KR20140049270A - Lead lag damper for a main rotor unit of rotary wing aircraft - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로터와 허브를 구비한 헬리콥터와 같은 회전익 항공기의 메인 로터 유닛에 관한 리드 래그(lead lag) 댐퍼에 관한 것이다.
The present invention relates to a lead lag damper for a main rotor unit of a rotorcraft aircraft such as a helicopter having a rotor and a hub.
로터의 각각의 자유도 정도는 N개의 로터 모드들에 의해 설명될 수 있고, 이 경우 N은 상기 로터의 블레이드들의 개수이다. 순환 모드들(세로 방향과 측 방향), 집합 모드(collective mode)들, 및 차동 모드들이 존재한다.The degree of freedom of each of the rotors may be described by N rotor modes, where N is the number of blades of the rotor. There are circulation modes (longitudinal and lateral), collective modes, and differential modes.
임계 후퇴(critical regressive) 로터 평면(inplane) 모드는 비조화(non-harmonic) 순환 모드이다. 회전익 항공기들의 메인 로터들은 리드 래그 댐핑 장치에서의 전단 변형을 열로 변환함으로써, 로터 블레이드들의 상기 평면 운동시 작용하는 리드 래그 댐핑 장치를 특징으로 한다. 상기 리드 래그 댐핑 장치는 헬리콥터의 공기역학적 불안정, 즉 헬리콥터의 허브에 대한 회전하는 로터 블레이드들의 중심의 원형 회전 변위의 결과로서 개별 로터 블레이드들의 리드-래그 진동에 의해 구성되는 후퇴 로터 평면 모드와 동체의 모드들 사이의 상호 작용에 의해 생긴 공기 공진(air resonance)과 지면(ground) 공진을 방지하기 위해 필수적이다. 리드-래그 댐핑 장치의 디자인과 레이-아웃(lay-out)은 적용된 로터 개념에 의존한다.The critical regressive rotor inplane mode is a non-harmonic circulation mode. The main rotors of the rotorcraft aircraft feature a lead lag damping device that acts upon the planar motion of the rotor blades by converting shear deformation in the lead lag damping device into heat. The lead lag damping device comprises a retractable rotor planar mode configured by the lead-lag oscillation of the individual rotor blades as a result of the aerodynamic instability of the helicopter, i.e. the circular rotational displacement of the center of the rotating rotor blades relative to the hub of the helicopter, It is necessary to prevent air resonance and ground resonance caused by the interaction between the modes. The design and lay-out of the lead-lag damping device depends on the applied rotor concept.
문헌 US 5372478호는 플랩(flap)과 래그에 달린 블레이드들을 구비한 회전익 항공기 로터를 설명한다. 일반적인 래그 댐퍼 시스템은 로터의 회전축 위에 중심을 두고 있다. 사각형 모양의 댐퍼는 탄성 중합체 층들과 함께 로터 축을 따라 중첩된 단단한 플레이트들을 구비한 평면형 스트립들을 포함한다. 스트림들과 층들은 탄력 있게 상호 연결된다. 이러한 중심부의 일반적인 래그 시스템의 각각의 단단한 플레이트는 전용 볼 조인트(ball joint)를 통해, 하나의 별개의 날개깃 쪽지(blade root)에만 연결된다. 문헌 US 5372478호는 주 청구항 1의 전문 부분에 해당한다.Document US 5372478 describes a rotorcraft airplane rotor with flaps and lagged blades. A typical lag damper system is centered on the rotor's axis of rotation. The square shaped damper includes planar strips with rigid plates superimposed along the rotor axis with the elastomeric layers. Streams and layers are resiliently interconnected. Each rigid plate of this general lag system in the center is connected to only one separate blade root via a dedicated ball joint. Document US 5372478 corresponds to the specialized part of
문헌 US 4297078호는 축 둘레에서의 회전을 위한 복수의 로터 블레이드를 지지하도록 배치된 로터 헤드를 구비한 헬리콥터 로터를 개시한다. 이 로터 헤드는 일반적으로 속이 빈 구조를 포함한다. 각각의 로터 블레이드는 블레이드 플랩, 리드/래그 및 페더링(feathering) 운동을 허용하도록 배치된 일래스토머릭(elastomeric) 베어링에 의해 지지된다. 지지 수단은 상호 연결된 내부 및 외부 일래스토머릭 조립체를 포함하는데, 그 중 외부 조립체는 블레이드 리드/래그 운동의 인터-블레이드(inter-blade) 댐핑을 제공하는 일반적인 일래스토머릭 리드/래그 댐퍼 유닛을 통해, 각각의 로터 블레이드에 연결된다. 일래스토머릭 조립체들은 미리 압축된다(pre-compressed).Document US 4297078 discloses a helicopter rotor having a rotor head arranged to support a plurality of rotor blades for rotation about an axis. The rotor head generally includes a hollow structure. Each rotor blade is supported by an elastomeric bearing arranged to allow blade flaps, lead / lag and feathering motion. The support means includes interconnected inner and outer elastomeric assemblies, of which the outer assembly is connected via a common elastomeric lead / lag damper unit providing inter-blade damping of blade lead / lag motion , And are connected to the respective rotor blades. The elastomeric assemblies are pre-compressed.
