DE2758086C2

DE2758086C2 - Rotor für ein Drehflügelflugzeug mit gelenklosem Blattanschluß

Info

Publication number: DE2758086C2
Application number: DE2758086A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8190 Weidach Brunsch; Emil Dipl.-Ing. 8011 Hohenbrunn Weiland
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-12-24
Filing date: 1977-12-24
Publication date: 1983-12-01
Also published as: US4292009A; JPS5490798A; IT1101338B; IT7831105A0; FR2412461A1; DE2758086A1; FR2412461B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug mit gelenklosem Blattanschluß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art.

Bekannte Rotoren mit schlag- und schwenkgelenklosem Blattanschluß (DE-AS 15 31 375) benötigen einen eigenen, starr ausgebildeten Rotorkopf, der am zentralen Rotormast befestigt ist und die aus einem auftriebserzeugenden Flügelabschnitt und einem in Schlag- und Schwenkrichtung biegeelastischen, aber torsionssteifen Halsabschnitt bestehenden Rotorblätter jeweils über Blattwinkellager drehbeweglich abstützt, wobei im Rotorkopf im allgemeinen noch zusätzlich zugfeste, die Rotorblätter blattwurzelseitig miteinander verbindende Lamellen zum Zentrifugalkraftausgleich und zwischen den Blattwinkellagern und den biegeelastischen Halsabschnitten lösbare Schwenkbeschläge zum Falten der Rotorblätter angeordnet sind. Derartige Rotorsysteme gewährleisten zwar exakte Steuerfunktionen und eine günstige Lage der sogenannten fiktiven Gelenke im Bereich der biegeelastischen Halsabschnitte mit einem vergleichsweise großen Abstand von der Rotordrehachse, da jedoch zum Blattanschluß eine eigene Rotorkopfanordnung mit besonderen Blattwinkellagern und evtl. Zugelementen erforderlich ist, haben diese Rotoren eine komplizierte Bau- und Herstellungsweise und ein entsprechend hohes Baugewicht,

Ferner sind Rotoren in Blechbauweise mit gelenklosem Blattanschluß bekannt (DE-AS 19 06 764), bei denen die Flügelabschnitte der Rotorblätter mit der Rotornabe jeweils über einen in Schlag- und Schwenkrichtung biegesteifen, zur Ermöglichung einer Blatteinstellwinkelbewegung aber torsionselastischen Tragholm verbunden sind, der aus mehreren, um die Blatteinstellwinkelachse herum angeordneten, durch Doppelstege gegenseitig versteiften Lamellenpaketen besteht, während die fiktiven Schlaggelenk^ durch einen biegeelastischen Teilbereich der Rotornabe selbst gebildet werden. Diese liegen also räumlich getrennt von den torsionselastischen Holmabschnitten ungünstig nahe an der Rotordre.hachse im Bereich der Rotornabe, und der Anschlußholm hat einen vergleichsweise hohen, aus Festigkeitsgründen aber erforderlichen Torsionswiderstand, was sich sehr nachteilig auf das Steuerverhalten dieser bekannten Rotoren auswirkt

