DE202012002493U1

DE202012002493U1 - helicopter tail

Info

Publication number: DE202012002493U1
Application number: DE201220002493
Authority: DE
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-06-12
Anticipated expiration: 2022-03-14

Abstract

Hubschrauberheck mit – einem rohrförmigen, an einem hinteren Bereich eines Kabinenrumpfes eines Hubschraubers befestigten Heckausleger (3), der als ein einteiliges Hohlbauteil (12) aus Faserverbundwerkstoffen ausgebildet ist und – einer an einem hinteren Ende (5) des Heckauslegers (3) befestigten, senkrecht ausgerichteten, einen Heckrotor (7) aufnehmenden und insbesondere den Heckrotor (7) ummantelnden Heckflosse (6) aus Faserverbundwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nasenabschnitt (9) entlang einer angeströmten Vorderkante (11) der Heckflosse in den als einteiliges Hohlbauteil (12) ausgebildeten Heckausleger (3) integriert ist, sich dieser integrierte Nasenabschnitt (9) mindestens über eine Hälfte der Spannweite der Vorderkante erstreckt und ein sich im wesentlichen parallel zur angeströmten Vorderkante (11) erstreckender Anschlussbereich (13) an der der Anströmung abgewandten Seite des Nasenabschnittes vorgesehen ist, und dass der übrige, den Heckrotor (7) aufnehmenden Heckflossenabschnitt (10) mit dem Anschlussbereich (13) verbunden ist.Helicopter tail with - a tubular tail boom (3) attached to a rear area of a cabin fuselage of a helicopter, which is designed as a one-piece hollow component (12) made of fiber composite materials and - one attached to a rear end (5) of the tail boom (3), vertically Aligned tail fin (6), which receives a tail rotor (7) and in particular surrounds the tail rotor (7) and is made of fiber composite materials, characterized in that a nose section (9) along a flowed leading edge (11) of the tail fin is formed as a one-piece hollow component (12) Tail boom (3) is integrated, this integrated nose section (9) extends at least over half the span of the front edge and a connection area (13), which extends essentially parallel to the inflow leading edge (11), is provided on the side of the nose section facing away from the flow , and that the rest open the tail rotor (7) The tail fin section (10) is connected to the connection area (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Hubschrauberheck mit einem rohrförmigen Heckausleger und einer an einem hinteren Ende des Heckauslegers befestigten, senkrecht ausgerichteten Heckflosse aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere mit einer einen Heckrotor aufnehmenden, ummantelten Heckflosse.The invention relates to a helicopter tail with a tubular tail boom and attached to a rear end of the tail boom, vertically aligned tail fin made of fiber composites, in particular with a tail rotor receiving, shrouded tail fin.

Die meisteingesetzte Konfiguration ziviler und militärischer Hubschrauber beruht auf der Kombination eines im Wesentlichen waagerecht angeordneten Hauptrotors, welcher Auftrieb und Vortrieb erzeugt und eines sekundären, im Wesentlichen senkrecht mit seiner Rotationsachse zu einer Längsmittenebene des Hubschraubers angeordneten Heckrotors, welcher einen Ausgleich des Drehmomentes des Hauptrotors erzeugt und zur Flugsteuerung um die Gierachse genutzt wird. Die Heckrotoren werden typischerweise an dem Endbereich eines im hinteren Bereich des Kabinenrumpfes angeordneten Heckauslegers befestigt. Hierdurch werden große effektive Hebelarme für die Drehmomentkompensation erreicht und der Heckrotor bleibt außerhalb des Hauptrotorabwindes, wodurch der Heckrotor keine Einbußen in seiner Wirksamkeit erhält. Konventionelle Heckrotoren sind offen und seitlich an einer aerodynamisch konturierten, sich aufwärts erstreckenden Flosse angebracht. Dadurch erhält der Heckrotor eine höhere Position, die günstigstenfalls mit der Wirkebene des Hauptrotors zusammenfällt. Der Heckrotor und die Flosse tragen zur Gierstabilität bei. Weitere, im hinteren Bereich des Auslegers, horizontal angebrachte Flächen tragen zur Nickstabilität des Flugapparates bei. Eine weitere Heckrotorkonfiguration ist durch den Einsatz ummantelter Heckrotoren charakterisiert. Diese Bauweise bietet durch die Kapselung des Rotors eine höhere Sicherheit für Bodenpersonal sowie eine bedeutende Reduktion der Geräuschentwicklung und der Vibrationen.The most commonly used configuration of civil and military helicopters is based on the combination of a substantially horizontally arranged main rotor which generates lift and propulsion and a secondary, substantially perpendicular with its axis of rotation to a longitudinal center plane of the helicopter arranged tail rotor, which generates a balance of the torque of the main rotor and is used for flight control around the yaw axis. The tail rotors are typically attached to the end region of a tail boom disposed in the rear of the cabin fuselage. As a result, large effective lever arms are achieved for the torque compensation and the tail rotor remains outside of the main rotor tail, whereby the tail rotor receives no loss of its effectiveness. Conventional tail rotors are open and mounted laterally on an aerodynamically contoured, upwardly extending fin. This gives the tail rotor a higher position, which at best coincides with the plane of action of the main rotor. The tail rotor and the fin contribute to the yaw stability. Further, in the rear of the boom, horizontally mounted surfaces contribute to the pitch stability of the aircraft. Another tail rotor configuration is characterized by the use of jacketed tail rotors. This design provides increased safety for ground personnel by encapsulating the rotor and significantly reducing noise and vibration.

