DE2150741A1

DE2150741A1 - Schlag- und schwenkgelenklose aufhaengung der rotorblaetter eines drehfluegelflugzeuges am rotorkopf

Info

Publication number: DE2150741A1
Application number: DE19712150741
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Mautz; Alois Dipl-Ing Schwarz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1973-05-30
Also published as: FR2156182A1; DE2150741C3; US3824037A; FR2156182B1; IT968834B; GB1399704A; DE2150741B2

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, den 1.Okt.1971

Gesellschaft mit B512 Hb/fo

beschränkter Haftung, 7301
München

Schlag- und schwenkgelenklose Aufhängung der Rotorblätter eines Drehflügelflugzeuges am Rotorkopf.

Zur schlag- und schwenkgelenklosen Aufhängung der Rotorblätter eines Drehflügelflugzeuges am Rotorkopf ist es bekannt, torsionselastische, paketartig zusammengefaßte Zuglamellen zu verwenden, welche parallel zur Rotordrehebene angeordnet sind. Bei einem derartigen bekannten Rotor
(DT-PS 1 531 355) sind die der Rotordrehachse zugekehrten

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Enden der Zuglamellen auf einem koaxial zur Rotordrehachse am Rotorkopf angeordneten Bolzen gelagert. Diese Lagerung hat den Vorteil, daß die von den einzelnen Rotorblättern herrührenden Zentrifugalkräfte sich über den Bolzen ausgleichen können.

Soll für jedes einzelne Rotorblatt ein Lamellenpaket verwendet werden, dann können diese auch an einem gemeinsamen Zentralkörper befestigt werden, welcher auf dem vorgenannten Bolzen gelagert ist. Auch in diesem Fall sind die am Bolzen angreifenden Kräfte im Gleichgewicht, so daß er keine Kräfte auf den Rotorkopf überträgt. Offen bleibt bei einer derartigen Anordnung jedoch, was bei einem Bruch des Zentralkörpers im Bereich seiner Verbindungen mit den Lamellenpäketen geschieht, z. B. infolge von Werkstoffehlern, mechanischen Beschädigungen oder auch infolge kurzzeitiger Überbeanspruchung (bei Überdrehzahl). Ein Verlust des Flugzeugs ist dann der Fall.

Dasselbe gilt für einen Bruch ähnlich hochbeanspruchter Teile, z. B. Blattwurzelhülsen, über welche bei dem bekannten Rotor die Rotorblätter in am Rotorkopf ausgebildeten Blattwinkellagerhülsen drehbar aufgenommen sind. Auch ^ bei dieser Anordnung,bei der die jeweilige Verbindung Blattwurzel/Blattwurzelhülse durch einen Bolzen hergestellt ist, ist für den Fall eines Bruches der Blattwurzelhülsen im Bereich der Bolzen keine Vorsorge getroffen.

Aufgabe der Erfindung ist es, aufzuzeigen, wie der Zentralkörper und die Blattwurzelhülsen mit einfachen Mitteln im Hinblick auf ein Versagen bei Brüchen im Bereich von

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dort gelagerten Befestigungsmitteln funktionsmäßig redundant ausgebildet werden können.

Ausgehend von einer schlag- und schwenkgelenklosen Aufhängung der Rotorblätter eines Drehflügelflugzeuges am Rotorkopf mittels torsionselastischer, paketartig zusammengefaßter Zuglamellen, die parallel zur Rotordrehebene angeordnet und an einem koaxial zur Rotordrehachse am Rotorkopf angeordneten Zentralkörper befestigt sind, wird dazu erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Zentralkörper an seinem Umfang zumindest von einer Wicklung nach Art einer Bandage umfaßt wird und, falls je eine jedem Rotorblatt zugeordnete und mit diesem durch zumindest einen Bolzen starr verbundene Blattwurzelhülse mit je einer am Rotorkopf ausgebildeten Blattwinkellagerhülse drehbar verbunden ist, daß der Bolzen in der Blattwurzelhülse in Augen gelagert ist, welche an ihrem Umfang zumindest von einer Wicklung nach Art einer Bandage umfaßt werden. Bei einem Bruch des Zentralkörpers und/oder der Blattwurzelhülsen im Augenbereich werden also die von den Rotorblättern herrührenden Zentrifugalkräfte durch die Bandagen aufgenommen und ggf. übertragen. Ein Schaden wird dann in einfacher Weise bemerkt, wenn die Bandagen aus einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen. Bei einer Belastung derartiger dehnbarer Bandagen kommt es nämlich infolge eines sog. Auswanderns der Befestigungsmittel für die Zuglamellen oder der Bolzen für die Blattwurzelhülsen an der Rotornabe zu einer Unwucht, welche für den Betrieb auf Dauer untragbar und damit dem Piloten ein Hinweis auf einen Bruch des Zentralkörpers und/oder einer, ggf. auch mehrerer, Blattwurzelhülsen ist. Der Pilot wird dann unverzüglich landen.

