DE2520952A1

DE2520952A1 - Befestigungsvorrichtung fuer rotorblaetter von drehfluegelflugzeugen, insbesondere hubschraubern

Info

Publication number: DE2520952A1
Application number: DE19752520952
Authority: DE
Inventors: Edward Covington; David Edward Snyder
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1975-05-10
Publication date: 1975-12-04
Also published as: AU8107375A; JPS5835920B2; CA1023723A; FR2271121A1; US3942910A; FR2271121B1; GB1461721A; DE2520952C2; IT1035713B; JPS5123998A

Description

UEXXULL & STCLBERG PATENTANWÄLTE BESELERSTRASSE 4

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜU

OR. ULRICH GRAF STOLBERG OIPL.-INO. JÜRGEN SUCHANTKE

Textron Inc. (Prio: 13. Mai 1974

40 Westminster Street ^{US 469 53}° " ¹²²⁸⁵>

Providence

Rhode Island / V.St.A.

Hamburg, den 9. Mai 1975

Befestigungsvorrichtung für Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen, insbesondere Hubschraubern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung für Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen, insbesondere Hubschraubern, und zwar auf eine Befestigung, die eine Veränderung des Blatteinstellwinkels ermöglicht.

Es ist bekannt, die Blätter des Hauptrotors eines Drehflügelflugzeugs mittels einer Gabelkopf/Blattanschlußkopf-Anordnung an der Rotorachse anzubringen. Diese Gabelkopf/Blattanschlußkopf-Anordnungen weisen Lager aus elastomerem Material auf, um unter Beibehaltung der axialen Ausrichtung von Gabelkopf und Blattanschlußkopf eine relative Drehbewegung zwischen diesen beiden zu ermöglichen. Zur Übertragung der zentrifugalen Belastungen bzw. Kräfte -zwischen Blattanschlußkopf und Gabelkopf wird dabei üblicherweise eine Hauptverbindung aus Spanngurt und zugehörigen Beschlägen oder ein Druckpolster aus elastomerem Material verwendet. Da die zentri-

509849/0292

fugalen Blattbelastungen verhältnismäßig hoch sind und da die Rotorblätter des Hauptrotors die wesentliche Auftriebskraft für das Drehflügelflugzeug erzeugen, führt ein Ausfall der die Zentrifugalkräfte aufnehmenden Hauptverbindung zu sehr gefährlichen Zuständen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung für Rotorblätter zu schaffen, die eine Aufnahme der Zentrifugalkräfte und damit eine Fortsetzung des Betriebs des Flugzeugs ermöglicht, selbst wenn die an sich die Zentrifugalkräfte aufnehmende bzw. übertragende Hauptverbindung ausfällt.

Die Erfindung betrifft somit eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung der Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen, insbesondere Hubschraubern, an jeweils einem an der Rotorachse befestigten Gabelkopf, an dem mittels einer Hauptverbindung drehbar ein den Gabelkopf aufnehmender Blattanschlußkopf angebracht ist, so daß eine Änderung des Blatteinstellwinkels und eine Aufnahme der auf das Rotorblatt wirkenden Zentrifugalkräfte möglich ist, wobei diese Befestigungsvorrichtung sich auszeichnet durch ein am Blattanschlußkopf befestigtes Querelement und durch ein am Gabelkopf vorgesehenes, im normalen Betrieb keine Zentrifugalkräfte aufnehmendes Halteelement, das bei Ausfall der Hauptverbindung in Berührung mit dem Querelement kommt und den Gabelkopf im Blattanschlußkopf hält.

Wie bereits erwähnt, kann der Blattanschlußkopf mit dem von ihm aufgenommenen Gabelkopf mittels Radiallagern aus elastomerem Material ausgerichtet gehalten werden.

