DE2636056A1

DE2636056A1 - Fluegelblaetter fuer luftschrauben

Info

Publication number: DE2636056A1
Application number: DE19762636056
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Fischer
Original assignee: RHEIN FLUGZEUGBAU GmbH
Current assignee: RHEIN FLUGZEUGBAU GmbH
Priority date: 1976-08-11
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1978-02-16
Also published as: DE2636056C2

Description

Rhein-Flugzeugbau
Gesellschaft mit beschränkter Haftung Flügelblätter für Luftschrauben Die Erfindung bezieht sich auf Flügelblätter für Luftschrauben, Rotoren oder dergleichen zur Verringerung des abgestrahlten Lärms bei Durchlaufen von Störfeldern.
Zur Verringerung des abgestrahlten Lärms von Vor- bzw. Auftriebserzeugern, wie Luftschrauben, Mantelschrauben, Fans und Rotoren, wird im allgemeinen die Blattspitzengeschwindigkeit so weit herabgesetzt, daß ein akzeptabler Kompromiß zwischen Wirkungsgrad und Lärmerzeugung entsteht. Zur weiteren Lärmverringerung wird daher häufig der Durchmesser verkleinert und die Blattzahl der Vor- bzw. Auftriebserzeuger erhöht. Ferner ist versucht worden durch besondere Profilformen und Ausbildung der Blattspitzen den Lärm zu verringern.
Die vorgenannten Maßnahmen führen zwar im allgemeinen zu Verbesserungen, jedoch sind diese so geringfügig, da bedeutende Fortschritte hinsichtlich der Lärmabstrahlung nicht erzielt worden sind.
Weiterhin sind auch Ummantelungen von Propeller bzw. Rotoren bekannt, die außer zur Schuberhöhung auch zur Lärm reduzierung beitragen sollen. Die Lärmreduzierung geht hierbei einmal auf die Verhinderung der fllattspitzenumströmung zurück, zum anderen wird durch den Mantel eine Abschirmung des erzeugten Lärms in radialer Richtung erreicht. Es ist auch bekannt, speziclle Auskleidungen der Ummantelung mit Iärmdämpfenden Mitteln vorzusehen und den Mantel als Helmholtz-Resonator auszubilden.
Alle Verbesserungen dieser Art zur Lärmminderung sind jedoch nur erzielbar, wenn der Zustrom homogen und ungestört ist. Dieses ist aber.
sehr selten der Fall, da es zur Verbesserung des Zusammenwirkens von Schub und Widerstand zweckmäßig ist, das Schubaggregat möglichst hinter, also stromabwärts, eines Widerstandskörpers anzuordnen und damit durch Verbesserung der Grenzschichtströmung den Widerstand des davorliegenden Körpers zu senken. Durch diese vorteilhafte Anordnung treten insofern Probleme auf, da hierdurch Nachlaufströmungen erzeugt werden, die sich als Dellen im Geschwindigkeitsprofil auswirken und die Homogenität des Zustroms stören. Diese Nachlaufdellen werden durch die angeordneten Luftschraubenbl ätter durchschlagen und erzeugen, je nach Häufigkeit der Störfelder, entsprechend. hohe Frequenzen, die als besonders lästig empfunden werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausbildung bzw. Anordnung von Luftschraubenblättern zu schaffen, die insbesondere bei gestörten Nachluftströmungen eine Lärmminderung auf einfache Weise gewährleistet und die Ausbildung der Luftschraubenbiätter relativ kleine Verdrehkräfte hervorrufen.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt dadurch, daf< die Vorderkante jedes Flügelblattes von einer den Luftschraubendrehpunkt schneidenden und in der Luftschraubenebene liegenden Geraden derart abweicht., daß die Gerade bei der Luftschraubendrehung von Teilen der Vorderkante zeitlich nacheinander durchschnitten wird.
Durch diese Ausbildung und Anordnung wird der Vorteil erzielt, daß die auftretenden Nachlauf-dellen nicht in voller Länge durchschlagen werden und nur ein partielles Eintauchen in die gestörte Nachlaufströnung erfolgt. Hierdurch wird eine große Störung in kleine Störungen zerlegt, wobei keine Addition der Störungen erfolgt. Es ist deshalb auch unerheblich, ob eine nach vorn oder rückwärts gerichtete Pfeilung erfolgt. Es muß jeweils nur die größtmögliche zeitliche Versetzung beim Eintauchen der Vorderkante in das Störgebiet gewährleistet werden. Weiterhin wird durch das sektionsweise Eintauchen des Blattes in die Nachlaufdelle die mechanische Beanspruchung vermindert, da der beim Durchlaufen der Nachlaufdelle eintretende Anstellwinkelsprung nicht das ganze Blatt trifftt sondern nur nacheinanderlie nde Sektionen.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Vorderkante jedes Flügeiblattes eine starke Pfeilung gegenüber der Geraden aufweist.
Um das Luftschraubenblatt dem jeweiligen Störfeld anzupassen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Vorderkante jedes Flügelblattes sichelförmig ausgebildet ist.
Eine günstige Ausbildung des Luftschraubenblattes besteht darin, daß die Vorderkante sägezahnartig ausgebildet ist.
Um große Verdrehkräfte zu verhindern'wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Profil jedes Flügelblattes zur liniengleichen Druckpunkt bildung derart unterschiedlich über seine Länge ausgebildet ist, daß die voreilenden Flvigelblattprofile einen gegenüber der Vorderkante weit zurückliegenden Druckpunkt aufweisen und die nacheilenden Flügelblattprofile durch eine gröbere Wölbung einen weit vorn liegenden Druckpunkt aufweisen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine Anordnung einer Mantchraube in einer gestörten Nachlaufströmung, Figur 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1, Figur 3 ein sichelfcrmiges Luftschraubenblatt mit unterschiedlichen Profilen in ihrer Längsachse und Figur 4 ein sägezahnartig ausgebildetes Luftsrhraubenblatt.
Gemäß Figur 1 ist eine typische Anordnung einer Mantelschraube 1 hinter einem Rumpfkörper 2 dargestellt, bei der die Mantelschraubenblätter 3 im Mantel 4 umlaufen. Die IIalteglieder 5 stützen den Mantel 4 in dem Vorkörper konzentrisch ab und sorgen für die Fixierung des Mantels 4 zur umlaufenden Mantelsehraube 1. Das als Störkörper 6 dargestellte Bauteil ist in diesem Fall ein Leitwerk. Von 6.
dem im Zustrom liegenden Störkörper sowie den Haltegliedern 5 gehen die durch Widerstandserzeugung verursachten Nachlaufdellen 7 aus.
Die Schnittdarstellung gemäß Figur 2 zeigt den Zustrom kurz vor der Schnittebene innerhalb des Mantels 4, wobei vier Nachlaufdellen 7 als schraffierte Flächen gezeigt sind. Das Schraubenblatt 3 ist hierbei sicherförmig ausgebil det und besitzt nit seiner Flügelvorderkante 8 eine starke Pfeilung gegenüber einer den Luftschraubendrehpunkt 9 schneidenden und in der Luftschraubenebene liegenden Geraden 10. Beim Umlauf werden hierdurch die Nachlaufdellen sektionswcise angeschnitten, so daß das Eintauchen des Luftschraubenblattes 3 nacheinander und nicht schlagartig verläuft. Damit wird eine große Störung in kleine Störungen unterteilt. Weiterhin wird durch die Pfeilung auch die mechanische Beanspruchung des Luftschraubenblattes 3 vermindert, da der beim Unterlaufen der Nachlaufdelle 7 eintretende Anstellwinkelsprung nicht das gesamte Flügelblatt 3 trifft, sondern nur nacheinanderliegende Sektionen.
Durch die vorbeschriebene Blattform treten normalerweise größere Verdrehkräfte am Blatt 3 auf, die widerum durch eine entsprechende Profilgebung gemindert werden kann. In Figur 3 sind unterschiedliche Profile 11, 12 und 13 in der Blattlängsachse angeordnet. Zur Verringerung der Kräfte sind die voreilenden Flügelprofile mit einem weit zurückliegenden Druckpunkt versehen, während dic nacheilenden Profile ihren Druckpunkt durch entsprechende Wölbung weit vornliegend besitzen. Danit werden die liniengleichen Druckpunkte 14 gestreckt bzw.
gegenüber der Vorderkante begradigt, so daß nur kleine Verdreh!cräfte verursacht werden.
Gemäß Figur 4 ist ein Luftschraubenblatt mit einer sägezahnartigen Vorderkante 8 ausgebildet. Hierbei können zusätzlich im Bereich der Querschnittssprünge Grenzschichtzäune zur Verhinderung der Querströne angeordnet werden.
Bei der Gestaltung der Vorderkante des Luftschraubenblattes ist es unerheblich, ob eine nach vorn oder rückwärts gerichtete Pfeilung erfolgt, oder ob die Eintrittskanten gerade bzw. sichelförmig verlaufen. Entscheidend für die Ausbildung ist jeweils nur die gröStmögliche zeitliche Versetzung beim Eintritt der Vorderkante 8 in das Störgebiet.
B e z u g s z i f f e r n l i s t e 1 Mantelschraube 2 Rumpfkörper 3 Mantelschraubenblätter 4 Mantel 5 Halteglieder 6 Störkörper 7 Nachlaufdellen 8 Flügelvorderkante 9 Drehpunkte 10 Gerade 11 12 13 Profile 14 Druckpunktlinie

