DE2656296C3 - Rotor für ein Drehflügelflugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Bei derartigen Rotoren werden üblicherweise die torsionselastischen Verbindungen in Form von paketartig zusammengefaßten Zuglamellen ausgebildet, die an den Blattwurzeln angreifen. Hierbei können die Zuglamellen eines zu einem Rotorblattpaar gehörigen Lamellenpaketes mit den Zuglamellen des zum anderen Rotorblattpaar gehörigen Lamellenpaketes im Rotorkopfzentrum, wo sie sich kreuzen, in wechselnder Schichtung angeordnet und durch einen koaxial zur Rotordrehachse angeordneten Bolzen zentriert werden, so daC'die von den einzelnen Rotorblättern herrührenden Zentrifugalkräfte sich über den Bolzen ausgleichen (DE-PS 15 31 355). Zwangsläufig hat aber eine solche zentrale Halterung der Lamellenpakete zur Folge, daß bei jedtr Winkelbewegung eines Rotor-Blattes das zugehörige Lamellenpaket bis zur Halterung hin verwunden wird. Also auch durch die zyklische Blattwinkelverstellung, bei der jeweils die beiden einander diametral gegenüberliegenden Rotorblätter in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag gekippt werden, erfolgt eine Verdrillung der Zuglamellen. Dies ist vorteilhafterweise bei einem des weiteren bekannten Rutor (DE-PS 15 31359) der eingnngs genannten Art 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 sind im Rotorkopf-Zentrum frei durchgehend angeordnet und ihre Abmessungen sind so gewählt, daß sie bei allen zyklischen 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 Rotorblattrichtung nicht ohne eine zentrale Halterung

des jeweiligen Rotorblattpaares im Rotorkopf auskommt Infolgedessen hat der vorbeschriebene Vierblattrotor keine praktische Bedeutung erlangt

Es ist zwar demgegenüber bei einem Rotor auch schon bekannt die torsionselastische Verbindung des

jeweiligen Rotorblattpaares um ihre Längsachse drehbeweglich im Rotorkopf zu zentrieren, so daß wie bei Rotoren ohne Zentrier- oder Haltevorrichtungen für die Rotorblattpaare bei der zyklischen Blattwinkelverstellung ein Kippen des Rotorblattpaares gemeinsam

ω mit ihrer torsionselastischen Verbindung um die Achse der Blattwinkelverstellung erfolgt und damit nur noch die statische Winkelung im Steuerfalle der Rotorblätter für die Torsionsbeanspruchung der Verbindung maßgebend ist (DE-AS 1556414). Jedoch befindet sich hier die

Jj drehbewegliche Zentrierung an exzentrischer Stellung des Rotorkopfes und der torsionselastischen Verbindung. Das hat zur Folge, daß aus der Dehnung der torsionselastischen Verbindung im Betrieb Unwuchten in Rotorblattachsenrichtung resultieren können. Denn die torsionselastische Verbindung kat.r sich zwangsläufig nur von ihrer exzentrischen Halterung aus in Richtung der Rotordrehachse dehnen und wird dann im Betrieb eine zur Rotordrehachse exzentrische Lage einnehmen.

•ΐϊ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sicherzustellen, daß das jeweilige Rotorblattpaar im Rotorkopf im Betrieb praktisch unwuchtfrei zentriert ist.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach sich die torsionselastische Verbindung von ihrem Zentrum aus beiderseits symmetrisch dehnen kann. Zum anderen läßt sich in besonders einfacher Weise, nämlich durch Verwendung

v, von 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

mi 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 gehörige (Elastomer-)Lagerung seiner

' "ι torsionselastischen Verbindung zwangsläufig als Dämpfung, weil dieser Lagerung wiederum dieses zweite Rotorblatt mit seiner relativ großen Masse in Blattachsrichtung entgegensteht.

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

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den zentralen Teil eines Rotors,

F i g. 2 einen Schnitt nach Schnittlinie 11-11 der F i g. 1,

F i g. 3 eine Alternative zn der in F i g. 2 dargestellten Anordnung,

Fig.4 eine iier Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Rotors mit in einer Ebene angeordneten Rotorblätter.

