DE2502004C2

DE2502004C2 - Rotorblatt für einen gelenklosen Rotor

Info

Publication number: DE2502004C2
Application number: DE2502004A
Authority: DE
Inventors: Ronald Raymond Trumbull Conn. Fenaughty
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1975-01-20
Publication date: 1984-05-10
Also published as: AU7750775A; IL46508A0; DE2502004A1; FR2266632B1; BR7501444A; IL46508A; IT1034426B; GB1485683A; JPS50154999A; JPS5828160B2; FR2266632A1; US3874820A; CA1013332A

Description

vom Blattwinkel für ein Rotorblatt mit hoher Steifheit in der Blattebene aufgetragen sind. Die gerade horizontale linie A in dem Diagramm stellt die Eigenfrequenz in einer zur Blattebene rechtwinkeligen Ebene dar. Die Kurve B gilt für ein übliches Blatt und zeigt, daß, wenn der Blatteinstellwinkel zunimmt, die Grundfrequenz in der Blattebene mit zunehmender Biegung um die Achse minimaler Biegefestigkeit abnimmt Wenn die Eigenfrequenz und die Erregerfrequenz zusammenfallen, ergibt sich eine Resocanzwirkung, und die Blattbeanspruchungen nehmen zu. Es ist eine Rotorblattausführung erwünscht, bei der durch richtiges Vorwählen des Blattwinkels bezüglich des Blattholms die Frequenz von dem minimalen Blattwinkel bis zum mittleren Blattwinkel zunimmt und dann wieder bis zum maximalen Blattwinkel abnimmt Das ist durch die Kurve Cin Fig.3 dargestellt

Eine Ausführungsform eines solchen Rotorblattes ist in den Fig.4—8 gezeigt Fig.4 zeigt in Draufsicht einen Teil eines Hubschrauberrotors 10, der von einer Welle 12 angetrieben wird. Der Rotor besteht aus einem einteiligen Hoim 14, der sich zu beiden Seiten der Welle 12 erstreckt Der Holm 14 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt welcher in den F i g. 5—8 zu erkennen ist. Der radial äußere Teil jedes Hoimendes hat gemäß F i g. 4 eine aerodynamische Verkleidung 16, die das Rotorblatt 18 bildet Eine Kappe 20 schließt die aerodynamische Verkleidung 16 an der Rotorblattspitze ab. Ein Horn 22 zur Veränderung des Blatteinstellwinkels ist am radial inneren Teil des Rotorblattes 18 befestigt

Das Rotorblatt ist so aufgebaut daß, wenn die Hauptachse des Holms 14, die sich in Richtung der Blattsehne erstreckt, im wesentlichen in der Rotorebene liegt und demgemäß den Einstellwinkel null aufweist, der Einstellwinkel der aerodynamischen Blattverkleidung 16 dem mittleren Blatteinstellwinkel entspricht Für das Beispiel nach Fig. 1 wäre der Blattwinkel dabei +10°. Bei einem ungewundenen Rotorblatt ist dieser Winkel von + 10° längs der Blattspannweite überall gleich, während -to bei einem gewundenen Blatt dieser Winkel an einer Stelle der Blattspannweite auftreten wird, die um 75% der gesamten Spannweite von der Rotorachse entfernt ist, wobei der Winkel in radialer Richtung nach außen stetig ab- und in radialer Richtung nach innen stetig zunimmt

Die Fig.5—8 zeigen Schnittansichten des Rotorblattes 18 an Stellen der Spannweite, die durch Schnittlinien 5-5.6-6,7-7 bzw. 8-8 in F i g. 4 gegeben sind. Diese Figuren zeigen die winkelige Anordnung der aerodynamisehen Blattverkleidung 16 in bezug auf den Holm 14. Die obere und die untere Fläche des Holms sind gemäß F i g. 6 an den Steilen 24 bzw. 26 abgeschrägt, damit die Blattverkleidung angebracht werden kann. Ein Füllmaterial 28 ist in dem Raum zwischen dem Holm 14 und der Blatthaut 30 über einem Teil der Blattspannweite vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 gelenklosen Rotor zu schaffen, bei dem die unerwünsch- Patentansprüche: te Veränderung der Eigenfrequenz über dem normalen Einstellwinkelbereich des gelenklosen Rotors wesent-

1. Rotorblatt für einen gelenklosen Rotor, dessen lieh vermindert ist

Einstellwinkel in bezug auf die Rotorebene verän- 5 Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des An-

derlich ist, wobei das Rotorblatt einen Holm mit Spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

einer Hauptachse aufweist sowie mit einer aerody- Gemäß der Erfindung ist die aerodynamische Blatt-

namischen Blattverkleidung versehen ist, die den verkleidung so um den Blattholm angeordnet daß der

Blattholm umgibt und ebenfalls eine Hauptachse Winkel zwischen den Hauptachsen der Verkleidung und

aufweist, und wobei bei in der Rotorebene liegender io des Holms dem mittleren Blatteinstellwinkel entspricht

Hauptachse des Blattholms die Hauptachse der Durch diese Anordnung wird die unerwünschte Verän-

Blattverkleidung an wenistens einer Stelle der Blatt- derung der Eigenfrequenz vermieden.

Spannweite einen Winkel mit der Hauptachse des Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol-

Blattholms bildet dadurch gekennzeich- genden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher

net, daß der Winkel zwischen den Hauptachsen 15 beschrieben. Es zeigt

dem mittleren Blatteinstellwinkel entspricht Fig. J eine graphische Darstellung von Hubschrau-

2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekenn- berrotorblattwinkeln bei dem kleinsten, dem größten zeichnet daß der Winkel zwischen der Hauptachse und dem mittleren Einstellwinkel eines üblichen Einder aerodynamischen Blattverkleidung (16) und der Stellwinkelbereiches,

Hauptachse des Blattholms (14) entlang der gesam- 20 F i g. 2 eine graphische Darstellung der Achsen maxi-

ten Blattspannweite dem mittleren Blatteinstellwin- maler und minimaler Biegefestigkeit eines üblichen

kel entspricht Hubschrauberrotorblattes,

3. Rotorblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Fi g. 3 ein Diagramm, das die Veränderung des Verkennzeichnet daß der Blattholm (14) einer im we- hältnisses zwischen der Eigenfrequenz und der Drehfresentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist 25 quenz in Abhängigkeit vom Blatteinstellwinkel für ein

4. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Hubschrauberrotc^blatt mit verhältnismäßig großer dadurch gekennzeichnet, daß zur Anbringung der Biegefestigkeit in der Blattebene zeigt aerodynamischen BlattverHeidung (16) die obere F i g. 4 in Draufsicht ein Hubschrauberrotorblatt nach und die untere Räche des Blattholms (14) abge- der Erfindung, und

schrägt sind. 30 Fig. 5—8 nach den entsprechenden Schnittlinien in

Fig.4 die Beziehung der aerodynamischen Blattver-

kleidung zu dem Blattholm.

Bei einem Hubschrauberrotorblatt mit verhältnismäßig großer Biegefestigkeit in der Rotorblattebene än-

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt der im Oberbe- 35 dert sich die Grundfrequenz mit dem Blatteinstellwin-

griff des Anspruchs 1 angegebenen Art. kel, und zwar wegen Unterschieden in der Konstruk-

Gelenkrotorköpfe von Hubschraubern haben zwar tionssteifheit und der Zentrifugalsteifheit zwischen den einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau, sie haben beiden orthogonalen Ebenen, die r.v der Drehachse pajedoch die Hubschrauberentwicklung wesentlich voran- rallel bzw. rechtwinkelig sind. Der übliche Bereich für gebracht. Der komplizierte Aufbau der Gelenkrotor- 40 die Änderung des Einstellwinkels umfaßt etwa 30" und köpfe ergibt sich durch die erforderliche Schwenkbewe- ist gemäß F i g. 1 in einer Richtung größer, so daß der gung, Schlagbewegung und Einstellwinkelveränderung; mittlere Blatteinstellwinkel ungleich null ist Gemäß sie sind in der Herstellung teuer und erfordern eine F i g. 1 kann der Einstellwinkel des Rotorblattes von sorgfältige Wartung. Diese Nachteile wurden zum Teil —5° bis +25° verändert werden, d. h. der mittlere Eindurch die Verwendung eines elastomeren Lagers über- 45 steliwinkel beträgt +10°. Bei üblichen Rotorblättern ist wunden, das zwar die Verwendung von gelenklosen Ro- das tragende Blattbauteil mit der aerodynamischen Vertoren gestattet jedoch schwer und teuer ist Selbst ein kleidung ausgerichtet, wie es in F i g. 2 dargestellt ist gelenkloser Rotor hat aber seine besonderen Probleme. Die Achsen maximaler und minimaler Biegefestigkeit Zum Beispiel soll die Eigenfrequenz in der Blattebene sind zu der aerodynamischen Verkleidung rechtwinkelig von der Eigenfrequenz in einer zur Blattebene recht- 50 bzw. parallel und erfahren bei Veränderungen des Einwinkeligen Richtung verschieden sein. Wenn der Ein- Stellwinkels die gleiche Winkelverstellung wie die aerostellwinkel verändert wird, so ändert sich aber auch die dynamische Verkleidung.

Eigenfrequenz, und ein Zusammenfallen der Eigenfre- Über dem üblichen Bereich der Einstellwinkelverän-

quenzen kann eine Resonanzwirkung hervorrufen. derung kann sich die Eigenfrequenz um das 0,3—0,4fa-

Die US-PS 21 52 861 beschreibt ein Rotorblatt der 55 ehe prp Umdrehung verändern, was von dem besonde-

eingangs genannten Art, das aber für einen Gelenkrotor ren Blattaufbau abhängig ist, und die Kurve, die die

vorgesehen ist. Bei diesem bekannten Rotorblatt fällt Abhängigkeit zwischen der Frequenz und dem Blatt-

die Hauptachse eines elliptischen Holms nicht mit der winkel angibt, ist nichtlinear, wenn die Frequenz mit

Hauptachse der aerodynamischen Blattverkleidung zu- zunehmendem Blattwinkel abnimmt. Es stellt sich des-

sammen. Der einzige Grund für diesen Aufbau ist in so halb das Problem, ein Rotorblatt so auszubilden, daß es

einer Vereinfachung der Holmherstellung zu suchen, eine derartige Eigenfrequenz über dem gesamten Be-

um eine glatte obere Fläche zu erhalten. Weiter be- reich der Einstellwinkelveränderung hat, daß das Blatt

schreiben die US-PSen 22 72 439 und 36 47 317 Rotor- in einer »Lücke« zwischen Vielfachen der Erregerfre-

blätter, bei denen die Hauptachse des Holms anschei- quenz bleibt. Weiter muß eine ausreichende Trennung

nend nicht mit der Hauptachse der aerodynamischen 65 zwischen zwei Schwingungsarten aufrechterhalten blei-

Blattverkleidung ausgerichtet ist, ohne daß ein Zweck ben, damit eine dynamische Instabilität verhindert wird,

dafür angegeben ist. F i g. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem die Erregerfre-

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rotorblatt für einen quenzen für Vielfache der Drehzahl in Abhängigkeit