DE3634510C1 - Rotorblatt mit verringerter Verletzbarkeit für Drehflügler-Rotoren und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Rotorblatt mit verringerter Verletzbarkeit für Drehflügler-Rotoren und Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
- Publication number
- DE3634510C1 DE3634510C1 DE3634510A DE3634510A DE3634510C1 DE 3634510 C1 DE3634510 C1 DE 3634510C1 DE 3634510 A DE3634510 A DE 3634510A DE 3634510 A DE3634510 A DE 3634510A DE 3634510 C1 DE3634510 C1 DE 3634510C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor blade
- layer
- foam
- winding
- organic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 63
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 62
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 37
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 37
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 23
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 18
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 claims 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 9
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
- B64C27/46—Blades
- B64C27/473—Constructional features
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
- B64C27/46—Blades
- B64C27/473—Constructional features
- B64C2027/4733—Rotor blades substantially made from particular materials
- B64C2027/4736—Rotor blades substantially made from particular materials from composite materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt, das im wesentlichen
aus Verbundwerkstoffen besteht und das eine verringerte
Verletzbarkeit aufweist und zur Ausrüstung von
Drehflügler-Rotoren und insbesondere militärischen
Hubschraubern dient, um ihre Widerstandsfähigkeit bei
Einschlag von Geschossen zu verbessern, die am häufigsten
gegen Hubschrauber eingesetzt werden, und insbesondere bei
großkalibrigen Geschossen, wie Explosivgeschossen vom
Kaliber 23 mm.
Es wurden bereits zahlreiche Ausführungsformen von
Rotorblättern vorgeschlagen, die im wesentlichen aus
Verbundstoffen bestehen und die zur Ausrüstung von
Drehflügler-Rotoren bestimmt sind, wobei der vordere
Abschnitt einen Längsträger umfaßt, der aus mineralischen
oder organischen, einseitig gerichteten Schichtungen mit
hoher mechanischer Festigkeit besteht, die in einem
polymerisierten organischen Abschnitt agglomeriert sind,
und die in Hohlzellen aus Verbundwerkstoff angeordnet
sind, die mineralische oder organische Fasern mit hoher
mechanischer Festigkeit aufweisen, die in einem organischen
polymerisierten Harz agglomeriert sind, und deren hinterer
Abschnitt mindestens einen Füllblock aus leichtem zellenförmigen
Werkstoff umfaßt und starr mit der Rückseite des Längsträgers
verbunden ist, wobei das Rotorblatt gleichermaßen eine
Außenverkleidung aufweist, die aus mindestens einer
Schicht aus mineralischen oder organischen Fasern hoher
mechanischer Festigkeit aufweist, die in einem organischen
polymerisierten Harz eingebracht sind
Obwohl diese Rotorblätter zahlreiche Vorteile aufweisen,
wie lange Lebensdauer, geringes Gewicht und verringerte
Herstellungskosten gegenüber metallischen Rotorblättern,
und ihre allgemeine Festigkeit gegenüber dem Aufprall von
äußeren Körpern und insbesondere von Geschossen kleinen
Kalibers wegen ihrer Faserstruktur besser als bei
metallischen Rotorblättern ist, weisen sie keine technische
Ausbildung auf, die besonders darauf abgestellt ist, es
ihnen zu gestatten, widerstandsfähig gegenüber stärker
wirkenden Geschossen zu sein, insbesondere gegenüber dem
Einschlag von Explosivgeschossen, und die geeignet ist,
um auf diese Weise die Wahrscheinlichkeit einer Fortsetzung
des Flugs des Drehflüglers zu gestatten, wenn einer seiner
Rotorblätter durch derartige Geschosse getroffen wird.
Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt dieser Bauart, das
einen besonderen Aufbau aufweist und insbesondere einen
Längsträger einer besonderen Konzeption und Struktur, die
eine ausreichende mechanische Beständigkeit gewährleistet,
um die Fortsetzung eines Fluges nach dem Auftreffen eines
Explosivgeschosses vom Kaliber 23 mm zu gewährleisten.
Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Rotorblatt
dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger einen Aufbau
als zellenförmiger hohler Balken mit doppelter Sohle hat,
in welchem die Schichten in zwei Strängen angeordnet
sind, wovon einer eine im vorderen Abschnitt in der
Hohlzelle liegt und der andere eine Sohle bildet, die
im hinteren Abschnitt der Hohlzelle liegt, die im laufenden
Bereich des Längsträgers eine Abschlußschale darstellt,
die die beiden Sohlen umgibt und die, unter einer dünnen
Verkleidung, die durch mindestens eine Gewebeschicht aus
mineralischen oder organischen Fasern, die in einem organischen
polymerisierten Harz agglomeriert sind, ein Netzwerk mit
großen Maschen bildet, das durch Schichtungsbänder hoher
mechanischer Festigkeit gebildet wird, wobei die Maschen
Hohlräume begrenzen, die durch Schaumstoff gefüllt sind,
um Zonen geringen Druckwiderstandes zu bilden. Diese Zonen
sind in der anschließenden Beschreibung als "Sicherungspfropfen"
bezeichnet. Vorteilhafterweise umfaßt der hintere Abschnitt
des Rotorblattes unabhängige und nebeneinander liegende
Hinterkantenzellen, wovon jede aus mindestens einer
Gewebelage aus organischen Mineralfasern besteht, die in
eine organische Harzschicht eingebettet sind und die einen
Füllblock wabenartig umgibt, wobei jede Hinterkantenzelle
mit ihrer Vorderseite an der Hinterseite des Längsträgers
des Rotorblattes haftet.
Auf diese Weise explodiert im Falle des Aufpralls eines
Explosivgeschosses auf der Zone des Längsträgers das
Geschoß im Inneren desselben; dabei entwickeln sich im
Längsträger Überdrücke infolge der Explosivverbrennung
der Geschoßladung, die ein Bersten und/oder ein Ausstoßen
der aus Schaumstoff der Hohlzellen des Längsträgers der
Sicherungsstopfen und der Abschnitte der Außenverkleidung
des Rotorblattes, die die Sicherungspfropfen umgibt, bewirken.
Daraus folgt unmittelbar eine Begrenzung der inneren
Überdrücke und der durch diese Überdrücke verursachten
Schäden. Obgleich die als Netzwerk ausgebildete Zelle
des Längsträgers örtlich durch bei der Explosion
ausgestoßene Teile beschädigt wird, behält dieser nichts
desto weniger einen ausreichenden Zusammenhalt, um die
Übertragung von Spannungen durch benachbarte Glieder der
beschädigten Zone zu gewährleisten, deren Überlastung
im Vergleich zum Belastungswert vor dem Aufprall zulässig
bleibt. Die mechanische Beständigkeit des Längsträgers
bleibt somit nach der Explosion ausreichend, um über das
Netzwerk seiner Hohlzelle die Übertragung von Kräften zu
gestatten, die im Fluge auf das entsprechende Rotorblatt
einwirken
Im Falle des Aufpralls eines Explosivgeschosses auf den hinteren Abschnitt des Rotorblattes sind die Schäden an einem oder zwei Hinterkantenzellen angeordnet und sie können sich nicht auf die Spannweite des Hinterabschnittes des Rotorblattes erweitern, so daß in diesem Falle trotz einer Verschlechterung des Schwingungsverhaltens die Fortsetzung des Fluges möglich bleibt, um die Rückkehr des Drehflüglers zur Basis zu gestatten.
Im Falle des Aufpralls eines Explosivgeschosses auf den hinteren Abschnitt des Rotorblattes sind die Schäden an einem oder zwei Hinterkantenzellen angeordnet und sie können sich nicht auf die Spannweite des Hinterabschnittes des Rotorblattes erweitern, so daß in diesem Falle trotz einer Verschlechterung des Schwingungsverhaltens die Fortsetzung des Fluges möglich bleibt, um die Rückkehr des Drehflüglers zur Basis zu gestatten.
