DE2755557A1 - Hubschrauberrotor - Google Patents
HubschrauberrotorInfo
- Publication number
- DE2755557A1 DE2755557A1 DE19772755557 DE2755557A DE2755557A1 DE 2755557 A1 DE2755557 A1 DE 2755557A1 DE 19772755557 DE19772755557 DE 19772755557 DE 2755557 A DE2755557 A DE 2755557A DE 2755557 A1 DE2755557 A1 DE 2755557A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spar
- blade
- hub
- axis
- rotation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
- B64C27/33—Rotors having flexing arms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Toys (AREA)
Description
Hubschrauberrotor
Die Erfindung betrifft Hubschrauberrotoren mit einer geraden Anzahl von Blättern, bei welchen einander gegenüberliegende
Blätter ein gemeinsames Rotornabenbefestigungsteil in Form eines flexiblen Holms haben. Ein solcher Rotor wird
hier als Querholmrotor bezeichnet. Der Holm ist vorzugsweise aus unidirektionalen, hochzugfesten Fasern hergestellt,
die so miteinander verbunden sind, daß sich ein rechteckiger Querschnitt ergibt. Der Holm reagiert auf die Zentrifugalbelastung
zwischen einander gegenüberliegenden, d.h. entgegengesetzt zueinander angeordneten Blättern
und kann sich über die volle Spannweite beider Blätter bis zu jeder Spitze erstrecken oder mit einer Befestigungsverbindung an einer zweckmäßigen radialen Stelle enden.
Die Ausführungsform, in der sich der Holm vollständig von Spitze zu Spitze erstreckt, ist im allgemeinen
auf Hubschrauber-Heckrotoren beschränkt, da ein Haupt-
809827/0679
rotorhoIm einer solchen Ausführungsform eine Länge von
27 m oder mehr hat und deshalb als ein Einzelteil in der Handhabung zu sperrig wäre. Der rechteckige Holmquerschnitt ist so ausgelegt, daß sich die gewünschte Blattsteifigkeit in der in der Rotordrehebene gelegenen Blattschwenkrichtung und außerdem ein größerer Grad an Flexibilität, der '
Blattbewegungen aufgrund der Blattverstellung und des Schiagens gestattet, ergeben. Blattverstellbewegungen rufen in dem Holm eine Verwindung oder Verdrehung hervor,
während das Schlagen zur Querbiegung führt. Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine flexible Tragvorrichtung für
die Rotorblätter zu schaffen, die nicht nur eine geeignete Antriebsverbindung zwischen der Nabe und dem Blatt schafft,
sondern auch die Verdrehung und Biegung des Blattholms über einen größeren Teil seiner vollen Länge gestattet,
so daß diese Verformungen einwärts von den Tragvorrichtungsbefestigungspunkten aufgenommen werden und über die
Rotorachse gehen.
Die Entwicklungsanstrengungen, die von der Anmelderin auf
die Beseitigung von herkömmlichen Rotorstapellagern zugunsten eines flexiblen Querholmrotors gerichtet wurden,
führten zunächst zu der Ausführungsform, die in der CA-PS 951 301 beschrieben ist. Bei der aus dieser kanadischen
Patentschrift bekannten Ausfuhrungsform sind die flexiblen Bänder zwischen zwei Nabenplatten übereinandergeschichtet und Blattverstelleingangsgrößen werden mittels
eines Mantels eingegeben, der an dem flexiblen Band an einem Punkt befestigt ist, dessen radiale Lage ungefähr
30 % des Rotorradius ausmacht. Blattverstellbewegungen führen bei dieser bekannten Ausführungsform zu Bandtorsionsbiegungen, die an den Nabenteilen enden. Die geschlitzten
Nabenplatten, in die die Blattholmteile eingesetzt sind, übertragen die Antriebskraft zwischen der mit ihnen verbundenen Antriebswelle und den Blättern. Die US-PS 3 484
beschreibt eine zweite Ausführungsform eines Querholmrotors mit einem kardanisch aufgehängten Schlaggelenk. Die
809827/0679
Verbindung des flexiblen Teils mit dem Gelenk bildet eine ähnliche Torsionsbiegungsvorrichtung wie bei der aus
der kanadischen Patentschrift bekannten Ausführungsform,
bei der die Holmteile starr eingespannt sind. Die Antriebskraft wird von der Antriebswelle über eine Keilverbindung
in der Jochanordnung auf eine unregelmäßig geformte Anordnung aus einem Einsatzteil und einer Muffe übertragen,
die sich an dem Mittelteil des Holms in dessen auseinandergezogenem Zustand, wenn er sich um die Rotorachse bewegt,
abstützt.
