DE2554011A1

DE2554011A1 - Gegen blitzschlag geschuetztes verbundrotorblatt fuer hubschrauber

Info

Publication number: DE2554011A1
Application number: DE19752554011
Authority: DE
Inventors: Donald Richard Carter; Jack Robert Cutting; Gerald Walter Parkinson
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1974-12-19
Filing date: 1975-12-01
Publication date: 1976-07-01
Also published as: IL48606A0; US3923421A; GB1521768A; FR2294910B1; JPS5189697A; DE2554011C2; EG12668A; JPS591635B2; IT1051156B; BR7508421A; IL48606A; CA1016927A; FR2294910A1; AU8723075A

Description

GEGEN BLITZSCHLAG GESCHÜTZTES VERBUNDROTORBLATT FÜR HUBSCHRAUBER,

•Die Erfindung betrifft im wesentlichen Verbundhubsehrauberrotor- ;blatter und insbesondere ein Rotorblatt, das gegen Blitzschlag !widerstandsfähig ist.

■Es ist schon bekannt, Blitzschutzvorrichtungen an Flugzeugen zu !verwenden, jedoch sind diese bekannten Vorrichtungen nicht geeignet zur Verwendung an Verbundhubschrauberrotorblätter, welche .besonders anfällig auf Beschädigungen durch Blitzschlag sind.

:Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verbundhubschrauber-,rotorblatt zu schaffen, wobei die Teile, welche am anfälligsten gegen Blitzschlag sind entweder durch Isolation isoliert oder am !Hubschrauber geerdet sind, damit das Rotorblatt unbeschädigt .bleibt, falls es von einem Blitz getroffen wurde und der Hubschrauber sicher landen kann.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind alle Teile des Hubschrauberrotorblattes, welche gegen Blitzschlag anfällig sind ;am Hubschrauber über die Blattwurzel geerdet oder durch Isolation !isoliert, damit Blitze einen bevorzugten Weg zur Masse finden können.

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^; Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Ver-, bundhubschrauberblatt derart aufgebaut, dass der auf treffende ; I Blitz nicht das erforderliche Potential aufweist, um die Glas- ; faserbauteile des Rotorblattes zu durchdringen.

; Entsprechend der Erfindung sind die obere und die untere j Oberfläche des Rotorblattes am Hubschrauber geerdet durch Ein-I betten eines dünnen, leichten elektrisch leitenden Werkstoffes, j welcher ausreichend biegsam ist, damit er einfach an der Rotor-

I blattoberflache festzukleben ist und der grosse Ströme bei nur

I geringer Beschädigung leiten kann, wie z.B. ein Aluminiumdrahti geflecht in Form eines gewebten Netzes.

ι Bei efaem Rotorblatt entsprechend der Erfindung können die j Abriebschutzstreifen an der Blattvorderkante nicht vom Blitz j abgerissen werden, der Blitz kann die Glasfaserbespannung nicht j aufreissen und er kann keine Löcher oder Kerben in dem tragenden

¹ Holm des Rotorblattes schlagen von welchen Risse ausgehen können.

j Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

I Fig. 1 eine Draufsicht eines Verbundhubschrauberblattes entt sprechend der Erfindung.

I Fig. 2 eine Schnittansicht des Hubschrauberblattes längs der Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 der Figur 1.

j Fig. 4 eine Ansicht längs der Linie 4-4 der Fig. 1.

j Fig. 5 einen vergrösserten Ausschnitt der Fig. 1 zur Darstellung I der elektrischen Verbindung zwischen den Abriebschutzstreifen i an der Rotorblattvorderkante und dem Aluminiumgeflecht in der Rotorblattoberflache.

! In der Fig. 1 ist ein Verbundhubschrauberblatt 10 dargestellt, das eine Blattwurzel 12, eine Blattspitze 14, eine Vorderkante ι und eine Hinterkante 18 aufweist und welches einen aerodynamischen

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,Querschnitt hat, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Das Hub-I schrauberblatt ist in üblicher Weise am Hubschrauberrotorkopf I befestigt zur Rotation mit demselben zusammen mit einem oder I mehreren weiteren Blättern, entweder als Hauptantriebsrotor oder

als Heckrotor eines Hubschraubers.

Der tragende Hauptbauteil des Rotorblattes ist der Holm 20, welcher entweder an der Blattwurzel 12 befestigt ist oder aus einem Teil mit derselben besteht und sich von dieser Blattwurzel im wesentlichen längs der gesamten Spannweite des Blattes zur Blattspitze 14 erstreckt. Der Holm 20 ist vorzugsweise hohl. Er hat eine elliptische Form und besteht aus einer metallischen Konstruktion, zum Beispiel aus anodiertem Titan. Der Holm 20, siehe Fig. 2, bildet zusammen mit dem hinteren Kern 22 und möglicherweise einen vorderen Kern 24 sowie mit der Blattbespannung 26 den aerodynamischen Querschnitt des Rotorblattes Die Kerne 22 und 24 können aus einem leichten Material hergestellt sein, wie z.B. Bienenwabenzellen, Schaumstoff oder PoIy-

j äthylen. Die Blattbespannung 26 besteht aus mehreren Lagen von mit Kunstharz getränkten Glasfasern, die miteinander sowie mit

' dem Holm und den Kernen verklebt sind. Die Blattbespannung hat eine obere Blattfläche 28 und eine untere Blattf&che 30. Da j ! die Vorderkante 16 des Rotorblattes 10 während dem Betrieb einem '.

Abrieb unterworfen ist sind Abriebschutzstreifen, z.B. ein innerer J Streifen 32 und ein äusserer Streifen 34, an der Aussenseite der i j Blattbespannung 26 an der Blattvorderkante festgeklebt, wie in ;

Fig. 1 dargestellt ist. Eine Kappe 26 ist an der Blattspitze 14 mittels Bolzen oder Schrauben 38 am Holm 20 befestigt.

In Fig. 3 ist die Verbindung zwischen dem Holm 20 und der Blatt- ! bespannung 26 ausführlicher dargestellt. Eine Abdeckung 40 ist i am Holm 20 festgeklebt zur Bildung eines äusseren Kanales, durch J welchen Druck aus dem Innern des Holmes in die Atmosphäre ent-J weichen kann, um somit eine Beschädigung des Holmes feststellen

j zu können, wie in der US Patentschrift 2 765 124 ausführlicher

; beschrieben ist. Die Blattbespannung 42 liegt auf der Abdeckung 40 und ist an derselben festgeklebt. Die Blattbespannung hat eine oder mehrere verklebte Glasfaserlagen. Eine Lage eines elektrisch leitenden gewebten Netzes 70 ist auf der äusseren

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j Oberfläche der Bespannung festgeklebt. Dieses gewebte Netz 70 erstreckt sich im wesentlichen längs der gesamten Blattspannweite zwischen der Blattwurzel und der Blattspitze, sowohl in der oberen Fläche 28 als auch in der unteren Fläche 30 des Rotorblattes und zwischen den Punkten A und B längs der Blattsehne der oberen Fläche 28 sowie zwischen den Punkten C und D längs der Blattsehne in der unteren Fläche 30. Das gewebte Netz bedeckt somit teilweise die obere Fläche und die untere Fläche 28 und 30 des Blattes 10. Das gewebte Netz besteht vorzugsweise aus einem Aluminiumdrahtgeflecht mit flacher/ quadratischer Vernetzung von

2 80 Maschen pro cm, sowie einem Gewicht von 97,5 g/m und einer Dicke von 0,1 mm. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, umhüllt die Verkleidung 44 die Blattbespannung 42 und besteht vorzugsweise aus Glasfasern. Ein Wickelteil 46 ist um die Verkleidung 44 angeordnet während eine Hülse 48 um den Wickelteil 46 aufgewickelt ist. Die Umhüllungen 46 und 48 bestehen vorzugsweise aus Gläsfasern. Wie man desweiteren aus Fig. 3 erkennen kann, kommt an dem| Wurzelende die Blatthaut 42 in unmittelbare. Berührung mit der Fläche 50 des Holmes 20. Um einen elektrischen Kontakt zwischen dem gewebten Geflecht 70 der Blatthaut 42 und dem Holm 2o zu gewährleisten sind eine oder mehrere Lagen eines elektrisch leitenden gewebten Geflechtes 52 in Sehnenrichtung um die Blattbespannung 42 gewickelt, sodass diese Lagen sowohl den Bereich 70 des gewebten Geflechtes der Blattbespannung 42 sowte auch den Holm 20 überlappen. Vorzugsweise besteht die Umwicklung 52 aus einer Aluminhmgef lecht lage, die in Sehnenrichtung um den Holm 20 und die Blattbespannung 42 gewickelt ist. Die Enden der Umwicklung 52 liegen stumpf aneinander. Zwei oder drei Umwicklungen aus Schrumpfband, wie z.B. Mylar-Schrumpfband, sind um das Aluminiumgeflecht 52 gewickelt und erstrecken sich in Richtung der Spannweite beidseitig über das Aluminiumgeflecht hinaus, um sich zur

j Abdichtung des Aluminiumgeflechtes 52 dicht auf die äussere Oberfläche der Blattbespannung 42 und die äussere Oberfläche

des Holmes 20 aufzulegen. Eine Umhüllung 48 aus mehreren Wicklungen ist um die Umhüllung 46, das Band 54 und den Holm 20 aufgewickelt, ; wie in der Fig. dargestellt ist. Die Umhüllung 52 ist in Be- ; j rührung mit der äusseren Oberfläche 70 des Geflechtes, der Blattbespannung 42 und dem Holm 20, um einen elektrischen Kontakt ] ^zwischen diesen Teilen herzustellen. .

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ι Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist/ sind ein äusserer Abriebschutz- ! streifen 34 und ein innerer Abriebschutzstreifen 32 aneinanderliegend längs der Fläche 60 vorgesehen. Die beiden Streifen sind elektrisch miteinander verbunden, wie in Figur 4 dargestellt ist. Ein Erdungsstreifen 62, der aus elektrisch leitendem Werkstoff wie z.B. Aluminium, Titan oder rostfreiem Stahl, besteht ! verbindet die Streifen 32 und 34 an gegenüberliegenden Seiten der Anlagefläche. Die Streifen 32 und 34 bestehen vorzugsweise aus Elektronickel. Drahtgeflechtstucke 64 und 66, vorzugsweise stumpf formige Schlingengewebe aus Monelmetall mit z.B. 13 Maschen ■ je 2,50 cm, sind zwischen den Streifen 62 und dem Abriebschutzstreifen 32 und 34 angeordnet, um zwischen denselben eine ! elektrische Verbindung herzustellen. Die Gewebestreifen 64 und 66 ' werden infolge ihrer Elastizität verwendet zum Aufrechterhalten ; eines Federdruckes für einen guten elektrischen Kontakt. Die j Streifen 64 und 66 können auch aus einem Stück hergestellt sein.

Wie man aus Figur 5 erkennen kann, ist das innere Ende des Ab- ι riebschutzStreifens 32 an das Oberflächengeflecht 70 über einen elektrisch leitenden Streifen 72 angeschlossen, der vorzugsweise aus dünnem Aluminium besteht. Der Streifen 72 ist mittels eines leitenden Klebemittels mit dem Gewebe 70 und dem Streifen 32 längs, der oberen Fläche 28 oder der unteren Fläche 30 oder beiden : Flächen des Blattes 10 festgeklebt. Vorzugsweise ist eine Gummikappe 74 über die Vorderkante des Streifens 72 aufgesetzt, um ;

den Streifen gegen Abrieb zu schützen. ,

Bei einem Rotorblatt entsprechend der Erfindung sind alle Teile '■

!und insbesondere diejenigen, welche gegen Blitzschlag anfällig

!sind, isoliert oder an die Blattwurzel geerdet, die mit dem Hubschrauber rotor und dementsprechend mit dem Hub sch rauber rumpf j verbunden ist. Die Kappe 36 ist unmittelbar mit dem elektrisch j leitenden Holm 20 durch elektrisch leitende Bolzen 38 verbunden · und sie ist dementsprechend über die Wurzel 12 und den Holm 20 geerdet. Der äussere Abriebschutzstreifen 34 ist elektrisch ;verbunden mit dem inneren Abriebschutzstreifen 32 durch den !leitenden Streifen 62 und das Strumpf gewebe 64 und 66. Der innere !Streifen 32 ist elektrisch mit dem Geflecht 70 der oberen !und/oder unteren Oberfläche 28 bzw. 30 der Blattbespannung über

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das leitende Verbindungsstück 72 verbunden. Das Gewebe 70 der oberen und der unteren Blattfläche 28 bzw. 30 ist elektrisch mit dem Holm 20 durch die Umhüllung 52 verbunden, wie in Figur dargestellt ist. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein Blitzschlag an irgendeinem Teil der Flächen 28 und 30 wo kein Gewebe 70 vorgesehen ist auf das Gewebe und zur Masse des Hubschraubers abgeleitet wird, ohne dass er nichtleitende Teile durchdringt. Das Gewebe 70 ist zum Zwecke der Gewi-chtseinsparung nicht längs der gesamten Blattsehne vorgesehen.

