DE2426689A1 - Hubschrauber-rotorschaufel - Google Patents

Description

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Max-Josefi-Plelz 6 59 P 106 Davtaditanä

United Aircraft Corporation, 4-00 Main Street, East Hartford, Conn. 06108 / USA

Hubschrauber-Rotorschaufel

Die Erfindung betrifft Hubschrauber-Rotorschaufein und beinhaltet insbesondere eine besonders ausgebildete Hubschrauber-Rotorschaufelspitze zur Erzielung eines größeren Rotor-Betriebswirkungsgrades, eines geringeren erzeugten Rotorlärms und einer Aufhebung der Rotor-Instabilität im Schwebebetrieb, wobei die Rotorspitze bei einem Ausführungsbeispiel in bestimmter Weise gepfeilt ist, um den.Vorwärtsflugbetrieb zu verbessern und die Schaufelinstabilität beim Schnellflug zu bese^ tigen, was in der nicht zum Stande der Technik gehörigen deutschen Patentschrift ...... (amtl. Aktenzeichen P 2 238 250.9 bereits erwähnt ist.

In üblicher Weise ausgebildete Hubschrauberrotoren weisen eine konstante Draufsichtform und eine geringe lineare Verwindung auf«, Als Ergebnis sind diese Rotoren beim Schwebeflug ziemlich ungünstig belastet, wobei etwa 35 % des Auftriebs über

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die äußeren 10 % der RotorSpannweite konzentriert sind» Eine der Hauptursachen dieser unwirksamen Belastungsverteilung sind störende Wirbel, die von einem vorangehenden Rotorblatt erzeugt werden und die sieb, zu einem sehr konzentrierten Wirbel aufrollen. Dieser konzentrierte Wirbel bewegt sich von jeder Rotorschaufel nach rückwärts und stört wesentlich alle folgenden Schaufeln, insbesondere jedoch die unmittelbar folgende Schaufel. Dies trifft für alle Schaufeln in dem Rotor und für alle Rotoren mit einer begrenzten Anzahl von Schaufeln zu» Diese Art der Belastung verursacht zwei nachteilige Wirkungen: 1) Die Schaufelteile außerhalb eines 92 % der Spannweite entsprechenden Lageortes gelangen in einen überzogenen Zustand und 2) die restlichen Schaufelabschnitte werden weiter nach außen belastet, als dies für minimale induzierte Kraft zur Erzeugung eines Auftriebs optimal ist.

Obgleich gewisse Bemühungen angestellt wurden, um diesen Zustand zu mildern,beispielsweise in dem Schwerlast-Auftriebsrotor (HLR) der Sikorsky Aircraft, welcher eine gleichförmige Verwindung von etwa 14° über die Schaufelspannweite aufweist, ergibt sich noch viel Raum für weitere Verbesserungen.

Obgleich nach dem Stand der !Technik Hubschrauber-Rotorschaufeln mit gepfeilten Spitzen und verwundene Schaufeln mit einigen Parametern des nachfolgen beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbaus bekannt sind, ist die Gesamtheit der Schaufelausbildung und deren Formgebung nicht offenbart, welche zu den sehr günstigen Kennwerten einer Rotorschaufel nach der Erfindung führen. Ferner sind nach dem Stand der Technik nicht die sehr ungünstigen Einflüsse des störenden Wirbels berücksichtigt, welcher beim Schwebeflugbetrieb vorliegt; diese Einflüsse können gemäß der nachfolgenden Beschreibung gemildert werden,um den Rotorwirkungsgrad zu verbessern, was durch die erfindungsgemäß

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vorgesehene /besondere Ausbildung der Rotorschaufel erreicht wird. Viele ausMldungsmäßige Merkmale wirken hierbei zusammen, um eine sehr wirksame Rotorausbildung zu erzielen. Beispielsweise zeigt die US-PS 3 467 197 eine Hubschrauber-Rotorsehauf el mit einer Spitze, die nach vorn und dann nach hinten gepfeilt ist, um den Kosinuseffekt auszunützen und den auf die Schaufel v/irkenden aerodynamischen Luftwiderstand zu reduzieren. Im Gegensatz zu der Pfeilung der vorlaufenden Kante nach der US-PS 3 467 197 ist "bei der erfindungsgemäßen Rotorschaufel die gesamte Spitze nach hinten gepfeilt, um das aerodynamische Zentrum der Spitze nach rückwärts "bis zu einem Lageort hinter der elastischen Achse zu verlegen, wodurch die aerodynamischen Verwindungselemente reduziert werden, welche den Schaufel*- spitzen-Angriffswinkel und die aerodynamische Belastung an der Spitze vermindern und einen wirksameren Rotorbetrieb herbeiführen, wie er nachfolgend in Einzelheiten näher erläutert wird. Obgleich hierbei eine Rotorschaufel veranschaulicht ist, deren vorlaufende Kante nach vorn und hinten gepfeilt ist, erfolgt dies lediglich zur Aufnahme eines Gegengewichts zwecks Aufrechterhaltung des Schaufel-Massenausgleichs um die elastische Achse durch Gegenausgleich der nach rückwärts gepfeilten Spitze. Durch Anwendung eines ausreichend hohen Gegengewichts kann die Aufrechterhaltung des Massenausgleichs um die elastische Achse innerhalb der Begrenzungen des Flügelprofilteils gut erreicht werden, ohne die Notwendigkeit einer Vorwärtspfeilung der vorlaufenden Kante. Es erscheint der Hinweis wichtig, daß nach der US-PS 3 $.67 197 eine S chaufelpf eilung verwendet wird, um die Steigungsmomente um die elastische Achse bei einem Minimum oder bei einem gewünschten vorgegebenen Wert zu halten, im Gegensatz zum Gedanken der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich ist nach der US-PS 3 399 731 eine gepfeilte Hubschrauber-Rotorschaufel vorgesehen, bei welcher das Ausmaß der Pfeilung und des anfänglichen Lageortes der Pfeilung nicht festgelegt ist,

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wobei die Draufsicht auf die Schaufelspitze übermäßig reduziert ist. Gemäß der betrachteten Druckschrift wird weder eine Profilwirkung noch eine Verwindung angewendet, wie dies erfindungsgemäß der Pail ist, Die US-PS 3 065 zeigt eine Hubschrauber-Rotorschaufel, welche über ihre Spannweite zuerst nach vorn und dann nach rückwärts- gepfeilt istι während eine Profilwölbung der Schaufel angewendet wird, handelt es sich hierbei um das, was als rückwärtige Profilwölbung angenommen wird, im Gegensatz zu dem gewählten. Haß der normalen Profilwölbung in der entgegengesetzten Richtung, wie sie vorliegen verwendet wird.

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Rotorschaufel mit einer besonders geformten Spitze, welche den Rotorwirkungsgrad steigert, das Rotorgeräusch reduziert und eine Rotorinstabilität beim Schweben reduziert oder vermeidet. Da eine Spitzenpfeilung zum Vorv/ärtsflugbetrieb erforderlich ist» soll diese Spitze den Rotorwirkungsgrad beim Vorwärtsflug verbessern, den Rotorlärm, das Ansprechen auf Böen sowie die Steuerbelastungen auf die Schaufeln reduzieren und eine Rotorinstabilität beim Vorwärtsflug eliminieren, welche sich als eine subvielfache Schwingung der begebene der Schaufelspitze darstellt.

Die Erfindung schafft eine Schaufel mit einem gegenüber der elastischen Schaufelachse über die gesamte Schaufel-Spannweite zurückversetzten aerodynamischen Zentrum, um

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schwingungsmäßige Steuerbelastungen sowie das Ansprechen des Rotors auf Böen zu reduzieren und die Schaufeistabilität weiter zu steigern.

Die erfindungsgemäße Schaufelspitze ist in besonderer Weise so ausgebildet, daß die örtliche Verwindung gesteigert und hierbei der Angrifsswinlcel sowie der örtliche Auftrieb an der Spitze beim Schweben vermindert werden» um den Angriffswinkel und die Belastung der innenliegenden Lageorte zu steigern und um ferner die Stärke des Spitzenwirbels zu vermindern, so daß die Wirbelstörung und die Profilleistungsverluste bei der folgenden Schaufel reduziert werden. Ferner wird erfindungsgemäß die Schaufelverwindung über die gesamte Spannweite der Schaufel bevorzugt gegenüber einer in bekannter Weise ausgebildeten Schaufel gesteigert, um die Spannweitenbelastung von äußeren Lageorten gegen innere Lageorte zu verschieben, wobei jedoch die in besonderer Weise ausgebildete Schaufelspitze die Leistung jeder Schaufel steigert, welche in einem überzogenen Zustand an der Spitze arbeitet.

Die Erfindung schafft eine Schaufel, welche beim Schwebeflug die Innenbelastung der Schaufel steigert und die Außenbelastung reduziert, so daß jeder Lageort über die Schaufelspannweite wirksamer arbeitet 5 dies wird in allen Vorwärtsflugzuständen erreicht, wenn die erfindungsgemäß vorgesehene Schaufelpfeilung angewendet wird.

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Erfindungsgemäß wird die Hubschrauber-Schwebeleistung gesteigert, indem eine Schaufelspitze geschaffen wird, welche eine negative, nichtlineare Verwindung mit Werten zwischen -1 und -8° aufweist, wobei das Profil eine Draufsicht von im wesentlichen konstanter Sehnenabmessung über den Hauptteil der Schaufelspannweite aufweist, während eine trapezförmige Spitze vorgesehen ist, welche eine Dicke zwischen 6 und 10 % der Sehnenabmessung aufxreist und eine Vorwärtswölbung besitzt, die einen Maximalwert an einem Lageort entsprechend etwa 27 % der Sehne aufweist, Ferner wird die Schaufelverwindung vorzugsweise über den größten Teil der Schaufelspannweite auf ein höheres als das übliche Maß gesteigert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Hubschrauber-Rotorschaufel für einen Schwebe- und einen normalen Vorwärtsflugbetrieb geschaffen, indem eine Schaufelspitze verwendet wird, welche eine negative nichtlineare Verwindung im Bereich zwischen -1 und -8° aufweist, ferner eine im wesentlichen konstante Sehnenabmessung,eine trapezartig gestaltete Spitze,eine Dicke

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zwischen 6 und 10% der Sehnenabmessung und eine gemäßigte Vorwärtswölbung mit einer Stelle maximaler Wölbung vor einem 50 % der Sehnenlänge entsprechenden Lageort, Ferner ist es vorzuziehen, die Verwindung des größten Teils des Schaufelprofils auf etwa -14° zu steigern«

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Hubschrauber-Rotorschaufel zur Reduzierung der Belastung auf die Schaufelspitze, um hierbei die Spitze in einen wirksamen Betriebsbereich zu brin gen, während eine ausreichende Überziehgrenze geschaffen wird, um das Problem der rolativen Sogbewegung von Schaufel/Rotor zu lösen, und um die Belastung auf die Schaufel in einem gegenüber der Schaufelspitze weiter innen liegenden Bereich zu steigern, und zwar auf einen wirksamer belasteten Bereich, so daß alle Schaufellageorte längs der Schaufelspannweite gleichmäßigere Arbeit leisten.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Abwandlung einer Schaufelspitze zur Anwendung in einem Hochgeschwindigkeits-Hubschrauber, welche die gleiche Verwindung, das gleiche Profil, die gleiche Dicke sowie die gleichen Sehnen- un<? Wölbungs-Kennwerte gemäß der vorangehenden Beschreibung aufweist, jedoch nach rückwärts so gepfeilt ist, daß der Spitzenauftriebsvektor gegenüber der elastischen Schaufelachse versetzt ist, um die ein "Nase aufwärts"-Moment erzeugende Schaufelspitze an der vorlaufenden Rotorseite weiter zu entlasten und die Abwärtsbelastung, die Zugwirkung sov/ie das Steigungsmoment der.Spitze zu vermindern, wobei ein "Nase abwärts"-Moment beim Schwebeflug und Vorwärtsflug an der zurücklaufenden Seite der Rotorscheibe erzeugt wird, wodurch die Schaufelverwindung weiter gesteigert sowie das Überziehen der Spitze gemildert werden und beides die gesamten Steuerbelastungen auf die Schaufel reduziert, wobei ferner insbesondere die zurückgepfeilte

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Spitze bei oder außerhalb eines Lageortes entsprechend 87 % der Spannweite beginnt, danach eine Vorwärtspfeilung von etwa 20 +15 bis zu einem Lageort entsprechend etwa 93 % der Spannweite aufweist und danach eine Rückwärtspfeilung von etwa 20° +15° bis zu einem Lageort entsprechend 100 % der Spannweite oder entsprechend dem Spitzenende ausführt; diese erfindungsgemäße Schaufelspitze ist ferner mit einem Massenausgleich versehen, so daß der wirksame Schwerpunkt in Sehnenrichtung an oder etwas vor der elastischen Achse gelegen ist. Es ist ferner vorzuziehen den Hebevektor (aerodynamisches Zentrum) hinter den elastischen Achsen der Schaufel über die gesamte Schaufelspannweite zu versetzen, wobei man das gleiche relative spannweitenmäßige Schwerpunktzentrum erhält, wie oben erwähnt wurde, um die gleichen Werte zu erzielen, wie sie für die Schaufelspitzenauslegung angegeben wurden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Einwirkung eines nachlaufenden Wirbels bei dem örtlichen Angriffswinkel nahe der Spitze einer Hubschrauber-Rotorschaufel in Schaubilddarstellung,

Fig. 1a einen Vierschaufelrotor in schematischer Darstellung zur Veranschaulichung der starken Verbreitung des nachlaufenden Wirbels von der Spitze jeder Schaufel des Rotorsystems und im Schwebeflug bei niedriger Windgeschwindigkeit, wobei dieser Wirbel unter und sehr nahe bei der folgenden Schaufel verläuft, und zwar innerhalb von, jedoch in der Nachbarschaft zu den äußeren Spannweiten-Lageorten der Schaufel,

Pig. 1b die physikalische Evidenz des Vorliegens eines störenden nachlaufenden Wirbels in photographischer Darstellung, wobei der Kern des Wirbels einer voranlaufenden

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Schaufel von dem Mittelpunkt des Rotors aus aufgenommen ist und unter, jedoch nahe der folgenden Schaufel verläuft ι der Kern ist hierbei zufällig sichtbar, wie in der Photographie, wenn gewisse atmosphärische Bedingungen vorherrschen,

.Pig« 1c die zusätzliche physikalische Evidenz des Wirbels in photographischer Darstellung, wobei dieser unter der folgenden Schaufel vorbeilaufend dargestellt ist, und zwar bei einem Lageort von etwa 92 % der Spannweite eines sechs Schaufeln umfassenden Rotors, wobei die Dun- kellinien an der Schaufel in Intervallen von 5 % der Spannweite gelegen sind,

Pig» 1d mit vertikaler Geschwindkeit verlaufende Störungen zu der örtlichen Schaufelgeschwindigkeit,wie dies durch den Wirbel hervorgerufen wird, in skizzenhafter Ansicht,

Pig. 1e einen Schaufelquerschnitt zur Veranschaulichung der Richtungsänderung der örtlichen resultierenden Geschwindigkeit gegenüber der Schaufel infolge des störei.-den Wirbels an Lageorten außerhalb der Mittellinie des Wirbels, was zu einer großen Steigerung des örtlichen Angriffswinkels führt, in skizzenhafter Darstellung,

Pig. 1f einen Schaufelquerschnitt zur Veranschaulichung der Richtungsänderung der örtlichen resultierenden Geschwindigkeit gegenüber der Schaufel infolge des störenden Wirbels für Schaufel-Lageorte innerhalb der Mittellinie des Wirbels, was zu einer starken Abnahme des örtlichen Angriffswinkels führt, in skizzenhafter Darstellung,

