DE2806119A1 - ROTOR BLADE, IN PARTICULAR FOR ROTARY WING AIRPLANES - Google Patents

ROTOR BLADE, IN PARTICULAR FOR ROTARY WING AIRPLANES

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DE2806119A1 DE19782806119 DE2806119A DE2806119A1 DE 2806119 A1 DE2806119 A1 DE 2806119A1 DE 19782806119 DE19782806119 DE 19782806119 DE 2806119 A DE2806119 A DE 2806119A DE 2806119 A1 DE2806119 A1 DE 2806119A1
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Description

Rotorblatt, insbesondere für DrehflügelflugzeugeRotor blades, in particular for rotary wing aircraft

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rotor blade according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Rotorblatt ist bekanntlich wegen seines Halsabschnittes schlag- und schwenkgelenklos an der Rotornabe anschließbar, führt also - im Vergleich zu Rotoren mit Blattanschlußgelenken - zu konstruktiver Vereinfachung und geringem Gewicht des Rotorkopfes. Jedoch ist der betreffende gelenklose Rotor wegen auftretender Biegewechsellasten, Rücksteuerungsmomente und möglicher instabiler Schwingungen der Rotorblätter dynamisch schwerer beherrschbar. Such a rotor blade is known because of its neck portion Can be connected to the rotor hub without impact and swivel joints, so it leads - in comparison to rotors Blade connection joints - for structural simplification and low weight of the rotor head. However, the hingeless rotor in question is due to alternating bending loads, Reverse control torques and possible unstable vibrations of the rotor blades are more difficult to control dynamically.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotorblatt der eingangs genannten Art unter Beibehaltung eines einfachen Aufbaus mit einer sein aeroelastisches Verhalten derart beeinflussenden Einrichtung zu versehen, daß die dynamischen Eigenschaften des betreffenden Rotors im Sinne höherer aeromechanischer und —elastischer Stabilität änderbar sind.The invention is based on the object of providing a rotor blade of the type mentioned at the beginning while maintaining a simple one To provide the structure with a device influencing its aeroelastic behavior in such a way that the dynamic Properties of the rotor in question can be changed in terms of higher aeromechanical and elastic stability are.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan-Spruchs 1 gelöst, wonach also Biegeverformungen des Rotorblattes eine Blattverdrehung bewirken können,d. h. derThis object is achieved according to the characterizing part of patent claim 1, according to which therefore bending deformations of the rotor blade cause blade twist, d. H. the

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- 4 - Akte 8272- 4 - File 8272

Blatteinstellwinkel ist durch Biegeverformungen änderbar. Hierbei ist für die Kopplung Biegeverformung/Blattverdrehung die jeweils gewählte (beliebig wählbare) Position des die torsionssteife Verbindung beschlagseitig nur in Schwenk- und Schlagrichtung fixierenden Punktes gegenüber der Torsionsachse in Profiltiefen- und Profildickenrichtung maßgebend.Blade pitch angle can be changed by bending deformations. For the coupling of bending deformation / blade twisting, the selected (freely selectable) position of the the torsionally rigid connection on the hardware side only at the point that is fixed in the pivoting and impact direction relative to the torsion axis decisive in the direction of the profile depth and profile thickness.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Unteransprüchen gekennzeichneten, baulich vorteilhaften Weiterbildungen näher erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung inAn exemplary embodiment of the invention is described structurally below with reference to what is characterized in the subclaims advantageous developments explained in more detail. The drawing in

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht einFig. 1 in a perspective view

Rotorblatt,an seinem Blattflügelabschnitt abgebrochen,Rotor blade, broken off at its blade section,

Fig. 2 und 3 nur symbolisch das Rotorblatt gemäß Fig. 1 in einer Lage mit SchwenkFIGS. 2 and 3 only symbolically show the rotor blade according to FIG. 1 in a pivoting position

biegeverformung, wobei Fig. 3 das Blattprofil auch in der Blattausgangslage zeigt.bending deformation, FIG. 3 also showing the blade profile in the initial blade position shows.

