DE3026104A1

DE3026104A1 - Rotor eines drehfluegelflugzeuges

Info

Publication number: DE3026104A1
Application number: DE19803026104
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 8012 Ottobrunn Mautz; Alois Dipl.-Ing. 8011 Putzbrunn Schwarz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1982-02-04

Description

Rotor eines Drehflügelflugzeugs
Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 27 12 706.6-22) betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei dem der Ro=; torkopf im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen, welche ganz oder größtenteils aus hochfestem metallischen Werkstoff aufgebaut sind, den Vorteil eines erheblich geringeren Gewichts ohne Minderung der Betriebszuverlässigkeit bzw. Belastbarkeit hat.
Bei diesem Rotorkopf hat sich unter der Forderung nach größtmöglicher Biegesteifigkeit der einzelnen gabelförmigen Blatthalterung in Blattschlagrichtung erwiesen, daß sich Einzelbiegungen ihrer beiden Schenkel durch (ohnehin) zwischengefügte (Blatt-) Lagermittel bzw. zugeordnete Befestigungsmittel (Bolzen) nicht verhindern lassen, d. h. wegen deren Passungsspiel können Bewegungen bzw. Verformungen der einzelnen Schenkel å jeweils für sich nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Letztlich läßt sich somit die in Blattschlagrichtung geforderte Biegesteifigkeit der Blatthalterung nur durch entsprechende Wahl der Dicke ihrer beiden Schenkel bzw. der sternförmigen Platten des Rotorkopfes erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Dickenwahl unter der Forderung nach geringstmöglichem Gewicht der sternförmigen Platten bzw. des Rotorkopfes optimal zu treffen.
Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst in der Erkenntnis, daß mit zunehmender Dicke der einzelnen Platte ihre Biegestei- figkeit mit dritter Potenz steigt und es demzufolge einer geringeren Gesamtdicke beider Platten (mit entsprechend geringerem Gewichtszuwachs) bedarf, wenn der in Blattschlagrichtung geforderten Biegesteifigkeit der Blatthalterung gemäß nur eine ihrer beiden Platten dimensioniert wird, statt mit beiden Platten insgesamt bei demgegenüber geringerer, jeweils gleicher Dicke die Biegesteifigkeit der Blatthalterung zu erbringen. Die Ersparnis an Gesamtdicke kann gegenüber solcher Wahl gleicher Dicken, wie sich gezeigt hat, durchaus bis zu 30 % ausmachen.
Die Erfindung wird im nachfolgenden Ausführungsbeispiel weiter verdeutlicht. Hierzu zeigt die Zeichnung in perspektivischer Ansicht, ohne Rotorblätter, einen im Hauptpatent als zentrales Sopfteil bezeichneten Rotorkopf, welcher vollständig aus Faserverbundwerkstoff besteht und aufgrund des gewählten stoffschlüssigen Verbundes zweier deckungsgleicher, sternförmiger Platten-1.1, 1.2 mit einem koaxialen Distanzstück 1.4 (auch sog. Zwischenstück) Blatthalterungen 2,3,4,5 (Rotorarme) jeweils in-Form einer Gabel mit rechtwinklig zur Rotorebene flachen Schenkeln 2.1, 2.2...bzw.5.1, 5.2 aufweist. Demgemäß kann die ebenfalls nicht dargestellte Lagerung der Rotorblätter in den Blatthalterungen 2 bis 5, wie im Hauptpatent beschieben, jeweils zum einen durch ein am freien Gabelende der betreffenden Blatthalterung angeordnetes Axial-Radial-Elastomerlager in Funktion einer die Blattfliehkräfte aufnehmenden, -aber hierbei Bl attdrehwinke lb ewegung en zulassenden Verbindung zwischen der Blattwurzel und den beiden (Gabel-)Schenkeln 2.1, 2.2. .£zw.5.'1, 5.2 und zum anderen durch ein die über diese Verbindung hinausragende Blattwurzel im Distanzstück 1.4 drehwinkelbeweglich abstützendes Radial-Elastomerlager geschehen.
Bei diesem Rotorkopf sind im Rotorbetrieb die Blatthalterungen 2 bis 5 hohen Querkraft- und Biegemomentbelastungen ausgesetzt, und zwar insbesondere unter der Blattschlagbiegung beim sog. gelenklosen Rotor etwa mit 10 96 fiktivem Schlaggelenkabstand in bezug auf den Rotordurchmesser, bei dem bekanntlich die Blattfliehkräfte im Verglich zu den Kräften aus der Blattschlagbiegung gering sind.
Die demgemäß sicherzustellende Biegesteifigkeit der einzelnen Blatthalterung 2... bzw. 5 in Blattschlagrichtung wird bei einem Dickenverhältnis etwa von 1 : 2 der beiden Platten 1.1, 1.2 bzw. der jeweils gepaarten Schenkel 2.1, 2.2... bzw. 5.1, 5.2 erreicht, wenn allein die dickere Platte 1.2 bzw. der jeweils dickere Schenkel 2.2... bzw. 5.2 in der Dikke nach Maßgabe der für die betreffende Blatthalterung geforderten Biegesteifigkeit ausgelegt ist.
Selbstverständlich muß aber die dünnere Platte 1.1 bzw. der jeweils dünnere Schenkel 2.1... bzw. 5.1 von solcher Dicke sein, daß er mindestens 50 96 der Blattfliehkräfte der betroffenen Blatthalterung 2...
bzw. 5 aufnehmen kann. Für den Fachmann bedeutet dies, daß er in Kenntnis dieser nach Blattfliehkräften bemessenen Dicke der dünneren Platte 1.1 bzw. des jeweils dünneren Schenkels 2.1... bzw. 5.1 hieraus ohne weiteres dessen Biegesteifigkeit errechnen und hiervon ausgehend genau bestimmen kann, welche Dicke die dickere Platte 1.2 bzw. der jeweils dickere Schenkel 2.2... bzw. 5.2 aufweisen müßte, um (erfindungsgemäß) überwiegend die für die betreffende Blatthalterung 2... bzw. 5 geforderte Biegesteifigkeit erbringen zu können.
Es bleibt schließlich zu bemerken, daß es keine Rolle spielt, welche der Platten als dickere Platte gewählt wird.