Die US-PS 3 874 820 der Anmelderin beschreibt eine weitere Entwicklung auf dem Gebiet der Erfindung und ist hauptsächlich
auf die Winkelbeziehung zwischen dem Tragflügelprofil und dem tragenden Holmteil gerichtet. Die Blatttraganordnung
ist zwar nicht gezeigt, die benutzte Anordnung für ein Flugzeug enthält jedoch obere und untere
Spannteile, die die gleiche Funktion wie die aus der kanadischen Patentschrift bekannte Anordnung haben. Eine
weitere Entwicklung zeigt die US-PS 4 008 980 der Anmelderin (veröffentlicht am 22.2.1977). Diese Patentschrift
zeigt die Traganordnung, die oben in bezug auf die US-PS 3 874 820 erwähnt worden ist. Diese Anordnung wurde
auch in die Hubschrauberprototypen YUH-60A der Anmelderin eingebaut und ist darüberhinaus in dem Aufsatz "Composite
Bearingless Tail Rotor For UTTAS", Mai 1976, von R.Fenaughty und W. Noehren beschrieben, der anläßlich des 32. "Annual
National V/STOL Forum" der American Helicopter Society verteilt wurde. Die US-PS 3 874 850 beschreibt einen weiteren
Fortschritt auf dem einschlägigen Gebiet der Technik, der sich durch Einführen von flexiblen Querpolstern anstelle
der starren Einspannungen, die aus der kanadischen Patentschrift und aus anderen Patentschriften bekannt sind,
oder der metallischen Kardanaufhängungen, die aus der
809827/0679
US-PS 3 484 174 bekannt sind, ergeben hat. Mit Hilfe des Polsters oder Biegeteils, das quer zu dem Holm angeordnet
ist, wird eine Flexibilität geschaffen, die ermöglicht, daß durch Blattschlagen verursachte Verbiegungen einwärts
der Radialposition des Biegeteils auftreten, wobei es sich um ein Merkmal handelt, das sich bei der vollständig eingespannten
Nabe, wie sie aus der oben genannten CA-PS 951 und aus der ebenfalls o.g. US-PS 3 484 174 bekannt ist,
nicht ergibt. Ähnlich wie gemäß der kanadischen Patentschrift sind gemäß der US-PS 3 874 815 die Holmteile an ihren Rändern
zwischen verschraubten Nabenplatten aufgenommen, von denen die untere mit der Antriebswelle verbunden ist.
Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem des Vorhandenseins
von starken schwingenden Torsionsbeanspruchungen, die auf die flexiblen Holmteile an ihren Halterungsvorrichtungen
ausgeübt werden. Diese Beanspruchungen rühren von der erforderlichen zyklischen Blattverstellung her,
die während der Drehung der Blätter um das Azimut erfolgt. Da die Blätter in Paaren einander gegenüberliegender
Blätter benutzt werden, ergibt sich bei diesem zyklischen Vorgang eine Anstellwinkeländerung in einer
positiven Richtung auf einer Seite der Rotorscheibe, während sich gleichzeitig eine negative Änderung des Anstellwinkels
des entgegengesetzten Blattes ergibt. Da die bekannten Blattholmteile an der Nabe torsionssteif und in freiheitsgradbeschränkender
Weise befestigt sind, erzeugt diese zyklische Torsionsbewegung starke zyklische Beanspruchungen
an der Nabenbefestigungsstelle.
Gemäß der Erfindung wird ein torsionsflexibles Nabe/Blatttragteil benutzt, mit dem Ergebnis, daß keine solchen
schwingenden Torsionsbeanspruchungen hervorgerufen werden. Die Hinzufügung dieses zweiten Freiheitsgrades zu der
Blattragvorrichtung darf nicht die Freiheit behindern,
809827/0679
die gemäß der US-PS 3 874 815 gegeben ist,d.h. muß das Blattschlagen
gestatten, um eine Querbiegung des Blattes sowohl einwärts als auch auswärts seiner Tragteile zu erzeugen.
Die Blattschwenkbewegung (Biegung in der Rotordrehebene) muß ebenfalls zugelassen werden. Weiter muß dieser
zusätzliche Freiheitsgrad in die Rotorantriebsvorrichtung integriert werden, ohne daß eine Funktion beeinträchtigt
wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Minimierung oder Senkung der Beharrungszustandstorsionsbeanspruchungen
der Holmteile, die durch kollektive Blattverstelleingabegrößen erzeugt werden, welche verlangen, daß
gleichzeitige Änderungen des Anstellwinkels bei allen Blättern ungeachtet der Azimutposition hervorgerufen werden.
Während diese Verringerung der Beanspruchungen durch die Torsionsfreiheit der Blatthalterung möglich gemacht
wird, ist die Beanspruchungsverringerung eine Funktion der Spannweite, über der die Holmverdrehung auftritt.
Die Blattragvorrichtung nach der Erfindung vergrößert diese Strecke auf ihre vollste Länge und vermindert dadurch
die Beanspruchung bei einem konstanten Anstellwinkel.
Die Erfindung schafft eine Querholmrotorkonstruktion, in der der flexible Holm an der Nabe zwischen in gegenseitigem
Abstand angeordneten kugelförmigen Lagern universell abgestützt ist, so daß der Holm und damit das an ihm abgestützte
Blatt Bewegungsfreiheit beim Schlagen, beim Schwenken und bei der Blattverstellung sowie allen Kombinationen
derselben hat.
Weiter schafft die Erfindung eine Querholmrotorkonstruktion, in welcher die gesamte Holmverdrehung, die für die Blattanstellung
erforderlich ist, über die volle Holmlänge zwischen den BlattsteuerhÖrnern erfolgt und keine Holmver
drehung auswärts derselben auftritt.
809827/0679
sam, da sich die wahre Tragflügelprofilform des Blattes bis zu
ihrer vollsten Ausdehnung radial einwärts erstrecken kann. Die erfindungsgemäße Konstruktion erfordert nicht, daß
das Innenbordende des Blattes in der Querschnittsumhüllungslinie breiter gemacht wird, um Spielraum für die
Relativverstellbewegung zwischen dem Holm und dem Blatt zu schaffen. Die bekannte Vorrichtung (z.B. ein Drehmomentrohr)
, das zur Erzeugung und Aufrechterhaltung dieser Spielraumumhüllungslinie erforderlich ist, wird ebenfalls
nicht benötigt.
