DE4444256A1

DE4444256A1 - Rotorblattaufbau für einen Hubschrauber

Info

Publication number: DE4444256A1
Application number: DE19944444256
Authority: DE
Inventors: Gerhard Benker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2014-12-14
Also published as: DE4444256C2

Description

Die Erfindung geht aus von einem Rotorblattaufbau für einen Hubschrauber, wobei der Aufbau zwei ineinanderliegende Rotorblätter beinhaltet, die mit einem verstellbaren Gelenk miteinander verbunden sind die untere Rotorblattfläche zusätzlich im Anstellwinkel eine Verstellmöglichkeit hat. Weiterhin ist die hergestellte Rotorblattfläche mittels eines im Rotorkopf konstruiertes Schwingungsdämpfungselement gegen axial auftretende Kräfte, die in der Rotation der gesamten Rotorblattfläche, gefedert.

Es sind axiale Federungselemente nach Patentschrift DE 31 11 016 A1 und Patentschrift DE 41 05 808 A1, die Fliehkraftlasten bei der Drehung des Rotorblattes dämpfen, bekannt. Dieses Federungselement nach DE 31 11 016 A1 arbeitet einerseits seitlich an der Rotorblattachse und andererseits nach DE 41 05 808 A1 am biegeweichen Blatthals, zwischen Blattflügel und Blattwurzel. Die Aufnahme dieser Fliehkraftlasten im Rotorkopf, wie im angeführten Beispiel gezeigt, ermöglicht dahingehend größere Rotorblattquerschnitte im Rotorblattwurzelbereich und eine optimierte Fliehkraftlastaufnahme in der andersartigen Dimensionierung des angeführten Schwingungsdämpfers. Fig. 6.

Zu den Eigentümlichkeiten gehört es, daß Hubschrauber im Schwebeflug mehr Kraft verbrauchen, als im Horizontalflug. In der Betrachtung der Startphase eines Hubschraubers ist zu sehen, daß der Hubschrauber eine senkrechte Hubflugbewegung zeigt.

Die hierfür gebrauchte Auftriebskraft wird durch unterschiedliche Luftströmungsgeschwindigkeiten auf der rotierenden Rotortragfläche erzeugt.

Auf der Oberseite der Rotorblattfläche auftreffende Luft strömt schneller und länger über die aerodynamisch geformte Oberseite der Rotortragfläche, wobei der Luftdruck hierdurch verringert wird und die auf die Unterseite der Rotorblatttragfläche auftreffende Luft strömt langsamer über die Rotorblattfläche, wobei sich der Luftdruck erhöht.

Dieser in einem Druckunterschied erzeugte Auftrieb wird mit dem anhand von Beispielen gezeigten Rotorblattaufbau in dieser Hinsicht günstig beeinflußt. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Luft im Hindurchströmen der Unterseite der Hauptrotorblattfläche des Rotorblattaufbaus und der Oberseite der weiteren Rotorblatttragfläche gepreßt, wobei sich der erzeugte Auftrieb hiermit erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Optimierung eines Rotorblattaufbaus der einleitend angeführten Art, dahingehend, daß er mit Hilfe einer einfachen Konstruktion sowohl hohe Fluggeschwindigkeiten als auch erheblich verbesserte Hubflugphasen eines Hubschraubers ermöglicht.

Allgemein können mit dem Rotorblattaufbau im Radius kürzere Rotorblätter mit variabler Rotorblattfläche genutzt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Patentanspruch 1 gegeben. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.

Im Flug des Hubschraubers kann die weitere Rotorblattfläche eingezogen werden. Im weiteren Flugzustand kann die Rotorblattfläche ausgefahren werden. Die weitere Rotorblattfläche ist an die Hauptrotorblattfläche angelegt, so daß beide Rotorblattflächen einen aerodynamisch geformten Rotorblattflächenquerschnitt bilden.

Im Hubschrauber ist ein hydraulisches System mit hydraulischem Vorratsbehälter und hydraulischer Pumpe vorhanden. Mit diesem vorhandenem System wird der Anstellwinkel der Rotorblätter üblich mittels eines Verstellhebelmechanismus verändert.

Mittels dieses vorhandenen hydraulischen System wird der Gelenkhebelmechanismus im Rotorblattaufbau durch einen elektronisch geregelten hydraulischen Leitungsanschluß versorgt. Zusätzlich hat das vorhandene System eine weitere hydraulische Pumpe mit Leitungsanschluß, der die Notversorgung bei Ausfall einer Pumpe betätigt.

