DE2223567A1

DE2223567A1 - Luftschraubenblatt,insbesondere fuer Vertikalstartflugzeuge

Info

Publication number: DE2223567A1
Application number: DE19722223567
Authority: DE
Inventors: Willem Broekhizen; Daniel Carter; Covington Cecil Edward; Wernicke Kenneth Gene; Edenborough Harry Kipling
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1971-05-17
Filing date: 1972-05-15
Publication date: 1972-12-07
Also published as: AU459383B2; FR2137921B1; FR2137921A1; GB1367197A; AU4201172A; IT957890B

Description

Textron Inc.

10 Dorrance Street
Providence, Rhode Island

(9272)

Luftschraubenblatt, insbesondere für Vertikalstartflugzeuge

Sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich ist ein Plugzeug erwünscht, das eine hohe Reisegeschwindigkeit hat
und vertikal starten und landen kann (VTOL). Militärische
Operationen müssen in jeder Art von Gelände, auch außerhalb großer Plugplätze durchgeführt werden, so daß ein derartiges Plugzeug im militärischen Bereich sehr vorteilhaft ist. Der zivile Luftverkehr ließe sich zwischen Stadtzentren mit Abständen bis zu 800 km stark verbessern, wenn Vertikalstartflugzeuge vorhanden wären, da auf diese Weise die überfüllung der Plugplätze durch Entlastung von Kurzstreckenpassagieren vermieden wird. Bei einem Betrieb zwischen einem Stadtzentrum

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und dem zugehörigen Flughafen könnten derartige Plugzeuge die Anfahrtszeit eier Passagiere zum Plughafen verringern.

Un diese Probleme zu lösen_s wurden bereits Vertikalstartflugzeuge (VTOL) gebaut und geprüft. Um die Anforderungen für einen vertikalen Auftrieb bei großen Belastungen und einen guten Wirkungsgrad bei hoher Geschwindigkeit zu erzielen, wird arfinchingsgemäß ein besonders geformtes Luftsehraubenblai-t vorgesöMiigen. v/elchc.?- sowohl im Hubschrauberbetrieb als auch in Flu^sengbetrieb wirksam ist.

Dieses Luftschraubenblatt zeichnet sich dadurch aus, daß sich die Verwindung und die Wölbung nicht-linear von der Blattwurzel zur Blattspitze ändern.

Das Blatt ist so verwunden, daß sich die Neigung der Nullauftriebslinie mit dem Abstand von der Blattwurzel ändert. Außerdem wird eine aerodynamische Verwindung dadurch erreicht, daß die Wölbung des Blattes sich mit dem Abstand von der Blattwurzel ändert. Mit einer Änderung der Wölbung kann die Nullauftriebslinie des Blattes verändert werden.

Um ein Schraubenblatt in repoduzierbarer Weise herzustellen, wird ein Aufbau gewählt, der sich wesentlich von dem bisher üblichen unterscheidet.

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Erfindungsgemäß wird also ein Luftschraubenblatt mit einheitlichem Aufbau vorgeschlagen, das sowohl eine geometrische als auch eine aerodynamische Verwindung aufweist ₃ wobei letztere durch Veränderung der Wölbung erreicht wird. Die geometrische Verwindung kann sich nicht-linear und monoton zwischen Blattwurzel und Blattspitze ändern, während sich die Wölbung nicht-linear von der Blattwurzel zur Blattspitze verändern kann, so daß man einen Entwurfsauftriebsbeiwert erhält, der sich von der Blattwurzel aus zu einem Zwischenpunkt im Verlauf des Blattes verringert und dann von dem Zwischenpunkt zur Blattspitze vergrößert.

Vorzugsweise beträgt die Blattverwindung von der Wurzel zur Spitze etwa 30 Grad, während sich die Wölbung angegeben in der Größe des Entwurfsauftriebskoeffizienten von 0,7 an der Wurzel zu 0,1 im Mittelbereich verringert und dann bis zu etwa 0,2 an der Blattspitze zunimmt.

