DE2656296A1

DE2656296A1 - Rotor fuer ein drehfluegelflugzeug

Info

Publication number: DE2656296A1
Application number: DE19762656296
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Mautz; Alois Dipl Ing Schwarz; Emil Dipl Ing Weiland
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-12-11
Filing date: 1976-12-11
Publication date: 1978-06-15
Also published as: FR2373446B1; IT1088992B; GB1587970A; DE2656296B2; JPS5375698A; US4183718A; DE2656296C3; FR2373446A1

Description

Mpsscrschmitt-Bclkov.-ülohrn Gesellschaft mit beschränkter Haftung, München

Ottobrunn, 7. Dezember 1976 3T 012 Hb/th

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Rotor f^rlr rin ürehi lLgelf lugzeug

Dir Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff irr Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Rotoren werden üblicherweise die torsionselastischen Verbindungen in Form von paketsrtig zusammengefaßten Zuglamrllen -usgebildet, die an den Blattwurzeln angreifen. Hierbei können die Zuglamellen eines zu einem Rotorbl^ttpaar Gehörigen Lamellenpaketes mit den Zuglamellen

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des zum anderen Rotorblattpsar gehörigen Lamellenpaketes im RotorkopfZentrum, wo sie sich kreuzen, in wechselnder Schichtung angeordnet und durch einen koaxial zur Rotordrehachse angeordneten Bolzen zentriert v.erJen, :,o daß die von den ein-

b zclnon Rotorblättern herrührenden Zentrifugalkräfte sich über den ßolzen ausgleichen (DT-PS 15 31 355). Zwangsläufig hat aber eine solche :y.^r)tralG Halterung der Lamellenpakete ~ur i-olge, daß bei It :i--r ;· inkelbev/egung eines Rotorblrttos das zugehörige Lsnrllenpaket bis zur Halterung hin

IC ve r'.'un:⁴en v.'ird. Also auch iurch die· zyklische Blattwinkelverstellung, bei der jev.eil; die beiden einander diametral gegenüberliegenden Rotorblätter in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag gekippt .v/erden, erfolgt eine Verdrillung' der Zuglamellen. Dies ist vorteilhafterweise bei einem des weiteren bekannten Rotor (DT-Pj 15 31 359) der eingangs genannten frt unter Beschränkung auf vier Rotorblätter ausgeschlossen, bei dem die Zuglamellen als endlose, gestreckte Schlaufen ausgebildet sind, wobei die das eine Rotorblattpaar verbindende Schlaufe in einer senkrechten Ebene und die das andere Rotorblattpaar verbindende Schlaufe in einer waagrechten Ebene angeordnet und durch die senkrechte Schlaufe hindurchgeführt ist. Denn die Schlaufen rind im Rotorkopfzentrum frei durchgehend angeordnet und ihre Abmessungen sind so gewählt, daß sie bei allen zyklischen und kollektiven Winkellagen der Rotorblätter sich gegenseitig in der Bewegung nicht behindern. Bei diesem Vierblattrotor ist also nur noch die kollektive Blattwinkelverstellung für die Verdrillung der Zuglamellen maßgebend und somit ihre gesamte Torsionsbeanspruchung erheblich vermindert. Die Praxis hat allerdings gezeigt, daß man wegen Unwuchten und Vibrationen in Rotor— blattachsenrichtung nicht ohne eine zentrale Halterung des jeweiligen Rotorblattpaares im Rotorkopf auskommt. Infolgedessen hat der vorbeschriebene Vierblattrotor keine praktische Bedeutung erlangt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rotor der eingangs genannton Art im Rotorkopf eine zentrale Halterung für das jeweilige Rotorblattpaar zu schaffen, bei der eine Torsionsbeanspruchung der zugehörigen torsions-. elastischen Verbindung aufgrund der zyklischen V.'inkelbev.egungen der Rotorblätter ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. . .

Durch die drehbewegliche Zentrierung der torsionselastischen Verbindung, vorzugsweise mittels einer in deren Längsrichtung druckbelastbaren Lagerung, wird zum einen wie bei Rotoren ohne Zentrier- oder Haltevorrichtungen für die Rotorblattpaare erreicht, daß bei der zyklischen Blattv.unkelverstellung .- ein Kippen des Rotorblattpaares gemeinsam mit der zuqohörigen

IL torsionselastischen Verbindung um die Achse der Blattwinkelverstellung erfolgt und damit nur noch die statische toinkelung im Steuerfalle der Rotorblätter für die Torsionsbeanspruchung der Verbindung maßgebend ist. Zum anderen läßt sich in besonders einfacher V«eise, nämlich durch Verwendung von