Bei einem Rotorblatt besteht der an einem Blattflügelabschnitt 1 einstückig anschließende, sich zur Blattwurzel 3 hin verjüngende Halsabschnitt 2 (in Strichliniendarstellung in Fig. 1 und 2) beispielsweise im wesentlichen aus in Blattlängsrichtung sich erstreckenden Faserrovings in einer Kunststoffmatrix. Über einen den Halsabschnitt 2 wurzelseitig fassenden Beschlag 4 kann das Rotorblatt schlag- und schwenk— gelenklos an einer (nicht dargestellten) Rotornabe angeschlossen werden, weil es die Schlag- und Schwenkbewegungen aufgrund der gewählten in Schlag- und Schwenkrichtung biegeweichen Konfiguration des Halsabschnittes auszuführen vermag. Dabei ist naturgemäß auch eine gewisse Torsionsweichheit des Halsabschnittes 2 gegeben bzw. ist/daraus resul-In the case of a rotor blade, there is one on a blade wing section 1 neck section 2 adjoining in one piece and tapering towards the leaf root 3 (in dashed lines in Fig. 1 and 2), for example, essentially consisting of fiber rovings extending in the longitudinal direction of the blade in a plastic matrix. The rotor blade can flap and pivot via a fitting 4 that grips the neck section 2 on the root side. be hingelessly connected to a (not shown) rotor hub because it is due to the flapping and pivoting movements able to perform the selected configuration of the neck section, which is flexible in the flapping and pivoting direction. Naturally, the neck section 2 also has a certain torsional softness or is / is the result of this.

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- 5 - Akte 8272- 5 - File 8272

tierenden Verdrehungen des Blattflügelabschnittes 1 gegenüber dem Beschlag 4 um die Blattorsionsachse 5, die identisch mit der Blattwinkelachse sein kann, zu rechnen. Dies macht sich die Erfindung zu Nutze, nämlich z.B» gemäß Fig.l mittels einer der Außenkontur des Blattflügelabschnittes 1 angepaßten und rundum stoffschlüssig angefügten torsionssteifen Hülle 6, welche z.B. aus kunstharzgetränkten Fasermatten aufgebaut sein kann. Diese Hülle 6 ist eine (im Beispielsfall nur) in Schwenkrichtung biegesteife Verbindung zwischen dem Blattflügelabschnitt 1 und dem wurzelsei tigen Beschlag 4, wobei sie, den Halsabschnitt 2 berührungsfrei verkleidend, beschlagseitig nur an einem in Profildickenrichtung mit Abstand a(Fig. 3) zur Torsionsachse 5 liegenden Punkt 7 gegen Bewegungen in Schwenk- und Schlagrichtung fixiert ist. Letzteres geschieht ausgehend von einerfaüLlenseitigen Lasche 8 über einen in Blattlängsrichtung angeordneten Bolzen 9, der beschlagsei tig in einer an dem (gegenüber der Torsionsachse 5) exzentrischen Punkt 7 angeordneten Lasche 10 drehbar gela-animal rotations of the leaf wing section 1 opposite the fitting 4 around the blade torsion axis 5, which can be identical to the blade angle axis. this makes use of the invention, namely for example »according to Fig.l by means of one of the outer contour of the blade wing section 1 adapted and all around materially attached torsionally rigid Cover 6, which can be made up of synthetic resin-soaked fiber mats, for example. This shell 6 is a (in Example case only) in the pivoting direction rigid connection between the leaf wing section 1 and the root egg term fitting 4, whereby they, the neck portion 2 clad without contact, fitting side only on one in Profile thickness direction at a distance a (Fig. 3) to the torsion axis 5 point 7 against movements in pivoting and lay direction is fixed. The latter is done starting from a flap 8 on the side of the fuselage via an in Bolt 9 arranged in the longitudinal direction of the blade, the eccentric point 7 arranged tab 10 rotatably loaded

