DE3437942A1 - HELICOPTER ROTOR BLADE - Google Patents

HELICOPTER ROTOR BLADE

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DE3437942A1 DE19843437942 DE3437942A DE3437942A1 DE 3437942 A1 DE3437942 A1 DE 3437942A1 DE 19843437942 DE19843437942 DE 19843437942 DE 3437942 A DE3437942 A DE 3437942A DE 3437942 A1 DE3437942 A1 DE 3437942A1
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Description

PATENTANWÄLTE HELBER S ZENi. G^ESSER- WR13 47 ~. BAAA ZWINGENBEHG · TEL. O ΒΞ 51 - "7-41OS PATENTANWÄLTE HELBER S ZENi. G ^ ESSER- WR13 47 ~. BAAA ZWINGENBEHG · TEL. O 51- "7-41OS

A 8410A 8410

COSTRUZIONI AERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S.p.A. 1-21017 Cascina Costa di Samarate, Varese, ItalienCOSTRUZIONI AERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S.p.A. 1-21017 Cascina Costa di Samarate, Varese, Italy

Hubschrauber-RotorblattHelicopter rotor blade

Die Erfindung betrifft ein Hubschrauber-Rotorblatt. Hubschrauber-Rotorblätter weisen im allgemeinen eine vordere, die Belastungen aufnehmende Struktur auf, welche üblicherweise aus einem Längsträgerelement mit einem an einem Ende vorgesehenen und mit Durch— gangsbohrungen zur Befestigung des Rotorblatts an einer Nabe versehenen Wurzelabschnitt und einem rückwärtigen Füllelement besteht, welches die rückwärtige Kante des Rotorblatts bildet und üblicherweise eine wabenzellenförmige Innenstruktur hat.The invention relates to a helicopter rotor blade. Helicopter rotor blades generally have one front, the load-absorbing structure, which usually consists of a longitudinal member with one provided at one end and with through-holes for fastening the rotor blade a hub provided root section and a rear filler element, which is the rear Forms edge of the rotor blade and usually has a honeycomb-shaped internal structure.

Bei bekannten Hubschrauber-Rotorblättern mit fortschrittlicher Ausgestaltung, wie sie beispielsweise in der US-PS k 095 322 beschrieben ist, ist das Längsträgerelement aus zwei verbindbaren Teilen hergestellt, welche sich über die gesamte Länge des Längsträgerelements selbst erstrecken. Der erste derIn known helicopter rotor blades with an advanced design, as described, for example, in US Pat. No. k 095 322, the longitudinal support element is made from two connectable parts which extend over the entire length of the longitudinal support element itself. The first of the