20. Elastomerlagern für die Lagerung der torsionselastischen Verbindung, eine sogenannte Schwenkdämpfung der Rotorblätter . erreichen:Bekanntlich neigt der Rotor zu Schwingungen quer zur Rotordrehachse. Hieraus resultieren Schwenkbiegebeanspruchungen der Rotorblätter bzw. Vibrationen in der Schwenkebene. Wenn entsprechende Blattbewegungen bei einem Rotorblattpaar symmetrisch auftreten, dann wirkt diesbezüglich die zu einem um 90 versetzten zweiten Rotorblattpaar ge-. hörige (Elastomer)-Lagerung seiner torsionselastischen Verbindung zwangsläufig als Dämpfung,v.eil dieser·. Lagerung wie-

2Q derum dieses zweite Rotorblattpaar mit seiner relativ großen Masse in Blattsc r.:-->nrichtung entgegensteht.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter V.eiterbildungen werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den

sentrnlen Teil eines Rotors,

Fig. 2 einen Schnitt nach Schnittlinie H-II der

Fig. 3 eine alternative zu der in Fig. 2 darge

stellten Anordnung,

Fig. A eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung

eines Rotors mit in einer Ebene angeordneten RotOi-fclättcrn. .

. . Bei einem Vierblattrotor gemäß Fig. 1 sind die nach außen v/eisenden Rotorarme des auf einer nicht dargestellten Rotorwelle sitzenden Rotorkopfes 1 als Blattwinkellagerhülsen 2 ausgebildet, in denen jeweils eine Blattwurzelhülse 3 über Wälzlager A und 5 drehbeweglich gelagert ist. In jeder Blattwurzelhulse 3 ist über einen bolzen 6 ein Rotorblatt 7 (beispielsweise) aus einem faserverstärkten Kunststoff befestigt, wozu e:; im Wurzelbereich in zwei Gurte 7.1 aufgeteilt ist.

Über die Blattwurzelhülsen 3 und die Wälzlager 4, 5 werden die auf die Rotorblätter 7 wirkenden Schwenk- und Schlagbiegemomente in den Rotorkopf 1 geleitet.

Zur Aufnahme der von den Rotorblättern 7 herrührenden Zentrifugalkräfte sind jeweils die einander diametral gegenüberliegenden Rotorblätter über eine wurselseitige Verbindung zu einem Rotorblattpaar zusammengefaßt. Diese Verbindung ist je Ro-

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torblattpaar, von denen nur eines ersichtlich ist, durch einen (aus Gründen der Blattwinkelverstellung) torsionselastischen Stab 8 aus einzelnen paketartig zusammengefaßten Zuglamellen hergestellt, welcher an den beiden Befestigungsbolzen 6 der zugeordneten Rotorblätter 7 angreift. Für die Zuglamellen des jeweiligen Stabes 3 komm·: η alle elastischen Werkstoffe mit ausreichender Dauerwechselrestigkeit in Betracht, also beispirlc.vcise außer Federstahl auch faserverstärkte Kunst- - stoffe, irr. Rotorkopf 1 ist jeder Stab 8 mittels einer in seiner Längsrichtung druckbelastbaren Lagerung 9 zentriert, welche Dreh- bzw. Winkelbewegungen des Stabes um seine Längsachse zuläßt. Folglich wird der -^:t«b 8 nur bei der kollektiven Blattwinkelverstellung torsionsbeansprucht, da er bei der zyklischen Blattwinkelverstellung gemeinsam mit den beiden zugehörigen Rotorblättern 7 kippen kann . Für eine derartige drehbewegliche Zentrierung kann gemäß Fig. 1 und 2 die Lagerung 9 je Stab 8 aus einem sphärischen Elastomerlager bestehen, bei welchem in bekannter Weise zwischen einem inneren Kugelstück 9.1 und einem äußeren Ringkörper 9.2 zwei Schichtkörper 9.3 mit lagenweise abwechselnden Schichten aus gummielastischem und metallischem o. dgl. Material eingefügt sind. Bei der gev:ählten Ausführungsform nach Fig. 1 sind die inneren Kugelstücke 9.1 der beiden Elastomerlager auf einem zur Rotordrehachse koaxialen Zentralbolzen 10 übereinander angeordnet, so daß also die beiden Rotorblattpaare wie bei einem Rotor gemäß der DT-PS 15 31 361 in verschiedenen Ebenen liegen. Die entsprechende durch Fig. 2 weiter verdeutlichte Anordnung der beiden torsionselastischen Stäbe 8 in verschiedenen Ebenen ist allerdings nur bindend, sofern für die einzelnen Blattpaare konstruktiv gleiche Verbindungsmittel bevorzugt werden. Zu deren Zentrierung sind im übrigen sphärische Lager auch nicht bindend, was Fig. 3 veranschaulicht, wonach die Lagerung des jeweiligen Stabes 3 aus in der Rotationsebene des zugehörigen Rotorblattpaares beiderseits der Rotordrehachse (Zentralbolzen 10) angeordneten Axiallagern 11 gebildet wird, vorzugswei-

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se auch in Form von Elastomerlagern. Ein Vergleich von Fig. und 3 zeigt rudern, daß die in Fig. 3 dargestellte Lagerung zu einer fertigungstechnisch einfacheren Stab- bzw. Zuglamellenform führt, die überdies wegen des Fehlens von zentrischen Ausbuchtungen weniger Raum im Rotorkopf 1 einnimmt. Demgegenüber haben allerdings die sphärischen Lager gemäß Fig. 1 und 2 naturgemäß den Vorteil einer Stützung des jeweiligen Stabes 8 quer zur Rotationsebene.

