DE2922469A1

DE2922469A1 - Rotor fuer ein drehfluegelflugzeug

Info

Publication number: DE2922469A1
Application number: DE19792922469
Authority: DE
Inventors: Rene Louis Mouille
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1979-12-06
Also published as: IT7923223A0; IT1121236B; IN151974B; GB2025338A; US4304525A; GB2025338B; US4407633A; DE2922469C2; DE2953675C2

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE ? Cl 9 ? / RQ

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197«) . DIPL-ING. W.EITLE · D R. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL.-ING.W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUSJ · D-8000 MONCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29419 (PATHE)

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Societe Nationale Industrielle Aerospatiale, Paris / Frankreich

Rotor für ein Drehflügelflugzeug

Die Erfindung betrifft einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug der eine starre Nabe aufweist,mit welcher jede Rotorblattwurzel unter Zwischenschaltung eines '.laminierten sphärisches Drucklagers und einer Verstrebung zur elastischen Rückholung beim Rücktrieb verbunden ist.

Die FR-PS 73.15319, die am 1. Februar 1974 veröffentlicht wurde, beschreibt einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug, dessen völlig starre Nabe soviele rohrförmige radiale Arme aufweist wie Rotorblätter vorhanden sind; jede Blattwurzel wird im Inneren des zugeordneten rohrförmigen Armes gehalten, mit dem sie unter Zwischenschaltung insbesondere eines sphärischen Drucklagers gekuppelt ist, der sich ebenfalls im Innern des radialen Armes befindet, wobei ein Rücktriebs-Dämpfer hydraulischer oder pneumatischer Bauart seine Enden jeweils unter Zwischenschaltung von Kugelgelenken angekoppelt hat, und zwar ein Ende an die in' Frage stehende Rotorblatt-

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wurzel im Innern des entsprechenden rohrförmigen Armes und das andere Ende an einen außerhalb des radialen Armes liegenden, einem benachbarten Rotorblatt zugeordneten Punkt. Zu diesem Zweck, muß die Kolbenstange des Dämpfers die Wand des dem in Frage stehenden Rotorblattes zugeordneten rohrförmigen Armes über eine große öffnung durchdringen, die an der Basis dieses rohrförmigen Armes vorgesehen und mit einer Dichtungsanordnung versehen ist. Diese Nabe hat zahlreiche Nachteile: Ihre radialen rohrförmigen Arme, die Zug- und Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt sind - wobei die Zugbeanspruchungen durch die auf die Rotorblätter wirkende Zentrifugalkraft entstehen - müssen verhältnismäßig starke Wände aufweisen, was das Gewicht der Rotoranordnung merklich erhöht; der komplizierte Aufbau des Rotors bedingt eine .kostspielige Herstellung (komplizierte Form, zahlreiche Bearbextungsvorgänge und insbesondere Einstellvorgänge). Die in der Wand eines jeden rohrförmigen Armes für den Durchtritt der Kolbenstange des jeweiligen Dämpfers erforderliche öffnung schwächt beträchtlich den Widerstand dieses Armes gegen Ermüdung, sobald er erheblichen dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt ist.Beim Starten und Anhalten des Rotors werden die Rotorblätter nicht in ihre neutrale Position, die einem Anstellwinkel 0 entspricht, zurückgeführt, da die entsprechenden Dämpfer auf die Rotorblätter keine elastische Rückholkraft ausüben. Ferner wird die Zugbewegung jedes Rotorblattes nur durch die Anlage des Kolbens des entsprechenden Dämpfers gegen den Boden seines Zylinders begrenzt, so daß die Rotorblätter dieses bekannten Rotors beim Starten oder Anhalten des Rotors jeweils sehr unterschiedliche Positionen einnehmen können, wodurch während dieser Betriebsphasen eine erhebliche Störung auftreten kann, gemäß welcher das gesamte Drehflügelflugzeug mit der Drehfrequenz des Rotors erregt wird, wobei evtl. das Pänomen einer Eigenresonanz des Drehflügelflugzeuges auftritt, was unter der Bezeichnung "Grundresonanz" bekannt ist und das Flugzeug vor seinem Abflug oder nach seiner Landung erheblich beschädigen kann.

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Die FR-PS 75.15614, die am 19. März 19 76 ausgegeben wurde, beschreibt gleichfalls einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug, das eine völlig starre Nabe aufweist, die gleichermaßen mit radialen Armen entsprechend der Zahl der Rotorblätter verbunden ist. Jeder dieser radialen Arme enthält im Innern einen Hohlraum, der sich gegen die beiden Seiten des Armes öffnet, um die Einführung eines U-Elementes in den Hohlraum zu gestatten, wobei die äußeren Schenkel des U-Elementes fest mit einer Hülse verbunden sind, an der die entsprechende Blattwurzel befestigt ist. Das U-Element ist mit dem entsprechenden Arm der Nabe insbesondere über ein sphärisches Drucklager verbunden, das gleichfalls im Hohlraum des Armes angeordnet ist. Aus Elastomerem bestehende Rücktriebsdämpfer sind mit ihren Enden angeschlossen,und zwar mit einem Ende an die an einer. Blattwurzel befesticrte Hülse und mit dem anderen Ende unter , Zwischenschaltung einer Kugelgelenke aufweisenden Schubstange am zentralen Teil der Nabe, über welchen diese am Rotorholm befestigt ist. Diese Dämpferanordnung ist daher kompliziert,schwer und kostenspielig. Darüber hinaus muß die Nabe dieses bekannten Rotors aufgrund ihres Aufbaus eine Stärke in Richtung der Rotorachse aufweisen, die beträchtlich größer als die Stärke eines jeden Rotorblattes ist, so daß diese Nabe notwendiger Weise ein erhöhtes Gewicht aufweist, zu welchem noch das Gewicht der U-Elemente und der mit diesen verbundenen Hülsen hinzukommt. Der komplexe Aufbau dieser bekannten Nabe verursacht ferner eine kostspielige Fertigung.

Die französische Patentanmeldung 71.35410, die am 16. Juli 1971 unter der Nummer 2 063 9 69 veröffentlicht wurde, beschreibt eine elastische Verbindungsanordnung, die zwischen einem Rotorblatt eines Drehflügelflugzeuges und der Nabe des Rotors abfedert. Bei einer Ausführungsform dieser Anordnung ist ein elastisches Element und ein Dämpfungselement vorgesehen, die in Form mindestens einer Anzahl von parallelen Metallplatten vorliegen, zwischen denen Schichten eines zäh-elastischen Werkstoffes mit großer Steifheit und Remanenz

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gegenüber Verformungen angeordnet sind. Diese Verbindungsanordnung wird jedoch bei einem Rotor vorgesehen, dessen Nabe mit Armen ausgestattet ist, mit denen die Rotorblattwurzeln unter Zwischenschaltung rein mechanischer.· Rücktriebsgelenke verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug zu schaffen, welcher keine der vorausgehend aufgeführten Nachteile der bekannten Rotoren aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Rotor für ein Drehflügelflugzeug gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß dieVerstrebungen zur Rückholung beim Rücktrieb jeweils aus einer ab- ? wechselnden Schichtung von Metallplatten und zäh-elastischen Platten mit großer Remanenz gegenüber Verformung bestehen und Frequenzadapter bilden, daß die Enden der Gegenelemente unter Zwischenschaltung von Kugelgelenken befestigt sind, wobei das erste Ende mit einer der Rotorblattwurzeln und das zweite Ende mit einem Punkt der Nabe verbunden ist, und zwar derart, daß die Verstrebung immer geringfügig gegenüber dem zugehörigen Rotorblatt geneigt ist, und daß ferner der Mittelpunkt eines der Kugelgelenke benachbart zur Schlagbewegungsachse des Rotorblattes liegt, die durch den Mittelpunkt des zugehörigen sphärischen Drucklagers hindurchgeht.

Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors wird der Umfangsabschnitt der Rotornabe, die als flacher Ring mit polygonalem konvexem oder im wesentlichen kreisförmigem Umfang ausgebildet ist, in Achsrichtung des Rotors von soviel öffnungen durchbrochen, wie Rotorblätter vorhanden sind, wobei jeder sphärische laminierte Anschlag zwischen dem Außenrand einer dieser Öffnungen und den Enden der Schenkel eines Gabelstückes befestigt ist, das mit der zugehörigen Rotorblattwurzel fest verbunden ist, und ferner

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das zweite Ende einer jeden _:Verstrebung zur Rückholunq beim Rücktrieb unter Zwischenschaltung eines Kugelgelenks mit einem Punkt des Nabenumfangs verbunden ist, der zwischen den jeweiligen sphärischen ι laminierten Drucklagern liegt, die zum betrachteten Rotorblatt und zu dem im Drehsinn .des Rotors unmittelbar vorangehenden oder folgenden Rotorblatt liegen.

Da die Nabe des erfindungsgemäßen Rotors einen umfangsseitigen Abschnitt in Form eines flachen Ringes aufweist, mit dem die Rotorblattwurzeln insbesondere unter Zwischenschaltung von Gabelstücken gekoppelt sind, die mit den entsprechenden sphärischen Drucklagern über öffnungen des erwähnten umfangsseitigen Abschnittes der Nabe zusammenwirken, die sich in Achsrichtung des Rotors erstrecken, kann der genannte umfangs- ' seitige, als flacher Ring ausgebildete Abschnitt der Nabe in Richtung der Rotorachse eine Stärke aufweisen, die merklich geringer als die Stärke eines jeden Rotorblattes ist. Da ferner die Nabe keine radialen rohrförmigen Arme mit starker Wandung aufweist, kann sie erfindungsgemäß viel leichter als bei bekannten Rotoren der gleichen Bauart ausgebildet sein. Infolge seines einfachen Aufbaus kann die erfindungsgemäße Nabe verringerte Produktionskosten ermöglichen. Da jedes erfindungsmäße Rotorblatt über eire elastische, zur Rückholung dienende Verstrebung, welche noch näher beschrieben wird, befestigt ist, wird das Rotorblatt durch die Wirkung der aus zäh-elastischem Werkstoff bestehenden Platten einer beträchtlichen Rückholkraft gegen seine neutrale Stellung unterworfen, die einem Rücktriebs winkel 0 entspricht. Aus diesem Grunde nehmen beim Starten und Stoppen des erfindungsgemäßen Rotors alle seine Rotorblätter ihre jeweiligen neutralen Stellungen ein, wodurch das Auftreten einer erheblichen Störung mit Sicherheit vermieden wird, welche die Entstehung des gefährlichen Phänomens der "Grundresonanz" begünstigen könnte.

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Ferner spielen die mit elastischer Rückholung arbeitenden Verstrebungen die Rolle von Adaptern der Eigenfrequenzen beim Rücktrieb, insofern sie es dank ihrer elastischen Eigenschaften ermöglichen, die Eigengrundfrequenz der Schwingungen beim Rücktrieb jedes Rotorblattes auf einen Wert einzustellen, der ausreichend geringer als die entsprechende Frequenz bei einer Geschwindigkeit" entsprechend der Betriebsdrehzahl des Rotors ist, um jede Gefahr einer Resonanz zu vermeiden, wenn der Rotor in seinen Normalbetrieb eintritt, wobei dieser Wert jedoch ausreichend hoch ist, um die Beseitigung der durch eine Grundresonanz geschaffenen Probleme zu erleichtern.