Die Erfindung schafft also, kurz zusammengefaßt, einen Hubschrauberrotor mit flexiblen Blättern, die an einer Antriebswelle
mit Hilfe von Nabenarmen befestigt sind, wobei entgegengesetzte Blätter durch einen gemeinsamen
Holm miteinander verbunden sind, der durch die Rotorachse geht. Die Holme sind an den Nabenarmen durch Kugellagerteile
abgestützt. Die Universalfreiheit dieser Lagerteile schafft eine Torsionsfreiheit für Blattanstellbewegungen,
ohne Blattschlagbewegungen oder Blattbiegungen In der Rotordrehebene zu beschränken.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen vierblätt
rigen Hubschrauber-Querholmrotor, die die Holm/Nabe-Verbindungen zeigt,
Fig. 2 einen Querschnitt auf der Linie 2-2
von Fig. 1, der die Holm/Nabe-Abstützung und einen Teil des Steuergestänge« zeigt,
809827/0679
Fig. 3 einen Querschnitt auf der Linie 3-3
von Fig. 1, der die Blattabstützung in Richtung der Spannweite und den
Bereich der Blattverstellbewegung in bezug auf die Rotorantriebsvorrichtung zeigt,
die Fig. 4a und 4b eine isometrische bzw. grafische
Darstellung eines bekannten zweiblättrigen Rotorkopfholms im Zustand
zyklischer Blattverstellung,
die Fig. 5a und 5b eine isometrische bzw. grafische
Darstellung eines mit der Lageranordnung nach der Erfindung versehenen
zweiblättrigen Rotorholms im Zustand zyklischer Blattverstellung,
die Fig. 6a und 6b eine isometrische bzw. grafische
Darstellung eines bekannten zweiblättrigen RotorkopfhoIms im Zustand
kollektiver Blattverstellung,
die Fig. 7a und 7b eine isometrische bzw. grafische
Darstellung eines mit der Lageranordnung nach der Erfindung versehenen
zweiblättrigen Rotorholms im Zustand kollektiver Blattverstellung,
Fig. 8 einen Querschnitt, der dem von Fig.3
entspricht, durch eine weitere Ausführungsform der Holmabstutzung,
Fig. 9 die Tragverbindung zwischen dem Blatt
und dem Holm, und
809827^0679
Fig. 10 in einer Darstellung wie in Fig.
eine weitere Ausführungsform der Konstruktion, die mit Vorrichtungen
zur zyklischen Blattverstellung versehen ist.
Die Umgebung der Erfindung ist insgesamt in Fig. 1 dargestellt, welche einen Hubschrauberrotorkopf 10 mit einer
Achse 12 zeigt, um die er sich im Uhrzeigersinn dreht. Eine gerade Anzahl von Rotorblättern 14 (nur eines ist gezeigt)
erstreckt sich paarweise in entgegengesetzten Richtungen. Die Holmteile 16 und 18 für jeweils ein Blattpaar gehen
in der Rotorachse 12 übereinander hinweg. Die Blattpaare
liegen aufgrund dieser Ubereinanderstapelung in getrennten Ebenen. Zwischen einander kreuzenden Holmen ist ein Abstand
vorgesehen, um Spielraum für sämtliche Holmbiegungen und -Verdrehungen zu schaffen, die sich aus dem Blattschlagen
und der Blattverstellung ergeben, wie am besten in Fig. 2 gezeigt. Die Rotornabe hat einen zentralen Teil 20 und in
gleichem gegenseitigem Abstand angeordnete Nabenarme 22, die ihre zugeordneten Blätter 14 tragen und antreiben. Der
Nabenteil 20 ist mit der Hubschrauberantriebswelle 24 durch eine herkömmliche Vorrichtung, wie die verschraubte Flanschanordnung
25 in Fig. 2, verbunden. An seinem Außenbordende weist jeder Nabenarm 22 einen nach oben gedrehten Flansch
auf und ist so ausgebildet, daß er die Traglageranordnung 26 aufnimmt, die aus Rücken an Rücken angeordneten Lagerteilen
28 und 30 besteht, welche gemeinsam ein kugelförmiges Lager 31 bilden. Der Flansch 23 des Arms 22 umschließt
seinen zugeordneten Blattholmteil, den in Fig. 3 gezeigten unteren Holm 18, mit Abstand von demselben. Der untere Lagerteil
28 enthält einen äußeren Laufkörper 32, einen inneren Laufkörper 34 und ein elastomeres Paket 36. Das elastomere
Paket 36 enthält kugelförmige Scheiben 38, die mit Gummi oder einem gleichwertigen Schermaterial 40 laminiert sind,
das mit den kugeligen Laufflächen der Laufkörper 32 und
809827/0679
3 4 verbunden ist. Der Laufkörper 3 4 ist an der Unterseite
des Holmteils 18 befestigt und der Laufkörper 32 ist an der oberen Seite des Nabenarms 22 befestigt, so daß der
Mittelpunkt des kugeligen Lagerteils 28 mit der Achse 50 für die zyklische Blattverstellung zusammenfällt und diese
Achse festlegt. Ebenso ist von dem oberen kugeligen Lagerteil 30, der den gleichen Aufbau wie der Lagerteil
hat, der Laufkörper 34 an der Oberseite des Holmteils 18 und der äußere Laufkörper 32 an der Innenfläche eines
Einspannteils 52 befestigt, das so geformt ist, daß es den Holmteil 18 aufnimmt, aber nicht berührt. Wie bei dem
Lagerteil 28 fällt die Schwenkachse des Lagerteils 30 mit der Achse 50 für die zyklische Blattverstellung zusammen,