문헌 EP 0424267호는 회전익 로터 블레이드들에 관한 드래그(drag) 엘라스틱-리턴(elastic-return) 댐핑 장치들을 설명한다. 그러한 장치는 회전형의, 통합된 댐핑이 있는 엘라스틱-리턴을 위한 부재를 포함하고, 그 기능은 탄성 중합체와 같은, 왜곡에 매우 안정적인 점탄성 물질의 원주상 전단에 의해 보장된다. 이는 드래그에서의 중립 위치로의 블레이드들의 엘라스틱 리턴을 보장한다. 연결 로드는, 회전 조인트(rotational joint)에 의해, 내부 전기자 둘레에서 회전시 해당하는 부재의 외부 전기자와 레버를 구동한다. 이러한 내부 전기자는 허브에 대해 고정된 위치에 보유된다. 플랜지들은 2개의 인접한 블레이드 사이에서, 허브의 주위 구역 상으로 내부 전기자에 고정된다.Document EP 0424267 describes drag-elastic-damping devices for rotor blades of rotor blades. Such a device includes a rotatable, member for elasto-return with integrated damping, the function of which is ensured by the circumferential shear of a viscoelastic material which is very stable to distortion, such as an elastomer. This ensures the elastic return of the blades to the neutral position in the drag. The connecting rod drives the outer armature and the lever of the corresponding member when rotating around the inner armature by a rotational joint. This inner armature is held in a fixed position relative to the hub. The flanges are secured to the inner armature on the peripheral zone of the hub between two adjacent blades.
문헌 WO2010068194호는 로터 허브 암(arm)에 장착된 리드 정지 플레이트와 스핀들에 장착된 리드 정지부를 구비한 로터 시스템을 설명하고, 이 경우 이러한 정지부는 리드 정지 플레이트와 접촉하도록 동작 가능하다. 로터 허브는 복수의 단단한 허브 암을 가진다.Document WO2010068194 describes a rotor system with a lid stop plate mounted on a rotor hub arm and a lid stop mounted on a spindle, wherein such stop is operable to contact the lid stop plate. The rotor hub has a plurality of rigid hub arms.
문헌 US2007071602호는 각각의 피치 축들에 대해 그리고 각각의 플랩 축들에 대해, 그리고 각각의 래그 축들에 대해, 허브에 대한 각각의 조인트들에 의해 힌지된 적어도 2개의 블레이드와 허브를 포함하는 회전익 로터를 개시한다. 각각의 블레이드는 각각의 피치 레버에 고착된다. 로터는 제 1 볼 조인트에 의해 각각의 피치 레버에 연결된 각각의 피치 제어 로드와, 실질적으로 로터의 회전축 위에 중심이 있는 일반적인 래그 댐퍼 시스템을 포함한다. 각 블레이드에 연결되어, 댐퍼 시스템은 피치 로드를 힌지된 블레이드들의 플랩 진동에 비교적 둔감하게 되도록 래그 댐퍼 시스템에 관한 피치 레버에 피치 로드를 연결하는 제 1 볼 조인트에 충분히 가까운 각각의 제 2 볼 조인트를 통해, 각각의 블레이드로부터 각각의 측면 돌출부에 고정된다. 위에서 볼 때, 댐퍼는 정방형 프레임인데, 즉 프레임의 각각의 "면(side)"은 각각의 댐퍼 유닛을 형성하고, 이들 4개의 동일한 댐퍼 유닛들은 쌍을 이루어 함께 연결된다.Document US2007071602 discloses a flywheel rotor comprising at least two blades and a hub hinged by respective joints to the hub, for each pitch axis and for each flap axis, and for each lag axis. do. Each blade is secured to a respective pitch lever. The rotor includes respective pitch control rods connected to respective pitch levers by a first ball joint, and a general lag damper system substantially centered on the rotational axis of the rotor. Connected to each of the blades so that the damper system provides a respective second ball joint close enough to the first ball joint to connect the pitch rod to the pitch lever on the lag damper system such that the pitch load is relatively insensitive to flap oscillation of the hinged blades To the respective side projections from the respective blades. Viewed from above, the damper is a square frame, i.e. each "side" of the frame forms a respective damper unit, and these four identical damper units are paired together.
