DE9012671U1

DE9012671U1 - Drehflügelfluggerät mit Mitteln zur Steuerung um die Fluggerätehochachse

Info

Publication number: DE9012671U1
Application number: DE9012671U
Authority: DE
Original assignee: Dornier Luftfahrt GmbH
Current assignee: Fairchild Dornier GmbH
Priority date: 1990-09-05
Filing date: 1990-09-05
Publication date: 1990-11-08
Anticipated expiration: 2000-09-06

Description

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DORNIER LUFTFAHRT GMBH 8031 Weßling / Oberpfaffenhofen

Reg. L 5035 Gm

Drehflugelfluggerfit mit Mitteln zur Steuerung um die Fluggerflte- !sochaense

Hubschrauber sind üblicher Weise gsbikH aus einem Fluggeräterumpf mit einer Kabine und einem Leitwerk am hinteren Rumpfende. Ferner einem Hauptrotor oberhalb der Kabine.

Während der Hauptrotor zur Erzeugung der Vertikalflugbewegung und der entsprechend der Anstellwinkeländerung der Rotorblätter steuerbaren Horizontalflugbewegung vorgesehen ist, dient ein am Rumpfende des Hubschraubers vorgesehener Heckpropeller zur Steuerung der Lateralbewegung bzw. Gierbewegung des Hubschraubers.

Der Hutoschrauberrumpf und das Leitwerk des Hubschraubers liegt in Abhängigkeit vom Durchmesser bzw. der Drehkreisfläche zumindest teilsweise im Abwindstrahl des Hauptrotors.

In Abhängigkeit vom Aufbau und den Abmessungen in bezug auf die Größenverhältnisse sowohl des Rumpfes als auch des Leitwerkes und die Auslegung der Antriebsanlage in Bezug auf die Triebwerksleistung sind gewisse Schwierigkeiten bei der Auslegung des Leitwerks und des Heckrotors zu überwinden.

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Das bei Hubschraubern durch den rotierenden Hauptrotor erzeugte, einseitig wirkende Giermoment muß durch den um eine horizontale Achse quer zum Fluggereäterumpf rotierenden, verstellbaren Heckpropeller zuzüglich zur Lateralstsuerung ausgesteuert werden.

Die Steuerbark⁰* um die Hochachse des Fluggerätes ist bei Seitenwind quer zur Fluggerätelängsachse jedoch relativ gering.

Der Heckrotor kann in vielen Fällen bei Schwebeflügen im Gebirge und bei Start und Landung mit Seitenwind einen ausreichenden Drehmomentenausgleich für den Hauptrotor nur ungenügend aufbringen.

Der Einsatz einer leistungsstärkeren Rotorausbildung, insbesondere für in ihrer Leistung nachträglich zur Erzielung einer Vergrößerung der maximalen Abflugmasse veränderten Hubschrauberkonzeption führt ungünstiger Weise zu einer Gewichtserhöhung, einem nicht unerheblichen zusätzlichen Bauaufwand und einer Erhöhung des Widerstandes beim Vorwärtsflug.

Aufgabe der Neuerung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe es ermöglicht wird, den Hauptrotorabwind um den Rumpf zur Erzeugung einer Seitenkraft zur Unterstützung des Heckrotors heranzuziehen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mittels einer Einrichtung entsprechend den Merkmalen des Anspruches 1 und in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung entsprechend d&n Merkmalen der dem Anspruch 1 folgenden Ansprüche.

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Die Neuerung ermöglicht mittels in die Umströmung des Hubschrauberrumpfes eingreifende Störklappen oder Störleisten eine unsymmetrische, vertikale Umströmung mit dem Resultat der Erzeugung einer aerodynamisch wirkenden Seitenkraft, die zur Unterstützung der Heckrotorwirkung zur Giersteuerung und zur Stabiiisierung des Hubschraubers um seine Hochachse herangezogen wird.