Die Verwendung von Elastomerlagern für die Zentrierung der torsionselastischen Verbindungen (Stäbe 8) der Rotorblattpaare ist natürlich auch nicht bindend, empfiehlt sich allerdings für die bereits eingangs erl'iuterte sogenannte Schwenkdämpfung der Rotorblätter. Andernfalls kommen auch herkömmliche Gelenklager vorzugsweise mit Teflon- oder Kohlebecchichtung in Betracht.

Schließlich zeigt Fig. 4, daß bei einem Vierblattrotor die bei'icn Rotorblattpaare ohne weiteres auch in derselben Ebene angeordnet werden können, ohne daß auf die drehbewegliche Zentrierung ihrer torsionselastischen Verbindungen zu verzichten ist. in dieöem Fall muß aber die torsionselastische Verbindung Yj des einen Rotorblattpaares mit einem steifen Mittelstück 13 versehen werden, durch das die torsionselastische Verbindung 14 des anderen Rotorblattpaares ohne gegenseitige Beeinträchtigung der Drehbeweglichkeit hindurchge-

2b führt ist. Hierbei kann das vorzugsweise über Axial-Elastomerlager 15 auf dem Zentralbolzen 10 winkelbeweglich angeordnete Mittelstück 13 zwei Anschlußbolzen 16 für je einen torsionselastischen Stab 17 aus Zuglamellen der vorbeschriebenen, Art tragen, der andererseits am Befestigungsbolzen 6 des zugeordneten Rotorblattes 7 angreift. Die andere torsionsel.^r-tische Verbindung 14 kann wiederum entsprechend denjenigen der Fig. 1, 2 oder 3 in Form eines durchgehenden torsionselastischen Stabes 8 zwischen den beiden zugeordneten Rotor-

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blättern ausgebildet sein, dessen Zentrierung z.B. durch Axial-Elastomerlager entsprechend Fig. 3 geschehen kann.

Wenn auch vorstehend nur (bezüglich der Blattaufhängung) gelenklose Rotoren beschrieben werden, so ist dennoch die Erfindung z.B. auch bei sogenannten halbstarren Rotoren mit kardanischer Aufhängung der Rotorblätter anwendbar und somit auf erstere nicht beschränkt.

- Patentansprüche -

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- /tO-

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Rotor für ein Drehflügel flügge, u · i.iit einer geraden Anzahl von Rotorblättern, die ^% _t.o.':n.-cice einander diametral gegenüberliegend, inr.brr.ondorc· je- oils se-.l.i-g- und schwenkgelenklor., am Rotorkopf über Blatt, inkollager drehbeweglich abgestützt sind, v/oLei je Rotorblattpaar ;\Lne zugfeste, aber torsionselastische Verbindung zwischen ■·. :·. ;<ofcorblättern wurzelreitig hergestellt ist, dadurch g e .-. t. n η ζ e i c h not, daß die torsionselastische Verbindung (8, 12, 1«'.) zumindest um ihre Längsachse drehbeweglich im Rotorkopf (1) zentriert ist.

Rotor nach Anspruch 1 mit vier Rotorblättern, v./obei die- beiden Rotorblattpaare in einer Ebene angeordnet sind, dadurch α ο kennzeichnet , daß die torsionselastische Verbindung (12) des einen Rotorblattpaares ein teifes Mittelr.tück (13) aufweist, durch v;elches die torsionselastische V _-■ !.n-Iung (I'':) des anderen Rotorblattpaares. ohne: gegenseitige Beeinträchtigung f'er Drehbev/eclichkeit h. n.'.urchgeführt ist.

Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung mittels einer in Längsrichtung der torsionselastischen Verbindung (3, 12, 14) druckbelastbaren Lagerung (9, 11, 15) hergestellt ist.

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4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (9) aus einem koaxial zur Rotordrehachse angeordneten sphärischen Lager besteht.

L·. Rotor nach "nspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dnh die Lagerung aus in der Rotorebene beiderseits der Rotorirchachr.e angeordneten Axiallagern (11, 15) besteht,

G. Rotor nach Anspruch 4 oder b, gekennzeichnet durch Elastomerlayer.

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