so daß das Lager 31 den Holm 18 derart abstützt, daß er eine üniversalbewegung um den Punkt 51 auf der
Achse 50 für die zyklische Blattverstellung ausführen kann. Die Laufkörper 32 und 34 und die Laminate 38 und 30 sind
vorzugsweise zu der Achse 35 konzentrisch und haben eine kugelförmige Gestalt um den Punkt 51 herum. Der nach unten
weisende Flansch 54 liegt an dem nach oben weisenden Flansch 23 des Nabenarms 22 an und durch Schrauben 56 ist eine
starre Verbindung hergestellt. Es ist zwar ein kugelförmiges elastomeres Lager in der hier beschriebenen bevorzugten
Ausführungsform dargestellt, jedes kugelförmige Lager wird jedoch genügen.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerung für den Fall, daß der dargestellte Rotor als Heckrotor
benutzt wird und es erwünscht ist, den Luftwiderstand durch Verlagerung des Steuergestänges in das Innere der
Antriebswelle zu minimieren. Blattverstellholmarme 60 ragen aus Öffnungen 62 in der Antriebswelle 24 hervor und
sind längs der Achse 12 für kollektive Steuereingabegrößen mittels einer herkömmlichen Steuervorrichtung 61
verschiebbar. Jeder Blattverstellholmarm 60 ist mit einem
809827/0679
an dem Blatt befestigten Blattsteuerungshorn 64 (Fig. 1) durch eine vertikale Stoßstange 63 verbunden. Bei einem
Hauptrotor, bei welchem die zyklische Blattverstellung erforderlich ist, kann die in Fig. 10 gezeigte Konstruktion
verwendet werden. In der Konstruktion von Fig. 10, bei welcher für gleiche Teile wie in Fig. 2 gleiche Bezugszahlen
benutzt werden, ist die Steuerwelle 66 so gehaltert, daß sie um einen Drehpunkt 69 kippbar ist, der
durch ein Lager 71 festgelegt ist, welches an der Antriebswelle 24 abgestützt ist, so daß eine herkömmmliche Steuervorrichtung
67 benutzt werden kann, um die Welle 66 und den Blattverstellholmarm 60 zu kippen und damit die Blätter
über die Stoßstangen 63, welche an ihren anderen Enden mit den Blattsteuerungshornern 64 verbunden sind,
zyklisch zu verstellen. Bei dem Hauptrotor kann es vorzuziehen sein, eine TaumelScheibenanordnung außerhalb der
Antriebswelle und des Getriebes für die zyklische Blattverstellung als Alternative zu der Konstruktion von Fig.
10 vorzusehen- Eine solche TaumeIscheibenanordnung und
ihr Betrieb sind bekannt. Bei dem Heckrotor gemäß Fig. 2 werden zyklische Blattverstellungen wegen der Blattschlagbewegungen
verlangt. Die zyklische Blattverstellung tritt auf, wenn das Blatt schlägt, weil das Blattsteuerungshorn
64 entfernt von der Schlagachse angeordnet ist, die durch den Drehpunkt 51 hindurchgeht. Diese Effekt
wird als Delta-3-Kupplung bezeichnet und typischerweise
ergibt eine Schlagbewegung von 1° eine zyklische Blattverstellung von 1°.
Bei dem aus der oben genannten US-PS 3 874 815 bekannten Stand der Technik werden Querbänder oder Biegeteile
für die Nabe/HoIm-Abstützung benutzt. Ein solches Teil,
das schematisch als Lager 70 in den Fig. 4a und 6a dargestellt ist, ist ein flexibles Teil, das über der HoIm-
809827/0679
breite festgespannt ist.Eine Blattverbiegung in Schlagrichtung
(Droop) führt zur Verdrehung des Bandes und gestattet das Verbiegen des Holms senkrecht zu seiner Ebene
zwischen entgegengesetzten Biegeteilen und über die Rotorachse. Dadurch wird das Schlagbiegemoment in dem kritischen
Nabenbereich maßgeschneidert, um das Holmmaterial und den Holmcuerschnitt zu optimieren, ohne sichere Beanspruchungsgrenzen zu überschreiten. Eine ähnliche Eigenschaft weist
auch die Konstruktion nach der Erfindung auf, da eine der Freiheiten, die die Traglageranordnung 26 von Haus aus
hat, die Schlagverbiegung ist. Die strichpunktierten Linien in Fig. 2 zeigen die symmetrische und asymmetrische
Gestalt des Holms 18, wenn dieser der vertikalen Blattbelastung
in derselben oder in der entgegengesetzten Richtung ausgesetzt ist.
Durch die Erfindung soll die bekannte Konstruktion verbessert werden, indem ein zusätzlicher Blattfreiheitsgrad
ohne Beeinträchtigung des Biegevermögens in Schlag- oder Schwenkrichtung geschaffen wird. Das wird erreicht, indem
eine Holm/Nabe-Halterung mit drei Freiheitsgraden benutzt
wird, die eine ausreichende Steifigkeit in einer Richtung hat, damit sie als Rotorantriebsteil dienen kann.
Die Fig. 4a, 5a, 6a und 7a zeigen isometrische Darstellungen
sowohl der Erfindung als auch des Standes der Technik in einem Betriebszustand mit gleichen Blattverstelleingabegrößen
zur Veranschaulichung des Vorteils, der mit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erzielt wird.
Die Fig. 4a und 6a zeigen bekannte Rotorköpfe, während die Fig. 5a und 7a die erfindungsgemäße Verbesserung zeigen.
