DE2158587B2

DE2158587B2 - Eddy flow suppressed rotating wing aircraft - directs blade tip thrust nozzle outlet gases into eddy flow

Info

Publication number: DE2158587B2
Application number: DE19712158587
Authority: DE
Inventors: Udo 7758 Meersburg; Kannamüller Gerhard Dipl.-Ing. 7778 Markdorf Thenhausen
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1976-01-22
Also published as: DE2158587A1

Abstract

The rotor blade for aircraft with rotating wings is driven by a reaction device at the blade tip, inclined so that the flow emerging is directed into the blade tip edge eddy flow for suppressing it. This arrangement also reduced aerodynamic noise. The flow (4) emerging from the thrust nozzle (3) is directed into the eddy flow (2), which it meets a certain distance behind the blade tip trailing edge. Into the thrust nozzle can also be fitted a swirler for imposing a helical flow of opposite rotation to that of the eddy flow for suppression purposes.

Description

Die Erfindung betrifft Rotorblätter für Drehflügelfluggeräte mit Antrieb durch Strahlreaktion im Bereich der äußeren Rotorblattenden.The invention relates to rotor blades for rotary wing aircraft with propulsion by jet reaction in the area the outer rotor blade ends.

Die an Rotoren auftretenden Wirbel erzeugen induzierte Widerstände, die einerseits die Rotorleistung beeinträchtigen und andererseits eine hohe Lärmabstrah- ^₀ lung aufweisen. Den hauptsächlichen Störfaktor bildet hierbei der Randwirbel, der an Rotorblattspitzen auftritt und erst in neuester Zeit durch umfangreiche Rechenprogramme erfaßt und analysiert wurde. Dieser Randwibel zeigt sich an Rotorbkmspiizen als ein _J5 schräg vom Rotor nach unten auftretendes Wirbelfeld, das in spiralförmigen Bahnen mit mehr oder weniger Neigung abfließt. Das schon bei stationären Flugfällen vorhandene Wirbelfeld induziert beim rücklaufenden Rotorblatt Kräfte, die in der modernen Rotordynamik nicht mehr zu vernachlässigen sind.The eddy occurring at rotors generate induced resistors, on the one hand affect the rotor power and on the other hand, a high emitted noise having ₀ ^ lung. The main disruptive factor here is the tip vortex, which occurs at the tips of the rotor blades and has only recently been recorded and analyzed by extensive computer programs. This is demonstrated by Randwibel Rotorbkmspiizen as a _J5 obliquely from the rotor occurring below vortex field which flows in helical paths with more or less inclination. The vortex field, which is already present in stationary flight cases, induces forces in the retracting rotor blade that can no longer be neglected in modern rotor dynamics.

Durch Berechnungen und Versuche hat es sich herausgestellt, daß der Randwirbel einen induzierten Widerstand hervorruft, der etwa 20% des gesamten Rotorprofilwiderstandes ausmacht. Dieser relativ hohe Widerstandsanteil beeinträchtigt sehr stark die Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit des Hubschraubers. Außerdem stellt die Lärmabstrahlung durch Hubschrauber im zivilen wie im militärischen Einsatz ein Kriterium dar.Calculations and experiments have shown that the tip vortex induced one Produces resistance, which makes up about 20% of the total rotor profile resistance. This relatively high The resistance component has a very strong impact on the economy and performance of the helicopter. In addition, the noise emitted by helicopters in civil and military use ceases Criterion.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten negativen Auswirkungen des Randwirbels weitgehend zu vermeiden und eine Leistungssteigerung von reaktionsgetriebenen Rotoren zu bewirken.The object of the invention is to largely avoid the aforementioned negative effects of the tip vortex and to increase the performance of reaction-driven rotors.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der am Rotorblattende austretende Düsenstrahl bzw. die Schubdüse gegen den sich am Rotorblattende ausbildenden Randwirbel hin geneigt ist und hinter der Rotorblauhinterkante auf den Randwirbel trifft. Durch eine solche erfindungsgemäße Ausbildung ist es ermöglicht, Einfluß auf den Aufrollvorgang des Randvvirbels zu nehmen und die Wirbelfäden hinter der Rotorblattspitze zu zerstäuben, wodurch der induzierte Abwind positiv im Sinne einer Abwindverringerung beeinflußt wird. Der induzierte Widerstand an der Roiorblattspitze kann damit auf einen Wert von bis zu 20% reduziert werden. Die zerstäubten Wirbelfäden können sich allerdings später in größerem Abstand von der Rotorblattspitze wieder zu einem geschlossenen Band aufrollen, was aber keinen nennenswerten Einfluß auf die Rotorleistung mehr ausübt.The object set is achieved according to the invention in that the nozzle jet exiting at the end of the rotor blade or the thrust nozzle is inclined towards the edge vortex forming at the end of the rotor blade and meets the tip vortex behind the rotor blue trailing edge. By such a training according to the invention it is possible to influence the rolling-up process of the edge vortex and the vortex filaments behind the To atomize the rotor blade tip, whereby the induced downdraft has a positive effect in terms of a downdraft reduction will. The induced drag at the Roior blade tip can thus be reduced to a value of up to 20%. The atomized vortex filaments can however later roll up again to form a closed band at a greater distance from the rotor blade tip, but this no longer has any significant influence on the rotor performance.

