DE3526470C1 - Rotor,insbesondere eines Drehfluegelflugzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger aus der DE-OS 32 41 754 bekannter Rotor hat gegenüber demjenigen gemäß der DE-OS 28 29 605 mit die Blattsteuerhülle gegen die Ober- und Unterseite der Blattwurzel großflächig abstützenden elastomeren Lager­ segmenten den Vorteil einer gesteigerten Lebensdauer der entsprechenden die Beweglichkeit der Blattsteuer­ hülle sicherstellenden Lagermittel. Jedoch stellt sich das Problem einer wirksamen Blattschwenkdämpfung, wozu bei dem letztgenannten Rotor Dämpfungsplatten zwischen den elastomeren Lagersegmenten und der Blattwurzel ein­ gefügt sind. Bei einer solchen gekapselten Anordnung besteht allerdings nicht nur die Gefahr einer (Stau-) Wärmeschädigung der Dämpfungsplatten, sondern es läßt sich auch nicht ohne weiteres eine Druckvorspannung der Dämpfungsplatten kontrolliert einstellen zur Sicherung derselben vor Zugbeanspruchung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wirksame Blattdämpfungseinrichtung auszubilden, die ein möglichst zugspannungsfreies Dämpfungsmittel mit ge­ ringer Eigenerwärmung aufweist.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Dabei nutzt die Erfindung eine Posi­ tionierung von Blattschwenkdämpfungsmitteln an einem der Luftströmung ausgesetzten Ort, wodurch eine Luftküh­ lung zwangsläufig vor unzulässiger Erwärmung schützt. Darüber hinaus wird eine Schadenssicherung der die Blattsteuerhülle stützenden Strebenarme durch den er­ findungsgemäß zusätzlich möglichen Einsatz derselben als Spannmittel der Dämpfungseinrichtungen erreicht. Bei einer durch die DE-AN H 2258/47a-5.4.50 bekannten Gummischeibenfeder ist dagegen ein Schraubenbolzen in einer deren Schichtkörper durchdringenden Anordnung ausschließlich vorgesehen, um die Gummischichten vor­ spannen zu können.

Aufgrund der den Strebenarmen zukommenden Doppel­ funktion als Stützmittel der Blattsteuerhülle und als Spannmittel der Dämpfungseinrichtungen läßt sich gleichzeitig ein geringer baulicher Aufwand erreichen. Diese vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher verdeutlicht. Hierzu zeigt die Zeichnung in

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Ro­ torblattanschluß eines Drehflügelflugzeugs,

Fig. 2 im Querschnitt die Blattwurzel und Steuermittel des Rotorblattes gemäß Fig. 1.

Eine beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff aufgebaute Rotornabe 1 ist für den Anschluß eines oder mehrerer Rotorblätter 2 mit je einem radial auswärts gerichteten, gabelförmigen Rotornabenarm 1.1 versehen. Der einzelne Rotornabenarm 1.1 ist mit der zugeordneten Blattwurzel 2.1 mittels diese in Dickenrichtung durch­ querender Bolzen 3 verbunden. Um bei diesem sogenannten starren Blattanschluß dennoch sicherzustellen, daß das Rotorblatt 2 bzw. dessen Blattflügel 2.3 Blattein­ stellwinkelbewegungen um seine Blattwinkelachse 2.4 ausführen kann, ist ein Blatthals (bzw. -Abschnitt) 2.2 zwischen der Blattwurzel 2.1 und dem Blattflügel 2.3 torsionsweich ausgebildet. Die gewünschte Torsions­ weichheit wird durch einen relativ langgestreckten Auf­ bau des Blatthalses 2.2 aus Fasersträngen mit unidirek­ tionaler Faserorientierung in Blattlängsrichtung er­ reicht.

Wegen der großen Baulänge des Blatthalses 2.2 ist für die Blatteinstellwinkelsteuerung eine torsionssteife Blattsteuerhülle 4 vorgesehen, welche sich, in tor­ sionssteifer Verbindung mit dem Blattflügel 2.3, längs des Blatthalses 2.2 berührungsfrei bis zur Blattwurzel 2.1 erstreckt. Über die Blattsteuerhülle 4 können in üb­ licher Weise mittels einer Steuerstange über einen hül­ lenfesten Steuerhebel 4.1 (Fig. 2) Drehwinkelbewegungen bewirkt werden.