Claims

Rotor eines Drehflügelflugzeuges Zusatzanmeldung zu Patentanmeldung P 27 12 706.6-22 Patentansprüche 1. Rotor eines Drehflügelflugzeuges mit am Rotorkopf in radial nach außen sich erstreckenden, biegesteifen Blatthalterungen drehwinkelbeweglich gelagerten Rotorblättern, wobei der Rotorkopf als ein integraler Faserverbundwerkstoffkörper aus zwei im wesentlichen deckungsgleichen, sternförmigen Platten in koaxialer Anordnung unter stoffschlüssiger Zwischenfügung eines Distanzstückes gebildet ist und entsprechend die einzelne Blatthalterung die Form einer Gabel mit rechtwinklig zur Rotorebene flachen Schenkeln aufweist, gemäß patent....

(PatentanmeldungP27 12 706.6-22), dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die beiden Platten (1.1, 1.2) derart zueinander von unterschiedlicher Dicke sind, daß der jeweils dickere Schenkel (2.2... bzw. 5.2) der einzelnen Blatthalterung (2... bzw. 5) zu deren Biegesteifigkeit in Blattschlagrichtung wenigstens überwiegend beiträgt.
2. Rotor nach Anspruch 1, bei dem zu den Blattfliehkräften vergleichsweise große Kräfte aus der Blattschlagbiegung wirken, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Dickenverhältnis der beiden Platten (1.1, 1,2) etwa 1 : 2 beträgt.