Aus der Betrachtung der Zeichnungen der US-PS 4 316 700
allein sowie jener der FR-PS 1 495 841 und ihres ersten
Zusatzes Nr. 94 175, könnte man voreilig veranlaßt sein,
zu schließen, daß eine erfindungsgemäße Ausführung
erhalten würde, wenn bei einem Rotorblatt nach der Fig. 1
dieser US-PS einerseits eine interne Struktur gemäß
Fig. 2 dem vorausgehend genannten französischen Stammpatentes
verwendet wird, die Seite an Seite aneinandergereihte
Zellen aufweist, die durch Aufrollen von Rohren aus
Glasfasergewebe um Schaumstoffkerne erhalten werden, wobei
eine laminierte Schicht aus Glasfasern dazwischengeschaltet
ist, und andererseits eine Verkleidung, die, wie in dem
erwähnten Zusatzpatent angegeben ist, aus Rohren aus
Glasfasern bestehen kann, die in zwei sich kreuzenden
Richtungen angeordnet liegen.
Eine nähere Prüfung dieser drei Dokumente gestattet jedoch,
festzustellen, daß der Längsträger, der gemäß der US-PS
aus einem Faserbündel besteht, die als Sohle im vorderen
Abschnitt eines Hohlkörpers agglomeriert sind, der durch
interne Überstärken gebildet wird, vor Abschnitten der
Blattdruckseite und Blattsaugseite der Verkleidung und
des Rotorblattes und durch ein Zwischenstück, das im Abstand
hinter dem Faserbündel und zwischen den Blattdruckseiten- und
Blattsaugseitenabschnitten liegt, keine Schwächungszone
aufweist, die geeignet wäre, in der Hohlzelle eine
Sicherung zu bilden, welche zerbrochen oder ausgetrieben
wird, um die Verringerung von eventuellen internen
Überdrücken in der Zelle zu gestatten. Das gleiche gilt für
die erwähnte FR-PS, in welcher Rohre aus Glasfasern
aneinanderstoßend aufgewickelt sind und eng Seite an Seite
nebeneinander liegen, sowie für das erwähnte Zusatzpatent
zur FR-PS, in welchem die Rohre einer ersten Schicht
sicherlich auf solche Weise angeordnet sind, daß zwischen
ihnen ein Zwischenraum vorhanden ist, wobei eine zweite
Schicht aus Rohren die erste kreuzt, wobei jedoch eine
dritte Schicht von Rohren vorhanden ist, die den
Zwischenräumen zwischen den Rohren der ersten Schicht
entspricht und in der gleichen Richtung orientiert ist
und die mit den Rohren der zweiten Schicht in die
Zwischenräume der ersten Schicht eingebracht ist, wobei
die gekreuzten Schichten derart miteinander verschlungen
sind, daß keinerlei Öffnung in dieser Verkleidung der
aus Fasern bestehenden Rohre vorhanden ist.
Die vorausgehend vorgeschlagene Kombination enthält daher
die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Rotorblattes
nicht.
Gemäß einer Ausführungsform dieses Rotorblattes, die
hinsichtlich der Einfachheit der Herstellung von Vorteil
ist, wird das Netzwerk mit großen Maschen des Hohlraums
durch mindestens zwei übereinanderliegende Schichten aus
Faserbändern gebildet, die in Harz eingebettet sind und
die um zwei Sohlen in nicht aneinanderliegender Weise
gewickelt sind, derart, daß die Bänder einer Schicht sich
mit den Bändern der benachbarten Schicht oder der
benachbarten Schichten kreuzen, und die aus Schaumstoff
bestehenden Sicherungspfropfen werden durch die Überlagerung
der Abschnitte der Schaumstoffbänder gebildet, die in
jeder Schicht des Netzwerkes zwischen den aufeinanderfolgenden
und nicht aneinander anliegenden Faserbändern dieser
Schicht aufgewickelt sind.
Ferner weist der Längsträger, um die Befestigung des
Rotorblattes an einer Nabe des Rotors zu gestatten, an
seinem freien Ende einen Blattfuß auf, sowie eine
Verbindungszone, die den Blattfuß mit dem laufenden Abschnitt
des Längsträgers verbindet, wobei der Blattfuß zwei
Befestigungsbuchsen aufweist und um jede eine der Sohlen
des Längsträgers eine Schlaufe bildet, und die sich in
einem Hals vereinigen, auf dessen Niveau die beiden Sohlen
des Längsträgers sich gegen die Befestigungsbuchsen zu
verfeinern, und zwar zur Vereinigungszone hin, die vom
Hals bis zum laufenden Abschnitt des Längsträgers divergiert,
und in welcher die beiden Sohlen sich voneinander entfernen,
beiderseits der Längsachse des Rotorblattes, wodurch
eine selbstblockierende Verbindungsvorrichtung für die
auf den beiden Sohlen des Längsträgers aufgewickelte
Zelle im Verbindungsabschnitt erhalten wird. In der Tat
kommt, infolge der im wesentlichen als Doppelkonus
ausgebildeten Formen einerseits der aufgewickelten Zelle
und andererseits der beiden Sohlen in diesem Abschnitt
des Längsträgers, die Zelle unter Wirkung der Zentrifugalkraft
zur Abstützung auf den beiden Sohlen und kann sich überhaupt
nicht in Richtung des Rotorblattendes verschieben, das
auf der dem Blattfuß abgewandten Seite liegt. Die Zelle
kann sich somit nicht geben den Blattfuß verschieben,
da die Sohlen im letzteren Schlaufen um die Befestigungsbuchsen
bilden und die Breite des Blattfußes jenseits des Halses
des Befestigungsabschnittes vergrößern. Diese Blockierung
kommt zur Haftung der Wicklung auf den Sohlen hinzu, die
durch die Polymerisation des Imprägnierungsharzes der
Wicklung und der Schichten der Sohlen gewährleistet wird.
Der zwischen den beiden Sohlen in der Zelle des Längsträgers
liegende Raum, der im laufenden Abschnitt des Längsträgers
leer ist, wird vorzugsweise durch ein Schaumteil im
Befestigungsabschnitt eingenommen, und die Zelte des
Längsträgers weist in der Verbindungszone und am Blattfuß,
bis zur Nachbarschaft der Befestigungsbuchsen, eine
Abschlußverkleidung ohne Sicherungspfropfen auf und wird
durch eine Verbindungswicklung aus mit organischem Harz
getränkten Fasern gebildet, welche von gleicher Art sind
wie die Fasern und das Harz des Netzwerkes, das den
laufenden Abschnitt des Längsträgers umgibt.
Um gleichzeitig das Netzwerk und den aufgewickelten
Abschnitt in verbindender Weise auf der Zelle herzustellen,
haben die harzgetränkten Faserbänder jeder Schicht des
Netzwerkes der Zelle eine Stärke und sind mit einem
konstanten Winkel sowie einem konstanten nicht anliegenden
Wicklungsschritt auf dem laufenden Abschnitt des
Längsträgers aufgewickelt, abgesehen von einer
Übergangszone der Wicklung, die am Befestigungsabschnitt
endet und auf welcher sich die Dicke der Bänder verringert
und ihre Breite zunehmend ansteigt, bis die Wicklung
am Befestigungsabschnitt anliegt, auf welchem die Stärke
der Wicklung sich zunehmend bis zum Hals des Längsträgers
vergrößert, während sich der mittlere Umfang eines
Querabschnittes des Längsträgers verkleinert, und zwar in
solcher Weise, daß die der Wicklung entsprechende Fläche
auf jedem Querabschnitt des Längsträgers konstant ist.
In diesem Falle haben, um einen Oberflächenzustand ohne
Hohlräume zu erhatten, die in jeder Schicht des Netzwerkes
zwischen den Windungen der Faserbänder aufgewickelten
Schaumstoffbänder vorzugsweise die gleiche Stärke wie
die Faserbänder und werden in der Übergangszone der Wicklung
durch nach Polymerisation quellenden, im Schaumstoff haftenden
Klebstoff ersetzt.