Eine lediglich drehwinkelbewegliche Verbindung dieser Blattsteuerhülle 4 mit der Blattwurzel 2.1 wäre unzu­ reichend, weil auch mit Rückwirkungen auf die Blatt­ steuerhülle 4 aus Biegungen des Blatthalses 2.2 und aus Blattlängsdehnungen infolge Blattschlag- und Blatt­ schwenkbewegungen zu rechnen ist. Deshalb ist zwischen der Blattsteuerhülle 4 und der Blattwurzel 2.1 eine Ge­ lenkverbindung gewählt, bei der die Blattsteuerhülle 4 nicht nur dreh-, schlag- und schwenkwinkelbeweglich, sondern auch längsbeweglich ist. Dazu ist zwischen ei­ ner die Blattsteuerhülle 4 stützenden zweiarmigen Stre­ be 5 und einem in einer Materialaussparung 6 an der Blattwurzel 2.1 koaxial zur Blattwinkelachse 2.4 be­ festigten Zapfen 7 ein Gelenklager 8 (Fig. 1) einge­ fügt, dessen Kugelstück 8.1 auf dem Zapfen 7 längsver­ schiebbar ist und dessen Außenring 8.2 in einer zentra­ len Paßbohrung der Strebe 5 festgehalten wird. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, einen derartigen Zapfen 7 der Strebe 5 zuzuordnen und den Lageraußenring 8.2 entsprechend an der Blattwurzel 2.1 z. B. über ein Rohrstück zu befestigen.

Schließlich macht die langgestreckte Bauform des Blatt­ halses 2.2 u. a. wegen möglicher instabiler Schwingungen des Rotorblattes 2 (insbesondere während des Rotoran­ laufs und -auslaufs) eine Dämpfung der Blattschwenkbe­ wegungen erforderlich. Hierzu ist beiderseits der Blattwurzel 2.1 je eine Dämpfungseinrichtung 9 außer­ halb der Blattsteuerhülle 4 angeordnet. Diese Positio­ nierung hat zum einen den bereits erwähnten Vorteil ei­ ner zwangsläufigen Luftkühlung im Rotorbetrieb.

Jede Dämpfungseinrichtung 9 besteht aus mindestens ei­ ner Elastomerschicht 9.1 hoher Dämpfungsfähigkeit (z. B. aus Polyurethan) zwischen zwei steifen Deck­ schichten 9.2, 9.3 (z. B. aus kohlefaserverstärktem Kunststoff wegen dessen hoher Steifigkeit in Faserer­ streckungsrichtung in der Schichtebene). Entsprechend ihrer Bestimmung sind sämtliche Elastomerschichten 9.1 sowie innere und äußere Deckschichten 9.2, 9.3 par­ allel bzw. die beiden Dämpfungseinrichtungen 9 symme­ trisch zur Blattschwenkebene (Blattwinkelachse 2.4) an­ geordnet. Außerdem sind die beiden Dämpfungseinrich­ tungen 9 jeweils ein Verbindungsglied zwischen der Blattsteuerhülle 4 und einem Strebenarm 5.1, wobei die­ ser die zugeordnete Dämpfungseinrichtung 9 im Zentrum mit solcher Berührungsfreiheit gegenüber der inneren, steuerhüllenseitigen Deckschicht 9.2 und der Elasto­ merschicht 9.1 durchquert, daß im Umfang ihrer Verform­ barkeit bzw. der maximal erzielbaren Dämpfungswirkung die innere Deckschicht 9.2 gegenüber der äußeren Deck­ schicht 9.3 mittels der Blattsteuerhülle 4 durch den Blattflügel 2.3 verschiebbar ist. Dazu wird die innere Deckschicht 9.2 an der Blattsteuerhülle 4 mittels einer Schraubverbindung 10 o. dgl. fixiert.