Die Bandagen können auch aus Stahldraht oder Bor-Fasern bestehen. In diesem Fall ist es denkbar, daß bei einem Schaden des Zentralkörpers und/oder der Blattwurzelhülsen

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die Unwucht an der Rotornabe so gering ist, daß sie vom Piloten überhaupt nicht bemerkt wird. Deshalb wird man derartige Bandagen so auslegen, daß sie über einen längeren Zeitraum belastbar sind und ein Schaden u.U. erst bei einer Inspektion des Flugzeugs erkannt zu werden braucht.

Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden anhand eines Ausführungsbeispieles, wie in der Zeichnung dargestellt, nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in einer Seitenansicht den zentralen Teil eines Rotors, wobei ein Rotorarm in einem Querschnitt, ein anderer im Längsschnitt dargestellt ist,

Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 in einem größeren Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt nach Schnittlinie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt nach Schnittlinie IV-IV der Fig.l, ebenfalls in einem größeren Maßstab.

In Fig. 1 ist ein Rotorkopf 1 eines Vierblattrotors durch Schrauben 2 mit einer Rotorwelle 3 fest verbunden. Der Rotorkopf 1 besteht im wesentlichen aus vier radial nach außen weisenden Rotorarmen, welche als Blattwinkellagerhülsen 4 ausgebildet sind. In jeder dieser Blattwinkellagerhülsen 4 ist über Wälzlager 5 und 6 eine Blattwurzelhülse 7 drehbar gelagert, welche zugleich als Beschlag für das zugeordnete Rotorblatt 8 dient, über die Blattwurzelhülsen 7 und die Wälzlager 5 und 6 werden die auf die Rotorblätter 8 wirkenden Schwenk- und Biegemomente in den Rotorkopf 1 geleitet.

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Zur Aufnahme der von den Rotorblättern 8 herrührenden Zentrifugalkräfte sind in den Blattwurzelhülsen 7 Spannteile angeordnet, die sich dort jeweils in Richtung zur Rotordrehachse gegen einen Bund 10 abstützen und jeweils über paketartig zusammengefaßte, endlose Zuglamellen 11 in Form eines endlosen Lamellenbandes mit einem koaxial zur Rotordrehachse im Rotorkopf 1 gelagerten Bolzen 12 verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Zuglamellen 11 und den zugehörigen Spannteilen 9 ist durch einen Anschlußbolzen 13 hergestellt, der durch ein Auge 14 in den Zuglamellen geführt und im Spannteil gelagert ist.

Zur Verbindung der Zuglamellen 11 mit dem zentralen Bolzen 12 ist ein auf diesem gelagerter zweiteiliger Zentralkörper 15 mit einer der Anzahl der Lamellenbänder entsprechenden Anzahl von Anschlußbolzen 16 vorgesehen. Diese sind in Augen 17 beider Zentralkörperteile gelagert und durch im Rotorkopf 1 angeordnete Haltescheiben 18 gegen axiales Verschieben gesichert. Die Verbindung der Anschlußbolzen 16 mit den zugeordneten Zuglamellen 11 bzw. Lamellenbändern ist wieder jeweils durch ein Auge 19 hergestellt.

Wie des weiteren aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind beide Teile des Zentralkörpers 15 an ihrem Umfang mit je einer Bandage 20 versehen. Die Bandagen 20 sind als endlose Wicklungen oder Bänder ausgebildet (Fig. 3) und jeweils in einer Rille 21 am Umfang des zugeordneten Zentralkörper-Teils eingebettet (Fig. 2 zeigt das untere der beiden Zentralkörper-Teile ); sie bestehen aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Derartige Bandagen 20 werden sich bei einem Bruch des Zentralkörpers 15 im Bereich eines

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oder mehrerer seiner Augen 17 unter der Wirkung der von den betreffenden Rotorblättern 8 herrührenden Zentrifugalkräfte dehnen. Es kommt zu einem geringfügigen Auswandern des an der jeweiligen Bruchstelle befindlichen Anschlußbolzens 16, was zu einer Unwucht an der Rotornabe führt; dadurch erhält der Pilot unverzüglich einen Hinweis auf einen S chaden.

