Kopf des Flexbeam 2 mit den Anschlußarmen 10, 10' des auftrieberzeugenden Blattes 3. Das Rotorblatt R ist somit zweistückig. Der Flexbeam ist umgeben von der Steuertüte 1. In Längsrichtung der dem Rotorkopf zugewandten Seite ist die Steuertüte 1 wiederum im inneren Bereich mittels der Steuertütenabstützung 6 am Stützlager abgestützt. Die Dämpfungselemente 40, 40' sind nahe dem Flexbeamkopf im wesentlichen seitlich vom Flexbeam 2 angeordnet. Die Dämpfungselemente 40, 40' sind somit in der Schwenkebene S_E des Rotorblattes R angeordnet. Sie befinden sich innerhalb der Steuertüte 1, d. h. sie befinden sich in dem Raum, der von der Steuertüte 1 umhüllt wird. Durch diese Anordnung der Dämpfungselemente 40, 40' gelingt es - wie Fig. 4 zeigt - die Dämpferauslenkung zu verkleinern. Die Pfeilrichtung zeigt die mögliche Schwenkrichtung S_R des Rotorblattes R in der Schwenkebene S_E an. Aufgrund verringerter Verschiebewege der Schichten im Dämpfungselement kann die Bauhöhe des Dämpfungselements geringer gegenüber dem Stand der Technik sein.

Durch die verbesserte Anordnung der Dämpfungselemente wird auch der Grad der Beanspruchung des einzelnen Dämpfungselements verringert und somit dessen Lebensdauer erhöht.

Die Dämpfungselemente 40, 40' sind mittels einer Befestigungsplatte 8 mit dem auftrieberzeugenden Blattbereich 3 steif und formschlüssig verbunden. Andererseits sind die Dämpfungselemente 40, 40' mit der Innenwandung der Steuertüte 1 steif verbunden. Somit sind die Befestigungsmittel 11, 11' des Dämpfungselements 40 und die Befestigungsmittel 9, 9' des Dämpfungselements 40' mit der Steuertüte 1 fest verbunden.

Fig. 6 ist eine Explosivdarstellung zu Fig. 5 und zeigt neben dem Flexbeam 2, der torsionssteifen Steuertüte 1 und dem auftrieberzeugenden Blattbereich 3 insbesondere die Befestigungsplatte 8, die Bohrungen trägt zur Aufnahme von Verbindungsmitteln. Die Befestigungsplatte 8 ist im wesentlichen U-förmig gestaltet, wobei im Sattel der U- Form mittig eine Aussparung (Langloch) angeordnet ist (in der Figur nicht sichtbar), die den Flexbeamkopf 15 aufnehmen kann. Im Sattel der U-Form, beidseitig der Aussparung, sind zwei Stege 8.1 und 8.2 angeordnet. An diesen Stegen werden die Dämpfungselemente 40, 40' angeordnet. Das Dämpfungselement 40 ist beispielsweise so montiert, daß es den Steg 8.1 in seinem Inneren aufnimmt. Analog ist das Dämpfungselement 40' mit dem Steg 8.2 verbunden. Die Befestigungsmittel 9, 9' und 11, 11' (z. B. Bolzenverbindung) sind mit der Steuertüte 1 verbindbar und werden dort aufgenommen. Analoges gilt für die Unterseite der Dämpfungselemente. Der Flexbeamkopf 15 wird durch das Langloch hindurch zwischen den beiden Wandungen der Befestigungsplatte 8 eingeführt und positioniert. Über die erkennbaren Bohrungen im Flexbeamkopf 15 und der Befestigungsplatte 8 werden Befestigungsmittel eingeführt, die eine feste Verbindung zwischen Flexbeamkopf 15 und Befestigungsplatte 8 ermöglichen. In der Befestigungsplatte 8 werden ebenfalls die Anschlußarme 10, 10' des auftrieberzeugenden Blattes 3 angeordnet und mittels Befestigungsmittel fixiert. Bei einer Montage der Dämpfungselemente 4, 4' gegenüber der Befestigungsplatte 8 können auch mehrere Dämpfungselemente übereinander angeordnet sein.

