DE3534968C1 - Rotor,insbesondere fuer Drehfluegelflugzeuge - Google Patents

Description

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

Bei einem derartigen aus der DE-OS 32 41 754 bekannten Rotor ist mit Biegungen des Blatthalses u. a. infolge von Schlagbewegungen des Blattflügels zu rechnen. Dabei werden Rückwirkungen aus diesen Blattschlagbiegungen (bzw. Biegungen des Blatthalses) auf die Blattsteuerung durch eine bewegliche Abstützung der Blattsteuerhülle an der Blattwurzel weitgehend verhindert, lassen sich jedoch nicht gänzlich ausschließen. Weil die Blatt­ schlagbewegungen aufgrund eines fiktiven Gelenkes im elastischen Blattbereich "Blatthals" ausgeführt werden, also der Schlaggelenkabstand zur Rotordrehachse relativ groß ist, sind außerdem die Biegemomentbelastungen des Rotormastes beträchtlich. Dies bedingt hohe Festig­ keitsanforderungen an den Rotor, welche einer Senkung seines Baugewichts entgegenstehen.

Der Erfindung liegt daher bei einem Rotor der eingangs genannten Art außer einer weiteren Minderung der Mög­ lichkeit von Rückwirkungen auf die Blattsteuerung aus den Blattschlagbewegungen die Aufgabe zugrunde, den Schlaggelenkabstand des Rotorblattes zur Rotornabe (bzw. Rotordrehachse) zu vermindern.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Hiernach erschöpft sich die Erfindung nicht in einer Verlagerung eines fiktiven Blattschlag­ gelenks aus dem Blatthals in den Rotornabenarm vorzugs­ weise in der im Anspruch 2 gekennzeichneten Weise. Bei einem derartigen z. B. durch die US-PS 41 29 403 bekannten Rotornabenarm hat dessen schlagbiegeweiche Ausbildung ausschließlich den Zweck, gesonderte Blatt­ schlaggelenke einzusparen. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung durch eine bei dem vorliegenden Rotor zu­ gleich gewählte gabelförmige Gestaltung der Blattwurzel auch eine Verlagerung von für die Beweglichkeit der Blattsteuerhülle sorgenden Lagermitteln so nahe zur Rotornabe, daß diese Lagermittel im Bereich des Blatt­ schlaggelenks positionierbar sind mit der Folge einer unter der Blattschlagbiegung von Biegekräften weitest­ gehend freigehaltenen Blattsteuerhülle.

Die Erfindung und weitere in den Unteransprüchen gekennzeichnete Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen die

Fig. 1 bis 3 je einen vertikalen Längsschnitt durch ein Rotorblatt insbesondere im Bereich des Blattanschlusses an einer Rotornabe.

Eine beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff aufgebaute Rotornabe 1 ist für den Anschluß von Rotor­ blättern 2 (vorzugsweise aus dem gleichen Material) mit jeweils einem radial auswärtsgerichteten, torsionsstei­ fen Rotornabenarm 1.1 versehen. Jeder Rotornabenarm 1.1 ist mit seiner zugeordneten Blattwurzel 2.1 mittels zweier diese in Dickenrichtung durchquerender Bolzen 3 verbun­ den. Um bei diesem starren Blattanschluß sicherzustel­ len, daß das Rotorblatt 2 bzw. dessen Blattflügel 2.3 (Fig. 1) Blatteinstellwinkelbewegungen um seine Blattwin­ kelachse 4 ausführen kann, ist ein Blatthals (bzw. -Ab­ schnitt) 2.2 zwischen der Blattwurzel 2.1 und dem Blattflügel 2.3 torsionsweich ausgebildet. Die ge­ wünschte Torsionsweichheit wird durch den dargestellten relativ langgestreckten Aufbau des Blatthalses 2.2 aus Fasersträngen mit unidirektionaler Faserorientierung in Blattlängsrichtung erreicht.

Wegen der großen Baulänge des Blatthalses 2.2 ist für die Blatteinstellwinkelsteuerung eine torsionssteife Blattsteuerhülle 5 vorgesehen, welche sich, in tor­ sionssteifer Verbindung mit dem Blattflügel 2.3, berüh­ rungsfrei längs des Blatthalses 2.2 bis zur Rotornabe 1 erstreckt. Über die Blattsteuerhülle 5 können in übli­ cher Weise mittels einer an einem hüllenfesten, gabel­ förmigen Steuerhebel angelenkten Steuerstange Drehwin­ kelbewegungen des Blattflügels 2.3 um die Blattwinkel­ achse 4 bewirkt werden.