Bekannt sind Heckausleger in metallischer Ausführung, wobei sowohl Monocoque-Bauweisen mit Sandwichschalen als auch Semimonocoque-Bauweisen mit typischer Spant-Stringer Versteifung zum Einsatz kommen. Angesichts der Ermüdungsempfindlichkeit, insbesondere an dem typischerweise schlank ausgeführten und hoch belasteten Übergangsbereich zwischen dem Ausleger und der Flosse, sowie der Korrosionsempfindlichkeit metallischer Bauweisen stellen Heckausleger in Faserverbundbauweise eine sinnvolle konstruktive Alternative dar. Faserverbundbauweisen erlauben zudem einen hohen strukturellen Integrationsgrad und ermöglichen eine beliebige Freiformgestaltung der aerodynamischen Flächenkontur, wodurch die Kosteneffizienz, die Struktureffizienz und die aerodynamische Effizienz positiv beeinflusst werden können.Known are tail boom in metallic design, both monocoque constructions with sandwich shells and Semimonocoque constructions are used with typical frame stringer stiffening. In view of the fatigue sensitivity, in particular on the typically slim running and highly loaded transition region between the boom and the fin, and the corrosion sensitivity of metallic constructions provide tail booms in fiber composite construction a useful constructive alternative. Fiber composite designs also allow a high degree of structural integration and allow any free-form design of the aerodynamic Surface contour, which can positively influence cost-efficiency, structural efficiency and aerodynamic efficiency.

Angesichts dieser Vorteile finden Heckausleger in Faserverbundbauweise einen immer stärkeren Einsatz. Es sind daher verschiedene Faserverbundbauweisen von Heckauslegern bekannt, von denen die Monocoque-Bauweise in Sandwichausführung die meistverwendete Konfiguration darstellt. Hierbei besteht die Röhre aus einer Schale, welche aus einer Außenlage, einer Innenlage und einem zwischen beiden Lagen angeordneten Kern geringer Dichte aufgebaut ist. Die Dicke der Deckschichten können hierbei gleich oder verschieden sein. Versteifende Spanten werden zweckmäßig und hauptsächlich in Lasteinleitungsbereichen sowie an den Kopplungsbereichen vorgesehen. US 6 729 576 B2 offenbart eine Monocoque-Bauweise für einen Heckausleger.In view of these advantages, tailgates in fiber composite construction are finding increasing use. There are therefore various fiber composite structures of tail boom known, of which the monocoque construction in sandwich design represents the most widely used configuration. Here, the tube consists of a shell which is constructed of an outer layer, an inner layer and a core arranged between two layers of low density. The thickness of the outer layers may be the same or different. Stiffening frames are expediently and mainly provided in load introduction areas as well as at the coupling areas. US Pat. No. 6,729,576 B2 discloses a monocoque construction for a tail boom.

Typischerweise erstrecken sich rohrförmige Ausleger von einer Anbindungsstelle zum Kabinenrumpf bis hin zum Übergangsbereich zu der Heckflosse. Die Heckflosse wird an den Endbereich des Auslegers gefügt. Der Ausleger wird hierbei typischerweise aus zwei differentiell gefügten Teilschalen aufgebaut oder als eine geschlossene Integralschale ausgeführt. S. Swatton, Study of advanced structural concepts for fuselage, USAAMRDL report 73–69, October 1973 offenbart Faserverbundausleger. Separat gefertigte Teilschalen ermöglichen eine einfache Fertigung durch den Einsatz von Negativformen sowie eine einfache Qualitätsprüfung nach der Fertigung, führen jedoch zu einer zusätzlichen Strukturverbindung und zu zusätzlichem, mit der Verbindung einhergehendem Strukturgewicht und erfordern einen zusätzlichen Fügeprozess. Geschlossene, nahtlose Integralschalen können hierbei beispielsweise in der Wickeltechnik oder mittels automatischer Ablage von kontinuierlichen, vorimprägnierten Faserbändern erzeugt werden. Negativ bei dieser Fertigungsmethode wirken sich die Notwendigkeit komplexer Positivkerne sowie die innengerichtete, zu Unregelmäßigkeiten des Laminats führende Kompaktierung aus. Geschlossene Integralschalen können alternativ überlappte Materiallängsnähte aufweisen. Hier liegt ein Fertigungsverfahren zu Grunde, bei dem eine Materialablage auf zwei Formhälften erfolgt, die in einem weiteren Fertigungsschritt unter Überlappung des abgelegten Materials aufeinander gefügt werden. Das Fasermaterial erfährt eine durch den Einsatz von innen liegenden Schläuchen herbeigeführte, außengerichtete Kompaktierung. In Folge der gemeinsamen Konsolidierung des Materials beider Formhälften resultiert eine geschlossene, zusammenhängende Faserverbundröhre. WO 9607533A1 beschreibt ein solches Verfahren, das bereits für die Produktion von Hohlbauteilen in der Luft- und Raumfahrt etabliert ist, zum Beispiel für Türrahmen von Hubschraubern oder für stringerversteifte Schalen mit geschlossenen Omega-Stringerprofilen.Typically, tubular cantilevers extend from a point of attachment to the cabin fuselage to the transitional area to the tail fin. The tail fin is joined to the end of the boom. The cantilever is typically constructed of two differentially connected partial shells or executed as a closed integral shell. S. Swatton, Study of Advanced Structural Concepts for Fuselage, USAAMRDL report 73-69, October 1973 discloses fiber composite cantilever. Separately manufactured part shells allow for easy manufacture through the use of negative molds as well as simple quality inspection after production, but lead to an additional structural connection and additional, associated with the compound structure weight and require an additional joining process. Closed, seamless integral shells can be produced here, for example, in the winding technique or by means of automatic deposition of continuous, pre-impregnated fiber slivers. Negative in this manufacturing method affect the need for complex positive cores and the internal, leading to irregularities of the laminate compaction. Closed integral shells may alternatively have overlapped material longitudinal seams. This is based on a manufacturing method, in which a material deposition takes place on two mold halves, which are joined in a further manufacturing step with overlapping of the deposited material to each other. The fiber material undergoes an external compaction induced by the use of internal hoses. As a result of the joint consolidation of the material of both mold halves results in a closed, coherent fiber composite tube. WO 9607533A1 describes such a method, which is already established for the production of hollow components in the aerospace industry, for example for door frames of helicopters or for Stringerversteifte shells with closed Omega Stringer profiles.