Bei bekannten Rotoren der beanspruchten Art mit ebenfalls gelenklosem Blattanschluß hingegen (US-PS 36 69 566) besteht der die Flügelabschnitte der Rotorblätter jeweils mit der Rotor.nabe bzw. dem Rotormast verbindende Tragholm aus einer Vielzahl von bis in den Flügelabschnitt durchlaufenden Einzelfasern aus Faserverbundwerkstoff, die einerseits mit dem Rotormast und andererseits mit dem Flügelabschnitt zu einem integralen Bauteil vereinigt und in dem dazwischenliegenden, sowohl biege- als auch torsionselastischen Bereich über den gesamten Querschnitt des Tragholms gleichförmig mit gegenseitigem Abstand verteilt angeordnet und in ein elastomeres Material eingebettet sind. Wegen des geringen Radialabstands des biegeelastischen Zwischenbereichs von der Rotordrehachse liegen hier ebenfalls wieder die fiktiven Schlag- und Schwenkgelenke ungünstig nahe an der Rotormitte. Vor allem aber ist der Zwischenbereich des Tragholms nicht nur biege- und torsionsweich, sondern auch in hohem Maße instabil gegen Schubbelastungen, so daß es unter der Wirkung der am Rotorblatt angreifenden Querkräfte, also in erster Linie der Luftwiderstands- und -auftriebskräfte zu unkontrollierbaren Verformungen des Zwischenbereichs und Querverschiebungen der Blattachse kommt, wodurch ebenfalls wieder das Steuerverhalten des Rotors erheblich beeinträchtigt wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Rotor der beanspruchten Art so auszubilden, daß er bei stabiler, günstiger Lage seiner fiktiven Schlag- ond Schwenkgelenke und mit geringen, zum Winkeln der Blätter benötigten Steuerkräften im Bereich seines Tragholms ein exakt abgestimmtes Biege- und Torsionsverhalten garantiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Rotor gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Rotor wird durch die besondere Steganordnung und -dimensionierung in Verbindung mit der Aufspaltung des Tragholms in mehrere, voneinander getrennt verlaufende Faserverbundstränge im Bereich des Zwischenstücks eine äußerst geringe Torsionssteifigkeit, die ein Winkeln der Rotorblätter mit geringen Steuerkräften ermöglicht, bei zugleich exakt definierter Biegecharakteristik und vor allem auch Querkraftstabilität erzielt, so daß die beim Blattumlauf am Flügelabschnitt wirksamen Luftkräfte durch das Zwischenstück in Form von Schubkräften aufgenommen und an den Rotormast bzw. die Rotornabe übertragen werden, ohne daß es zu unzulässigen Qiierverformungen des Zwischenstücks und unkontrollierten Verlagerungen der fiktiven Schlag- und Schwenkgelenke, die ebenfalls im Bereich des Zwischenstücks, also radial außerhalb des nabenseitigen, biegesteifen Verbindungsstücks des Tragholms liegen, kommt Aufgrund dieser speziellen Ausbildung hat der erfindungsgemäße Rotor ein ähnlich günstiges Steuerverhalten wie übliche Rotoren mit Blattwinkelverstellgelenken, gegenüber diesen jedoch eine wesentlich einfachere, gewichtsmäßig leichtere Bauweise.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung

in werden durch die Elastomerschicht gemäß Anspruch 2 Verschiebungen zwischen den Holmabschnitten und den Einzelstegen ermöglicht, wodurch vor allem die Torsionssteifigkeit des Zwischenstücks und die dabei auftretenden Zwangsbiegebeanspruchungen weiter reduziert werden.

Durch die nach Anspruch 3 bevorzugte Materialwahl und Faserorientierung der Einzelstege wird eine hohe Schubfestigkeit in Richtung der Flächenerstreckung der Stege sichergestellt und der zentrale Schubübertragungs- bzw. Mittelteil des Zwischenstücks in einfacher und gewichtssparender Weise aus dem gleichen Material wie der Tragholm gefertigt

Durch die im Anspruch 4 gekennzeichnete Verlängerung der Schubstege und deren Verbindung mit den Holmabschnitter: des Verbindungsstücks wird eine besonders einfache, hochfeste und -steife Ausbildung des Verbindungsstücks erreicht

Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Rotors besteht in der speziellen

jo Gestaltung des Verbindungsstücks gemäß Anspruch 5, wodurch sichergestellt wird, daß unter der Wirkung der statischen, aus Zentrifugalkraft und Luftwiderstand resultierenden Lastanteile sämtliche Fasern über den gesamten Holmquerschnitt längs des Verbindungsstücks gleich stark gedehnt und dadurch Verformungen des Verbindungsstücks in Schwenkrichtung der Rotorblätter vermieden werden.