— ζ —- ζ -

beiden Teile wird durch Spannen von verstärkten Kunststoffsträngen über einen entfernbaren Kern hergestellt, so daß eine rohrförmige Anordnung entsteht, die dann zur Stabilisierung in einer Form warm ausgehärtet wird. Der zweite der besagten Teile wird unter Anwendung des selben Verfahrens wie beim ersten Teil hergestellt und wird mit dem rückwärtigen Füllelement verbunden, bevor es am zugeordneten ersten Teil befestigt wird. Der besagte zweite Teil bildet eine im wesentlichen C-förmige Struktur, welche so ausgebildet ist, daß sie einen rückwärtigen Abschnitt der erwähnten rohrförmigen Struktur des ersten Teils aufnehmen kann. Obwohl extrem zuverlässig haben bekannte Rotorblätter des vorstehend beschriebenen Typs eine Anzahl von Nachteilen. Erstens erfordert das Zusammenpassen der beiden Teile des vorerwähnten Längsträgerelements extreme Genauigkeit bezüglich der Form und führt deshalb zu einem relativ aufwendigen Hersteliungsprozeß. Zweitens erfordert die getrennte Herstellung der beiden Teile des Längsträgerelements die Verwendung einer großen Zahl von Formen und die Anwendung komplizierter kostenaufwendiger Verbindungsverfahren. Schließlich ist es wegen der erforderlichen genauen Zusammenpassung der beiden Teile des Längsträgerelements im wesentlichen unmöglich, ohne Änderung der Formen die physikalischen Eigenschaften der beiden Teile zu ändern, um beispielsweise die elastischen Eigenschaften des Rotorblatts zu verändern, wenn dies in Einzelfällen erforderlich ist.both parts is reinforced by tensioning Plastic strands made over a removable core, so that a tubular arrangement is created, which is then hot-cured in a mold for stabilization. The second of the said parts will using the same process as the first part and is made with the rear filler element connected before it is attached to the associated first part. Said second part forms a generally C-shaped structure which is formed to have a rear portion the said tubular structure of the first part can accommodate. Though extremely reliable known rotor blades of the type described above suffer from a number of disadvantages. First, requires the mating of the two parts of the aforementioned longitudinal member extreme accuracy with respect to the Shape and therefore leads to a relatively complex manufacturing process. Second, requires the separate Manufacture of the two parts of the side rail element the use of a large number of shapes and the Use of complex, costly connection methods. After all, it is because of the need for a close fit together of the two parts of the side rail member essentially impossible without changing the shapes the physical properties of the two To change parts, for example to change the elastic properties of the rotor blade, if this is required in individual cases.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hubschrauber-Rotorblatt zu schaffen, welches die vorstehend geschilderten Nachteile nicht aufweist.The invention is therefore based on the object of creating a helicopter rotor blade which the does not have the disadvantages outlined above.

Ausgehend von einem Hubschrauber-Rotorblatt mit einem rohrförmigen vorderen Längstragerelement, einem rückwärtigen Füllelement und einer das Längsträgerelement und das rückwärtige Füllelement miteinander verbindenden äußeren Hülle wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in einem Stück aus Kunststoff-Verbundmaterial hergestellte Längsträgerelement als rohrförmiger Körper ausgebildet ist, der seinerseits eine axiale vordere Nase, eine obere Lage und eine untere Lage, die jeweils von einer Anzahl von benachbarten axial verlaufenden Strängen gebildet sind, und ein axiales rückwärtiges Abschlußelement aufweist, und daß das Abschlußelement einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt mit zur Nase gewandter hohler Seite aufweist, welche sich unter Anlage an den zugeordneten Strang teilweise entlang der oberen und unteren Lage erstreckt und aus vorgehärtetem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wobei ein Vorverdichtungs- oder Voraushärtungsprozeß angewandt werden kann.Starting from a helicopter rotor blade with a tubular front longitudinal support element, a rear one Filling element and one connecting the longitudinal support element and the rear filling element to one another outer shell, this object is achieved according to the invention in that the plastic composite material in one piece produced longitudinal support element is designed as a tubular body, which in turn an axial front lug, an upper layer and a lower layer, each of a number of adjacent ones axially extending strands are formed, and has an axially rearward terminating element, and that the closure element has a substantially C-shaped cross section with a hollow one facing towards the nose Has side, which is in contact with the associated strand partially along the upper and lower Layer extends and made of pre-hardened plastic material is made, wherein a precompression or precure process can be applied.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is described in the following description in conjunction with the drawing of an exemplary embodiment explained in more detail, namely shows:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines in der erfindungsgemäßen Weise aufgebauten Hubschrauber-Rotorblatts; undFig. 1 is a perspective view of one constructed in the manner according to the invention Helicopter rotor blades; and

-A--A-

Fig. 2 einen im Maßstab vergrößerten Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Rotorblatts.Fig. 2 is a cross-section on an enlarged scale of the rotor blade shown in FIG. 1.