Schließlich werden infolge der großen Beständigkeit des elastischen Werkstoffes, aus dem die zäh-elastischen Dämpfungsglieder der Verstrebungen bestehen, die Rücktriebsbewegungen der Rotorblätter stark gedämpft, insbesondere beim Starten und Anhalten des Rotors, wenn die Drehzahl des Rotors den der Eigenfrequenz der Grundschwingung der Rotorblätter beim Rücktrieb übersteigt, wodurch jede Gefahr des Auftretens des Phänomens der "Grundresonanz" beseitigt wird.

Es sind ferner Rotoren für Drehflügelflugzeuge bekannt, deren zentraler, im wesentlicher starrer, Teil des Kerns in Richtung der Rotorachse von soviel Öffnungen durchdrungen ist, wie Rotorblätter vorhanden sind, wobei ferner ein sphärisches Drucklager zwischen dem äußeren Rand jeder dieser öffnungen und den Enden der Schenkel eines Gabelstückes angeordnet ist, welches fest mit der zugehörigen Rotoblattwurzel verbunden ist. Jedoch weist die Nabe dieser bekannten Rotoren einen äußeren sternförmigen Abschnitt auf, mit einem Verbindungsarm für jedes Rotorblatt, der in der Ebene der sternförmigen Nabe abgeflacht und senkrecht zu dieser Ebene biegsam ist. Eine derartige sternförmige Nabe weist somit einen Durchmesser auf, der erheblich größer als der Durchmesser einer"Nabe mit einem konvexen oder kreisförmigen polygonalen Umfang

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im Einklang mit dem erfindungsgemäßen Rotor ist. Dieser bekannte Rotor verursacht somit einen größeren ·Rücktrieb bei sonst gleichen Bedingungen, als der erfindungsgemäße Rotor, so daß letzterer einen besseren energetischen Wirkungsgrad aufweist.

Bei gleichen Treibstoffverbrauch kann ein mit einem erfindungsgemäßen Rotor ausgestatteter Hubschrauber eine Geschwindigkeit erreichen, die etwa bei einem leichten Fluggerät um etwa 2% und bei einem schwereren Fluggerät um etwa 5% höher ist. Ferner können die biegsamen Arme dieser bekannten Rotoren aufgrund ihrer großen Biegsamkeit Schwierigkeiten beim Starten und Stoppen des Rotors infolge schwerer Windeinwirkung verursachen. Da die Nabe des erfindungsgemäßen Rotors einen merklich verringerten Durchmesser aufweist, können die Rotorblattwurzeln im geringen Abstand von der Rotorachse angeordnet werden, was weiterhin dazu beträgt, den Rücktrieb

des erfindungsgemäßen Rotors zu verringern und schließlich seine Stromlinienverkleidung erleichtert. Infolge ihres verringerten Durchmessers und des Fehlens von Armen kann die Nabe des erfindungsgemäßen Rotors ein Gewicht aufweisen, welches merklich unterhalb des Gewichtes einer sternförmigen Nabe mit vergleichbaren Eigenschaften liegt. Die Herstellung der Nabe des erfindungsgemäßen Rotors ist ferner erheblich einfacher als jene einer sternförmigen Nabe und infolgedessen viel weniger kostspielig. Schließlich verringert das Fehlen biegsamer Arme erheblich die Exzentrizität der Schlagbewegung der Rotorblätter und verringert bei sonst gleichen Umständen die Steuerleistung des Rotors um ungefähr 25% gegenüber einem sternförmigen Rotor; damit ergibt sich beim erfindungsgemäßen Rotor eine bedeutsame Verringerung des Schwingungspegels des Rotors.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors ist das Gabelstück, mittels welchem jede Rotorblattwurzel mit dem zugehörigen sphärischen Drucklager verbunden

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ist, eine Verlängerung der Rotorblattwurzel, wobei die Enden der Schenkel des Gabelstücks an der Halterung des laminierten sphärischen Drucklagers beispielsweise durch zwei Bolzen befestigt sind. Diese Ausfuhrungsform ist besonders vorteilhaft, indem sie es ermöglicht, jede Rotorblattwurzel so nahe wie möglich an die Rotorachse heranzubringen, und dabei die Anzahl der Rotorteile zu verringern.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors besteht das Gabelstück im wesentlichen aus einem radial angeordneten Mantel, wobei das am weitesten von der Nabe entfernte Ende des Mantels mit der zugehörigen Rotorblattwurzel beispielsweise durch zwei ^.Bolzen verbunden sind, die im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene verlaufen, während das andere Ende des Mantels zwei starre Elemente aufweist, die miteinander verbunden sind und die zu beiden Seiten des Umfangsabschnittes der Nabe ohne Berührung mit derselben angeordnet und an der Halterung des zugeordneten sphärischen Drucklagers beispielsweise mittels zweier Bolzen verbunden sind. Beispielsweise kann der Mantel im wesentlichen aus zwei starren Platten gebildet werden, die miteinander verbunden sind und im wesentlichen parallel zueinander und zu dem als flacher Ring ausgebildeten -ümfangsabschnitt des Rotors liegen.

Die letztgenannte Ausführungsform ist besonders vorteilhaft bei einem Rotor mit zurückklappbaren Rotorblättern; dabei genügt es, daß eine der Befestigungsbolzen des Mantels an der Rotorblattwurzel lösbar ist, um ein Umklappen des Rotorblattes in der Rotorebene zu gestatten, und zwar mittels Verschwenken um die andere Befestigungsachse des Mantels. Da es immer möglich ist, dem Mantel und insbesondere den beiden starren parallelen Platten, die den Mantel bilden, eine relativ geringe radiale Abmessung zu geben, weist diese Ausführungsform praktisch die gleichen Vorteile wie die bevorzugte Ausführungsform auf.

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Es sind bereits zahlreiche Ausführungsformen von hinteren Rotoren für Hubschrauber bekannt. Einige weisen mechanische Gelenke auf, die mit Kugel-, Rollen- oder Nadellagern ausgestattet sind. Andere nützen die den Befestigungsanordnungen der Rotorblätter gegebene Biegsamkeit aus, um eine Schlagoder Steigungsbewegung derselben zu gestatten. Ein hinterer Rotor dieser letztgenannten Bauart ist im französischen Patent 2 315 432 mit Anmeldetag vom 22. Juni 1976 beschrieben.

Dieser hintere, vier Rotorblätter aufweisende Rotor hat insbesondere zwei biegsame,blattförmig ausgebildete Längsstreben, die senkrecht zueinander angeordnet sind und in ihrem jeweiligen Mittelabschnitt zwischen zwei an der Rotorachse befestigten Platten gehalten werden und die Nabe der Rotorachse bilden, sowie vier Profilschalen, von denen jede eine Hälfte eines der Längsstreben umgibt und mit denen sie derart verbunden sind, daß die vier Rotorblätter gebildet werden. Obgleich die blattförmigen Längsstreben aus Fasern mit hoher Festigkeit bestehen, die mit einem hitzehärtbarem Kunstharz umkleidet sind, haben sie als Folge der erheblichen Beanspruchungen, denen sie unterworfen sind, eine begrenzte Lebensdauer, wofür insbesondere die Kombination der Biegebewegungen entsprechend der Schlagbewegung der Rotorblätter mit der Sorsionsbeweguncr entsprechend dei Steigungssteuerung der Rotorblätter verantwortlich ist. Ferner erfordert die Steigungssteuerung mittels Biegung

der Rotorblätter erhebliche Manövrierkräfte, welche die Montage von Servosteuerungen notwendig machen, die häufig aus Sicherheitsgründen doppelt vorhanden sind. Im übrigen muß im Falle einer Beschädigung eines einzigen Rotorblattes, und insbesondere jenes der blattförmigen Längsstrebe entsprechenden Teils,die Gesamtheit des Rotorblattes ausgewechselt werden, so daß infolgedessen zwei Rotorblätter ausgetauscht werden müssen. Darüber hinaus erschwert der Durchtritt der blattförmigen Längsstreben im Mittelabschnitt der Nabe die Anordnung einer üblichen SteigungssteuerurKjmittels eines zentralen Stabes, da es wenig zweckmäßig ist zum,Durchtritt dieses Stabes eine öffnung

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i^m mittleren Teil der erwähnten blattförmigen Längsstreben vorzusehen, wo diese erhöhten Beanspruchungen ausgesetzt sind. Im übrigen wird in der FR-PS 2 315 432 angegeben, daß es in diesem Fall erforderlich ist, zahlreiche Vorsichtsmaßnahmen bei der Ausbildung dieses Teils der Nabe zu treffen.

Der erfindungsgemäß ausgebildete hintere Hubschrauber-Rotor weist keine der vorausgehend erwähnten Nachteile auf: Seine Rotorblätter, wovon jedes unter Zwischenschaltung eines laminierten sphärischen Drucklagers mit der Nabe verbunden sind, weisen drei Freiheitsgrade auf und sind infolge der Steuerkräfte keinen übermäßigen Beanspruchungen ausgesetzt, welche ihre Lebensdauer verringern könnten. Die erforderliche Kraft, um jedem Rotoblatt eine Änderung ihrer Steigung zu erteilen, ist stark verringert, da es nicht erforderlich ist, den inneren Widerstand des zugehörigen sphärischen laminierten Drucklagars-zu überwinden. Wird ein erfindungsgemäßes Rotorblatt beschädigt, so kann es ausgewechselt werden, ohne daß gleichzeitig ein anderes Rotorblatt ausgetauscht werden muß. Schließlich ist es immer möglich, den mittigen Abschnitt der Nabe eines erfindungsgemäßen hinteren Rotors mit einer Öffnung zu versehen, um den freien Druchtritt einer Steueranordnung für Steigungsänderunge zu ermöglichen, die infolgedessen sehr einfach, kompakt und leicht ausgebildet sein kann und unter anderem, wie auch¹die Nabe selbst, eine einzigartige Verkleidungerhalten kann, um den Rücktrieb des Rotors zu verkleinern. Ungeachtet dieser Vorteile erfordert der erfindungsgemäße hintere Hubschrauber-Rotor praktisch keine Unterhaltung, abgesehen von einem eventuellen Ersatz der sphärischen laminierten Drucklagerund der Zurückholung dienenden Verstrebungen nach einer langen Betriebsdauer.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors für ein Drehflügelflugzeug weist eine Nabe mit einem unterschiedlichen, einfacheren und mechanisch widerstandfähigeren Aufbau auf und ist ferner kompakter, um einen verringerten Luftwiderstand zu ergeben. Dieser errindur : -lemäße Rotor fL^r>- ein Drehflügelflugzeug