Wenn sich in diesem Fall der Flächenschwerpunkt des Holmquerschnitts im Bereich des Verbindungsstücks aus konstruktiven Gründen nicht auf die Wirkungslinie der Resultierenden aus Zentrifugal- und Luftwiderstandskraft legen läßt, sind einzelne Holmabschnitte im Bereich des Verbindungsstücks zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 6 steifer ausgebildet, wodurch sich die Lage der Zugmittelpunktslinie derart beeinflussen läßt, daß sie mit der Wirkungslinie der statischen Lastanteile zusammenfällt.

Längs des Verbindungsstücks überlagern sich den statischen zusätzlich die dynamischen Lastanteile in Form von Biegewechselbeanspruchungen, die zur Rotornabe hin zunehmen. Im Hinblick auf eine werkstoffgerechte Ausbildung des Verbindungsstücks, bei der Druckbeanspruchungen der Faserverbund-Holmabschnitte weitgehend vermieden werden, verlaufen diese im Bereich des Verbindungsstücks gemäß Anspruch 7 vorzugsweise derart divergierend, daß die Holmabschnitte nur in wenigen Ausnahmefällen, etwa bei stillstehendem Rotor oder Autorotation, und dann auch nur in geringem Maße, einer für Faserverbundbo werkstoffe ungünstigen Druckbelastung ausgesetzt sind. Aus Gründen einer weiteren "Verringerung der Torsionssteifigkeit des Zwischenstücks sind gemäß Anspruch 8 zweckmäßigerweise weitere Elastomerschichten vorgesehen, durch die bei einer Torsion des b5 Zwischenstücks die Zwangsbiegebeanspruchungen auch innerhalb jedes einzelnen Holmabschnitts reduziert werden. Zusätzlich oder wahlweise wird durch die spezielle Querschnittsform und -orientierung der Holm-

bzw. Gurtabschnitte gemäß Anspruch 9 der Torsionswiderstand des Zwischenstücks merklich herabgesetzt, ohne daß sich die geforderte Biegeelastizität und Schubfestigkeit des Zwischenstücks wesentlich verändert.

In fertigungs- und lastmäßig besonders günstiger Weise besteht jeder Holmabschnitt gemäß Anspruch 10 aus mindestens einem, unter Bildung einer Gurtschlaufe durchlaufenden Längsgurt. Durch die gemäß Anspruch 11 bevorzugte, gegenseitige Verschachtelung der Holmabschnitte benachbarter Rotorblätter wird ein besonders einfacher, sehr platzsparender Anschluß der Tragholme an der Rotornabe mit wenigen Krafteinleitungspunkten erreicht.

!rn Hinblick auf eine günstige Lage der durch das Zwischenstück definierten fiktiven Schlag- und Schwenkgelenke mit vergleichsweise großem Radialabstand von der Rotordrehachse empfiehlt es sich, die Länge des Verbindungsstücks und des daran anschließenden Zwischenstücks gemäß Anspruch 12 zu bemessen.

Um das Steuerverhalten des erfindungsgemäßen Rotors weiter zu verbessern, ist für die Blattwinkelsteuerung vorzugsweise das Hohlprofil gemäß Anspruch 13 vorgesehen, durch das auch bei einem größeren Abstand der Steuerstange von dem flügelseitigen Ende des Zwischenstücks eine exakte, von Übertragungsfehlern freie Blattwinkeleinstellung in Abhängigkeit von der Einstellage der Steuerstange garantiert wird.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Aufsicht eines Rotors, wobei der Einfachheit halber lediglich ein Rotorblatt mit zugeordnetem Tragholm und von einem weiteren Rotorblatt nur dessen Anschlußbereich am Rotormast gezeigt ist;

F i g. 2 einen schematischen Teilschnitt längs der Linie H-Il der F ig. 1;

Fig. 3 einen seheinatischen Schnitt des Flügelabschnitts längs der Linie Ill-Ill der F i g. 1;

F i g. 4 einen schematischen Schnitt des Tragholms im Bereich des Zwischenstücks längs der Linie IV-IV der Fi g. 1; und

F i g. 5 einen schematischen Schnitt des Tragholms im Bereich des Verbindungsstücks längs der Linie V-V der Fig. 1.