Die Erfindung ist anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf den Rotorblattaufbau im ausgefahrenen Zustand

Fig. 2 eine Draufsicht auf den ineinanderbewegten Rotorblattaufbau

Fig. 3 einen stromlinearen Querschnitt des ausgefahrenen Rotorblattaufbau

Fig. 4 eine Ansicht eines Rotorblattquerschnittes, wobei die weitere Rotorblattfläche im Hauptrotorblattquerschnitt ist

Fig. 5 eine Ansicht des Rotorblattquerschnittes, wobei die weitere Rotorblattfläche über die Hauptrotorblattfläche hinausragt

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Rotorkopfes mit der Rotorblattanbringung und der Querschnittsdarstellung des Schwingungsdämpfers im Rotorkopf

Fig. 7 eine Motorgetriebeansicht mit der Querschnittsdarstellung eines Hydraulikleitungsanschlusses zur Rotorantriebswelle

Fig. 8 eine teilweise Querschnittsdarstellung der Gelenkverbindung im Rotorblattaufbau.

Das Rotorantriebssystem 1 eines nicht weiter dargestellten Hubschraubers weist auf jeder Seite ein sich vom Rumpf des Hubschraubers horizontal wegerstreckendes und im Anstellwinkel bewegliches Hauptrotorblatt 2 auf, daß mit Gelenken 4 und 17 am Rotorkopf 10 befestigt ist und mittels einer Antriebswelle mit dem Antriebssystem 1 verbunden ist. An jede Hauptrotorblattfläche 2 ist eine weitere Rotorblattfläche 7 mittels Gelenkverbindungen 8 angelegt, die hydromechanisch betätigt werden.

Die Gelenkverbindung 8 erstreckt sich einerseits in der Anbringung im vorderen Bereich des Hauptrotorblattes 2 und andererseits in der Anbringung im mittleren Bereich, an der Oberseite des weiteren Rotorblattes 7, wie Fig. 4 und Fig. 5 zeigen. Im dargestellten Fall besteht die Einrichtung 8 aus zwei noch erläuterten Einzeleinheiten, wie Fig. 8 zeigt. Es können jedoch auch mehr als zwei Einzeleinheiten vorgesehen sein. Die Gelenkverbindung 8 ist so an den Rotorblattflächen 2 und 7 angebracht, daß diese in ihren Flächenenden frei schwingend sind, womit dieses in der Autorotation des Hubschraubers und im Durchbiegemoment des auseinander bewegten Rotorblattaufbaus eine positive Rotationsbewegung dargestellt.

Das Hauptrotorblatt 2 und das weitere Rotorblatt 7 sind in einer Holmbauweise 19 konstruiert und mittels Gelenke 4 und 17, mit einem üblicherweise angebrachten Schlagdämpfer 18, an dem Rotorkopf 10 mit der Antriebswelle 6 befestigt. Als Rotationsschwingungsabsorber sind beispielsweise ein Schlagdämpfer 18 und im Rotorkopf 10 ein Schwingungsdämpfer 11 angebracht, wie Fig. 6 zeigt.

Das Hauptrotorblatt 2 und das weitere Rotorblatt 7 verlaufen horizontal parallel zueinander, wie es Fig. 1 und Fig. 2 zeigen.

Mittels der Gelenkverbindung 8 sind beide Rotorblattflächen 2 und 7 so miteinander verbunden, daß die weitere Rotorblattfläche 7 aus einer ausgefahrenen Stellung, gemäß Fig. 4 und Fig. 5, in welche es mit der Hauptrotorblattfläche 2 eine gesamte Querschnittsform bildet, in eine ausgefahrene Stellung, gemäß Fig. 3, bewegbar ist. In der ausgefahrenen Stellung des Rotorblattaufbaus ist der Abstand des weiteren Rotorblattes 7 zum Hauptrotorblatt 2 einstellbar und hat das weitere Rotorblatt 7 im Anstellwinkel eine eigene Positionierbarkeit, so daß die jeweilige Rotorblattkombination dem Flugzustand angepaßt werden kann.

Jede Hauptrotorfläche 2 ist an der Unterseite so ausgebildet, daß sie die weitere Rotorblattfläche 7 formschlüssig, wie Fig. 4 zeigt, oder teilweise, wie Fig. 5 zeigt, aufnehmen kann, so daß die eingefahrene weitere Rotorfläche 7 sich in die Gesamtrotorfläche aerodynamisch einfügt.