Infolge der Einkiappmöglichkeit der Leiteinrichtung (Störleiste) lässt sich im Horizontalflug durch die Leiste erzeugter zusätzlicher Luftwiderstand z.B. beim Vorwärtsflug mit geneigter oder stark peneigter Rotorebene und damit des Rumpfes bzw. Leitwerksträgers vermeiden oder zumindest wesentlich herabsetzen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Drehflügelfluggerät in Seitenansicht, schematisiert dargestellt, Fig. 2 das Fluggerät gemäß Rg. 1 in einer Ansicht von vorn, Fig. 3 in einem Querschnitt nach der Linie H-Il der Fig. 1 durch das Flug-

geräteheckteii, gesehen von vorn in Richtung auf das Leitwerk, die

Umströmungsverhättnisse am Heckteil, Fig. 4 in einem weiteren Querschnitt nach der Linie H-U der Fi§. 1, eine

weitere Ausführungsform der Fluggeräteausbildung und Fig. 5 schematisch die am Fluggerät wirksamen Schub- bzw. Steuerkräfte und Momente um die Hochachse in einer Draufsicht.

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Weise durch zyklische oder kollektive Verstellung der Rotorblätter 16 des Hauptrotors 4 und die Steuerung um die Hochachse &zgr; mittels des Heckrotors 5 und im nichtstationären Flug zur Unterstützung des Heckrotors 5 durch die Seitenruderfläche 23 bewirkt. 25

Längs des Heckteiles 11 der Fluggerätezelle 1 ist oberhalb der horizontalen Längsmittelebene E-E des Fluggerätes eine sich über eine etwa der Länge

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Das in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Drehflügelfluggerät weist eine Antriebsanlage mit einem Kolbenmotor oder einer Gasturbine mit einem Wellengetriebe zum Antrieb der WeIM 13 mit dem Rotorkopf 14 und dessen Rotorblättern 16 auf, wobei sich der Hauptrotor 4 zur Erzeugung von Vertikalschub und Schub |

in horizontaler Richtung am Rotormast 15 der Fluggerätezelle 1 lagert. Die i

Antriebsanlage mit dem Wellengetriebe ist der Vereinfachung halber hier nicht dargestellt und nicht beschrieben.

Das Drehflügelfluggerät weist ferner an dem mit der Kabine 10 verbundenen Heckteil 11 ein Leitwerk 6 mit einer Seitenstabilisierungsflosse 22 und einer daran schwenkbar gelagerten Seitenruderfläche 23 auf. An der Seitenstabilisierungsflosse 22 ist der über das hier nicht dargestellte Wellengetriebe von der Antriebsanlage antreibbare Heckrotor 5 angeordnet. Der zur Erzeugung eines Ausgleichsmomentes zu dem vom Antriebsmotor herrührenden Momentes Mq am Fluggerät um die Hochachse &zgr; dienende Heckrotor 5 rotiert über die Antriebswelle 19 um die Rotordrehachse und die

Rotorblätter 18 sind zu Steuerzwecken des Fluggerätes um die Hochachse &zgr;

j in bezug auf ihre Blattanstellwinkel verstellbar vorgesehen. |

&igr; Mit 7 ist ferner beim gezeigten Fluggerät das Landewerk bezeichnet.

Die Erzeugung von Vertikalschub und Horizontalschub wird in bekannter |

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des Heckteiles 11 erstreckende Luftleitfläche 30 angeordnet. D!« Luftleitfläche 30 ist am Heckteil 11 der Zelle 1 um Schwenklager 32 aus einer widerstandsarmen Einklappstellung in Stellungen verstellbar, in denen die Fläche 30 in den Abwindstrahl S des Hauptrotors 4 eingreift.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zur widerstandsarmen Unterbringung der Luftleitfläche 30 im Heckteil 11 Längsausnehmungen 35 für nichtstationäre Flugbewegungen des Fluggerätes vorgesehen. Die Luftleitfläche 30 ist einseitig seitlich am Heckteil 11 der Fluggerätezelle 1 angebracht.

Die Anordnung der Luftleitfläche 30 hängt ab von der Umlaufrichtung des Hauptrotors 4 und zwangsläufig dazu von der Ausbildung des Heckrotors 5 zur Erzeugung eines Ausgleichsdrehmomentes zu dem vom Antriebsmotor über den Hauptrotor 4 an der Zelle 1 wirkenden Momentes Mq.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Antrieb des Hauptrotors 4 entgegen der Uhrzeigerdrehung nach dem Richtungspfeil D erfolgt. Dementsprechend ist der Heckrotor 5 hierbei auf der in Vorwärtsflugrichtung linken Seite des He steiles 11 angeordnet und zur Erzeugung eines Rotorschubes P, entgegen dem Drehmoment des Antriebes am Hauptrotor 4 wirksam. Durch Veränderung der Blattanstellwinkel der Blätter 18 wird in bekannter Weise die Steuerung des Drehflügelfiuggerätes um die Fluggerätehochachse &zgr; bewirkt.