2Q gert ist. Aufgrund der Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit (in Schwenkrichtung) der Hülle 6 hat eine, in Fig.2 z.B. um den Winkel"^ dargestellte, Schwenkbiegeverformung des Rotorblattes eine Kraft P (sogenannte Schwenkquerkraft) im Schubmittelpunkt 11 der Hülle 6 zur Folge, aus der wegen der Exzentrizität des beschlagseitigen Verbindungspunktes (Lasche 10) für den Bolzen 9 mit der Lasche 8 ein Torsions-Reaktionsmoment Μ.=Ρ.a der Hülle 6 um den Punkt 8 (hüllenseitige Lasche) resultiert. Dieses Reaktionsmoment bewirkt je nach Torsionssteifigkeit der Hülle 6 und Torsionsweichheit des Halsabschnittes 2 eine Änderung des Blatteinstellwinkels, was in Fig. 3 durch den Steuerwinkel*^ zwischen der durch eine Vollinie angedeuteten gedrehten Profillage und der durch eine Strichlinie angedeuteten Ausgangslage des Blattprofils (mit eingezeichnetem Halsabschnitt 2)2Q device is. Due to the torsional stiffness and bending stiffness (in the pivoting direction) of the sheath 6 has a pivoting bending deformation shown in FIG. 2, for example by the angle "^ of the rotor blade a force P (so-called lateral swivel force) in the thrust center 11 of the sheath 6 result, because of the eccentricity of the connection point on the fitting side (Tab 10) for the bolt 9 with the tab 8 a torsional reaction moment Μ. = Ρ.a of the shell 6 around the point 8 (shell-side Tab) results. This reaction torque is caused by the torsional stiffness of the shell 6 and the torsional softness of the neck portion 2 a change in the blade pitch angle, which is shown in Fig. 3 by the control angle * ^ between the rotated profile position indicated by a solid line and the initial position indicated by a dashed line of the leaf profile (with drawn neck section 2)

- 6 909833/0393 - 6 909833/0393

- 6 - Akte 8272- 6 - File 8272

verdeutlicht wird. Die somit bei dem Rotorblatt (erfindungsgemäß) bewirkte Kopplung zwischen Biegeverformungen und Blattverdrehung trägt zur Verbesserung der dynamischen Eigenschaften des mit solchen Rotorblättern bestückten Rotors bei«is made clear. The coupling between bending deformations thus brought about in the rotor blade (according to the invention) and blade twisting contributes to the improvement of the dynamic properties of the rotor equipped with such rotor blades at"

Während aus einer Exzentrizität des (Verbindungs-)Punktes 7 (bzw. 8) gegenüber der Torsionsachse 5 in Profildickenrichtung, wie in den Fig· I und 3 dargestellt, insbesondere eine Kopplung zwischen der Schwenkbewegung und Torsionsbewegung des Rotorblattes resultiert, ist dagegen bei einer Exzentrizität des Punktes 7 (bzw. 8) gegenüber der Torsions— achse in Profiltiefenrichtung insbesondere mit einer Kopplung der Schlagbewegung und Torsionsbewegung zu rechnen. In jedem Fall sind für das Vorzeichen und die Stärke der Kopplung der Abstand des Punktes 7 (bzw. 8) von der Torsionsachse 5 nach oben/unten bzw. vorne/hinten und die Größe des Abstandes maßgebend.While an eccentricity of the (connecting) point 7 (or 8) opposite the torsion axis 5 in the direction of the profile thickness, as shown in FIGS. 1 and 3, in particular a coupling between the pivoting movement and the torsional movement of the rotor blade results, is on the other hand with an eccentricity of the point 7 (or 8) compared to the torsion - axis in the profile depth direction, in particular, a coupling of the flapping movement and the torsional movement is to be expected. In each The case for the sign and the strength of the coupling is the distance of the point 7 (or 8) from the torsion axis 5 after top / bottom or front / back and the size of the distance are decisive.

Die im Ausführungsbeispiel angesprochene erste Kopplungsart (Schwenken—Torsion) bewirkt bei entsprechender Vorzei- chenwahl, d.h. insbesondere bei Anordnung des Punktes 7 (bzw.8) in der dargestellten Lage oberhalb der Torsionsachse 5, vornehmlich eine Erhöhung der aerodynamischen Dämpfung der Schwenkbewegung der Rotorblätter und damit sowohl eine Stabilisierung des isolierten Rotors wie auch eine Stabilisierung des Gesamthubschraubers (Luftresonanz von Rotor/Zelle). Die zweite Kopplungsart Schlagen-Torsion, in der Hubschraubertechnik prinzipiell bekannt als .0*3 -Rücksteuerung, bewirkt eine Verbesserung der flugmechanischen (statischen und dynamischen) Stabilität und einen Abbau der Böenempfindlichkeit des Hubschraubers; hierzu ist vorzugsweise eine Lage des Punktes 7 (in Profiltiefenrichtung) hinter der Torsionsachse 5 zu wählen.The first type of coupling mentioned in the exemplary embodiment (pivoting-torsion), with the appropriate precedence, choice, i.e. especially when point 7 (or 8) is arranged in the position shown above torsion axis 5 an increase in the aerodynamic damping of the pivoting movement of the rotor blades and thus both a stabilization of the isolated rotor as well as stabilization of the entire helicopter (air resonance from rotor / cell). The second type of coupling, flapping-torsion, known in principle in helicopter technology as .0 * 3 -return control, causes an improvement in the flight mechanical (static and dynamic) stability and a reduction in gust sensitivity of the helicopter; this is preferably a position of the point 7 (in the profile depth direction) behind the Torsion axis 5 to be selected.