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ist dadurch gekennzeichnet, daß sein Kern einen die Welle verlängerten Schaft aufweist, der eine obere und untere Platte trägt, wobei eines der starren Elemente eines jeden laminierten sphärischen Drucklaaers zwischen den. beiden Platten eingefügt und unmittelbar mit den Rändern derselben verbunden ist, und zwar in der Art eines starren Querelements, wobei jede Rotorblattwurzel mit dem anderen starren Element des zugeordneten spärischen Drucklagers über einen radial angeordneten Mantel verbunden ist, der eine Öffnung für den freien Durchtritt des sphärischen Drucklagers aufweist, und wobei ferner das erste und das zweite Ende einer jeden Verstrebung . jeweils unter Zwischenschaltung von Kugelgelenken befestigt sind und zwar das erste Ende mit dem Mantel, der.dem entsprechenden Rotorblatt zugeordnet ist, und das zweite Ende mit einem geeigneten Punkt des zentralen Schafts ; der Nabe. ^:

Da die obere und die untere Platte der Nabe dieses erfindungsgemäßen Rotors keine öffnung zum freien Durchtritt des sphärischen Drucklagersaufweisen und ferner ihre jeweiligen Ränder von starren Elementen der genannten,sphärischen, zwischen ihnen eingesetzten Drucklagergekreuzt werden, weisen die Platten der Nabe eine hervorragende mechanische Festigkeit auf und zwar einerseits gegenüber im wesentlichen radialen Zugkräften, die von der Einwirkung der Zentrifugalkraft auf jedes Rotorblatt herrühren und andererseits gegenüber statischen und dynamischen Biegemomenten bei Rotorblattschlag und Rücktrieb welche die umlaufenden Rotorblätter auf die Bauteile ausüben, welche ihre Befestigung an der Nabe sicherstellen.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors weisen die obere und untere Platte der Rotornabe vorzugsweise eine geringe Dicke auf und die Unterseite der unteren Platte ist mit beispielsweise radial verlaufenden Versteifungen versehen. Diese vorteilhafte Anordnung gestattet eine Gewichtsverringerung, sowie eine Senkung der Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Rotor-

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nabe ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen.

Die Erfindung wird anschließend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Rotors für ein Drehflügelflugzeug beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Grundriß einer Rotorblattwurzel eines erfindungsgemäßen Hauptrotors eines Hubschraubers, sowie den Nabenteil dieses Rotors, an welchem die Rotorblattwurzel befestigt ist,

Fig. 2 und 3 jeweils Schnitte nach den Linien II-II und III-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Grundriß einer weiteren Ausführungsform eines Hauptrotors eines Hubschraubers, der mit vier Rotorblättern ausgestattet ist, die in der Rotorebene zurückklappbar sind,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 einen Frontaufriß mit weggebrochenen Teilen eines erfindungsgemäßen hinteren Rotor für einen Hubschrauber,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6,

Fig. 8 einen Teil einer anderen Ausführungsform in einem Schnitt längs einer axialen Ebene der Nabe durch die Längsachse eines der Rotorblätter,

Fig. 9 eine Teilansicht der gleichen Ausführungsform in einem Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8,

Fig. 10 eine auseinandergezogene Darstellung des mit Öffnungen

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versehenen Mantels, welcher auf den Fig. 8 und 9 die Rotorblattwurzel mit dem zugeordneten sphärischen Drucklager verbindet,

Fig. 11 eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 8 gezeigten Nabe,

Fig. 12 einen analog der Fig. 9 geführten Schnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors, und

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht des Zwischenstücks, welches einen Teil des mit öffnungen versehenen Mantels bildet, der in der Ausführungsform nach Fig. 12 vorhanden ist.

Der in den Fig. 1 und 3 schematisch und in Teildarstellungen gezeigte Hauptrotor eines Hubschraubers weist vier Rotorblätter auf. Er besitzt eine Einstückig gefertigte Nabe 1, die in folgender Weise aufgebaut ist:

Ihr zentraler Teil ist rotationssymmetrisch zur Achse A des Rotors. Dieser zentrale Teil 1a der Nabe 1 bildet mit dem oberen Teil 2 des rohrförmigen Schafts des Rotors, mit welchem er über einen kegelstumpfförmigen Abschnitt verbunden ist, ein einheitliches Metallteil, das zur Gewichtsverringerung,beispielsweise ausgehend von einem geschmiedeten Gehäuse, insbesondere aus Stahl oder Titan erhalten wurde. Der Umfangsteil 1c der Nabe 1, der im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, wie die Fig. 1 bei 1f zeigt, ist mit seinem zentralen Teil 1a sowie mit dem Schaff ·. 2 des Rotors ebenfalls einteilig ausgebildet. Der Umfangsteil 1c, der als flacher Ring ausgebildeten Nabe wird in Achsrichtung A des Rotors von so viel Öffnungen 1d durchdrungen, wie der Rotor Rotorblätter enthält, womit im betrachteten Ausführungsbeispiel vier öffnungen vorhanden sind, die im Grundriß beispielsweise die in Fig. 1 er-

kennbare Form aufweisen und wovon jede einen Außenrand 1e aufweist,

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der in einer zur Achse A parallelen Ebene liegt und sich in Radialrichtung der Nabe vom zentralen Teil 1a der Nabe über eine kurze Strecke d zum im wesentlichen kreisförmigen Umfang 1f des Umfangsteils 1c erstreckt. Die aus dem Schaff. 2, dem zentralen Teil 1a und dem Umfangsteil 1c der Nabe des Rotors gebildete Anordnung weist dank der beschriebenen Struktur eine große mechanische Festigkeit auf, insbesondere gegenüber zentrifugalen Zugkräften und auf den Umfangsteil 1c ausgeübten Biegekräften, während das Gewicht der "!Anordnung gegenüber bekannten, gänzlich starren und im wesentlichen metallischen Naben erheblich verringert ist.

Am Außenrand 1e jeder der öffnungen 1d, welche am Umfangsteil 1c der Nabe vorhanden sind, ist ein laminiertes sphärisches drucklager bekannter Bauart befestigt, das in seiner Gesamtheit mit den Bezugszeichen 3 bezeichnet ist. Bei der betrachteten Ausführungsform weist dieses laminierte Drucklager, dessen geometrischer Mittelpunkt mit C bezeichnet ist, eine metallische Nabe in Form eines Kugelsegments 3a auf, das beispielsweise aus einer Aluminiumoder Titanlegierung besteht und zwei Nasen hat, die jeweils oberhalb und unterhalb des Umfangsteils Ic liegen, der zwischen der Öffnung 1d und dem Kreisumfang 1f (Fig.1) liegt. Diese Nabe 3a ist mit dem Umfangsteil 1c der Nabe über die Nasen, mittels eines Gewindebolzens 4 und einer Mutter (Fig. 3) verbunden. Das laminierte sphärische Drucklager 3 enthält ferner eine starre metallische Halterung 3c, die aus dem gleichen Metall wie die Nabe 3a besteht und deren Innenfläche als konkave Kugelsegmentfläche ausgebildet ist. Die Form dieser Halterung 3c ist in einem Querschnitt durch eine Radialebene der Nabe 1 aus Fig. 3 ersichtlich. Zwischen der konvexen Kugelfläche der Nabe 3a und der konkaven Kugelfläche der Halterung 3c ist eine abwechselnde Schichtung 3b von starren metallischen Kugelsegmentflächen angeordnet, die als Abschnitte konzentrischer Kugeln ausgebildet sind, sowie von elastomeren Schichten, wobei die Gesamtheit des einen Kern bildenden Kugelsegments 3a, der Halterung 3c, der metallischen Kugelsegmentflächen

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und der elastomeren Schichten 3b durch Vulkanisieren derart verbunden wird, daß ein Körper zur übertragung axialer Druckkräfte entsteht, der jedoch durch Beschneiden der elastomeren Schichten der Schichtung 3b elastisch verformbar ist, um relative Drehbewegungen der Nabe 3a und der Halterung 3c zu gestatten. Eine axial verlaufende konische Öffnung 3e ist in der Schichtung 3b derart vorgesehen, daß sie entsprechenden zylindrischen Löchern 3f und 3g zugeordnet ist, die in der Nabe 3a und der Halterung 3c vorhanden sind. Diese Öffnung 3e und die Löcher 3f und 3g erleichtern die Einführung des Elastomeren/zwischen die Metallteile durch Eingießen unter Druck vor dem Vulkanisieren der Anordnung.

Jedes der vier Rotorblätter, wie beispielsweise das Rotorblatt 5 des auf den Figuren 1-3 dargestellten Rotors, kann einen geeigneten Innenaufbau aufweisen und beispielsweise aus Kunstfasern oder Mineralfasern bestehen, die mit einem hitzehärtenden Kunstharz umhüllt oder vermischt sind, wobei die Fasern selbst durch Gewebelagen eingehüllt werden, die entsprechend einer bekannten Verfahrensweise mit Kunstharz imprägniert sind. Die Erfindung ist dessenungeachtet nicht auf die dargestellete Ausführungsform der Rotorblätter beschränkt. Sie besagt vielmehr, daß die Halterung 3c eines jeden sphärischen Drucklagars, wie beispielsweise des Druckla^ers 3, zwischen den Enden der Schenkel 5a und 5b eines Gabelstücks angeordnet ist, welches mit der Rotorblattwurzel des entsprechenden Rotorblatts 5 verbunden ist. Insbesondere ist in der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 das Gabelstück eine Verlängerung 5a - 5b der Rotorblattwurzel des Rotorblatts 5, wobei die Enden der genannten Schenkel jeweils mit dem oberen und unteren Ende der Halterung 3c des sphärischen Drucklagers 3 befestigt sind. Diese Befestigung erfolgt insbesondere mittels zweier Bolzen 6a und 6b,von denen jeder durch Ringe hindurchtritt, dde in fluchtenden Bohrungen der Enden der beiden Schenkel 5 a und 5b der Rotorblattwurzel des Rotorblatts 5 liegen, sowie durch eine Bohrung der Halterung'3c des sphärischen Drucklagers 3,

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wobei diese Bolzen durch Muttern 6c (Fig. 3) gehalten werden.

Erf indungsgemä.8 ist eine Verstrebung 7 zur elastischen Eückholung beim Rücktrieb jedem Rotorblatt 5 zugeordnet; wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht jede Verstrebung 7 aus einer abwechselnden Schichtung von Metallplatten 7a bis 7c und Platten 7d sowie 7e aus einem zähelastischem Werkstoff mit großer Remanenz gegenüber Verformungen, wobei die Platten 7a bis 7c durch Vulkanisieren oder Verkleben in der Schichtung gehalten werden. Ein Ende eines jeder Verstrebung 7 ist unmittelbar mit der entsprechenden Plattwurzel unter Zwischenschaltung eines Beschlags 8 und eines Kugelgelenks 9 verbunden, die am Ende einer Verlängerung der Inneren Metallplatte 7b befestigt sind. Das andere Ende einer jeden Verstrebung 7 wird durch Verlängerungen der beiden Äußeren metallischen Platten 7a und 7c gebildet, die durch Bolzen 10a und 10b an einem kurzen Mantel 11 befestigt sind, der selbst unter Zwischenschaltung eines Kugelgelenks mit einem Teil 13 verbunden ist, der durch einen Bolzen 14 an einem Punkt des Umfangsteils 1c der Nabe befestigt ist, wobei dieser Punkt zwischen dem sphärischen Anschlag 3 des zugehörigen Rotorblatts und dem entsprechenden, in Fig. 1 nicht dargestellten sphärischen Drucklager liegt, der dem unmittelbar im Drehsinn des Rotors vorausgehenden Rotorblatt zugeordnet ist. In Fig. 1 ist der Rotordrehsinn durch den Pfeil f angegeben.

