DE3633346C1 - Rotor,insbesondere eines Drehfluegelfluegzeuges - Google Patents

Description

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

Die bei diesem durch die DE-PS 35 26 470 bekannten Ro­ tor vorgesehene Abstützung der Blattsteuerhülle (mit­ tels einer Strebe an der Blattwurzel) ermöglicht eine Positionierung der Dämpfungseinrichtung (bzw. -en) an einem der Luftströmung ausgesetzten Ort außerhalb der Blattsteuerhülle, wo eine Luftkühlung zwangsläufig vor unzulässiger Erwärmung schützt. Zugleich läßt sich die stützende Strebe als Spannmittel der Dämpfungseinrich­ tung einsetzen. Wegen des gewählten Verbundes der Blattsteuerhülle bzw. Strebe und Dämpfungseinrichtung ist jedoch zum anderen bei einer - im Falle der Verwen­ dung einer Taumelscheibe geringen Durchmessers zwingen­ den - Schrägstellung der Steuerstange nicht auszu­ schließen, daß es zu einer sog. negativen Kopplung der Blattschwenk- und Blatteinstellwinkelbewegungen kommt, d. h. das Rotorblatt bei einer Schwenkbewegung in Rotor­ drehrichtung eine aufdrehende Steuerbewegung (Blattnase nach oben) und bei entgegengesetzter Schwenkbewegung eine abdrehende Steuerbewegung erfährt. Hierdurch wird die Wirkung der Blattschwenkdämpfung bzw. Dämpfungsein­ richtung gemindert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei ei­ nem Rotor der eingangs genannten Gattung auch im Falle einer (gegenüber der Rotordrehachse) schrägstehenden Steuerstange eine solche negative Kopplung der Blatt­ schwenk- und Blatteinstellwinkelbewegungen auszu­ schließen.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Hierbei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß eine Kopplung der Blattschwenk- und Blatteinstellwinkelbewegungen nicht grundsätzlich zu einer negativen Beeinflussung der Blattschwenkdämp­ fung führt und für deren Beeinflussung auch die Stel­ lung der Dämpfungseinrichtung bzw. Lage ihrer Wirkungs­ ebene in bezug auf die Blattschwenkebene bestimmend ist, welche Dämpfungseinrichtung bei einer Blatt­ schwenkbewegung zwangsläufig auch als eine Führung der mitbewegten Blattsteuerhülle wirkt. Unter dieser Füh­ rung "Dämpfungseinrichtung" kommt es durch die Erfin­ dung zwangsläufig zu einer Schwenkbewegung der Blatt­ steuerhülle unter einem Winkel zur Rotordreh- bzw. Blattschwenkebene. Die Folge ist eine Eliminierung der Kopplung der Blattschwenk- und Blatteinstellwinkelbewe­ gungen oder, je nach Wahl des Winkels der Neigung der Wirkungsebene der Dämpfungseinrichtung zur Blatt­ schwenkebene, sogar eine die Wirkung der Blattschwenk­ dämpfung erhöhende, also positive Kopplung dieser Blattbewegungen. Vorzugsweise wird diese Neigung mit der im Anspruch 3 gekennzeichneten Maßgabe für den bezüglich der Blattschwenkdämpfung kritischen Flugfall "Schweben" festgelegt.

Mit der im Anspruch 2 gekennzeichneten Ausführungsform der Blattsteuerhülle läßt sich die Erfindung mit rela­ tiv geringem baulichem Aufwand verwirklichen, wobei durch eine Anlenkung der Steuerstange in der im An­ spruch 4 gekennzeichneten Weise noch zur Steigerung der Wirkung der Erfindung beigetragen werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Hierzu zeigt die Zeich­ nung in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von einem Rotor­ blattanschluß eines Drehflügelflugzeugs,

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

Gemäß Fig. 1 ist bei einer Rotornabe 1 eines Drehflü­ gelflugzeugs der Anschluß des einzelnen beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff aufgebauten Rotorblat­ tes 2 mittels dessen Blattwurzel 2.1 in Dickenrichtung durchquerender Bolzen 3 hergestellt. Um bei diesem so­ genannten starren Blattanschluß dennoch sicherzustel­ len, daß das Rotorblatt 2 bzw. dessen Blattflügel 2.3 Blatteinstellwinkelbewegungen 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. Die Blattsteuerhülle 4 ist in üblicher Weise mittels einer von einer nicht dargestellten Tau­ melscheibe betätigten Steuerstange 5 über einen hül­ lenfesten Steuerhebel 4.1 drehwinkelbewegbar.