Vorzugsweise ist das arbeitende Gerüst der Längsträgerzelle,
d. h. die Schichten der Sohlen und der Faserbänder des
Abschlußnetzwerkes der Zelle mittels einseitig ausgerichteter
Schichten aus Glas oder Aramidenfasern von KEVLAR
(eingetragenes Warenzeichen) hergestellt, während die
Außenverkleidung aus Gewebe aus Glas, Kohlenstoff oder
KEVLAR oder aber einer Kombination dieser Stoffe besteht.
Die Erfindung ist gleichermaßen auf ein vorteilhaftes
Herstellungsverfahren für ein Rotorblatt gerichtet, wie
es vorausgehend beschrieben wurde und das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte umfaßt:
- - Ausbildung zweier Stränge von einseitig gerichteten mineralischen oder organischen Fasern mit hoher mechanischer Festigkeit, die in ein organisches, nicht polymerisiertes Harz eingebettet sind;
- - Anordnung der beiden Stränge längs und beiderseits eines länglichen Kerns, der nach Polymerisation entfernbar ist, sowie eines Schaumteils, das im wesentlichen kegelstumpfförmige (tronconique) Form aufweist und in Verlängerung des Kerns angeordnet ist, gegen welchen das Schaumteil mit seiner großen Basis gelegt wird, wobei jeder der Stränge um eine der beiden Befestigungsbuchsen geführt wird, die beiderseits der kleinen Basis des Schaumteils liegen;
- - Umkleidung dieser Anordnung mit mindestens einer Gewebeschicht aus mineralischen oder organischen Fasern mit hoher mechanischer Festigkeit, die mit einem organischen, nicht polymerisierten Harz vorimprägniert ist;
- - Polymerisieren der in einer ersten Form erhaltenen Subanordnung, in solcher Weise, daß ein starrer vorpolymerisierter Dorn erhalten wird;
- - Aufwickeln einer ersten Schicht von zumindest einem Band aus mineralischen oder organischen Fasern hoher mechanischer Festigkeit, die mit einem organischen, nicht polymerisierten Harz vorimprägniert ist, auf dem Dorn, wobei die Bandwindungen nicht aneinanderliegend um den länglichen Kern gelegt und zunehmend aneinanderliegend um das Schaumteil bis in die Nähe der Befestigungsbuchsen gelegt werden, wo die Aufwicklung unterbrochen wird;
- - Aufwickeln mindestens eines Schaumstoffbandes zwischen den nicht an inanderliegenden Windungen des Bandes;
- - Aufwickeln mindestens einer weiteren Schicht von Faserbändern und Schaumstoffbändern auf diese erste Schicht, wobei die Faserbänder und Schaumstoffbänder jeder Schicht mit jener der unmittelbar darunterliegenden Schicht gekreuzt werden, so daß eine Hohlzelle gebildet wird, die einerseits, um den länglichen Kern, aus einem Netzwerk von Bändern besteht, die eine gewünschte Dicke haben und deren Glieder Hohlräume bilden, die durch Stopfen aus Schaumstoff gefüllt werden, die durch die übereinanderliegenden Abschnitte der Schaumstoffbänder der verschiedenen Schichten gebildet werden, und, andererseits um den Schaumstoffteil herum, aus einer zunehmend aneinanderhängenden Umkleidung;
- - Nebeneinanderanordnung, hinter dem Abschnitt des Dorns, der von der Zelle umgeben ist und den länglichen Kern enthält, von unabhängigen Hinterkantenzellen, wovon jede aus einem Block aus leichtem zellenförmigen und starren Füllmaterial gebildet wird, beispielsweise aus einer Wabe, die von mindestens einer Gewebeschicht aus mineralischen oder organischen Fasern gebildet wird, die mit einem organischen, nicht polymerisierten Harz vorimprägniert sind;
- - Aufbringen einer Außenumkleidung auf den Dorn, die ihn umgebende Hohlzelle und die Hinterkantenzellen, wobei die Verkleidung mindestens aus einer Schicht aus mineralischen oder organischen Fasern besteht, die in einem organischen, nicht polymerisierten Harz eingebettet sind, mittels Aufwicklung der Fasern und/oder durch Drappieren mittels mindestens einem Gewebeumschlag von vorimprägnierten Harzfasern, aber vorzugsweise mittels Drappieren mit zwei gekreuzten Gewebeumschlägen, die gegenüber der Längsachse des Rotorblattes um ±45° geneigt sind;
- - Abnehmen des lösbaren Kerns vom vorpolymerisierten Dorn; und
- - Polymerisieren der auf diese Weise erhaltenen Anordnung in einer zweiten Form.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der anschließenden, nicht einschränkenden Beschreibung
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen; es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
mit einer Querschnittsdarstellung
und teilweise weggebrochenen
Bereichen eines Rotorblattes
mit verringerter Verletzbarkeit,
Fig. 2 und 3 Grundrisse des Längsträgers
des Rotorblattes der Fig. 1,
jeweils im laufenden Abschnitt
und im Befestigungsabschnitt,
Fig. 4 und 5 sind Ansichten in einem schräg
geführten Schnitt, die auf den
oberen Teil des laufenden
Abschnittes des Längsträgers
begrenzt sind, jeweils nach
IV-IV und V-V der Fig. 2,
Fig. 6, 7 und 8 Querschnittsansichten des
Längsträgers, jeweils nach
VI-VI, VII-VII und VIII-VIII
der Fig. 3,
Fig. 9 eine schematische,
auseinandergezogene Darstellung,
die eine Subanordnung zeigt,
die im Laufe des
Herstellungsverfahrens des
Rotorblattes erhalten wurde,
um bei der Fortsetzung des
Verfahrens als Aufwickeldorn
verwendet zu werden,
Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung
nach X-X der Subanordnung gemäß
Fig. 9, und
Fig. 11 eine schematische perspektivische
Darstellung, die einen Schnitt
der Wicklung um den Dorn zeigt.
Das in Fig. 1 dargestellte Rotorblatt umfaßt in seinem
vorderen Abschnitt einen Längsträger (1), der sich etwa
über 35 bis 50% der Sehne des Rotorblattes erstreckt und
der aus einem zellenförmigen Balken mit doppelter Sohle
besteht, und zwei Sohlen (2, 3) aufweist, die im Abstand
voneinander liegen und im Inneren einer Hohlzelle (4)
angeordnet sind, derart, daß die eine Sohle (2) vor der
Hohlzelle (4) und die andere Sohle (3) hinter der Hohlzelle
(4) liegt. Im laufenden Abschnitt (5) des Rotorblattes
und des Längsträgers weist letzterer in seinem vorderen
Abschnitt ein aerodynamisches Profil und eine im
wesentlichen ebene Hinterseite auf, während im
Befestigungsabschnitt (6) des Rotorblattes und des
Längsträgers der Querschnitt des letzteren sich zunehmend
vom Profil des laufenden Abschnittes in ein im wesentlichen
rechteckförmiges Profil mit abgerundeten Scheiteln ändert,
wie dies in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist. Die Struktur
und das Herstellungsverfahren des Längsträgers (1) werden
anschließend, nach der Beschreibung der anderen
Bestandteile des Rotorblattes, näher erläutert.
Der hintere Abschnitt des Rotorblattes wird durch die
nebeneinanderliegende Anordnung, Seite an Seite und hinter
dem laufenden Abschnitt des Längsträgers (1), von
unabhängigen Hinterkantenzellen (7) gebildet. Jede der
Hinterkantenzellen (7) besteht aus einem Füllblock (8)
aus leichtem und starrem, zellenbildenden Werkstoff,
beispielsweise aus Wabenschichten, die mit einem Gewebe
(9) aus Glasfasern abgedeckt sind, das mit einem polymerisierten
Epoxidharz imprägniert ist, und jede Zelle (7) weist eine
ebene Vorderseite und ein nach hinten gerichtetes
aerodynamisch ausgebildetes Profil auf. Diese Zellen (7)
sind mit ihrer Vorderseite gegen die Hinterseite des
Längsträgers (1) geklebt, wobei dieses Verkleben sich
aus der Polymerisation des Imprägnierungsharzes des
Fasergewebes (9) und des Imprägnierungsharzes der
aufgewickelten Schichten ergeben kann, die zur Herstellung
der Zelle (4) verwendet werden, wie dies nachstehend
erläutert wird.