Fig. 4a zeigt, daß eine zyklische Blattverstelleingabe an jeder der einander gegenüberliegenden Blätter bestrebt
ist, den bekannten flexiblen Holm über eine Länge 1 zwi-
809827/0679
sehen dem Eingabepunkt (d.h. dem Blattsteuerungshorn 64)
und der radialen Stelle 70a oder 70b, wo der Holm durch das Halteteil 70 eingespannt ist, zu verdrehen. Die dem
sich vorwärtsbewegenden Blatt gegebene Verdrehung vergrößert dessen Anstellwinkel, während die dem sich zurückbewegenden
Blatt gleichzeitig gegebene Verdrehung umgekehrt den Blattanstellwinkel verkleinert. Eine Verdrehung
wird somit erst in einet" Richtung und dann in der anderen Richtung auf jedes Blatt mit einer Frequenz von durchschnittlich
900 Zyklen pro Minute bei dem Heckrotor ausgeübt, wenn sich das Blatt um die Rotorachse dreht. Zwischen
einander gegenüberliegenden Halteteilen 70 oder unter dem Nabenbereich des Rotorkopfes zwischen den Stellen 70a
und 70b bleibt der Holm eben und unverdreht. Das Ergebnis dieser unfreien zyklischen Holmverdrehung ist die
Erzeugung von starken schwingenden Torsionsbelastungen in dem Holm. Fig. 4b zeigt in einem Diagramm die Winkeländerungen
der Verdrehung bei der in Fig. 4a gezeigten bekannten Konstruktion, wobei der Verdrehungswinkel θ über
der Holmlänge L aufgetragen ist. Die Darstellung in gestrichelten Linien zeigt, daß keine Verdrehungswinkeländerung
über die Rotorachse hinweg zwischen den Holm/Nabe-Halterungen zwischen den Stellen 70a und 70b auftritt,
sondern daß die Verdrehung auf die Länge 1 jedes Holms zwischen seiner Abstützstelle 70a und 70b und seinem
Blattsteuerungshorn beschränkt ist. Die Torsionsbeanspruchung,
die in dem Holm durch diese Verdrehung erzeugt wird, ist proportional zu der Steigung der in Fig. 4b gezeigten
Kurve.
Fig. 5a zeigt, daß eine zyklische Blattverstellung der Rotorkopfanordnung nach der Erfindung lediglich zum Kippen
oder Verkanten des gemeinsamen Holms bei jeder Umdrehung führt und keinerlei Holmverdrehung verursacht. Da sich die
kugelförmigen Lager 31 diesem Kippen anpassen, werden keine Torsionsbeanspruchungen erzeugt. Fig. 5b zeigt anhand
eines Diagramms, daß die zyklische Blattverstellung einen
809827/0679
Verdrehungswinkel des Holms auf entgegengesetzten Seiten der Rotorachse erzeugt, der über der Rotornabe von der
Blattverstelleingabestelle auf einer Seite bis zu der auf der anderen Seite des Rotors konstant ist. Die Steigung
Null der Kurve zeigt, daß keine Beanspruchung erzeugt wird.
Fig. 6a veranschaulicht eine kollektive Blattverstelleingabe an entgegengesetzten Blattsteuerungshörnern des bekannten
Rotors, wobei der Verdrehungswinkel an entgegengesetzten Blattholmpaaren gleichzeitig vergrößert wird.
Da die Blattholmhalteteile 70 verdrehungssteif sind, ergibt sich dieselbe Auswirkung wie bei der zyklischen
Blattverstellung, denn die gleichzeitige \erdrehung wird jedem Blattholm zwischen seinem Tragteil 70 und seinem
Blattsteuerungshorn gegeben. Keine Verdrehung erfolgt zwischen den Tragteilen 70. Das ergibt eine stetige Torsionsbeanspruchung
in dem Holm, die von dem Verdrehungswinkel, dem Holmquerschnitt und der Länge 1 zwischen dem
Blattsteuerungshorn 64 und der Holmabstützstelle 70a oder 70b abhängig ist. Fig. 6b zeigt, ähnlich wie Fig. 4b,
daß eine Verdrehung getrennt auf jeden der entgegengesetzten Holme ausgeübt wird, nicht aber zwischen den Abstützstellen
70a und 70b,und zwischen den Abstützstellen keine Verdrehungswinkeländerung erzeugt.
Fig. 7a zeigt den Blattholm 16, der durch die Lageranordnungen
31 nach der Erfindung abgestützt ist, die eine Holmverdrehung aufgrund der Blattverstellung über die
volle Länge L zwischen den Blattsteuerungshörnern 64 gestatten. Gemäß dem Magramm von Fig. 7b wird die Blattverdrehung
über die volle Strecke zwischen den Blattsteuerungshörnern 64 gestattet, was eine geringere Winkelverdrehung
an den Abstützstellen hervorruft und deshalb keine so starke Beharrungszustandstorsionsbeanspruchung
in dem Holm bei derselben Blattverstellung und demselben
809827/0679
Blattholmquerschnitt erzeugt. Es ist zu erkennen, daß die Steigung der Kurve von Fig. 7b kleiner ist als die Steigung
der Kurve von Fig. 6a, was eine niedrigere Beanspruchung anzeigt.
Die vollständige Beseitigung von zyklischen Torsionsbeanspruchungen
aufgrund von zyklischen Blattverstellungen ist zwar der Ilauptvorteil und das Hauptmerkmal der Erfindung,
der sekundäre Vorteil einer Reduzierung dieser Beharrungszustandsbeanspruchungen aufgrund der kollektiven
Blattverstellung ist jedoch auch ein erwünschtes Ziel und eine Hilfe für den Rotorkopfkonstrukteur. Der Vorteil der
erfindungsgemäßen Konstruktion gegenüber der bekannten Konstruktion im Zustand der kollektiven Blattverstellung
ist in den Fig. 6b und 7b dargestellt, welche zeigen, daß bei der bekannten Konstruktion die durch eine zyklische
Blattverstellung jedem Blatt gegebene Verdrehung auf einer kleinen Strecke 1 aufgenommen werden muß, wohingegen
bei der Konstruktion nach der Erfindung diese Verdrehung über eine viel größere Strecke L aufgenommen werden
kann und damit geringere Holmbeanspruchungen ergibt. Bei Bedarf kann die erfindungsgemäße Konstruktion so ausgelegt
werden, daß der Holm mit einer hohen, aber zulässigen Torsionsbeanspruchung arbeitet und die Arbeitslänge des Holms
gekürzt wird, wodurch die Konstruktion leichter gemacht und sich ein besseres Flügelprofil des Blattes ergibt,
indem die wirksame Schuberzeugungsflache vergrößert und
der Luftwiderstand verringert wird.