Eine nur drehbewegliche Abstützung dieser Blatt­ steuerhülle 5 an der Blattwurzel 2.1 wäre unzureichend, weil Rückwirkungen auf die Blattsteuerhülle 5 aus Blattlängsdehnungen und aus Biegungen des Blatthalses 2.2 insbesondere infolge von Blattschlagbewegungen zu vermeiden sind. Deshalb ist zwischen der Blattwurzel 2.1 und der Blattsteuerhülle 5 eine Verbindung gewählt, welche Dreh-, Winkel- und Längsbewegungen der Blatt­ steuerhülle 5 zuläßt. Diese Beweglichkeit der Blatt­ steuerhülle 5 allein vermag jedoch noch nicht Rückwir­ kungen aus Blattschlagbiegungen des Blatthalses 2.2 auf die Blattsteuerhülle 5 und damit die Blattsteuerung gänzlich auszuschließen. Dies ist durch Verhindern von entsprechenden Biegebewegungen des Blatthalses 2.2 erreichtbar, wobei der Rotornabenarm 1.1 die dargestellte senkrecht zur Rotor- bzw. Blattebene flache Querschnittsprofilform aufweist, und dieser biegeweicher als der in relativ biegesteifer Aus­ führungsform beispielsweise mit einem kreuzförmigen Querschnittsprofil ausgebildete Blatthals 2.2 ist. Bei der gewählten flachen Quer­ schnittsform des Rotornabenarmes 1.1 ist selbstver­ ständlich eine Blattschwenkbewegung nicht ausgeschlossen, welches bei einem Kreuzprofil des Blatthalses 2.2 hiermit natürlich auch nicht mehr möglich ist.

Die flache Profilform des Rotornabenarmes 1.1 hat zu­ gleich den Vorteil, daß der Schlaggelenkabstand zum Ro­ tormast 6 auf ein Minimum reduzierbar ist. Dazu ist der Rotornabenarm 1.1 infolge einer senkrecht zur Blattebe­ ne fortschreitenden Verminderung seines Querschnitts zur Mitte hin mit einer Stelle 1.1.1 erhöhter Schlag­ biegeweichheit versehen. Zur Erfüllung der vorgenannten Forderung nach einer rückwirkungsfreien Blattsteuerung sind schließlich nahe dieser als ein fiktives Blatt­ schlaggelenk fungierenden Stelle 1.1.1 des Rotornaben­ armes 1.1 die Lagermittel positioniert, welche die Be­ weglichkeit der Abstützung der Blattsteuerhülle 5 an der Blattwurzel 2.1 sicherstellen. Voraussetzung für diese Positionierung ist die dargestellte Gabelform der Blattwurzel 2.1, wobei deren beide Gabelschenkel 2.1.1 die Basis der beweglichen Abstützung der Blattsteuer­ hülle 5 sind. Hierbei kann gemäß Fig. 1 und 2 als La­ germittel beiderseits des Rotornabenarmes 1.1 je ein Elastomerlager 7 gesondert einem Gabelschenkel 2.1.1 zugeordnet werden unter symmetrischer Anordnung der beiden Elastomerlager 7 zur Rotor- bzw. Blattebene (Blattwinkelachse 4). Gemäß Fig. 3 ist es aber auch möglich, als Lagermittel in einer Ausnehmung 1.1.2 des Rotornabenarmes 1.1 ein (z. B. metallenes) Gelenklager 8 anzuordnen mit einem auf einem zur Blattwinkelachse 4 koaxialen Zapfen 9 längsverschiebbaren Kugelstück 8.1. Beispielsweise ist das Gelenklager 8 mit seinem Außen­ ring 8.2 über eine zweiarmige Strebe 10 mit der Blatt­ steuerhülle 5 verbunden, während der Zapfen 9 ein Fort­ satz eines den beiden Gabelschenkeln 2.1.1 zwischenge­ fügten Distanzstückes 11 ist.