인용된 종래 기술의 리드-래그 댐퍼들에 관한 상기 기존의 개념들은 공통적으로 로터의 각 블레이드가 힌지와, 연관된 개별 일래스토머릭 댐핑 장치를 가진다. 상기 댐퍼들의 일래스토머릭 물질은 적용된 원형의 회전 변위로 인해, 선형 전단 변형을 겪는다. 로터의 각 블레이드의 평면 운동이 상기 평면 운동에 고려되어야 하는데, 이러한 상기 평면 운동은 n/rev(n=0, 1, 2, 3...- rev=revolution)와 비조화 변위를 포함한다. 상기 비조화 변위들은 로터의 블레이드들의 평면 고유 모드로부터 유래된다. 상기 평면 고유 모드는 상기 n/rev 변위들과 중첩된다. 상기 원형의 비조화 회전 변위와 에어프레임(airframe) 모드의 결합은, 끼워진 댐핑이 충분하지 않다면, 지면 공진 현상을 생기게 할 수 있다.
Conventional concepts of the prior art lead-lag damper cited prior art commonly have respective blades of a rotor with hinges and associated discrete elastomeric damping devices. The elastomeric material of the dampers undergoes linear shear deformation due to the rotational displacement of the applied circular. Planar motion of each blade of the rotor must be considered in the planar motion, which includes n / rev (n = 0, 1, 2, 3 ...- rev = revolution) and non-coherent displacement. The non-coherent displacements are derived from the planar eigenmodes of the blades of the rotor. The plane eigenmode overlaps the n / rev displacements. The combination of the circular non-coherent rotational displacement and the airframe mode may cause ground resonance if the damped interposition is not sufficient.
본 발명의 목적은 댐핑이 개선되고 간단한 구조를 갖는 메인 로터 유닛에 관한 리드 래그 댐퍼를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a lead-lag damper for a main rotor unit having a simple structure with improved damping.
그 해결책은 청구항 1에 따른 특징들을 지닌 메인 로터 유닛에 관한 리드 래그 댐퍼를 가지고 제공된다.The solution is provided with a lead-lag damper for a main rotor unit having the features according to
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전익 항공기에서 로터와 허브를 구비한, 메인 로터 유닛에 관한 리드 래그 댐퍼가 제공된다. 상기 댐퍼는 허브 상에서 그것의 면들 중 첫 번째 것으로 동축으로 지지되도록 적응된다. 상기 댐퍼는 그것의 면들 중 두 번째 것에서 상기 제 2 면을 상기 로터에 링크하는 링킹 수단이나, 상기 로터의 N개의 동일한 블레이드(N=3, 4, 5, 6 또는 그 이상) 중 적어도 하나를 구비하고 있다. 본 발명의 리드 래그 댐퍼는 본질적으로 원통형의 모양을 가진다. 댐퍼의 제 2 면은 제 1 면과 마주 보고 있고, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에 존재하는 탄성 중합체 물질은 전단 변형에 내성을 가진다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a lead lag damper for a main rotor unit having a rotor and a hub in a rotor blade aircraft. The damper is adapted to be coaxially supported with the first of its faces on the hub. Said damper having at least one of linking means for linking said second face to said rotor at a second one of its faces or N identical blades (N = 3, 4, 5, 6 or more) of said rotor . The lead lag damper of the present invention has an essentially cylindrical shape. The second side of the damper faces the first side, and the elastomeric material present between the first side and the second side is resistant to shear deformation.