Bei der beschriebenen Ausführungsform liegt der durch den Bolzen 14 gebildete Befestigungspunkt für das innere Ende der Verstrebung 7 am Umfang der Nabe 1 genau auf der Winkelhalbierenden, B der beiden radialen Achsen R1 und R2, die senkrecht zueinander liegen, und die jeweils die neutralen Stellungen des Rotorblatts 5 und des im Drehsinn f des Rotors unmittelbar vorausgehenden Rotorblatts festlegen, d.h. die Positionen, welche die Längsachsen dieser Rotorblätter jeweils beim Anhalten des Rotors einnehmen (Rücktriebswinckel£ =0 ). Diese genaue Anordnung des

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Befestigungspunkts des inneren Endes einer jeden Verstrebung 7 ist jedoch nicht zwingend. Ferner ist gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Mittelpunkt des Kugelgelenks 12, welches jede Verstrebung 7 mit der Nabe verbindet, benachbart der Schlagbewegungsachse D des zugehörigen Rotorblatts 5 angeordnet, wobei diese Achse durch den Mittelpunkt C des zugehörigen sphärischen Drucklager 3 hindurchtritt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist; im betrachteten Ausführungsbeispiel des Hauptrotors liegt die Schlagbewegungsachse D offensichtlich im wesentlichen horizontal.

Schließlich ist ein Steigungssteuerhebel 15 an dem Gabelstück 5a-5b befestigt, das dem Rotorblatt 5 an der der Verstrebung 7 des gleichen Rotorblatts gegenüberliegenden Seite zugeordnet ist_r Bei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform weist der Steigungssteuerhebel 15 zwei Bohrungen 15a (Fig. 3)auf, mittels welcher er auf die Gewindeenden der bereits erwähnten Bolzen 6a und 6b derart aufgesetzt ist, daß er mittels Schrauben 6c gegen den unteren Schenkel der Rotorblattwurzel angezogen wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt das Steuerende 15b des Steigungssteuerhebels eines jeden Rotorblatts benachbart zur Schlagbewegungsachse D des entsprechenden Rotorblatts, wie das bereits erwähnte Kugelgelenk 12,aber diesen gegenüberliegend, bezogen auf den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3.

Schließlich trägt der untere Schenkel 5b jeder gegabelten Rotorblattwurzel an seinem den Rotor.'benachbarten Ende einen Anschlag 16, welcher derart angeordnet ist, daß er die Schlagbewegung des Rotorblatts 5 nach unten begrenzt und zwar im Zusammenwirken mit einem Ring 17, der in an sich bekannter Weise um den Schaft 2 des Rotors unterhalb der Nabe 1 angeordnet ist (Fig. 3).·Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform ist der metallische Anschlag 16 als Winkelstück ausgebildet, wobei ein Schenkel mit Bohrungen für den Durchtritt der unteren Enden der

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Bolzen 6a und 6b versehen ist, und der Anschlag 16 dabei durch Muttern 6c zwischen dem Ende des unteren Schenkels 5b und dem entsprechenden Ende des Steigungssteuerhebels 15 festgezogen werden kann. Der metallische Ring 17 ist radial gleitend unter Reibung in einem radialen Schlitz 18 eines Teils 19 angeordnet, welches am Umfang des Schafts - 2 des Rotors befestigt ist. Das Teil 19 kann einteilig ausgebildet sein und begrenzt einen Ringspalt 18 geeigneter radialer Erstreckung, oder auch mehrere Teile 19, die im gleichmäßigen Abstand voneinander am Umfang des Schafts. 2 angeordnet sind.

In den Fig. 1 bis 3 ist die Vorrichtung nicht dargestellt, welche gleichzeitig oder getrennt die Vornahme von Steigungsänderungen der verschiedenen Rotorblätter 5 gestattet. Die Erfindung ist nicht auf eine besondere Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung beschränkt, wo von mehrere Arten bekannt sind; es genügt darauf hinzuweisen, daß diese Vorrichtungen mit Hilfe von Pleueln auf die Enden 15b der Stexgungssteuerhebel 15 im wesentlichen vertikale, nach oben oder unten gerichtete Kraft entsprechend den Richtungssinn der gewünschten Steigungsänderung ausüben.

Wird der Rotor angehalten, so werden die gleichzeitigen Schwenkbewegungen der vier Rotorblätter nach unten durch Zusammenwirken ihrer jeweiligen Anschläge 16 mit dem reziprok wirksamen, radial gleitend befestigten Ring 17 begrenzt. Bei dieser Ruhestellung befindet sich die Längsachse jedes Rotorblatts in der gleichen Vertikalebene wie die Radialachse, beispielsweise R1, wobei das Rotorblatt seine neutrale Stellung (<5 =0) einnimmt.

Wird der Rotor unter Zwischenschaltung des Schaftsr 2 in Drehung versetzt, so wi"rd durch das System der Zentrifugalkräf te, _die auf die verschiedenen Elemente eines jeden Rotorblatts 5 einwirken, das zugehörige sphärische Drucklager einer resultierenden Radialkraft ausgesetzt, die entsprechend der Achse R1 verläuft, und

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die durch Zusammendrücken des elastischen Körpers 3b des sphärischen Drucklagers 3 eingedemrat wird. Unter der Ei'nwirkung der verschiedenen Momente und Trägheits-sowie aerodynamischer -kräfte, die auf jedes Rotorblatt einwirken, nimmt dieses infolge einer Scherverformung der elastischen Halterung 3c um dem Mittelpunkt C eine Gleichgewichtslage der Schlagbewegung ein. Das Antriebsmoment wird auf jedes Rotorblatt über die zugehörige Verstrebung 7 unter Druckbeanspruchung derselben übertragen, wobei jedes Rotorblatt 5 eine "verzögerte" Stellung einnimmt, in welcher seine Längsachse L mit der seine neutrale Stellung definierenden Achse R1 einen Rücktriebswinkel 6" bildet, der für alle Rotorblätter im wesentlichen gleich groß ist.

Beim Normalbetrieb des Rotors und translatorischero Flug führen die Rücktriebschwingungen eines jeden Rotorblatts 5 schließlich zu geringen Schwankungen des durch die Achsen L und R1 gebildeten Winkels, um den vorausgehend definierten Wert des Rücktriebwinkels £ und werden weitgehend durch die Wirkung der Platten 7d und 7e (Fig. 2) aus zähelastischem Werkstoff mit großer Remanenz gegenüber Verformungen gedämpft, die in der jeweiligen Verstrebung 7 vorhanden sind. Da das Kugelgelenk 12, welches am inneren Ende der Verstrebung befestigt ist, benachbart zur Schlagbewegungsachse D des Rotorblatts 5 liegt, verursachen die Schlagbewegungen des Rotorblatts um die Achse D nur vernachlässigbare Druck- und Zugkräfte auf die Verstrebung η· letztere übt daher nur vernachlässigbare Rückhol- und Dämpfungswirkungen auf die erwähnten Schlagbewegungen des Rotorblatts 5 aus; das gleiche gilt aus dem gleichen Grund für die im wesentlichen vertikalen Bewegungen des Endes 15b des Steigungssteuerhebels 15, der jedem Rotorblatt zugeordnet ist.

Wird der Rotor angehalten, so nimmt die jedem Rotoblatt zugeordnete Verstrebung 7 wieder ihre Länge und Form an, und übt auf die Rotorblattwurzel eine Rückholkraft aus, durch welche das Rotorblatt in die vorausgehend definierte Lage (<5~0)

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zurückgebracht wird, wobei die Biegung der Rotorblätter nach unten erneut durch den Ring 17 begrenzt wird.

Der erfindungsgemäß, vier Rotorblätter aufweisende Rotor ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt und bildet einen Hubschrauber- Hauptrotor; er ist derart ausgebildet, daß er ein Umklappen der Rotorblätter zum Parken des Hubschraubers gestattet.

In den Fig. 4 und 5 werden die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 verwendet, um homologe Bauteile zu kennzeichnen, die deshalb nicht im einzelnen beschrieben werden müssen. Somit beschränkt sich die Beschreibung auf jene Bauelemente der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform,durch welche sich diese von jener der Fig. 1 bis 3 unterscheidet.

Wie bei der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform ist jedes sphärische Drucklager 3 zwischen einerseits dem Außenrand 1e einer der öffnungen 1d angeordnet, die in Richtung der Rotorachse A den Umfangsteil 1c der Nabe 1 des Rotors durchdringen, und andererseits den Enden der Schenkel 20a und 20b eines Gabelstücks, welches an der Rotorblattwurzel des entsprechenden Rotorblatts 5 befestigt ist. Das Gabelstück 20a - 20b gemäß den Fig. 4 und 5 besteht im wesentlichen aus zwei starren Platten 20a und 20b, die im wesentlichen parallel zueinander und zum Umfangsteil 1c des Rotors unter Bildung eines flachen Rings angeordnet sind. Die beiden Platten 20a und 20b sind, wie aus Fig. 5 hervorgeht, zu beiden Seiten des Umfangsteils 1c der Nabe 1 angeordnet, ohne in Berührung mit dieser zu stehen und sind ferner an der Halterung 3c des sphärischen Drucklagers 3 mittels der beiden Bolzen 6a und 6b befestigt. An ihren anderen Enden sind die beiden parallelen Platten 20a und 20b an der Rotorblattwurzel des entsprechenden Rotorblatts 5 durch zwei Bolzen 21a und 21b befestigt, von denen mindestens einer, beispielsweise 21 a, lösbar ist.

Dabei wird beispielsweise eine rohrfömigsr BoIzei verwendet, der mit leichter Reibung in den fluchtenden Bohrungen der äußeren

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Enden der beiden parallelen Platten 20a und 20b und der Rotorblattwurzel vorhanden ist. Dieser rohrförmige Bolaan wird in den genannten Bohrungen, beispielsweise durch eine Klammer aus Metalldraht 22 festgehalten, deren Abnahme den Ausbau des rohrförmigen Bolzens 21b gestattet. Nach diesem Ausbau ist es möglich, daß Rotorblatt 5 durch Verschwenken um den- unbewegliche Bolsn 21b im Sinne des Pfeils F gegen den hinteren Abschnitt des Hubschraubers in die Parkstellung umzuklappen. Dies ist selbstverständlich nur möglich, nachdem die Verstrebung 7 des Rotorblatts 5 am Niveau des Beschlags 8 ausgekoppelt worden ist.