Angesichts der Tatsache, daß sich in dieser Konstruktion das Blatt bei der Blattverstellung direkt mit dem Holm
bewegen kann und keine Vorkehrungen für eine Relativblattvers te llbewegung zwischen ihnen getroffen zu werden brauchen,
kann das Blatt 14 direkt mit dem Holm 16 durch irgendeine
geeignete Vorrichtung an einer oder mehreren Stellen längs der Spannweite des Holms 16 verbunden werden; beispielsweise
kann das Blatt 14 in zwei Hälften 80 und 82 geteilt werden (Fig. 9), die mit dem Holm 16 verklebt oder in an-
809827/0679
derer Weise mit ihm verbunden werden können.
Die beschriebenen Ausführungsformen zeigen zwar die Halterung
des elastomeren Lagers 28, 30 mit Teilen oberhalb und unterhalb des Holmteils, wobei ihre Drehpunkte 51
mit der Blattverstellachse 50 zusammenfallen, der Konstrukteur
kann jedoch diese Lager unter 90 ausrichten, so daß zwar der Drehpunkt 51 seine Lage behält, jedoch
die Lager an den Holmrändern befestigt sind, um eine größere Steifigkeit des Lagers in der Drehebene zu erzeugen,
wie in Fig. 8 gezeigt. In Fig. 8 bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile wie in den Fig. 1-3.
Es ist klar, daß, obwohl die zyklischen und kollektiven Winkeländerungen, die an den Rotorblättern hervorgerufen
werden, unabhängig voneinander erläutert worden sind, als handle es sich um getrennte Vorgänge, im Betrieb des
Rotors nach der Erfindung diese Winkeländerungen in einer Kombination infolge der durch den Piloten gegebenen Steuerbefehle
über herkömmliche Mischeinheiten sowie als Ergebnis von typischen Blattanstellung/Schlag- und Blattanstellung/Schwenk-Kopplungseigenschaften
des Rotors erzeugt werden. Die Überlagerung von zyklischen und kollektiven Blattverstellungen in derselben Winkelrichtung erzeugt
einen zusätzlichen Torsionsbeanspruchungszustand, der unbedingt zu berücksichtigen ist und durch die Verwendung
der erfindungsgemäßen Konstruktion behoben werden kann.
809827/0679
Claims (9)
- Hubschrauber rotor, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist, gekennzeichnet durch einen Holmteil, der hinsichtlich Schlagen, Verbiegen in der Drehebene und Verdrehen flexibel ist und sich durch die Drehachse hindurch auf entgegengesetzten Seiten derselben erstreckt und eine Achse für die zyklische Blattverstellung hat, um die das Verdrehen erfolgt, durch ein an entgegengesetzten Enden des Holms angeordnetes und durch diesen abgestütztes und gemeinsam mit ihm drehbares Blatt, durch ein Nabenteil, das den Holm trägt, so daß er um die Drehachse drehbar ist, und mit ihm verbunden ist, und durch eine Vorrichtung, die den Holm mit der Nabe verbindet und zwei kugelförmige Lager aufweist, welche an der Nabe an Stellen auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse abgestützt sind und jeweils den Holm an der Nabe abstützen, so daß er eine Universalbewegung um einen Punkt auf der Achse für die zyklische Blattverstellung ausführen kann.809827/0679
- 2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Lager in gleichem Abstand von der Drehachse angeordnet sind.
- 3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die bewirkt, daß der Holm um die Achse für die zyklische Blattverstellung kippt, um zyklische Blattverstelländerungen, die den Blättern gegeben werden, zuzulassen.
- 4. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Blattsteuerungshörner und durch Einrichtungen, die bewirken, daß sich der Holm zwischen den Blattsteuerungshornern gleichmäßig verdreht, um kollektive Blattverstelländerungen zuzulassen, die den Blättern gegeben werden.
- 5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Lager elastomere Lager sind.
- 6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomeren Lager abwechselnde elastomere und starre kugelförmige Laminate enthalten, die zwischen kugeligen inneren und äußeren Laufflächen ubereinandergestapelt sind.
- 7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hälfte der kugelförmigen Lager jeweils oberhalb des Holms angeordnet und mit diesem verbunden ist und daß die andere Hälfte der kugelförmigen Lager jeweils unterhalb des Holms angeordnet und mit diesem verbunden ist, so daß die Hälften der kugelförmigen Lager gemeinsam ein kugelförmiges Lager bilden, das den Holm an der Nabe abstützt und eine Universalbewegung des Holms in bezug auf die Nabe gestattet.809877/0679
- 8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Lager jeweils einen Kugellagerteil enthalten, der zwischen einem Seitenrand des Holms und der Nabe angeordnet ist, und einen zweiten Kugellagerteil, der zwischen dem anderen Seitenrand des Holms und der Nabe angeordnet ist, so daß die Kugellagerteile gemeinsam den Holm derart abstützen, daß er eine Universalbewegung in bezug auf die Nabe ausführen kann.