Die gesamte wirksame Verwindung kann etwa k5 Grad betragen und ergibt sich aus einer geometrischen Verwindung von etwa 30 Grad und der wirksamen Verwindung der Wölbung.

Das Luftschraubenblatt kann einen im Bereich der Blattnase liegenden Holm aufweisen, an dessen oberer und unterer Hinterkante jeweils mit ihren vorder Kanten die oberen und unteren überzüge des Hinterteils befestigt sind, wobei die überzüge

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an ihren Hinterkanten miteinander verbunden sind. An den überzügen können jeweils Zellenkörper befestigt sein, die sich im wesentlichen in gleicher Richtung wie die überzüge erstrecken. Die gegenüberliegenden Enden der Zellenkörper sind im wesentlichen senkrecht zur Blattachsenebene ausgerichtet und greifen ineinander. Sie sind in der Blattachsenebene miteinander verklebt.

Vorzugsweise ist der Holm aus einem Streifen mit einer oberen Holmschiene, einer unteren Holmschiene und einer Holmplatte hergestellt, die miteinander verklebt sind.

Die Holmplatte ist mit einer Zellenplatte verbunden, deren Zellen parallel zur Blattachsenebene gerichtet sind.

Die Blattwurzelhalterung kann mit einem Joch verbunden sein, das mit dem Wursselbereich des Blattes verklebt ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren näher erläutert.

Piß. 1 zeigt die Ansicht eines Vertikalstartflugzeuges, für das das erfindungsgemäße Luftschraubenblatt verwendbar ist.

Fig. 2 zeigt die Verwindung und Wölbung des Blattes. Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Darstellung aus Figur 2.

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Pig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 aus

Figur 6. Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5 - 5 aus Figur 4.

Fig. 6 zeigt die Draufsicht auf ein Blatt gemäß Figur Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 7 - 7 aus

Figur £>. Fig. 8 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie 8-8 aus Figur 6.

Fig, 9 zeigt die Verbindung des Blattes mit der Schraubenwelle.

Fig.10 zeigt eine Ansicht des Blattwurzelendes. Fig". 11 zeigt die Herstellung des Holms. Fig.12 zeigt die Herstellung des Blattes mit dem eingeformten Holm.

Fig.13 zeigt in einem Diagramm den Schwebebetrieb des Blattes. Fig.l4 zeigt in einem Diagramm den Vortriebswirkungsgrad des Blattes im Flugzeugbetrieb.

Das in Figur 1 dargestellte Vertikalstartflugzeug 10, hat Doppel-Dreiblattluftschrauben, beispielsweise den Rotor 11, der an einem Pylon 12 befestigt ist, so daß ein senkrechter Start im Hubschrauberbetrieb und ein Vorwärtsflug im Flugzeugbetrieb möglich ist.

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Vorzugsweise ist die Luftschraube 11 mit der Nabenaufhängung halbstarr am Pylon befestigt, um eine Blattschlagfreiheit mit allen funktioneilen Erfordernissen für die Veränderung der Blattneigung und für deren Beibehaltung zu erreichen.

Grundsätzliches Verständnis für die Erscheinungen an Luftschrauben- Pylon- Anordnungen wurden durch die Konstruktion von Plugzeugen wie etwa des XV-3-Vertikalstartflugzeuges gewonnen. Derartige Betriebsweisen führten zu weiteren Forschungen, aus denen die vorliegende Erfindung hervorging.