Die vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen eines Hauptrotors eines Hubschraubers können im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen erfahren. Statt mit dem Schafte 2 des Rotors ein einziges Metallstück darzustellen, kann die erfindungsgemäßen Nabe des Rotors aus Einzelteilen zusammengesetzt sein, die im wesentlichen in an sich bekannter Weise aus einer Schichtung von Gewebelagen bestehen, die mit einem ausgehärteten Kunsthart belegt und verbunden sind, wobei das Gewebe aus Kunst- oder Mineralfasern mit hoher mechanischer Festigkeit besteht. Beispielsweise können Glasfasern oder unter der Bezeichnung Kevlar bekannte Kunstfasern verwendet werden. Ferner können Gewebe aus Kohlenstoffasern verwendet werden, die einen noch höheren Widerstand und erheblich geringere Dichte aufweisen, wodurch das Gewicht der erfindungsgemäßen Rotornabe in vorteilhafterweise verringert werden kann. Obgleich zusammengesetzte Anordnungen dieser Art bereits für den Bau von halbstarren oder teilweise elastischen Rotornaben verwendet wurden, ist es dennoch möglich, zusammengesetzte Anordnungen dieses Aufbaus zu verwenden, die sehr starr sind, um eine Rotornabe gemäß der Erfindung zu erhalten. Selbstverständlich kann eine zusammengesetzte Anordnung dieser Bauart mittels aller geeigneten Einrichtungen, beispielsweise durch Bolzen am äußeren Ende des Rotorschafts^ befestigt werden, der im allgemeinen aus einer

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metallischen Hohlwelle besteht. Desgleichen können bei einem Rotor mit umklappbaren Rotorblättern der in den Fig. 4 und dargestellten Bauart die beiden Platten 20a und 20b entweder aus Metall bestehen oder einen in Verbindung mit der Nabe 1 vorausgehend beschriebenen, zusammengesetzten Aufbau aufweisen. Die beiden Platten 20a und 20b, die zur Verbindung jeder Rotorblattwurzel eines Rotorblatts 5 mit dem zugeordneten sphärischen Drucklager 3 dienen, können ebenfalls durch ein Gabelstück mit anderer Gestalt ersetzt werden, insbesondere durch einen radial verlaufenden Mantel, dessen von der Nabe am weitesten entferntes Ende mit der zugehörigen Blattwurzel durch zwei im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene verlaufenden Bolzen verbunden ist, wovon die eine vorzugsweise abnehmbar ist, um ein Umklappen des Rotorblatts durch Verschwenken um seine andere Befestigungsbolzei zu gestatten, während das andere Ende des Mantels zwei flache starre Element umfaßt, die zu beiden Seiten des Umfangteils der Nabe ohne Berührung mit derselben angeordnet sind, und die beispielsweise durch zwei Bolzen an der Halterung des zugehörigen/ sphärischen Drucklagers befestigt sind. Wie bereits aufgeführt wurde, ist der Umfangsteil 1 c der Nabe 1 des erfindungsgemäßen Rotors als flacher Ring ausgebildet, wobei sein Umfang gemäß Fig. 1 im wesentlichen Kreiärorm haben kann (wobei jedoch zu beiden Seiten der Befestigungen 14 der Verstrebungen η Einschnitte vorhanden sind), oder aber die Gestalt eines konvexen, vorzugsweise regelmäßigen Polygons gemäß Fig. 4. Die Nabe des erfindungsgemäßen Rotors unterscheidet sich deutlich von sternförmigen Naben, die einen polygonalen konkaven Umfang aufweisen, welcher in der Beschreibung des Stands der Technik erläutert wurde.

Der hintere erfindungsgemäße Rotor für einen Hubschrauber, der in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten und vorausgehend beschriebenen Rotor nur durch folgende Punkte;

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Der Kern 3a eines jeden sphärischen Drucklagers 3 ist am ümfangsteil 1c der Nabe 1 mittels eines einzigen radialen Bolzens 4 befestigt. Ein Rohrelement 23, dessen Außendurchmesser keiner als der Innendurchmesser des rohrfömigen Schafts ist, wird vom mittigen Hohlraum 1a der Nabe 1 aufgenommen und ist an der Nabe durch Bolzen 24 befestigt. In diesem an der Nabe 1 befestigten Rohrelement ist ein Rohr 25, das langer als das Rohelement 23 ist, frei beweglich verschiebbar, beispielsweise mit Hilfe von Längsnuten. Eine nicht drehbare Steigungssteuerspindel 26 ist längs der Achse des Rohrs 25 angeordnet, wobei die vorderen Enden der Spindel und des Rohres/ die vor dem Rotorblatt 5 des Rotors liegen, miteinander durch ein Kugel-Drucklager 27 verbunden sind. Am Umfang des vorderen Endes des Rohrs 25 ist mittels Bolzen 28 ein sternfömiges Element 29 befestigt, welches als "Spinne" bezeichnet wird. Diese sternfömige Element weist so viel Arme 29a auf, wie Rotorblätter 5 vorhanden sind und das Ende eines jeden Arms 29a ist mit dem Gabelstück 5a - 5b verbunden, welches die Verlängerung der Rotorblattwurzel des Rotorblatts 5 bildet und zwar unter Zwischenschaltung eines Übertragungsglieds, welches ein Kugelgelenkt 30, eine Schubstange 31 und einen Beschlag umfaßt, der am Gabelstück 5a - 5b durch die gleichen Bolzen 3 befestigt ist, die an der anderen Seite des Rotorblatts 5 zur Befestigung des Beschlags 8 zur Halterung der dem gleichen Rotorblatt 5 zugeordneten Verstrebung dienen (Fig. 6). Diese Bolzen 33 treten durch ein keilförmiges Element 34 hindurch, welches beispielsweise aus einem hitzegehärteten, mit Glasfasern gefüllten Kunstharz besteht, und an dessen dreieckförmigen Seiten sich die Beschläge 8 und 32 abstützen.

Erfindungsgemäß weisen die beiden Schenkel 5a und 5b eines jeden Gabelstücks der Blattwurzel des Rotorblatts 5 gemäß Fig. 7 an ihren dem Schaft 2 des Rotors benachbarten Enden Anschläge 16a und 16b auf, die zur Begrenzung der Schlagbewegungen des jeweiligen Rotorblatts 5 zu beiden Seiten einer

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im wesentlichen vertikalen Ebene des hinteren Rotors angeordnet sind und jeweils mit Anschlägen zusammenwirken, wovon einer 17a am rohrförmigen Element 23 befestigt ist, welches den Schaf£'-2' des Rotors in Richtung des Steigungssteuerelements 29 verlängert, während der andere Anschlag 17b am Schaft 2 befestigt ist, und von der Außenwand des Schafts absteht, und zwar als ringförmiger Vorsprung oder in Form mehrerer radialer Vorsprünge, die jeweils vor den verschieden Rotorblattwurzeln liegen.

Wie bei dem beschriebenen Hauptrotoren gestattet jedes sphärisches Drucklager 3 diesers hinteren Rotors Rücktriebsbewegungen begrenzter Amplitude des zugehörigen Rotorblatts 5 unter Dämpfung und elastischer Rückholung durch die Verstrebung 7, sowie eine Schlagbewegung begrenzter Amplitude beiderseits einer im wesentlichen vertikalen Ebene des hinteren Rotors unter jeweiligem Zusammenwirken der Anschläge 16a und 16b mit den Anschlägen 17a und 17b.

Die Servosteuerung der Steigungsänderungen des hinteren Rotors verursacht eine axiale Verschiebung der Steigungssteuerspindel 26 im einen oder anderen Richtungsinn·entlang der gemeinsamen Achse der rohrförmigen Elemente 2,3 und 25 zur Verschiebung des sternförmigen Elements 26, die durch die Doppelpfeile G angegeben ist, wobei das sternfömige Element 29 dank des Lagers 27 unter Zwischenschaltung der Rotorblätter 5 und der Elemente 32, 31, mitgedreht werden kann. Wie ersichtlich, wandeln diese letztgenannten Elemente jede Verschiebung des sternfömigen Elements 29 in einem Richtungssinn des Doppelpfeils G in eine Schwenkbewegung des entsprechenden Rotorblatts um seine Längsachse L um, wobei diese Schwenkbewegung mit begrenzter Amplitude durch Verformung des elastischen Körpers 3b des sphärischen Drucklagers 3 um die durch seinen Mittelpunkt D gehende radiale Achse ermöglicht wird, wobei der elastische Körper nur ein schwaches Rückholmoment auf das Rotorblatt ausübt, und ferner die Resultierende der auf ihn wirksamen Zentrifugalkräfte begrenzt.

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Der erfindungsgemäße hintere Hubschrauberrotor bietet folgende Vorteile:

Die dynamischen Momente der Schlagbewegung und des Rücktriebs, die auf die verschiedenen Rotorblätter 5 einwirken, sind sehr verringert, wodurch die abwechselnden Belastungen verkleinert werden, denen die Rotorblätter ausgesetzt sind, was ihre Lebensdauer beträchtlich erhöht. Wird eines der Rotorblätter dieses hinteren Rotors beschädigt, so kann es einzeln ausgetauscht werden, was bei bekannten hinteren Rotoren einer Bauart nicht der Fall ist, die ein Rotorblatt aufweist, welches sich von einem Ende eines Rotorblatts bis zum Ende des genau gegenüberliegenden Rotorblatts erstreckt. Die Verstrebung

7, welches diesen Rotorblatt 5 zugeordnet ist, kann an der Rotorblattwurzel des entsprechenden Rotorblatts durch die gleichen Elemente, insbesondere die gleichen Bolzen 33 befestigt werden, wie der Beschlag 32,mit dessen Hilfe die SteigungsSteuerungsanordnung 29- 30-31 an der Blattwurzel angreift. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, liegen der Befestigungspunkt 14 einer jeden Verstrebung 7 am ümfangsteil 1c der Nabe und das Steuerende des Beschlags 32 benachbart ^zur Schlagbewegungsachse D des jeweiligen Rotorblatts 5, die durch den Mittelpunkt C des jeweiligen sphärischen Drucklagers 3 hindurchtritt. Gegenüber bekannten hinteren Rotoren, bei denen jedes Rotorblattpaar durch ein einziges Blatt gehalten wird, gestattet die Nabe des erfindungsgemäßen hinteren Rotors, deren zentraler Teil 1a hohl ausgebildet ist, eine leichte Montage sowie eine Verringerung der Abmessungen und des Gewichts der Steigungssteueranordnung 25-26-29, indem von dem breiten zylindrischen Kanal Gebrauch gemacht wird, der den rohrförmigen Schaft"- 2 durchdringt sowie von dem Rohrelement 23, welches im mittigen zentralen hohlen Teil 1a der Nabe 1 angeordnet ist. Diese Anordnung erleichtert ferner die Montage einer einzigen Verkleidung für die Nabe 1 und das sternförmige Element 29, wodurch der Rücktrieb (trainee) des erfindungsgemäßen hinteren

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Rotors verringert wird. Ferner zeichnet sich der erfindungsgemäße Rotor durch eine verringerte.Masse und verringerte Herstellungskosten aus, sowie dadurch, daß sich die Wartung auf den eventuellen Austausch der laminierten sphärischen Drucklager und der elastischen Verstrebungen nach einer langen Gebrauchsdauer, die im Durchschnitt mehr als 2000 Stunden beträgt, beschränkt. Schließlich ist die Kraft zur Steuerung einer Steigungsänderung für jedes Rotorblatt des erfindungsgemäßen Rotors verhältnismäßig gering und zwar infolge des geringen, durch das laminierte sphärische Drucklager erzeugten Rückholmoments; infolgedessen gestattet es die Erfindung, die Anordnung einer zweifachen Servosteuerung zu vermeiden und in wirtschaftlich vorteilhafter Weise eine einzige Servosteuerung für den hinteren Rotor vorzusehen. In der Tat sind bei Ver- sagen dieser einzigen Servosteuerung die zur Fortsetzung des Fluges erforderlichen Steuerkräfte ausreichend klein, damit der Pilot ohne zu große Ermüdung den Hebel für die Steigungssteuerung des hinteren Rotors betätigen kann.