Der Längsträger (1), der gleichermaßen ein Gegengewicht
in Form einer Strebe (10) aufweisen kann, erstreckt sich
längs der Spannweite des Rotorblattes und ist vor der
Zelle (4) angeordnet, gegebenenfalls in der Sohle (2), und
ist, wie die Hinterkantenzellen (7), durch eine
Außenumkleidung (11) des Rotorblattes abgedeckt, das
durch die Übereinanderschichtung von zwei dünnen
Gewebeumschlägen aus Fasern aus Glas, Kohlenstoff oder
Kevlar hergestellt ist, das mit einem polymerisierten
Epoxidharz imprägniert ist, wobei die beiden Lagen relativ
zueinander gekreuzt sind, wobei eine Lage in einem Winkel
von +45° und die andere Lage von -45° gegenüber der Richtung
der Längsachse des Rotorblattes oder der Steigungsachse
des Rotorblattes in an sich wohl bekannter Weise geneigt
ist. Die Hinterkante des Rotorblattes, die nicht die
Arretierung trägt, kann kleine Klappen (12) zur dynamischen
Regelung aufweisen.
An dem dem Befestigungsabschnitt (6) gegenüberliegenden
Ende mündet das Rotorblatt in einen angesetzten Block
(13), der aus einer Zelle aus Metall oder einem Verbundmaterial
besteht und der Gleichgewichtsmassen (14) enthält. Die
Vorderkante des Rotorblattes ist über praktisch die
gesamte Länge des laufenden Abschnittes (5) durch eine
Haube (15) aus rostfreiem Stahl geschützt. Schließlich
weist das freie Ende des Befestigungsabschnittes (6) oder
des Blattfußes, zwei metallische Buchsen (16) auf, deren
Achsen zwischen sich parallel und senkrecht zur
Steigungsachse des Rotorblattes verlaufen, um die
Befestigung des Rotorblattes an einer Rotornabe entweder
unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines
Verbindungselementes, wie beispielsweise einer Hülse oder
eines radialen Doppelmantels zu gestatten.
Der laufende Abschnitt (5) und der Befestigungsabschnitt
(6) des Längsträgers (1) sind jeweils auf den Fig. 2 und
3 dargestellt, während die Fig. 4 und 5 schräg geführte
Schnitte allein des oberen Abschnittes der Hohlzelle
(4) des Längsträgers (1) darstellen, und zwar im laufenden
Abschnitt (5) des letzteren und die Fig. 6 und 8
Querschnitte des Längsträgers sind, und zwar jeweils
in seinem laufenden Abschnitt (5) aber in der Nachbarschaft
seines Befestigungsabschnittes bei der Fig. 6, zu Beginn
seines Befestigungsabschnittes (6) bei der Fig. 7 und
am Niveau eines Halses, der seinen Befestigungsabschnitt
(6) bildet, auf der Fig. 8.
Beim Längsträger (1) besteht jede der Sohlen (2, 3) aus
einem Strang einseitig gerichteter Schichten aus Glas
oder Kevlar-Belägen aus Epoxidharz, die durch dieses Harz
nach seiner Polymerisation agglomeriert wurden. Diese
Beläge (2, 3), die mit ihren gegenüberliegenden Seiten,
die konkav ausgebildet und in Form eines V angeordnet
sind (siehe Fig. 6 und 8) einander zugewandt liegen,
erstrecken sich im laufenden Abschnitt (5) des
Längsträgers (1) parallel zueinander. Wie aus Fig. 3
ersichtlich ist, besteht der Befestigungsabschnitt (6)
des Längsträgers aus einem eigentlichen Blattfuß (17),
der Befestigungsbuchsen (16) aufweist, und einer
Anschlußzone (18), die den Blattfuß (17) mit dem
laufenden Abschnitt (5) verbindet und am Blattfuß (17)
mittels eines Halses (19) angesetzt ist. In dieser
Anschlußzone (18) nähern sich die beiden Sohlen oder
Stränge (2, 3) zunehmend einander und der Steigungsachse
(A) des Rotorblattes und am Niveau des Halses (19) fasert
jeder der Stränge (2, 3) in eine Schlaufe (2′, 3′) aus,
die um eine der Befestigungsbuchsen (16) und um einen
Kunststoffkeil (20) gelegt ist, der an der entsprechenden
Befestigungsbuchse (16) anliegt, um eine kontinuierliche
Füllung zu gewährleisten. Bei diesem Blattfuß (17)
bilden die Schlaufen (2′, 3′) der Stränge eine Außenform,
die die Befestigungsbuchsen gegen den Hals (19) zusammenführen.
In diesem Befestigungsabschnitt (6) wird der zwischen
den Strängen (2, 3) begrenzte Raum von einem
Schaumstoffteil (21) eingenommen, das im wesentlichen eine
kegelstumpfförmige Gestalt hat, dessen Spitze zwischen
den Schlaufen (2′, 3′) liegt, und dessen große Basis
zur Seite des laufenden Abschnittes (5) gewandt ist, in
welchem der im Inneren der Hohlzelle (4) begrenzte Raum,
zwischen den Strängen (2, 3) leer ist. Die Hohlzelle
(4) begrenzt eine Abschlußschale, die die Sohlen (2, 3)
umgibt und die durch eine Wicklung von mehreren
übereinanderliegenden Schichten aus Bandlagen bestehen,
die selbst durch parallel verlaufende Glasfasern gebildet
werden, wobei die Dicke der Bänder in der Größenordnung
eines Millimeters liegt. Die Enddicke der Abschlußschale
der Zelle (4) wird mit einer gewissen Anzahl von
Bandlagen erhalten, die aufeinanderfolgend gekreuzt und
übereinander derart aufgewickelt werden, daß die
Abschlußschale auf dem laufenden Abschnitt (5) des
Längsträgers einen Aspekt eines Netzwerkes mit großen
Maschen bildet, bedingt durch eine nicht anliegende
Aufwicklung der Bänder der verschiedenen Schichten, um
diesen Abschnitt des Längsträgers, während auf dem
Befestigungsabschnitt (6), und bis zur Nachbarschaft der
Befestigungsbuchsen (16) diese Umkleidung kontinuierlich
ist und durch eine aneinandergrenzende Aufwicklung der
Bänder der verschiedenen Schichten erhalten wird, wobei
die Führung der Bänder jeder Schicht einer nicht
aneinandergrenzenden Wicklung um den laufenden Abschnitt
zu einer aneinander angrenzenden Wicklung um den
Befestigungsabschnitt verläuft, die in einer Übergangszone
der Wicklung gewährleistet wird und die bei (22) in Fig.
3 dargestellt ist, wobei die Glieder des Netzwerkes sich
mehr und mehr verengen, bis sie völlig aneinander liegen.
Die Glieder des Netzwerkes, das den laufenden Abschnitt
des Längsträgers (1) abdeckt, begrenzen Hohlräume, von
denen jeder durch einen Schaumstoffpfropfen (23) ausgefüllt
ist. Jeder Schaumstoffpfropfen (23) wird durch die
Überlagerung der Abschnitte der Schaumstoffbänder gebildet,
die im wesentlichen die gleiche Dicke wie die Faserbänder
aufweisen und die jeweils in den Zwischenräumen zwischen
den nicht aneinanderliegenden Windungen der Bänder in
jeder Bandschicht aufgewickelt sind. Daher sind die
Schaumstoffbänder der beiden benachbarten Schichten wie
die Faserbänder dieser beiden Schichten in gekreuzter
Weise im laufenden Abschnitt des Längsträgers aufgewickelt.