Eine lediglich Drehwinkelbewegungen ermöglichende Verbindung zwischen der Blattsteuerhülle 4 und der Blattwurzel 2.1 wäre unzureichend, weil auch mit Rück­ wirkungen auf die Blattsteuerhülle 4 aus Biegungen des Blatthalses 2.2 und aus Blattlängsdehnungen infolge Blattschlag- und Blattschwenkbewegungen zu rechnen ist. Deshalb muß die Blattsteuerhülle 4 bei dieser Verbin­ dung nicht nur dreh-, schlag- und schwenkwinkelbeweg­ lich, sondern auch längsbeweglich sein. Hierzu ist (beispielsweise) zwischen einer die Blattsteuerhülle 4 stützenden zweiarmigen Strebe 6 und einem in einer Ma­ terialaussparung 2.1.1 an der Blattwurzel 2.1 koaxial zur Blattwinkelachse 2.4 befestigten Zapfen 7 ein ela­ stomeres Gelenklager 8 mit einem hierauf längsver­ schiebbaren Lagerkern eingefügt.

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 (vorzugsweise) bei­ derseits der Blattwurzel 2.1 je eine Dämpfungseinrich­ tung 9 außerhalb der Blattsteuerhülle 4 angeordnet. Diese Positionierung hat u. a. den bereits erwähnten Vorteil einer zwangsläufigen Luftkühlung der Dämpfungs­ einrichtungen 9 im Rotorbetrieb. Jede Dämpfungseinrich­ tung 9 besteht aus in bekannter Weise über steife Zwi­ schenlagen 9.1 verbundene Elastomerschichten 9.2 hoher Dämpfungsfähigkeit (z. B. aus Polyurethan) zwischen steifen Deckplatten 9.3. Entsprechend ihrer Bestimmung sind sämtliche Elastomerschichten 9.2, Zwischenlagen 9.1 und Deckplatten 9.3 parallel bzw. die beiden Dämpfungseinrichtungen 9 symmetrisch zu einer den zuge­ ordneten blattwurzelseitigen Verbindungsabschnitt 4.2 der Blattsteuerhülle 4 halbierenden Mittelebene M ange­ ordnet. Folglich sind die beiden Dämpfungseinrichtungen 9 auf eine (und dieselbe) Wirkungsebene bzw. -richtung beschränkt. Außerdem bilden die beiden Dämpfungsein­ richtungen 9 jeweils ein Verbindungsglied zwischen der Blattsteuerhülle 4 und einem Strebenarm 6.1, wobei die­ ser die zugeordnete Dämpfungseinrichtung 9 im Zentrum, mit Ausnahme der äußeren Deckplatte 9.3 , mit solcher Berührungsfreiheit durchquert, daß im Umfang der Ver­ formbarkeit bzw. der maximal erzielbaren Dämpfungswir­ kung der Elastomerschichten 9.2 die innere Deckplatte 9.3 gegenüber der äußeren Deckplatte 9.3 mittels der Blattsteuerhülle 4 durch den Blattflügel 2.3 verschieb­ bar ist. Dazu ist die innere Deckplatte 9.3 an der Blattsteuerhülle 4 fixiert.