Die Geometrie der Luftschraube gemäß der Erfindung ergibt sich aus Figur 2, die die Verwindung des Blattes und die Änderung der Wölbung zeigt. Figur 2 entspricht den Werten, die in Figur 3 dargestellt sind. Das den Figuren 2 und 3 entsprechende Schraubenblatt hat die gewünschten Eigenschaften eines Hubschrauberblattes und eines Flugzeugpropellers. Ein derartiges Blatt arbeitet wirksam in seiner Doppelfunktion als Hubschrauberrotor und als Flugzeugpropeller. Mittels der Erfindung ergibt sich ein sehr leachtgewichtiges Blatt, dessen Kombination von geometrischer Verwindung und Wölbung gemäß Figuren 2 und 3 die aerodynamischen Erfordernisse sowohl für den Hubschrauber- als auch den Flugzeugflug erfüllt. Bei einem derartigen Blatt kann der Blattholm eine, gleichförmige Verwindung und eine Einspannung aufweisen. Dadurch wird eine aerodynamische Manschette an der Blattwurzel überflüssig und

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gleichzeitig ergibt sieh eine Gewiehtseinsparung und eine Verringerung von Betriebsverlusten.

Die Bezeichnung Verwindung bezieht sich im vorliegenden Fall auf den spiralförmigen Aufbau des Blattes. "Wölbung" ist ein direktes Maß für die fehlende Symmetrie des Blattquerschnittes bezogen auf die Blättachse. Wenn der Blattquerschnitt symmetrisch zur Blattachse ist, so ist die Wölbung null. Wenn der Abstand von einem vorgegebenen Punkt auf der Blattachse zum übersup- in einer Richtung größer ist als in der anderen, dann ist eins Wölbung vorhanden. Man kann sagen, daß die Wölbung eine wirksame Verwi-ndung hervorruft, in-dem sie die i/rofil- Nullauftriebslinie verschiebt, wodurch eins Addition zur oder eine Subtraktion von der geometrischen Verbindung erfolgt, so daß die gesamte wirksame Verwindung eines Blattes dadurch gesteuert wird. Somit führt dies zu vorbestimmten Betriebseigenschaften des Blattes.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Luftschraube beispielsweise einen Durchmesser von etv?a ?,5 m haben. In Figur 2 ist eine bevorzugte Blattgeometrie dargestellt. Der Umfang und die Achse ist für jede von 31 Schnitten durch das Blatt gezeigt, wobei die Schnitte in Abständen von 12,7 cm bei einem Blatt einer Länge von 381 cm liegen»

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Die Blattachse an der Wurzel ist durch die Linie 20 dargestellt. Die zweite Blattachse ist durch die Linie 21 bezeichnet. Die 31" ste Blattachse ist durch die Linie 22 und die 32- ste Blattachse durch die Linie 23 dargestellt. Die dazwischenliegenden Blattachsen für die anderen Punkte entlang des Blattes sind ebenfalls gezeigt. Die Winkeländerung in der Blattachse zeigt an, daß das Blatt von der Wurzel bis zur Spitze um etwa ή 5 verwunden ist. Aus Figur 3, Linie 2¹J ergibt sich, daß der Grad der Verwindung über den Abstand nicht konstant ist.

Die Kurve 20a entspricht der äußeren Fläche des Blattes und stellt somit die Form des Blattes an der Wurzel dar. Die Kurve 21a zeigt die Querschnittsumrandung des Blattes im Bereich eines Schnittes im Abstand von 12,7 cm von der Wurzel. In gleicher Weise stellt die Kurve 22a die Blattform im Abstand von 12,7 cm von· der Spitze und die Kurve 23a die Blattform an der Spitze dar.

Wie vorstehend bereits erwähnt, ist durch die Kurven in Figur 3 der übergang von der Blattwurzel zur Blattspitze dargestellt. Die geometrische Verwindung ergibt sich aus der Kurve 2¹I und die Wölbung aus der Kurve 25· Beide Kurven verlaufen nichtlinear mit dem Abstand von der Blattwurzel. Als Funktion des Prozentsatzes der Blattlänge mit dem Nullpunkt an der Schraubenwellenachse ist der Verwindungswinkel in Grad aufgezeichnet.