본 발명은 댐핑이 필수적인 관련 로터 모드, 즉 후퇴 로터 리드-래그 모드에 직접 작용하는 기계적 댐퍼를 제안한다. 그러므로, 본 발명은 구체적인 효율을 개선시킨다. 전체 로터에 관한 단일의 중심 댐퍼는 각각의 로터 블레이드가 댐퍼의 동일한 강성(stiffness)을 "보는 것(see)"을 보장한다. 그러므로, 로터의 잠재적인 불균형이 회피된다. 상기 불균형은 개별 댐퍼 성질들(제작, 노화...)의 분산에 의해 야기될 수 있다.The present invention proposes a mechanical damper that directly acts in an associated rotor mode, i.e., a retraction rotor lag-lag mode, in which damping is essential. Therefore, the present invention improves the specific efficiency. A single center damper for the entire rotor ensures that each rotor blade "sees" the same stiffness of the damper. Therefore, the potential imbalance of the rotor is avoided. This imbalance can be caused by dispersion of individual damper properties (fabrication, aging ...).
종래 기술의 리드 래그 댐퍼들의 각각의 선형 진동 전단 운동들은, 지면 공진 방지를 위해 필수적인 것으로 로터 평면 고유 모드들로 처리하기 위해, 균질하게, 그리고 따라서 최적의 방식으로 상기 본 발명의 리드 래그 댐퍼들의 탄성 중합체 물질의 적재를 허용하는 본 발명의 리드 래그 댐퍼들의 꾸준한 원형 전단 운동으로 대체된다. 본 발명의 리드 래그 댐퍼들의 균일한 적재는 탄성 중합체 물질의 더 낮은 구체적인 전단 강성을 허용하고 따라서 축 방향의 강성과 전단 강성 사이의 좀더 유익한 관계를 허용하여 그 결과 댐퍼 및 블레이드들의 리드-래그 운동학 성질들의 더 쉬운 매칭을 위한 옵션(option)이 생긴다.Each of the linear vibrational shear motions of the prior art lead lag damper is required to be homogeneous and therefore in an optimal way to process the rotor plane eigenmodes as necessary for preventing ground resonance, Is replaced by a steady circular shear motion of the lead lug damper of the present invention which allows the loading of the polymeric material. The uniform loading of the lead lag damper of the present invention allows a lower specific shear stiffness of the elastomeric material and thus allows a more beneficial relationship between axial stiffness and shear stiffness so that the resulting ladder- There is an option for easier matching of the data.
본 발명의 리드 래그 댐퍼는 오로지 로터 평면(inplane)에서만 작용하고, N개의 블레이드 중 하나로 피치(pitch)되지 않는다. 그러므로, 어떠한 효율 저하도 가능하지 않고, 리드-래그/피치 결합 효과는 더 이상 임의의 블레이드 피치 위치에 의존하지 않는다. 본 발명의 리드 래그 댐퍼는 댐퍼 강성에 대한 전단 응력 진폭(amplitude)의 영향을 감소시키는 것을 허용하고, 이는 헬리콥터의 의도되지 않은 작은 한계의 사이클 진동의 위험성을 감소시킨다. 본 발명의 리드 래그 댐퍼들의 꾸준한 원형 전단 운동은, 헬리콥터의 꾸준한 동작 조건들 하에서 기계적인 작용의 시간에 무관한 소실을 허용한다.The lead lag damper of the present invention works exclusively in the rotor plane (inplane) and is not pitch to one of the N blades. Therefore, no efficiency reduction is possible, and the lead-lag / pitch combination effect no longer depends on any blade pitch position. The lead lag damper of the present invention allows to reduce the influence of the shear stress amplitude on the damper stiffness, which reduces the risk of unintentional small limit cycle vibration of the helicopter. The steady circular shear motion of the lead lag damper of the present invention allows time-independent loss of mechanical action under steady operating conditions of the helicopter.