Der in der Zeichnung gezeigte Vierblattrotor 2 enthält als Hauptbestandteile einen zentralen Rotormast 4 und Rotorblätter 6. von denen in F i g. 1 nur eines bis zur Blattspitze und ein zweites lediglich im Bereich der Anschlußstelle am Rotormast 4 dargestellt ist. Der Blattanschluß am Rotormast 4 erfolgt über einen von der Blattspitze bis zum Rotormast einteilig durchlaufenden Tragholm 8 aus Faserverbundwerkstoff mit durchgehend unidirektionalem Faserverlauf in Holmlängsrichtung, wie dies durch die Längspfeile in den F i g. 1 und 2 angedeutet ist Unterteilt ist der Tragholm 8 in mehrere Funktionsbereiche unterschiedlicher Ausbildung, nämlich ein am Rotormast 4 über Anschlußbolzen 10 gesichertes, hochsteif ausgebildetes Verbindungsstück 12, das bis zum etwa 0,1 fachen des Rotorradius R von der Rotordrehachse zur Blattspitze reicht, ein daran anschließendes, torsions- und biegeela- &5 stisches, jedoch schubkraftübertragendes Zwischenstück, 14 das etwa bis zum 0,2fachen Rotorradius R reicht und ein vom Zwischenstück 14 längs des auftriebserzeugenden Flügelabschnitts 16 des Rotorblatts 6 zur Blattspitze verlaufendes, massives Außenstück 18 etwa sichelförmigen Querschnitts (F i g. 3), das gemeinsam mit einem Stützkern 20 aus Schaumstoff von einem dünnwandigen, aus Faserverbundwerkstoff mit in Spannweitenrichtung unter etwa ±45° sich kreuzender Faserrichtung bestehenden Torsionskasten 22 umschlossen ist und das Tragflügelprofil im Bereich des Flügelabschnitts 16 bildet.

Das Zwischenstück 14 des Tragholms 8 hat einen möglichst niedrigen Torsionswiderstand, um Blattwinkeleinstellbewegungen des Flügelabschnitts 16 mit geringen Steuerkräften zu ermöglichen, muß zugleich entsprechend der Wirkung fiktiver Schlag- und Schwenkgelenke eine definierte Biegeelastizität in Schlag- und Schwenkrichtung aufweisen und vermag zusätzlich die am Flügelabschnitt 16 in Schlag- und Schwenkrichtung wirksamen Querkräfte ohne unzulässige, Undefinierte Verformungen und dementsprechend Verlagerungen der fiktiven Gelenke an das torsions- und biegesteife Verbindungsstück 12 und somit den Rotormast 4 zu übertragen. Damit das Zwischenstück 14 diese Steuerfunktionen erfüllt, ist der längs des Außenstücks 18 massive Tragholm 8 vom mastseitigen Ende des Flügelabschnitts 16 an in mehrere — bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei — Holmabschnitte 24Λ, B und C aufgeteilt, die vom inneren Ende des Außenstücks 18 zunächst in einem kurzen Übergangsbereich auseinanderlaufen, wie dies in F i g. 1 in gestrichelten Linien gezeigt ist. und sich dann längs äußerer Randzonen des Zwischenstücks 14 mit parallelem Abstand zueinander zum Verbindungsstück 12 erstrecken. Die beiden Holmabschnitte 24Λ und 24ß liegen in Schlagrichtung übereinander, während der Holmabschnitt 24Cin Rotordrehrichtung Dnach vorne versetzt gegenüber den Holmabschnitten 24/4, B angeordnet ist und in der Mitte zwischen diesen liegt. Zwischen die Holmabschnitte 24A B und C sind dünnwandige, schubfeste Stege 26, 28 aus einem Faserverbundwerkstoff mit sich in Steglängsrichtung unter etwa ±45° kreuzender Faserrichtung eingeklebt, wie dies in den F i g. 1 und 2 durch die Kreuzschraffur angedeutet ist. Wie Fig.4 am deutlichsten zeigt, sind der in der Rotordrehebene liegende Horizontalsteg 26 und der parallel zur Rotordrehachse bzw. in Schlagrichtung angeordnete Vertikalsteg 28 zu einem schubkraftübertragenden Mittelteil 30 T-förmigen Querschnitts verbunden, jedoch kann vor allem bei mehr als drei Holmabschnitten und einer anderen geometrischen Holmanordnung auch eine andere offene, etwa strahlen- oder kreuzförmige Querschnittsform für das aus Stegen bestehende, Schubkräfte in Schlag- und Schwenkrichtung übertragende Mittelteil 30 gewählt werden.

