DE3148903A1

DE3148903A1 - Rotorblatt mit einer elastomeren daempfungseinrichtung

Info

Publication number: DE3148903A1
Application number: DE19813148903
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: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE3148903C2

Description

Rotorblatt mit einer elastomeren Dämpfungseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem derartigen ohne besondere mechanische Gelenke an einem Rotorkopf anschließbaren Rotorblatt soll die Dämpfungseinrichtung zumindest instabile Blattschwingungen in der Rotordrehebene unterbinden. Herbei geht es nicht nur um größtmögliche Wirksamkeit der Schwingungsdämpfung, sondern auch um geringstmögliche Beeinträchtungen des aerodynamischen und aeroelastischen Verhaltens des Rotorblattes durch die Dämpfungseinrichtung. In Erfüllung dieser Forderung hat bei einer durch die DE-AS 25 28 709 bekannten Dämpfungseinrichtung, deren Abdeck- und Dämpfung sschichten integrale Bestandteile der Oberfläche des Rotorblattes sind, das Kriterium einer formgleichen Anpassung derselben an das Blattprofil Vorrang. Denn die hochfesten Abdeckschichten insbesondere an dem für die Blatt bewegungen biegeweichen Blatthalsabschn-itt werden sich hier ohne jegliche Änderung seiner ursprünglichen Biegeelastizität nicht einbauen lassen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Rotorblatt der eingangs genannten Art eine hochwirksame Blattschwenkdämpfung ohne Minderung der Biegeelastizität des Blatthalsabschnittes sicherzustellen, im Rahmen der Forderung nach einem im aerodynamischen Verhalten weitgehend ungestörten Rotorblatt.
Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demnach erschöpft sich die Erfindung nicht in der Einführung einer gesonderten Dämpfer-Baueinheit aus steifen Schichten und zwischengefügten flämpfungsschichten an der Blatt- bzw.
Blatthalshinterkante, also an dem hinsichtlich des Strömungswiderstandes der Baueinheit günstigsten Ort. Vielmehr wird erst durch die aufgezeigte Anordnung dieser Baueinheit parallel zum Kraftwegsverlauf Blattflügel/ Blattwurzel und symmetrisch in Bezug auf das fiktive Blattschwenkgelenk sichergestellt, daß für die Beschaffenheit sämtlicher Schichten und deren Dimensionierung nur noch die gewünschte Dämpfungswirkung maßgebend zu sein braucht; beim Rotorblatt bleibt also die Lage der Schwenkeigenfrequenz unbeeinflußt. Außerdem ist die zugleich gegebene Demontierbarkeit der Baueinheit von beträchtlichem Vorteil insbesondere im Schadensfall der Dämpfungsschichten Weitere Einzelheiten werden anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels der Erfindung verdeutlicht, wobei auf die im Unteranspruch gekennzeichnete bevorzugte Ausgestaltung näher eingegangen wird. Hierzu zeigt die Zeichnung in Fig. 1 in der Draufsicht ein am Blattflügel abgebrochenes Rotorblatt mit einem Schwingungsdämpfer längs des Blatthalsabschnittes, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie 11-11 der Fig. 1.
Bei dem Rotorblatt ist der am Blattflügel 1 anschließende Blatthalsabschnitt 2 dermaßen schlag- und schwenkbiegeweich, daß beim Anschluß des Rotorblattes über die Blattvurzel 3 an einer Rotornabe auf die Zwischenfügung von besonderen Gelenken für die Blattschlag- und Blattschwenkbewegungen verzichtet werden kann Die entsprechend - auch aus Gründen der Blatteinstellwinkelbewegung - langgestreckte Bauform des Blatthalsabschnittes 2, z.B. aus in Blattlängsrichtung sich erstreckenden kunstharzgetränkten Glasfasersträngen, macht wegen möglicher instabiler Schwingungen des Rotorblattes insbesondere während des Rotoranlaufs und -auslaurs einen Dämpfer 4 für die Blattschwenkbewegungen erforderlich. Damit aber das Rotorblatt in seiner Schwenkeigenfrequenz durch den aus aerodynamischen Gründen an der Blatt- bzw. Blatthalshinterkante sitzenden Dämpfer 4 unbeeinflußt bleibt , ist dieser als eine parallel zum Blatthalsabschnitt 2 sich erstreckende Baueinheit mit jeweils gleicher Erstreckungslänge beiderseits des fiktiven Blattschwenkgelenks 5 angeordnet Um hierbei eine hohe Dämpfungwirkung sicherzustellen , ist gemäß Fig. 2 der Dämpfer 4. ähnlich der durch die vorgenannte DE-AS 25 58 709 bekannten Dämpfungseinrichtung 2 aus Schichten 4 1 aus elastischem Material hoher Dämpfungsfähigkeit zwischen in Blattlängs- und Blattschwenkrichtung steifen Schichten 4.2, 4.3 aufgebaut, wobei sämtliche Schichten in Blattdickenrichtung übereinanderliegend angeordnet und untereinander fest verbunden sind ¢ Hierbei sind Bolzenverbindungen 6 des an Blattansätzen 7.1 und 7.2 angreifenden Dämpfers 4 mit dem Rotorblatt in der Weise hergestellt, daß zwei außenliegende steife Schichten 4.2 am blattwurzelseitigen Ansatz 7.1 dagegen die innenliegende steife Schicht 4.3 an ihrem entgegengesetzten Ende am Blattflügelseitigen Ansatz 7.2 unverschiebbar befestigt ist; selbstverständlich kann ebenso die blattseitige Befestigung dieser steifen Schichten 4.2, 4.3 umgekehrt erfolgen. Aufgrund dieser wechselweisen Befestigung von aufeinanderfolgenden steifen Schichten 4.29 4.3 an entgegengesetzten Enden steht für Dämpfungsmaterial eine gegenüber der Baulange des Dämpfers 4 wesentlich größere Baulänge zur Verfügung, was ein hohes Dämpfungsmaß ermöglicht.
Der angestrebten Wirksamkeit dieses Dämpfers 4 genügt beispielsweise ein viskoelastisches Dämpfungsmaterial, z.B;. Polyurethan. Ein Dämpfungsmaterial geringer Federsteifigkeit, z.B. Neopren, ist von Vorteil unter der Forderung nach unbeeinträchtigtem aeroelastischen Verhalten des Rotorblattes.
Für die steifen Schichten 4.2, 4.3 wird im übrigen ein Aufbau aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bevorzugt wegen dessen hoher Steifigkeit in Fasererstreckungsrichtung. Hiermit läßt sich erreichen, daß die einzelne Schicht 4.2, 4.3 in Richtung der zu dämpfenden Kräfte bzw. Schwenkbewegungen einen hohen Elastizitätsmodul, dagegen in Blattschlagrichtung einen niedrigen Elastizitätsmodul aufweistr so daß in einfacher Weise eine Beeinträchtigung der Blattschlagbiegungen ausgeschlossen ist.

Claims

Rotorblatt mit einer elastomeren Dämpfungseinrichtung P a t e n t a n s p r ü c h.e 1. Rotorblatt, insbesondere für ein Drehflügelflugzeug, mit einem zumindest für die Blattschwenkbewegungen biegeweichen Blatthaisabschnitt zwischen dem Blattflügel und der Blattwurzel und mit einer elastomeren Dämpfungseinrichtung, welche aus mindestens einer Schicht aus elastischem Material hoher Dämpfungsfähigkeit zwischen zwei in Blattlänge und Blattschwen.knchtung steifen (Deck-) Schichten besteht, wobei sämtliche Schichten in Blattdickenrichtung übereinanderliegend angeordnet und untereinander feet verbunden sind und dabei aufeinanderfolgende steife (Deck-)Schichten an entgegengesetzten Enden jeweils in einer verschiebefesten Verbindung mit dem Rotorblatt stehen, dadurch g e- k e n n z e i c h -n e t , daß die Schichten (4.1, 4.2, 4.3) eine an der Blatthinterkante längs des Blatthalsabschnittes (2) sich erstreckende (Dmpfer-) Baueinheit (4) bilden, weiche in lösbarer Verbindung mit dem Rotorblatt beiderseits des fiktiven Blattschwenkgelenks (5) jeweils die gleiche Erstreckungslänge aufweist.
2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die lösbare Verbindung über Bolzen (6) einerseits mit wenigstens zwei außenliegenden steifen Schichten (4.2) und andererseits mit wenigstens einer innenliegenden steifen Schicht (4..3) hergestellt ist.