로터 유닛당 한 가지 단일의 본 발명의 리드 래그 댐퍼는 중량이 덜 나가고, 부피가 덜 크며, 종래 기술의 로터 유닛당 복수의 리드 래그 댐퍼들에 비해 부품들의 개수가 감소한다. 시험 결과들에 따라, 본 발명의 리드 래그 댐퍼는 감소된 특정 강성을 제공하는데, 즉 강성의 단위마다 필요한 부피가 줄어들고 또 다른 장점으로서, 댐핑 특징들이 비선형을 회피하는데, 즉 개선된 댐핑 특징들은 종래 기술의 탄성 중합체 댐퍼들에 대해 알려진 것보다는 훨씬 많이 변위들에 의존하지 않는다. 본 발명의 리드 래그 댐퍼는 허브 드래그 감소의 잠재성을 지닌 로터 유닛 내부로의 완전히 통합된 배치를 허용한다. 본 발명의 허브와 로터 유닛 또는 N개의 블레이드 사이의 리드 래그 댐퍼에 관한 제거를 위한 공간은 순환 모드들에서만 필요하다. 집합적 모드들의 기여는 추가적인 공간을 필요로 하지 않는다. 로터 유닛의 디자인은 좀더 소형이 될 수 있고 본 발명의 리드 래그 댐퍼의 중심 원리는 대부분의 로터 허브 개념들을 가지고 적용 가능하다.
One single inventive lead lag damper per rotor unit is less weight, less bulky, and reduces the number of parts compared to a plurality of lead lag dampers per prior art rotor unit. According to the test results, the lead lag damper of the present invention provides a reduced specific stiffness, that is, the volume required per unit of stiffness is reduced, and as another advantage, the damping characteristics avoids non-linearity, Lt; RTI ID = 0.0 > elastomeric < / RTI > dampers of the prior art. The lead lag damper of the present invention allows a fully integrated deployment into the rotor unit with the potential for hub drag reduction. The space for the removal of the lead lag damper between the hub of the present invention and the rotor unit or the N blades is only needed in the circulation modes. The contribution of the aggregate modes does not require additional space. The design of the rotor unit may be more compact and the central principle of the lead lag damper of the present invention is applicable with most of the rotor hub concepts.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 리드 래그 댐퍼는 로터 유닛의 허브로의 개선된 적응을 위해 본질적으로 고리 모양을 가진다.According to a preferred embodiment of the present invention, the lead lag damper has an essentially annular shape for improved adaptation to the hub of the rotor unit.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 로터는 중심 공간을 지닌 로터 스타(star)를 포함하고, 리드 래그 댐퍼는 감소된 드래그를 위해 상기 로터 스타의 상기 중심 공간에 위치한다.According to another embodiment of the present invention, the rotor includes a rotor star having a center space, and the lead lag damper is located in the center space of the rotor star for reduced drag.
또 다른 실시예에 따르면, 리드 래그 댐퍼의 제 1 면은 허브에 클램핑되고, 제 2 면은 적어도 하나의 블레이드의 적어도 하나의 제어 커프(cuff)에 링크된다.According to another embodiment, the first face of the lead lag damper is clamped to the hub and the second face is linked to at least one control cuff of at least one blade.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄성 중합체가 제 1 몇 및/또는 제 2 면의 금속 또는 섬유질(fibre) 부분들에 접합된다.According to one embodiment of the invention, the elastomer is bonded to the metal or fibrous parts of the first several and / or the second surface.
또 다른 일 실시예에 따르면, 리드 래그 댐퍼는 스프링/댐핑 시스템이다.According to another embodiment, the lead lag damper is a spring / damping system.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리드 래그 댐퍼는 축 방향으로 사전에 로딩된다. 탄성 중합체 물질에서의 긴장 상태를 방지하기 위해, 댐퍼의 축 방향으로의 사전 로딩하는 것은, 블레이드 커프에 의해 방해를 받을 필요가 없어 따라서 공간과 부피를 절감한다. 요구된 사전 적재에 의해 야기된 압력은 더 낮게 선택될 수 있는데, 이는 탄성 중합체에 가해지는 피크 로딩(peak loading)이 감소되기 때문이다.According to one embodiment of the present invention, the lead lag damper is preloaded in the axial direction. To prevent tensions in the elastomeric material, preloading the damper in the axial direction does not need to be disturbed by the blade cuffs, thus saving space and volume. The pressure caused by the required preloading can be chosen to be lower because the peak loading applied to the elastomer is reduced.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 2개 이상의 전단 요소가 허브에 적용되고, 이는 예컨대 축 방향의 사전 로딩을 간단하게 한다.According to another embodiment of the invention, two or more shear elements are applied to the hub, which simplifies, for example, axial pre-loading.