Jeder Holmabschnitt 24Λ, B, C besteht aus zwei Gurthälften 32 und 34, von denen die Gurthälfte 32 ausgehend vom Außenstück 18 des Tragholms 8 auf der einen Seite des zugeordneten Schubstegs 26 bzw. 28 durchgehend zum Rotormast 4 verläuft, dort eine Gurtschlaufe 36Λ bzw. B bzw. C bildet und dann als zweite Gurthälfte 34 auf der anderen Seite des zugeordneten Stegs 26 bzw.. 28 wieder zurück in das Außenstück 18 des Tragholms 8 verläuft Im Bereich des Zwischenstücks 14 ist jede Gurthälfte 32, 34 parallel zum zugeordneten Schubsteg 26 bzw. 28 nochmals in mehrere (gemäß der Zeichnung in zwei) Gurtabschnitte 38Λ und 38ß unterteilt, wobei die einzelnen Gurtabschnitte 38A 38S miteinander und mit dem dazwischenliegenden Steg 26 bzw. 28 jeweils durch dünne

Zwischenschichten 4OA bzw. 40S aus elastomerem Material verklebt sind, wie dies in Fig.4 für den Holmabschnitt 24C gezeigt ist. Die einzelnen Gurtabschnitte 3SA, B haben einen länglichen, rechteckförmigen Querschnitt mit einer wesentlich größeren Querschnittshöhe als -breite, wobei die Querschnittsmittellinien in Richtung der Querschnittshöhe parallel zu dem zugeordneten Steg 26 bzw. 28 verlaufen oder sich in einem gemeinsamen Punkt auf dem Steg kreuzen. Unter Berücksichtigung der Querschnitsform und -anordnung der Holm- bzw. Gurtabschnitte und der elastomeren Zwischenschichten sind die Steghöhen a, b im Zwischenstück 14 so gewählt, daß dieses außer einer niedrigen Torsionssteifigkeit auch eine definierte, geringe Biegesteifigkeit in Schwenk- und Schlagrichtung aufweist und zugleich eine bestimmte Formstabiütät gegen die beim Blattumlauf auf den Flügelabschnitt 16 einwirkenden Querkräfte hat, so daß diese durch das Zwischenstück 14 in Form von Schubbelastungen des aus den Stegen 26, 28 bestehenden Mittelteils 30 ohne unkontrollierte Deformationen des Zwischenstücks 14 an das Verbindungsstück 12 übertragen werden. Die eine Verschiebung der einzelnen Gurtabschnitte 3SA, B zulassenden Elastomerschichten 4OA, B sind nur im Bereich des Zwischenstücks 14 vorhanden, wo die einzelnen Gurtabschnitte 24Λ B und C parallel zueinander verlaufen.