- 9. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die das Blatt direkt mit dem Holm verbinden, damit sich ein Minimum an Luftwiderstand des Blattes und ein Maximum an Schub und aerodynamischer Wirksamkeit ergeben und eine direkte Blattverstellbewegung mit dem Holm ermöglicht wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/751,006 US4093400A (en) | 1976-12-15 | 1976-12-15 | Cross beam rotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2755557A1 true DE2755557A1 (de) | 1978-07-06 |
DE2755557C2 DE2755557C2 (de) | 1986-09-11 |
Family
ID=25020062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2755557A Expired DE2755557C2 (de) | 1976-12-15 | 1977-12-13 | Rotorkopf für einen Hubschrauberrotor |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4093400A (de) |
JP (1) | JPS5375699A (de) |
AU (1) | AU508596B2 (de) |
BE (1) | BE861600A (de) |
CA (1) | CA1073885A (de) |
DE (1) | DE2755557C2 (de) |
FR (1) | FR2374211A1 (de) |
GB (1) | GB1553148A (de) |
IL (1) | IL53522A (de) |
IT (1) | IT1088384B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2903524A1 (de) * | 1979-01-31 | 1980-08-14 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Rotor fuer ein drehfluegelflugzeug mit einem gemeinsamen holmteil je rotorblattpaar |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2722250A1 (de) * | 1977-03-23 | 1978-11-23 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Rotor eines drehfluegelflugzeugs |
FR2397327A1 (fr) * | 1977-07-13 | 1979-02-09 | Aerospatiale | Rotor a pas variable, en particulier pour un giravion |
FR2397325A1 (fr) * | 1977-07-13 | 1979-02-09 | Aerospatiale | Moyeu de rotor, en particulier pour le rotor principal d'un helicoptere |
DE2810334A1 (de) * | 1978-03-10 | 1979-09-13 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Rotorblatt, insbesondere fuer drehfluegelflugzeuge |
US4244677A (en) * | 1978-07-12 | 1981-01-13 | United Technologies Corporation | Cross-beam helicopter rotor with readily replaceable snubber |
US4299538A (en) * | 1978-12-06 | 1981-11-10 | United Technologies Corporation | Cross beam rotor |
DE2929906C3 (de) * | 1979-07-24 | 1982-01-21 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Rotor für einen Hubschrauber mit zumindest einem Paar einander gegenüberliegender Rotorblätter |
US4332525A (en) * | 1979-12-03 | 1982-06-01 | United Technologies Corporation | Matched stiffness rotor flexbeam and blade system |
US4381902A (en) * | 1979-12-20 | 1983-05-03 | Hughes Helicopters, Inc. | Helicopter tail rotor of the elastomerically-mounted composite flexbeam type |
US4323332A (en) * | 1979-12-21 | 1982-04-06 | United Technologies Corporation | Hingeless helicopter rotor with elastic gimbal hub |
DE3004451C2 (de) * | 1980-02-07 | 1985-04-04 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Elastomere Dämpfungseinrichtung |
DE3271008D1 (en) * | 1981-09-18 | 1986-06-12 | Westland Plc | Helicopter rotor |
DE3367371D1 (en) * | 1982-03-18 | 1986-12-11 | Westland Plc | Helicopter rotors |
US4650401A (en) * | 1983-04-07 | 1987-03-17 | Mcdonnell Douglas Helicopter Company | Flat strap cruciform flexure for helicopter rotor systems |
US4695227A (en) * | 1985-02-27 | 1987-09-22 | Hughes Helicopters Inc. | All composite, constant speed universal joint for use in a shaft driven tiltable main rotor for a helicopter |
US4898515A (en) * | 1986-07-23 | 1990-02-06 | United Technologies Corporation | External wrap of composite flexbeam |
JP2667176B2 (ja) * | 1987-11-10 | 1997-10-27 | 富士重工業株式会社 | ヘリコプタのピッチ変更及びリードラグ減衰装置 |
US5092738A (en) * | 1990-04-06 | 1992-03-03 | United Technologies Corporation | Flexbeam helicopter rotor with improved snubber-vibration damper between the torque tube and the flexible spar member |
DE10316095B4 (de) * | 2003-04-08 | 2010-09-16 | Eurocopter Deutschland Gmbh | Drehflügelrotor |
US7665969B2 (en) * | 2005-01-24 | 2010-02-23 | Bell Helicopter Textron Inc. | Assembly for providing flexure to blade system |
WO2010068209A1 (en) | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Sikorsky Aircraft Corporation | Elastomeric bearing system motion limiter |
US9555880B2 (en) * | 2011-02-09 | 2017-01-31 | Sikorsky Aircraft Corporation | Flexbeam rotor |
US9457897B2 (en) | 2013-02-27 | 2016-10-04 | Bell Helicopter Textron Inc. | Rotor system shear bearing |
US9505490B2 (en) * | 2013-03-13 | 2016-11-29 | Bell Helicopter Textron Inc. | Composite rotor system using two race track style cantilevered yokes |
EP3495265B1 (de) | 2017-12-05 | 2019-11-27 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | Rotoranordnung für ein rotorflugzeug mit drehmomentgesteuerter kollektiver steigung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1556414B2 (de) * | 1967-02-07 | 1973-03-08 | Westland Aircraft Ltd , Yeovil, Somerset (Großbritannien), Vfr Begrich, H , Dipl Ing , Was meier, A , Dipl Ing , Pat Anwalte, 8400 Regensburg | Rotor fuer drehfluegelflugzeuge |
CA951301A (en) * | 1971-04-08 | 1974-07-16 | United Aircraft Corporation | Helicopter rotor system |