Diese Schaumstoffpfropfen (23) stellen Sicherungspfropfen
mit sehr geringer mechanischer Festigkeit zwischen den
widerstandsfähigen Elementen des Netzwerkes dar, die durch
die Anhäufung der Bänder gebildet werden.
Das in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel
ist derart ausgeführt, daß die gewünschte Dicke der
Abschlußschale der Zelle (4) durch übereinander Aufbringen
von mehreren Bandschichten erhalten wird. Die erste
Schicht wird durch das Aufwickeln von drei identischen
Faserbändern (24) hergestellt, die parallel und im
Abstand voneinander sind, mit einer Wicklungssteigung (P)
und einem Wicklungswinkel +α gegenüber der Steigungsachse
(A) des Rotorblattes, die derart ausgewählt sind, daß
die aufeinanderfolgenden Windungen dieser Faserbänder (24)
nicht aneinanderliegen, sondern voneinander einen
konstanten Abstand aufweisen, ausgehend vom Ende der
Sohlen (2, 3), das der Befestigung gegenüberliegt, bis zum
Anfang der Übergangszone der Wicklung (22). Drei identische
Schaumstoffbänder (25), wovon jedes eine Dicke ähnlich
jener der Faserbänder (24) aufweist, sowie eine Breite,
die gleich dem Abstand ist, der zwei benachbarte Windungen
der Faserbänder (24) voneinander trennt, sind parallel
zwischen den Faserbändern (24) aufgewickelt und haben somit
die gleiche Steigung und den gleichen Wicklungswinkel wie
die letztgenannten. Die zweite Lage wird durch die
Aufwicklung dreier Faserbänder (26) mit der gleichen
Wicklungssteigung aber einem entgegengesetzten
Wicklungswinkel -α gegenüber der Achse (A) hergestellt,
und diese Schicht liegt somit gekreuzt zu den Faserbändern
(24) der ersten Schicht und drei Kunststoffbänder (28)
sind zwischen den nicht aneinanderliegenden Windungen der
Faserbänder (26) aufgewickelt und weisen den gleichen
Wicklungswinkel -α wie der letztgenannte auf. Die
dritte Schicht wird durch die Aufwicklung dreier Faserbänder
(28) hergestellt, die mit einer Steigung (P) und einem
Winkel +α aufgewickelt werden, wie die Faserbänder (24)
der ersten Schicht, und unmittelbar diesen Faserbändern
(24) überlagert, sowie durch die Aufwicklung von drei
Schaumstoffbändern (29), zwischen den Bändern (28) und
über den Schaumstoffbändern (25) der ersten Schicht. Die
vierte Schicht wird wie die zweite Schicht ausgeführt
usw. bis zur Erzielung der gewünschten Anzahl der
Schichten. Die Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt die
Anordnung der widerstandsfähigen Fasern und der
Sicherungspfropfen aus Schaumstoff in den drei ersten
Schichten der Schale der Zelle (4).
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird jeder Schaumstoffpfropfen
(23) auf diese Weise durch Überlagerung, in den durch
die Bänder (24, 26, 28) der drei Schichten begrenzten
Maschen, des Abschnittes der Schaumstoffbänder (25, 27, 29)
dieser drei Schichten.
In der Übergangszone (22) der Wicklung, wo die zwischen
den Bändern, wie (24, 26, 28) begrenzten Hohlräume sich
zunehmend gegen den Befestigungsabschnitt (6) hin
zusammenziehen, ist es nicht möglich, die Schaumstoffbänder
wie (25, 27, 29) aufzuwickeln, die in dieser Zone durch
einen quellenden Klebstoff ersetzt werden, der im
Schaumstoff aufgenommen wird, um die Hohlräume aufzufüllen,
die während der Phase der unter Wärme und Druck erfolgenden
Polymerisation des Harzes bei der Herstellung des
Rotorblattes verfügbar sind.
Im Befestigungsabschnitt (6) werden die Faserbänder, wie
(24, 26, 28), in aneinanderliegenden Windungen
aufgewickelt und bilden einen kontinuierlichen
Abschlußmantel (30) ohne Schaumstoffpfropfen. Dieser
kontinuierliche Abschlußmantel (30) der Hohlzelle (4),
der die beiden Sohlen (2, 3) in ihren Abschnitten des
Blattfußes (17) und der Anschlußzone (18) umgibt, die
gegeneinander und gegen den Hals (19) konvergieren,
stellt daher im wesentlichen eine umgekehrte
Doppelkonusform dar. Infolgedessen kann der Abschlußmantel
der Zelle (4) keinerlei Bewegung längs der Achse (A)
gegenüber den Sohlen (2, 3) ausführen, selbst unter
Einwirkung einer darauf gerichteten Zentrifugalkraft, denn
er stützt sich infolge seiner Gestalt auf den beiden
Sohlen (2, 3) ab. Diese selbstsperrende Befestigung der
Zelle (4) auf den Sohlen (2, 3) kommt zur Verfestigung
dieser Elemente hinzu, die sich aus der Polymerisation
des Imprägnierungsharzes der Faserbänder und der
Strang lagen ergibt.
Die Entwicklung der Dicke des Abschlissmantels der Zelle
(4) zum Niveau der überlagerten Faserbänder, wie (24, 26, 28),
und zum Niveau des kontinuierlichen Abschlußmantels (30)
mit aneinanderliegenden Bändern, als Funktion des mittleren
Umfangs des Querschnittes der Zelle (4), ist derart, daß
die Gesamtfläche der Schnittbereiche, die den Faserbändern
in irgendeinem Querschnitt des Längsträgers (1) entspricht,
im wesentlichen konstant ist. Dies ist schematisch in den
Fig. 6 bis 8 dargestellt. In der Schnittdarstellung der
Fig. 6 ist die Gesamtfläche S₁ der dicken Abschnitte
(e₁) der über lagerten Bänder (24, 26, 28) gleich groß wie
die Fläche S₂ des kontinuierlichen Abschlußmantels (30)
mit einer Dicke (e₂), die kleiner als (e₁) ist, die sich
aber über den gesamten Umfang des Längsträgers erstreckt,
gemäß der Schnittdarstellung der Fig. 7, und sie ist
ferner gleich groß wie die Fläche (S₃) des kontinuierlichen
Abschlußmantels (30) in der Schnittdarstellung der Fig. 8
da an dieser Stelle seine Dicke (e₃) ausreichend über der
Stärke (e₂) liegt, um den Umstand auszugleichen, daß
der mittlere Umfang der Zelle (4) hier kleiner ist.
Der auf diese Weise gebildete redundante Aufbau des
Längsträgers (1) gibt ihm daher die Möglichkeit, ohne
katastrophale Folgen den Einwirkungen von Explosivgeschossen
zu widerstehen. Im Falle des Auftreffens auf den Längsträger
dringt das Explosivgeschoß in den Längsträger ein und
explodiert im Inneren desselben. Die Mantelabschnitte
des Längsträgers (1), die durch die Schaumstoffpfropfen
(23) und die Abschnitte des Außenmantels (11) gebildet
werden, die den letzteren gegenüber liegen, wirken als
mechanische Sicherungen und werden durch den inneren
Überdruck ausgestoßen, der sich im Längsträger (1) als
Folge einer Explosion entwickelt, wodurch der Austritt
von durch die Explosion erzeugtem Gas ermöglicht wird
und Verformungen durch den Überdruck vermieden werden.
Selbst wenn das Netzwerk aus Glasfaserschichten der
Hohlzelle (4) örtlich beschädigt wird, bewahrt sie einen
Zusammenhalt und eine ausreichende Widerstandsfähigkeit,
um die Übertragung der Kräfte zu gewährleisten, die von
ihm von jenen Gliedern verlangt werden, die den
beschädigten Gliedern benachbart sind, wobei die
Überlastung dieser benachbarten Glieder annehmbar bleibt.