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Die geometrische Verwindung ändert sich linear von etwa 30 bis etwa 15 bei etwa 40 % des Luftschraubenradius. Die Verwindung ändert sich dann linear mit einer anderen Stärke bis etwa 1° an der Spitze. Somit verläuft die Änderung der Verwindung monoton und ist auf der der Wurzel abgewandten und der der Wurzel zugewandten Seite eines Änderungspunktes bei etwa 4 Q % des Abstandes zwischen Schraubenachse und Blattspitze linear.

Bezüglich der Wölbung sind Änderungen des Entwurfsauftriebsbeiwertes (C₇.) als Funktion der Blattlänge dargestellt. In Werten des Entwurfsauftriebsbeiwertes nimmt die Wölbung von etwa 0,7 an der Wurzel zu etwa 0,1 bei 40 % des Abstandes ab und nimmt dann bis zur Spitze zu etwa 0,2 zu. Die Kurve 25 verläuft nicht monoton, sondern ergibt eine Änderung des Vorzeichens der Steigung etwa in der Mitte der Blattlänge. Die Änderung der Wölbung bewirkt eine Wirksame Verwindung. Die Summe aus geometrischer Verwindung und Verwindung in-folge Wölbung ist in der Kurve 26 gezeigt, bei der sich die gesamt wirksame Verwindung monoton, jedoch nicht-linear von etwa ¹IO⁰ zu 0 Sndert, wobei die größte Änderung in den ersten ¹IO % der Blattlänge erfolgt. Dadurch kann der Blattholmaufbau eine gleichförmige Verwindung haben, während sich optimale Betriebseigenschaften sowohl für den Hubschrauber - als auch für den Flug- «eugbetrieb ergeben. In Figur 3 ist auch die Änderung von Länge Stärke des Blattes gezeigt. Stärken von 27 %, 1855, 12$ und

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— ΛC —

8 % der Blattachsenlänge ergeben sich an etwa 20 %-, 52 56-, 80 Ϊ- und 100 5&-Stellen des Luftschraubenradius.

Ein Schraubenblatt mit den vorstehenden Eigenschaften kann entsprechend Figur 4 aus zwei Grundelementen, einem Holm 30 und einem hinteren Teil 31 hergestellt werden.

Der Holm 30 weist vorzugsweise einen Streifen in Form einer gewölbten oder U-förmigen Schiens 33 auf. An der Innenseite des Streifens 33 sind zwei Holmverstärkungssehienen ~b^> und 35 durch Klebung befestigt. Diese Schienen überlappen sich im Bereich 36> so daß zusammen mit dem Streifen 33 ein Hohlraum entsteht, der einen Masenteil 3^ enthält. Die anderen Flansche der Schienen 3¹I und 35, nämlich die Enden 38 und sind kurz und nach innen gerichtet. Eine Holmplatte 40 ist zwischen den Schienen 34 und 35 angeordnet und an den Enden 38 und 39 anliegend festgeklebt.

Die Holmplatte ¹IO ist im vergrößerten Schnitt in Figur 5 gezeigt. Sie hat einen vorderen überzug 4l und einen hinteren Oberzug 42 zwischen denen eine Zellenabstandseinheit 43 angeordnet ist, deren Zellen parallel zur Blattachse 30a verlaufen. Wie Figur 4 zeigt, weist der Holm 30 außerdem an der oberen Innenfläche der Schiene 3*1 einen inneren Verstärkungsstreifen 44 und an der unteren Innenfläche der Schiene 35 einen Verstärkungsstreifen 45 auf, Außerdem sind auf der oberen äußeren Fläche des Streifens 33 äußere Verstärkungsstreifen 46a

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und 47a und auf der unteren äußeren Fläche dieses Streifens 33 Verstärkungsstreifen 46b und 47b befestigt.

