DE2029733A1 - Luftstrombeaufschlagungssystem zur Grenzschichtsteuerung, insbesondere an den Tragschraubenblattern eines Hub schraubers - Google Patents

Description

Dr. 0. Dlttmann K. L. Schiff Dr. A. ν. Füner Dipl. Ing. P. Strehl Patentanwälte DA-6431

München 90, Mariahilfplatz 2 & 3, Telefon 45 40 40

Beschreibung; zu der Patentanmeldung

Zeklad Dosv/iadczalny przytfytworni Sprzetu Komunikacyjnego, Swidnik k/Lublina, Polen,

betreffend

Luftstrombeaufschlagunffssystem zur Grenzschichtsteuerung, insbesondere an den Tragschrsubenbl&ttern eines Hubschraubers

Priorität vom 16. Juni 1969, Polen, Nr. P 134 230

Die Erfindung betrifft ein Luftstrombeaufschlagungssystem zur Grenzschichtsteuerung, insbesondere an den Tragschraubenblättern eines Hubschraubers, der mit einem den Huptrotor antreibenden Triebv/erk und einem zusätzlichen, den erwähnten Luftstrom verdichtenden Luftverdichter versehen ist.

Ein bekanntes Luftstrombeaufschlagungssystem zur Grenzschicht steuerung an Tragschraubenblättern eines mechanisch angetriebenen Hubschraubers weist einen außerhalb der Rotornabe angeordneten Luftverdichter auf, von dem aus die

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Luft über die Hauptwelle, die Rotorns.be, die Flügelholme und durch in der Nähe der Rotorflügelenden angebrachte Austrittsschlitze auf den Saugseitenteil des Flügelpro- ■ fils strömt.

Bekannt ist ferner ein System, in dem der Hsuptrotor dadurch mit einem Luftstrom beaufschlagt wird, daß die Luft aus dem den Rotor antreibenden Turboverdichter abgelassen und dieser Luftstrom durch eine besondere Leitung und die Hohlwelle sowie einen Hohlraum in der Tragschraubennsbe den Rotorflügeln zugeführt wird.

Der Nachteil dieser beiden Systeme besteht darin, daß en der Verbindungsstelle der unbeweglichen Leitung mit der beweglichen Spezialdichtungen angewendet werden müssen und daß durch den lsngen Strömungsweg und dessen 90°-Knikkungen beträchtliche Strömungswiderstand© hervorgerufen werden, was erhöhte Leistungsaufnahme durch den Lnftverdichter zur Folge hat und damit eine Vergrößerung der Baumaße der Hsuptrotorwelle bedingt«

Das Beaufschlagungssystem mit einem außerhalb der Rotornebe engeordneten zusätzlichen Loftverdi@ht@!? besitzt eis beträchtliches Gewicht, weil dieser Yerdiehtei? ein selbstän diges Aggregat bildet und seine ferwenduag BefestigungsaX®*» mente am Hubschrauberrumpf erfordert. Dag@g©a nimmt bei dea System, bei dem die Rotorflügel mit ens

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abgelassener Luft beaufschlagt werden, insbesondere dann« wenn dieser Luftstrom zu)? GrenzBChichtsteuerung verwendet wird, wo ein beträchtlicher und beinahe stetiger Luftdurchsatz erforderlich ist, der Wirkungsgrad dieser Turbine ab; oder es muß eine Turbine mit überdimensioniertem Verdichter eingesetzt werden· ·

Aufgabe der Erfindung ist es, die Unzulänglichkeiten der beiden bekennten Systeme auszuschließen, d.h. die Strömungswiderstände der Grenzschichtsteuerung der Rotorblätter zu vermindern, die Abnahme des Wirkungsgrades der Antriebsturbine, die durch das Ablassen von Luft aus deren Verdichter bedingt ist, zu vermeiden sowie das Gewicht zu vermindern und die Konstruktion des Beaufschlagungssystems mit zusätzlichem Luftverdichter zu vereinfachen bzw. die Anwendung einer besonderen Turbine mit überdimensioniertem Verdichter zu umgehen.