Die gestellte Aufgabe kann erfindungsgemäß auch dadurch gelöst werden, daß der am Rotorblattende austretende Düsenstrahl durch in der Schubdüse angeordnete, drallgebende Einrichtungen in einen Gegendrall zum Drall des Randwirbels gebracht wird, der annähernd die Intensität des Randwirbeldralls aufweist. Auch durch diese Ausbildung wird eine Verminderung des induzierten Widerstands an der Rotorblauspitze erreicht. Gleichzeitig wird eine Verminderung der gemäß der Rotorakustik zu unterscheidenden Rotationsund Wirbelgeräusche bewirkt.The object set can also be achieved according to the invention in that the rotor blade end exiting nozzle jet through swirling devices arranged in the thrust nozzle into a counter-swirl is brought to the swirl of the tip vortex, which has approximately the intensity of the tip vortex. This design also results in a reduction in the induced drag at the rotor blue tip achieved. At the same time, there is a reduction in the rotation and acoustics to be distinguished Whirling noises caused.

Im folgenden werden an Hand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläuten.In the following, exemplary embodiments are given with reference to the drawing explain the invention in more detail.

F i g. 1 zeigt eine Rotorblattspitze mit schcmatisch dargesteliicm Randwirbel und Düsenstrahl;F i g. 1 shows a rotor blade tip with a schcmatic dargesteliicm edge vortex and jet stream;

F i g. 2 zeigt eine Rotorblattspitze mit Blattspitzcnwirbel und gedralltem Düsenstrahl.F i g. 2 shows a rotor blade tip with a blade tip vortex and a swirled nozzle jet.

In Fig. 1 ist die Blattspitze eines reaktionsgetriebenen Rotorblattes dargestellt mit dem daran auftretenden Randwirbel 2 und der Schubdüse 3 mit dem austretenden Düsenstrahl 4, wobei der Randwirbel 2 und der Düsenstrahl 4 schematisch abgebildet sind.In Fig. 1, the blade tip is a reaction driven one Rotor blade shown with the edge vortex 2 occurring on it and the thrust nozzle 3 with the exiting Nozzle jet 4, the edge vortex 2 and the nozzle jet 4 being shown schematically.

Der an der Rolorblattspitze 1 während des Betriebes auftretende Randwirbel 2, der sich aus spiralförmigen Wirbelläden 2' zusammensetzt und sich vom Rotorblatt aus gesehen schräg nach unten bewegt, wird durch den Düsenstrahl 4 so angeblasen, daß die Wirbelfäden 2' zerstäubt werden. Zu diesem Zweck ist die Öffnung 3' der Schubdüse 3 zum Randwirbel 2 hin geneigt, so daß der Düsenstrahl 4 in einem relativ spitzen Winkel 5 auf den Randwirbei 2 gelenkt wird.The edge vortex 2 occurring at the roller blade tip 1 during operation, which consists of spiral-shaped Vortex shutters 2 'composed and seen from the rotor blade moves obliquely downward, is through the The nozzle jet 4 is blown in such a way that the vortex filaments 2 'are atomized. For this purpose the opening is 3 ' the thrust nozzle 3 inclined towards the edge vortex 2, so that the nozzle jet 4 at a relatively acute angle 5 the vortex is steered at 2.

In F i g. 2 ist eine Rotorblattspitze 1 mit der Schubdüse 3 dargestellt, die den Düsenstrahl 4 mit Gegendrall zum Randwirbel 2 austreten läßt. Der Randwirbel 2 wird durch den mit einem Gegendrall zum Randwirbel austretenden Düsenstrahl 4 kompensiert, wobei die Austrittsdüse 3 mit entsprechenden, an sich bekannten drallgebenden Leitblechen od. dgl. ausgestattet ist. Die Dralleinrichtung für den Düsenstrahl 4 wird hier nicht näher gezeigt. Die Intensität des Dralls des austretenden Düsenstrahls 4 entspricht hierbei dem Randwirbeldrall 2.In Fig. 2 is a rotor blade tip 1 with the thrust nozzle 3 shown, which allows the nozzle jet 4 to emerge with counter-swirl to the tip vortex 2. The tip vortex 2 is compensated by the nozzle jet 4 exiting with a counter-swirl to the tip vortex, whereby the The outlet nozzle 3 is equipped with corresponding swirling baffles known per se or the like. the Swirl device for the nozzle jet 4 is not shown in detail here. The intensity of the swirl of the exiting The nozzle jet 4 corresponds to the tip vortex swirl 2.

Die gezeigten Anordnungen wirken sich bei gleichzeitiger Lärmreduzierung der Wirbel- und Rotationsgeräusche leistungssteigernd auf die Rotoren aus. The arrangements shown have the effect of increasing the performance of the rotors while at the same time reducing the noise of the eddy and rotating noises.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Rotor blade for rotary wing aircraft with propulsion by jet reaction in the area of the outer Rotor blade ends., Characterized that the nozzle jet (4) or the thrust nozzle (3) exiting at the end of the rotor blade against itself at the end of the rotor blade forming edge vortices (2) is inclined and behind the rotor blade trailing edge hits the tip vortex (2).

2. Rotor blade for rotary wing aircraft with drive by Sirahl reaction in the area of the outer Roiorblattenden, characterized in that the exiting at the rotor blade end nozzle jet (4), ₅ by in the thrust nozzle (3) arranged, swirl devices in a counter-swirl to the swirl of the tip vortex (2) is brought, which has approximately the intensity of the vortex vortex.

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