DE2452535A1 (de) * | 1973-11-15 | 1975-07-17 | Boeing Co | Rotorkopf-baugruppe fuer drehfluegel- flugzeuge |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2830669A (en) * | 1955-06-03 | 1958-04-15 | Herman R Klockner | Blade-pitch-regulating means for the rotors of sustaining-rotor-equipped aircraft |
US2949967A (en) * | 1959-05-25 | 1960-08-23 | Hughes Tool Co | Blade-to-hub connector for thrust producing rotor |
US3193019A (en) * | 1964-06-05 | 1965-07-06 | Bell Aerospace Corp | Rotor system |
US3880551A (en) * | 1973-11-15 | 1975-04-29 | Boeing Co | Rotary head assembly for rotary wing aircraft |
US4008980A (en) * | 1975-06-26 | 1977-02-22 | United Technologies Corporation | Composite helicopter spar and means to alleviate stress concentration |
US3999887A (en) * | 1975-07-09 | 1976-12-28 | Lord Corporation | Propeller assembly |
-
1976
- 1976-12-15 US US05/751,006 patent/US4093400A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-12-02 IL IL53522A patent/IL53522A/xx unknown
- 1977-12-02 AU AU31167/77A patent/AU508596B2/en not_active Expired
- 1977-12-02 IT IT30311/77A patent/IT1088384B/it active
- 1977-12-07 CA CA292,587A patent/CA1073885A/en not_active Expired
- 1977-12-07 BE BE183250A patent/BE861600A/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-12-08 FR FR7736966A patent/FR2374211A1/fr active Granted
- 1977-12-09 GB GB51424/77A patent/GB1553148A/en not_active Expired
- 1977-12-13 JP JP14980477A patent/JPS5375699A/ja active Pending
- 1977-12-13 DE DE2755557A patent/DE2755557C2/de not_active Expired
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1556414B2 (de) * | 1967-02-07 | 1973-03-08 | Westland Aircraft Ltd , Yeovil, Somerset (Großbritannien), Vfr Begrich, H , Dipl Ing , Was meier, A , Dipl Ing , Pat Anwalte, 8400 Regensburg | Rotor fuer drehfluegelflugzeuge |
CA951301A (en) * | 1971-04-08 | 1974-07-16 | United Aircraft Corporation | Helicopter rotor system |
DE2452535A1 (de) * | 1973-11-15 | 1975-07-17 | Boeing Co | Rotorkopf-baugruppe fuer drehfluegel- flugzeuge |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2903524A1 (de) * | 1979-01-31 | 1980-08-14 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Rotor fuer ein drehfluegelflugzeug mit einem gemeinsamen holmteil je rotorblattpaar |
EP0014748A2 (de) * | 1979-01-31 | 1980-09-03 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Schlag- und schwenkgelenkloser Anschluss von Rotorblättern eines Drehflügelflugzeuges |
EP0014748A3 (de) * | 1979-01-31 | 1981-07-01 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Schlag- und schwenkgelenkloser Anschluss von Rotorblättern eines Drehflügelflugzeuges |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE861600A (fr) | 1978-03-31 |
DE2755557C2 (de) | 1986-09-11 |
JPS5375699A (en) | 1978-07-05 |
AU508596B2 (en) | 1980-03-27 |
CA1073885A (en) | 1980-03-18 |
IL53522A (en) | 1983-07-31 |
IT1088384B (it) | 1985-06-10 |
FR2374211B1 (de) | 1983-09-16 |
GB1553148A (en) | 1979-09-19 |
US4093400A (en) | 1978-06-06 |
AU3116777A (en) | 1979-06-07 |
FR2374211A1 (fr) | 1978-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2755557A1 (de) | Hubschrauberrotor | |
DE2829605C2 (de) | Rotornabe | |
DE69228246T2 (de) | Mantelgebläse und blattverstellsteuerung eines drehflügelflugzeugheckrotors | |
DE2922469C2 (de) | Rotor für ein Drehflügelflugzeug | |
DE69507161T2 (de) | Blattwinkel-einstellaufbau für lagerlose rotoren | |
DE19741326C2 (de) | Anströmprofil mit variabler Profiladaption | |
DE60201614T2 (de) | Mehrblattheckrotornabe zur Entlastung des Coriolis-Effektes | |
DE69501913T2 (de) | Eingelassener Gegendrehmomentrotor mit Schaufeln mit eingebautem Spiel | |
DE2800075A1 (de) | Hubschrauberquerholmrotor | |
EP0019041B1 (de) | Gelenkeloser Rotor | |
DE69115565T2 (de) | Verbesserte Nabengelenksverbindung für einen Helikopterrotor mit elastischen Blättern | |
DE2949156A1 (de) | Hubschrauberrotor | |
DE3618331A1 (de) | Betaetigungshebel fuer ein paar verstellbare leitschaufeln | |
DE69224525T2 (de) | Eingelassener heckrotor eines drehflügelflugzeuges um die drehmomentreaktion und gierlageregelung zu versorgen | |
DE69503733T2 (de) | Vorrichtung zur Verstellsteuerung der Blätter eines Hubschrauberrotors | |
EP2990333A1 (de) | Rotorblattkopplungsvorrichtung eines rotorkopfs für einen drehflügler | |
EP0019047B1 (de) | Schlag-, schwenk- und blattverstellgelenkloser Mehrblattrotor für ein Drehflügelflugzeug | |
DE1756222A1 (de) | Rotorlastverteilungsvorrichtung fuer einen Kombinationflugschrauber | |
DE69112886T2 (de) | Scherenglieder aus Verbundmaterial für eine Taumelscheibe. | |
EP1613534B1 (de) | Rotor sowie drehflügelflugzeug mit einem derartigen rotor | |
DE69507103T2 (de) | Verbesserungen zu Blattverstell-Steuervorrichtungen für gelenklose Rotoren | |
DE2806119C3 (de) | ||
DE2733101B2 (de) | Schlag- und schwenkgelenklose Rotorblattlagerung | |
DE102006030089B3 (de) | Hubschrauber-Rotorsteuereinrichtung | |
DE69509732T2 (de) | Gelenkloser Rotor mit Zwischenringen für die Steuerung der Blattverstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: MENGES, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |