DE2636056C2

DE2636056C2 - Flügelblatt für einen Rotor, insbesondere eine Luftschraube

Info

Publication number: DE2636056C2
Application number: DE19762636056
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto 4051 Willich Fischer
Original assignee: Rhein-Flugzeugbau 4050 Moenchengladbach De GmbH
Current assignee: Rhein-Flugzeugbau 4050 Moenchengladbach De GmbH
Priority date: 1976-08-11
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE2636056A1

Description

Die Erfindung bezieht sich as" ein Flügelblatt für einen Rotor, insbesondere eine Luftschraube, dessen Vorderkante von einer die Rotorachse schneidenden und in der Rotorebene liegenden Geraden derart abweicht, daß die Gerade bei Drehung des Rotors von einzelnen Bereichen der Blattvorderkante zeitlich nacheinander durchschnitten wird.

Zur Verringerung des entstehenden Lärmes ist es bei Vor- und Auftriebserzeugern, wie Luftschrauben, Mantelschrauben, Fans und Rotoren bekannt die Blattspitzengeschwindigkeit so weit herabzusetzen, daß sich zwischen Wirkungsgrad und Lärmerzeugung ein akzeptabler Kompromiß ergibt. Eine weitere Verringerung des Lärms kann darüber hinaus erzielt werden, wenn der Durchmesser verkleinert und die Blattzahl der Vor- bzw. Auftriebserzeuger erhöht wird. Es ist auch schon versucht worden, durch besondere Gestaltung der Profile und Ausbildung der Blattspitzen sowie durch Ummantelungen den Lärm weiter zu verringern, aber diese Maßnahmen haben insgesamt nur unbedeutende Fortschritte bzw. geringfügige Verbesserungen gebracht.

Es ist ein Flügelblatt für eine Luftschraube bekannt, bei der die Vorderkante von einer die Rotorachse schneidenden und in der Rotorebene liegenden Geraden derart abweicht, daß die Gerade beim Drehen des Rotors von einzelnen Bereichen der Blattvorderkante zeitlich nacheinander durchschnitten wird. Dieses aus der DE-PS 9 665 bekannte Flügelblatt hat den Nachteil, daß beim Betrieb äußerst hohe Torsionskräfte 6S auftreten, welche einen praktischen Einsatz ausschließen. Bei einem weiteren aus der DE-PS 2 29 375 bekannten Flügelblatt ist vorgesehen das Flügelblatt mit einer geraden Vorderkante und einem nach hinten ragenden Ansatz zu versehen. Hierdurch ist es zwar möglich den Druckmittelpunkt im Bereich dieses Ansatzes in die Trägheitsaehse zu verlegen und damit die Standfestigkeit des Flügelblattes zu erhöhen, aber zum praktischen Einsatz ist ein derartiges Flügelblatt nicht geeignet

Die CH-PS 71 139 und die Dissertation »Der Schraubenpropeller« von Rieh. Geissler, Königlichtechnische Hochschule zu Berlin, Verlagsbuchhandlung Springer, Berlin 1918, zeigen Propeller, und zwar im wesentlichen Schiffsschrauben an den ebenfalls nach hinten ragende Ansätze vorgesehen sind. Hiermit ist es ebenfalls möglich den Druckmittelpunkt zu verschieben, aber zur Auftriebs- und/oder Vortriebserzeugung für Luftfahrzeuge sind derartige Schraubenpropeller praktisch nicht geeignet

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Flügelblatt der eingangs genannten Art konstruktiv derart auszubilden, daß diese wegen ihrer geringen Lärmerzeugung die zum praktischen Einsatz erforderliche Standfestigkeit erhalten. Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Profilverlauf des Flügelblattes über dessen Länge derart unterschiedlich ausgebildet ist, daß die Profile der voreilenden Flügelblattbereiche einen gegenüber der Vorderkante weit zurückliegenden Druckpunkt aufweisen, und die Profite der nacheilenden Flügelblattbereiche durch Wahl einer größeren Wölbung einen weiter vorn liegenden Druckpunkt aufweisen.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den Vorteil, daß sich die Druckpunkte der einzelnen Profilquerschnitte so weit einander nähern, daß der Verlauf der von diesen Druckpunkten gebildeten Linie in bezug auf die Vorderkante des Flügelblattes begradigt wird. Die im Betrieb auftretenden Torsionskräfte werden dabei auf ein Minimum reduziert Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß die beim Laufen auftretenden Nachlaufdellen im Geschwindigkeitsverlauf nicht in voller Länge durchschlagen werden und nur ein partielles Eintauchen in die gestörte Nachlaufströmung erfolgt Hierdurch wird eine groSe 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 eine Nachlaufdelle die mechanische Beanspruchung vermindert, da der beim Durchlaufen der Nachlaufdelle eintretende Anstellwinkelsprung nicht das ganze Blatt gleichzeitig trifft, sondern nur nacheinanderliegende Sektionen.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Vorderkante des Flügelblattes gegenüber der Geraden eine nach vorn gerichtete Pfeilung aufweist, während eine andere Ausführungsform eine nach rückwärts gerichtete Pfeilung aufweist.