Wegen der Positionierung der Dämpfungseinrichtungen 9 als Verbindungsmittel zwischen der Blattsteuerhülle 4 und je einem Strebenarm 6.1 muß mit einer Kopplung der Blattschwenk- und Blatteinstellwinkelbewegungen gerech­ net werden. Um hierbei eine Minderung der Wirkung der Dämpfungseinrichtungen 9 auszuschließen, ist eine insbe­ sondere in Fig. 2 ersichtliche Neigung der Wirkungsebe­ ne der Dämpfungseinrichtungen 9 gegenüber der Blatt­ schwenkebene B gewählt, und zwar mit einem Neigungswin­ kel α im Sinne einer Vergrößerung des von der Wir­ kungsebene der Dämpfungseinrichtungen 9 und der Längs­ achse der Steuerstange 5 eingeschlossenen Winkels β. Wie eingangs schon erwähnt worden ist, werden für diesen Winkel β mindestens etwa 90° bevorzugt, wodurch für den kritischen Flugfall "Schweben" mit Sicherheit eine negative Kopplung der vorgenannten Blattbewegungen ausgeschlossen ist. Hierbei ist die Vergrößerung des Winkels β als eine solche gegenüber einem entsprechen­ den Winkel bei der durch die DE-PS 35 26 470 bekannten zur Blattschwenkebene parallelen Anordnung der Wir­ kungsebene der Dämpfungseinrichtungen 9 zu verstehen im Falle der insbesondere in Fig. 2 ersichtlichen Schrägstellung der Steuerstange 5 (wegen des Einsatzes einer Taumelscheibe geringen Durchmessers).

Durch diese Neigung kann, wie schon gesagt, je nach Neigungswinkel α auch eine positive Kopplung der Blattschwenk- und Blatteinstellwinkelbewegungen bewirkt werden im Sinne einer Erhöhung der Dämpfungswirkung. Ein Beitrag hierzu kann noch durch eine nicht darge­ stellte Anlenkung der Steuerstange 5 am blattwurzelsei­ tigen Verbindungsabschnitt 4.2 der Blattsteuerhülle 4 unterhalb seiner geneigten Mittelebene M erzielt wer­ den. Bei der Blattsteuerhülle 4 wird die Neigung der Wirkungsebene der Dämpfungseinrichtungen 9 und die ent­ sprechende Neigung des blattwurzelseitigen Verbindungs­ abschnittes 4.2 vorzugsweise durch ein verwundenes Pro­ fil zwischen diesem und einem gegenüber der Blatt­ schwenkebene B ungeneigten, blattflügelseitigen Verbin­ dungsabschnitt 4.3 ausgeglichen. Eine Beeinträchtigung der Beweglichkeit der zwangsläufig schräggestellten Strebe 6 läßt sich leicht durch die in Fig. 2 darge­ stellten querschnittsverjüngenden Ausnehmungen an den Strebenarmen 6.1 ausschließen.

Claims (4)

1. Rotor, insbesondere eines Drehflügelflugzeugs, bei dem das einzelne Rotorblatt einen wenigstens für die Blatteinstellwinkelbewegungen torsionsweichen Blatthals zwischen einem Blattflügel und einer Blatt­ wurzel aufweist und mittels die Blattwurzel durchquerender Bolzen an einer Rotornabe angeschlossen ist, wobei für die Blatteinstellwinkelsteuerung mittels einer Steuerstange eine längs des Blatthalses berührungsfrei sich er­ streckende, torsionssteife Blattsteuerhülle einerseits mit dem Blattflügel fest verbunden und andererseits über eine Strebe an der Blattwurzel beweglich abge­ stützt ist, und für die Blattschwenkdämpfung wenigstens eine auf eine Wirkungsebene bzw. -richtung beschränkte Dämpfungseinrichtung als Verbindungsglied zwischen der Blattsteuerhülle und Strebe angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (9) eine gegenüber der Blattschwenkebene (B) um einen Winkel (α) geneigte Wir­ kungsebene aufweist und wobei ein von dieser und der Längs­ achse der Steuerstange (5) eingeschlossener Winkel (β) vergrößert ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blattsteuerhülle (4) zwi­ schen einem entsprechend dem Neigungswinkel (α) der Dämpfungseinrichtung (9) geneigten blattwurzelseitigen Verbindungsabschnitt (4.2) und einem gegenüber der Blattschwenkebene (B) nicht geneigten, blattflügelseitigen Verbindungsabschnitt (4.3) ein verwundenes Profil auf­ weist.

3. Rotor nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch einen Neigungswinkel (α), demzufolge der von der Wirkungsebene der Dämpfungseinrichtung (9) und der Längsachse der Steuerstange (5) eingeschlossene Winkel (β) im Schwebeflug zumindest etwa 90° beträgt.

4. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine An­ lenkung der Steuerstange (5) am blattwurzelseitigen Verbindungsabschnitt (4.2) der Blattsteuerhülle (4) unterhalb seiner geneigten Mittelebene (M).