Ein Heckausleger in herkömmlicher Faserverbundbauweise weist einen geraden, rohrförmigen, leicht konisch ausgeformten Ausleger aus einer linken und einer rechten Schalenhälfte in Sandwichbauweise auf, die separat gefertigt und anschließend miteinander an beiden Längsnähten zu einer geschlossenen Einheit vernietet werden. Der Ausleger erstreckt sich hierbei von der Anschlussstelle zum Kabinenrumpf bis hin zu der Anschlussstelle der Heckflosse. Eine vergleichbare Bauweise ist ein Ausleger mit einer oberen und einer unteren Teilschale. Am hinteren Ende des Auslegers wird die Heckflosse, welche einen ummantelten Rotor (Fenestron) beinhaltet, durch Vernietung gefügt. Die Heckflosse besteht beim Fenestron hauptsächlich aus einer linken und einer rechten, den gesamten Flächenbereich der Flosse umfassenden Seitenschale und einer zwischen den Seitenschalen angeordneten Mantelröhre, in der der Heckrotor – Stator und Rotor – untergebracht ist. Die Seitenschalen und die Mantelröhre werden separat gefertigt und anschließend miteinander gefügt. A tail boom in conventional fiber composite construction has a straight, tubular, slightly conically shaped boom of a left and a right shell half in sandwich construction, which are manufactured separately and then riveted together at both longitudinal seams to form a closed unit. The boom extends from the connection point to the cabin fuselage up to the connection point of the tail fin. A comparable construction is a boom with an upper and a lower partial shell. At the rear end of the boom, the tail fin, which includes a shrouded rotor (Fenestron), joined by riveting. The tail fin of the Fenestron consists mainly of a left and a right, the entire surface area of the fin comprehensive side shell and arranged between the side shells shell tube in which the tail rotor - stator and rotor - is housed. The side shells and the sheath tube are manufactured separately and then joined together.

Obwohl die beschriebene Konfiguration des Auslegers eine fortschrittliche Faserverbundbauweise darstellt, ist sie durch eine suboptimal hohe Anzahl an Bauteilen gekennzeichnet. Dies führt zu erhöhtem Strukturgewicht infolge erforderlicher Verbindungselemente, Überlappungen, lokalen Aufdickungen und Dichtmassen, zu höheren Produktionskosten infolge zusätzlicher Fügetechniken und zu längeren Taktzeiten. Zudem erweist sich die Fügestelle im engsten Querschnitt des Übergangsbereiches zwischen dem Ausleger und der Flosse angesichts der lokalen Lastkonzentrationen als kritisch.Although the described configuration of the cantilever represents an advanced fiber composite construction, it is characterized by a sub-optimal number of components. This leads to increased structural weight due to required fasteners, overlaps, local thickening and sealants, higher production costs due to additional joining techniques and longer cycle times. In addition, the joint in the narrowest cross section of the transition region between the boom and the fin proves to be critical in view of the local load concentrations.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hubschrauberheck mit einem rohrförmigen Heckausleger und einer Heckflosse aus Faserverbundwerkstoffen zu schaffen, mit dem sich eine Verringerung des Strukturgewichtes und der Produktionskosten, insbesondere der laufenden Kosten, und eine Erhöhung der Robustheit gegenüber mehrschaliger Heckauslegerkonfigurationen erzielen lassen.The invention is therefore an object of the invention to provide a rear helicopter with a tubular tail boom and a tail fin made of fiber composites, which can achieve a reduction in the structural weight and production costs, in particular the running costs, and an increase in robustness against multi-shell tail boom configurations.