Um dies zu erreichen, h8t sich der Erfinder die Aufgebe gestellt, die Anordnungsstelle des zusätzlichen Luftverdichters zu verlegen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe derart gelöet, daß der Rotor des zusätzlichen Luftverdichters, z.B. eines Zentrifugalverdicht-ars, in dem Rotornabengehäuse drehbar gelagert ist und mit diesem Gehäuse einen Verdichter bildet, wobei Ausnehmungen in Nebenansätzen Austrittsöffnungen für die

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verdichtete Luft bilden, während sich in dem oberen und/ oder unteren «Teil des Nebengehäuses Lufteinlass« für den Verdichter befinden. Dsdurch wird die Konstruktion des Beeufschlagungssystems vereinfacht und dessen Gewicht vermindert» Gleichzeitig wird ermöglicht, den Strömungsweg der verdichteten Luft zu verkürzen und die Anzehl der Knickungen dieses Strömungsweges zu verringern, wobei der Wirkungsgrad der den Hubschrauberrotor antreibenden Turbine in keiner V/eise beeinträchtigt wird. Der Läufer des Luftverdichters wird von dem Triebwerk angetrieben, dee die Tragschraube über eine drehbar in der Rotorhauptwelle gelagerte Welle antreibt, wobei die Drehrichtungen des Verdichterläufers und des Heuptrotors gleichsinnig sind. Die Nabenarme verlaufen an der Wurzel g- und gehen an den Enden der Ansätze allmählich agövfoTm über. Das Beaufschlagungssystem gemäß der Erfindung ist durch einfache Konstruktion, geringes Gewicht und kleine Strömungswiderstände sowie geringe Leistungsaufnahme gekennzeichnet, es verhindert eine Abnahme des Wirkungsgrades der Antriebsturbine und ermöglicht die Anwendung von Standerd-Turbinenladertriebwerken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend enhand der Zeichnungen erläutert; darin zeigen

Pig· 1 ein schematisches Beaufschlagungssystem in Seitenansicht;

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Fig. 2 eine Draufsicht auf das System nach Fig.₃ Ij

₀-. 3 eine Seitenansicht eines abgeänderten Beaufschlagungssystems;

Fig. 4 eine Draufsicht euf die Rotornabe des in Fig· 3 dargestellten abgeänderten Systems;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 3» und

Fig. 6 das Läufergetriebe des zusätzlichen Luftverdichters (in vergrößertem Maßstab) im Koexialschnitt längs der Rotorachse des Hubschraubers.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, werden von einem Triebwerk 1 über ein Getriebe 2 die Tragschraube 3 und die Hauptwelle 4· sowie der Läufer 5 eines zusätzlichen Zentrifugalverdich-. ters mittels einer drehbar in einem Hohlraum der Hauptwelle 4 gelagerten Welle 6 angetrieben. Der Läufer 5 ist im Gehäuse der Nabe 7, der Tragschraube 3 drehbar gelagert, wobei die Schaufeln des Läufers 5 nach oben zeigen. Der Läufer 5 bildet zusammen mit dem Gehäuse der Nabe 7 einen zusätzlichen Luftverdichter. Ausnehmungen in Ansätzen 8 der Nebe 7, an denen die Blätter 9 der Tragschraube 3 engebrecht sind, bilden Austrittsöffnungen 10 für verdichtete Luft, wobei die Nabenansätze an der Wurzel d- oa-be-