Im übrigen ist die gemäß Fig. 1 und 3 gewählte Verlän­ gerung der Gabelschenkel 2.1.1 über die Blattanschluß­ bolzen 3 hinaus bis zu den vorbeschriebenen Lagermit­ teln nicht zwingend. Entsprechend Fig. 2 kann ebenso der Abstand zwischen den Gabelschenkeln 2.1.1 und den Lagermitteln durch Verbindungsglieder 12 überbrückt werden. Wie außerdem der Zeichnung entnehmbar ist, sind in der Blattsteuerhülle 5 Einführungsöffnungen 5.1 für die Blattanschlußbolzen 3 zweckmäßig.

Schließlich ist bei der Blattsteuerhülle 5 des erfindungs­ gemäßen Rotors ein relativ fla­ ches, d. h. aerodynamisch günstiges Querschnittsprofil erreicht. Im Falle einer Anordnung von Lagermit­ teln entsprechend Fig. 1 und 2 ist zudem eine Blattschwenkbewegung des Rotorblattes 2 in eine sog. Faltlage bereits nach dem Ziehen eines der beiden Blattanschlußbolzen 3 mög­ lich.

Claims (8)

1. Rotor, insbesondere für Drehflügelflugzeuge, mit einem oder mehreren an der Rotornabe radial auswärtsge­ richteten, torsionssteifen Rotornabenarmen jeweils für den Anschluß eines Rotorblattes, welches einen wenig­ stens für die Blatteinstellwinkelbewegungen torsions­ weichen Blatthals zwischen der Blattwurzel und dem Blattflügel aufweist und am zugeordneten Rotornabenarm mit die Blattwurzel durchquerenden Bolzen befestigt ist, wobei für die Blatteinstellwinkelverstellung eine längs des Blatthalses berührungsfrei sich erstreckende, torsionssteife Blattsteuerhülle einerseits mit dem Blattflügel fest verbunden und andererseits an der Blattwurzel beweglich abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotornabenarm (1.1) ein senkrecht zur Rotor- bzw. Blattebene flaches Querschnittsprofil aufweist, welches schlagbiege­ weicher ist als der Blatthals (2.2), und daß der An­ schluß der Blattwurzel (2.1) am Rotornabenarm (1.1) in Form einer Gabel erfolgt, deren beide Gabelschenkel (2.1.1) eine blattwurzelseitige bewegliche Abstützung der Blattsteuerhülle (5) bilden.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der schlagbiegeweiche Rotorna­ benarm (1.1) im Bereich zwischen der Rotornabe (1) und der Blattwurzel (2.1) eine senkrecht zur Blattebene fortschreitende Querschnittsverjüngung (1.1.1) mit er­ höhter Schlagbiegeweichheit aufweist.

3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die blattwurzelseitige Abstützung der Blattsteuerhülle (5) Lagermittel auf­ weist, welche im Bereich zwischen der Rotornabe (1) und der Blattwurzel (2.1) angeordnet sind.

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Lagermittel beiderseits des Rotornabenarms (1.1) und symmetrisch zur Rotor- bzw. Blattebene einem Gabelschenkel (2.1.1) der Blattwurzel (2.1) jeweils ein Elastomerlager (7) zugeordnet ist.

5. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Lagermittel in einer Ausneh­ mung (1.1.2) des Rotornabenarmes (1.1) ein Gelenklager (8) angeordnet ist mit einem auf einem zur Blattwinkel­ achse (4) koaxialen Zapfen (9) längsverschiebbaren Ku­ gelstück (8.1) und daß das Gelenklager (8) mit seinem Außenring ( 8.2) entweder mit der Blattsteuerhülle (5) oder mit den beiden Gabelschenkeln (2.1.1) der Blatt­ wurzel (2.1) verbunden ist.

6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenring (8.2) über eine zweiarmige Strebe (10) mit der Blattsteuerhülle (5) und der Zapfen (9) als Fortsatz eines den beiden Gabel­ schenkeln (2.1.1) zwischengefügten Distanzstückes (11) mit der Blattwurzel (2.1) verbunden ist.

7. Rotor nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gabelschenkel (2.1.1) der Blattwurzel (2.1) sich bis zu den Lagermit­ teln erstrecken.

8. Rotor nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel durch Lagerträger (12) mit den Gabelschenkeln (2.1.1) der Blattwurzel (2.1) verbunden sind.