Wie aus Rg. 3 und Fig. 4 erkennbar ist, erzeugt die Luftleitfläche 30 in Ausklappstellung infolge des vertikal abwärts gerichteten Abwindstrahls S des Haupirotors 4 um das Rumpfheckten 11 eine Wirbeizone W auf der Hsckssit©

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der Fluggerätezelle 1, auf der die Luttleitflache 30 angeordnet ist. Aus der durch die Störung der UmstrOmung hervorgerufenen Verwirbelung W resultiert im stationären oder vertikalen Steig- bzw. Sinkflug eine Schubkomponente F senkrecht zur Fluggerätehochachse &zgr; entgegen dem auf die Fluggerätezelle 1 (10; 11) einwirkenden Drehmoment Mq. Damit wird in den oben genannten Flugzuständen des Fluggerätes zusätzlich 2ur Wirkung des Heckrotors 5 eine unterstutzende iokaie Druckwirkung innerhalb der Wirbelzone bzw. des Ablösegebietes W erzeugt.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist unterhalb der waagerechten Fluggerätelängsmittelebene E-E eine weitere, untere Luftieitfläche 31 schwenkbar um eine Schwenklagerung 33 vorgesehen. Zur Verstärkung eier durch die Luftleitklappen 30 bzw. 31 erzeugten Wirbelzone W ist zumindest die obere Klappe 30 mit einer gekrümmt nach unten verlaufenden Klappenoberseite 34 und an ihrem freien Ende scharf auslaufend mit einer Abreißkante 37 versehen.

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Ansprüche:

1. Drehflügelfluggerät mit einem Hauptrotor zur Vertikal- und Horizontalschuberzeugung, mit einem Heckrotor zur Erzeugung einer Schubkraft um die Fluggerätehochachse, mit einer Antriebsanlage zum Antrieb des Hauptrotors, enthaltend einen von der Ruggerätezelle aufgenommenen Antriebsmotor und eine den Antrieb auf die Rotorwelle übertragende Getriebeeinheit, gekennzeichnet durch einseitig an der Ruggerätezelle (1; 11) in Richtung oder annähernd in Richtung der Längsachse (x) verlaufende aus einem oder mehreren Abschnitten bestehende, in den Rotorabwindstrahl (S) ei»»greifende, lokale Ablösungsgebiete mit Wirbelzonen (W) bildende Luftleitkante (30,31), wobei die Luftleitkante (30, 31) einseitig an der Seite (1) zur Erzeugung einer dem Rückdrehmoment (Mq) des Hauptrotors (4) auf die Zelle (1) entgegengerichteten Schubkraft (F) um die Hochachse (z) angeordnet ist.

2. Drehflügelfluggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitkante (30, 31) durch eine um Schwenklager (32, 33) in eine widerstandsarme Lage an die Zellenseitenwand anklappbar ist.

3. Drehflügelfluggerät nach Anspruch 1und bzw. oder Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß die Luftleitflache (30, 31) oberhalb der waagerechten Fluggerätelängsmittelebene (E-E) angeordnet ist.

4. Drehflügelfluggerät nach mindestens einem der vorangehenden An-

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Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Heckteil (11) des Fluggerätes zwei oder mehrere Luftleitkanten (30, 31) gebildet sind.

teh mindestens eif?sir, der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß dl© Luftieitkante (&eacgr;£, 31*, bezogen auf die Längsachse (x), aus mehreren Abschniiien bejaht.

6. Drehflügelfluggerät nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ^ innzelchnet, daß zumindest die obere Luft-Ifei^nte (30) durch eine profilierte Klappe mit einer abwärts verlaufenden gewölbten Oberseite (34) und einer scharfen Abreißkante (37) gebildet ist.