Die Lösung erfolgt mit einem Hubschrauberheck mit einem rohrförmigen Heckausleger und einer Heckflosse aus Faserverbundwerkstoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution is a helicopter tail with a tubular tail boom and a tail fin made of fiber composites with the features of claim 1.

Gemäß der Erfindung ist ein Hubschrauberheck mit einem rohrförmigen Heckausleger als ein einteiliges Hohlbauteil ausgeführt, welches einen vorderen Abschnitt des Nasenbereiches der Heckflosse integriert. Dieser Nasenabschnitt erstreckt sich entlang der Vorderkante der Heckflosse und umfasst mindestens eine Hälfte der gesamten Spannweite der Heckflosse. Dieser Nasenabschnitt ragt in die Tiefe der Flosse nur soweit hinein, dass dieser den Bereich der Mantelröhre des Heckrotors nicht umfasst. Der Nasenabschnitt weist einen offenen, der angeströmten Vorderkante abgewandten Endbereich mit einem Anschlussbereich auf der linken und der rechten Seite des Nasenabschnittes auf. Dieser Anschlussbereich ist im Wesentlichen parallel zur Vorderkante des Nasenbereiches angeordnet und dient der Fixierung des übrigen, den Rotor beinhaltenden Heckflossenabschnittes. Dadurch dass der Ausleger als einteiliges Bauteil ausgeführt ist entfallen die vernieteten Längsnähte und die damit einhergehenden Zusatzmassen, Fügeprozessen und Produktionskosten. Dadurch dass der Ausleger einen Abschnitt des Nasenbereiches der Heckflosse integriert, wird die Verbindungsstelle des Heckrotors von der engsten, hochbelasteten Stelle im Übergang des Auslegers zur Flosse hin zu einer erweiterten, niedrig belasteten Stelle im Nasenbereich der Flosse verlagert.According to the invention, a helicopter tail with a tubular tail boom is designed as a one-piece hollow member which integrates a front portion of the nose portion of the tail fin. This nose section extends along the leading edge of the tail fin and comprises at least one half of the total span of the tail fin. This nose portion protrudes into the depth of the fin only so far that it does not encompass the area of the tailpipe of the tail rotor. The nose portion has an open, the flowed-front edge facing away from the end region with a connection region on the left and right side of the nose portion. This connection region is arranged essentially parallel to the front edge of the nose region and serves to fix the rest of the tail fin segment which contains the rotor. The fact that the boom is designed as a one-piece component eliminates the riveted longitudinal seams and the associated additional masses, joining processes and production costs. The fact that the boom integrates a portion of the nose portion of the tail fin, the junction of the tail rotor is shifted from the narrowest, highly loaded point in the transition of the boom to the fin to an extended, low-loaded point in the nose area of the fin.

Für eine besonders effektive Anbindung der den Rotor beinhaltenden Heckflosse und Optimierung des integrierten Nasenbereiches kann der Anschlussbereich mit einer Neigung von bis zu ±30° bezüglich der Vorderkante der Flosse angeordnet sein.For a particularly effective connection of the tail fin containing the rotor and optimization of the integrated nose region, the connection region can be arranged with an inclination of up to ± 30 ° relative to the front edge of the fin.

Die Heckflosse weist Teilschalen aus Fasermaterial auf. Das Fasermaterial der einen Teilschale überlappt das Fasermaterial der anderen Teilschale. Die Gestaltung der Überlappung kann vorzugsweise geschäftet sein, wodurch lokale Aufdickungen im Überlappungsbereich vermieden und höhere Anschlussgüten des Überlappungsbereiches erzielt werden können. Das Fasermaterial ist von innen nach außen gesetzt, welches von den schwimmenden Überlappungsstößen unterstützt wird für eine Kompaktierung des Laminates und der Fügestellen. Beide Teilschalen stellen somit eine zusammenhängende Einheit dar.The tail fin has partial shells made of fiber material. The fiber material of one partial shell overlaps the fiber material of the other partial shell. The design of the overlap may preferably be done, thereby avoiding local thickening in the overlap area and achieving higher port quality of the overlap area. The fiber material is set from the inside to the outside, which is supported by the floating lap joints for a compaction of the laminate and the joints. Both subshells thus represent a coherent unit.

Eine besonders effektive Gestaltung des Heckauslegers sieht einen Holm, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen, vor, welcher den offenen, der angeströmten Vorderkante abgewandten Endbereich abschließt. Dieser Holm ist an dem linken und rechten Anschlussbereich des Nasenabschnittes verbunden. Es ist strukturell vorteilhaft, wenn der den Heckrotor beinhaltenden Heckflossenabschnitt mit dem Holm im Anschlussbereich verbunden wird, so dass im Endeffekt die Anschlussbereiche des Holmes, des Nasenabschnittes und des Heckrotorabschnittes zusammenfallen.A particularly effective design of the tail boom provides for a spar, in particular of fiber composite materials, which closes off the open end region facing away from the streamlined leading edge. This spar is connected to the left and right terminal portion of the nose portion. It is structurally advantageous if the tail fin portion including the tail rotor is connected to the spar in the connection area, so that in the end the connecting areas of the spar, of the nose portion and of the tail rotor portion coincide.