Um bei einem Bruch im Augenbereich des Zentralkörpers 15 eine Beschädigung der dann die Zentrifugalkräfte übertragenden Bandagen 20 durch scharfe Bruchkanten auszuschließen, ψ ist jedes Zentralkörper-Teil an seinem Umfang je Auge 17 mit zwei etwa parallel zur Rotordrehachse verlaufenden muldenförmigen Ausnehmungen 22 versehen (Fig. 3).' Dadurch wird es im Augenbereich praktisch nur zu solchen Brüchen kommen, bei denen z. B. Bruchlinien 23 vom jeweiligen Auge 17 zur nächstliegenden Ausnehmung 22 verlaufen. Da die Bandagen 20 an diesen Bruchstellen nicht zur Anlage kommen können, ist ihre Beschädigung durch Bruchkanten ausgeschlossen.

Anstelle von Bandagen 20 aus faserverstärktem Kunststoff lassen sich auch solche aus Stahldraht oder Bor-Fasern verfc wenden, welche gegen mechanische Beschädigungen oder ein Aufspringen jeweils durch eine weitere Bandage aus einem Elastomer auf Silikon- oder Polyurethanbasis gesichert sein können. Die Verwendung derartiger Bandagen hat den Vorteil, daß die einzelnen Stränge der den Zentralkörper sichernden (Stahldraht- oder Bor-Faser-) Bandagen bei Belastung Bewegungen gegeneinander ausführen können.

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Durch die Bandagen 20 wird demnach in einfacher Weise die Sicherheit des Zentralkörpers 15 gegen ein Versagen erhöht. Ähnliches gilt für die Blattwurzelhülsen 7, mit denen das jeweils zugeordnete Rotorblatt 8 über einen Bolzen 24 verbunden ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist dieser Bolzen 24 in der zugehörigen Blattwurzelhülse 7 in dort ausgebildeten Augen 25 mit Bandagen 26 aus glasfaserverstärktem Kunststoff gelagert. Die Bandagen 26 sind dabei durch Hülsen mit Kragen gesichert. Jedes Auge 25 ist außerdem mit zwei muldenförmigen Ausnehmungen 28 versehen (Fig. 4). Auch bei einem Bruch einer Blattwurzelhülse 7 im Augenbereich ist damit gesichert, daß sie voll funktionsfähig bleibt und eine Beschädigung der Bandagen 26 durch Bruchkanten praktisch ausgeschlossen ist.

Es sei noch vermerkt, daß zum Schutz sämtlicher Bandagen 20 und 26 gegen eine Beschädigung durch Reibung auf dem Zentralkörper 15 bzw. den Augen 25 diese an ihrem Umfang eine gegen mechanische Einflüsse beständige Beschichtung aus einem Lack oder auch einem Kunststoff, wie Polytetrafluorethylen ο. dgl., aufweisen können. Was den Zentralkörper betrifft, so kann dieser auch einstückig ausgebildet sein, Des weiteren ist eine quadratische Form des Zentralkörpers nicht bindend; er kann z. B. zur Befestigung einer ungeraden Anzahl von Lamellenbändern auch dreieckförmig ausgebildet sein oder-die Form eines Polygons haben.

Patentansprüche:

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Claims

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, den 1.Okt.1971

Gesellschaft mit B512 Hb/fo

beschränkter Haftung, 7301
München

Patentansprüche

Schlag- und schwenkgelenklose Aufhängung der Rotorblätter eines Drehflügelflugzeuges am Rotorkopf mittels torsionselastischer, paketartig zusammengefaßter Zuglamellen, die parallel zur Rotordrehebene angeordnet und an einem koaxial zur Rotordrehachse am Rotorkopf angeordneten Zentralkörper befestigt sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Zentralkörper (15) an seinem Umfang zumindest von einer Wicklung nach Art einer Bandage (20) umfaßt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei je eine jedem Rotorblatt zugeordnete und mit diesem durch zumindest einen Bolzen starr verbundene Blattwurzelhülse mit je einer am Rotorkopf ausgebildeten Blattwinkellagerhülse drehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Bolzen (24) in der Blattwurzelhülse (7) in Augen (25) gelagert ist, welche an ihrem Umfang zumindest von einer Wicklung nach Art einer Bandage (26) umfaßt worden.

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Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zentralkörper (15) bzw. die Augen (25) der Blattwurzelhülse (7) an ihrem Umfang mit etwa parallel zur Rotordrehachse verlaufenden muldenförmigen Ausnehmungen (22 bzw. 28) versehen sind.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bandagen (20, 26) aus einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e ■ kennzeichnet , daß die Bandagen aus Stahldraht oder Bor-Fasern bestehen.

Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bandage durch eine weitere Bandage aus einem Elastomer auf Silikon- oder Polyurethanbasis gesichert ist.

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