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-sze en ihren Snden eber allmählich e a» 4otM*beTg*feea·. Die Auetritteöffnungen IO sind mit Durchetrömungsk8nälen 11 verbunden, die durch den Innenraum der Holme 12 der Blätter 9 gebildet sind. Diese Holme 12 weisen in ihrem Endteil Auetritteschlitze 13 für den Austritt der verdichteten Luft zur Grenzschichteteuerung der Blätter 9 der Tragschraube 3 auf. Des Gehäuse der Hebe 7 besteht sue einem oberen und einem unteren Teil, wob·! die Stoßfläche dieser beiden Teile senkrecht zur Achse der Tragschraube 3 verläuft und die beiden !Teile mittels Schrauben 14 lösbar miteinander verbunden sind. Am oberen feil des Gehäuses der Nebe 7 befindet sich eine axiale Eintrittsöffnung 15 für die in den Verdichter eindringende Luft·

Des beschriebene System arbeitet folgendenaeßens

Beim Laufen des Verdichterläufers 5 wird die Luft durch die Eintrittsöffnung 15 engessugt und im Verdichter komprimiert. Diese Luft wird über die Austrittsöffnungen 10$ die Kanäle 11 und die Schlitze 15 auf den äußeren Teil des Elügelprofils 9 der Tragschraube 3 zur Grenzschichtsteuerung geleitet.

Die Erfindung beschränkt sieh nicht suf des Aupfüli£tingeb@i<-spiel der Figuren 1 und 2. Gemäß d@r in den Figuren 3% 4« 5 und 6 dargestellten Abänderung treibt ®in Triebwwk 16 über sein Getriebe 17 uad eine Hauptwelle 13 die feeg» . schraube 19* Mit der Nabe 20 des Sehrstäbü 19 ist um ©#»

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häuse 21 eines Umlaufgetriebes 26, 27_t 30, 51 sterr verbunden, des die Drehbewegung des Doppelläufers 22 eines zusätzlichen Zentrifugalverdichter beschleunigt« Dieser Luftverdichter weist im oberen Teil des Nabengehäuses 20 einen axialen Lufteintritt 25 und im unteren Teil taschenartige Lufteintritte 24 für den Verdichter auf, wobei der Läufer 22 im Nebengehäuse 20 und im Umlaufgetriebegehäuse 21 drehbar gelagert ist. Der Läufer 22 wird von einer In dem Umleufgetriebegehäuse 21 gelagerten Welle 25 angetrieben, an deren aus dem Getriebegehäuse 21 herausregenden Ende ein drehfester Läufer 22 angeordnet ist. An dem gegenüberliegenden Ende der Welle 25» das in das Innere des Getriebegehäuses 21 hineinragt, ist ein Zehnrad 26 des Umlaufgetriebes drehfest angeordnet* Das Zahnrad 26 steht in Eingriff mit einem größeren Zahnrad 27, das an einem gemeinsamen Bolzen 28 unbeweglich sitzt« Der Bolzen 28 ist drehbar ssmt einem Zehnrad 50, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Zahnrades 27,in der Trennwand 29 des Getriebegehäuses 21 gelagert, wobei das Zahnrad 50 ein Planetenrad eines mit ihm in Singriff stehenden unbeweglichen Zahnrades 51 bildet. Das Umlaufgetriebe ist mindestens mit zwei oder mehreren gleichmäßig angeordneten Zahnrädern 27, 50 versehen, wobei in der Zeichnung übersichtlichkeitshalber nur je ein Zahnrad gezeigt ist. Das Zahnrad 51 ißt en einer Innenwelle 52 befestigt, die drehbar im Umlaufgetriebegehäuse 21 und drehfest im Gehäuse 17 des Triebwerkes 16 gelagert ist. Die Innenwelle 52 befindet sich dabei in

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dem Hohlraum der die Tragschraube 19 antreibendes Hauptwelle 18.

Durch das oben beschriebene Zusammenwirken der Zahnräder des Umlaufgetriebes 26, 27, 50» 31 ißt die Beschleunigung der Drehbewegung des Läufers 22 des zusätzlichen Luftverdichters gegenüber der Drehbewegung der Tragschraube 19 sowie die Gleicheinnigkeit der Drehrichtungen dieser beiden Rotoren gesichert.

