DE3701097A1 - Rotor, insbesondere eines drehfluegelflugzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Die bei diesem durch die DE-PS 35 26 470 bekannten Rotor vorgesehene Ab­ stützung der Blattsteuerhülle (mittels 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 Dämpfungs­ einrichtung einsetzen. Wegen des gewählten Verbundes der Blattsteuerhül­ le bzw. Strebe und Dämpfungseinrichtung ist jedoch zum anderen nicht auszuschließen, daß es durch elastische Verformungen (Stauchungen) der Blattsteuerhülle und (Dehnungen) des Blatthalses infolge Fliehkraftwir­ kung zu (unerwünschten) Längsbewegungen bzw.- dehnungen der Dämpfungs­ einrichtung quer zur bestimmungsgemäßen Wirkungsrichtung "Blattschwen­ ken" mit der Folge von Verzerrungen u. U. bis zur Wirkungslosigkeit der Dämpfungseinrichtung kommen kann. Solche Längsdehnungen in Fliehkraft­ wirkungsrichtung mindern die Lebensdauer der Dämpfungseinrichtung be­ trächtlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Rotor der ein­ gangs genannten Gattung wirkungsmindernde Verzerrungen der Dämpfungsein­ richtung infolge Fliehkraftwirkung weitestgehend auszuschließen.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Schub-Vorspannung werden die Schubverformungen der Dämpfungs­ einrichtung infolge elastischer Verformungen der Blattsteuerhülle und des Blatthalses im Rotorbetrieb kompensiert, wobei der Ausschluß der Beweglichkeit der Strebe in Blattlängsrichtung zugleich sicherstellt, daß in dieser Richtung die Dämpfungseinrichtung auch von ihrer Masse und derjenigen der Strebe weitestgehend kraftwirkungsfrei gehalten wird. Hierbei ist der (bisherige) Einsatz der Strebe als Spannmittel der Dämpfungseinrichtung nicht ausgeschlossen.

Gegenüber einer (alternativ) möglichen auf die bestimmungsgemäße Wirkungsrichtung beschränkt weichen Ausgestaltung der Dämpfungs­ einrichtung hat die Erfindung den erheblichen Vorteil eines geringen baulichen Aufwandes und damit relativ langer Lebensdauer.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Be­ zug auf die Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch einen Rotorblattanschluß eines Drehflügelflugzeugs. Dabei ist die Verbindung zwischen einer Rotornabe 1 und dem einzelnen beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff aufgebauten Rotorblatt 2 mittels dessen Blattwurzel 2.1 in Dickenrichtung durchquerender Bolzen 3 hergestellt. Um bei diesem sogenannten starren Blattanschluß sicher­ zustellen, daß dennoch 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 Torsionsweichheit wird durch einen relativ langgestreckten Aufbau aus Fasersträngen mit unidirektionaler Faserorientierung in Blattlängs­ richtung erreicht, wodurch sich zugleich eine Elastizität des Blatt­ halses 2.2 für das Blattschlagen und -schwenken ergibt.

Wegen der großen Baulänge des Blatthalses 2.2 ist für die Blatteinstell­ winkelsteuerung (mittels einer nicht dargestellten taumelscheibenbetä­ tigten Steuerstange) eine torsionssteife Blattsteuerhülle 4 vorgesehen, welche sich in torsionssteifer Verbindung mit dem Blattflügel 2.3 längs des Blatthalses 2.2 berührungsfrei bis zur Blattwurzel 2.1 erstreckt. An der Blattwurzel 2.1 ist die Blattsteuerhülle 4 mittels einer zweiarmigen Strebe 5 mit einem in einer Materialaussparung 6 koaxial zur Blattwin­ kelachse 2.4 angeordneten Zapfen 7 über ein Gelenklager 8 abgestützt. Da die langgestreckte Bauform des Blatthalses 2.2 u. a. wegen möglicher in­ stabiler Schwingungen des Rotorblattes 2 (insbesondere während des Ro­ toranlaufs und -auslaufs) eine Dämpfung der Blattschwenkbewegungen er­ forderlich macht, ist in diese Verbindung zwischen der Blattsteuerhülle 4 und der Blattwurzel 2.1 (vorzugsweise) beiderseits derselben je eine Dämpfungseinrichtung 9 geschaltet, und zwar in einer Position außerhalb der Blattsteuerhülle 4 mit dem bereits erwähnten Vorteil einer zwangs­ läufigen Luftkühlung der Dämpfungseinrichtungen 9 im Rotorbetrieb. Jede Dämpfungseinrichtung 9 besteht beispielsweise aus einem elastomeren Kern 9.1 aus einem Material hoher Dämpfungsfähigkeit (wie Polyurethan) zwi­ schen zwei steifen Deckplatten 9.2 und 9.3. Entsprechend ihrer Bestim­ mung sind sämtliche elastomeren Kerne 9.1 und Deckplatten 9.2, 9.3 pa­ rallel bzw. die beiden Dämpfungseinrichtungen 9 symmetrisch zur Blatt­ schwenkebene (Blattwinkelachse 2.4) angeordnet. Folglich sind die bei­ den Dämpfungseinrichtungen 9 auf eine (und dieselbe) Wirkungsebene be­ schränkt. Dabei werden die beiden Dämpfungseinrichtungen 9 im Zentrum mit Ausnahme ihrer äußeren Deckplatte 9.3 von je einem Strebenarm 5.1 mit solcher Berührungsfreiheit durchquert, daß im Umfang der Verformbar­ keit bzw. der maximal erzielbaren Dämpfungswirkung des elastomeren Kerns 9.1 die innere Deckplatte 9.2 gegenüber der äußeren Deckplatte 9.3 mittels der Blattsteuerhülle 4 durch den Blattflügel 2.3 in Blatt­ schwenkrichtung verschiebbar ist. Hierzu ist die innere Deckplatte 9.2 an der Blattsteuerhülle 4 z. B. durch eine Schraubverbindung 10 fixiert.