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Pig« 2 die Spannweiten- und Schaufelspitzen-Verwindung einer normalen Hubschrauber-Rotorschaufel, einer HLR-Schaufel und der erfindungsgemäßen Beta-Spitze an einer HIiR-Schaufel sowie auch an der normalen Hubschrauber-Rotorschaufel, jeweils in Schaubilddarstellung,

Pig. 3 den Rotor-Auftriebswirkungsgrad beim Schweben sowie bei verschiedenen Schaujelbelastungen bei einer normalen Hubschrauber-Rotorschaufel, der HLR-Rotorschaufel, der Rotorschaufel mit erfindungsgemäßer Beta-Spitze und einer vergleichbaren theoretisch idealen Schaufel für minimale induzierte und Profilantriebsleistung, jeweils für sechsschaufelige Rotoren und in Schaubilddarstellung,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beta-Spitze-Hubschrauber-Rotorschaufel in bevorzugter Ausführungsform für Betriebsfluggeschwindigkeiten in der Größenordnung von 144 - 216 km/h, in Draufsicht,

Pig. 5 den Spitzenteil der erfindungsgemäßen Beta-Spitze-Schaufel für Betriebsfluggeschwindigkeiten in der Größenordnung von 144 - 216 km/h in Draufsicht,

Pig. 6 die Dickenverteilung des Spitzenteils der erfindungsgemäßen Beta-Spitze-Schaufel,

Pig. 7» 8 zwei abmessungsmäßige aerodynamische Kennwerte zum Vergleich des Beta-Spitze-Flügelprofilteiles mit einem Standard-NACA-0012-Plügelprofilteil, wobei ein "Vergleich des maximalen Auftriebskoeffizienten und des Auftriebskoeffizienten bei einer Schleppdivergenz (dc^/ de =■ 0,01) als Punktion der Machzahl veranschaulicht sind, jeweils in Schaubilddarstellung,

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Pig. % 10 einen Vergleich des aerodynamischen Angriffswinkels bzw. des Schaufelabschnitt-Auftriebs pro Spanoweiteneinheit eines normalen Hubschrauberrotors, des HLR-Rotors sowie des erfindungsgemäßen Beta-Spitze-Rotors, über die gesamte Schaufelspannweite im Schwebezustand, jeweils in Schaubilddarstellung,

Pig. 11 einen Vergleich der Rotorschaufelbelastung an der Grenze der Schaufelinstabilität eines normalen Rotors sowie des HLR-Rotors in Schaubilddarsteilung, wobei die Grenzen der Prüfung für die erfindungsgemäße Beta-Spitze an dem HLR-Rotor und dem bekannten Rotor bei verschiedenen Spitzen-Machzahlen veranschaulicht sind, um die Steigerung der Schaufelbelastung darzustellen, bis zu welcher gezeigt wurde, daß die Beta-Spitze jegliche Instabilität beseitigt, in Schaubilddarstellung,

Fig. 12 den Rotorauftrieb als Punktion des Angriffswinkels zur Veranschaulichung des mit der Beta-Spitze-Schaufel erzielten erweiterten Überzieh-Grenzbereiches und ferner des Grundes, warum bei einem bekannten Rotor die Schaufeln einer "Außerbahn"- oder subharmonisch sch«- genden Bahn-Instabilität unterworfen sind, während dies bei dem erfindungsgemäßen Beta-Spitze-Rotor nicht .bei vergleichbaren Betriebsbedingungen der Fall ist, in Schaubilddarstellung,

Hg. 13 den Rotorlärra, verursacht durch den normalen Rotor, den HLR-Rotor sowie die erfindungsgemäße Beta-Spitze in Anbringung an dem HLR-Rotor bei verschiedenen wirksamen Verwindungen und Frequenzen, in Schaubilddarstel· lung,

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Pig. 14, 15 den wahrnehmbaren erzeugten Geräuschpegel bzw. das Verhältnis der aufgewendeten örtlichen Spitzen-Pferdestärke zur gesamten Rotor-Pferdestärke als Punktion der örtlichen Schaufelspitzen-Verwindung, in Schaubilddarstellung,

Pig. 16 das dynamische Ansprechvermögen einer Rotorschaufel mit Plügelspitzenverwindungs-Ausloschung, wenn ein Betrieb bei hoher Pluggeschwindigkeit erfolgt, wobei die Schaufel elastisch ist und die Luftx/iderstandskraft die Blattspitze zum rückwärtigen Nachlaufen bringt, so daß die Auftriebs- und Luftwiderstandskräfte Schaufelsteigungsmomente schaffen, welche die Schaufel weiter biegen und verwinden, in schematischer perspektivischer Darstellung,

Pig..17 eine Darstellung der vorlaufenden Schaufelspitze bei Auslenkung gegenüber der Schaufelsegelachse sowie der darauf v/irkenden Belastung und Momente, wobei das Verwindungsmoment um die Segelachse gegeben ist durch:

M_fa3=» -M - D . /\ Z - L . ^x,

Pig. 18 die Schaufelspitzen-Torsionsauslenkung sowie das Schaufelansatz-Torsionsmoment als Punktion des Schaufelazimuts sowohl für eine gering verwundene als auch für eine stark verwundene Schaufel, in Schaubilddarstellung,

Pig. 19 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaufel mit einer gepfeilten Spitze in besonderer Anpassung für Hubschrauber mit hohen Vorwärtsfluggeschwindigkeiten, in perspektivischer Darstellung,

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Fig. 20, 21 die Belastungen und Momente, welche auf die vorlaufende, die auf Schwebeflug eingestellte "bzw. die rücklaufende Schaufel gemäß Pig. 19 wirksam sind, zur Veranschaulichung des den Angriffswinkel reduzierenden Momentes von dem rückwärts angeordneten Auftriebsvektor, v/elcher die Schaufel entlastet, wobei der Schaufel-Überziehvorgang und ungünstige auf die Schaufel wirksame schwingungsmäßigö * Steuerbelastungen reduziert v/erden, abgesehen von anderen zu erzielenden Vorteilen, in Schaubilddarstellung,

Fig. 22, 23 einen Vergleich des Auftriebs, der Schleppgröße sowie des Steigungsmomentes, welches auf eine vorlaufende, auf Schwebeflug eingestellte bzw. auf eine rücklaufende Schaufel wirksam ist, sowohl für eine nichtgepfeilte als auch für eine gepfeilte Schaufel, wobei der reduzierte Angriffswinkel veranschaulicht ist, welcher sich aus dem Verwindungsmoment des rückwärts angeordneten Auftriebsvektors ergibt, und wobei die entsprechenden reduzierten aerodynamischen Blattspitzen-Belastungen für den Auftriebswiderstand und das Steigungsmoment veranschaulicht sind,

Fig. 24 die gemessene auf die Schaufel wirksame schwingungsmäßige Steuerbelastung als Funktion des Schaufelazimuts für eine stark verwundene, nichtgepfeilte Schaufel und für eine gleichartige stark verwundene gepfeilte Beta-Spitze-Schaufel, welche nach rückwärts um etwa 20° außerhalb des 95 % der Schaufelspannweite entsprechenden lageortes gepfeilt ist, um zu zeigen, wie die Beta-Spitze die schwingungsmäßigen Steuerbelastungen von Spitze zu Spitze bei einem Vorwärtsflug mit hoher Geschwindigkeit reduziert,

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Fig. 25 die erfindungsgemäße Beta-Spitze mit einem Ausführungsbeispiel eines Mechanismus zur Veränderung der Spitzen-Draufsichtsform zwischen einer konstanten Rechteckform und einer trapezförmigen Spitzenausbildung, in Draufsicht,

Fig. 26 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen gepfeilten Schaufelspitze,

Fig. 26a ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgeraäßen Beta-Spitze mit einem Mechanismus zur Veränderung der Spitzenverwindung als Funktion der Rotors chub-Vorv/ärtsgeschwindigkeit und des Schaufelazimuts,

Fig. 27 die Verwindung einer erfindungsgemäßen Beta- . Spitze auf der Grundlage nachfolgend zu entv/iekelnder Gleichungen, in Schaubilddarstellung,

Fig. 28 ein Ausführungsbeispiel eines Aufbaues zur Versetzung des aerodynamischen Zentrums der Schaufel etwas hinter die elastische Achse, wobei die vorderen und rückwärtigen Holmwände etwas gegenüber ihren normalen Stellungen nach vorn verschoben sind,

Fig. 29 ein zweites Ausfithrungsbeispiel eines Aufbaues zur Herstellung einer Schaufel, in welcher das aerodynamische Zentrum etwas rückwärts gegenüber der elastischen Achse versetzt ist und eine Verdickung der Vorderwandung des Holmes sowie eine Verdünnung der Rückwandung umfaßt, wie dies strichpunktiert dargestellt ist,und wobei die übliche Holm-Vorderwand und »rückwand ausgezogen dargestellt sind.

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Bine Art von Problemen, welche bei üblichen Rotorschaufeln auftreten, ergeben sich allgemein daraus, daß diese Rotorschaufeln im Schwebeflug mit schlechtem Wirkungsgrad belastet sind. Bekannte Rotorschaufeln, beispielsweise solche nach den US-PS 2 754 917 und 2 754 918, sind mit einer konstanten Draufsichtform oder Sehnenabmessung und geringer linearer Verwindung ausgebildet. Infolgedessen sind diese Rotoren mit ungünstigem Wirkungsgrad belastet, wobei etwa 25 % des Auftriebs über die äußeren 10 % der Rotorspannweite konzentriert sind. Diese Belastung hat zwei-ungünstige Wirkungen: 1) Die Schaufelteile außerhalb eines Lageortes von 92 % der Spannweite werden überzogen und 2) die Lageorte der Schaufel innerhalb hiervon werden weiter nach außen belastet, als dies im Sinne einer minimalen induzierten Kraft zur Erzeugung des Auftriebs optimal wäre. Durch die minimale induzierte Kraft zur Erzeugung des Auftriebs vermutet man, daß eine über die Spannweite der Schaufel verlaufende Auftriebsverteilung vorliegt, welche eine gleichförmigere Abstrom-G-eschwindigkeitsverteilung unter dem Rotor verursacht; diese Verteilung ermöglicht, daß der Rotorschub bei der geringstmöglichen Steigerung der gesamten kinetischen Rotor-Abwindverhältnis-Energie erzeugt wird.

Der Spitzen-Überzieh-Effekt wird durch einen intensiven Wirbel verursacht, der von der äußersten Spitze der vorangehenden Schaufel abgelöst wird, wobei unter der Voraussetzung sechsschaufeliger-Rotoren der Mittelpunkt dieses Wirbels die folgende Schaufel bei einem Lageort entsprechend etwa 92 % der Spannweite schneidet. Obgleich jeder Auftriebsflügel mit begrenzter Spannweite diesen Spitzenwirbel zum Ablösen bringt, verursacht die hohe Spitzenbelastung der Rotorschaufel eine Intensivierung des nachlaufenden Wirbels. Wenn der nachlaufende Wirbel an der folgenden Schaufel vorbeiläuft, verursacht er eine Änderung in dem örtlichen Angriffswinkel Ou, ho daß außerhalb des Wirbelzentrums der Wert <Xj scharf gestei-

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gert wird, während er innerhalb des Wirbelzentrums reduziert ist. Wenn der Rotorschub auf BetriebsA^erte gesteigert wird, kann Gin wesentlicher Überziehzustand durch diesen Effekt des nachlaufenden Wirbels an der Spitze der hierbei geschnittenen Schaufel hervorgerufen werden.

Dieser Überzieheffekt ergibt sich am besten aus Pig. 1, in welcher eine Auftragung des Wirbeleffekts auf die Spitzenbelastung eines sechsschaufeligen Hubschrauberrotors gezeigt ist, wobei die Schaufelspannweite als Abszisse und der Schaufelangriff swinkeZßC oder der Auftrieb auf der Ordinate abgetragen sind. Eine Linie C_{T mo}_ stellt die "Schleppdivergenz"

jj max

dar. Dieser letztgenannte Wert stellt den höchsten erzielbaren Auftrieb des Rotorschaufelteils dar. Die Schleppdivergenz ist der schnelle Anstieg der Schaufelquerschnitts-Sehleppwirkunp, welche zu einer schnellen Steigerung der erforderlichen Leistung zur Aufrechterhaltung des Fluges führt. Eine gestrichelte Linie in Pig. 1 veranschaulicht den Angriffswinkel an der Sehaufelspitze im Falle des Nichtvorliegens eines Wirbels. Eine schematische Darstellung des nachlaufenden Wirbels zur Veranschaulichung des Drehsinnes ist an einem Lageort entsprechend 92 % der Spannweite in Fig. 1 veranschaulicht j aus den daran gezeigten Pfeilspitzen ergibt sich, daß die Wirkung dieses Wirbels in der Übertragung eines gesteigerten Angriffswinkels auf die Schaufel außerhalb des Lageortes entsprechend 92 % der Sehne liegt und einem reduzierten Angriffswinkel gerade innerhalb des Lageortes von 92 % der Sehne entspricht. Das Ergebnis dessen, daß dieser hohe Angriffswinkel unmittelbar außerhalb des Lageortes von 92 % der Spannweite liegt, verursacht ein Überziehen der Sehaufelspitze, weil der Angriffswinkel an diesem Punkt über den Angriffswinkel gesteigert wurde, welcher dem maximalen Auftriebskoeffizienten des Plügelprofils entspricht.

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Für eine deutlichere Betrachtung des Problems des störenden Spitzenwirbels wird nunmehr auf Fig. 1ä-1f Bezug genommen. Fig, 1a zeigt, daß die Wirbelströmung von der Spitze jeder Schaufel unmittelbar unter der folgenden Schaufel an einem Lageort gerade innerhalb der Spitze verläuft. Fig. 1d zeigt die Wirkung des auf den Schaufellageort der folgenden Schaufel wirkenden Wirbels, welcher die Schaufel berührt oder nahe derselben vorbeiläuft. Der Wirbel schafft tatsächlich ein über die Spannweite verlaufendes Gegenuhrzeigermoment gemäß Fig. 1d um den Schaufellageort, durch welchen die Mittellinie des Wirbels verläuft, Fig. 1e, 1f zeigen die verschiedenen aerodynamischen Komponenten, welche auf die Schaufel an einem einwärts gelegenen Spannweitenlageort a bzw. einem auswärts gelegenen Spannweitenlageort b wirksam sindj hierbei wird gezeigt, daß ein gesteigerter Angriffswinkel an dem lageort b infolge des störenden Wirbels auftritt, während ein reduzierter Angriffswinkel an dem Lageort a infolge des störenden Wirbels entsteht. Daraus ergibt sich, daß in einem verhältnismäßig kleinen Bereich der Schaufelspannweite der Wirbel eine entgegengesetzte Wirkung auf den Schaufel-Angriffswinkel hat. Fig. 1b, 1c zeigen deutlich das Vorliegen und die Wirkung des Spitzenwirbels, vrobei die betrachteten Figuren Photographien zur Veranschaulichung des Kernes des abgelösten Wirbels von einer Schaufel sind, wobei der Wirbel unmxctel·· bar unter der folgenden Schaufel bei einem Lageort entsprechend im wesentlichen etwa 92 % der Spannweite verläuft. Die Photographien gemäß Fig. 1b, 1c können nur unter ausgewählten atmosphärischen Bedingungen aufgenommen v/erden, da der Wirbel nur unter diesen Bedingungen sichtbar ist. Diese besonderen Photographien sind tatsächlich aus Einzelbildern eines Laufbildfilmes herausgeschnitten, v/elcher von den Rotorschaufeln aufgenommen wurde, als die besonderen atmosphärischen Bedingungen auftraten, die eine Sichtbarkeit des Spitzenwirbels ermöglichten.

