DE3801353C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftschraube zum Antrieb eines Luftfahrzeuges, mit einer einen Verstellmechanismus aufweisenden Nabe und mehreren, daran symmetrisch verteilten Anschlußstellen für die Rotorblätter.

Schnellaufende Luftschrauben, wie Propeller oder Fanantriebe, er­ zeugen im Betrieb einen von der Umfangsgeschwindigkeit der Luft­ schraube und von der Fluggeschwindigkeit abhängigen Lärmpegel. Dieser Lärmpegel wird zusätzlich durch die Anströmbedingungen so­ wie durch die Blattgestaltung und die Blattbelastung beeinflußt. Als besonders lästig wird der sog. Drehklang der Luftschrauben empfunden, wobei höhere Frequenzen des dreh- und blattzahlabhän­ gigen Lärms subjektiv stärker stören, als tiefere Frequenzen.

Dreh- und Blattzahlen sind aus konstruktiven Gründen oft vorgege­ ben, und daher läßt sich keine hinreichende Änderung dieser Werte zur Beeinflussung des Drehklanges vornehmen. Darüber hinaus kann sich noch eine Verstärkung des Drehklanges ergeben, und zwar dann, wenn Nachlaufdellen aus einem im Zustrom liegenden Hindernis wie Streben oder Verkleidungen in gleichmäßigen Zeitabständen von den Blätter durchschlagen werden.

Zur Beeinflussung des Lärms ist bei Lüfterrädern schon vorgeschla­ gen worden, ungleiche Teilungen zu benutzen, so daß sich unter­ schiedliche Abstände in Drehrichtung der an einer Nabe angebrachten Lüfterblätter ergeben. Eine solche Maßnahme bedeutet im Betrieb, daß die Blätter in unterschiedlichen Zeitabständen an einem Fest­ punkt des Lüfters vorbeilaufen, wodurch eine Frequenzverschie­ bung erreicht wird. Eine solche Maßnahme ist aber nur dann zweck­ mäßig, wenn Blattverstellungen, wie bei Propellern und Mantel­ schrauben, aufgrund sich stark ändernder Zustromgeschwindigkeit nicht erforderlich sind. Da Verstellmechanismus zur Blattein­ stellung bei Luftschrauben notwendig sind und innerhalb der Nabe ein nicht vernachlässigbares Volumen und entsprechende Stellkräfte verlangen, würde eine unsymmetrische Nabenteilung zu einem nicht­ realisierbarem oder sehr aufwendigem Verstellmechanismus führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftschraube der gattungsgemäßen Art vorzusehen, welche unterschiedliche Abstände der Rotorblätter in Drehrichtung bei gleicher zur Benutzung eines Verstellmechanismus erforderlicher Nabenteilung erlaubt. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Rotor­ blätter mit unterschiedlichen Pfeilwinkeln an den symmetrischen Anschlußstellen der Nabe angestielt sind.

Die erfindungsgemäße Maßnahme erlaubt es, eine Luftschraube mit den Vorteilen gleicher Nabenstellung aufzubauen und die sonst mit diesen Luftschrauben verbundenen Nachteile zu ver­ meiden. Dabei können die Rotorblätter wahlweise mit positiven oder negativen Pfeilwinkeln an der Nabe angestielt sein und geradlinige oder gleichförmig gekrümmte Vorder- und Hinterkanten aufweisen. Außerdem können für die Rotorblätter auch solche mit sichelförmi­ gen Vorder- und/oder Hinterkanten benutzt werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 eine Luftschraube mit fünf Rotorblättern geradliniger Vor­ der- und Hinterkanten und

Fig. 2 eine Luftschraube mit vier sichelförmigen Rotorblättern so­ wie einem Rotorblatt mit gleichmäßig gekrümmter Vorder- und Hinterkante.