Dementsprechend sind die beiden Gurthälften 32,34 im Bereich des Verbindungsstücks 12 wieder einteilige Faserverbundstränge mit unidirektionaler Faserrichtung, die fest mit den Außenrändern der sich in das Verbindungsstück 12 bis zum Beginn der Gurtschlaufen 36 fortsetzenden Stege 26 bzw. 28 verklebt sind (F i g. 5). Die Steghöhen a und b bzw. der gegenseitige Abstand der Holmabschnitte 24Λ, B und C nimmt längs des Verbindungsstücks 12 zum Rotormast 4 hin kontinuierlich zu. Wie F i g. 2 am deutlichsten zeigt, sind die beiden in Schlagrichtung übereinanderliegenden Schlaufen 36Λ und 365 durch einen gemeinsamen, parallel zur Rotordrehachse verlaufenden Anschlußbolzen 10 am Rotormast 4 gesichert, und zwar jeweils über eine zwischen dem Schlaufeninnenrand und dem Anschlußbolzen 10 wirksame Anschlußhülse 42 und eine die Schlaufe 36/4 bzw. B auf der Außenseite umfassende Stützschale 44, die die Gurtschlaufen bei Druckbelastung am Rotormast 4 abstützt. Die gegenüber den Schlaufen 36A B um 90° verdrehte und in Drehrichtung D nach vorne versetzte Gurtschlaufe 36C hingegen ist über einen lösbaren Nebenbolzen 46 (F i g. 1) und ein die Schlaufe auf der Außenseite einfassendes Paßstück 48 am Anschlußbolzen 10 des in Drehrichtung D benachbarten Rotorblatts 6 gesichert, -wobei das Paßstück 48 in einer zwischen den Gurtschlaufen 36A und fliegenden Aussparung 50 des Rotormastes 4 sitzt Durch Ziehen des Nebenbolzens 46 kann das zugeordnete Rotorblatt 6 um den Anschlußbolzen 10 als Schwenkachse in eine Faltlage gebracht werden. Im Schlaufenbereich sind keilförmige Füllstücke 52 etwa aus Schaumstoff zwischen die beiden Gurthälften 32,34 jeder Schlaufe 36 eingeklebt, die sich von der Anschlußhülse 42 bzw. dem Nebenbolzen 46 bis zum inneren Ende der Schubstege 26 bzw. 28 erstrecken.

Damit die aus dem Luftwiderstand und der Zentrifugalkraft im Nennbetrieb des Rotors resultierende Zugkraft, deren Wirkungslinie in F i g. 1 für ein typisches Rotorsystem durch die strichpunktierte Linie V dargestellt ist, im Verbindungsstück 12 keine Verformungen in Schwenkrichtung hervorruft, müssen sämtliche Fasern der Holmabschnitte 24A, flund Cunter der Wirkung dieser Zentrifugalkraft gleich stark gedehnt werden, d. h. in jedem Querschnitt des Verbindungsstücks 12 muß der Zugmittelpunkt Z mit der Wirkungslinie V dieser resultierenden Zugkraft zusammenfallen. Da die Wirkungslinie V nicht auf der durch die Querschnittsgeometrie des Verbindungsstücks 12 definierten Flächenschwerpunktslinie 5 liegt, wird der Zugmittelpunkt Z im Bereich des Verbindungsstücks 12

ίο durch Zugabe von Faseranteilen unterschiedlichen Elastizitätsmoduls zu den Gurthälften 32, 34 einzelner Holmabschnitte 24 aus dem Flächenschwerpunkt S auf die Zugkraft-Wirkungslinie V verlegt, wie dies für den in F i g. 5 gezeigten Querschnitt des Verbindungsstücks 12 durch die zusätzlich auf die Gurthälften 34 der Holmabschnitte 24.4 und B aufgeklebten Faseranteile 54 gezeigt ist, deren ebenfalls unidirektionale Fasern einen wesentlich höheren Elastizitätsmodul als die Fasern der Holmabschnitte 24 haben und z. B. bei Verwendung von Glasfasern für die Holmabschnitte aus Kohlefasern aufgebaut sind.