509849/0292

Die Hauptverbindung kann, wie erläutert, aus einem üblichen Spanngurt oder einem Druckpolster aus elastomerem Material bestehen, der bzw. das zwischen einem inneren Gurtbeschlag an dem dem Flugzeugrumpf zugewandten Ende des Gabelkopfes und an einem äußeren Gurtbeschlag am Blattanschlußkopf angebracht ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Halteelement aus einem Drucklager bestehen, das an dem dem Flugzeugrumpf zugewandten Ende des Gabelkopfes befestigt ist, und das Querelement kann eine entsprechende Lagerfläche am Blattanschlußkopf aufweisen, die bezüglich dem Drucklager näher zum Rumpf liegt, so daß beim Ausfall der Hauptverbindung das Drucklager und die Lagerfläche in Eingriff miteinander kommen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an der dem Flugzeugrumpf abgewandten Seite des äußeren Gurtbeschlags eine Lagerfläche vorgesehen, und am Gabelkopf ist weiter entfernt vom Flugzeugrumpf als der äußere Gurtbeschlag ein Drucklager angebracht, so daß Lagerfläche und Drucklager bei Ausfall der Hauptverbindung in Berührung miteinander kommen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil der Rotorachse, der Gabelkopf/Blattanschlußkopf-Anordnung und eines Rotorblattes eines Hubschraubers.

509849/0292

Figur 2 zeigt vergrößert und teilweise im Schnitt die Anordnung aus Figur 2.

Figur 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Figur 1 in Richtung der Pfeile.

Figur 4 zeigt einen Schnitt ähnlich Figur 3 bei Ausfall der Hauptverbindung.

Figuren zeigen in Schnitten ähnlich Figur 3 weitere Ausführungs-5 und 6 _{beispiele der} Erfindung.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche oder entsprechende Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Mit der in Figur 1 gezeigten Gabelkopf/Blattanschlußkopf-Anordnung ist ein Hauptrotorblatt 10 an der Rotorachse 12 des Hauptrotors eines Hubschraubers befestigt. Am oberen Ende der Rotorachse 12 ist eine Nabe 14 zur Verbindung mit einem Gabelkopf 16 mittels der Lagerbefestigungen 18 vorgesehen. Der Gabelkopf 16 erstreckt sich zu beiden Seiten der Rotorachse 12. Jede Seite des Gabelkopfes ist drehbar mit einem Blattanschlußkopf 20 verbunden.

Der Blattanschlußkopf 20 hat vier Ansätze 22, an denen mittels Bolzen 24 das dem Flugzeugrumpf näherliegende Ende des Rotorblattes 10 befestigt ist. Von der hinteren Seite des Blattanschlußkopfes 20 geht ein Steuerungshorn bzw. Blatthebel 26 aus, an dem eine

509849/029 2

Stoßstange 28 zur Steuerung des Einstellwinkels des Rotorblattes 10 angebracht ist.

.ϊη Figur 2 sind Einzelheiten der Hauptverbindung zwischen Gabelkopf 16 und Blattanschlußkopf 20 dargestellt, die eine Einstelldrehung des Rotorblattes 10 sowie die Aufnahme von auf das Rotorblatt wirkenden Zentrifugalkräften ermöglicht. Der Blattanschlußkopf 20 weist eine längliche Kammer 30 auf, in der der Gabelkopf 16 befestigt ist, der eine dem Flugzeugrumpf näherliegende innere Aussparung 32 und. eine vom Flugzeugrumpf weiter entfernte äußere Aussparung 34 aufweist, die den Gabelkopf vollständig durchdringen. Zwischen den Aussparungen 32 und 34 ist im Gabelkopf 16 eine sich in axialer Richtung erstreckende Kammer 36 vorgesehen, die eine Abdeckung für die Gurtanordnung der Hauptverbindung bildet.

Eine innere Lagerhalterung 38 ist an dem dem Flugzeugrumpf näherliegenden Ende des Blattanschlußkopfes 20 befestigt und erstreckt sich durch die Aussparung 32 sowie über die inneren Enden der Kammern und 36. Diese Lagerhalterung 38 ist mittels Bolzen 40 am Blattanschlußkopf 20 angebracht, und mit ihr ist eine äußere zylindrische Fläche eines aus elastomerem Material bestehenden Lagers 42 verbunden. Dieses Lager 42 ist von üblicher Bauart und besteht abwechselnd aus konzentrisch angeordneten zylindrischen Elementen aus elastomerem Material und aus zylindrischen Elementen aus Metall, die miteinander verbunden, beispielsweise verklebt sind. Die Lagerhalterung 38 hat eine Abdichtungskappe 44, die das Lager 42 gegen Schmutz schützt.

509849/0292

Der innere, also der dem Flugzeugrumpf näherliegende Gurtbeschlag 50 hat einen zylindrischen Bereich 52, der mit der inneren zylindrischen Fläche des Lagers 42 verbunden, beispielsweise verklebt ist. Dieser Gurtbeschlag 50 weist einen sich zwischen dem zylindrischen Bereich 52 und einem großen zylindrischen Bereich 56 erstreckenden konischen Bereich 54 auf. Der Bereich 56 des Gurtbeschlags 50 ist in eine Ringnut 58 eingepaßt, die am inneren, also an dem dem Flugzeugrumpf näherliegenden Ende der Kammer 36 vorgesehen ist.

Im Inneren des zylindrischen Bereiches 56 ist eine Kammer 60 vorgesehen, und durch den Bereich 56 erstrecken sich miteinander fluchtende Bohrungen 62. In die Kammer 60 ist eine zylindrischene, innere Gurtspule 64 eingepaßt, durch die sich eine mit den Bohrungen 62 fluchtende Mittelbohrung 66 erstreckt. Ein innerer Gurtzapfen 68 ist durch die Bohrungen 62 und 66 geführt, um die Gurtspule 64 in ihrer Lage in der Kammer 60 festzulegen.

Die Ringnut 58 hat eine Schulter 70, an der der Gurtbeschlag 50 anliegt, wenn die Hauptverbindung belastet wird. Auf diese Weise ist der Gurtbeschlag 50 mit einem Ende am Gabelkopf 16 angebracht, und sein anderes Ende wird vom Lager 42 gehalten. Dieses Lager 42 ist wiederum am Blattanschlußkopf 20 befestigt, um eine axiale Ausrichtung von Blattanschlußkopf und Gabelkopf aufrecht zu erhalten. Durch Verformung des Lagers 42 ist eine begrenzte Drehung zwischen Blattanschlußkopf 20 und Gabelkopf 16 möglich, um so den Blatteinstellwinkel zu verändern.

509849/0292

Ein entsprechender Lageraufbau befindet sich am äußeren, also dem vom Flugzeugrumpf weiter entfernten Ende der Kammer 30. In diesem Aufbau ist eine äußere Lagerhalterung 80 am Blattanschlußkopf 20 befestigt und erstreckt sich durch die äußeren Enden der Kammern 30 und 36. Durch den Blattanschlußkopf 20 und die Lagerhalterung 80 geführte Bolzen 82 legen die Lagerhalterung fest. Die äußere zylindrische Fläche eines elastomeren Lagers 84, das entsprechend dem Lager 42 aufgebaut ist, ist mit der Lagerhalterung 80 verbunden, beispielsweise mit ihr verklebt.

Zusätzlich zu diesem Aufbau ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß ein zusätzliches Halteelement 86 vorgesehen, das am äußeren, also dem dem Flugzeugrumpf ferner liegenden Ende des Gabelkopfes 16 befestigt und von diesem gehalten ist und das eine verbesserte Radiallagerung bewirkt. Das Halteelement 86 hat nicht dargestellte Flansche, die an bezüglich der Aussparung 34 weiter entfernt vom Flugzeugrumpf liegenden Stellen verbolzt bzw. verschraubt sind, und es weist einen zylindrischen Bereich auf, der sich nach außen, d.h. vom Flugzeugrumpf weg erstreckt und mit dem Inneren des Lagers 84 verbunden, beispielsweise verklebt ist. Ein konischer Bereich 90 verbindet den Bereich 88 mit einem größeren zylindrischen Bereich 92. Dieser Bereich 92 erstreckt sich nach innen, also auf den Flugzeugrumpf zu, und an seiner Innenseite, also seiner dem Flugzeugrumpf zugewandten Seite ist ein Drucklager 94 befestigt.

509849/0292

Eine äußere Gurtspule 100 erstreckt sich quer durch den Innenraum der Kammer 30 und durch die Aussparung 34. Sie ist in der Kammer mittels eines äußeren Gurtzapfens 102 befestigt, der durch eine Bohrung 104 in der Spule 100 und durch fluchtende Bohrungen 106 in den Wänden des Blattanschlußkopfes 20 geführt ist. Dieser Gurtzapfen 102 wird mittels einer Mutter 107 in seiner Lage gehalten. Die Gurtspule 100 hat eine ebene äußere Fläche 108, die sich in einem geringen Abstand "A" von der inneren Seite, also der dem Flugzeugrumpf zugewandten Seite des Drucklagers 94 befindet.

Durch die Kammer 36 verläuft ein Spanngurt 110, der an der inneren Gurtspule 64 und der äußeren Gurtspule 100 befestigt ist und so eine Hauptverbindung zur übertragung der Zentrifugalkräfte zwischen dem Blattanschlußkopf und dem Gabelkopf bildet. Der Spanngurt 110 ist von üblicher Bauart und.kann über seine Länge verdreht werden, wodurch eine Veränderung des Einstellwinkels des Rotorblattes 10 ermöglicht wird. Die elastomeren Lager 84 und 42 halten den Blattanschlußkopf und den Gabelkopf außerdem in radialer Ausrichtung.

üblicherweise führt der Blattanschlußkopf 20 bei Ausfall des Spanngurtes 110 oder seiner Halterungen eine Translationsbewegung bezüglich dem Gabelkopf 16 aus, bis entweder das Rotorblatt 10 sich vollständig von der Rotorachse löst oder die Steuerung der Einstellung verlorengeht. Beide Fälle können zu einem Absturz des Flugzeugs führen.

509849/0292

Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vermieden, und die zusätzliche Kraftübertragungs- bzw. Lastaufnahmeanordnung wird wirksam, wenn der Spanngurt beispielsweise, wie in Figur 4 dargestellt, bei 120 reißt. Durch einen derartigen Riß
kommt der Blattanschlußkopf 20 frei und kann sich bezüglich dem
Gabelkopf 16 in Richtung des Pfeiles 122 bewegen. Diese Bewegung
hat die angedeutete Verformung der Lager 84 und 42 zur Folge, und das Lager 94 bewegt sich um eine Strecke "A" und kommt in Berührung mit der Fläche 108 der äußeren Gurtspule 1OO. Da das Lager
94 von einem mit dem Gabelkopf 16 verbundenen Halteelement 86 getragen wird, wird die Relativbewegung des Blattanschlußkopfes 20
bezüglich dem Gabelkopf 16 auf die Strecke "A" begrenzt. Außerdem ermöglicht der Eingriff des Lagers 94 mit der Fläche 108 Veränderungen des Einstellwinkels des Rotorblattes 10, so daß also das
Rotorblatt während einer kurzen Zeitspanne betriebsbereit bleibt
und eine sichere Landung des Flugzeugs möglich wird.

Die vorstehend beschriebene Zusatzhalterung wird auch bei Ausfall anderer Elemente wirksam, etwa bei Ausfall bzw. Bruch des Zapfens 68 oder des Gurtbeschlags 50.

Somit wird mittels der Erfindung erreicht, daß auch bei Ausfall
der Hauptverbindung die Zentrifugalkräfte zwischen Blattanschlußkopf und Gabelkopf übertragen werden und eine Verstellung bzw. Einstellung des Einstellwinkels des Rotorblatts möglich bleibt.

509849/0292

In Figur 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Zusatzverbindung zum Ersatz der ausgefallenen Hauptverbindung dargestellt, In diesem Fall befindet sich das Drucklager 94 nicht an einem äußeren, also von dem Flugzeugrumpf entfernten Halteelement 86', sondern ein Lager 130 ist am inneren, also dem Flugzeugrumpf zugewandten Ende des Bereichs 52 des .Gurtbeschlags 50 befestigt. Eine innere Radialhalterung 132 weist eine sich quer über den Blattanschlußkopf 20 erstreckende Endabdeckung 134 auf, die das Lager 130 umschließt und eine ebene Fläche 136 hat, die sich normalerweise in einem geringen Abstand vom Lager 130 befindet. Die Endabdeckung 134 kann bei Ausfall der Hauptverbindung axiale Lasten aufnehmen. Wenn entweder der Spanngurt 110, die Gurtspule 100 oder der Zapfen 102 ausfällt, so bewegt sich das Lager 130 in Berührung mit der Fläche 136 und ermöglicht eine Einstellung des Einstellwinkels des Rotorblattes.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 6 gezeigt, bei dem anstelle eines Spanngurtes ein elastomeres Druckpolster 137 vorgesehen ist, das entsprechend den Lagern 42 und aufgebaut ist. Das Druckpolster 137 wird an der inneren, also dem Flugzeugrumpf zugewandten Seite von einer mittels des Bolzens am Blattanschlußkopf 20" befestigten Halterung 138 gehalten, während die äußere Seite des Druckpolsters von einer Halterung 140 gehalten ist, die Flansche 141"aufweist, durch die sich Bolzen erstrecken, die auch durch den Gabelkopf 16' geführt sind. Ferner ist am Gabelkopf 16' mittels Bolzen 143 ein innerer Beschlag 50' mit äußeren, also vom Flugzeugrumpf entfernteren Flanschen 51' be-

509849/0292

festigt. Bei Ausfall entweder des Druckpolsters 137 oder des Zapfens 139 kommt das Lager 130 in Berührung mit der Fläche 136, wie dies in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur beschrieben wurde.

Obwohl vorstehend drei Ausführungsbeispiele einer Zusatzverbindung zwischen Gabekopf und Blattanschlußkopf beschrieben wurden, die bei Ausfall der Hauptverbindung wirksam werden, ist es klar, daß andere Aufbauten derartiger Zusatzverbindungen möglich sind, beispielsweise mit die Reibung verringernden Elementen statt mit Drucklagern, die bei Ausfall der Hauptverbindung wahlweise in Eingriff mit einem Querelement kommen.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist es klar, daß sie nicht auf diese beschränkt ist, sondern daß weitere Abwandlungen und Änderungen möglich sind, die alle unter die Erfindung fallen.

509849/0292

Claims

Ansprüche

f 1J> Befestigungsvorrichtung zur Befestigung der Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen, insbesondere Hubschraubern, an jeweils einem an der Rotorachse befestigten Gabelkopf, an dem mittels einer Hauptverbindung drehbar ein den Gabelkopf aufnehmender Blattanschlußkopf angebracht ist, so daß eine Änderung des Blatteinstellwinkels und eine Aufnahme der auf das Rotorblatt wirkenden Zentrifugalkräfte möglich ist, gekennzeichnet durch ein am Blattanschlußkopf befestigtes Querelement und durch ein am Gabelkopf vorgesehenes, im normalen Betrieb keine Zentrifugalkräfte aufnehmendes Halteelement, das bei Ausfall der Hauptverbindung in Berührung mit dem Querelement kommt und deh Gabelkopf im Blattanschlußkopf hält.
2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Querelement und dem Halteelement ein in normalem Betrieb unbelastetes Drucklager angeordnet ist.
3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung der radialen Ausrichtung von Gabelkopf und Blattanschlußkopf zwischen diesen elastomere Lager angeordnet sind.
4. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Querelement an einer dem Flugzeugrumpf naheliegenden Stelle des Blattanschlußkopfes befestigt ist.

50 9 8 49/0292
5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Querelement eine Kräfte aufnehmende Abdeckkappe aufweist.
6. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement eine an einer Stelle nahe dem Flugzeugrumpf am Gabelkopf vorgesehene Halterung aufweist.
7. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Querelement an einer vom Flugzeugrumpf entfernten Stelle des Blattanschlußkopfes befestigt ist.
8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement eine an einer vom Flugzeugrumpf entfernten Stelle des Blattanschlußkopfes befestigte Halterung aufweist.
9. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement aus einer am Gabelkopf vorgesehenen Radiallagerhalterung besteht.
10. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverbindung aus einem Spanrigurt besteht.

50984 9/0292
11. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverbindung aus einem elastomeren Druckpolster besteht.

509849/0292

Leerseite