Das hintere Teil 31 enthält einen oberen Blattüberzug 50 und einen unteren Blattüberzug 51· Ein Zellenkörper 52 ist am oberen Ende an der Innenfläche des oberen Blattüberzuges 50 durch Klebung befestigt, während ein Zellenkörper 53 an der Innenfläche des unteren Blattüberzuges 51 festgeklebt ist. Die Zellen dieser Zellenkörper 52 und 53 sind im wesentlichen senkrecht zur Blattachse 30a gerichtet. Der Hinterkantenaufbau 54 verbindet die hinteren Kanten der Oberzüge 50 und 51. Ein Klebestreifen 55 befestigt die hintere Fläche der Holmplatte 40 an der Vorderseite der Zellenkörper 52 und 53·

Die Zellenkörper 52 und 53 sind in der Ebene der Blattachse ineinandergeschoben. Die ineinandergeführten Enden der Zellen sind dann durch Klebung miteinander verbunden.

Der Aufbau liefert ein einheitlich zusammengefügtes Blatt mit einem sehr geringen Gewicht. Der Streifen 33» die Schienen und 35» die überzüge 4l und 42, die Verstärkungsstreifen 44, 45,46 und 47 und die überzüge 50 und 51 bestehen vorzugsweise alle aus wärmebehandeltem (17""7PH) nichtrostendem Stahl. In den vorstehenden Ausführungsbeispiel haben die überzüge 4l und 42' sowie die Überzüge 50 und 51 eine Stärke von 0,203 mm (0,008 inch) der Streifen 33 hat eine Stärke von 1,01 mm (0,04 inch)

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und die Schienen 34 und 35 haben eine Stärke von 0,813 irm (0,032 inch).

Aus der das Blatt in einer Draufsicht zeigenden Figur 6 ergibt sich, daß eine Verlängerung 60 des Holms 30 zur Aufnahme einer Blattwurzelhalterung dient. Eine derartige am Ende des Holms 30 befestigte Halterung bildet eine Einheit mit diesem, was später erklärt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die beiden Verstärkungsstreifen 46a und 46b im wesentlichen symmetrisch bezüglich der Linie 30b, d.h. der Linie, um die das Blatt zur Änderung der Neigung geschwenkt wird. Der Verstärkungsstreifen 46a hat einen flQgelartigen Teil 46c der von der Blattwurzel aus zur hinteren Kante des Blattes verläuft. In gleicher Weise erstreckt sich ein flügelartiger Teil 46d des Verstärkungsstreifens 46b zur Hinterkante des Blattes etwas näher an der Blattwurzel.

Eine Fiberglasverkleidung 54a ist auf der hinteren Kante des Blattes befestigt. Die Verkleidung 54a ist in Figur 4 im Schnitt dargestellt.

In Figur 7 sind die an der hinteren Kante verbundenen überzüge 51 und 52 des hinteren Teils zu erkennen. Außerdem ist ein aus Metall bestehender Nasenblock 37a vorgesehen. Entlang der Schnittlinie 7 - 7 (Figur 6) ist das Blatt wesentlich schwächer als im Schnitt gemäß Figur 4. Der Schnitt gemäß Figur 4 verläuft

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95,25 cm vom Wurzelende des Blattes während der Schnitt gemäß Figur 7 285,75 cm von der Blattwurzel entfernt liegt.

In Figur 8 ist nur der Holm mit einem Nasenblock 33a und einem Holmfüllblock 33b gezeigt.

Die Befestigung an der Schraubenwelle ist in den Figuren 9 und 10 dargestellt. Man erkennt, daß die Blattvmrzelhalterung 70 in das Ende des Blattes eingesetzt ist, wobei Enden des Streifens 33 sich die Halterung 70 umschließend über diese erstrecken. Der Streifen 33 endet am Ende der Halterung 70, die mit dem Holm 30 verklebt ist. Sie hat eine sich nach innen verengende Aussparung, in die sich die Spindel 71 erstreckt. Die Blattneigungsbewegung wird durch entsprechende Nadellager zwischen der Spindel 71 und der Halterung 70 aufgenommen. Die Blattfestlegung erfolgt mittels einer üblichen Spanneinheit, die eine Bandbefestigung 72 aufweist, und bei der sich die Drähte um einen Kern 73 erstrecken, durch den ein Bandzapfen 74 geführt ist. Eine Jochanordnung 75 hat drei Spindeln einschließlich der Spindel 71 und ist drehbar über ein Universalgelenk 78 an der Schraubenwelle 77 befestigt.