Den statischen Anteilen, die aus den am Flügelabschnitt 16 angreifenden Luft- und Zentrifugalkräften resultieren, überlagern sich im Bereich des Verbindungsstücks 12 noch zusätzlich dynamische Biegewechselbeanspruchungen, die durch die Schlag- und Schwenkbewegungen der Rotorblätter hervorgerufen werden und längs des Verbindungsstücks 12 zur Rotordrehachse hin zunehmen. Die Abstände a und b zwischen den Holmabschnitten 24Λ, B und C werden daher längs des Verbindungsstücks 12 so stark vergrößert, daß dort die gemeinsam aus den statischen Lastanteilen und den dynamischen Biegebeanspruchungen resultierenden Belastungen in jedem Holmabschnitt in der überwiegenden Zahl der Lastfälle reine Zugbeanspruchungen hervorrufen; lediglich bei stillstehendem Rotor, bei Autorotation oder bei negativem Lastvielfachem sind einzelne Holmabschnilte auf Druck beansprucht, wobei diese Druckkräfte über die Stützschalen 44 bzw. das Paßstück 48 an den Rotormast 4 abgesetzt werden.

Durch die Verlegung der Zugmillelpunktslinie des Verbindungsstücks 12 auf die Kraftwirkungslinie V und eine entsprechende Abstandsvergrößerung der HoImabschnitte 24Λ, B und C im Bereich des Verbindungsstücks 12 wird somit eine äußerst last- und werkstoffgünstige Gestaltung des Verbindungsstücks 12 erzielt, so daß dieses auch bei einer größeren Axiallänge (etwa 10% des Rotorradius R) unter den einwirkenden

so statischen und dynamischen Belastungen hochsteif bleibt und eine starre, in Schlag- und Schwenkrichtung im wesentlicher, verformungsfreie Fixierung des Zwischenstücks 14 am Rotormast 4 garantiert
Zur Blattwinkelsteuerung ist mit dem Torsionskasten 22 am inneren Ende des Flügelabschnitts 16 ein biege- und vor allem torsionssteifes Rohrstück 56 verbunden, das ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff sich unter etwa ±45° kreuzender Faserrichtung besteht und das Zwischen- und Verbindungsstück 12,14 mit so großem Abstand umgreift, daß es über den gesamten Torsionsund Biegebereich des Zwischenstücks 14 die Holmabschnitte 24 nicht berührt Am inneren Rohrende 58 ist eine übliche Steuerstange 60 zur Biattwinkelsteuerung angelenkt, wobei die Axiallänge des Rohrstücks 56 und der seitliche Abstand des Angriffspunktes 62 der Steuerstange 60 von der Mittelachse des Rohrstücks 56 bzw. von der durch die Torsionsachse des Zwischenstücks 14 definierten Blattwinkeldrehachse so bemessen

sind, daß sich bei einem Durchbiegen des Zwischenstücks 14 in Schlagrichtung ein Blattwinkelrücksteuereffekt ergibt. Dieser Rücksteuereffekt ist um so größer, je weiter das Rohrstück 56 in Richtung der Rotordrehachse über das Zwischenstück 14 hinausreicht und je geringer der seitliche Abstand des Angriffspunktes 62 in Rotordrehrichtung D von der Blattwinkeldrehachse ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotor für ein Drehflügelflugzeug mit gelenklosem Blattanschluß, bei dem die auftriebserzeugenden Flügelabschnitte der Rotorblätter an ihren inneren Enden jeweils an ein torsions- und biegeelastisches, Blattwinkel-, sowie Schlag- und Schwenkbewegungen des Flügelabschnitts zulassendes, zugfestes Zwischenstück angeschlossen sind, das über ein im wesentlichen starres Verbindungsstück am Rotormast gehaltert ist, und jeder Flügelabschnitt gemeinsam mit dem zugeordneten Zwischen- und Verbindungsstück einen einteilig vom Flügelabschnitt bis zum Rotormast durchlaufenden Tragholm aus Faserverbundwerkstoff mit in Holmlängsrichtung unidirektionaler Faserrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragholm (8) im Bereich des Zwischenstücks (14) in mindestens drei, um die Mittelachse des Zwischenstücks herum angeordnete, durch dünnwandige, schubfeste Einzelstege (26, 28) miteinander verbundene Holmabschnitte (24A B, C) unterteilt ist und die Stege einen im Querschnitt über die gesamte Länge des Zwischenstücks nach außen offenen Mittelteil (30) mit einer entsprechend der geforderten Biege- und Torsipnselastizität des Zwischenstücks bemessenen Steghöhe (a, ^bilden.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Zwischenstücks (14) zwischen die Holmabschnitte (24Λ, B, C) und die zugeordneten Stege (26,28) jeweils eine Elastomerschicht (40ß,)eingeIegt ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (26, 28) aus Faserverbundwerkstoff mit einer sich zur Steglängsrichtung unter etwa ±45° kreuzenden Faserrichtung bestehen.