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Claims (3)

MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, 8. Februar 1978MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, February 8, 1978 GESELLSCHAFT BTOl Hb/ThSOCIETY BTOl Hb / Th MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, O O η O 1 1 βLIMITED LIABILITY, O O η O 1 1 β MÜNCHEN 8272 ^ O Ub Il 9MUNICH 8272 ^ O Ub Il 9 Rotorblatt, insbesondere für DrehflügelflugzeugeRotor blades, in particular for rotary wing aircraft PatentansprücheClaims Rotorblatt, insbesondere für Drehflügelflugzeuge, mit einem in Schwenk- sowie Schlagrichtung biegeweichen und auch nicht ganz torsionssteifen Halsabschnitt, der einerseits in einstückiger Fortsetzung des Blattflügelabschnittes (oder dessen Tragholms) andererseits durch einen Beschlag gefaßt ist, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Blattflügelabschnitt (1) und dem Beschlag (4) eine den Halsabschnitt (2) überbrückende, ihm gegenüber wesentlich torsionssteifere sowie zumindest in Schwenkrichtung biegesteife Verbindung (Hülle 6) besteht, welche beschlagsei tig an einem mit Abstand zur Torsionsachse (5) des Halsabschnittes liegenden Punkt (7) gegen Bewegungen nur in Schwenk- und Schlagrichtung fixiert ist.Rotor blades, in particular for rotary wing aircraft, with a neck section that is pliable in the pivoting and impact direction and also not entirely torsionally rigid, on the one hand in one-piece continuation of the leaf wing section (or its support spar) on the other hand by a fitting is taken, characterized in that between the blade wing section (1) and the fitting (4) one that bridges the neck section (2), is significantly more torsionally stiff compared to it and at least in the pivoting direction Rigid connection (shell 6) exists, which is Beschlagsei tig at a distance from the torsion axis (5) of the Neck section lying point (7) is fixed against movements only in the pivoting and impact direction. 909833/0393909833/0393 OMiGiHAL INSPECTEDOMiGiHAL INSPECTED - 2 - Akte 8272- 2 - File 8272 2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die torsionssteife Verbindung (zwischen Blattflügelabschnitt und Beschlag) mittels einer der Außenkontur des Blattflügelabschnittes (1) angepaßten, rundum stoffschlüssig angefügten und den Kaisabschnitt (2) berührungsfrei verkleidenden torsionssteifen Hülle (6) hergestellt ist, deren Lage gegenüber dem Beschlag (4) durch einen punktförmigen Angriff ihres anderen Endes an dem beschlagseitigen (der Torsionsachse 5 gegenüber exzentrischen) Punkt (7) gesichert ist.2. Rotor blade according to claim 1, characterized in that that the torsionally rigid connection (between the blade wing section and fitting) by means of one of the outer contour of the blade wing section (1) adapted, all around firmly attached and the quay section (2) without contact cladding torsionally rigid shell (6) is made, the position of which relative to the fitting (4) through a punctiform attack at its other end on that Fitting side (the torsion axis 5 opposite eccentric) point (7) is secured. 3. Rotorblatt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der punktformige Angriff durch einen in Blattlängsrichtung angeordneten, hüllen— und beschlagseitig je in einer Lasche (8 bzw. 10) gelagerten Bolzen (9) erfolgt.3. Rotor blade according to claim 2, characterized in that that the punctiform attack by one in the longitudinal direction of the leaf arranged, shell and fitting side each in a bracket (8 or 10) mounted bolts (9) takes place. - 3-- 3- 909833/0393909833/0393
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