Vorzugsweise besteht die Jochanordnung aus Titan und hat eine solche Steife, daß alle innerhalb und außerhalb der Ebene liegenden Blattfrequenzen oberhalb der Rotorgeschwindigkeit liegen, außer der ersten (starrer Körper) Blattschlagfrequenz,

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die in-folge der positiven Kopplung des Blattschlagens und der Blattvrinkelverstellung, die zur Stabilisierung der Blattbewegung im Plugzeugbetrieb dient, unter einer Schwingung pro Umdrehung liegt. Eine derartige Kopplung und ihre Arbeitsweise ist in der US-Patentschrift 3 494 706 beschrieben.

Figur 9 zeigt eine Teilansicht des Streifens 33 mit der darin befestigten Halterung 70. Diese Halterung hat eine Mittelöffnung 8O in die der Kern 73 (Figur 10} eingesetzt wird, wobei sich der Zapfen 74 entlang der Zapfenmittellinie 81 durch das Blatt erstreckt.

Zur Herstellung einer vorstehend beschriebenen Anordnung werden die Teile mittels wärmehärtbaren Klebstoffes mitein-ander verbunden.

Im ersten Herstellungsschritt kann ein Holm 30 aus dem Streifen 33, den Schienen 34 und 35, den inneren Verstärkungsstreifen 44 und 45 und der Holmplatte 40 hergestellt vferden, wozu diese Teile zusammengefügt und in eine entsprechende Vorrichtung gemäß Figur 11 gebracht werden. Druckbeutel 90 und 91 werden dann an der Rückseite der Platte 40 und im Inneren des Holms 30 angeordnet und aufgeblasen, so daß sie die Teile in Berührung mit den vorgeformten Flfichen der Hälften 92 und 93 der Vorrichtung bringen. Dann werden die Holmelemente zusammen mit der sie verbindenden Vorrichtung in einen Autoklav eingebracht, wo sie er-

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wärmt werden, um den vorher auf die einander berührenden Flächen aufgebrachten Klebstoff auszuhärten.

Im nächsten Pertigungsschritt werden entsprechend geformte Scheiben aus Zellenmaterial, deren Form etwa der äußeren Form des Blattes entspricht, durch Klebung an den inneren Flächen der oberen und unteren Blattüberzüge befestigt.

Mit den an den überzügen 50 und 51 befestigten Zellenkörpern 52 und 53 werden der Holm 30 und die beiden äußeren Überzugseinheiten zusammen mit den äußeren Verstärkungsstreifen in eine Verbindungsvorrichtung (Figur 12) gebracht und in einem Autoklav erwärmt.

Die Höhe der Zellenkörper 52 und 53 ist so gewählt, daß die Körper die Blattachsenebene schneiden. Wenn die Teile 95 und 96 der Verbindungsvorrichtung beim Schließen der Vorrichtung zusammengedrückt werden, dann werden bei nichtfluchtenden Zellen der Zellenkörper 52 und 53 die Enden der Zellenkörper im Bereich der Blattachsenebene zusammengeführt. Die einander.-gegenüberliegenden Enden der Zellenkörper schneiden einander unter Winkeln und beim Zusammenpressen der Körper schneiden deren Teile ineinander ein. Durch die dabei von den Zellenkörpern auf die Vorrichtungshälften 95 und 96 ausgeübten Kräfte vrerden der obere überzug 50 und der untere überzug 51 in Berührung mit den Innenflächen der Hälften 95 und 96 gedrückt, so daß eine