Die im dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 8 gezeigte Gelenkverbindung 8 besteht aus einer strömungsgünstig geformten Gelenkstange 14, welche in den Anlenkpunkten jeweils Drehgelenke 15 und 16 beinhaltet, die hydrodynamisch bewegt werden. Die hydraulisch bewegten Drehgelenke 15 und 16 werden mit elektronisch geregelten Servoventilen 9, die am Rotorkopf 10 angebracht sind, gesteuert und sind mit hydraulischen Leitungen 3 an die Hydraulikpumpen angeschlossen.

Das Drehgelenk 15 greift einerseits an der Gelenkstange 14 und andererseits am Hauptrotorblatt 2 drehbar an. Das weitere Drehgelenk 16 greift einerseits an der Gelenkstange 14 und andererseits an der weiteren Rotorblattfläche 7 gelenkig an. Mit der Gelenkverbindung 8 und dem Betrieb der hydrodynamischen Drehgelenke 15 und 16 wird die weitere Rotorblattfläche 7 ausgefahren und eingefahren, wie Fig. 4 und Fig. 5 zeigen. Das Drehgelenk 15 setzt die Ein- und Ausfahrbewegung und das Drehgelenk 16 stellt den Anstellwinkel des weiteren Rotorblattes 7 ein, wie Fig. 8 zeigt.

In der weiteren Ausgestaltung der gesamten Aufnahme der Hauptrotorblattfläche 2 am Rotorkopf 10 sind zur Rotationsschwingungsabsorption üblich ein seitliches Gelenk 17 mit Schlagdämpfer 18 angeordnet, die gelenkig mit dem Holm 19 des Hauptrotorblattes 2 verbunden sind.

Die Rotationsschwingungen, die axial in der Drehbewegung der Hauptrotorblattfläche 2 erfolgen, werden mit einem zusätzlich konstruierten Schwingungsdämpfer 11, der im Rotorkopfzylinder sitzt, absorbiert, wie Fig. 6 zeigt. Der Schwingungsdämpfer 11 ist im Rotorkopf 10 zylindrisch eingefügt und besteht aus einem mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Hohlraumzylinder und einem beweglichen Kolben 13, der in seiner Ausgestaltung ebenso seitlich die Gelenkstangen 5 zur Verstellung des Anstellwinkels des Hauptrotorblattes 2 und weitere Gelenkanschlüsse beinhaltet.

Claims

1. Rotorblattaufbau für einen Hubschrauber, wobei sich die Hauptrotorblätter seitlich in horizontaler Richtung vom Rumpf des Hubschraubers wegerstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß sich zu einem Hauptrotorblatt (2) parallel zu diesem ein weiteres Rotorblatt (7) erstreckt, mittels einer Gelenkverbindung (8) derart angeordnet, daß das weitere Rotorblatt (7) aus einer eingefahrenen Stellung, in welches es zusammen mit dem Hauptrotorblatt (2) eine strömungsgünstige Querschnittsform bildet, in eine ausgefahrene Stellung, in welche es einen nach unten einstellbaren Abstand zum Hauptrotorblatt (2) aufweist, bewegbar ist.

2. Rotorblattaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung (8) für jede Rotorblattkombination, aus in Rotorblattlängsrichtung voneinander im Abstand versetzten und das Hauptrotorblatt (2) mit dem weiteren Rotorblatt (7) gelenkig miteinander verbindenden, strömungsgünstig geformten, Gelenkstangen (14) besteht, an deren Enden jeweils Drehgelenke (15, 16) liegen, wobei die Drehgelenke an den zugehörigen Rotorblattflächen angesetzt sind.

3. Rotorblattaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptrotorblatt (2) in der Anlegung an den Rotorkopf (10) mit einem zusätzlichen Schwingungsdämpfer (11) im Rotorkopfzylinder konstruiert ist, der mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist und einen beweglichen Kolben (13) hält, wobei am Kolben Anschlußgelenke zur Befestigung des Hauptrotorblattes (2) und eine Gelenkstange (5), die dem Anstellwinkel des Hauptrotorblattes eine Verstellmöglichkeit gibt, angebracht sind.

4. Rotorblattaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Rotorblatt (7), mittels des Drehgelenkes (16), im Anstellwinkel eine Verstellmöglichkeit aufweist.