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Claims

®ntan Sprüche ι

Verbundhubschrauberblatt mit einer Blattwurzel die elektrisch ! am Hubschrauber geerdet ist, mit einem elektrisch leitenden, tragenden Holm, der elektrisch mit der Blattwurzel verbunden, ; ! oder einteilig mit derselben ausgebildet ist und bis zur Blattspitze verläuft, mit einer nichtleitenden Blattbespannung, die den Holm umgibt und den aerodynamischen Querschnitt zwischen der j Vorderkante und der Hinterkante des Blattes bildet und sich im ! wesentlichen längs der gesamten Blattspannweite erstreckt, mit ;

wenigstens einem elektrisch leitenden Abriebschutzstreifen an der

Blattvorderkante, der an der Blattbespannung an einer Stelle :

längs der Blattspannweite befestigt ist und mit einer Abschluss- ',

kappe an der Blattspitze, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab- ;

schlusskappe (36) elektrisch mit dem Holm (20) verbunden ist, j

dass die obere und/oder die untere Fläche (28, 30) des Blattes ·

mit einem leichten, biegsamen elektrisch leitenden Ueberzug (70) \ versehen ist, der sich im wesentlichen \on der Blattwurzel (12)

zu der Blattspitze (14) erstreckt, dass der Abriebschutz- j

streifen (32 oder 34) an der Blattvorderkante (16) elektrisch j

i mit dem biegsamen Ueberzug verbunden ist, und dass das Wurzelende '

des biegsamen Ueberzuges elektrisch mit dem Holm verbunden ist.
2. Hubschrauberblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in bekannter Weise zwei elektrisch leitende Abriebschutzstreüen (32, 34) an verschiedenen Stellen längs der Blattspann- , weite vorgesehen sind, und dass beide Abriebschutzstreifen ^: elektrisch miteinander verbunden sind. \
3. Hubschrauberblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzenkappe (36) aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist und dass Mittel vorgesehen sind, um die Spitzenkappe an dem Holm (20/ zu erden. |
4. Hubschrauberblatt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erden der Spitzenkappe (36) eine Schraub- ^!

; verbindung (38) ist.
5. Hubschrauberblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der biegsame Ueberzug (70) ein Aluminiumdrahtgeflecht ist. ^:
6. Hubschrauberblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ! dadurch gekennzeichnet, dass die Blattbespannung (26) aus mehreren, •miteinander verklebten Glasfaserlagen besteht.

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7. Hubschrauberblatt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden der Abriebschutzstreifen (32, 34) ein elektrisch leitender Erdungsstreifen (72) vorgesehen ist, der die Abriebschutzstreifen überlappt, und dass ein leitendes Drahtgeflecht (64, 66) zwischen dem Erdungsstreifen (72) und jedem Abrieb- [ schutzstreifen vorgesehen ist. ;
8. Hubschrauberblatt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abriebschutzstreifen (32, 34) stumpf aneinander liegen.
9. Hubschrauberblatt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgeflecht (64, 66) ein Metalldrahtge- : flecht ist. « ι
10. Hubschrauberblatt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden der Abriebschutzstreifen (32, 34) mit dem Holm (20) wenigstens ein Aluminiumstreifen ■ (62) zwischen dem Holm und den Abriebschutzstreifen angeordnet j und elektrisch mit denselben verbunden ist.
11. Hubschrauberblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, I ι dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des biegsamen Ueberzuges (70) mit dem Holm eine leichte, biegsame, elektrisch leitende Umhüllung (52) um den Umfang des Hubschrauberblattes in Richtung der Blattsehne gewickelt ist und in Richtung der Blattspannweite derart angeordnet ist, dass sie sowohl den Holm als auch den biegsamen Belag umhüllt und elektrisch miteinander verbindet.
12. Hubschrauberblatt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtleitendes und wasserdichtes Schrumpfband (54)

um die in Sehnenrichtung angeordnete, elektrisch leitende Um- >

hüllung (52) angeordnet ist.· j
13. Hubschrauberblatt nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (52) aus Aluminiumgeflecht ^: besteht. \

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