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genaue Anpassung der Blattform an die Formflächen sichergestellt ist. Ein im Inneren des Holms 30 vorgesehener Beutel 98 bringt diesen Holm in Eingriff mit den Vorrichtungsflächen, so daß die äußeren Verstärkungsstreifen eng an die Oberfläche des Holms 30 und über die Vorderkanten der überzüge 50 und 51 gepreßt werden. Man erkennt, daß sich die Überzüge 50 und 51 über die hintere Kante des Holms erstrecken. Wie am deutlichsten in Figur H zu erkennen ist, gleichen Abstandsteile 100 den Unterschied zwischen der Stärke des Überzuges und der Stärke des Streifens 33 aus. Wenn die Vorrichtung mit den Hälften 95 und 96 (Figur 12) in einen Autoklav gebracht und zusammen mit den Blattelementen unter Druck erwärmt wird, dann ist der Herstellungsvorgang beendet.

Die bei Anwendung der Erfindung erzielten Ergebnisse sind in den Figuren 13 und I¹I dargestellt.

Figur. 13 zeigt die Beziehung des Schwebeverhaltens zur Theorie. Der Schubkoeffizient C„ ist an der Abszisse aufgetragen, während die Ordinate den Leistungskoeffizienten C„ angibt. Die theoretische Beziehung zwischen dem Leistungskoeffizienten und dem Schubkoeffizienten ist durch die Linie 122 gegeben. Die wirklich gemessenen Werte des Schubkoeffizientens sind durch als Quadrate und' Dreiecke gezeichnete Punkte angegeben. Im Versuch war die Schraubenwelle unter einem Winkel von 75 zur Horizontalen geneigt. Die durch die Quadrate in Figur 13 bezeichneten

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Werte ergaben sich bei einer Blattspitzengeschwindigkeit
von l8O m pro Sekunde, während sich die durch Dreiecke bezeichneten Werte bei einer Blattspitzengeschwindigkeit von 222 m pro Sekunde ergaben. Man erkennt, daß an der Stelle, an der die Strömung abreißt, d.h. am Punkt 122 der Kurve
121 der gemessene Schub etwa 15 % größer war, als der vorherberechnete maximale Schub. Dieser Punkt ist mit 123
bezeichnet.

Das Diagramm gemäß Figur 14 zeigt die Beziehung des Vortriebswirkungsgrades des Plugzeuges im Plugzeugbetrieb zum theoretischen Verhalten. Die errechnete Beziehung ist durch die diakausgezogene Linie I30 gegeben. Die Versuchsergebnisse bei einer Blattspitzengeschwindigkeit von 200 pro Sekunde sind durch Dreiecke, die Ergebnisse bei einer Blattspitzengeschwindigkeit von 120 m pro Sekunde durch Quadrate, die Ergebnisse bei einer BJattspitzengeschwindigkeit von 150 m pro Sekunde durch Kreise und die Ergebnisse bei einer Blattspitzengeschwindigkeit von 222 m pro Sekunde durch Rauten bezeichnet. Für eine große Anzahl von Versuchswerten ergibt sich ein Vortriebswirkungsgrad von mehr als SO %.

Da der Schub für den Flugzeugbetrieb geringer ist als der Schub für den Hubschrauberbetrieb, ist eine Reise- Blattspitzengeschwindigkeit von I80 m/Sekunde vorgesehen, während im Gegensatz dazu zur Erzielung der erforderlichen Gesamtauftriebslei&ung im Hubschrauberbetrieb eine höhere Blattspitzenge-

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schwindigkeit von 222 m/Sekunde benutzt wird. Figur 14 zeigt die Übereinstimmung zwischen den Versuchswerten und der Theorie, die auf den allgemeinen theoretischen Grundlagen beruht. Das Diagramm gemäß Figur 1*1 zeigt, daß der Vortriebswirkungsgrad bei dieser Geschwindigkeit im Flugzeugbetrieb 78 % beträgt, während die Luftschraube bei voller Leistung beim Steigen einen Wirkungsgrad von etwa 92 Z.hat.

