DE2203828C3 - Rotor für Drehflügelflugzeuge mit einer Nabe aus kunststoffverstärkten Mineralfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für Drehflügelflugzeuge mit einer Nabe aus kunststoffverstärkten Mineralfasern, die sich in jeweils einen von der Nabe radial nach außen verlaufenden Nabenarm zur Befestigung eines Rotorblattes erstrecken.

Rotoren dieser Art sind bekannt. Zum Beispiel wird in der deutschen Offenlegungsschrift 20 22 873 ein Rotor ohne Schlag- und Schwenkgelenke beschrieben, bei dem allein die Elastizität der Nabenarme die Schlag- und Schwenkbewegungen ermöglicht. Damit keine zu großen Widerstände gegen Verdrehung im Nabenarm auftreten, ist ein mittlerer Teil desselben, der hauptsächlieh Zug- (zentrifugal-)Kräfte aufnehmen soll, gesondert geformt und polymerisiert und besteht aus Fasern mit wesentlich höherer Festigkeit. Bei Änderungen der Blatteinstellwinkel aus der Normallage müssen trotz dieses Aufbaus immer noch erhebliche Kräfte überwunden werden, und dieses hat einen entsprechenden baulichen Aufwand zur Folge.

Andererseits ist durch die US-PS 30 26 942 ein Rotor bekannt geworden, dessen aus Metall bestehende Nabenarme im achsnahen Bereich zur Vermeidung von Schlaggelenken als elastische Platten ausgebildet sind und am Ende Lager für die Rotorblätter zur Einstellwinkeländerung tragen. Verdrehbare Lamellenpakete übertragen dabei die Zugkräfte von den Rotorblättern auf die Nabenarme. Auch dieser Aufbau erfordert aufgrund der notwendigen Einzelteile einen erheblichen Arbeitsaufwand bei der Fertigung und führt überdies zu relativ langen Nabenarmen, die das Flügverhalten nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein möglichst kompakter und einfacher Aufbau erreicht wird'und die Verdiehwiderstände bei Einstellwinkeländerungen der Blätter möglichst weit herabgesetzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Bündel von koaxial zum Nabenarm in dessen Innerem angeordneten, mit einem vulkanisierten Elastomer getränkten Mineralfasern mit seinem inneren Ende an der Nabe und mit seinem äußeren Ende an der über ein Blattverstellge'cnk am Nabenarm gelagerten Rotorblattwurzel befestigt ist. Auf diese Weise ist nabenseitig kein Befestigungsorgan erforderlich. Lediglich das äußere Ende dieses Bündels muß so ausgebildet sein, daß die Befestigung an dem Blatt möglich ist.

Ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Nabe besteht darin, daß sie für Blätter sehr unterschiedlicher Art, beispielsweise für Blätter aus Metall oder aus mit Einlagen versehenem Kunststoff, verwendet werden können.

Gegenüber Rotoren ohne Schlag- und Schwenkgelenke, bei welchen die erforderliche Flexibilität in den Blättern selbst, insbesondere in ihren Wurzeln, liegt, besitzt ein Rotor mit einer erfindungsgemäßen Nabe den Vorteil, daß er gegenüber Schwenkbewegungen nachgiebige Elemente aufweist, die viel näher an der Nabenmitte liegen, was auf den Rotor, insbesondere bei Böen, eine stabilisierende Wirkung hat.

Ferner wird bei einem derartigen Rotor der Blatteinstellwinkel nicht durch die Durchbiegungen infolge von Schlag- und Schwenkbewegungen der Nabe beeinflußt, da das Gelenk zur Einstellwinkeländerung zwischen dem Blatt und dem verformbaren Element der Nabe vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die Instabilität bezüglich Nickbewegungen und die Entstehung starker Vibrationen ausgeschaltet, wie sie bei hohen Fluggeschwindigkeiten bei Hubschraubern mit biegsamen Blättern auftreten.

Zweckmäßige Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich rus den Unteransprüchen.

Im folgender, wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Abbildung zeigt einen waagerechten Schnitt durch den Rotor, bei welchem einige Teile weggebrochen sind.

Die gezeigte Nabe 1 besitzt einen mittleren Abschnitt aus Fasern hoher Festigkeit, beispielsweise Glasfasern, die mit Kunstharz getränkt sind und sternförmig so angeordnet sind, daß die Drehachse des Rotors von flexiblen Nabenarmen 2 in einer der Anzahl der Rotorblätter entsprechenden Anzahl umgeben ist. Zur Bildung dieser Nabenarme sind die Fasern, die von einem Nabenarm zum anderen durchlaufen und im mittleren Teil 3 gekrümmt sind, so angeordnet, daß der Querschnitt jedes Nabenarmes allmählich ohne Änderung der Größe seiner Fläche von einer im wesentlichen ovalen Form an der Wurzel 4, deren Abflachung senkrecht zur Nabenachse gerichtet ist, in einen kreisförmigen A bschnitt 5 übergeht.

Der mittlere Abschnitt ist vorzugsweise durch einen Mantel aus mehreren harzgetränkten Giasgewebe- »chichten verstärkt und bildet somit den Nabenkörper und gestattet dessen Befestigung am oberen Teil einer lieh zu einem Flansch ausweitenden Rotorwelle über $ iwei Schalenhälften aus Metall, die diesen mittleren Abschnitt umschließen und aneinander sowie an den Flansch befestigt sind.