In Figur 1 ist mit 1 ein Hubschrauber-Rotorblatt bezeichnet, welches ein sich axial über die gesamte Länge des Rotorblatts 1 erstreckendes Längsträgerelement 2 aufweist, welches an einem Ende mit einem Wurzelabschnitt 3 mit Bohrungen k zur Befestigung des Rotorblatts 1 an einer (nicht gezeigten) Nabe versehen ist.In FIG. 1, 1 denotes a helicopter rotor blade which has a longitudinal support element 2 which extends axially over the entire length of the rotor blade 1 and which at one end has a root section 3 with bores k for fastening the rotor blade 1 to a (not shown) Hub is provided.

¥ie aus Fig. 2 hervorgeht, bildet das Längsträgerelement eine rohrförmige Struktur und ist mit einem inneren verdrehungsversteifenden rohrförmigen Körper 5 versehen, der aus einem Gewebestreifen 6 aus kreuzweise verwebten Fasern aus Kunststoff-Verbundmaterial besteht, welcher zu einem Rohr gewickelt ist, und einer äußeren Abdeckung 7» die aus einer Anzahl von Gewebestreifen aus kreuzweise gewebten Fasern aus Kunststoff-Verbundmaterial bestehen (und von denen beim dargestellten Ausführungsbeispiel drei gezeigt sind). Die Gewebe— streifen 8 sind ebenfalls durch Überlappung ihrer seitlichen Ränder entlang einer rückwärtigen Kante des Längsträgerelements 2 zu Rohren gewickelt.¥ ie from Fig. 2, forms the longitudinal member a tubular structure and is provided with an inner torsion-stiffening tubular body 5, which consists of a fabric strip 6 woven crosswise Fibers made of plastic composite material, which is wound into a tube, and an outer one Cover 7 »made up of a number of strips of fabric made of cross-woven fibers made of plastic composite material exist (and of which three are shown in the illustrated embodiment). The tissues— strips 8 are also made by overlapping their side edges along a rear edge of the longitudinal member 2 wound into tubes.

Der innere rohrförmige Körper 5 und die äußere Abdeckung umschließen zusammen einen mittleren rohrförmigen Körper 9 aus Kunststoff-Verbundmaterial, der eine sich entlang einer Vorderkante des Körpers 9 in AxialrichtungThe inner tubular body 5 and the outer cover together enclose a central tubular body 9 made of plastic composite material, which is a along a leading edge of the body 9 in the axial direction

erstreckende Nase 10 aus einem im Querschnitt im wesentlichen dreieckigen Vorderabschnitt 11 sowie einem im Querschnitt im wesentlichen C-förmigen, mit seiner konkaven Seite nach rückwärts gewandten rückwärtigen Abschnitt 12 aufweist. Die Abschnitte und 12 zusammen begrenzen eine zylindrische Ausnehmung 13» welche sich über wenigstens einen Teil der Länge des Körpers 9 erstreckt und in der eine üblicherweise aus Blei hergestellte, zum Gewichtsausgleich dienende Einlage 14 enthalten ist. Der rohrförraige Körper 9 weist außerdem eine obere und untere Lage 15 bzw. 16 auf, die jeweils aus einer Anzahl von benachbarten Strängen 17 (im gezeigten Beispiel vier Stränge) aus Kunststoff-Verbundmaterial bestehen.extending nose 10 from a cross-sectionally substantially triangular front portion 11 and one with a substantially C-shaped cross-section, with its concave side facing backwards has rear section 12. The sections 12 and 12 together define a cylindrical recess 13 »which extends over at least part of the length of the body 9 and in the a weight compensation insert 14, usually made of lead, is included. The rohrförraige body 9 also has an upper and lower layer 15 and 16 respectively, each made of a number of adjacent strands 17 (in the shown Example four strands) consist of plastic composite material.