Mittels der Erfindung wird ein Luftschraubenblatt von besonderer Form mit einer sich nicht-linear ändernden Verwindung und Wölbung vorgeschlagen. Dabei ändern sich die geometrische Verwindung und die Wölbung nicht-linear mit der Blattlänge. Die geometrische Verwindung ändert sich monoton und die Wölbung nicht-monoton, wobei der Umkehrpunkt etwa an der gleichen Stelle liegt, wie die größte Änderung der Verwindung.

Obwohl andere Herstellungsverfahren und andere Elemente zur Herstellung des Blattes gemäß der Erfindung verwendet werden können, ist der in den Figuren 4 bis 10 gezeigte Aufbau bevorzugt.

Obwohl die Erfindung vorstehend an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist es für den Fachmann

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klar, daß weitere Abwandlungen möglich sind, die alle unter die Erfindung fallen.

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Claims

Ansprüche

1. Luftschraubenblatt j insbesondere für Vertikalstartflugzeuge, gekennzeichnet durch eine sich nicht" linear von der Blattwurzel zur Blattspitze ändernde Verwindung und Wölbung.

2. Luftschraubenblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Verwindung gleichförmig von der Blattwurzel bis etwa zur Mitte und gleichförmig, jedoch schwächer etwa von der Mitte bis zur Blattspitze verläuft.

3. Luftschraubenblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwindung etwa 3° Grad beträgt.

4. Luftschraubenblatt -nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis von Blatt-Stärke zu Blattachsenlänge von etwa 0,27 nahe der Blattwurzel zu etwa 0,08 an der Blattspitze ändert.

5. Luftschraubenblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wölbung angegeben im Entwurfsauftriebskoeffizient derart nicht-linear ändert, daß sich der Auftriebskoeffizient von der Blattwurzel in Richtung der Blattspitze bis zu einem Mittelbereich verringert und dann von dem Mittelbereich zur Blattspitze zunimmt .

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6. Luftschraubenblatt nach Anspruch 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß sich der Entwurfsauftriebskoeffizient von der Blattwurzel zu etwa 40 % der LängserStreckung von etwa 0,7 auf 0,1 und dann zur Blattspitze auf etwa 0,2 ändert.

7. Luftschraubenblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen vorderen Holm, durch einen oberen und einen unteren Überzug für das hintere Teil, die mit ihren Vorderkanten an der oberen und unteren Hinterkante des Holms befestigt und mit ihren hinteren Kanten verbunden sind, und durch zwei Zellenkörper, von denen jeder an dem zugehörigen Überzug befestigt ist und sich dessen Form anpaßt, wobei die Zellen im wesentlichen senkrecht zur Blattachsenebene liegen und die einander gegenüberliegenden Enden der Zellen ineinandergreifen und in der Blattachsenebene verklebt sind.

8. Luftschraubenblatt nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, daß die Blattwurzelhalterung im Bereich der Blattwurzel mit dem Holm verklebt ist.

9. Luftschraubenblatt nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Fläche des Holms mit den vorderen Flächen der Zellenkörper verklebt ist.

10. Luftschraubenblatt, nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm eine aus einem gewölbten

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Streifen bestehende geschlossene Vorderfläche aufweist, die sich von der oberen zur unteren Holmfläche erstreckt.

11.Luftschraubenblatt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Streifens eine obere Holmschiene und eine untere Holmschiene vorgesehen ist, deren vordere Kanten überlappend aneinanderliegen,und daß der hintere Abschluß des Holms aus einer metallischen Holmplatte mit Zellenstruktur besteht, deren Zellen sich von vorn nach hinten erstrecken.

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