Der Holm ist vorzugsweise separat gefertigt und in einem anschließenden Fügeprozess beidseitig mit den Anschlussbereichen des Nasenabschnittes oder mit dem Anschlussbereich des Heckflossenabschnittes gefügt. Dies kann durch Vernietung, Verbolzung oder Verklebung erfolgen.The spar is preferably manufactured separately and joined in a subsequent joining process on both sides with the connection areas of the nose portion or with the connection region of the tail fin portion. This can be done by riveting, bolting or gluing.

Eine besonders vorteilhafte Konfiguration hinsichtlich einer Erhöhung des Integrationsgrades zeichnet sich durch die Integration des Holmes im Nasenbereich der Heckflosse aus, so dass der Ausleger, der Nasenbereich der Heckflosse und der Holm eine zusammenhängende Einheit bilden. Die Faserlaminate des Auslegers, des integrierten Nasenbereiches und des integrierten Holmes werden gleichzeitig kompaktiert und ausgehärtet. Die Formhälften werden derart gestaltet, dass diese den Außenbereich des Holmes stützen. Ein über den gesamten Bereich des Auslegers und des integrierten Nasenbereiches der Heckflosse eingelegter Folienschlauch kompaktiert somit das gesamte Faserlaminat einschließlich des Holmes gegen die Negativformhälften. Diese Konfiguration erlaubt eine weitere Reduktion der Einzelteile, setzt jedoch gewisse Zugänglichkeiten für den Einbau von sekundären Strukturelementen voraus.A particularly advantageous configuration with regard to an increase in the degree of integration Characterized by the integration of the spar in the nose area of the tail fin, so that the boom, the nose area of the tail fin and the spar form a coherent unit. The fiber laminates of the cantilever, the integrated nose area and the integrated spar are simultaneously compacted and cured. The mold halves are designed so that they support the outside of the spar. A film tube inserted over the entire area of the boom and the integrated nose region of the tail fin thus compacts the entire fiber laminate, including the spar, against the negative mold halves. This configuration allows further reduction of the individual parts, but requires certain accessibility for the installation of secondary structural elements.

Der Anschlussbereich des Nasenabschnittes ist bevorzugt nach innen abgesetzt. Dies dient der Aufnahme des Heckflossenabschnittes und zwar derart, dass sich nach der Montage eine absatzfreie, saubere Außenflächenkontur ergibt.The connection region of the nose portion is preferably offset inwards. This serves to accommodate the tail fin portion and in such a way that after assembly a paragraph-free, clean outer surface contour results.

Eine weitere Reduktion der Einzelteile wird durch eine besondere Bauweise des den Heckrotor beinhaltenden Flossenabschnittes erreicht, bei der eine der beiden seitlichen Teilschalen der Heckflosse die den Rotor und Stator ummantelnde Mantelröhre integriert. Die Mantelröhre und die Seitenschale bilden somit eine zusammenhängende Einheit. Die Teilschale wird hierbei mit der Mantelröhre gleichzeitig kompaktiert und ausgehärtet.A further reduction of the individual parts is achieved by a special construction of the tail rotor-containing fin section, in which one of the two lateral partial shells of the tail fin integrates the jacket tube surrounding the rotor and stator. The sheath tube and the side shell thus form a coherent unit. The partial shell is compacted and cured at the same time with the jacket tube.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention will be described with reference to the description with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Seitenansicht eines Hubschraubers des Standes der Technik, 1 a side view of a helicopter of the prior art,

2 eine Seitenansicht eines Hubschrauberhecks gemäß der Erfindung, 2 a side view of a helicopter tail according to the invention,

3 eine perspektivische Ansicht von Einzelteilen eines demontierten Hubschrauberhecks gemäß der Erfindung, 3 a perspective view of parts of a disassembled helicopter tail according to the invention,

4 eine perspektivische Ansicht eines demontierten Heckauslegers des Hubschrauberhecks gemäß der Erfindung, 4 a perspective view of a disassembled tail boom of the helicopter tail according to the invention,

5 eine perspektivische, Ansicht eines montierten Heckauslegers des Hubschrauberhecks gemäß der Erfindung, 5 a perspective view of a mounted tail boom of the helicopter tail according to the invention,

6 eine perspektivische Ansicht eines demontierten Hubschrauberhecks gemäß der Erfindung, 6 a perspective view of a disassembled helicopter tail according to the invention,

7 eine perspektivische Teilansicht eines demontierten Heckauslegers des Hubschrauberhecks gemäß der Erfindung, und 7 a partial perspective view of a disassembled tail boom of the helicopter tail according to the invention, and

8 eine perspektivische Ansicht eines demontierten Heckrotors des Hubschrauberhecks gemäß der Erfindung. 8th a perspective view of a dismantled tail rotor of the helicopter tail according to the invention.

1 zeigt einen Hubschrauber 1 des Standes der Technik mit einem an einem hinteren Ende 2 des Kabinenrumpfes angeordneten Heckausleger 3 mit einem vorderen Ende 4 und einem hinteren Ende 5. An dem hinteren Ende 5 ist eine Heckflosse 6 angeordnet, welche einen Heckrotor 7 beinhaltet. 1 shows a helicopter 1 of the prior art with one at a rear end 2 of the cabin fuselage arranged tail boom 3 with a front end 4 and a rear end 5 , At the rear end 5 is a tailfin 6 arranged, which has a tail rotor 7 includes.