Diese besondere Konzeption des Rotorblattes profitiert
von den Vorteilen des Aufbaus des Längsträgers, die es
ihm ermöglichen, eine ausreichende mechanische Beständigkeit
zu gewährleisten, um die Fortsetzung des Fluges zu
gestatten. Der Umstand, daß der Mantel der Zelle (4)
keinen Sicherungspfropfen im Befestigungsabschnitt (6)
aufweist, stellt keinen merklichen Nachteil dar, da dieser
Abschnitt eine geringe Länge aufweist (ungefähr 5% der
Länge des Rotorblattes) was die Gefahr eines Einschlags
von Explosivgeschossen begrenzt, zumal dieser Abschnitt
des Rotorblattes praktisch nicht das Ladeprofil des
Helikopters, gesehen von unten, überschreitet, aus
welchem Bereich der Großteil der gegen den Hubschrauber
gerichteten Geschosse kommen kann.
Falls der Einschlag eines Geschosses sich im hinteren
Teil des Rotorblattes ereignet, sind die Schäden maximal
auf eine oder zwei unabhängige Hinterkantenzellen (7)
beschränkt, bedingt durch die auf diesem Niveau vorgesehene
Ausbildung und diese Schäden gefährden weder die
mechanische Beständigkeit der Gesamtanordnung des
Rotorblattes noch sein aerodynamisches und schwingungsmäßiges
Verhalten. Ferner haben unter diesen Umständen die
nebeneinanderliegenden Zellen (7) den Vorteil, ein
Zerreißen des Außenmantels (11) des Rotorblattes zu
begrenzen.
In den Fig. 9 bis 11 sind charakteristische Schritte
eines Herstellungsverfahrens eines derartigen Rotorblattes
dargestellt.
Dieses Verfahren besteht zunächst darin, die beiden
Stränge (2, 3) der einseitig ausgerichteten mit einem
nicht polymerisierten Harz imprägnierten Faserschichten
herzustellen, dann die beiden Stränge (2, 3) längs und
beiderseits eines länglichen Kerns (31) anzuordnen, der
mit einem haftungshindernden und nach Polymerisation
lösbaren Stoff umhüllt ist, sowie das kegelstumpfförmige
Schaumstoffteil (21), das sich in der Verlängerung des
Kerns (31) befindet und sich mit seiner großen Basis
gegen diesen abstützt, wobei darauf geachtet wird, daß
die ausgefaserten Abschnitte der Stränge (2, 3) um die
Schaumstoffteile (20) und die Befestigungsbuchsen (16)
gelegt werden, um Schlaufen (2′, 3′) zu bilden, wie
aus Fig. 9 ersichtlich ist. Man umgibt diese derart
angeordneten Elemente mit zwei Abschlußumschlägen (32)
aus Gewebe aus Glasfasern, die mit einem nicht polymerisierten
Harz vorimprägniert sind (siehe Fig. 10), und die
auf diese Weise erhaltene Subanordnung wird getrennt
in einer Form für den Längsträger polymerisiert, und
bildet anschließend ein ausreichend starres Element
um schließlich als Dorn verwendet zu werden, auf welchem
die Faserbänder und die Schaumstoffbänder aufgewickelt
werden.
Das Aufwickeln der Faserbänder (24) und der Schaumstoffbänder
(25) um den vorpolymerisierten Dorn, der durch die beiden
Stränge (2, 3) gebildet wird, den lösbaren Kern (31),
den Schaumstoffteil (21), die Schaumstoffkeile (20), die
Befestigungsbuchsen (16) und die Abschlußgewebeumschläge
(32), zwecks Herstellung einer ersten Schicht eines
Abschlußmantels der Hohlzelle (4) im laufenden Abschnitt
des Längsträgers (1) ist in Fig. 11 dargestellt. Die
Faserbänder (24) werden, ausgehend vom Ende des Dorns,
aufgewickelt an der Seite, die dem Schaumstoffteil (21)
gegenüberliegt, und mit einem Wickelwinkel von +α und
einer Wicklungssteigung (P), die beide konstant sind,
wie auch die Dicke der Faserbänder (24), auf den Abschnitt
des Dorns, der den Kern (31) umgibt, mit Ausnahme der
Nachbarschaft des Schaumstoffteils (21), in einer Zone,
die der Übergangszone (22) der Wicklung entspricht, und
in welcher sich die Dicke der Faserbänder (24) verringert
und ihre Breite ansteigt, so daß ihr Querschnitt konstant
bleibt. Anschließend erfolgt das Aufwickeln der Faserbänder
(24) aneinanderliegend, um das Schaumstoffteil (21) und
wird durch die Nachbarschaft der Befestigungsbuchsen (16)
unterbrochen. Die Schaumstoffbänder (25) werden anschließend
zwischen die nicht aneinanderliegenden Windungen der
Faserbänder (24) um den länglichen Kern (31) aufgewickelt,
der sich über eine Länge erstreckt, die jener des
laufenden Abschnittes des Längsträgers (1) entspricht. In
der Zone, die der Übergangszone (22) der Wicklung
entspricht, werden die Schaumstoffbänder (25) durch
einen quellenden Klebstoff ersetzt, der sich aufbläht und
bei Wärmeeinwirkung vom Schaumstoff aufgenommen wird.
Nach Beendigung dieser Vorgänge erhält man einen
Oberflächenzustand ohne Hohlräume oder Ansätze, und man
beginnt anschließend erneut, diese Vorgänge durchzuführen,
um die zweite Schicht aufzuwickeln, mit einem entgegengesetzten
Wicklungswinkel, so daß die Faserbänder und die
Schaumstoffbänder der beiden Schichten sich kreuzen. Auf
diese Weise wird eine geeignete Anzahl von übereinander
liegenden Schichten auf dem Dorn aufgebracht und jede
gegenüber der unmittelbar darunterliegenden Schicht gekreuzt,
damit die für den Mantel der Zelle (4) erforderliche Dicke
erhalten wird und die Sicherungspfropfen (23) bilden
sich selbsttätig im Laufe des Aufwickelns der verschiedenen
Schichten.
Anschließend ist es noch erforderlich, hinter dem laufenden
Abschnitt des bewickelten Längsträgers die Hinterkantenzellen
(7) nebeneinander anzuordnen, deren Außenmantel aus einem
Stoff bzw. Gewebe aus Fasern besteht, die mit einem
noch nicht polymerisierten Harz vorimprägniert sind,
anschließend um den Längsträger und die Hinterkantenzellen
(7), die beiden Gewebeumschläge aus Fasern anzuordnen,
die mit einem nicht polymerisierten Harz vorimprägniert
sind und die dazu dienen, den Außenmantel (11) des
Rotorblattes zu bilden, und schließlich das Ganze in
einer Form für das Rotorblatt unter Druck und vorgegebener
Temperatur zu polymerisieren. Anschließend wird der
längliche Kern (31) zurückgezogen.
Die Klappen zur dynamischen Regelung (12), der Block
13 mit den Ausgleichsmassen (14) und die Arretiervorrichtung
der Vorderkante (15) können anschließend auf dem Rotorblatt
montiert werden.