Schließlich weist der rohrförmige Körper 9 noch ein im Querschnitt im wesentlichen C-förmiges rückwärtiges Abschlußelement 18 auf, dessen konkave Seite zur vorderen Nase 10 weist, und weichesaus einem durch einen Vorverdichtungs- oder Voraushärtungsprozeß vorgehärteten synthetischen Verbundmaterial besteht. Das rückwärtige Abschlußelement 1S besteht aus einem eine · im wesentlichen ebenen Rückwand des Körpers 9 bildenden Kern und zwei Flügelansätzen 20, welche Teil der oberen und unteren Lage 15 bzw. 16 sind und in seitlicher Anlage an den zugehörigen Strängen 17 angeordnet sind.Finally, the tubular body 9 also has a rearward one which is essentially C-shaped in cross section End element 18, the concave side of which faces the front nose 10, and soft from one through one Pre-compression or pre-curing process consists of pre-cured synthetic composite material. The rear Closing element 1S consists of an essentially flat rear wall of the body 9 forming the core and two wing lugs 20, which are part of the upper and lower layers 15 and 16 respectively and in lateral Plant on the associated strands 17 are arranged.

Durch Aushärten der Körper 5 und 9 und der äußeren Abdeckung 7 in einer Form wird das Längs träger element zu einer rohrartigen einstückigen Struktur umgebildet,By curing the bodies 5 and 9 and the outer Cover 7 in a form is the longitudinal support element converted into a tubular one-piece structure,

welche entlang ihrer Vorderkante mit einer vereisungssicheren Abdeckung 21 versehen ist, die üblicherweise aus Glasfaser mit (nicht gezeigten) elektrischen Widerständen hergestellt ist.which along their leading edge with an anti-icing Cover 21 is provided, which is usually made of fiberglass with (not shown) electrical resistances is made.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist das Rotorblatt außerdem ein rückwärtiges Füllelement 22 auf, welches vorzugsweise aus einem Körper 23 mit innerer Wabenstruktur besteht und eine im wesentlichen dreieckige Form hat. Das Füllelement 22 ist mit seiner Vorderseite in Anlage an dem Abschnitt der Abdeckung 7 angeordnet, welche sich entlang der Außenfläche des Kerns 19 über das rückwärtige Abschlußelement 18 erstreckt, und ist durch eine äußere Gewebehülle 2k mit dem Längsträgerelement verbunden. Die aus Kunststoff-Verbundmaterial bestehende Gewebehülle 2k ist um das gesamte rückwärtige Füllelement 22 ebenso wie einen rückwärtigen Teil des Längsträgerelements 2 herumgelegt, dessen Vorderteil mit einer· äußeren abriebfesten, üblicherweise aus Stahl oder Titan hergestellten Metallhülle 25 bedeckt ist.As shown in FIG. 2, the rotor blade also has a rear filling element 22, which preferably consists of a body 23 with an internal honeycomb structure and has a substantially triangular shape. The filling element 22 is arranged with its front side in abutment against the portion of the cover 7 which extends along the outer surface of the core 19 over the rear closure element 18, and is connected to the longitudinal support element by an outer fabric cover 2k. The fabric sheath 2k made of plastic composite material is wrapped around the entire rear filling element 22 as well as a rear part of the longitudinal support element 2, the front part of which is covered with an outer abrasion-resistant metal sheath 25, usually made of steel or titanium.

Durch Aushärten der Gewebehülle 2k in einer Form werden das Längsträgereiernent 2 und das Füllelement unzerstörbar miteinander verbunden, wobei die Verbindung zusätzlich durch einen Streifen 26 aus Kunststoff-Verbundgewebe verstärkt wird, welcher sich unterhalb der Gewebehülle Zk über die Berührungszone zwischen dem Längsträgerelement 2 und dem Füllelement 22 erstreckt.By hardening the fabric cover 2k in a mold, the longitudinal support element 2 and the filling element are indestructibly connected to one another, the connection being additionally reinforced by a strip 26 of plastic composite fabric, which extends below the fabric cover Zk over the contact zone between the longitudinal support element 2 and the filler element 22 extends.

— 7 —- 7 -

Aus der vorstehenden Beschreibung geht klar hervor, daß zunächst nur eine erste (nicht gezeigte) Form zur Herstellung eines Längsträgerelements 2 undFrom the above description it is clear that that initially only a first (not shown) mold for producing a longitudinal member 2 and

es eine zweite Form, mit welcher/am Füllelement 22 befestigt wird, zur Herstellung des Rotorblatts 1 erforderlich ist, dessen hervorstechendsten strukturellen Eigenschaften im rückwärtigen, den rohrförmigen Körper des Längsträgerelements 2 abschließenden Abschlußelement 18 liegen. Das aus vorgehärtetem Kunststoffmaterial hergestellte Abschlußelement 18 ermöglicht nicht nur eine schnelle, extrem wirksame Verdichtung des die Stränge 17 bildenden Materials bei der Herstellung des Längsträgerelements 2, sondern ermöglicht es auch, die Eigenschaften des Rotorblatts 1 sehr einfach zu verändern, ohne daß hierfür der verwendete Aushärtungsprozeß oder die Art und Weise, in welcher die Bestandteile des Rotorblatts 1 miteinander verbunden werden, beeinträchtigt würde. Dies ist dadurch möglich, daß das Abschlußelement 18 ein vorgefertigtes inneres Element ist, dessen Geometrie, Abmessungen und physikalischen Eigenschaften innerhalb bestimmter Grenzen abgewandelt werden können, ohne daß hierdurch notwendigerweise die es im Rotorblatt 1 umgebenden Bauteile geändert werden müßten. Folglich kann das Gewicht des Elements 18 zur Veränderung einer entsprechenden Verschiebung des Schwerpunkts des Rotorblatts 1 verändert werden. Außerdem kann die Faseranordnung des Abschlußelements 18 geändert werden, um beispielsweise die Lage des Scherzentrums in jedem Querschnitt des Rotorblatts 1 zu verändern; oderthere is a second mold, with which / is attached to the filling element 22, for the production of the rotor blade 1 is required, its most salient structural properties in the rear, the tubular body of the longitudinal member 2 final closure element 18 lying. The closure element 18 made of pre-hardened plastic material enables not only a rapid, extremely effective compression of the material forming the strands 17 during the Production of the longitudinal member 2, but allows it is also very easy to change the properties of the rotor blade 1 without the need for the one used Curing process or the way in which the components of the rotor blade 1 are connected to one another, would be impaired. This is because of it possible that the closure element 18 is a prefabricated inner element, its geometry, dimensions and physical properties within certain Limits can be modified without necessarily surrounding it in the rotor blade 1 as a result Components would have to be changed. Consequently, the weight of the element 18 can change a corresponding shift of the center of gravity of the rotor blade 1 can be changed. In addition, the Fiber arrangement of the terminating element 18 can be changed, for example, the position of the shear center in to change each cross section of the rotor blade 1; or

die Dicke des Elements 18 kann zur Veränderung des Mittelpunkts der Rotorblatt-Querschnitte geändert werden.the thickness of the element 18 can be changed to change the center point of the rotor blade cross-sections will.

Mit anderen Worten, die Verwendung eines vorgefertigten inneren Elements, wie des Abschlußelements 18 im Rotorblatt 1, im wesentlichen unabhängig von den Abmessungen und physikalischen Eigenschaften der umgebenden Teile ermöglicht es, die elastischen Reaktionen des Rotorblatts 1 insgesamt abzuwandeln lediglich durch entsprechende Abwandlungen des erwähnten vorgefertigten Elements vor dessen Zusammenfügung zum Rotorblatt 1 und ohne Veränderung der anderen Teile des Rotorblatts 1 oder des Montagevorgangs #In other words, using a pre-made one inner element, such as the closure element 18 in the Rotor blade 1, essentially independent of the dimensions and physical properties of the surrounding Parts makes it possible to modify the elastic reactions of the rotor blade 1 as a whole only by corresponding modifications of the prefabricated element mentioned before it is assembled to the rotor blade 1 and without changing the other parts of the rotor blade 1 or the assembly process #