Die gewählte Positionierung der Dämpfungseinrichtungen 9 als Verbin­ dungsmittel zwischen der Blattsteuerhülle 4 und der Strebe 5 bzw. Blatt­ wurzel 2.1 hat den gewichtigen Vorteil, daß die Strebenarme 5.1 als Spannmittel der Dämpfungseinrichtungen 9 nutzbar sind. Dazu ragen die Strebenarme 5.1 als Schraubbolzen über die zugehörige Dämpfungseinrich­ tung 9 bzw. deren äußere Deckplatte 9.3 (nur) soweit hinaus, daß hierauf mittels Schrauben 11 Druckkraft aufgebracht wird mit der Folge einer Druck-Vorspannung der elastomeren Kerne 9.1. Dabei läßt sich durch ent­ sprechend kontrolliertes Einstellen des Schraubdruckes eine solche Druck-Vorspannung der elastomeren Kerne 9.1 erzielen, daß im Rotorbe­ trieb Zugkraftwirkungen ihrer Deckplatten 9.2, 9.3 kompensiert werden. Folglich werden Schäden der elastomeren Kerne 9.1 durch Zugkraftbean­ spruchung weitgehend ausgeschlossen.

Durch diese Druck-Vorspannung läßt sich jedoch noch nicht ausschließen, daß es unter Fliehkraftwirkung durch elastische Verformungen der Blatt­ steuerhülle 4 und des Blatthalses 2.2 mit der Folge von Dehnungen der elastomeren Kerne 9.1 in Blattlängsrichtung zu einer Minderung der Dämpfungswirkung kommen kann. Zur Sicherung hiergegen ist zum einen eine Fixierung des Gelenklagers 8 bzw. seines Kugelstückes 8.1 auf dem blatt­ wurzelseitig festsitzenden Zapfen 7 in Blattlängsrichtung vorgesehen, so daß die Strebe 5 in Bezug auf die Blattwinkelachse 2.4 (bzw. Blatt­ längsachse) auf (Schlag-, Schwenk- und Dreh-)Winkelbewegungen beschränkt ist. Zum anderen wird bei der Montage je Dämpfungseinrichtung 9 die dar­ gestellte statische Verformung des elastomeren Kernes 9.1 durch eine Schub-Vorspannung in dessen Wirkungsebene entgegen der durch einen Pfeil angedeuteten Blattfliehkraftwirkungsrichtung vorgenommen. Voraussetzung hierfür ist eine Versetzung der blattsteuerhüllenseitigen Verbindungs­ bohrungen 10.1 für die Fixierschrauben 10.2 gegenüber den Verbindungs­ bohrungen 10.3 der inneren Deckplatten 9.2 in Bezug auf die Strebe 6 in Richtung der Blattwurzel 2.1 bzw. Rotornabe 1 zumindest um die Summe der im Betrieb möglichen Dehnung des Blatthalses 2.2 und Stauchung der Blattsteuerhülle 4. Die Schub-Vorspannung (in der Rotorruhelage) kann folglich im Rotorbetrieb die Schubkraftwirkungen aus elastischen Verformungen der Blattsteuerhülle und des Blatthalses 2.2 kompensieren, so daß dann die Dämpfungseinrichtungen 9 in Blattlängsrichtung weitest­ gehend kraftwirkungsfrei gehalten werden. Die Dämpfungseinrichtungen 9 sind also weitestgehend auf die bestimmungsgemäße Wirkungsrichtung "Blattschwenken" beschränkt und vermögen damit ihre Aufgabe der Blatt­ schwenkdämpfung bestmöglich zu erfüllen.

Claims (2)

1. Rotor, insbesondere eines Drehflügelflugzeugs, bei dem das ein­ zelne Rotorblatt einen schlag- und schwenkbiegeelastischen sowie für die Blatteinstellwinkelbewegungen torsionsweichen Blatthals zwischen einem Blattflügel und einer Blattwurzel aufweist und mittels diese durchque­ render Bolzen an einer Rotornabe angeschlossen ist, wobei für die Blatt­ einstellwinkelsteuerung eine längs des Blatthalses berührungsfrei sich erstreckende, torsionssteife Blattsteuerhülle einerseits mit dem Blatt­ flügel fest verbunden und andererseits über eine Strebe an der Blattwur­ zel beweglich abgestützt ist, und für die Blattschwenkdämpfung wenig­ stens eine auf eine Wirkungsebene beschränkte Dämpfungseinrichtung als Verbindungsglied zwischen der Blattsteuerhülle und Strebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebe (5) gegen­ über der Blattwurzel (2.1) nur winkelbeweglich ist und die Dämpfungsein­ richtung (9) in ihrer Wirkungsebene entgegen der Blattfliehkraftwir­ kungsrichtung eine Schub-Vorspannung erhält durch eine (statische) Ver­ formung ihres Dämpfungsmittels (9.1) in Richtung der Rotornabe (1) zumindest um die Summe der im Rotorbetrieb möglichen Dehnung des Blatt­ halses (2.2) und Stauchung der Blattsteuerhülle (4).

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung des Dämpfungsmittels (9.1) infolge einer Versetzung von blattsteuerhüllenseitigen Verbindungsmitteln (10.1) für die Dämpfungseinrichtung (9) in Bezug auf die Strebe (5) bewirkt wird.