Die gewählte Positionierung der Dämpfungseinrichtungen 9 außerhalb der Blattsteuerhülle 4 hat zum anderen mit dem vorbeschriebenen Konzept als Verbindungsmittel zwi­ schen der Blattsteuerhülle 4 und einem Strebenarm 5.2 den gewichtigen Vorteil, daß die Strebenarme 5.2 Spannmittel der Dämpfungseinrichtungen 9 sind. Dazu ra­ gen die Strebenarme 5.1 als Schraubbolzen über die zu­ gehörige Dämpfungseinrichtung 9 bzw. deren äußere Deck­ schicht 9.3 (nur) soweit hinaus, daß hierauf mittels Schrauben 11 Druckkraft auf die Deckschichten 9.2, 9.3 aufgebracht und somit die zugehörigen Elastomerschich­ ten 9.1 vorgespannt werden. Durch entsprechend kon­ trolliertes Einstellen des Schraubdruckes läßt sich da­ bei eine solche Druckvorspannung der einzelnen Elasto­ merschichten 9.1 erzielen, daß im Rotorbetrieb Zug­ kraftwirkungen ihrer Deckschichten 9.2, 9.3 kompensiert bzw. Schäden der Elastomerschichten 9.1 durch Zugkraft­ beanspruchung weitgehend ausgeschlossen sind.

Durch die dargestellte Bauform der Strebe 5, bei wel­ cher die Längsachse 5.2 der beiden Strebenarme 5.1 und die Blattwinkelachse 2.4 sich im Gelenklagermittelpunkt kreuzen, wird schließlich größtmögliche Steifigkeit der Strebenarme 5.1 in Schraubdruckwirkungsrichtung erzielt.

Claims (4)

1. Rotor, insbesondere eines Drehflügelflugzeugs, mit einem oder mehreren Rotorblättern, welche jeweils einen wenigstens für die Blatteinstellwinkelbewegungen torisonsweichen Blatthals zwischen der Blattwurzel und dem Blattflügel aufweisen und an der Rotornabe mittels die Blattwurzel durchquerender Bolzen angeschlossen sind, wobei für die Blatteinstellungswinkelsteuerung eine längs des Blatthalses berührungsfrei sich erstreckende, torsionssteife Blattsteuerhülle einerseits mit dem Blattfügel fest verbunden und andererseits an der Blattwurzel längs- und winkelbeweglich abgestützt ist mittels wenigstens einer in einer Materialaussparung derselben querverschiebbar und gelenkig gelagerten, zweiarmigen Strebe, dadurch gekennzeich­ net, daß beiderseits der Blattwurzel (2.1) und außerhalb der Blattsteuerhülle (4) jeweils eine Dämpfungseinrichtung (9) in paralleler Anordnung zur Blattschwenkebene und als Verbindungsglied zwischen der Blattsteuerhülle (4) und je einem Strebenarm (5.1.) an­ geordnet ist, welche Dämpfungseinrichtung (9) aus min­ destens einer dämpfungsfähigen Elastomerschicht (9.1.) mit einer inneren und äußeren steifen (Deck-)Schicht (9.2, 9.3) besteht, und daß die beiden Strebenarme (5.1) als Schraubbolzen über die zugehörige Dämpfungseinrich­ tung (9) hinausragen, und die Elastomerschichten (9.1) durch Schraubdruck eine Druck-Vorspannung erhalten.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Strebenarme (5.1) einerseits die zugehörige Dämpfungseinrichtung (9) in einer Durchbrechung mittig und berührungsfrei und ande­ rerseits die der (Schraubdruck-)Krafteinleitung dienen­ den äßueren steifen Deckschichten (9.3) der Dämpfungs­ einrichtung (9) formschlüssig durchgreifen.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die innere (steuerhül­ lenseitige) steife Deckschicht (9.2) der Dämpfungsein­ richtung (9) an der Blattsteuerhülle (4) fixiert ist.

4. Rotor nach Anspruch 1 mit einer Blattsteuerhül­ len-/Streben-Lagerung, bei der ein an der Blatt­ wurzel in koaxialer Anordnung zur Blattwinkelachse be­ festigter Zapfen in einem Kugelstück eines Gelenklagers längsverschiebbar ist, an dessen Außenring die Blatt­ steuerhülle durch die Strebe abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (5.2) der beiden Strebenarme (5.1) und die Blattwinkelachse (2.4) sich im Gelenklagermittelpunkt kreuzen.