2 zeigt ein Hubschrauberheck aus dem Zusammenbau des Heckauslegers 3 mit einem Nasenbereich 8 der Heckflosse 6. Die Heckflosse 6 besitzt einen vorderen, angeströmten Nasenbereich 8 mit einer Nasenvorderkante 11. Die Heckflosse ist unterteilt in einem Heckflossenabschnitt 10, welcher den Rotor 7 beinhaltet, und einem Nasenabschnitt 9, welcher einen Hauptteil des Nasenbereiches 8 umfasst. Die Unterteilung der Heckflosse 6 in Nasenbereich 8 und Heckflossenabschnitt 10 erfolgt entlang eines Anschlussbereiches 13, der so gewählt ist, dass dieser außerhalb des Radius des Hauptrotors des Hubschraubers 1 ist. Der Anschlussbereich 13 verläuft im Wesentlichen parallel zu der Vorderkante 11, kann aber bezüglich der Nasenvorderkante 11 in einem Winkel von bis zu ±30° geneigt angeordnet sein. Der Heckausleger 3 erstreckt sich konisch rohrförmig von dem vorderen Ende 4 bis hin zum hinteren Ende 5. Der Nasenabschnitt 9 ist mit dem Heckausleger 12 integriert und weist einen sanften Übergang im Endbereich 5 auf. Der Nasenabschnitt 9 und Heckausleger 12 bilden gemeinsam ein einteiliges Hohlbauteil, den Integralausleger 12. 2 shows a helicopter tail from the assembly of the tail boom 3 with a nose area 8th the tail fin 6 , The tail fin 6 has a front, inflated nose area 8th with a nose leading edge 11 , The tail fin is divided into a tail fin section 10 which is the rotor 7 includes, and a nose section 9 which is a major part of the nose area 8th includes. The subdivision of the tail fin 6 in nose area 8th and tail fin section 10 takes place along a connection area 13 which is chosen so that this outside the radius of the main rotor of the helicopter 1 is. The connection area 13 is substantially parallel to the leading edge 11 but may be relative to the leading edge of the nose 11 be inclined at an angle of up to ± 30 °. The tail boom 3 extends conically tubular from the front end 4 to the rear end 5 , The nose section 9 is with the tail boom 12 integrated and has a smooth transition in the end 5 on. The nose section 9 and tail boom 12 together form a one-piece hollow component, the integral cantilever 12 ,

3 zeigt eine Explosionsdarstellung des Heckauslegers 3 und weitere Bauteile. Heckausleger 3 und Nasenabschnitt 9 bilden den Integralausleger 12. Ein separater Holm 14 ist einsetzbar in den Nasenabschnitt 9 des Integralauslegers 12. Eine linke Seitenschale 20 des Heckflossenabschnittes 10 und eine rechte Teilschale 19 des Heckflossenabschnittes 10 nehmen den Rotor 7 auf. Ein Abschlussspant 15 ist am vorderen Ende des Heckauslegers 3 vorgesehen. Ein hinterer Wurzelspant 16 ist im Übergangsbereich zwischen Heckausleger 3 und Nasenabschnitt 9 angeordnet sowie Teilspante 17 und ein Beschlag 18. Der Integralausleger 12 ist also eine einteilige Struktur mit dem geschlossenen, rohrförmigen Heckausleger 3 und dem integrierten, offenen Nasenabschnitt 9. 3 shows an exploded view of the tail boom 3 and other components. Heckausleger 3 and nose section 9 form the integral cant 12 , A separate spar 14 is usable in the nose section 9 of the integral jib 12 , A left side shell 20 of the tail fin section 10 and a right partial shell 19 of the tail fin section 10 take the rotor 7 on. A final frame 15 is at the front end of the tail boom 3 intended. A rear root frame 16 is in the transition area between the tail boom 3 and nose section 9 arranged as well as partial frames 17 and a fitting 18 , The integral cantilever 12 So is a one-piece structure with the closed, tubular tail boom 3 and the integrated, open nose section 9 ,

4 zeigt den der Vorderkante abgewandten, hinteren, offenen Bereich des Nasenabschnittes 9 des Integralauslegers 12, der je einen linken und einen rechten Anschlussbereich 22 aufweist. Dieser Anschlussbereich 22 fällt mit dem in 2 gezeigten Anschlussbereich 13 – dem Trennbereich zwischen dem Heckflossenabschnitt 10 und dem Nasenabschnitt 9 – zusammen. Der Holm 14 weist je einen linken und einen rechten Anschlussbereich 23 auf. An einem oberen Ende des Nasenabschnittes 9 ist ein im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Anschlussbereich 28 vorgesehen, an den Abschlusselemente (nicht dargestellt) gefügt werden können. 4 shows the front edge facing away, rear, open area of the nose portion 9 of the integral jib 12 , which has one left and one right connection area 22 having. This terminal area 22 coincides with the in 2 shown connection area 13 - The separation area between the tail fin section 10 and the nose section 9 - together. The spar 14 has one left and one right connection area 23 on. At an upper end of the nose section 9 is a substantially horizontally oriented connection area 28 provided to the end elements (not shown) can be joined.

5 zeigt den montierten Holm 14, der den hinteren Bereich des Nasenabschnittes 9 des Integralauslegers 12 abschließt, so dass der Anschlussbereich des Holmes 23 mit dem Anschlussbereich 22 des Nasenabschnittes 9 zusammenfällt. 5 shows the mounted spar 14 , which is the back of the nose section 9 of the integral jib 12 completes, leaving the connection area of the spar 23 with the connection area 22 of the nose section 9 coincides.

6 zeigt d den Integralausleger 12 und den Heckflossenabschnitt 10 vor dem Zusammenbau. Die Teilschalen 19, 20 des Heckflossenabschnittes 10 sind miteinander und mit dem Holm 14 in einem ersten Fügeprozess verbunden. Der Anschlussbereich 23 des Holmes 14 gemäß 4 ist hierbei beidseitig mit dem Anschlussbereich 24 des Heckflossenabschnittes 10 verbunden. In einem zweiten Fügeprozess wird die aus Heckflossenabschnitt 10 und Holm 14 bestehende Einheit mit dem Integralausleger 12 entlang des Anschlussbereiches 22 beidseitig gefügt. Somit fallen alle Anschlussbereiche in einem gemeinsamen Bereich zusammen, dem Anschlussbereich 13 aus 2. 6 d shows the integral cantilever 12 and the tail fin section 10 before assembly. The partial shells 19 . 20 of the tail fin section 10 are with each other and with the spar 14 connected in a first joining process. The connection area 23 of the Holmes 14 according to 4 is here on both sides with the connection area 24 of the tail fin section 10 connected. In a second joining process, the tail fins section 10 and spar 14 existing unit with the integral cantilever 12 along the connection area 22 joined on both sides. Thus, all connection areas coincide in a common area, the connection area 13 out 2 ,

In einer alternativen Ausführung kann der Holm 14 zuerst mit dem Integralausleger 12, und die daraus entstehende Einheit in einem weiteren Schritt mit dem Heckflossenabschnitt 10 gefügt werden.In an alternative embodiment, the spar 14 first with the integral cantilever 12 , and the resulting unit in a further step with the tail fin section 10 be joined.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Heckauslegers 3. Hierbei ist der Holm 14 gemäß 5 in den Integralausleger 12 integriert. Auf dies Weise erhält der Nasenabschnitt 9 einen integrierten Steg 25, welcher den hinteren, der Vorderkante 12 abgewandten Bereich abschließt. Das Fasermaterial des Nasenabschnittes 9 bildet mit dem abschließenden Steg 25 eine zusammenhängende Einheit. Ein nach innen abgesetzter Anschlussbereich 26 erlaubt es, den Heckflossenabschnitt 10 derart zu fügen, dass eine saubere, glatte, absatzfreie aerodynamische Außenflächenkontur im Anschlussbereich 13 gewährleistet wird. Auf diese Weise erhält der Nasenabschnitt 9 einen dem rohrförmigen Heckausleger 3 vergleichbare, geschlossene Konfiguration, so dass der Integralausleger 12 eine einem Rohrkrümmer ähnliche Gestalt aufweist. 7 shows a further embodiment of the tail boom 3 , Here is the spar 14 according to 5 in the integral cantilever 12 integrated. In this way, the nose section receives 9 an integrated bridge 25 which is the rear, the leading edge 12 closes off the opposite area. The fiber material of the nose section 9 forms with the final footbridge 25 a coherent unit. An inwardly offset connection area 26 allows the tail fin section 10 to add so that a clean, smooth, heel-free aerodynamic outer surface contour in the connection area 13 is guaranteed. In this way, the nose section receives 9 a tubular tail boom 3 comparable, closed configuration, allowing the integral cantilever 12 having a pipe bend similar shape.

Am oberen Ende des Nasenabschnittes 9 ist ein im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Anschlussbereich 28 für Abschlusselemente (nicht dargestellt).At the upper end of the nose section 9 is a substantially horizontally oriented connection area 28 for finishing elements (not shown).