Fig. 7 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung eines Flexbeamkopfes. Nach der vorliegenden Fig. 7 wurde der Flexbeamkopf entsprechend der Gestalt einer Befestigungsplatte 16 ausgebildet. Es entfällt damit die Montage einer zusätzlichen Befestigungsplatte (beispielsweise der Befestigungsplatte 8) am Flexbeamkopf. Bei dem nach Fig. 7 ausgebildeten Flexbeamkopf entsprechend einer Befestigungsplatte 16 sind die Dämpfungselemente 40, 40' ebenfalls wie bereits beschrieben zu montieren.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit. Im Zusammenhang mit einer Befestigungsplatte 8 oder im Zusammenhang mit einem als Befestigungsplatte 16 ausgebildeten Flexbeamkopf können mehrere, einzelne Dämpfungselemente 40.0, 40.1, 40.2, 40.3 in einer Ebene, vorzugsweise parallel zur Mittellängsachse ML des Flexbeam 2 hintereinander angeordnet sein. Dadurch kann die seitliche Abmessung der Stautüte verringert werden. Die Dämpfungselemente 40.0, 40.1 entsprechen dabei einem Dämpfungselement 40 und analog die Dämpfungselemente 40.2, 40.3 einem Dämpfungselement 40'.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung der Dämpfungselemente 40, 40' am Beispiel eines einstückigen Rotorblatts R. Der Flexbeam 2 geht nahtlos in das auftrieberzeugende Blatt 3 über. Der Flexbeam 2 ist von Steuertüte 1 umhüllt. Ein Ende der Steuertüte ist mittels der Steuertütenabstützung 6 an einem Stützlager abgestützt. Die Dämpfungselemente 40, 40' sind vorteilhaft im Übergangsbereich 17 des Rotorblatts R positioniert. Der Übergangsbereich 17 entspricht dem bereits definierten Bereich. Eine ebenso dort positionierte Befestigungsplatte 8 ist im Übergangsbereich 17 mit dem Rotorblatt R verbunden (z. B. mittels 4 Bolzenverbindungen) und trägt die Dämpfungselemente 40, 40'. Diese sind mittels Befestigungsmittel 9, 9' und 11,11' an der Befestigungsplatte 8 und der Steuertüte 1 befestigt. Die Steuertüte 1 ist zur besseren Ansicht aufgeschnitten. Es ist erkennbar, daß die Dämpfungselemente 40, 40' in der Schwenkebene S_E seitlich vom Flexbeam 2 positioniert sind.

Claims

1. Rotorblatt für einen lagerlosen Rotor eines Hubschraubers, wobei das Rotorblatt im Bereich zum Rotorkopf hin und in Rotorblattlängsrichtung einen Flexbeam mit integrierten schlag-, schwenk- und torsionsweichen Bereichen besitzt, der am Rotorkopf befestigt ist und der Flexbeam von einer Steuertüte umhüllt ist und die Steuertüte in einem Übergangsbereich zwischen Flexbeam und auftrieberzeugenden Blatt befestigt ist und Dämpfungselemente angeordnet sind zur Dämpfung des rotierenden Rotorblatts in der Schwenkebene, dadurch gekennzeichnet, daß Dämpfungselemente (40, 40') angeordnet sind zwischen dem schwenkweichen Bereich (SG) des Flexbeam (2) und der Befestigung der Steuertüte (1).

2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (40, 40') im wesentlichen seitlich vom Flexbeam (2) in der Schwenkebene (S_E) angeordnet ist und von der Steuertüte (1) umhüllt ist.

3. Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (40, 40') lösbar mit der umhüllenden Steuertüte (1) und dem Rotorblatt (R) verbunden ist.

4. Rotorblatt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (40, 40') einerseits an einer Befestigungsplatte (8) befestigt ist, die mit dem Rotorblatt (R) im Übergangsbereich verbunden ist und andererseits mit der Steuertüte (1) befestigt ist.

5. Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dämpfungselemente übereinander angeordnet sind.

6. Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dämpfungselemente in der Schwenkebene (S_E), vorzugsweise parallel zur Mittellängsachse (ML) des Flexbeam (2) hintereinander angeordnet sind.

7. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flexbeamkopf als Befestigungsplatte 16 ausgebildet ist.