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Um eine minimale induzierte Leistung zwecks Erzeugung, des notwendigen Auftriebs zu erreichen, ist es erforderlich, die Schaufel so auszubilden, daß die lastverteilung über die Schaufelspannweite einem gleichen Auftrieb pro aufgev/endeter Energieeinheit an allen Schaufelabschnitten entspricht, um einen Auf~ trieb zu erzeugen. Wie vorangehend erläutert wurde, erzeugt bei bekannten Rotoren der äußere, 10 % der Rotorspannweite umfassende Teil etwa 25 % des Auftriebs und leistet daher mehr, als seinem Anteil an Arbeit entspricht. Um eine minimale induzierte Leistung zu erzielen, muß man diesen äußeren Teil der Spannweite entlasten und die Belastung auf die Lageorte der Schaufelspannweite innerhalb dieses Lageortes steigern, um eine gleichmäßigere G-eschwindigkeitsverteilung unter dem Rotor zu erzielen. Der nachlaufende Wirbel kompliziert, wie sich versteht, die Erreichung dieses Zustandes, da er die örtliche Geschwindigkeitsverteilung stört. Fig. 1 zeigt klar, daß die bekannten Rotorschaufeln nicht die gleichförmigere Lastverteilung zu erzielen vermögen, welche zur Erreichung einer minimalen induzierten Leistung erforderlich ist.

Zur Erzielung einer gleichförmigeren Lastverteilung über die gesamte Schaufelspannweite -wurde eine Hubschrauber-Rotorschai; fei hergestellt und in einem Rotor verwendet, welcher vorliegend als Schwerlast-Auftriebsrotor (HLR) bezeichnet ist und eine im wesentlichen lineare Verwindung von etwa -14° über die gesamte Schaufelspannweite aufweist. Übliche Hubschrauber-Rotorschaufeln weisen eine Verwindung von etwa -6 auf, die über die gesamte Spannweite gleichförmig ist. Der Gedanke bei der Herstellung des HLR-Rotors bestand darin, die an sich bekannte Tatsache auszunützen, daß der Rotor-Schwebewirkungsgrad gesteigert v/erden kann, indem die Schaufel-Spannveiten-Belastung nach innen verlegt wird, durch Anwendung einer gesteigerten Schaufelverwindung.

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Bin Vergleich der Verwindung "bei der normalen Schaufel und der HLR-Schaufel ergibt sich aus Fig. 2, wobei zu ersehen ist, daß die HLR^-Schauf el eine gesteigerte Verwindung über deren -gesamte Spannweite gegenüber der normalen Schaufel aufweist.

Die HLR-Schaufel wurde gegenüber der normalen Rotorschaufel überprüft. Gemäß Pig, 3 ist die Schaufelbelastung gegen den Rotorwirkungsgrad als Punktion des Leistungsfaktors aufgetragen % hieraus ergibt sich, daß die HLR-Schaufel einen höheren Wirkungsgrad als die übliche Schaufel aufweist, Pig. 3 zeigt ferner, daß die HLR-Schaufel eine Abnahme des-Wirkungsgrades bei hohen Schaufelbelastungen zeigt, weil die Schaufel bei die· sen Belastungen in den Überziehzustand gelangt. Aus diesen Untersuchungen der HLR-Schaufel ergab sich, wie nachfolgend noch erläutert wird, daß bei dieser Schaufel, obgleich eine Steigerung der Schaufelverwindung über die volle Spannweite eine günstige gesteigerte Innenbelastung ergab, die Schaufel nicht ausreichend das Überziehen an der Blattspitze reduziert. Daher mußten weitere Verbesserungen im Schaufelspitzenbereich erfolgen, wo die Schaufelbelastung und damit das Problem des Überziehens am ungünstigsten sind.

Zum besseren Verständnis von Pig. 3 ist darauf hinzuweisen, daß unter "Leistungsfaktor" des Rotors das Verhältnis der übertragenen erforderlichen Leistung zwecks Erzeugung einer gegebenen Schubgröße, wenn die Belastung gleichförmig über die gesamte Schaufelspannweite verteilt wäre und wenn die Luft durch die Rotorscheibe rund um den Azimut gleichförmig beschleunigt würde, zu der tatsächlich eingeführten Leistung, welche für den besonderen Hubschrauberrotor erforderlich ist, zu verstehen ist, um eine gegebene Schubgröße zu erzeugen. In Pig. 3 stellt bei dem Ausdruck Cm/^der Wert C™ die Belastung der Rotorscheibe in nichtdimensionierter Angabe dar,

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während O das Verhältnis des Rotorschaufelbereiches zum Rotorscheibenbereich angibt.

Zur Verminderung des Überziehvorgangs an der Spitze, wie er bei dem HLR-Rotor gemäß Pig. 3 auftritt, wurde erfindungsgemäß eine neue Schaufelspitze entwickelt, die nachfolgend als Beta-Spitze bezeichnet ist.

Die Beta-Spitze weist bei Anwendung mit der um -14° verwundenen HLR-Schaufel folgende drei wesentliche Vorteile auf. JJrstens zeigte der Beta-Spitze-Rotor eine vierprozentige Verbesserung des Rotorleistungsfaktors (Wirkungsgrades) gegenüber dem HLR-Rotor und eine neunprozentige Verbesserung gegenüber einem bekannten Rotor bei einer Schaufelbelastung G^/ö entsprechend dem Wert 0,1. Zweitens erzeugte der Beta-Spitze-Rotor einen zwischen 5 und 8 PNdb geringeren Lärm als ein normaler Rotor während des Schwebezustandes bei einer nominellen Spitzengeschwindigkeit von 218 ms. Drittens traten bei dem Beta-Spitze-Rotor keine Instabilitäten beim Schweben über den Untersuchungsbereich auf, während die üblichen Rotoren diese Instabilität zeigten. Ähnliche Verbesserungen in der Leistungsfähigkeit und in Bezug auf G-eräuscheentwicklung unter Anwendung dieser Auslegungsparameter auf Hauptrotoren mit 3-6 Schaufeln sowie mit Schaufeln von geringerer Verwindung und auf Heckrotoren konnten gezeigt werden. Diese Vorteile sowie die Gründe hierfür sind nachfolgend in Einzelheiten naher erläutert. Eine folgende Arbeit an der Beta-Spitze zeigte, daß der Wirkungsgrad an allen Rotorschaufeln verbessert wird,welcli in einem Überziehzustand oder im Zustand eines schlechten Verhältnisses von Auftrieb zu Luftwiderstand an der Spitze arbeiten, wie dies bei hohen Machzahlen der Fall ist, und/oder welche bei hohen Vorschubverhältnissen (,u) und/oder bei nega-

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tiven Angriffswinkeln an der vorlaufenden Schaufel und/oder nahe der maximalen Auftriebskapazität beim Schwebeflug oder beim langsamflug arbeiten,

Für einen Hubschrauber, welcher im Schwebezustand und bei normalem Vorwärtsflug betrieben v/erden soll, ist die trapezförmige Spitze von Pig, 5 günstig, auf welche der erste Teil der vorliegenden Beschreibung Bezug nimmt. Bei Hubschraubern, welche für sehr hohe Vorwärtsgeschwindiglceiten ausgelegt sind, beispielsweise über 180 km, kann die abgev/andelte Schaufel gemäß Pig, 19 vorzuziehen sein, die im letzten Teil der Beschreibung erläutert wird. Obgleich die erfindungsgemäße Schaufelspitze in Verbindung mit einer sechsschaufeligen HLR erläutert ist, die eine Verwindung von -14° aufweist, versteht es sich, daß günstige Ergebnisse auch durch Verwendung der erfindungs gemäß en Scha.ufelspitze an irgendeiner Hubschrauber-R.otorschaufel erzielbar sind, welche beim Schwebeflug in einem Überziehzustand arbeitet. Weitere Abwandlungen sind nachfolgend für einen Aufbau erläutert, welcher sich bei hohen Kreuzfluggeschwindiglceiten absondert.

Gemäß Pig, 4 ist eine erfindungsgemäße Rotorschaufel 10 an einer Nabe 12 angebracht und dreht sich um eine Rotorachse hierbei wirken mehrere ähnliche und vorzugsweise identische Schaufeln zusammen, welche den Hubschrauber-Auftriebsrotor bilden. Die Schaufel 10 kann von der allgemeinen Porm sein, wie sie in den US-PS 1 754 917 und 2 754 918 beschrieben ist, und besteht aus einem Ansatz 16, welcher an die Rotornabe 12 in üblicher Weise angesetzt ist, einem mittleren Teil 18, welcher radial nach außen von dem Ansatz 16 ausgeht, und einem Spitzenteil 20. Die Schaufel 10 umfaßt eine vorlaufende Kante 22, eine nachlaufende Kante 24 und weist einen solchen gewissen Plügelprofilquerschnitt auf, um während der Drehung

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den Hubschrauber anheben zu können. Die Schaufelspannweite ist durch die Bezugsziffer 26, die Spannweite des Spitzenteils durch die Bezugsziffer 28 und die Schaufel- und Spitzensehne "bzw, Profiltiefe durch die Bezugs ziffer 30 angegeben.

Die Beta-Spitze-Schaufel 10 ist bezüglich Schaufelverwindung, Spitzenverwindung, Draufsichtform, Flügelprofilforin und Dicke besonders ausgebildet. Diese Parameter sind nachfolgend in Einzelheiten erläutert. Der Spitzenteil der Beta-Spitze-Schaufel umfaßt etwa die äußeren 20 % der Schaufelspannweite, wobei die Beta-Spitze-Schaufel tatsächlich der besonderen Beta-Spitze in Anbringung an der HLR-Schaufel entspricht,

Die Verwindung der Beta-Spitze-Schaufel 10 ergibt sich am besten aus Betrachtung von Pig, 2, Die Verbindung der Flügelprofilform der Schaufel beginnt an einem Lageort bei etwa 25 % der Spannweite« Von diesem 25 % der Spannweite entsprechenden Lageort bis zu einem Lageort entsprechend 87 % der Spannweite stellt die Schaufelverwindung eine gleichförmige Verwindung von 14 darj beginnend bei einem Lageort entsprechend 87 % der Schaufelspannweite bis zur Schaufelspitze ist die Schaufelverwindung nichtlinear und negativ zwischen 0 und -8°. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beginnt der örtliche Verwindungswinkel der Schaufelspitze an der HLR-Schaufel beginnend bei einem Lageort entsprechend 87 % der Spannweite und nimmt von -1,5° gleichförmig bis zu einem Lageort entsprechend 95 % der Spannweite zu, v/o der örtliche Verwindungswinkel -4,2° beträgt. Von dem Lageort entsprechend 95 % £er Spannweite zu der Schaufelspitze nimmt die Schaufelverwindung ebenfalls gleichförmig zu, jedoch mit einer unterschiedlichen Rate, so daß der örtliche Verwindungswinkel an der Spitze -4,7° beträgt.

Ein Überschlag der Leistung der Beta-Spitze-Schaufel 10 zeigt,

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daß eine stark verbesserte Schaufelleistung über gegebene Bereiche erzielbar ist. Beispielsweise kann die innenseitige Scliaufelverwindung von 0 bis 20° -betragen , wobei die besondere Spitzenverwindung bei oinem Lageort entsprechend 87 % der Spannweite + 2 % beginnen kann. Die Beta-Spitze-VerWindung gemäß der obigen Beschreibung weist die folgenden Bereiche auf, die an bestimmten über die Spannweite verlaufenden Lageorten festgelegt sind. Diese Bereiche ändern sich gleichförmig zwischen dem festgelegten Lageort:

X = 87 %; Bereich +1°

X= 89,5 %', Bereich + 3°, - C

X= 95 %i Bereich + 2°

X = 100 %i Bereich + 3°, - 1

Wenn die Anzahl von Schaufeln an dem Rotor weniger als sechs beträgt, schneidet der störende Wirbel die folgende Schaufel weiter innen, v/eil der Schaufelabstand zugenommen hat und
die Spitzenwirbelbahn sich dichter zu dem Mittelpunkt des
Rotors bewegt, und zwar als Ergebnis einer Abstrom-Zusammenziehung. ¥enn die Anzahl von Schaufeln an dem Rotor größer sechs ist, bewegt sich der Schnittpunkt weiter nach außen. Daher verändern sich die gesonderten spannweitenmäßigen
Lageorte zur !Festlegung der Verwindungsbereiche zumindest mit der Anzahl von Schaufeln, wobei entsprechende ^T7erte später angegeben sind. Es ist auch bekannt, als Schaufelbelastung den Wert Qm/Ό zu verändern, was der Grund für die Einführung einer spannweitenmäßigen Toleranz ist. Die Draufsicht der Beta-Spitze 20 ergibt sich am besten aus Pig, 5* Die Draufsicht weist eine konstante Sehne 30 bzw. Profiltiefe von einem Lageort entspechend 80 % der Spannweite bis zu einem Lageort
entsprechend etwa 95 % der Spannweite auf. Von dem Lageort entsprechend 95 % der Spannweite + 2 % wird die Draufsicht trapezförmig, wobei eine trapezförmige Spitze mit einer Re-

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duzierung der Sehne von 40 % gebildet wird. Demgemäß beträgt bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel für die HIR die Länge der Sehne 30"bzw, die Profiltiefe 66 cm, während die Spitzensehne 30t eine Länge von 42 cm besitzt» Die trapezförmige Spitze 32 ergibt eine gepfeilte Spitze mit einer Rückwärtspfeilung der vorlaufenden Kante an der Fläche 34 und einer Vor· wartspfeilung der nachlaufenden Kante an einer Fläche 36« Die Flächen34, 36 sind in einer solchen gewählten Richtung eingestellt, daß der Auftriebsmittelpunkt der trapezförmigen Spitze auf der 25 ^-Sehnenlinie 38 verbleibt, welche den gleichen Sehnenlageort für das Druckzentrum des Restes der Spitze 20 und der Schaufel 10 darstellt. Obgleich die trapezförmige Spitze gemäß Fig. 5 sich im Betrieb als sehr günstig erwies, kann beim Betrieb des Rotors in einigen Schwebe- und Niedriggeschwindigkeits-Vorträrtsflug-Betriebszuständen eine konstante Draufsichtsflächen-Spitze günstig sein, wie sie strichpunktiert in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Flügelprofil- oder Querschnittsform der Beta-Spitze 20 ist von größerer Bedeutung* Während das Flügelprofil des zentralen Teiles 18 der Schaufel 10 dem HLR-Flügelprofil entspricht und durch das Normprofil NACA 0011 beschrieben werdei. kann, weist in Abwandlung hierzu das Flügelprofil der Beta-Spitze 20 beginnend bei dem Lageort entsprechend 82 % der Spannweite zu der Blattspitze eine Dicke von 9,5 % der Sehnenabmessung und eine gemäßigte Wölbung auf, wobei ein ÜDageort maximaler Wölbung vor dem 50 % der Sehne entsprechenden Lageort der Schaufel nach vorn versetzt ist, um keinen Steigungsmoment-Koeffizienten von mehr als 0,03 zu erzeugen. Die Dicke kann sich tatsächlich zwischen 6 - 10 % Sehnenabmessung ändern, jedoch ist 9,5 % vorzuziehen. Die maximale Wölbung beträgt vorzugsweise 0,8 % + 0,05 % Sehnenabmessung bei dem 27 % der Sehne entsprechenden Lageort* Vorzugsweise ist die "Wölbung der gesamten Schaufel positiv und befindet

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-λ*

sich maximal vor dem 50 % Sehnenlageort (Fig. 20, 21), "bevorzugt so, wie dies gerade für die Schaufelspitze beohrieben wurde.