Gewisse abgeänderte Ausführungsformen, die vorausgehend für die erfindungsgemäßen Hauptrotoren beschrieben worden sind, können in gleicher Weise bei den erfindungsgemäßen hinteren Rotoren verwendet werden.

Der Hauptrotor eines Hubschraubers, der schematisch und in Teilansicht auf den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, weist vier Rotorblätter auf. Er besitzt eine starre Nabe 1, die in folgender Weise aufgebaut ist:

Ihr zentraler Teil 1a wird durch einen rohrförmigen Schaft gebildet, dessen Durchmesser in der Nachbarschaft des Rotorschafts 2 liegt. Der zentrale Schaft 1a ist mit einer oberen Platte 1g verbunden, während der obere Teil 2a des Rotorschafts mit einer unteren Platte 1h verbunden ist, an dessen Innenrand ein ringförmiger Bund Ii befestigt ist, der am äußeren der unteren Teil des Schafts 1a ausgebildet ist und beispielsweise durch einen

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Kranz Bolzen 40 befestigt ist. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, hat die untere Platte 1h im wesentlichen die Gestalt eines Sterns mit vier Armen und das gleiche gilt für die obere Platte 1g, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die jeweiligen Arme der beiden Platten 1g und 1h die gleichen Abmessungen haben und genau übereinander liegen. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, weist jede der Platten 1 g und 1h eine geringe Stärke auf, die etwa so groß wie jene der Wand des rohrfömigen Schafts 1a ist und die Enden der Arme haben Wandverstärkungen 1g1 oder 1h1, in welchen zwei Paare im wesentlichen übereinanderliegender Öffnungen 41 vorgesehen sind. Die Arme der beiden Platten 1g und 1h sind beispielsweise derart bemessen, daß die Achsen der Paare der Öffnungen 41 im wesentlichen parallel zur Achse A der Nabe 1 und des Schafts 2 des Rotors verlaufen und sich im Abstand von dieser Achse A befinden, der beispielsweise zwischen dem drei- und vierfachen Radius des rohrfömigen Schafts 1a liegt. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, wird die untere Platte 1h an ihrer Unterseite durch radiale Rippen Ij versteift. Die Anordnungen, die einerseits durch den Schaft des Rotors 2 und die untere Platte 1h und andererseits durch den rohrförmigen Schaft 1a und die obere Platte 1g gebildet werden, können entweder jeweils ein einstückiges Metallteil bilden, beispielsweise ein Formteil, oder eine zusammengesetzte Anordnung, die im wesentlichen aus einer Schichtung von Gewebelagen besteht, die mit einem ausgehärteten Kunstharz belegt und verbunden sind, wobei das verwendete Gewebe aus Kunstoder Mineralfasern mit hoher mechanischer Festigkeit gebildet wird, wie vorausgehend bereits angegeben wurde.

Ein sphärisches laminiertes Drucklager bekannter Bauart, dessen Gesamtanordnung mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist, ist zwischen den Enden eines jeden Paars übereinanderliegender Arme der beiden Platten 1g und 1h montiert. In der dargestellten Ausführungsform weist dieses laminierte Drucklager, dessen geometrischer Mittelpunkt mit C bezeichnet ist, einen Metallkern in Gestalt eines konvexen Kugelsegments 3a auf, das beispiels-

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weise aus einer Aluminium-oder Titanlegierung besteht und einstückig mit einer Halterung ausgebildet ist, die einen oberen Abschnitt 3a1 und einen unteren Abschnitt 3a2 aufweist,und sich zwischen die Enden der entsprechenden Arme der Platten 1g und 1h einfügt; : die Halterung wird ganz von zwei Bohrungen durchdrungen, die fluchtend jeweils mit den beiden Paaren von öffnungen 41 an den Enden der übereinanderliegenden Platten 1g und 1h angeordnet sind, wodurch die Einführung von Bolzen 4 ermöglicht wird, die auf diese Weise die direkte Befestigung des sphärischen Drucklagers 3 unter Zwischenschaltung seines starren Elements 3a an den Rändern der beiden Platte 1g und 1h der Nabe 1 gestatten. Das laminierte sphärische Drucklager 3 enthält ferner ein anderes starres Element 3c, das beispielsweise aus dem gleichen Metall wie der Kern 3a und seine Halterung besteht und dessen innere Oberfläche als sphärisches konkaves Kugelsegment ausgeführt ist,. Zwischen der sphärischen konvexen Oberfläche des Kerns 3a und der sphärischen konkaven Oberfläche des Elements 3c ist eine abwechselnde Schichtung 3b von starren metallischen Kugelsegmenten in Gestalt von konzentrischen Kugelabschnitten und elastomeren Schichten angeordnet, wobei die Gesamtanordnung des Kerns 3a, des Elements 3c, der metallischen Kugelsegmente und der elastomeren Schichten 3b mittels Vulanisieren oder eines anderen Haftverfahrens zusammengebaut wird, wie vorausgehend bereits beschrieben wurde.

Erfindungsgemäß wird jede Blattwurzel eines Rotorblatts 5 des in den Fig. 8 und 9 dargestellten Rotors mit dem starren Element 3c des zugeordneten sphärischen Drucklagers 3 durch einen radial angeordneten Mantel verbunden, der eine Ausnehmung für den freien Druchtritt des sphärischen Drucklagers 3 aufweist. Bei dieser Ausführungsform weist der Mantel, der in Fig. 10 in einer auseinandergezogenen Darstellung dargestellt ist, zwei starre Platten 42a und 42b auf, die jeweils bei 43a und 43b eine Ausnehmung für den freien Druchtritt des sphärischen Drucklagers 3 aufweisen,

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sowie ein Zwischenstück 44, welches zwischen den beiden Platten 42a und 42b beispielsweise durch drei Bolzen 45 befestigt ist, die durch die fluchtenden Bohrungen 46a der Platte 42a, 46 des Zwischenstücks und 46b der Platte 42b treten. Wie aus den Fig. 8 bis 10 ersichtlich ist, wird das Zwischenstück 44 auf diese Weise im Zwischenraum zwischen den Ausnehmungen 43 a und 43b der beiden Platten 42a und 42b einerseits und dem von der Nabe am weitesten entfernten Enden dieser Platten andererseits gehalten, in welchen ferner Paare fluchtender Bohrungen 47a oder 47b vorgesehen sind. Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist, wird die Rotorblattwurzel des Rotorblatts 5 mit geringem Spiel zwischen den genannten, von der Nabe 1 am weitesten entfernten Enden gehalten, wobei die beiden Platten 42a und 42b und die drei Elemente 42a, 5 und 47b zwischen sich durch zwei Befestigungsbolzen 21A und 21B gehalten werden, und diese Befestigungsbolzen 21A und 21B in einer im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene liegenden Richtung durch die beiden Paare von Bohrungen 47a und 47b der beiden starren Platten 42a und 42b treten, die wie die entsprechenden Bohrungen an der Rotorblattwurzel mit ringförmigen Einsätzen 48a und 48b versehen sind. Mindestens einer der beiden Befestigungsbolzen, beispielsweise 21A ,ist vorzugsweise abnehmbar, um ein Umklappen des Rotorblatts 5 in der Rotorebene durch Verschwenken um den anderen, nicht abnehmbaren Befestigungsbolzen 21B zu gestatten, wie dies vorausgehend beschrieben wurde. Wie insbesondere aus Fig. 8 hervorgeht, sind die der Nabe 1 am nächsten liegenden Enden 42al und 42bl der Platten 42a und 42b teilweise in entsprechenden Nuten des starren Elements 3c des sphärischen Drucklagers 3 aufgenommen, in welchen die Enden 42al und 42bl durch eine Platte 49 festgelegt sind, die selbst am starren Element 3c in dem Zwischenraum, zwischen den genannten Nuten durch Schrauben 49a gehalten wird.

Bei dieser Ausführungsform verlängert sich das Zwischenstück 44, das zwischen den beiden Platten 42a und 42b des Mantels befestigt ist, außerhalb des Mantels seitlich der Vorderkante

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des Rotorblatts (d.h. im Drehsinn des Rotors, der in Fig. 10 durch den Pfeil f dargestellt ist) durch einen gekrümmten Ansatz 44a. Wie insbesondere aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, weist dieser gekrümmte Ansatz 44a einmal eine Ausnehmung 44b auf, die zur Nabe 1 hin geöffnet ist und durch deren Seitenwände sich Bohrungen 44b1 und 44b2 erstrecken, die mit einer Achse D fluchten, die durch den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3 tritt und die vorzugsweise in der Ebene der Achsen der Befestigungsbolzen 4 des sphärischen Drucklagers 3 an der Platte 1g und 1h der Nabe liegt. Jenseits der Ausnehmung 44b tragt der gekrümmte Ansatz 44a des Zwischenstücks 44 ein Gabelstück 44c,dessen beide Nasen Löcher 44c1 und 44c2 aufweisen, die fluchtend zu einer Achse E liegen, die im wesentlichen, senkrecht zur Achse D verläuft.

Erfindungsgemäß ist eine zur elastischen Rückholung dienende Verstrebung 7, die vorzugsweise wie vorausgehend beschrieben ausgebildet ist, in folgender Weise jedem Rotorblatt 5 zugeordnet:

Das erste,von der Nabe 1 am weitesten entfernt liegende Ende der Verstrebung 7 ist unter Zwischenschaltung eines Kugelgelenks 9 mit einem Bolzen 49 verbunden, der durch die Ausnehmung 44 b des gekrümmten Ansatzes 44a sowie durch die Bohrungen 44b1 und 44d2 der Wände dieser Ausnehmungen hindurchtritt, an denen die Enden des Bolzens 49 durch geeignete Einrichtungen befestigt sind. Das zweite, der Nabe 1 am nächsten liegende Ende der Verstrebung 7 ist mit dem rohrförmigen Schaft der Nabe 1 unter Zwischenschaltung eines Kugelgelenks 12 verbunden, das seinerseits durciv einen Bolzen 50 in einer ringförmigen Zone 51 des rohrförmigen Schafts 1a der Nabe befestigt ist, wobei im Bereich dieser Zone die Wand des rohrförmigen Schaftes eine Innenverdickung gemäß Fig. 8 aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kugelgelenk 12 zur Befestigung des zweiten Endes der einem Rotorblatt zugeordneten Verstrebung 7 mit dem

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rohrfömigen Schaft der Nabe in der Höhe des Mantels verbunden, der dem im Drehsinn des Rotors (f in Fig. 10) unmittelbar vorauseilenden Rotorblatt zugeordnet ist und zwar in einem Zwischenraum, der zwischen dem rohrförmigen Schaft einerseits und der Gabel andererseits vorhanden ist.