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1. Hubschrauber-Rotorblatt mit einem rohrförmigen vorderen Längsträgerelement, einem rückwärtigen Füllelement und einer das Längsträgerelement und das rückwärtige Füllelement miteinander verbindenden äußeren Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß das zu einem Stück verbundene, aus Kunststoff-Verbundmaterial hergestellte Längsträgerelement (2) als rohrförmiger Körper (9) ausgebildet ist, der seinerseits eine axiale vordere Nase (10), eine obere Lage (15) und eine untere Lage (16), die jeweils von einer Anzahl von benachbarten axial verlaufenden Strängen (17) gebildet sind, und ein axial verlaufendes rückwärtiges Abschlußelement (18) aufweist, und daß das Abschlußelement (18) einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt mit zur Nase (.10) gewandter konkaver Seite aufweist, welches sich unter Anlage an den zugeordneten Strängen (17) teilweise entlang der oberen und der unteren Lage (15> 16) erstreckt und aus vorgehärtetem Kunststoffmaterial hergestellt ist.1. Helicopter rotor blade with a tubular front Longitudinal support element, a rear filling element and an outer shell interconnecting the longitudinal member and the rear filler element, characterized in that the one-piece made of plastic composite material Longitudinal support element (2) as a tubular body (9) is formed, which in turn has an axial front nose (10), an upper layer (15) and a lower layer (16), each formed by a number of adjacent axially extending strands (17), and an axially extending rear closure element (18) has, and that the closing element (18) has a substantially C-shaped cross-section with the nose (.10) has turned concave side, which is in contact with the associated strands (17) partly along the upper and lower layers (15> 16) and is made of pre-hardened plastic material. 2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für das Abschlußelement (18) in einem Vorverdichtungsverfahren vorgehärtet ist.2. Rotor blade according to claim 1, characterized in that that the material for the closure element (18) in one Pre-compression process is pre-hardened. - 10 -- 10 - 3. Rotorblatt nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für das Abschlußelement OS) in einem Voraushärtungsverfahren vorgehärtet ist.3. Rotor blade after. Claim 1, characterized in that that the material for the closing element OS) is pre-cured in a pre-curing process. k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Längsträgerelement (2) einen inneren rohrförmigen, die Verdrehungssteifigkeit erhöhenden Körper (5) aufweist, der an der Innenfläche der Nase (10), der oberen und unteren Lage (15> 16) und des Abschlußelements (1S) anliegt und fest mit ihr verbunden ist. k. Method according to one of Claims 1 to 3> characterized in that the longitudinal support element (2) has an inner tubular body (5) which increases the torsional rigidity and which is attached to the inner surface of the nose (10), the upper and lower layers (15> 16 ) and the closing element (1S) and is firmly connected to it. 5. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Längsträgerelement (2) eine aus einer Anzahl von sich überlappenden Gewebe— streifen (8) aus Kunststoffmaterial bestehende5. Rotor blade according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the longitudinal support element (2) is one of a number of overlapping fabrics- strip (8) made of plastic material undand Abdeckung (7) aufweist/, daß das rückwärtige Füllelement (22) einen Körper (23) mit Wabenzellenstruktur aufweist, dessen Vorderende in direkter Anlage am rückwärtigen Ende des Längsträgerelements (2) angeordnet ist.Cover (7) has / that the rear filling element (22) has a body (23) with a honeycomb structure has, the front end of which in direct contact with the rear end of the longitudinal member (2) is arranged. 6. Rotorblatt wie beschrieben und auf der beigefügten Zeichnung dargestellt.6. Rotor blade as described and shown on the accompanying drawing.
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