4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (26, 28) längs des Verbindungsstücks (12) in Richtung des Rotormastes (4) fortgesetzt und mit den Holmabschnitten (24A B, C) verschiebefest verbunden sind.

5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugmittelpunktslinie (Z) des Verbindungsstücks (12) im wesentlichen mit der im Blattschwerpunkt angreifenden Resultierenden (V) aus der Zentrifugal- und der Luftwiderstandskraft im Nennbetrieb des Rotors zusammenfällt.

6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Holmabschnitte (24A B) im Bereich des Verbindungsstücks (12) durch Faseranteile (54) mit einem höheren Elastizitätsmodul steifer als die übrigen Holmabschnitte [24C) ausgebildet sind.

7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Holmabschnitte (24A B, C) im Bereich des Verbindungsstücks (12) vom Zwischenstück (14) zum Rotormast (4) derart zunehmend größer bemessen ist, daß die Holmabschnitte im Nennbetrieb des Rotors jeweils überwiegend zugbeansprucht sind.

8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Holmabschnitte (24A B, C) jeweils aus mehreren, im Bereich des Zwischenstücks (14) durch eine Elastomerschicht miteinander verbundenen Gurtabschnitten (38AifJbestehen.

9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohn- bzw. Gurtabschnitte (24Λ B, C bzw. 38Λ B) jeweils eine größere Querschnittshöhe als -breite haben und mit ihrer größeren Querschnittshöhe im wesentlichen parallel zum zugeordneten Steg (26,28) angeordnet sind.

10. Rotor nach einem der vorhergehenden ίο Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Holmabschnitt (24A, B, C) aus mindestens einem, von der Blattspitze über das Zwischen- und das Verbindungsstück (12, 14) zum Rotormast (4) und unter Bildung einer Gurtschlaufe (36A, B, C) von dort wieder zurück zur Blattspitze verlaufenden Längsgurt (32,34) besteht

11. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Rotormastes (4) mindestens zwei Holmabschnitte (24A B) jedes Rotorblatts (6) in Richtung der Rotordrehachse übereinanderliegend auf Abstand gehalten sind und zwischen diesen ein über einen gemeinsamen Anschlußbolzen (10) am Rotormast befestigter Holmabschnitt (24Q des unmittelbar benachbarten Rotorbiatts angeordet ist.

12. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (12) vom Rotormast (4) bis etwa zum 0,1 fachen und das daran anschließende Zwischenstück (14) bis etwa zum 0,2fachen Rotorradius (R) zwischen Rotordrehachse und Blattspitze reicht.

13. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein das Zwischenstück (14) mit Abstand umgreifendes, torsionssteifes Hohlprofil (56), das einerseits mit dem inneren Ende des Flügelabschnitts (16) fest verbunden und andererseits an eine die Blattwinkelsteuerung bewirkende Steuerstange (60) angeschlossen ist.