In die beiden Löcher 44cl und 44c2 der Gabel 44c des Zwischenstücks 44 ist ferner ein Bolzen 52 eingesetzt, der durch eine geeignete Einrichtung gesichert wird und als Gelenkachse für das Ende 15b des Steigungssteuerhebels des zugehörigen Rotorblatts 5 dient. Dabei ist erwähnenswert, daß dieses Ende des Steigungssteuerhebels 15b wie das Kugelgelenk 9 mit dem gekrümmten Ansatz 44a des Zwischenstücks 44 in der Nachbarschaft, der durch den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3 hindurchtretenden Achse D verbunden ist.

Wie aus dem unteren Teil der Fig. 8 ersichtlich ist, weist der Rand der unteren Platte 1h der Nabe 1 in der Höhe eines jeden Rotorblatts 5, d.h. am Ende des zugehörigen Arms 1h einen Anschlag 54 bekannter Bauart auf, der im Flug, beispielsweise durch die Wirkung der Zentrifugalkraft verschwenkbar ist. Die Unterseite der starren Platte 42 b trägt ferner einen Vorsprung 56, welcher mit dem schwenkbaren Anschlag 54 zusammenwirkt, wenn sich dieser in seiner Arbeitslage befindet und der Rotor sich im Stillstand befindet oder mit geringer Geschwindigkeit umläuft.

Ist der Rotor im Stillstand, so werden die gleichzeitig erfolgenden Schwenkbewegungen der vier Rotorblätter nach unten unter Einwirkung ihres Eigengewichts durch das Zusammenwirken der Anschläge 56 ihrer jeweiligen Gabelstücke und insbesondere deren unterer Platte 42b mit dem zugeordneten Anschlag 54, der sich dann in seiner Arbeitsstellung befindet, begrenzt.

Wird der Rotor mittels des Schafts 2 in Drehung versetzt,

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so wird durch das System der auf die verschiedenen Elemente eines Rotorblatts 5 einwirkenden Zentrifugalkräfte das zugehörige sphärische Drucklager 3 einer resultierenden Radialkraft unterworfen, die durch das Zusammendrücken des elastischen Körpers 3b des sphärischen Drucklagers 3 begrenzt ist. Andererseits nimmt jedes Rotorblatt unter der Einwirkung der verschiedenen Momente und aerodynamischen Kräfte sowie Trägheitskräfte eine Gleichgewichtsstellung der Schlagbewegung an, und zwar infolge einer Scherverformung des elastischen Körpers 3c um den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3. Das Antriebsmoment wird auf jedes Rotorblatt durch die zugehörige Verstrebung 7 übertragen, die auf diese Weise eine geringe Verlängerung erfährt, wobei das Rotorblatt 5 gegenüber seiner Neutralstellung in der Ruhelage des Rotors eine geringfügig verzögerte Stellung einnimmt.

Im Normalbetrieb des Rotors, wenn der Hubschrauber sich im translatorischen Flug befindet, werden die Rücktriebsschwingungen eines ieden Rotorblatts 5 zum größten Teil durch die elastische Verstrebung 7 qedämpft, wie dies vorausgehend beschrieben worden ist. Da im übrigen das Kugelgelenk 9, in dessen Höhe das erste Ende der Verstrebung 7 mit der Rotorblattwurzel des zugehörigen Rotorblatts 5 unter Zwischenschaltung des Zwischenstücks 44, seines Gabelstücks und seines gekrümmten Ansatzes 44a verbunden ist, in der Nachbarschaft der Achse D liegt, die durch den Mittelpunkt C des sphärischen Drucklagers 3 hindurchtritt, welches die Achse der Schlagbewegung des Rotorblatts 5 bildet, verursachen die Schlagbewegungen des Rotorblatts um seine Achse D nur vernachlässigbare Druck- oder Zugkräfte auf die Verstrebung 1. Diese übt daher nur vernachlässigbare, elastische Rückhol und Dämpfungswirkungen auf die Schlagbewegungen des Rotorblatts 5 aus. Das gleiche gilt bezüglich der im wesentlichen vertikalen Verschiebungen des Endes 15b des dem Rotorblatt 5 zugeordneten Steigungssteuerhebels, da das Ende 15b des Steigungssteuerhebels am Bolzen 52 in der Nachbarschaft

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der Schlagbewegungsachse D des Rotorblatts 5 gelenkig verbunden ist. Im übrigen sind die Anschläae 54 dut-ch ^ie zentrifugalkraft eingezogen und die Schlagbewegungen der Rotorblätter 5 entsprechend dem Normalbetrieb sind nicht nach unten begrenzt.

Ist der Rotor im Stillstand, so nimmt die jedem Rotorblatt 5 zugeordnete Verstrebung 7 erneut ihre normale Länge und Gestalt an und übt auf die Rotorblattwurzel 5 eine Riickholkraft aus, um diese in ihre Neutralstellung zurückzuführen. Die Durchbiegung der Rotorblätter nach unten wird erneut durch die Anschläge 54 begrenzt, die in ihre Arbeitsstellung zurückgekehrt sind, wenn die Geschwindigkeit des Rotors unterhalb eines vorgeaebenen Werts abgesunken ist.

Eine abgeänderte Ausfuhrungsform der Nabe 1 des in den Fig. 8 bis 10 gezeigten Rotors ist teilweise in der Fig. 11 dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen für homologe Elemente verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform ist die obere Platte 1g der Nabe 1 noch fest mit ihrem zentralen Schaft 1a verbunden, jedoch die untere Platte 1h ist ein Teil,der unabhängig von dem oberen Teil des Schafts 2 des Rotors ist. Die drei Teile 1a, 1h und 2 sind mit Hilfe ihrer jeweiliqen rinaförmiaen Bündel1i,1k und 2b und einem Kranz Bolzen 40 verbunden.

In den Fig. 12 und 13, die schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellen, wurden die gleichen Bezugszeichen, wie in den Fig. 8 bis 10 zur Bezeichnung homologer Bauelemente verwendet. Diese Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich nicht von der vorausgehend beschriebenen, mit Ausnahme folgender Punkte:

Das Zwischenstück 44, welches zwischen den beiden Platten 42a und 42b des jedem Rotorblatt 5 zugeordneten Gabelstücks befestigt ist, verlängert sich vom jeweiligen Gabelstück neben der Vorderseite des Rotorblatts 5, d.h. in'Richtung des Pfeils F, der in

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der Fig. 12 den Rotordrehsinn angibt, sowie neben seiner Abströmkante durch einen ersten und zweiten gekrümmten Ansatz 44a1 und 44a2. Der erste gekrümmte Ansatz 44a1 des Zwischenstücks 4 trägt nur zwei Nasen 44c, die jeweils bei 44c1 und 44c2 zur Befestigung des Bolzens 52 zur gelenkigen Verbindung des Endes 15b des Steigungssteuerhebels des zugehörigen Rotorblatts durchbohrt sind. Im zweiten gekrümmten Ansatz 44a2 ist eine Ausnehmung 44b vorhanden, durch welche der Bolzen 49 zur Befestigung des Kugelgelenks 9 hindurchtritt, das dem ersten Ende der Verstrebung 7 für das Rotorblatt 5 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform liegt somit jede elastische Verstrebung 7 neben der Abströmkante des zugehörigen Rotorblatts, womit sie beim normalen Betrieb des Rotors geringfügig unter Druckspannung steht. Wie bei der vorausgehenden Ausführungsform liegen das Ende 15b des Steigungssteuerhebels für das Rotorblatt 5 sowie das Kugelgelenk des ersten Endes der Verstrebung 7 in der Nachbarschaft der Schlagbewegungsachse D des Rotorblatts 5, woraus sich die vorausgehend aufgeführten Folgen ergeben.

Die Ausführungsform mit versenkbaren Anschlägen 54 kann wahlweise vorgesehen werden. Das gleiche gilt für die Gestalt und Ausführung der perspektivisch in den Fig. 10 und 13 dargestellten Zwischenstücke 44. Anstelle der Verwendung eines einteiligen Zwischenstücks auf dem sowohl der Bolzen für die gelenkige Befestigung des Endes des Steigungssteuerhebels wie auch das Kugelgelenk des ersten Endes der elastischen Verstrebung befestigt werden, könnte das jedem erfindungsgemäßen Rotorblatt zugeordnete Gabelstück 2 gesonderte Zwischenstücke aufweisen, die einzeln die beiden Funktionen des vorausgehend beschriebenen, einzigen Zwischenstücks übernehmen. Anstelle einer Ausbildung mittels zweier starrer Platten 42a und 42b, die durch mindestens ein Zwischenstück 44 verbunden werden, könnte das Gabelstück, welches zur '.Verbindung einer jeden Blattwurzel mit dem zugeordneten sphärischen Drucklager 3 dient,in anderer Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Einzelteil, das mittels einer Form oder einer

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Bearbeitung hergestellt wurde und eine Ausnehmung trägt, die den freien Durchtritt des sphärischen Drucklagers 3 gestattet. Das Gabelstück könnte gleichermaßen einstückig mit der zugehörigen Rotorblattwurzel ausgebildet sein. Selbstverständlich würde diese letztgenannte mechanisch einfachere Ausbildung es nicht gestatten, die Rotorblätter umzuklappen. Die Befestigungsart der der Nabe am nächsten liegenden Enden der Platten 42a und 42b des vorausgehend beschriebenen Gabelstücks kann jeweils gewählt werden. Das gleiche gilt für die Ausführung des sphärischen Drucklagers 3. Die Versteifungsrippen 1j der unteren Platte 1h können weggelassen werden, wenn die untere Platte eine ausreichende Stärke erhält. Die Gesamtanordnung der Nabe, insbesondere deren zentraler Schaft 1a und deren Platten 1g und 1h, können ebenfalls mit dem oberen Teil des Schafts 2 des Rotors ein einziges Bauelement bilden, das beispielsweise durch einen Formvorgang erhalten wird.

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Claims

HOFFMANN · KITLE &: PASTNER ° PAT K N TAN WA Γ.Τ E DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl PL.-I N G. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N . Dl PL,-1 N G. W. LEH N DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSEMSTERNHAUS) · D-8000 MDNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29019 (PATH E) 32 127 Societe Nationale Industrielle Aerospatiale, Paris / Frankreich Rotor für ein Drehflügelflugzeug P. a t e η t a η s. p. r. .ü ehe:

1. Rotor für ein Drehflügelflugzeug, mit einer starren Nabe, an der die Rotorblattwurzel eines jeden Rotorblatts unter Zwischenschaltung eines laminierten sphärischen Drucklagers und einer Verstrebung zur elastischen Rückholung beim Rücktrieb verbunden ist, die elastomere Dämpfungselemente aufweisen, dadurch g e kennzeichne L·, daß die Verstrebungen (7) zur .elastischen Rückholung beim Rücktrieb jeweils aus einer abwechselnden Schichtung von Metallplatten (7a-7c) und Platten (7d-7e) aus einem zähelastischem Werkstoff mit großer Remanenz gegenüber Verformungen bestehen und Frequenzadapter bilden, deren Enden jeweils unter Zwischenschaltung von Kugelgelenken verbunden sind, wovon ein

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erstes mit der Rotorblattwurzel eines Rotorblatts (5)und das zweite mit einem Punkt der Nabe (1) derart verbunden sind, daß die Verstrebung (7) immer geringfügig gegenüber dem zugehörigen Rotorblatt (5) geneigt ist, und der Mittelpunkt des einen Kugelgelenks (12) benachbart der Schlagbewegungsachse (D) des Rotorblatts liegt, die durch den Mittelpunkt (C) des zugeordneten sphärischen Drucklagers (3) tritt.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsteil der Nabe in Gestalt eines flachen Rings mit konvexem polygonalen oder im wesentlichen kreisförmigen Umfang in Achsrichtung des Rotors soviele öffnungen (1d) aufweist, wie Rotorblätter vorhanden sind, daß jedes laminierte sphärische Drucklager (3) zwischen dem Außenrand einer dieser Öffnungen und den Enden der Schenkel (5a, 5b) eines mit dem zugehörigen Rotorblatt (5) feativerbundenen Gabelstücks liegt, und daß das zweite Ende einer jeden Verstrebung (7) zur elastischen Rückholung beim Rücktrieb unter Zwischenschaltung eines Kugelgelenks (12) mit einem Punkt des Nabenumfangs verbunden ist, der zwischen den sphärischen laminierten Drucklagern (3) liegt, die jeweils dem in Frage stehenden Rotorblatt und dem im Drehsinn des Rotors unmittelbar vorauseilenden oder folgenden Rotorblatt zugeordnet sind.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gabelstück (5a, 5b) eine Verlängerung der Rotorblattwurzel darstellt, wobei die Enden der Schenkel (5a, 5b) an der Halterung des zugehörigen laminierten sphärischen Drucklagers (3) insbesondere durch zwei Bolzen (6a, 6b) befestigt sind.

4. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gabelstück im wesentlichen aus einer radial angeordneten Gabel besteht, dessen von der Nabe (1) am weitesten entferntes Ende mit der Rotorblattwurzel des zugehörigen Rotorblatts verbunden ist, insbesondere mittels zweier Bolzen, die im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene liegen, während das andere Ende der Gabel

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zwei starre Platten (20a, 20b) umfaßt, die miteinander verbunden sind und jeweils an einem Umfangsabschnitt der Nabe (1) ohne Berührung mit demselben liegen, und ferner an der Halterung des zugehörigen sphärischen Drucklagers (3),insbesondere durch zwei Bolzen,befestigt sind.

5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabel im wesentlichen aus zwei miteinander verbundenen, im wesentlichen parallelen starren Platten (20a , 20b) besteht, die im wesentlichen zu einem als flachen Ring ausgebildeten Umfangsabschnittes des Rotors parallel verlaufen.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch g e kenn zeichnet, daß einer der Befestigungsbolzen der Gabel an der Rotorblattwurzel lösbar ist, um ein Umklappen des Rotorblatts in der Rotorebene durch Verschwenken um den anderen Befestigungsbolzen der Gabel zu ermöglichen.

7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine starre Nabe (1) mit dem Schaff (2) des Rotors ein einziges Metallteii bildet.

8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine starre Nabe einen zusammengesetzten Aufbau aufweist, welcher im wesentlichen aus einer Schichtung von Gewebelagen besteht, die mit einem gehärteten Kunstharz belegt und verbunden sind, wobei das Gewebe durch Kunst- oder Mineralfasern mit hoher mechanischer Festigkeit besteht,unddfe Ncfoe am oberen Teil des metallischen Schafts des Rotors^ insbesondere durch Bolzen,befestigt ist.

9. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des Kugelgelenks (12), welches das zweite Ende der jedem Rotorblatt zugeordneten Ver-

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strebung (7) mit der Nabe (1) verbindet, benachbart der Schlagbewegungsachse (D) des zugeordneten Rotorblatts angeordnet ist.

10. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steigungssteuerhebel (15) mit dem jedem Rotorblatt zugeordneten Gabelstück an der Verstrebung für das gleiche Rotorblatt gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

11. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des SteigungssteuerhebeIs (15) für jedes Rotorblatt benachbart der Schlagbewegungsachse (D) des zugehörigen Rotorblatts liegt..

12. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Schenkel (5b) eines jeden Gabelstücks an seinem dem Schaft (2) des Rotors benachbarten Ende einen Anschlag (16) aufweist, welcher derart angeordnet ist, um die Schlagbewegung des zugehörigen Rotorblatts nach unten zu begrenzen, indem er mit einem beweglichen Ring (17) zusammenwirkt,derin an sich bekannter Weise unterhalb der Nabe (1) den Schaft (2) umgibt.

13. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e kenn zeichnet, daß der Rotor ein hinterer Rotor eines Hubschraubers ist.

14. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,, daß die beiden Schenkel (5a, 5b) eines jeden Gabelstücks an ihren dem Schaft; (2) des Rotors benachbarten Enden Anschläge aufweisen, die derart angeordnet sind, daß sie die Schlagbewegungen des zugeordneten Rotorblatts beiderseits der Rotorebene begrenzen, indem sie jeweils mit Anschlägen zusammenwirken, von denen der eine am Schaft. (2) des Rotors und der andere an einer Verlängerung

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desselben in Richtung zur Steigungssteueranordnung angebracht ist.

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15. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Nabe (1) einen zentralen Schaft:. (1a) aufweist, der den Schaft-·. (2) des Rotors verlängert und der eine obere Platte (1g) und eine untere Platte (1h) trägt, daß eines der starren Elemente (3a) eines jeden laminierten Drucklagers (3) zwischen den Rändern der beiden Platten (1g, 1h) als starres Zwischenstück aufgenommen wird, und die Rotorblattwurzel eines jeden Rotorblatts mit dem anderen starren Element (3c) des zugeordneten sphärischen Drucklagers (3) durch eine radial verlaufende Gabel verbunden ist, die zum freien Durchtritt des sphärischen Drucklagers eine Ausnehmung aufweist, und daß das erste und das zweite Ende einer ebenen Verstrebung

(7) zur elastischen Rückholung beim Rücktrieb jeweils unter Zwischenschaltung von Kugelgelenken befestigt sind, wobei das erste Ende mit der Gabel des zugeordneten Rotorblatts und das zweite Ende mit einem geeigneten Punkt des zentralen Schafts ; der Nabe verbunden ist.

16. Rotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Schaft j (1g, 1h) der Nabe, der -mit seiner oberen Platte fest verbunden ist, insbesondere durch einen Kranz Bolzen (40) mit der unteren Platte (1h) verbunden ist, wobei die untere Platte (1h) am oberen Teil des Schafts (2) des Rotors befestigt ist.

17. Rotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Schaft.. (1) der Nabe der, mit seiner oberen Platte (1g) verbunden ist, sowie die untere Platte (1h) insbesondere durch den gleichen Kranz Bolzen (40) mit dem oberen Teil des Schafts (2) des Rotors verbunden sind.

18. Rotor nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Platte (1g) und die untere Platte (1h) der Nabe eine- geringe Stärke aufweisen, und daß die Unterseite der unteren Platte mit insbesondere radial

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verlaufenden Verstärkungsrippen (1j) versehen ist.

19. Rotor nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch g e kenn zeichnet, daß jede einem Rotorblatt zugeordnete Gabel zwei starre Platten (42a, 42b) aufweist, die für den freien Durchtritt des zugeordneten sphärischen Drucklagers (3) mit Ausnehmungen versehen sind, sowie insbesondere mindestens ein Zwischenstück (44), das zwischen den Platten im Bereich zwischen ihren Ausnehmungen angeordnet ist, sowie Befestigungseinrichtungen (21 A, 21B), um die zugeordnete Rotorblattwurzel mit den von der Nabe am weitesten entfernten Enden der Platten der Gabel zu verbinden.

20. Rotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die der Nabe (1) am nächsten liegenden Enden der Platten (42a,.42b) der Gabel im anderen starren Element des zugeordneten sphärischen Drucklagers aufgenommen werden, an dem die Platten befestigt sind, und zwar insbesondere durch eine auf das starre Element aufgeschraubte Platte.

21. Rotor nach einem der Ansprüche 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblattwurzel eines jeden Rotorblatts mit geringem Spiel zwischen den von der Nabe (1) an weitesten entfernten Enden der beiden Platten (42a, 42b) der zugehörigen Gabel aufgenommen wird, und daß diese drei Teile zwischen sich insbesondere durch zwei Befestigungsbolzen verbunden sind, die im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene liegen und wovon mindestens einer vorzugsweise abnehmbar ist, um ein Verschwenken des einen Rotorblatts in der Rotorebene durch eine Schwenkbewegung um den anderen Befestigungsbolzen zu gestatten.

22. Rotor nach einem der Ansprüche 19 und 21, dadurch gekennzeichnet , daß sich das zwischen den beiden Platten (42a, 42b) befestigte Zwischenstück (44) neben der Vorder-

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kante des zugehörigen Rotorblatts durch einen gekrümmten Ansatz (44a) über das zugehörigen Rotorblatt hinaus verlängert, wobei dieser Ansatz derart geformt und ausgestaltet ist, daß er benachbart der Schlagbewegungsachse (D) des zugehörigen Rotorblatts die Befestigung des Schwenkzapfens des Endes des Steigungssteuerhebels (15 ) des zugehörigen Rotorblatts gestattet, sowie de.s Kugelgelenks (9) des ersten Endes der zugehörigen Verstrebung (7).

23. Rotor nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zwischen den beiden Platten (42a, 42b) befestigte Zwischenstück (44) jeweils ^: neben der Vorderseite des zugehörigen Rotorblatts und neben seiner Abströmkante durch einen ersten und zweiten gekrümmten Ansatz (44al, 44a2) verlängert, die derart angeordnet und gestaltet sind, um am ersten Ansatz (44a1) die Befestigung der Schwenkachse des Steigungssteuerhebels (15 ) des zugehörigen Rotorblatts zu gestatten und am zweiten Ansatz (44a2) des Kugelgelenks(9) des ersten Endes der zugehörigen Verstrebung, (7).

24. Rotor nach einem der Ansprüche· 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet,., daß die Kugelgelenke (12) der zweiten Enden der verschiedenen Verstrebungen (7) insbesondere jeweils durch einen Bolzen an einem ringförmigen Bereich des rohrförmigen Schafts der Nabe befestigt sind, in dessen Höhe die Wand des rohrförmigen Schafts vorzugsweise eine erhöhte Stärke aufweist.

25. Rotor nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der unteren Platte seiner Nabe während des Flugs beispielsweise durch Zentrifugalkraft verschwenkhare Anschläge aufweist, die derart angeordnet sind, daß sie jeweils mit den den Rotorblättern zugeordneten Gabeln zusammenwirken, um die Schlagbewegungen der Rotorblätter beim Stoppen und geringer Geschwindigkeit der Rotordrehung zu begrenzen.

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