Um das Luftschraubenblatt dem jeweiligen Störfeld anzupassen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Vorderkante des Flügelblattes sichelförmig ausgebildet ist.

Eine günstige Ausbildung des Luftschraubenblattes besteht darin, daß die Vorderkante sägezahnartig ausgebildet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung einer Mantelschraube in einer

gestörten Nachlaufströmung,

F i g, 2 einen Schnitt gernäß Linie H-If der F i g, 1,

Fig.3 ein sichelförmiges Luftschraubenblatt mit unterschiedlichen Profilen in ihrer Längsachse und

Fig.4 ein sägezahnartig ausgebildetes Luftschraubenblatt

Gemäß Fig. 1 ist eine typische Anordnung einer Mantelschraube 1 hinter einem Rumpfkörper 2 dargestellt, bei der die Flügelblätter 3 irn Mantel 4 umlaufen. Die Halteglieder 5 stützen den Mantel 4 in dem Vorkörper konzentrisch ab und sorgen für die Fixierung des Mantels 4 zur umlaufenden Mantelschraube 1. Das als Störkörper 6 dargestellte Bauteil ist in diesem Fail ein Leitwerk. Von dem im Zustrom liegenden Störkörper 6 sowie den Haltegliedern 5 gehen die durch Widerstandserzeugung verursachten Nachlaufdellen 7 aus. Die Schnittdarstellung gemäß Fig.2 zeigt den Zustrom kurz vor der Schnittebene innerhalb des Mantels 4, wobei vier Nachlaufdellen 7 als schraffierte Flächen gezeigt sind. Das Flügelblatt 3 ist hierbei sichelförmig ausgebildet und besitzt mit seiner Flügelvorderkante 8 eine starke Pfeilung gegenüber einer die Rotorachse 9 L.hneidenden und In der Rotorebene liegenden Geraden 10. Beim Umlauf werden hierdurch die Nachlaufdellen 7 sektionsweise angeschnitten, so daß das Eintauchen des Flügelblattes 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 Flügelblattes 3 vermindert, da der beim Durchlaufen der Nachlaufdelle 7 eintretende Anstellwinkelsprung nicht das gesamte Flügelblatt 3 gleichzeitig trifft, sondern nur nacheinanderliegende Sektionen,

Durch die vorbeschriebene Blattform treten normalerweise größere Verdrehkräfte am Flügelblatt 3 auf, die wiederum durch eine entsprechende Profilgebung gemindert werden kann. In F i g. 3 sind unterschiedliche Profile 11,12 und 13 in der Blattlängsachse angeordnet. Zur Verringerung der Kräfte sind die voreilenden Flügelblattbereiche mit einem weit zurückliegenden Druckpunkt versehen, während die nacheilenden Flügelblattbereiche ihren Druckpunkt durch entsprechende Wölbung weit vornliegend besitzen. Damit wird die die Druckpunkte verbindende Linie 14 gestreckt bzw. gegenüber der Vorderkante 8 begradigt so daß nur kleine Verdrehkräfte verursacht werden.

Gemäß Fig.4 ist ein Flügelblat'. 3 mit einer sägezahnartigen Vorderkante 8 ausgebildet Hierbei können zusätzlich im Bereich der Querschnittssprünge Grenzschichizäune zur Verhinderung H<*r Querströme angeordnet werden.

Bei der Gestaltung der Vorderkante 8 des Flügelblattes 3 ist es unerheblich, ob eine nach vorn oder rückwärts gerichtete Pfeilung erfolgt, oder ob die Vorderkanten 8 gerade bzw. sichelförmig verlaufen. Entscheidend für die Ausbildung ist jeweils nur die größtmögliche zeitliche Versetzung beim Eintritt der Vorderkante 8 in das Störgebiet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flöge!: 'att für einen Rotor, insbesondere eine Luftschraube, dessen Vorderkante von einer die Rotoracbse schneidenden und in der Rotorebene liegenden Geraden derart abweicht, daß die Gerade bei Drehung des Rotors von einzelnen Bereichen der Blattvorderkante zeitlich nacheinander durchschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilverlauf des Flügelblattes (3) über dessen Länge derart unterschiedlich ausgebildet ist, daß die Profile (12,13) der voreilenden Flügelblattbereiche einen gegenüber der Vorderkante (8) weit zurückliegenden Druckpunkt aufweisen und die Profile (11) der nacheilenden Flügelblattbereiche durch Wahl einer größeren Wölbung einen weiter vorn liegenden Druckpunkt aufweisen.

2. Flügelblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (8) des Flügelblattes (3) gegenüber der Geraden (10) eine nach vorn gerichtete Pfeilung aufweist

3. Flügei&Iatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (8) des Flügelblattes (3) gegenüber der Geraden (10) eine nach rückwärts gerichtete Pfeilung aufweist

4. Flügelblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (8) des Flügelblattes (3) sichelfönnig ausgebildet ist

5. Flügelblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (8) des Flügelblattes (3) sägezahnartig ausgebildet ist