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.?lügelblätter für Luftschrauben, Rotoren oder dergleichen zur Verringerung des abgestrahlten Lärms bei Durchlaufen von Störfeldern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorderkante (8) jedes Flügelblattes (3) von einer den Luftschraubendrehpunkt (9) schneidenden und in der Luftschraubenebene liegenden Geraden (10) derart abweicht, daß die Gerade (10) bei der Luftschraubendrehung von Teilen der Vorderkante (8) seitlich nacheinander durchschnitten wird.
2. Flügelblätter nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e ts daß die Vorderkante (8) jedes Flügelblattes (3) eine starke Pfeilung gegenüber der Geraden (10) aufweist.
3. Flügelblätter nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Vorderkante (8) jedes Flügelblattes (3) sichelförmig ausgebildet ist.
4. Flügelblätter nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e tS daß die Vorderkante (8) sägezahnartig ausgebildet ist.
5. Flügelblätter nach Anspruch 1 - 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Profil (11, 12 13) jedes Flügelblattes (3) zur liniengleichen Druckpunktbildung derart unterschiedlich über seine Länge ausgebildet ist, daß die voreilenden Flügelblattprofile einen gegenüber der Vorderkante weit zurückliegenden Druckpunkt auf weisen und die nacheilenden Flügelblattprofile durch eine größere Wölbung einen weit vorn liegenden Druckpunkt aufweisen.