Claims (11)
1. Rotorblatt mit verringerter Verletzbarkeit für einen
Drehflügler-Rotor, dessen vorderer Abschnitt einen
Längsträger (1) aufweist, der durch mineralische
oder organische einseitig gerichtete Schichten mit
hoher mechanischer Festigkeit gebildet wird, die
in einem organischen polymerisierten Harz agglomeriert
sind und die sich in einer Hohlzelle (4) aus einem
Verbundmaterial befinden, das mineralische oder
organische Fasern mit hoher mechanischer Festigkeit
aufweist, die in einem organischen polymerisierten
Harz agglomeriert sind und deren hinterer Abschnitt
mindestens einen Füllblock (8) aus einem zellenförmigen
starren und leichten Werkstoff besteht, der mit dem
hinteren Abschnitt des Längsträgers (1) verbunden ist,
das Rotorblatt ferner eine Außenverkleidung (11)
aufweist, die durch mindestens eine Schicht aus
mineralischen oder organischen Fasern mit hoher
mechanischer Festigkeit besteht, die in einem
organischen, polymerisierten Harz eingebettet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Längsträger (1) eine Struktur als hohlzellenförmig
ausgebildeter Balken mit doppelter Sohle aufweist,
in welchem Schichten als zwei Stränge (2, 3) ausgebildet
sind, wovon eine eine Sohle (2) bildet, die in der
Hohlzelle (4) vorne liegt und deren andere eine
Sohle (3) bildet, die hinten in der Hohlzelle (4)
angeordnet ist, welche im laufenden Abschnitt (5)
des Längsträgers (1) eine Abschlußschale aufweist,
die die beiden Sohlen (2, 3) umgibt und ein Netzwerk
mit großen Maschen bildet, das aus Fasern hoher
Festigkeit besteht, die in einem geeigneten Harz
agglomeriert sind, wobei die Maschen Hohlräume (23)
bilden, die mit einem Schaumstoff gefüllt sind, welche
Zonen geringer Druckfestigkeit darstellen und eine
Kammer von Sicherungspfropfen bilden.
2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der hintere
Abschnitt des Rotorblattes unabhängige und
nebeneinanderliegende Hinterkantenzellen (7) bildet,
wovon jede aus mindestens einer Gewebe- bzw.
Stofflage (9) aus mineralischen oder organischen
Fasern besteht, die in einem organischen Harz
eingebettet sind, und die einen Füllblock (8) aus
zellenförmigem starren und leichten Werkstoff umgibt,
wobei jede Hinterkantenzelle (7) mit seiner Vorderseite
an der Rückseite des Längsträgers (1) des Rotorblattes
haftet.
3. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Netzwerk
mit großen Maschen der Zelle (4) durch mindestens
zwei überlagerte Schichten aus Faserbändern besteht,
die mit Harz getränkt sind und die um zwei Sohlen (2, 3)
nicht aneinandergrenzend aufgewickelt sind, und ferner
die Bänder einer jeden Schicht mit den Bändern der
darauffolgenden Schicht oder der darauffolgenden
Schichten gekreuzt ist.
4. Rotorblatt nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus
Kunststoff bestehenden Sicherungsstopfen (23) durch
die Überlagerung von Abschnitten der Schaumstoffbänder
gebildet werden, die in jeder Schicht des Netzwerkes
zwischen den aufeinanderfolgenden und nicht
aneinander anliegenden Windungen der Faserbänder
dieser Schicht aufgewickelt sind.
5. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Längsträger (1) einen Befestigungsabschnitt (6)
aufweist, der einen Blattfuß (17) an seinem freien
Ende umfaßt, sowie eine Anschlußzone (18), die
den Blattfuß (17) mit dem laufenden Abschnitt (5)
des Längsträgers verbindet, daß der Blattfuß (17)
zwei Befestigungsbuchsen (16) aufweist, um welche
jeweils eine der beiden Sohlen (2, 3) des Längsträgers
(1) eine Schlaufe (2′, 3′) bildet, und die sich
an einem Hals (19) anschließen, im Niveau desselben
die beiden Sohlen (2, 3) des Längsträgers sich
gegen die Befestigungsbuchsen (16) hin zur
Anschlußzone (18) ausfasern, die vom Hals (19) bis
zum laufenden Abschnitt (5) des Längsträgers divergiert,
und in welcher die beiden Sohlen sich voneinander
beiderseits der Längsachse (A) des Rotorblattes
weg erstrecken.
6. Rotorblatt nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Zelle (4)
des Längsträgers (1) der Raum zwischen den beiden
Sohlen (2, 3) im laufenden Abschnitt (5) des
Längsträgers leer ist und von einem Schaumstoffteil
(21) im Befestigungsabschnitt (6) eingenommen wird.
7. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß in der
Anschlußzone (18) und auf dem Blattfuß (17) bis
zur Nachbarschaft der Befestigungsbuchsen (16) die
Zelle (4) des Längsträgers einen Abschlußmantel
ohne Sicherungsstopfen aufweist, der durch eine
aneinandergrenzende Aufwicklung (30) der mit Harz
getränkten organischen Fasern gebildet wird, die
von gleicher Art wie die Fasern und das Harz des
Netzwerkes sind, die den laufenden Abschnitt (5)
des Längsträgers umgeben.
8. Rotorblatt nach Anspruch 7 und ferner nach einem
der Ansprüche 3 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die in Harz
eingebetteten Faserbänder jeder Schicht des Netzwerkes
der Zelle (4) eine Dicke aufweisen und unter einem
Wicklungswinkel und nicht anliegend mit einem
Steigungswinkel aufgewickelt sind, die über den
laufenden Abschnitt des Längsträgers konstant sind,
mit Ausnahme einer Übergangszone (22) der Wicklung,
die am Befestigungsabschnitt (18) endet, und auf
welcher die Dicke der Bänder sich verringert und ihre
Breite zunehmend ansteigt, bis die Wicklung
aneinanderliegend (30) auf dem Befestigungsabschnitt
(6) erfolgt, auf welchem die Dicke der Windung sich
zunehmend bis zum Hals (19) des Längsträgers erhöht,
während der mittlere Durchmesser eines Querschnittes
des Längsträgers (1) sich verringert, so daß die
entsprechende Oberfläche der Wicklung auf dem
gesamten Querschnitt des Längsträgers (1) konstant
ist.
9. Rotorblatt nach Anspruch 1 und ferner gemäß Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, daß
die in jeder Schicht des Netzwerkes zwischen die
Windungen der Faserbänder aufgewickelten
Schaumstoffbänder die gleiche Dicke wie die Bänder
haben und in der Übergangszone (22) der Wicklung
durch einen quellenden Klebstoff ersetzt sind, der
nach dem Polymerisieren im Schaumstoff aufgenommen
wird.
10. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schichten
der Sohlen (2, 3) des Längsträgers (1) und die
Faserbänder der Schale der Zelle (4) einseitig
gerichtete Schichten aus Glasfasern oder Kevlar-Fasern
sind und daß die Fasern der Verkleidung der Zelle
(4) aus einem Gewebe (Stoff) aus Glas, Kohlenstoff
oder Kevlar oder eine Kombination dieser Stoffe
bestehen.
11. Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattes nach
einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch folgende konsistente
Schritte:
- - Herstellung zweier Stränge (2, 3) aus einseitig gerichteten mineralischen oder organischen Fasern hoher mechanischer Festigkeit, die von einem nicht polymerisierten organischen Harz umhüllt sind,
- - Anordnung der beiden Stränge (2, 3) längs und beiderseits eines länglichen Kerns (31), der nach Polymerisation abnehmbar ist, und eines Schaumstoffteils (21) mit im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt, das in Verlängerung des Kerns (31) angebracht ist, gegen welchen sich das Schaumstoffteil mit seiner großen Basis legt, wobei man jeden der Stränge (2, 3) um eine der Befestigungsbuchsen (16) führt, die beiderseits der kleinen Basis des Schaumstoffteils (21) liegen,
- - Einhüllung dieser Anordnung in mindestens eine Schicht (32) eines aus mineralischen oder organischen Fasern hoher mechanischer Festigkeit bestehenden Gewebes (Stoffs), das mit einem organischen, nicht polymerisierten Harz vorimprägniert ist,
- - Polymerisieren der auf diese Weise erhaltenen Subanordnung in einer ersten Form, um einen starren, vorpolymerisierten Dorn zu erhalten,
- - Aufwickeln einer ersten Schicht auf diesen Dorn, die aus mindestens einem Band (24) aus mineralischen oder organischen Fasern hoher mechanischer Festigkeit besteht und das mit einem organischen, nicht polymerisierten Harz vorimprägniert ist, und Anordnung der Windungen des Bandes nicht aneinander anliegend, um den Abschnitt des Dorns der den länglichen Kern (31) enthält, und in anliegender Weise um den Abschnitt des Dorns, der dem Schaumstoffteil (21) entspricht, bis in die Nachbarschaft der Befestigungsbuchsen (16), wo das Aufwickeln unterbrochen wird,
- - Aufwickeln zumindest eines Schaumstoffbandes (25) zwischen die nicht aneinanderliegenden Windungen des Bandes oder der Bänder (24),
- - Aufwickeln mindestens einer weiteren Schicht von Faserbändern (26) und Schaumstoffbändern (27) auf dieser ersten Schicht, und Kreuzung dieser Faserbänder (24, 26) und Schaumstoffbänder (25, 27) jeder Schicht mit den Bändern der unmittelbar darunterliegenden Schicht, in solcher Weise, um eine Schale zu bilden, die einerseits um den länglichen Kern (31) ein Netzwerk von Bändern (24, 26) bildet, die eine gewünschte Dicke aufweisen, und deren Maschen Hohlräume bilden, die durch Schaumstoffpfropfen (23) verschlossen werden, die durch die übereinander gelegten Abschnitte der Schaumstoffbänder (25, 27) der verschiedenen Schichten gebildet werden, und andererseits, um das Schaumstoffteil (21) von einer kontinuierlichen Verkleidung,
- - nebeneinanderliegende Anordnung von unabhängigen Hinterkantenzellen (7) hinter einem Abschnitt des Dorns, der den länglichen Kern (31) enthält, wobei die Hinterkantenzellen jeweils durch einen Füllblock (8) aus leichtem und starren, zellenförmigen Werkstoff gebildet werden, der in mindestens eine Schicht (9) aus einem Gewebe (Stoff) aus mineralischen oder organischen Fasern eingehüllt ist, die mit einem organischen, nicht polymerisierten Harz vorimprägniert wurde,
- - Einschließen des Dorns der ihn umgebenden Hohlzelle (4) und der Hinterkantenzellen (7) in einer Außenverkleidung (11), die aus mindestens einer Schicht aus mineralischen oder organischen Fasern besteht, die von einem organischen, nicht polymerisierten Harz umschlossen werden, mittels Aufwicklung der Fasern oder durch Aufbringen mindestens eines Gewebeumschlags aus mit nicht polymerisiertem Harz vorimprägnierten Fasern, aber vorzugsweise von zwei Gewebe (Stoff)-Umschlägen die gekreuzt und unter ±45° gegenüber der Längsachse (A) des Rotorblattes geneigt sind,
- - Entnahme des lösbaren Kerns (31) vom vorpolymerisierten Dorn, und
- - Polymerisierung der auf diese Weise erhaltenen Einheit in einer zweiten Form.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8514926A FR2748718B1 (fr) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | Pale a vulnerabilite reduite pour rotors de giravions, et son procede de fabrication |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3634510C1 true DE3634510C1 (de) | 1998-02-26 |
Family
ID=9323654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3634510A Expired - Fee Related DE3634510C1 (de) | 1985-10-09 | 1986-10-09 | Rotorblatt mit verringerter Verletzbarkeit für Drehflügler-Rotoren und Verfahren zur Herstellung desselben |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA1340478C (de) |
DE (1) | DE3634510C1 (de) |
FR (1) | FR2748718B1 (de) |
GB (1) | GB2315723B (de) |
IT (1) | IT8621803A0 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8282040B1 (en) | 2009-04-30 | 2012-10-09 | Lockheed Martin Corporation | Composite aircraft wing |
US11015461B2 (en) | 2017-12-21 | 2021-05-25 | General Electric Company | Composite hollow blade and a method of forming the composite hollow blade |
FR3091724B1 (fr) * | 2019-01-15 | 2021-01-22 | Safran Aircraft Engines | Aube ou Pale d'hélice composite pour aéronef intégrant une mousse de conformation |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1495841A (fr) * | 1965-10-06 | 1967-09-22 | Bolkow Gmbh | Pièce profilée de matière plastique en fibres de verre et son procédé de fabrication |
US4316700A (en) * | 1979-04-03 | 1982-02-23 | Schramm Burford J | Unitary, bonded-together helicopter rotorblade |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4083656A (en) * | 1975-03-21 | 1978-04-11 | Textron, Inc. | Composite rotor blade |
US4316701A (en) * | 1976-08-30 | 1982-02-23 | The Boeing Company | Composite aerodynamic rotor blade assembly |
ZA849482B (en) * | 1983-12-19 | 1985-07-31 | Goodyear Tire & Rubber | A braided spiral reinforced hose and method for producing same |
-
1985
- 1985-10-09 FR FR8514926A patent/FR2748718B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-09-24 IT IT8621803A patent/IT8621803A0/it unknown
- 1986-10-06 GB GB8623981A patent/GB2315723B/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-10-09 CA CA000520143A patent/CA1340478C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1986-10-09 DE DE3634510A patent/DE3634510C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1495841A (fr) * | 1965-10-06 | 1967-09-22 | Bolkow Gmbh | Pièce profilée de matière plastique en fibres de verre et son procédé de fabrication |
US4316700A (en) * | 1979-04-03 | 1982-02-23 | Schramm Burford J | Unitary, bonded-together helicopter rotorblade |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2315723B (en) | 1998-06-24 |
GB8623981D0 (en) | 1997-11-19 |
GB2315723A (en) | 1998-02-11 |
IT8621803A0 (it) | 1986-09-24 |
FR2748718B1 (fr) | 1998-12-24 |
CA1340478C (fr) | 1999-04-06 |
FR2748718A1 (fr) | 1997-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3040129C2 (de) | ||
DE3814954C2 (de) | ||
EP2731772B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines rotorblatts für eine windenergieanlage | |
DE2451860C3 (de) | Rotorblatt für Drehflügelflugzeuge | |
EP1798428B1 (de) | Flechttechnisch hergestelltes Faserverbundbauteil | |
DE2808120C2 (de) | Rotorblatt und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2926180A1 (de) | Verstellpropeller mit mehreren rotorblaettern, insbesondere zur verwendung als hinterer rotor eines drehfluegelflugzeuges | |
DE2621914C2 (de) | Hubschrauber-Heckrotor | |
EP2363599B1 (de) | Rotorblatt für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts | |
DE2753891A1 (de) | Windturbinenschaufel und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE4122652A1 (de) | Verbundfluegel mit verbesserter scherfaehigkeit | |
DE2611235A1 (de) | Rotorblatt, insbesondere fuer hubschrauber | |
DE3019954A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer rohrfoermigen, faserverstaerkten zusammengesetzten welle oder verbundwelle - v | |
DE2922469A1 (de) | Rotor fuer ein drehfluegelflugzeug | |
EP3018342B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines rotorblatts einer windenergieanlage | |
EP2670581B1 (de) | Verfahren, halbzeug für die herstellung eines faserverstärkten bauteils einer windenergieanlage und verwendung des halbzeuges | |
DE2739702C2 (de) | ||
DE2327393A1 (de) | Zusammengesetztes hubschrauber-rotorblatt | |
DE3629758A1 (de) | Verbundvorrichtung aus faserverstaerkter kunstharzmatrix und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE3634510C1 (de) | Rotorblatt mit verringerter Verletzbarkeit für Drehflügler-Rotoren und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE3147228C2 (de) | Laminat aus mehreren übereinander geschichteten Lagen aus Faser- und/oder Gewebematerial | |
EP3551438B1 (de) | Hinterkantengurt eines rotorblatts einer windenergieanlage, rotorblatt und verfahren zum herstellen eines hinterkantengurts | |
EP0059267B1 (de) | Elastische Kupplungselemente | |
DE3434001A1 (de) | Hohlschaufel | |
EP0690228B1 (de) | Montage- und Biegeträger eines Flügels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |