DE4444256C2 - Rotorblattaufbau für einen Hubschrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Rotorblattaufbau für einen Hubschrauber nach der Beschreibung der Patentansprüche 1 bis 4.

Es sind axiale Federungselemente nach Patentschrif­ ten DE 31 11 016 A1 und DE 41 05 808 A1, die Flieh­ kraftlasten 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 dem Blattflügel und der Blattwur­ zel. Die Aufnahme dieser Fliehkraftlasten im Rotor­ kopf, wie im angeführten Beispiel gezeigt, ermöglicht dahingehend größere Rotorblattquerschnitte im Rotor­ blattwurzelgebiet und eine optimierte Fliehkraftlast­ aufnahme in der andersartigen Dimensionierung des dar­ gestellten Schwingungsdämpfers, wie Fig. 6 zeigt. Weiter sind nach der Patentschrift DE 28 49 067 C2 und der Patentschrift DE PS 649 057, Rotorblätter mit einer hydraulisch verstellbaren, zusätzlichen Hinter­ kantenklappe bekannt.

In der Erfindung ist ein Haupt­ rotorblatt mit einem zusätzlichen Rotorblatt darge­ stellt, welches sich in der Konstruktion mit einem geringeren Durchmesser in der Bauart heraus stellt. Zu den Eigenheiten gehört es, daß Hubschrauber im Schwebeflug mehr Kraft verbrauchen, als im Hori­ zontalflug. 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 Rotor­ tragfläche auftreffende Luft strömt schneller und länger über die aerodynamisch geformte Oberseite der Rotortragfläche, wobei der Luftdruck hierdurch verrin­ gert wird und die auf die Unterseite der Rotortragflä­ che auftreffende Luft strömt langsamer über die Rotor­ blattfläche, wobei sich hier der Luftdruck erhöht.

Dieser in einem Druckunterschied erzeugte Auftrieb wird mit dem anhand von Beispielen dargestellten Rotorblattaufbau in dieser Hinsicht günstig beein­ flußt. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Luft im Hin­ durchströmen an der Unterseite des Hauptrotorblatts und an der Oberseite des weiteren Rotorblattes im auseinander bewegten Rotorblattaufbau gepreßt, wo­ bei sich der erzeugte Ruftrieb hiermit erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Optimierung eines Rotorblattaufbaus der einleitend angeführten Art, dahin gehend, daß der Rotorblattaufbau sowohl hohe Fluggeschwindigkeiten als auch verbesserte Hub­ flugphasen im Hubschrauberflug ermöglicht. Allgemein können mit dem Rotorblattaufbau im Radius kürzere Rotorblätter mit variabler Rotorblattfläche genutzt werden.

Dieses Ergebnis ist in dem Patentanspruch 1 gegeben. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben. In der Flugbe­ wegung des Hubschraubers kann das weitere Rotorblatt eingezogen werden. Im weiteren Flugzustand kann das weitere Rotorblatt ebenso ausgefahren werden. Das weitere Rotorblatt ist an das Hauptrotorblatt ange­ legt, so daß beide Rotorblätter einen aerodynamisch geformten Rotorblattquerschnitt bilden. Im Hubschrau­ ber ist ein hydraulisches System mit Hydraulikflüssig­ keitsbehälter und Hydraulikpumpe vorhanden. Mit dem vorhandenen Hydrauliksystem wird der Anstellwinkel der Rotorblätter üblicherweise mittels eines Verstell­ hebelmechanismusses verändert. Mittels dieses vorhan­ denen hydraulischen Systems wird der Gelenkhebelme­ chanismus für die Aus- und Einbewegung des Rotorblatt­ aufbaus durch einen elektronisch geregelten hydrau­ lischen Leitungsanschluß versorgt. Zusätzlich hat das vorhandene System eine weitere hydraulische Pumpe mit Leitungsanschluß, der die Notversorgung bei Ausfall einer Hydraulikpumpe betätigt.

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

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf den Rotor­ blattaufbau im ausgefahrenen Zustand.

Fig. 2 eine Draufsicht auf den ineinander bewegten Rotorblattaufbau.

Fig. 3 einen stromlinearen Querschnitt des ausgefah­ renen Rotorblattaufbaus.

Fig. 4 eine Ansicht eines Rotorblattquerschnittes, wobei das weitere Rotorblatt im Hauptrotorblattquer­ schnitt liegt.

Fig. 5 eine Ansicht des Rotorblattquerschnittes, wobei das weitere Rotorblatt über das Hauptrotorblatt hinausragt.

Fig. 6 eine Querschnittansicht des Rotorkopfes mit der Rotorblattanbringung und der Querschnittsdarstel­ lung des Schwingungsdämpfers im Rotorkopf.

Fig. 7 eine Motorgetriebeansicht mit der Quer­ schnittsdarstellung eines Hydraulikleitungsanschlusses zur Rotorantriebswelle.

Fig. 8 eine teilweise Querschnittsdarstellung der Gelenkverbindung im Rotorblattaufbau.

Das Rotorantriebssystem 1 eines nicht weiter darge­ stellten Hubschraubers weist auf jeder Seite ein sich vom Rumpf des Hubschraubers horizontal wegerstrecken­ des und im Anstellwinkel bewegliches Hauptrotorblatt 2 auf, das mit Gelenken 4 und 17 am Rotorkopf 10 befes­ tigt ist und mittels einer Antriebswelle 6 mit dem An­ triebssystem 1 verbunden ist. An jedem Hauptrotor­ blatt 2 ist ein weiteres Rotorblatt 7 mittels Gelenk­ verbindungen 8 angelegt, die hydromechanisch betätigt werden. Die Gelenkverbindung 8 erstreckt sich einer­ seits in der Anbringung im vorderen Gebiet des Haupt­ rotorblattes 2 und andererseits in der Anbringung im mittleren Gebiet, an der Oberseite des weiteren Rotor­ blattes 7, wie Fig. 4 und Fig. 5 zeigen. Im dargestell­ ten Fall besteht die Gelenkverbindung 8 aus zwei noch erläuterten Einzeleinheiten, wie Fig. 8 zeigt. Es kön­ nen ebenso auch mehr als zwei Einzeleinheiten vorgese­ hen sein. Die Gelenkverbindung 8 ist so an die Rotor­ blätter 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 posi­ tive Rotationsbewegung darstellt. Das Hauptrotorblatt 2 und das weitere Rotorblatt 7 sind in einer Holmbau­ weise 19 konstruiert und mittels Gelenke 4 und 17, mit einem üblicherweise angebrachten Schlagdämpfer 18, an dem Rotorkopf 10 mit der Antriebswelle 6 befestigt. Als Rotationschwingungsabsorber sind beispielsweise ein Schlagdämpfer 18 und im Rotorkopf 10 ein zusätz­ licher Schwingungsdämpfer 11 angebracht, wie Fig. 6 zeigt. Das Hauptrotorblatt 2 und das weitere Rotor­ blatt 7 verlaufen horizontal parallel zueinander wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen. Mittels der Gelenkverbindung 8 sind beide Rotorblätter 2 und 7 so miteinander ver­ bunden, daß das weitere Rotorblatt 7 aus einer einge­ fahrenen Stellung, gemäß Fig. 4 und Fig. 5, in welche es mit dem Hauptrotorblatt 2 eine gesamte Querschnitts­ form bildet, in eine ausgefahrene Stellung, gemäß Fig. 3 bewegbar ist. In der ausgefahrenen Stellung des Rotor­ blattaufbaus ist der Abstand des weiteren Rotorblattes 7 zum Hauptrotorblatt 2 einstellbar und hat das weitere Rotorblatt 7 im Anstellwinkel eine eigene Positionier­ barkeit, so daß die jeweilige Rotorblattstellungskombi­ nation dem Flugzustand angepaßt werden kann. Jedes Hauptrotorblatt 2 ist an der Unterseite so ausgebildet, daß sie das weitere Rotorblatt 7 formschlüssig, wie Fig. 4 zeigt, oder teilweise, wie Fig. 5 zeigt, aufnehmen kann, so daß das weitere Rotorblatt 7 im eingefahrenen Zustand sich in den Gesamtrotorblattquerschnitt aerody­ namisch einfügt. Die im dargestellten Ausführungsbei­ spiel 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 Rotor­ kopf 10 angebracht sind, gesteuert und sind mit hydrau­ lischen Leitungen 3 an die Hydraulikpumpen angeschlossen. Das Drehgelenk 15 greift einerseits an der Gelenkstange 14 und anderer­ seits am Hauptrotorblatt 2 drehbar an. Das weitere Drehgelenk 16 greift einerseits an der Gelenkstange 14 und andererseits an das weitere Rotorblatt 7 gelen­ kig an. Mit der Gelenkverbindung 8 und dem Betrieb der hydrodynamischen Drehgelenke 15 und 16 wird das weite­ re Rotorblatt 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 gesam­ ten Aufnahme des Hauptrotorblattes 2 am Rotorkopf 10 sind zur Schwingungsabsorbtion üblicherweise ein seit­ liches Gelenk 17 mit Schlagdämpfer 18 angeordnet, die gelenkig mit dem Holm 19 des Hauptrotorblattes 2 ver­ bunden sind. Die Rotationsschwingungen, die axial in der Drehbewegung des Hauptrotorblattes 2 erfolgen, werden mit einem zusätzlichen konstruierten Schwin­ gungsdämpfer 11, der im Rotorkopfzylinder sitzt, ab­ sorbiert, wie Fig. 6 zeigt. Der Schwingungsdämpfer 11 ist im Rotorkopf 10 zylindrisch eingefügt und besteht aus einem mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Hohlraum­ zylinder und einem beweglichen Kolben 13, der in sei­ ner Ausgestaltung ebenso seitlich die Gelenkstangen 5 zur Verstellung des Anstellwinkels des Hauptrotorblat­ tes 2 und weitere Gelenkanschlüsse beinhaltet.

Claims (4)

1. Rotorblattaufbau für einen Hubschrauber, wobei sich die Hauptrotorblätter (2) seitlich in horizontaler Rich­ tung vom Rotorkopf (10) wegerstrecken, dadurch gekenn­ zeichnet, 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 welcher es zusammen mit dem Hauptrotorblatt (2) eine strömungsgünstige Querschnittsform bildet, in eine ausgefahrene Stellung, in welcher es einen nach unten einstellbaren Abstand zum Hauptrotorblatt (2) aufweist, bewegbar ist.

2. Rotorblattaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gelenkverbindung (8) für jede Rotor­ blattkombination, aus in Rotorblattlängsrichtung von­ einander im Abstand versetzten und das Hauptrotor­ blatt (2) mit dem weiteren Rotorblatt (7) gelenkig mit einander verbindenden, strömungsgünstig geformten Gelenkstangen (14) besteht, an deren Enden jeweils Drehgelenke (15 und 16) liegen, wobei die Drehgelenke (15 und 16) an den zugehörigen Rotorblättern (2 und 7) angesetzt sind.

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

4. Rotorblattaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das weitere Rotorblatt (7), mittels des Drehgelenkes (16), im Anstellwinkel eine Verstell­ möglichkeit aufweist.