Wie die Darstellung nach Fig. 1 zeigt, sind bei der als Mantel­ schraube 10 ausgebildeten Luftschraube fünf Rotorblätter 12, 13, 14, 15, 16 an der Nabe 17, mit gleicher Nabenteilung angestielt. Die Pfeilwinkel der geradlinigen Rotorblätter 12-16 sind aber un­ gleich, so daß sich ungleiche Anstielungen, wie durch die Winkel α angedeutet, ergeben. So sind die Rotorblätter 12, 14 mit posi­ tivem Pfeilwinkel angestielt, während die Rotorblätter 13, 16 ei­ nen negativen Pfeilwinkel haben. Das Rotorblatt 15 ist dagegen ohne Pfeilwinkel angestielt. Beim Betrieb dieser Mantelschraube, wie durch den Pfeil 18 angedeutet, laufen die einzelnen Rotor­ blätter 12-16 mit unterschiedlichen Abständen an einem Punkt der Mantelschraube, z. B. dem Punkt 19 vorbei, und erzeugen so die für die Lärmbeeinflussung gewünschte Frequenzverschiebung. An­ stelle der geradlinige Vorder- und Hinterkanten aufweisenden Ro­ torblätter 12-16 ist es auch möglich, Rotorblätter mit gekrümmten Vorder- und Hinterkanten sowie sichelförmige Rotorblätter zu benutzen.

Fig. 2 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel mit vier sichelförmigen Rotorblättern 22, 23, 24, 26 und einem Rotorblatt 25 mit leicht gekrümmter Vorder- und Hinterkante. Die sichelför­ migen Rotorblätter 22, 23, 24, 26 sind abwechselnd vertauscht an­ gestielt, so daß sich durch Zwischenschaltung des Rotorblattes 25 ebenfalls, wie durch die Winkel α angedeutet, ungleiche Abstände ergeben. Beim Betrieb dieser durch den Pfeil 28 angedeuteten Man­ telschraube 20 laufen die einzelnen Rotorblätter 22-26 aufgrund dieser Blattgestaltung mit unterschiedlichen Abständen am Punkt 29 vorbei und erzeugen hierbei die zur Lärmbeeinflussung gewünschte Frequenzverschiebung.

Die erfindungsgemäße Ausbildung von Luftschrauben gestattet unter Beibehaltung der für die Propellerverstellung erforderlichen sym­ metrischen Nabenteilung Anstielungen von Rotorblättern mit unter­ schiedlichen Pfeilwinkeln bzw. positiven oder negativen Pfeilwin­ keln. Damit läßt sich der Drehklang einer fünfblättrigen Luft­ schraube beeinflussen und bei fünf unterschiedlichen Pfeilwinkeln an den Drehklang einer einblättrigen Luftschraube anpassen. Mathe­ matische Modelle gestatten es dann, die akustisch günstigsten Fre­ quenzen einschließlich der harmonischen Frequenzen zu bestimmen und dazu die Pfeilwinkel für die Anstielung der Rotorblätter zu ermitteln. Die erfindungsgemäße Ausbildung von Luftschrauben kann auch bei Lüfterrädern ein vorteilhafter Weise eingesetzt werden.

Claims (5)

1. Luftschraube zum Antrieb eines Luftfahrzuges mit einer einen Verstellmechanismus aufweisenden Nabe und mehreren, daran symme­ trisch verteilten Anschlußstellen für die Rotorblätter, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rotorblätter (12-16; 22-26) mit unterschiedlichen Pfeilwinkeln an den Anschluß­ stellen der Nabe (17, 27) angestielt sind.

2. Luftschraube nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rotorblätter (12, 14; 13, 16; 22, 24; 23, 26) wahlweise mit positiven und negativen Pfeilwinkeln an der Nabe (17, 27) angestielt sind.

3. Luftschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rotorblätter (12-16) geradlinige Vorder- und Hinterkanten aufweisen.

4. Luftschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rotorblätter (25) gekrümmte Vorder- und Hinterkanten aufweisen.

5. Luftschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorder- und Hinterkanten der Rotorblätter (22, 23, 24, 26) sichelförmig ausgebildet sind.