Die Flügelprofilform für die Schaufelspitze 20 iot, beginnend an dem 82 % der Spannweite entsprechenden Lageort sowie zu der Spitze verlaufend, durch die Norm SC-1095 definiert, welche in dem nicht zum Stande der Technik gehörigen Patent ,., (anjtl.Akten zeichen P 2 238 25O„9)beschrieben ist» Das ITügelprofil ü"C-1O95 kann durch folgende Koordinaten definiert werden:

x/o	0,1863	YL/t
OfO125	0,2737	-0.1526
0,025	0,387-	-0.221
0.05	0.45	-0.2993
0.075	0.4926	-0.3395
0.1	0.5442.	-0.3642
0.15	0.5734	-0.3937
0.2 '	0.5842	-0.4087
0.25	0.5815	-0.4147
0.3	0.5578	-0.4122
0.4	0.5109	-0.3959
0.5	0.4434	-0,3627
0.6	0.3553	-0,3145
0.7	0.2486	-0.2509
0*85	0.1345	-0.1745
0,9	0.0345	-0.0905
0.975	-0.0244

Hierbei bedeuten X den Sehnen-Lageort gemessen von der vorlaufenden Schaufelkante, C die Sehnenabmessung, t die maximale Schaufeldicke, Y, die obere Plügelprof ils teile an dem Lageort X und Yj₁ die untere Flügelprofil-Steile an dem Lageort X.

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-AC*

Die vorlaufenden Kantenradien können durch die folgenden Gleichungen festgelegt werdens

P Oberer Radius der vorlaufenden Kante: -4-^" = (w) 1.108

Unterer Radius der vorlaufenden Kante:

φ² 0.7313

Hierbei bedeuten/ den Radius der vorlaufenden Kante des oberen Flügelprofil-Abschnittes der Schaufel von einem Punkt an der Schaufelsehne gemessen, wobei 0 die Sehnenabmessung darstellt; t ist die maximale Schaufeldicke und f, entspricht dem Radius der vorlaufenden Kante des unteren Plügelprofilafcschnittes der Schaufel um einen Punkt an der Schaufelsehne sowie innerhalb eines Bereiches von + 3 % der Vierte von Y_u/"fc|

Das JPlügelprofil SO-1095 kann auch durch folgende Gleichungen wiedergegeben werden:

"TT"

1.307

+ 3.767

\ - 316.8 (§)⁴

L t
(T * ü

-1.162

§ - 2.256 § + 37.2

+ 272.9 φ'

- 26 -

+ 201 .3(g)"

- 170.2

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0.25

6.6134

- 28.04

56.42 φ'

- 56 (g)⁴· + 21.15 (|)⁵

- 1.θ/

I _ t

IT "" C

- 4.7661 (έ) + 20.53 (k) - 41.92

42 (§)⁴ - 16

Hierbei bedeuten X den Sehnen-Lageort, Avelcher von der vorlaufenden Schaufelkanto gemessen wurde, C die Sehnenabmessung, _t die maximale Schaufeldicke, Y_u die obere Flügelprofilstelle an dem Lageort X und Y- die untere Flügelprofilstelle an dem Lageort X, wobei die vorlaufenden Kantenradien nach folgenden Gleichungen definierbar sind: ¹

Oberer vorlaufender Kantenradius;

OjPl

4'

'0,0066-

-2·

Unterer vorlaufender Kantenradius:

0,095

Hierbei bedeuten/ den vorlaufenden Kantenradius des oberen Schaufol-Flügelprofils und J% den vorlaufenden Kantenradius des unteren Schaufel-Flügelprofils, beide gemessen von einem Punkt an der Schaufelsehne sowie innerhalb eines Bereiches von + 3 % der so berechneten Werte von Y, . Y

I₁*

und

Die Dickenverteilung der Schaufelspitze 20 ergibt sich am besten aus Fig. 6. Die Schaufel 10 weist eine Dicke von 11 % der Sehnenabmessung innerhalb des 80 % der Spannweite entsprechenden Lageortes auf. Die Spitze 20 geht von 11 % Sehnen abmessungsdicke bei dem 80 % der Spannweite entsprechenden Lageort gleichförmig auf eine Sehnendicke von 9,5 % an dem

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82 % der Spannweite entsprechenden Lageort über und verbleibt bei 9#5 % Dicke bis zu einem 100 % der Spannweite entsprechenden Lageort, Außerhalb des 95 % der Spannweite entsprechenden Lageortes reduziert sich die Dicke, da die Sehne sich reduziert und das Dickenverhältnis konstant bei 95 % bleibt.

verteilung ist nunmehr auf Fig. 7, 8 verwiesen.

Wenn die Schaufelspitze nahe einer Machzahl von 0,9 zu "betreiben ist, so sollte das Dickenverhältnis niedrig sein, um die Kompressibilitätseffekte zu mildern. Jedoch erfordern andere Betriebsarten, daß die gleiche Spitze bei niedrigeren •Machzahlen und höheren Auftriebskoeffizienten arbeitet. Da der maximale Auftriebskoeffizient allgemein gesteigert wird, wenn die Dicke zunimmt, und zwar bis zu einer besonderen Grenze, muß das Spitzen-Flügelprofil so ausgebildet werden, daß es eine verbesserte hohe Machzahl sowie aerodynamische Kennwerte entsprechend einer niedrigen Machzahl auf v/eist. Dies muß ohne Einführung großer Steigungsmomente an der Blattspitze erreicht werden, da starke schwingungsmäßige Belastungen infolge der starken Änderung der örtlichen Geschwindigkeit und damit als Folge des dynamischen Druckes eingeführt werden, welcher rund um den Schaufelazimut festzustellen ist. Die vordere positive Wölbung steigert allgemein den, maximalen Auftriebskoeffizienten ohne Einführung größerer Steigerungen im Steigungsmoment, Diese Vorteile ergeben sich über die gesamte Schaufel durch Verwendung dieses Flügelprofils über die gesamte Spannweite,

Gemäß Fig. 7, 8 erfüllt das SC-1095-Flügelprofil, das verhältnismäßig dünn ist, mit 9,5 % Vorderwölbung diese Erfordernisse, Der Wert C_T wird zumindest 10 % über dem gesamten Bereich der Machzahl gegenüber dem NACA-0012-Flüge!profil gesteigert. Die Schleppdivergenz-Machzahl wurde ebenfalls auf eine hohe Machzahl gesteigert* Beide Kennwerte wurden mit dem gleichen Flügelprofil erzielt, während die Steigungsmomente vor der Momentdivergenz niemals den Wert + 0,03 überstiegen. Die exakte Wahl der Spitzendicke v/urde auf der Grundlage der Leistung des verbesserten SC-1095-Flügelprofils gewählt,

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Die Rückwärtspfeilung der Oberfläche 34 der trapezförmigen Spitze gemäß lig, 5 beträgt vorzugsweise 7° + 7°; die Vorwärtspfeilung der Oberfläche 36 beträgt vorzugsweise 20°, +10°, -eo°.

Wie sich am besten aus 3?ig. 3 *eigt_# ergab sich bei der Überprüfung der Beta-Spitze-Schauffcl ein günstiger Vergleich sowohl mit der normalen Schaufel als auch der HlR-Schaufel. Während bei der Beta-Spitze-Schaufel ein gewisses Maß an überziehen beim Hochlastbetrieb auftrat, ergab sich das Auftreten der Überziehwirkung bei einer höheren Schaufelbelastung als bei der HLR-Schaufelj demgemäß ist der Auftrieb der Beta-Spitze besser sowohl bei der HLR-Schaufel als auch bei der normalen Schaufel über den gesamten Schaufellastbereich. Wenn die gleiche Schaufel beim Vorliegen von drei und fünf Schaufeln geprüft wurde, konnten ähnliche Verbesserungen gegenüber einem bekannten B.otor nachgewiesen werden. Die Beta-Spitze zeigte bei dem bekannten Rotor auch ähnliche Verbes- · serungen gegenüber dem bekannten Rotor mit bekannter Spitze. Diese _!SchaufelausMldung ergab bei Anwendung auf einen Heckrotor wesentliche Verbesserungen bezüglich Wirkungsgrad und Lärmentwieklung* Zusätzlich zeigt Fig.. 3 auch die Betriebskennwertlinie des theoretisch idealen Rotors, welche, wie sich versteht, einem nicht existierenden Rotor zugeordnet ist, der keine Schwierigkeiten beinhaltet und keine Nachteile vorliegender Rotorschaufeln aufweist.

Wie vorangehend angegeben wurde, ergab die überprüfung der , Beta-Spitze-Schaufel eine Verbesserung in drei Bereichen beim Schweben, nämlich in Bezug auf die Rotor-Leistungsfähigkeit, den Rotorlärm und die Eliminierung der Schaufelinstabilität. Die Einzelheiten dieser drei Verbesserungsbereiche sind nachfolgend erläutert,

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Da die Verbesserung der Leistungsfähigkeit beim Schweben den Hauptzv/eck der Entwicklung der Beta-Spitze-Schaufel bildete, sind tVunmehr die Gesichtspunkte des Schaufelaufbaus zur Erzeugung der dargestellten Verbesserung des Schwebevorgangs erläutert»

Die erste aufbaumäßige Änderung gegenüber einer bekannten Schaufel, welche zur Erzeugung der verbesserten Schwebewirkung gemäß Pig· 3 beiträgt, liegt in einer Steigerung der Verwindung über die Schaufelspannweite» Dies ergab sich klar aus den Testvergleichen der normalen Schaufel mit der HIiR-Schaufel. Eine gesteigerte Gesamtschaufelverwindung verschiebt die Schaufelspannweitenbelastung von den äußeren Lageorten gegen die innereiin Lageorte» Die Testergebnisse zeigten, daß die HLR-Schaufel mit gesteigerter Gesamtspannweitenverwindung eine Verbesserung gegenüber der normalen Schaufel insofern darstellte, als ein beachtlich gesteigerter Rotorwirkungsgrad über einen weiten Bereich von Schaufelbelastungen erzielt

Die Wirkung gesteigerter Örtlicher Spitzenverwindung ergab sich durch die Versuchsergebnissei welche man beim Vergleic¹ des Beta-Spitzen-Rotors mit dem HLR-Rotor und beim Vergleich der Beta-Spitze an dem normalen Rotor mit dem insgesamt in normaler Weise ausgeführten Rotor erhielt. Der aerodynamische Angriffswinkel und die örtliche Verschiebung werden für die Beta-Spitze beachtlich reduziert. Die KLügelspitzenverwindung bewirkt einen niedrigeren Spitzenangriffswinkel und einen gesteigerten inneren Spannweiten-Lageort-Angriffswinkel, Die über die Spannweite erfolgende Belastung zeigt eine ähnliche •Abnahme an der Schaufelspitze und eine Steigerung an dem innerhalb der Spannweite gelegenen Lageort. Ein zusätzlicher vorteilhafter Effekt der reduzierten Spitzenbelastung bei der Beta-Spitze liegt in einer niedrigeren Spitzen-Wirbel-Stärke ,

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welche dichter an der Schaufel liegt, was im Endergebnis die örtliche Aufströmung von dem Wirbel und dem Spitzenangriffswinkel reduziert» Diese weitere Reduzierung der Wirbelströme vermindert Profil-Leistungsverluste. Dieser Vorteil des Angriffswinkels und der Lastverteilung bei dem Beta-Spitze-Rotor gegenüber dem HLR-Rotor sowie des HLR-Rotors gegenüber dem bekannten Rotor ergibt sich aus Betrachtung von Pig. 9, 10, wo diese Rotoren bei einer Spitzengeschwindigkeit von 0,625 Mach arbeiten und einen Schub von 23 400 kp erzeugen. Obgleich die HLR-Verwindungsverteilung in beachtlicher. Weise die innenseitige Belastung steigert, wird die Spitzenbelastung lediglich in einem geringen Maß reduziert. Demgemäß tritt bei dem HLR-Rotor ein Überziehzustand der Spitze auf. Die Beta-Spitze weist einen wesentlich geringeren Spitzenangriffswinkel und auch eine geringere Angriffswinkel-Änderung an der Spitze auf. Diese Reduzierung reicht aus, um in beachtlicher Weise Profilleistungsverlußte an der Spitze zu reduzieren. .'Die geringe Veränderung des Spitzenangriffswinkels zeigt eine geringere Spitzen-Wirbelstärke. Dies sind die Hauptgründe für den verbesserten Schwebungswirkungsgrad der Beta-Spitze, wie sich dies durch die Analyse ergibt«

Eine mäßige Reduzierung des Schaufel-Spitzenbereiches beeinflußt die Rotorleistung in ähnlicher Weise wie die Wirkung gesteigerter Schaufelverwindung (Mg. 9, 10) insofern, als hierdurch die Spitzenbelastung, der Auftrieb und die Schleppwirkung reduziert werden. Ein zweiter durch die trapezförmige Spitze bei der Beta-Schaufel zu erzielender Vorte.il liegt in der Einführung der Schaufelpfeilung, was den günstigen Einfluß einer Reduzierung der Machzahlen-Effekte sowohl im Schweben als auch im Vorwärtsflug hat, indem die örtliche Machzahl an der nach rückwärts gepfeilten vorlaufenden Kante der Schaufel in einem Maß reduziert wird, das etwa gleich dem Produkt aus dem Kosinus des Pfeilungs-

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-JS-

winkeis multipliziert mit der resultierenden örtlichen Schaufeiges ehwindigke it dividiert durch die Schallgeschwindigkeit ist.

Die besonderen Flügelprofil- und Dicken-Phänomene stehen auch in Zusammenwirkung mit der Herstellung einer Beta-Spitze-Rotorschaufel von gesteigertem Wirkungsgrad, Das SC-1095-Flügelprof11 wird gegenüber üblichen Flügelprofilen, beispielsweise gegenüber dem Profil NACA 0012, als überlegen betrachtet, weil das vorgesehene Profil eine reduzierte Dicke aufweist und weil dessen gemäßigte Wölbung ein Maximum bei einem vorderen lageort auf der Sehnenlinie ist. Dies bewirkt ein Plügelprofil mit maximalem Auftriebskoeffizienten C₁- ___

JJ IucljC

sowie einer höheren Schleppdivergenz-Machzahl, wie dies in Fig. 7, 8 veranschaulicht ist. Das verbesserte Flügelprofil reduziert ProfilVerluste und steigert die Schubkapazität des Rotors, bevor der Wirkungsgrad zu fallen beginnt, ohne die Blattsteigungsmomente wesentlich zu erhöhen. Die reduzierte Dicke ist günstig, weil sie sowohl verbesserte Schleppdivergenz-Kennwerte als auch reduzierte Rotorschaufel-Belastungen herbeiführt. Der letztgenannte Vorteil ergibt sich wegen des reduzierten Abstandes von dem Mittelpunkt des Querschnitts der Außenfläche der konstruktiven HauptSpannweite der Schaufel zu deren Außenfläche. Der Einbau des SC-1095 Profils oder eines ähnlichen Profils über die gesamte Schaufelspannweite ergibt eine Schaufel, welche die volle Tragweite dieser Vorteile ausnützt.

Der zweite der drei seitens der Beta-Spitze-Schaufel zu erziclendai Vorteile, nämlich die Eliminierung oder Verminderung der Außerspur- oder subharmonischen Schwing-Spur-Instabilitäts-Erscheinung der Schaufel ergibt sich aus den nachfolgenden Erläuterungen, Das Außerspur-Phänomen der Schaufel stellt eine Instabilität dar, welche v/ährend der Schwebe-

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betriebaart des Hubschraubers auftritt, wobei die Rotorschaufeln von einer einzigen Spitzenweg-Ebene abweichen. Eine "Doppelspur"- und subharmonisohe Schwing-Spur-Instabilität beziehen sich auf besondere Arten der Außeripur-Instabilität der Schaufel, Während der Doppelspur-Instabilität herrschen zwei"besondere Spitzenweg-Ebenen vor, wobei die geradzahligen und ungeradzahligen Schaufeln gesonderte Ebenen bilden» Die beiden Spitzenweg-Ebenen sind mit der Zeit atabil und beeinflussen allgemein die leistung lediglich bei dem Übergang von der normalen einzelnen Spitzenweg-Ebene zu der Doppelspur, während welcher eine Vibration pro Umdrehung vorliegt. Wenn die subharmonischeSchuing-Spur-Instabilität auftritt, klappen die E.0torschaufeln bei einer subharmonischen Frequenz von etwa 0,57 pro Umdrehung in dem rotierenden System oder 1,57 pro Umdrehung in dem festen System, Die Größe der dem Wert T,57 entsprechenden festen Systemvibration pro Umdrehung kann ausreichend stark sein, um während des normalen Schwebebetriebes als nicht mehr annehmbar betrachtet zu v/erden.

Der G-rund sowohl für die Doppelspur- und die subharmonische Schving-Spur-Instabilität liegt in der aerodynamischen Wechselwirkung zv/ischen einer Rotorschaufel und dem Spitzenwirbel der'vorangehenden Schaufel, Gemäß Fig. 1a - it erzeugt die Axialbewegung eines starken Spitzenwirbels gegenüber einer Schaufelspitze beachtliche Änderungen in der Spitzenbereich-Auf triebs-Yerteilung, Die Schaufel-Lageorte außerhalb der Wirbel-Spannweiten-Steilung zeigen eine gesteigerte Aufströmung des Wirbelströmungsfeldes und demgemäß einen gesteigerten Angriffswinkel, wenn der Spitzenwirbel sich der Schaufel annähert. Umgekehrt ist der Schaufelbereich gerade innerhalb des Wirbels einer vergrößerten Abwärtsströmung und verminderten Angriffswinkeln ausgesetzt. Da der Schaufelbereich außerhalb des Wirbels dicht am Überziehen ist, während ein

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normaler Schwebevorgang "bei hohen Belastungen stattfindet, hat der gesteigerte Angriffswinkel in diesem Bereich eine kleine Einwirkung auf den Schaufelabschnittsauftrieb» Der Bereich innerhalb des Wirbels wird jedoch nicht überzogen, und der Auftrieb nimmt schnell ab, wenn sich der Spitzenwirbel annähert. Das Ergebnis hiervon ist ein insgesamt verminderter Schaufelauftrieb, wenn sich der Wirbel gegen die Schaufel bewegt, was eine negative aerodynamische Klapp-Federkopplung zwischen einer Schaufel und dem Spitzenwirbel der vorangehenden Schaufel bedingt. Für torsionsmäßig v/eiche Schaufeln wird die negativ klappende Feder durch torsionsmäßige Schaufelausbiegung vergrößert, wenn die hohen Angriffswinkel außerhalb des Spitzenwirbels eine Schleppdivergenz und negative Steigungsmomente einführen.

Die negative aerodynamische Klappfeder, welche durch den Spitzenwirbel geschaffen wird, erzeugt eine Kraft, die eine Schwingung in der Schaufel aufbaut. Diese Schwingung der vorlaufenden Schaufel bewirkt eine Klappschwingung in dem Spitzenwirbel, welcher der vorlaufenden Schaufel nachläuft, Wenn sich der Spitzenwirbel von der vorlaufenden Schaufel gegen die nachlaufende Schaufel bewegt, bewirkt die negative Federkupplung der vorlaufenden Schaufel ein Ansprechen durch Verminderung von deren Klappwinkel, Eine Abwärtsbewegung der folgenden Schaufel setzt sich fort, bis der die Schaufel trennende Abstand und der schwingende Wirbel der vorlaufenden Schaufel zu steigen beginnen. Diese Abwärtsbewegung wird alsdann festgelegt, und die folgende Schaufel beginnt zu steigen, wenn ein negatives Klappmoment infolge des Wirbels reduziert wird. Demgemäß besteht die reine Wirkung der Schwingung des Wirbels der vorlaufenden Schaufel darin, daß die folgende Schaufel zum Klappen bei der gleichen Frequenz veranlaßt wird, jedoch mit einem Phasenwinkel und einer relativen Amplitude, welche von der Stärke der negativen Federkopplung

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und der Anregungsfrequenz der vorlaufenden Schaufel abhängen. Für einen gegebenen Wert der Schaufel-Klappdämpfung liegt eine besondere Vereinigung einer negativen Federstärke und einer Schaufelklappfrequenz vor, welche ermöglicht _t daß jede Schaufel eines sechsschaufeligen Rotors mit der gleichen Amplitude und 60° außer Phase mit der vorangehenden Schaufel klappt. Wenn eine ausreichend hohe Rotorbelastung erreicht wird, um diese negative Federwirkung zu erzeugen, so ermöglicht eine leichte Schwingung einer Rotorschaufel bei der subharmonischen Schwing-Spur-Instabilitätsfrequenz eine Kopplung aller Schaufeln rund um den Azimut und erzeugt ein von selbst aufrecht erhaltenes Unterschall-Klappen der Rotors chaufein.

Die erfindungsgemäße Beta-Spitze-Schaufel mildert den Verlust an Auftrieb in dem Schaufel-Spitze-Bereich, Es liegen zumindest drei konstruktive Unterschiede vor, welche theoretisch als direktes Ergebnis der Beta-Spitze-Ausbildung auftreten und anzeigen, warum die Beta-Spitze-Schaufel keine Außerspur- oder subharmonische Schwing-Spur-Instabilität der Schaufel über den Untersuchungsbereich zeigte, der in Fig. veranschaulicht ist. In erster Linie zeigt der reduzierte Spitzen-Auftrieb und der zugeordnete geringere Spitzenangriffs· winkel, daß der Beta-Spitze-Rotor weiter vom Überziehzustand weg arbeitet als ein bekannter Rotor, wenn beide Rotoren bei dem Außerspur-Instabilitäts-G-renzwert des bekannten Rotors arbeiten. Wenn demnach jeder Schub um mehr als etwa ein halbes Kilopond gesteigert wird, so nimmt der Spitzen-Auftrieb des bekannten Rotors nicht zu, und die überzogene Schaufel fällt aus der Spur, wobei eine Außerspur-Schaufel-Instabilität erzeugt wird. Der Beta-Spitze-Auftrieb nimmt zu, \ieil er einen Grenzwert zwischen dem Betriebs-Angriffswinkel und dem Überziehzustand aufweist. In zweiter Hinsicht reduziert die geringere Spitzenbelastung die Wirbelstärke

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und vermindert demgemäß den Spitzenangriffswinkel, so daß dieser weiter vom Überziehzustand entfernt ist. Der dritte Unterschied steht in Zuordnung mit dem besonderen Flügelprofil. Bei einer typischen Schwebe-Machzahl sind die Überziehkennwerte des SC-1095-I¹IUgOlPrOfUs nicht wesentlich, so daß der Auftrieb nicht sehr schnell bei steigendem Angriffswinkel abfällt, wogegen der malimale Auftrieb in einem üblichen Flügelprofil wesentlich bei steigendem Angriffswinkel abnimmt. Dies ist in Fig. 12 veranschaulicht. Das Ergebnis besteht darin, daß bei einer Steigerung des Schubes auf den Beta-Spitze-Rotor der Auftrieb außerhalb des Wirbels steigt und damit auch das Bestreben zum Verlust des Spitzenauftriebs, wobei die Außerspur-Schaufel-Instabilität durch die Anwendung dieses Flügelprofils oder anderer Flügelprofile mit ähnlichen Überzieh-Kennwerten reduziert wird,

Untersuchungsergebnisse mit einem Vergleich des normalen Rotors, des HLR-B.otors sowie einer an diese Rotoren angesetzten Beta-Spitze sind in Fig, 11 veranschaulicht\ während der normale Rotor und der HLR-Rotor Außerspur- oder subharmonische Schwing-Spur-Instabilitäten der Schaufel in den auf dem Schaubild angegebenen Bereichen zeigten, wurden die Beta-Spitze-Rotoren bis zu der Grenze der. Untersuchungsmoglichkeiten geprüft und zeigten die Fähigkeit zum Arbeiten bei einer gesteigerten Schaufelbelastung ohne das Auftreten einer Instabilität bei allen Spitzen-Machzahlen oberhalb der Außerspur- oder subharmonischen Schwingspur-Sehaufelinstabilitäts-Grenzwertbelastung des bekannten Rotors und des HLR-Rotors. Das dritte günstige Ergebnis des Beta-Spitze Rotors ist die Reduzierung des Rotorlärms* Der Beta-Spitze-Rotor zeigte einen um 5 - 8 PNd b geringeren Geräuschpegel als der bekannte Rotor, Dies ergibt sich aus Fig. 13, wobei besonders darauf hinzuweisen ist, daß der HIR einen höheren Geräuschpegel als der normale Rotor aufweist, Fig. 13 zeigt dies, indem graphisch die re-

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lativen Geräuschpegel dieser drei Rotoren bei verschiedenen Frequenzen als Funktion der äquivalenten linearen Rotorverwindung dargestellt sind. Der Beta-Spitze-Rotor zeigt geringere Geräuschpegel bei allen Frequenzen.

Die Ergebnisse von Fig. 13 zeigen, daß der Rotorlärm in
Zuordnung zu der Spitzenbelastung stallt, wobei der Lärm reduziert wird, wenn die Spitzenbelastung vermindert wird«
Aerodynamischer Lärm wird durch eine scharfe und schnelle
Änderung des Angriffswinkels hervorgerufen, wie dies beim
Auftreffen des Wirbels der Fall ist. Die örtliche Verwindung der Beta-Spitze reduziert den örtlichen Angriffsweg, Der Lärm ist größer, wenn ein Überziehvorgang auftritt. Die Beta-Spitze vermeidet ein Überziehen, so daß der durch eine besonders hohe Geschwindigkeit der Luftbewegung über die vorlaufende Kante hervorgerufene Lärm ausgeschlossen wird.

Fig. 14# 15 zeigen beide den gesamten Rotorgeräuschpegel in PNdb-Einheiten bzw. das Rotordrehmoment als Funktion der Schaufelspitzen-Verwindung. Sowohl gegenüber dem PNdb-Drehmoment als auch der PS-Leiatung ist der Beta-Spitze-Rotor sowohl dem HLR-Rotor als auch dem normalen Rotor überlegen. Die örtliche PS-Leistung ist auf die äußeren 10 % der Schaufelspann-

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weite verteilt und wird gemäß der Darstellung reduziert, wenn die Spitzenbelastung reduziert wird. Da der gesarate Geräusch- ' pegel in direkter Zuordnung zu der aufgewendeten PS-Leistung oder Energie steht, so ergibt oich, daß der Lärm reduziert wird, wenn die Spitzenbelastung reduziert wird, wobei die Beta-Spitze die niedrigsten Geräuschwerte bringt. Es wird angenommen, daß für maximale Geräuschreduzierung der örtliche Spitzenangriffswinkel gerade bei dem !"liigeiprofil-Schleppdivergenz-Angriffswinkel gemäß Fig. 1 arbeiten sollte.

Die Untersuchungsergebnisse zeigen die Rolle, welche jedes Element des Beta-Spitze-Aufbaues bei der Reduzierung des Rotorlärms spielt. In erster Linie reduziert die Yerwindung den örtlichen Angriffswinkel durch Reduzierung der örtlichen Schaufelsteigung und Reduzierung der Stärke des Spitzenwirbels. In zweiter Linie ergibt ein verbesserter Flügelprofilquerschnitt mit geringerem Grundschleppwert und höherem Schleppdivergenz-Angriffswinkel eine höhere Grenze zwischen dem Betriebs-Angriffswinkel an der Spitze und dem Schleppdivergenzwinkel, wobei Profil-Leistungsverluste und Lärm reduziert werden. In dritter Linie trägt eine Reduzierung des Spitze-Dicke-Verhältnisses, d.h. das Verhältnisses der maximalen Dicl^"" abmessung des Flugelprofils zu dessen Sehnenabmessung, zu einem erhöhten Schleppdivergenz-Angriffswinkel bei. In vierter Linie ergibt offensichtlich eine Abnahme der Schaufelfläche annähernd etwa den gleichen Spitzen-Angriffswinkel, jedoch geringere Spitzen-Profil-Leistungsverluste, da ein geringerer Profilschleppwert als Ergebnis der geringeren Fläche vorliegt, so daß eine gewisse Reduzierung des wirksamen Profil-Schleppkoeffizienten infolge der wegen der resultierenden Versetzung abnehmenden Machzahl entsteht.

Wie sich am besten aus Pig. 25 ergibt, kann der Spitzenteil 20 der Schaufel TO einen Mechanismus umfassen, um zu ermöglichen, daß die Schaufelspitze sowohl in der konstanten Draufsichtgeometrie als auch in der trapezförmigen Spitzen-

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geometrie arbeitet, wie dies strichpunktiert bzw. ausgezogen in Pig. 5 veranschaulicht ist. Der vorlaufende Eckabschnitt 50 ist schwenkbar mit dem Rest der Spitze 20 an einem Zapfenlagerpunkt 52 verbunden, während der nachlaufende Eckabschnitt 54 schwenkbar an die Spitze 20 an einem Zapfenlagerpunkt 56 angelenkt ist. Vorsprünge 58, 60 verlaufen von den Sckabschnitten und sind mit einem hydraulischen oder pneumatischen Kolben/Zylinder-Mechanismus 62 oder mit anderen üblichen Kraftstellgliedern über Betätigungsarme 64» 66 verbunden, welche schwenkbar an ihren gegenüberliegenden Enden mit Vorsprüngen 58, 60 sowie mit der Kolbenstange 68 verbunden sind. Wenn demgemäß Betatigungsfluid auswahlmäßig dem Leistungsmechanismus 62 zugeführt v/ird, bewegt sich die Kolbenstange 68 entweder nach links, um die Eckabschnitte 50, 54 in ihre der trapezförmigen Spitze entsprechenden Stellungen zu ziehen, während umgekehrt, wenn sich die Kolbenstange 68 nach rechts bewegt, die Eckabschnitte 50, 54 nach außen in ihre der konstanten Rechteckform entsprechenden Stellungen gedrückt werden.

Wie vorangehend erwähnt wurde, ist die Schaufel nach Fig. für einen Schwebebetrieb und einen normalen Vorwärtsflugbetrieb gut geeignet, jedoch ist für Hubschrauber mit einer Auslegung auf hohe Vorvärtsfluggeschwindigkeiten eine abgewandelte Schaufel mit auswalilmäßiger Pfeilung vorzuziehen. Abgesehen von der Pfeilung ist diese abgewandelte Schaufel identisch mit der vorangehend beschriebenen Schaufel gemäß Pig, 4. Nachfolgend ist diese für hohe Pluggeschwindigkeiten ausgelegte Abwandlung des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.

Der grundlegende Zweck zur Einführung einer Pfeilung in der Ausbildung der ^::Beta^;:-Spitze liegt in der Reduzierung der

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schwingungsmäßigen Schaufel-Steuerbelastungen und Dehnungen beim Hochgeschwindigkeits-Vorv/ärtsflug, wobei diese Kennwerte bei einer Schaufel in der vorliegend erwähnten Art mit nichtlinearer Flügelspitzenverwindung gesteigert v/erden. Als zusätzlicher Vorteil verzögert die Pfeilung die ungünstigen Verdichtungseffekte und verbessert daher den Rotorwirkungsgrad, reduziert den Lärm und verzögert das Auftreten von Instabilitäts-Grenzwerten wie beispielsweise Außerspurlaufen der Schaufel oder subharmonische Schwing-Spur-Instabi· litätf was ausführlich in der Broschüre mit dem Titel "A Self-ExcitingRotor Blade Oscillation at High Subsonic Mach Number" beschrieben ist, die bei dem 24» National Eorum of American Helicopter Society im Mai 1968 von ¥illiam 3?. Paul der 3?irma Sikorsky Aircraft vorgelegt wurde. Das Erfordernis zur Pfeilung in der "Beta^:i-Spitze-Ausbildung hängt von den Erfordernissen der Vorvrärtsgeschwindigkeit des Rotors ab. Ein Lastenhubschrauber, beispielsweise vom Typ CH-54, welcher mit gutem Wirkungsgrad schweben muß und geringe Anforderungen an die Fluggeschwindigkeit im Bereich von 145 -215 km/h aufweist, erfordert keine Pfeilung unterhalb derjenigen, die sich aus der trapezförmigen Draufsichtform gemäß Fig. 5 ergibt. Ein Hochgeschwindigkeits-Angriff^· Lasten-Hubschrauber entsprechend dem Typ CH-53 muß die Möglichkeiten einer wirksamen Schwebefähigkeit und einer hohen Flüggeschwindigkeit (270 - 325 km/h) in einem einzigen Rotorsystem realisieren. Bei einem derartigen Hochgeschwindigke'its-Plugzeug sollte die ^i!Beta"-Spitze vorzugsweise gemäß Fig. 19 gepfeilt sein, so daß der aerodynamische Hittelpunkt des Spitzenbereiches hinter der Elastizitätsachse der Schaufel liegt. Die Verwendung eines hinteren aerodynamischen Zentrums für die gesamte Schaufelspannweite steigert weiter die erzielbaren günstigen Wirkungen.

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Nach, dem fachmännischen Können ergeben sich, verschiedene Wege zur Durchführung dieses G-esichtspunktes. Indem man bei-, spielsweise den Schaufelholm in Sehnenrichtung etwas mehr nach vorn verlegt oder indem man die Materialdicke gegen die vorderen Heile des Holmes hin zunehmen läßt, können die wirksamen elastischen Achsen gegenüber dem aerodynamischen Plügelprofilzentrum nach vorn bewegt werden. Eine Darstellung der ersten vorgeschlagenen Möglichkeit ergibt sich aus Fig.28, wo die vordere und rückwärtige Holmwand aus ihrer ausgezogenen Stellung etwas nach vorn in die strichpunktierte Stellung verschoben sind. Eine Darstellung der zweiten vorgeschlagenen Möglichkeit ergibt sich aus Pig. 29, wo der Ho3.m vorn gegenüber seiner ausgezogen dargestellten üblichen Dicke auf eine strichpunktierte veranschaulichte Dicke gebracht ist, während die Rückwand des Holmes verdünnt und von einer ausgezogen dargestellten üblichen Dicke auf eine strichpunktiert dargestellte verminderte Dicke gebracht ist. Wahlweise kann auch, eine Flügelprofilausbildung gewählt werden, wo das aerodynamische Zentrum sich weiter rückwärts als normal befindet. Bei jedem dieser oder anderer bekannter lösungswege kann eine geringe Verschiebung zwischen den beiden Achsen erzielt werden, wobei sich das aerod3rnamische Zentrum hinter der elastischen Achse befindet.

Die Wirkung des Hochgeschwindigkeits-Vorwärtsfluges auf eine Schaufel mit einer Plügelspitzenverwindung ist nachfolgend erläutert. Fig. 16 zeigt das dynamische Ansprechvermögen einer Rotorschaufel 10 mit einer Flügelspitzenver\*indung beim schnellen Vorwärtsflug. Wenn die Rotorschaufel in Flugrichtung eine Vorwärtsbewegung ausführt, zeigt sich eine größere Abwärtsbelastung -ii als üblich an der Schaufelspitze infolge der hohen Spitzenverwindung. Die Schaufel-Schleppbelastung D sowie das negative Steigungsmoment -M sind ebenfalls größer. Alle drei Belastungen vereinigen sich, wobei das Schaufel-

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Vibrations-Torsions-yurzel-Moment (Steuer"belastung) gesteigert wird. Die größere Abwärtsbelastung -I lenkt die Schaufelspitze nach unten unter die Schaufel-Segelstellungsachse gemäß Pig«17 aus. Gleichzeitig erzeugt die Schleppbelastung D, welche durch das Steigungsmoment -M unterstützt wird, ein starkes "Naseabwärt s^i; -Moment um die Segelstellungsachse, was an der Schaufelwurzel auftritt und übermäßige Belastungen auf das Schaufel-Steigungs-Steuersystem überträgt. Pig. 18 zeigt die relativen Abmessungen dieser Wurzelmomente für eine Schaufel mit und ohne Spitzenverwindung sowie ferner die Steigerung der Scheitelwertbelastung eines .eine -hohe Verwindung aufv/eisenden Rotors an der vorlaufenden Seite der Rotorscheibe. Pig. 18 zeigt auch die Schaufel-Spitzen-Torsionsauslenkung, welche sich in der gleichen ¥eise wie das T.^Turzelmoment ändert. Daraus ergibt sich, daß das Moment infolge des Schleppwertes sich mit dem Steigungsmoment vereinigt, um die Schaufel weiter zu verwinden, wobei deren negativer Angriff3vinkel und deren entgegengesetzte Belastung gesteigert werden. Eine Vibrationsbelastung nimmt zu, wie sich versteht, infolge der höheren Schaufelbiege- und Verwindungsainplituden.

Durch Pfeilung des Spitzenbereiches nach hinten, so daß der aerodynamische Mittelpunkt der gesamten Spitze sich hinter der elastischen Schaufelachse befindet, kann der vorangehend erläuterte ungünstige Pail vermieden werden. Sin Beispiel der zurückgepfeilten Spitze ergibt sich aus Pig. 19. Diese Spitze zur Anwendung bei einem schnellen Vorwärtsflug hat vorzugsweise sowohl eine nach vorn als auch nach hinten gerichtete Pfeilung. Die Gründe hierfür sind nachfolgend näher erläutert.

Wenn die vorlaufende Schaufel bei einer hohen Machzahl während des Vorwärtsfluges arbeitet, sind die Vorteile der Pfeilung ohne weiteres off enba£„·. Die Schleppbelastung und das Ab-

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schnittssteigungsmoment werden durch Milderung von Kompressibilitätseffekten infolge des Koßinuseffektes reduziert» Die größte Wirkung der Pfeilung ergibt sich jedoch aus der Versetzung des Auftriebevektors gegenüber der elastischen Achse der Schaufel. Gemäß Pig, 20, 21 erzeugt der Auftriebsvektor -L in einer gepfeilten Spitze ein "Nase auf"-Moment um-die elastische Schaufelachse, wobei eine Reduzierung der Schaufelverwindung herbeigeführt wird. Diese Reduzierung der Schaufelverwindung reduziert den negativen aerodynamischen Angriffswinkel CC , wobei dies wiederum die Schleppbelastung D und das Abschnitts-3 teigungsmoinent -M reduziert. Die Abwärtsbelastung -I wird ebenfalls reduziert, wobei die Spitzen-Abwärtsauslenkung der Schaufel vermindert wird« Daher werden alle ungünstigen Belastungen D, -I, -M reduziert, wobei ein größeres Maß von Verträglichkeit zwischen den Forderungen der Rotorschaufel-Auslegung für Schwebeflug und Bewegungsflug geschaffen wird. Fig. 24 zeigt die Wirksamkeit einer um 20° versetzten Spitze außerhalb von 95 % der Spannweite bei Reduzierung der Steuerbelastung für den HLR-Rotor, z.B. des Hubschraubers vom Typ CH-53, der eine nichtlineare Verbindung von -14° zuzüglich der zusätzlichen Beta-Spitzen-Verwindung aufweist. Fig. 24 zeigt in vollem Maßstab Flugdaten, wo eine 35 /oige Reduzierung der Spitze/Spitze-Schwingungs-Steuerbelastung für den erfindungsgemäßen Beta-Spitzen-Rotor gegenüber dem HLR-Rotor gemessen wurde. Diese Spitze wurde an der HLR-Schaufel geprüft und ergab wesentlich reduzierte Schaufel-Steigungsmomente und eine Reduzierung des Schaufel-Klappvorganges oder des Lärmes beim Vorwärtsflug.

Aus der Rückwärtspfeilung gemäß Fig. 19 ergeben sich zusätzliche Vorteile. Sowohl in dem Fall der zurüclctr et enden Schaufel als auch der Schwebeschaufel von Fig. 21 erzeugt die Aufwärtshebekraft L ein Moment um die elastische Achse, welches den Überziehzustand der Schaufel reduziert. Die Kräfte und die

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Änderung in den Kräften ergehen, eich aus Fig. 22, 23. In beiden Fällen arbeitet die Schaufelspitze bei einem großen Angriffswinkel^ . Die Aufwärts-Hebekraft erzeugt ein Verwinüungsmoment, welches die Schaufelverwindung zu steigern strebt. Aus vorangehend in Einzelheiten erläuterten Gründen verlangaamt eine gesteigerte Verwindung längs der Schaufel die Überziehung der Schaufel und verbessert damit den Schwebewirkungsgrad· für die zurücklaufende Schaufel vermindert die gesteigerte Verwindung den Auswärts-Angriffswinkel und bewegt somit die Belastung nach innen, wo der Auftrieb bei einem hohen l/D-Verhältnis erzeugt vrerden kann, um den Überziehzustand zu mildern und damit den Vorwärts-Wirkungsgrad zu verbessern»

Als weiteres Ergebnis der Pfeilung und des hinteren aerodynamischen Zentrums bewirken die reduzierten Schaufelmomente beim Vorwärtsflug eine Reduzierung der Schwingmomente, allgemein als Schaufel-Steuerbelastungen bezeichnet, was in dem Schaufel-Steigungs-Steuersystem realisiert ist. Wenn diese Momente divergieren, wird das V>orwärtsgeschwindigkeits-Vermögen des Rotors normalerweise an diesem Punkt begrenzt, selbst wenn die PS-Leistung noch steigt« Die Wirkung der gepfeilten Spitze liegt in der Reduzierung der Beeinträchtigung durch die Steuerbelastungs-Divergenz und in der Verzögerung in Richtung zu höheren Geschwindigkeiten. Zusätzlich wird das Ansprechvermögen von Schaufel und Rotor auf Böen v/eiter reduziert. Beispielsweise kann eine Bö den Angriffswinkel und/oder die örtliche Schaufelgeschwindigkeit steigern, wobei beide den Schaufelauftrieb erhöhen. Wenn sich jodoch das AuftriebsZentrum hinter der elastischen Achse befindet, tendiert das Auftriebsmoment zu einer Reduzierung des Angriffswinkels und aller entsprechender ungünstiger Auftriebs- und luftwiderstandskräfte, Luftwiderstandsmomente sowie der

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•Η-

aerodynamischen Querschnitts-Steigungsmomente, wie dies in · Verbindung mit Pig. 20-23 erläutert ist. Im Ergebnis werden die auf die Schaufel wirkenden sehwingungsinäßigen Steuerbelastungen weiter reduziert, während das Vermögen des Rotors für die Vorwärtsgesehwindigkeit gesteigert wird, genau so gut wie das Ansprechvermögen der Schaufel auf Böen reduziert wird.

In günstiger Weise ist die Pfeilung und deren resultierendes hinteres aerodynamisches Zentrum eines der wenigen Phänomene, welches zur Unterstützung sov/ohl vorlaufender als auch zurücklaufender Schaufeln bei der Schwebe- und Vorwärtsflug-Betriebsart dient.

Bei der Ausbildung dieser Pfeilung der "Beta^i;~Spitze ist es wichtig, die Spitzenfläche in der Hasse auszugleichen, was bedeutet, daß die Spitze als eine Fläche betrachtet wird, welche so geformt und ausgeglichen werden sollte, daß der wirksame, in Sehnenrichtung verlaufende e.g. auf oder vor der Schaufel-Elastikachse liegt. Wenn dies nicht der Pail ist, verwindet die Zentrifugalkraft die Schaufel, wobei die Wirkung der aerodynamischen Hebekraft aufgehoben wird.

Um einen Massenausgleich zu erzielen, ist gemäß Pig. 19 sowohl eine nach vorwärts als auch nach rückwärts gerichtete Pfeilung vorgesehen, so daß ein Volumen geschaffen wird, in welchem Hasse in Porm eines Ausgleichsgewichtes 90 vor der elastischen Achse in ausreichendem Maß gespeichert wird, um die Masse, welche hinter dieser Achse als Ergebnis der Rückwärtsversetzung gelegen ist, zu versetzen. Der zusätzliche Vorteil der nach vorn und rückwärts gerichteten Pfeilung liegt in der Schaffung einer Entlastung gegenüber der aerodynamischen Kompressibilität infolge des Cosinuseffektes über einen größeren Teil der Spannweite.

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-Vl·

Der eine bekannte negative Gesichtspunkt einer Rückwärtspfeilung liegt darin, daß eine höhere ständige Steuerbelastung auf den Rotor-Steuerstellgliedern liegt» Die "ständige Stellgliedbelastung ergibt sich aus einem ständigen und einem pro UiBdrehung auftretenden Schaufel-Steigungsiaoment. Mg. zeigt, daß die einmal pro Umdrehung auftretende Komponente der Schaufel-Steuerbelastungen um 35 % gegenüber der nicht gepfeilten Schaufel reduziert wird, daß jedoch die mittlere Steuerbelastung für diesen EaIl nioht wesentlich beeinflußt wurde. Dieses ständige lloment wird normalerweise erhöht und kann gehandhabt werden, indem die Abmessungen der Steuerstellglieder erhöht w/erden, wobei sich sonst keine Schwierigkeiten ergeben«

Bevorzugt beginnt die gepfeilte Spitze von Pig. 19, welche in größeren Einzelheiten in !ig» 26 veranschaulicht ist, bei oder außerhaXb der Spannweitenlinie von 87 %, durchläuft eine Vorwärtspf'eilung von etwa 20° + 15°. auf etwa 93 % der Spannweitenlinie, wonach eine Rückwärtspfeilung um etwa 20 +15 auf etwa 100 % der Spannweitenlinie oder bis zur Spitze auftritt.

Die Verwindung der "Beta"-Spitze-Schaufel, gleichgültig, ob von konstanter Draufsichtsform, trapezförmiger Spitzenform oder gepfeilter Spitze, ist von größerer Wichtigkeit für die Erfindung und kann insbesondere für eine auslegungsmäßige Schaufelbelastung Cm/^beim Schwebeflug von etwa 0.09 folgendermaßen definiert werden?

»Basis, X - ^Θ1 <^X * °'⁷⁵> <¹>

Hierbei entsprechen X dem prozentualen Spannweiten-· lageort,

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Oj₁ der Schaufel-Grundverwindung ^un&^;n_as-_g γ der Schaufel-Grundverwindung an der Stelle X,

Die örtliche Verwindung der Beta-Spitze kann aus der Schaufel-Grundverwindung folgendermaßen ermittelt Werdens

°Beta-Spitze, X ⁼ °Basis, X

Die Gleichung (2) gilt für Spannweiten-Lageorte von 0,87 + 2 % Spannweite - X - 1 für sechsschaufelige Rotoren* Hierbei

bedeuten ^B_e+_a_Süitze X ^^{e Verw}i^ndunS &^eT Beta-Spitze an der Stelle X und/^ Ο_χ die Änderung der Verwindung zwischen der Schaufel-Grundverwindung 0_{Basis> χ} und %_eta._Spitzef χ an der Stelle X.

Pur Rotoren mit einer Anzahl von Schaufeln ungleich sechs treffen die folgenden Bereiche für den Spannweiten-Lageort zu.

Nr. der Schaufeln Spannweiten-Lageort-Bereich

1 0.71 + 2 % Spannweite £ X ^ 1

2 0.775 + 2 % Spannweite ^ X <

3 0.82 + 2 % Spannv/eite ^ X < 1

4 0«845 + 2 % Spannweite ^ X £

5 0»86 + 2 % Spannweite ^ X £· 1

6 0.87 + 2 % Spannweite ^ X "^ 1

7 0.875 + 2 % Spannweite ίχ-1

8 0.88 + 2 % Spannweite ^ X ^ 1

Es sei angenommen, daß O^ negativ ist. Dann können z.B. unter der Voraussetzung eines Sechs-Schaufel-Rotors folgende Gleichungen aufgestellt werden, umZ^-ö-v- an den Stellen X = 1, 0,95, 0,895, 0,87 zu bestimmen, welche Sehnen-Lageorten von 100 %, 95 %, 89,5 % bzw. 87 % % entsprechen?

^Δβ1.0 ^m[ß*0.95 ⁺ °'⁵i ^{+ 5}° - ¹° Toleranz (3)

95

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Hierbei bedeuten i^Q.. _Q die Verwin dungs änderung bei einem Lageort entsprechend 100 % der Spannweite undjö^o 95 die Verwindungsänderung bei einem Lageort entsprechend 95 % der Spannweite.

Hierbei bedeutet Δ·θη gqc die Verwindungaänderung bei dem 89,5 % der Spannweite entsprechenden Lageort gegenüber der Grundverwindung der Schaufel»

-Q Qrj « Ο^ο< + 1 Toleranz (6)

Hierbei bedeutet Δ ^x 87 ^d^^e ^-^nderunS ^-^er Verv/indung gegenüber der Schaufel-Grundverv/indung bei einem Lageort entspre chende? % der Spannweite„

Für Rotoren mit einer Schaufelzahl ungleich sechs gibt die folgende Tabelle die spannweitenmäßigen Lageorte, wo die örtlichen Verwindungsänderungen der Beta-Spitze angewendet werden sollten. Auch die Verwindungstoleranzen sind dargestellt:

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Anz„ der Schaufeln

-Se-

Spannweiten-Lageort für Anwendung der

____ Sgitzenverwindung .... -

1	0.71	0.745	0,8
2	0.775	0,805	0.855
3	0.82	0.845	0.9
4	0.845	0.87	0.925
5	0.86	0,885	0.94
6	0.87	0.895	0.95
7	0.875	0.9	0.955
8	0.88	0.905	0.96
S pitzenverwindungen	i 1°	+ 3°	i 2°
an jedem Lageort		- 0.5°
(in Grad)

1,0 + 2 % Spannweite 1,0 + 2 % Spannweite 1,0 + 2 % Spannweite 1.0 + 2 % Spannweite 1,0 + 2 % Spannv/eite 1,0 + 2 % Spannweite 1,0 + 2 % Spannweite 1,0 -i- 2 % Spannweite

+ 3'
- 1

Ss wurde gezeigt, daß bei einer Verminderung der Anzahl von
Schaufeln und bei einer Bewegung der Wirbelschnittstelle weiter nach innen an dem Rotor die äußeren lageorte der Schaufel alsdann nach oben oder positiv außerhalb des Einflusses des Wirbele verwunden werden, so daß diese lageorte bei einem Angriffswinkel wiederum einen Auftrieb aufweisen, um ein maximales Auftrieb/luftwiderstands-Verhältnis zu erzielen.

Die unsymmetrische Toleranz, -0,5 his + 3 bei einem lageort entsprechend 89,5 % der Spannweite wird so gewählt, daß
die Schaufelspannweitenbelastung gerade innerhalb des Mittelpunktes des Störungswirbels gesteigert wird, um zu ermöglichen, daß die lageorte an dieser Stelle mehr wirksame Arbeit leisten. Fig. 9, 10 zeigen, daß der Wirbel in wesentlicher Weise die
Schaufelbelastung in diesem Bereich reduziert°_s die gesteigerte positive Verwindung ermöglicht, daß diese lageorte mehr Auftrieb erzeugen. Das Ausmaß der positiven Verwindung sollte auf den Wert begrenzt sein, v/elcher ermöglicht, daß diese lageorte bei dem Angriffswinkel für maximales Auftrieb-Schlepp-

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größe*·Verhältnis des gewählten Plügelprofilteils arbeiten, oder auf einen Wert_# welcher hinsichtlich der Schaufelspannweitenausbildung praktisch ist, da diese Verwindung in hohem Maß nichtlinear ist.

ändert sich linear in den obigen Gleichungen zwischen den angegebenen prozentualen Spannweiten-lageorten sowie unter der Annahme einer Schaufel-Grundverwindung -θν von -10°; man kann die obigen Formeln verwenden, um die graphische Darstellung der gesamten Beta-Spitze-Verwindung gemäß ]?ig. 27 für sechsschaufelige Rotoren zu ermitteln.

Die Gleichung (2) kann auch verwendet werden, um die gesamte Beta-Spitze-Verwindung bei gewählten prozentualen Spannweiten-lageorten X festzustellen, selbst wenn die Grundverwindung der Schaufeln nichtlinear ist.

Eine analytische Untersuchung zeigt, daß das Ausmaß der Beta-Spitze -Verwindung, das zur Verbesserung des Schwebeflug~Wirkungsgrades erforderlich ist, sich mit der auslegungsmäßigen Schaufelbelastung und der Rotorschaufel-Festigkeit ändert. Da die ausbildungsmäßige nichtdimensionale Schaufelbelastung über 0,09 gesteigert wird, ist mehr örtliche Verwindungsauslöschung erforderlich, um die Wirkungen des störenden Wirbels auszugleichen. Wenn die Schaufelfestigkeit gesteigert wird,

beginnt die Schaufelspitze wiederum, ihren Anteil der Schauer

felbelastungsverteilung schnell zu steigern, als der innengelegene Teil der Schaufel. Demzufolge ist eine zusätzliche Spitzenverwindutig erforderlich, ura die Spitze wiederum zu entlasten. Das Kriterium zur Aufrechterhaltung des richtigen Anteils an Verwindung für eine gegebene auslegungsmäßige Schaufelbelastung, einen 3?lügelprofilquerschnitt und die Schaufel/Sehnen-Verteilung ist die Verwindung der Schaufel

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in der Weise, daß alle Schaufel-Lageorte bei ihrem maximalen Auftrieb/Luftwiderstands-Verhältnis arbeiten. Um optimale Werte zu erreichen, ist ein ins einzelne gehendes analytisches Rechnerprogramm erforderlich, welches die örtliche Schaufelbelastung und die resultierenden Rotor-Sog-Wechselwirkungen in Beziehung setzt, um den örtlichen Angriffswinkel' an der Schaufel festzulegen. Die Berechnung ist kompliziert, so daß keine allgemeine analytische Gleichung, beispielsweise gemäß Gleichungen (1)~(5), möglich ist, um alle Fällge zu decken, Die Gleichungen (i)-(6) dienen zur Beschreibung der Formel .der gewünschten Verwindungs-Entlastung, Dies stellt nebst der zugehörigen Tabelle die Formel der gewünschten Verwindungsanderungen für Rotoren mit unterschiedlichen Zahlen von Schaufeln dar. Abschließend ist, gemäß den obigen Erläuterungen, der Grundwert der Verwindungs-Entlastung, entsprechend dem Wert 4-° gemäß der Gleichung (4), erforderlich, um den Wert Cl/ gf als Funktion der Schaufelbelastung zu verändern, was negativere Werte erfordert, wenn G^/0 über 0,09 gesteigert wird und umgekehrt« Es gibt derzeit bei der Industrie Rechnerprogramrae, welche diese Beziehungen genau festlegen. Der Zweck der vorliegenden Beschreibung liegt darin, den Gedanken der Entlastung zwecks Ausgleich der ungünstigen Wirkungen der Rotor-Sog/Schaufel-Wechselwirkungen aufzuzeigen, so daß alle außerhalb gelegenen Abschnitte bei ihrem maximalen Auftrieb/ Luftvriderstands-Verhältnissen betrieben werden.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung wird durch auswahlmäßige Verwindung der Schaufelspitze und/oder Reduzierung der Schaufelspitzenfläche die Schaufelspitzenbelastung beim Schwebeflugbetrieb reduziert, wobei durch auswahlmäßige Einführung einer Pfeilung in Bezu^ auf die Schaufelspitze ein aerodynamisches Zentrum an der Schaufelspitze hinter der elastischen Schaufelachse erzeugt wird, um eine dynamische Verwindung zu erhalten, die folgende Ergebnisse zeigt: A) eine re-

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• $ V

duzierte Spitzenverwindung und damit eine reduzierte Belastung auf die Spitze an der vorlaufenden Schaufel bei schnellem Plug, B) eine gesteigerte Verwindung an der Spitze und damit eine reduzierte Belastung an der Spitze bei der zurücklaufenden •Schaufel im Schnellflug und 0) eine gesteigerte Schaufelverwindung und damit eine reduzierte Belastung der Spitze beim Schwebeflug«

Es wäre günstig,wenn man die Verwindung der Schaufelspitze zum Zwecke eines optimalen Betriebes bei den unterschiedlichen Betriebsarten des Rotors verändern könnte. Beispielsweise ist es bei einem hohen Rotorschub günstig, wenn mehr Schaufelspitzenverwindung oder Spitzenentlastung vorliegt als bei geringen Schubniveaus ; daher wäre eine Steigerung der Schaufelspitzenverwindung bei hohem Rotorschub gunstig. Umgekehrt wäre ein Betrieb bei geringem Schubniveau wirksamer, wenn die Spitzenverwindung reduziert werden könnte. Dies läßt sich insbesondere beim Vorwärtsflug erreichen, wobei die'vorlaufende Schaufel in wirksamer .Weise bei sehr dicht am ^T.,^rert 0 liegendem Angriffswinkel betätigbar ist und die nachlassende Schaufel unterhalb des Überziehzustandes betätigt werden kann, wenn eine zyklische Steuerung der Schaufelspitzenverwindung als Funktion des Schaufelazimuts und der Vorwärtsgeschwindigkeit vorlage♦ Fig. 26a zeigt den Mechnismus, um dies zu leisten. Die Schaufelspitze 32 ist gegenüber der Schaufel 10 mittels eines Drehmomentrohres 69 beweglich gelagert, welches von der Schaufel 10 durch Lager 67 aufgenommen ist. Ein Hydraulikzylinder 71 wirkt über eine Stange 73 sowie einen Kniehebel 75, wobei ein Übergangsglied 97 das Drehmomentrohr 69 und damit die Schaufel 32 so beeinflußt, daß eine Schwen* kung um die Viertelschaufel-Sehnenachse 77 erfolgt, um die Schaufelverwindung zu verändern. Der Pilot kann die Schaufelspitzenverwindung durch seine Eingangsgrößen der Vorwärtsge-

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schwindigkeit steuern, wobei die Schubwerte durch ein Pilot-Eingangsglied 79 einen elektrischen Impuls über eine leitung 81 auf eine elektrische Mischeinheit 83 abgeben. Eine ähnliche elektrische Eingangsgröße wird zu der Mischeinheit 83 über einen Schaufel-Azimutanzeiger 85 eingeführt, welcher vorzugsweise an der Hubschrauber-Kraftübertragung 87 angebracht ist. Die elektrische Ausgangsgröße der i'lischeinheit verläuft durch E.otor-Schleifringglieder 89 sowie nach außen durch die Schaufel 10, um ein elektrisches Signal auf die Hydraulikpumpe 91 zu übertragen,welche auswahlmäßig Hydraulikfluid entweder durch eine Leitung 93 oder 95 abgibt und den vorangehend erwähnten hydraulischen Kolben/Zylinder-Mechanismus 71 betätigt. Demgemäß wird die Schaufelspitzenverwindung als !Funktion der Vorwärtageschwindigkeit und der Schuberfordernisse sowie als Punktion des Schaufelazimuts verändert.

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Claims (1)

1. Hubsehrauberschaufel mit einer Spannweitendimension, einer Sehnendiinension und einer Schaufelspitze umfassend einen Schaufelansatzteil zur Verbindung mit einer Rotornabe zwecks Rotation hiermit sowohl bei Niedrigflug als auch bei Vorwärtsflug, einen zentralen Schaufelteil in Verbindung mit dem Schaufelansatzteil, welches sich hiervon nach außen erstreckt, einen Schaufelspitzenteil in Verbindung mit dem zentralen'.Teil, v/elcher das äußere Schaufelende bildet und mit dem Schaufelansatzteil sowie dem zentralen Schaufelteil zusammenwirkt, um die Schaufelspannweite festzulegen, gekennzeichnet durch eine allgemein negative, nichtlineare Verwindung in einem Wertbereich zwischen -1 und etwa -8°, eine im wesentlichen konstante Sehnenabmessung über den größten Teil der Spannweite, eine Dicke zwischen 6 und 10% der Sehnenabmessung, und durch eine Profilwölbung, deren Maximum sich vor einem Lageort von 50 % der Profilsehne befindet.

2.Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenabschnitt die äußeren 18 % der Schaufelspannweite + 2 % Schaufelspannweite für dreischaufelige Rotoren, die äußeren 15,5 % der Schaufelspannweite + 2 % SchaufelSpannweite für vierschaufelige Rotoren, die äußeren 14 % der Schaufelspannweite + 2 % Schaufelspanmveite für fünfschaufelige Rotoren, die äußeren 13 % der Schaufelspannweite + 2 % Schaufelspannweite für sechsschaufelige Rotoren, die äußeren 12,5 % der Schaufelspannweite + 2 % Schaufelspannweite für siebenschaufelige Rotoren und die äußeren 12 % der Schaufelspanmfeite + 2 % Schaufelspannweite für achtschaufelige Rotoren darstellt.

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3» Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Schaufelteil eine Verwindung von 0-20° aufweist und die allgemein nichtlineare Spitzenverwindung bei einem Lageort entsprechend 88 % der Spannweite + 2 % Spannweite beginnt und sich zu der Schaufelspitze für achtschaufelige Rotoren bei etwa 87,5 % des Spannweiten-Lageortes + 2 % Spannweiten-Lageort, sich zu der Schaufelspitze für siebenschaufelige Rotoren bei etwa 87 % des Spannweiten-Lageortes + 2 % Spanrwei- ten-Lageort, eich zur Schaufelspitze für sechsschaufelige Rotoren bei t«wa 86 % des Spannweiten-Iageortes + 2 % Spannweit en-Lage ort, sich zur Schaufelspitze für fünfschaufelige Rotoren bei etwa 84,5 % des Spannweiten-Lageortes + 2 % Spannweiten-Lageort, sich zu der Schaufelspitze für vierschaufelige Rotoren bei etwa 82 % des Spannweiten-Lageortes + 2 % Spannweiten-Lageort, sich zu der Schaufelspitze für dreischaufelige Rotoren bei etwa 77,5 % des Spannweiten-Lageortes + 2 % Spannweiten-Lageort, sich zur Schaufelspitze für zweischaufelige Rotoren bei etwa 71 % des Spannweiten-Lageortes + 2 % Spannweiten-Lageort, und sich schließlich für einen einschaufeligen Rotor zu der Schaufelspitze erstreckt.