Bei einem Vierblattrolor gemäß F i g. 1 sind die nach außen weisenden Rotorarme des auf einer nicht dargestellten Rotorwelle sitzenden Rotorkopfes 1 als is Blattwinkellagerhülsen 2 ausgebildet, in denen jeweils eine Blattwurzelhülse 3 über Wälzlager 4 und 5 drehbeweglich gelagert ist In jeder Blattwurzelhülse 3 ist über einen Bolzen 6 ein Rotorblatt 7 aus einem faserverstärkten Kunststoff befestigt, wozu es 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 wurzelseitige Verbindung zu einem Rotorblattpaar zusammengefaßt Diese Verbindung ist je Rotorblattpaar, von denen nur eines ersichtlich ist, durch einen (aus m 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 8 r. kommen alle elastischen Werkstoffe mit ausreichender Dauerwechselfestigkeit in Betracht, also beispielsweise außer Federstahl auch faserverstärkte Kunststoffe. Im 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 Stab 8 nur bei der kollektiven Blattwinkelverstellung torsionsbeansprucht, da er bei der zyklischen Blattwinkelverstellung gemeinsam mit den beiden zugehörigen Rotorblättern 7 -ΐϊ kippen kann. Für eine derartige drehbewegliche Zentrierung kann gemäß F i g. 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 V) 9.2 zwei Schichtkörper 9.J mit lagenweise abwechselnden Schichten aus gummielastischem und metallischem Material eingefügt sind. Bei der gewählten Ausführungsform nach F i g. 1 sind die inneren Kugelstücke 9.1 der beiden Elastomerlager auf einem zur Rotordrehach- ->■> se koaxialen Zentralbolzen 10 übereinander angeordnet, so daß also die beiden Rotorblattpaare 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 F i g. 3 veranschaulicht, wonach die Lagerung des jeweiligen Stabes 8 aus in der Rotationsebene des zugehörigen Rotorblattpaares beiderseits der Rotordrehachse (Zentralbolzen 10) angeordneten Axiallagern 11 gebildet wird, vorzugsweise auch in Form von Elstomerlagern. Ein Vergleich von F i g. 2 und 3 zeigt zudem, daß die in F i g. 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 F i g. 1 und 2 naturgemäß den Vorteil einer Stützung des jeweiligen Stabes 8 quer zur Rotationsebene.

Die Verwendung von Elstomerlagei 11 \^rn die Zentrierung der torsionselastischen Verbindungen (Stäbe 8) der Rotorblattpaare ist natürlich auch nicht bindend, empfiehlt sich allerdings für die bereits eingangs erläuterte sogenannte Schwenkdämpfung der Rotorblätter. Andernfalls kommen auch herkömmliche Gelenklager vorzugsweise mit Teflon- oder Kohlebeschichtung in Betracht

Schließlich zeigt F i g. 4, daß bei einen Vierblattrotor die beiden Rotorblattpaare ohne weiteres auch in derselben Ebene angeordnet werden können, ohne daß auf die drehbewegliche Zentrierung ihrer torsionselastischen Verbindungen zu verzichten ist. In diesem Fall muß aber die torsionselastische Verbindung 12 des einen Rotorblattpaares mit einem steifen Mittelstück 13 versehen werden, durch das die torsionselastische Verbindung 14 des anderen Rotorblattpaares ohne gegenseitige Beeinträchtigung der Drehbjweglichkeit hindurchgeführt ist. Hierbei kann das vorzugsweise über Axial-Elastomerlager 15 auf dem Zentralbolzen 10 wirkelbeweglich angeordnet^ 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 torsionselastische Verbindung 14 kann wiederum entsprechend denjenigen der Fig. 1, 2 oder 3 in Form eines durchgehenden torsionselastischcn Stabes 8 zwischen den beiden zugeordneten Rotorblättern ausgebildet sein, dessen Zentrieren z. B. durch Axial-Elastomerlager entsprechend F i g. 3 geschehen kann.

Wenn auch vorstehend nur schlag- und schwenkgelenklme Rotoren beschrieben werden, so kann die Blattaufhängung auch bei sogenannten halbstarren Rotoren mit kardar ucher Aufhängung der Rotorblätter gewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Rotor für ein Drehflügelflugzeug mit einer geraden Anzahl von Rotorblättern, die paarweise einander diametral gegenüberliegend, insbesondere jeweils schlag- und schwenkgelenklos, am Rotorkopf über Blattwinkellager drehbeweglich abgestützt sind, wobei je Rotorblattpaar eine zugfeste, aber torsionselastische Verbindung zwischen den Rotorblättern wurzelseitig hergestellt ist, welche um ihre Längsachse drehbeweglich im Rotorkopf zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbewegliche Zentrierung (Lagerung 9, H₁15) der torsionselastischen Verbindung (8, 12, 14) koaxial zur Rotordrehachse (Zentralbolzen 10) hergestellt ist.

2. Rotor nach Anspruch 1 mit vier Rotorblättern, wobei die beiden Rotorblattpaare in einer Ebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die torsionselastische Verbindung (12) des einen Rolorblattpaares <Jn steifes Mittelstück (13) aufweist, durch welches die torsionselastische Verbindung (14) des anderen Rotorblattpaares ohne gegenseitige Beeinträchtigung der Drehbeweglichkeit hindurchgeführt ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung mittels einer in Längsrichtung der torsionselastischen Verbindung (8, 12, 14) druckbelastbaren Lagerung (9, 11, 15) hergestellt ist

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ! agerung (9) aus einem koaxial zur Rotordrehachse (Zentralbolzen 10) angeordneten spährischen Lager bestem.

5. Rotor nach AnsprucVi 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung aus in der Rotorebene beiderseits der Rotordrehachse (Zentralbolzen 10) angeordneten Axiallagern (11,15) besteht.

6. Rotor nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Elastomerlager.