Patentansprüche

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Claims (10)

Pat entaneprüche

1. Luftstrombeaufschlsgungssystem zur Grenzschichtsteuerung, insbesondere an Tregschraubenblättern eines Hubschraubers, das mit einem zusätzlichen,den genannten Luftstrom für die Grenzschichtsteuerung komprimierenden Verdichter versehen ist, der vom die Tragschrauben antreibenden !Triebwerk angetrieben wird, dadurch g β k β η η ζ e i c hn et, daß der Läufer 5 eines zusätzlichen Luftverdichters, z.B. eines Zentrifugalverdichters, mit nach oben zeigenden Schaufeln in einem Nabengehäuse 7 der Tragschraube 3 drehbar angeordnet ist und samt dem Gehäuse der Nabe einen Luftverdichter bildet, und daß die Ansätze der Arme 8 der Nebe Austrittsöffnungen IO für komprimierte Luft aus dem Verdichter darstellen, wobei im oberen Teil des Gehäuses der Nabe ein Lufteintritt 15 für den Verdichter angeordnet ist.

2, System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, deß die Drehachse des Läufers 5 des zusätzlichen Luftverdichters mit der Achse der Tragschraube 3 fluchtet und der Läufer vom Triebwerk 1 über das Getriebe 2 und eine drehbar in der Hauptwelle 4 angebrachte Welle 6 angetrieben wird, wobei die Drehrichtungen des Verdichterläufare und der Tragschraube gleichsinnig sind·

3· System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g θ k β η η -

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zeichnet, deß die Ansätze B der Nebe 7 an der Wurzel und an den Enden der Arme allmählich i oe oo

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, deß das Gehäuse der Nabe 7 der Tragschraube 3 sue einem oberen und einem mit diesem in bekannter Weise lösbar verbundenen unteren Toll besteht, wobei die Stoßfläche beider Teile senkrecht zur Achse der Tragschraube verläuft.

5· System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Nebengehäuse 20 der Tragschraube 18 und dem Doppelläufer 22 des Verdichters bestehender zusätzlicher Zentrifugalverdichter am oberen Gehäuseteil einen axialen Lufteintritt 23 und am unteren Gehäuseteil Lufttsseheneintritte 24 für den Verdichter sowie ein die Drehbewegung des Doppelläufers des zusätzlichen Luftverdichters beschleunigendes Umlaufgetriebe 26, 27, 30, 31 aufweist, wobei das Gehäuse 21 des Umlaufgetriebes mit dem Gehäuse der Tragsearaubennabe starr verbunden ist und der Doppellänfeie in dem Gehäuse 21 des Getriebes und im Gehäuse der labe 20 drehbar gelagert ist.

6. System nach Anspruch 5$ dactaca gek®nä&js net, daß der Boppslläufer 22 d@s %usät;zli@li<§n Verdichters Bn eiaer starr gelagertes wad vom

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triebe 26, 2?, 30, 31 angetriebenen Welle 25 angeordnet und im Getriebegehäuse 21 gelagert ist, wobei die Welle mit ihrem einen Ende im Läufer festsitzt, sn ihrem enderen Ende dagegen ein Zahnrad 26 trägt, das in Eingriff mit einem starr an einem gemeinsamen festen Bolzen 28 befestigten Zahnrad 27 des Umlaufgetriebes 26, 27, 30, 31 steht, wobei der Bolzen, der in der Trennwand 29 des Getriebegehäuses samt einem als ein Planetenrad 30 eines weiteren Zahnrsdes 31 drehbar angeordnet ist, das auf einer im Gehäuse des Getriebes des Läufers drehbar gelagerten, im Getriebe 17 des !Triebwerkes 16 dagegen festehenden Innenwelle 32, wobei die Innenwelle im Hohlraum der die Tragschreube 19 antreibenden Hauptwelle 18 angeordnet ist.

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