8 zeigt den Heckflossenabschnitt 10 mit der separaten linken Teilschale 19 und der separaten rechten Teilschale 20. Eine der beiden Teilschalen 19, 20, hier die linke Teilschale 19, integriert eine Mantelröhre 21, die den Rotor 7 umschließt. Das Material der Mantelröhre 21 und das Material der Schalen 19, 20 bilden daher eine zusammenhängende Einheit und werden gleichzeitig gefertigt. Beide Teilschalen 19, 20 sind vernietet oder verklebt miteinander. Der Heckflossenabschnitt 10 ist mit einer hinteren Abschlussschale 27 versehen. 8th shows the tail fin section 10 with the separate left partial shell 19 and the separate right subshell 20 , One of the two partial shells 19 . 20 , here the left part shell 19 , integrated a sheath tube 21 that the rotor 7 encloses. The material of the jacket tube 21 and the material of the shells 19 . 20 therefore form a coherent unit and are made at the same time. Both partial shells 19 . 20 are riveted or glued together. The tail fin section 10 is with a rear end shell 27 Mistake.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hubschrauberhelicopter
22: Hinterer Bereich des KabinenrumpfesRear area of the cabin hull
33: HeckauslegerHeckausleger
44: Vorderes Ende des HeckauslegersFront end of the tail boom
55: Hinteres Ende des HeckauslegersRear end of the tail boom
66: Heckflossetailfin
77: Heckrotortail rotor
88th: Nasenbereichnasal area
99: Nasenabschnittnose section
1010: HeckflossenabschnittTailfins section
1111: Vorderkanteleading edge
1212: Integralausleger (einteiliges Hohlbauteil)Integral cantilever (one-piece hollow component)
1313: Anschlussbereichterminal area
1414: HolmHolm
1515: AbschlussspantAbschlussspant
1616: Hinterer WurzelspantRear root frame
1717: TeilspanteTeilspante
1818: Beschlagfitting
1919: Linke Teilschale des HeckflossenabschnittesLeft partial shell of the tail fin section
2020: Rechte Teilschale des HeckflossenabschnittesRight part shell of the tail fin section
2121: Mantelröhrecasing tube
2222: Anschlussbereich des NasenabschnittesConnection area of the nose section
2323: Anschlussbereich des HolmesConnection area of the spar
2424: Anschlussbereich des HeckflossenabschnittesConnection area of the tail fin section
2525: Holmstegspar web
2626: Abgesetzter AnschlussbereichRemote connection area
2727: Hintere AbschlussschaleRear graduation cup
2828: Horizontaler AnschlussbereichHorizontal connection area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US Pat. No. 6729576 B2 [0004]
WO 9607533 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

S. Swatton, Study of Advanced Structural Concepts for Fuselage, USAAMRDL report 73-69, October 1973 [0005]

Claims

Helicopter tail comprising - a tubular tail boom attached to a rear portion of a cab fuselage of a helicopter ( 3 ), which as a one-piece hollow component ( 12 ) is formed of fiber composite materials and - one at a rear end ( 5 ) of the tail boom ( 3 ), vertically aligned, a tail rotor ( 7 ) and in particular the tail rotor ( 7 ) shrouding tail fin ( 6 ) made of fiber composite materials, characterized in that a nose section ( 9 ) along a streamed leading edge ( 11 ) of the tail fin in the one-piece hollow component ( 12 ) trained tail boom ( 3 ), this integrated nose section ( 9 ) extends over at least half of the span of the leading edge and a substantially parallel to the flowed front edge ( 11 ) extending connection area ( 13 ) is provided on the side facing away from the flow of the nose portion, and that the remaining, the tail rotor ( 7 ) receiving tail fin section ( 10 ) with the connection area ( 13 ) connected is.

Helicopter tail according to claim 1, characterized in that the end face facing away from the flow of the nose portion ( 9 ) of the tail fin ( 6 ) a final spar ( 14 ) along the connection area ( 13 ) having.

Helicopter tail according to claim 1, characterized in that the connection area ( 13 ) with an inclination of up to ± 30 ° with respect to the leading edge ( 11 ) of the nose portion ( 9 ) of the tail fin ( 6 ) is arranged.

Helicopter tail according to claim 1 and 2, characterized in that the spar ( 14 ) is manufactured separately and with the nose section ( 9 ) along the connection area ( 13 ) is connected by riveting, bolting or gluing.

Helicopter tail according to claim 1 and 2, characterized in that the spar ( 14 ) at the connection area ( 13 ) with the connection area ( 24 ) of the tail fin section ( 10 ) is connected by riveting, bolting or gluing.

Helicopter tail according to claim 1 and 2, characterized in that the integral component ( 12 ) the spar ( 14 ), the fiber material of the tail boom ( 3 ), the nose section ( 9 ) and the Holmes ( 14 ) form a coherent unit and the compaction and curing of the fiber material takes place simultaneously.

Helicopter tail according to claim 1 and 6, characterized in that the connection area ( 26 ) of the integrated spar ( 25 ) is deposited inside.

Helicopter tail according to claim 1, characterized in that the tail fin section ( 10 ) has an inwardly remote connection area.

Helicopter tail according to claim 4 or 5, characterized in that the spar ( 14 ) is made of fiber composite materials.

Helicopter tail according to claim 4 or 5, characterized in that the spar ( 14 ) is made of metal.

A helicopter tail according to claim 1, characterized in that at the upper end of the nose portion ( 9 ) a horizontally extending connection area ( 28 ).

Helicopter tail according to claim 1, characterized in that the fiber material has overlapping longitudinal seams.

Helicopter tail according to claim 1, characterized in that a tail rotor ( 7 ) umschantelnde, at the end of a tubular tail boom ( 3 ) and from a left partial shell ( 19 ), a right subshell ( 20 ), a jacket tube enclosing the tail rotor ( 21 ) and a rear end shell ( 27 ) existing tail fin ( 10 ) is provided from fiber composite materials, wherein one of the two partial shells ( 19 . 20 ) the sheath sheath tube ( 21 ) and the rear end shell ( 27 ) and the partial shell ( 19 or 20 ) with the jacket tube ( 21 ) and the rear end shell ( 27 ) form a coherent, compacted and hardened unit.

Helicopter with a tail according to claim 1 and / or 2.