4» Schaufel nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Schaufelteil eine Verbindung von -14° und eine Dicke von etwa 11 % der Sehnenabmessung aufweist,

5. Schaufel nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Schaufelspitzenteils etwa 9,5 % der Sehnenabmessung beträgt.

6. Schaufel nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Krümmung des Schaufelspitzenteils etwa 0,8 % der Sehnenabmessung bei etwa 27 % der Sehnenabmessung entspricht.

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7* Schaufel nach einem der Ansprüche 1-6,dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelspitzenteil trapezförmig ausgebildet ist.

8, Sehaufel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die trapezförmige Spitze bei einem Lageort entsprechend 95 % der Spannweite + 2 % beginnt und sich gleichförmig in der Sehnenabmessung so reduziert, daß die Schaufelspitzensehne bei etwa 60 % der Schaufelsehnenabmessung liegt, so daß das aerodynamische Zentrum der Spitze bei dem gleichen Sehnenlageort verbleibt,

9· Schaufel nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelspitzenteil eine nach rückwärts gepfeilte Spitze aufweist, um einen Spitzen-Auftriebsvektor versetzt zu der elastischen Achse der Schaufel herzustellen und ein "Nase auf>^l-Moment an der vorlaufenden Schaufel während eines ITugee bei hoher Geschwindigkeit zu erzeugen.

10. Schaufel nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet durch eine Festigkeit von 0,115, wobei die Verwindung an dem Schaufelspitzenteil -4,67° an einem Schaufel-Spannt/eiten-lageort von 100 % entspricht, mit einer [Toleranz von +3° und -1° für die Verwindung und einer Toleranz + 2 % Spannweite für den Spannweiten-Lageort bei Schaufeln in Verbindung mit Rotoren zwischen einerund acht Schaufeln, wobei die erwähnte Verwindung -4,67° bei dem Spannweiten-Lageort von 71 % für einschaufeilige Rotoren beträgt, wobei dieser Spannweiten-Lageort bei 77,5 % für zweischaufelige Rotoren, bei 90 % für dreischaufelige Rotoren, bei 92,5 % für vierschaufelige Rotoren, bei 94 % für fünfschaufelige Rotoren, bei 95 % für sechsschaufelige Rotoren, bei 95,5 % für siebenschaufelige Rotoren, bei 96 % für achtschaufelige Rotoren, jeweils bei einer Toleranz von +2° für die Verwindung und den S pannweit en-Lage ort liegt, v/o-

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bei die Verwindung -2,62° bsi einem Spannweiten-Lageort von 74»5 % füi einschaufelige Rotoren, bei einem Spannweiten-Lageort von 80,5 % für zweischaufelige Rotoren, bei einem Spannweiten-Lageort von 84,5 % für dreischaufelige Rotoren, bei einem Spannweiten-Lageort von 87 % für viers chauf elige Rotoren, bei einem Spannweiten-Lageort von 88,5 % für fünfschaufelige Rotoren, bei einem Spannweiten-Lageort von 89,5 % für sechsschaufelige Rotoren, bei einem Spannweiten-Lageort von 90 % für siebenschaufelige Rotoren und bei einem Spannweiten-Lageort von 90,5 % für achtschaufelige Rotoren liegt, jeweils mit einer Toleranz der Verwindung zwischen +3 und -0,5 sowie einer Toleranz des Spannweiten-Lageortes von + 2 % Spannweite, wobei eine Yerwindung von -1,2 an einem Spannweiten-Lageort von 71 % für einschauf elige Rotoren,, an einem Spannweiten-Lageort von 77,5 % für zweischaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 82 % für dreischaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 84,5 % für vierschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 86 % für fünfschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 87 % für sechsschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 87,5 % für siebenschaufelige Rotoren und an einem Spannweiten-Lageort von 88 % für achtschaufelige Rotoren vorliegt, jeweils mit einer Toleranz der Verwindung von + 1° und des Spannweiten-Lageortes von + 2 % der Spannweite, wobei sich der Verwindungswert im wesentlichen linear zwischen diesen Spannweiten^Lageorten ändert.

11. Schaufel nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet durch eine Festigkeit gleich 0,115, wobei die Verwindung des Schaufelspitzenteils gleich der Schaufel-Grundverwindung von -1,83° an einem Spannweiten-Lageort von 100 % für Schaufeln ist, die mit Rotoren von 1-8 Schaufeln verwendet werden und zwar bei einer Toleranz von +3° und -1°, wobei die Schaufel-G-rundver-

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windung ·2,33° an einem Spannweiten-Lageort von 80 % für einschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 85»5 % für zweischaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 90 % für dreischaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 92,5 % für vierschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 94 % für fünfschaufölige Rotoren, an einem Spannweiten-Lage ort von 95 % für sechsschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 95,5 % für siebenschaufelige Rotoren, und an einem Spannweiten-Lageort von 96 % für achtschaufelige Rotoren beträgt, jeweils mit einer Toleranz der Verwindung +2° und -1°, wobei ferner die Schaufel-Grundverwindung -1,2 an einem Spannweiten-Lageort von 74,5 % für einschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 80,5 % für zweischaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 84,5 % für dreischaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 87 % für vierschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 88,5 % für fünfschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 89,5 % für sechsschaufelige Rotoren, an einem Spannweiten-Lageort von 90 % für siebenschaufelige Rotoren und an einem Spannweiten-Lageort von 90,5 % für achtschaufelige Rotoren ausmacht, mit einer Toleranz der Verwindung von 3° und -O,5°5 wobei die Schaufel~Grundverwindun_o an dem Spannweiten-Lageort von 87 % einen liert von + 1° aufweist.

12* Schaufel nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die örtliche Verwendung an der Spitze für sechsschaufelige Rotoren mit einer Schaufelbelastung C_m/ ^eim Schwebeflug von etwa 0,09 folgendermaßen besonders definierbar ist:

"^Beta-Spitze, X* ^Basis, X +/W,

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für einen Spannweiten-Lageort im Bereich von 0,71 ^X ^ 1 für einschaufelige Rotoren, 0,775 <X £ 1 für zweischaufelige Rotoren, 0,82 <X <1 für dreischaufelige Rotoren, 0,845 <X < 1 für vierschaufelige Rotoren, 0,86 -4 X < 1 für fünfschaufelige Rotoren, 0,87 ·< X < 1 für sechsschaufelige Rotoren, 0_t8T5< X < 1 für siebenschaufelige Rotoren, 0,88 ^ X ^ 1 für achtschaufelige Rotoren, ^W0^^ei"^B_eta-SOitze X Sl^ei^ck ^-^er Beta-Spitze-Verwindung an dem Spannweiten-Lageort X ist und wobei u&\ gleich der Änderung der Verwindung zwischen der Schaufelbasisverwindung ^_{13 χ} und ^_Beta._SpitZe X ^{an dem} Lageort X ist, und wobei die Schaufelbasisverwindung für den linearen Fall bei dem Spannweiten-Lageort X definiert ist durch -Ö-_Basis χ ~ "^i (^x~0»75), wobei X gleich ist dem prozentualen Spannweiten-Lageort, -Θ-.. gleich der Schaufel-Bas is verwindung und ^_asi_s χ gleich der Schaufel-Basisverwindung an der Stelle X, unter der Annahme, daß Q-, negativ ist. ^obei die Änderung in der Verwindung an den Lageorten X= 1_t 0,95, 0,895 und 0,87 entsprechend 100 %, 80 %_t 74,5 % und 71 % für einschaufelige Rotoren,entsprechend 100 %, 85,5 %, 80,5 % und 77,5 % für zweischaufelige Rotoren, entsprechend 100 %,90 %, 84,5 % und 82 % für dreischaufelige Rotoren, entsprechend 100 %_t 92,5 %, 87 %i 84 % für vierschaufelige Rotoren, entsprechend 100 %, 94 %, 88,5 % und 86 % für fünfschaufelige Rotoren, entsprechend 100 %, 95 %, 89,5 % und 87 % für sechsschaufelige Rotoren, entsprechend 100 %, 95,5 %, 90 % und 87,5 % für siebenschaufelige Rotoren bzw. entsprechend 100 %, 96 %, 90,5 % und 88 % für achtschaufelige Rotoren folgendermaßen definierbar ist:

Γ 1

+3°, -1° Toleranz

wobeiA O. _n die Verwindungsänderung an · einem Spannweiten-

9 A

Lageort 100 % darstellt, wobei β O_Q ^ d-ie Verwindungsänderung an dem Spannweiten-Lageort 95 % gegenüber der Schaufel-Grund-verwindung darstellt, wobei gilt=

-0.667 O_BasiS J _± 2°0foleran*

-i - 60 -409850/0372

4*0.895 = 0-4375 Δ«₀.₉₅

-5°, + 3° Toleranz,

wo Dei is 0,895 die Verwindungsänderung an dem Spannweiten-Lageort 89,5 % gegenüber der Schaufel-Basisverwindung ist.

13. Schaufel nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelspitzenteil ein Tragflügel-Querschnittprofil mit zwei dimensionsmäßigen aerodynamischen Kennwerten aufweist, so daß an der Spitze Machzahlen von 0,3 und 0,6, ein maximaler Auftriebskoeffizient Θτ von zumindest 1,41 "bzw. 1 und eine Schleppdivergenz-Machzahl von zumindest 0,76 bei einem Auftriefcskoeffizienten von 0,2 auftreten, und daß die Schaufelwölbung auf die Erzeugung eines Schaufel-Steigungsmomentkoeffizienten von weniger als C.03 vor der Momentdivergenz bei Unterschall-Machzahlen ausgelegt ist.

14. Schaufel nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenteil einen Plügelprofil-Querschnitt entsprechend folgender IOrael aufvreists

Irr

1.307

3.767 § - 46.7

-316.8 (

^0.25.

^LI t

cc

272.9

X^2

- 1.162 § - 2.256 § + 37.2 (g) - 170.2(

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0.25 -

6.6134 (§) - 28.04 (§Γ + 56.42 (|)³ -56(§)

+ 21.15 (g)

= § - 4.7661 φ + 20.53 φ² - 41.92 φ³ + 42 φ⁴ - 16 φ⁵

wobei X

einen Sehnen-Lageort gemessen von der vorlaufenden

Schaufelkante, C die Sehnenabmessung, t die maximale Schaufeldicke, Y die obere Plügelprofilstelle an dem La^eort X und Yt die untere Plügelprofilsteile bei dem Lageort X darstellen, daß die Radien der vorlaufenden Kante nach, folgenden Gleichungen zu definieren sinds

Oberer Radius der vorlaufenden Kante:

Unterer Radius der vorlaufenden Kante

■Χ

0.0066 0.095

wobei f den Radius der vorlaufenden Kante des oberen Schau-

D
fel-Plügelprofils und ;. den Radius der vorlaufenden Kante des unteren Schaufel-Eliirelprofils darstellen, beide gemessen von einem Punkt an der Schaufelsehne, ^T./obei ein ¥ertebereich von + 3 % der ¥erte der so berechneten Größen Z_n, Y-q, ^ und γ -, eingehalten ist.

15. Schaufel nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenteil einen llügelprofil-Querschnitt "

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gemäß folgenden Koordinaten aufweist: X/C YVt

0.0125 0.1863 -0.1526

0.025 0.2737 -0.221

0.05 0.387 -0.2993

0.075 0.45 -0.3395

0.1 0.4926 -0.3642

0.15 0.5442 -0.3937

0.2 0.5734 -0.4087

0.25 0.5842 -0.4147

0.3 0.5815 -0.4122

0.4 0.5578 -0.3959

0.5 0.5109 -0.3627

0.6 0.4434 -0.3145

0.-7 0.3553 -0.2509

0.85 0.2486 -0.1745

0.9 0.1345 -0.0905

0.975 0.0345 -0.0244

wobei X einen Sehnen-lageort, gemessen von der vorlaufenden Schaufelkante, C die Sehnenabmessung, t die maxiaa-le Schaufeldicke, Y die obere Flügelprofil-Stelle an dem Lageort X und Υ,, die untere Flügelprofil-Stelle an dem Lag-ort X darstellen und wobei ferner die vorlaufenden Kantcnradien gemäß folgenden Gleichungen zu definieren sind?

Oberer vorlaufender Kantenradius :

Unterer vorlaufender Kantenradius: )^U=(~)

wobei γ den vorlaufenden Kantenradius des oberen Schaufel-Flügelprofil -Abschnittes, gemessen von einem Punkt auf der Schaufelsehne, C die Sehnenabraessung, t_ die maximale Schaufel-

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dicke und γ~ den vorlaufenden Kantenradius des unteren Flügelprofil-Schaufelabsehnittes, gemessen von einem Punkt auf der Schaufelsehne, darstellen, wobei die Vierte innerhalb eines Bereiches von + 3 % der auf diese Weise definierten Werte von Y /t, Y_L/t, Q und J^ liegen.

16, Schaufel nach einem der Ansprüche 1-15> dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Teil einen Flügelprofil-Querschnitt aufweist, der durch folgende Koordinaten definiert ist:

Σ/σ 0,1863 Ίκΐ 0,0125 0,2737 -0,1526 0_fÜO 0,387 -0,221 0,05 0,45 · -0,2993 0,075 0,4926 -0,3395 0,1 0,5442 -0,3642 0,15 0,5734 -0,3937 0,2 0,5842 -0,4087 0,25 0,5815 -0,4147 0,3 0,5578 -0,4122 0,4 0,5109 -0,3959 0,5 0,4434 -0,3627 0,6 0,3553 -0,3145 0,7 0,2486 -0,2509 0,85 0,1345 -0,1745 0,9 0,0345 -0,0905 0,975 -0,0244

wobei X einen Sehnen-Lageort, gemessen von der vorlaufenden Schaufelkante, C die Sehnenabmessung, t die maximale Schaufeldicke, Y die obere Flügelprofil-Stelle an dem Lageort X und Yt die untere Flügelprofil-Stelle an dem Lageort X darstellen und wobei ferner die vorlaufenden Kantenradien gemäß folgenden

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Gleichungen zu definieren sind:

ti) +p

Oberer vorlaufender Kantenradius : J-J= = («) 1.108

Unterer vorlaufender Kantenradius: J^ * (S) 0.7313

wobei j den vorlaufenden Kantenradius des oberen Schaufel-Flügel-Profilalaschnittes, gemessen von einem Punkt auf der Schaufelsehne, C die Sehnenabinessung, t die maximale Schaufeldicke und j * den vorlaufenden Kantenradius dss unteren Flügelprofil-Schaufelabschnittes, gemessen von einem Punkt auf der Schaufelsehne, darstellen, wobei die ¥erte innerhalb eines Bereiches von + 3% der auf diese ¥eise definierten Weite von

V^tr V*» f u ^und f-L ^lieS^en·

17. Verfahren zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines Hubschrauberrotors, gekennzeichnet durch auswahlmäßige Ver-" windung der Schaufelspitze und/oder Reduzierung der Schaufelspitzenfläche zwecks Reduzierung der Schaufelspitzenbelastung beim Schv/ebeflugbetrieb und auswahlmäßige Anbringung einer Pfeilung an der Schaufelspitze zwecks Erzeugung eines aerodynamischen Zentrums an der Spitze hinter der elastischen Achse der Schaufel zur Erzeugung einer dynamischen Verwindung wodurch folgende Wirkungen erzielt werden:

A) Reduzierung der Spitzenverwindung und damit Reduzierung der Spitzenbelastung auf die vorlaufende Schaufel beim Schnellflug,

B) Steigerung der Spitzenverwindung und damit Reduzierung der Spitzenbelastung auf die zurücklaufende Schaufel beim Schnellflug,

0) Steigerung der Schaufelverwindung und damit Reduzierung der Spitzenbelastung im Schwebeflug,

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