In den sternförmigen, zentralen Raum, der von den von einem Nabenarm zum anderen verlaufenden Faserbündeln freigelassen wird, ist eine Füllung aus ttarrem Kunststoff eingebracht, die eine Buchse umgibt, die zum Ansetzen eines Werkzeugs zur Montage der Nabe oder zur Durchführung elektrischer Leitungen dient.

Am Endabschnitt 14 jedes Nabenarmes ist der kreisförmige Abschnitt 5 durch zwischen die Glasfaserichichten eingelegte Teile aus Glasgewebe verdickt und verstärkt. Dieser Endabschnitt 14 erhält damit eine mechanische Festigkeit gegenüber Krafteinwirkungen in allen Richtungen.

Der Endabschnitt 14 nimmt die Verbindungseinrichtung zwischen dem Nabenarm und der Wurzel des Blattes, die die durch das rotierende Rotorblatt erzeugten Kräfte und Momente (Schlagen, Schwenken, Zentrifugalkräfte) in den Nabenarm leitet, sowie ein Gelenk auf, das mittels eines geeigneten Hebels die Änderung des Blatteinstellwinkels durch Verschwenken des Rotorblattes um die geometrische Achse dieses Abschnitts gestattet.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, daß der durch die Zentrifugalkraft auftretende Zug durch ein Bündel von festen, mit einem biegsamen, vulkanisierten Elastomer getränkten Fasern aufgenommen wird, das einen Bestandteil der Glasfasereinlage der Nabe bildet.

Ein Abschnitt des die Nabe verstärkenden Faserbündels 37 bildet einen zu dem zylindrischen Abschnitt 14 koaxialen, zylindrischen Abschnitt 38, der mit einem biegsamen, vulkanisierten Elastomer getränkt ist. Das freie äußere Ende 39 dieses zylindrischen Abschnittes ist mit einem festen, polymerisierbaren Kunstharz getränkt und bildet ein Element zur Verbindung mit dem Rotorblatt 25 bzw. dessen Blatthalterung 36, die über Wälzlager 32, 33 auf der Muffe 15 gelagert und am nabenseitigen Ende durch eine Dichtung 21 gegenüber der Muffe 15 abgedichtet ist

Auf diese Weise kann ein Kopf gebildet werden, der von einem Bolzen 40 durchsetzt wird, der zur Verbindung mit dem über die Blatthalterung 36 mit den Bolzen 24 gehaltenen Rotorblatt 25 dient.

Dieses Ende kann auch zu einem konischen Kopf ausgebildet sein, der in eine in dem Rotorblatt 25 vorgesehene Bohrung eingeschoben wird.

Die Länge des das Torsionselement bildenden zylindrischen Abschnittes 38 kann gleich der halben Gesamtlänge des Nabenarmes 2 sein. Vorzugsweise ist dieser Teil außerhalb des direkt an die Nabe anschließenden Teils des Nabenarmes angeordnet, der beim Schlagen und Schwenken einer Durchbiegung unterliegt. Ferner befindet er sich zweckmäßigerweise mindestens zum größten Teil im Inneren der Muffe 15, die ein Lager für das Rotorblatt bildet.

Die Verdrehung des zylindrischen Abschnittes 38 wird durch einen Mantel 41 erleichtert, der aus Polytetrafluoräthylen besteht.

Zur Herstellung einer derartigen Nabe werden als erstes die zylindrischen Abschnitte 38 hergestellt und mit ihrem Mantel 41 versehen, und anschließend wird die Nabe mit ihren Glasfasereinlagen und den zylindrischen Abschnitten 38 nach Tränkung mit Harz geformt.

Die Einrichtungen 27 zur Dämpfung der Schwenkbewegungen sind in mit ihren beiden Enden an den Muffen 15 vorgesehenen Ansätzen 29 befestigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Rotor für Drehflügelflugzeuge mit einer Nabe aus kunststoffverstärkten Mineralfasern, die sich in Jeweils einen von der Nabe radial nach außen »erlaufenden Nabenarm zur Befestigung eines Hotorblattes erstrecken, dadurch gekennte ichnet, daß ein Bündel (zylindrischer Abschnitt 38) von koaxial zum Nabenarm (2) in dessen Innerem angeordneten, mit einem vulkanisierten Elastomer getränkten Mineralfasern mit seinem Inneren Ende an der Nabe (1) und mit seinem lußeren Ende an der über ein Blattverstellgelenk am Nabenann gelagerten Rotorblattwurzel befestigt ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (38) des Bündels fus einem Teil des Endabschnittes des die Verstärkung der Nabe (1) bildenden Faserbündels (37) besteht.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenarm (2) in seinem äußeren Bereich einen zylindrischen Abschnitt (14) aufweist, auf welchem eine zylindrische Muffe (15) zur Bildung des nabenarmseitigen Lagerelements für das Blattverstellgelenk befestigt ist.

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (38) des Bündels von dem ihn umgebenden zylindrischen Abschnitt (14) des Nabenarms (2) durch einen Mantel aus einem biegsamen, reibungsmindernden Kunststoff getrennt ist.

5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (39) des zylindrischen Abschnittes (38) des Bündels mit gehärtetem Kunstharz getränkt ist.

6. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnex, daß die Länge des zylindrischen Abschnittes (38) des Bündels etwa gleich der halben Länge des Nabenarms (2) ist.