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전단 요소들은 허브 상에서 축 방향으로 분리된다.According to another embodiment of the invention, the shear elements are axially separated on the hub.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 허브, 로터 및/또는 블레이드들과의 계면들은 교환 가능하다.According to one embodiment of the invention, the interfaces with the hub, rotor and / or blades are interchangeable.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 로터의 중심에 있는 공간 내에 정지부들(stops)이 제공된다. 서로에 대한 리드 래그 댐퍼의 대향 면들의 로터의 중심에서의 공간 내의 자유로운 움직을 위한 공간 제약의 경우, 정지부와의 접촉은 종래 기술의 선형 댐퍼의 경우에서처럼 매끄럽고 진동하지 않는다. 예컨대, 적절한 견고한(hard) 정지부를 디자인함으로써, 본 발명의 리드 래그 댐퍼의 비선형 전단 강선 특징들이 생성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, stops are provided in the space at the center of the rotor. In the case of space constraints for free movement in the space at the center of the rotor of opposite faces of the lead lug damper to each other, contact with the stop is smooth and does not vibrate as in the case of the prior art linear damper. For example, by designing a suitable hard stop, nonlinear shear wire characteristics of the lead lag damper of the present invention can be generated.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리드 래그 댐퍼가 로터의 중심부, 로터 평면의 위 또는 아래에서의 열린 공간 외부에 위치하는 경우, 링킹 수단은 리드 래그 댐퍼의 상기 제 2 면과 로터의 블레이드들을 연결하는 로드들과 레버들이다. 중심부에서의 열린 공간 외부의 리드 래그 댐퍼의 상기 배치는, 충분한 공간이 로터의 중심부에서 이용 가능하지 여부와 관계없이 유리하다.According to one embodiment of the present invention, when the lead lag damper is located outside the open space at the center of the rotor, above or below the rotor plane, the linking means connects the blades of the rotor with the second face of the lead lag damper And rods and levers. This arrangement of the lead-lag damper outside the open space at the center is advantageous regardless of whether sufficient space is available at the center of the rotor.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 허브 둘레에 동축으로 회전하지 않는 샤프트가 제공되고, 리드 래그 댐퍼의 상기 제 1 면은 허브에 상기 회전하지 않는 샤프트를 통해 클램핑되며, 제 2 면은 회전하는 베어링을 통해 적어도 하나의 블레이드의 상기 적어도 하나의 제어 커프에 링크된다. 본 발명의 이러한 실시예의 장점은 임계 후퇴 로터 평면 고유 모드가 로터 주파수와 자연 평면 블레이드 주파수의 차이인 주파수를 가지고, 본 발명의 회전하지 않는 리드 래그 댐퍼의 원형 운동을 야기한다는 점이다. 1/rev 평면 변위들은 본 발명의 회전하지 않는 리드 래그 댐퍼의 꾸준한 변위를 악화시킨다. 그러므로, 일래스토머릭 물질의 피로 부하 사이클들의 수는 상당히 감소된다. 탄성 중합체 물질의 이탈하는 정적 및 동적 전단 강성 특징들은 로터 리드-래그 역학에 관한 디자인 파라미터로서 사용될 수 있다. 본 발명의 회전하지 않는 리드 래그 댐퍼는, 오직 자연 순환식 평면 고유 모드가 여기될 때, 예컨대 돌풍, 방향 조정(manoeuvring)과 같은 꾸준한 비행 상태들의 교란 후 또는 지면에서의 에어프레임 모드들, 즉 지면 공진과 결합하는 경우에만 동적으로 적재된다.According to another embodiment of the present invention, a shaft that is not coaxially rotated about the hub is provided, the first surface of the lead lag damper is clamped to the hub through the non-rotating shaft, To the at least one control cuff of the at least one blade. An advantage of this embodiment of the present invention is that the critical retraction rotor plane eigenmode has a frequency that is the difference between the rotor frequency and the natural plane blade frequency, resulting in circular motion of the non-rotating lead lag damper of the present invention. 1 / rev plane displacements deteriorate the steady displacement of the non-rotating lead lag damper of the present invention. Therefore, the number of fatigue load cycles of the elastomeric material is significantly reduced. The deviating static and dynamic shear stiffness properties of the elastomeric material can be used as design parameters for rotor lead-lag dynamics. The non-rotating lead lag damper of the present invention is designed so that when only the natural-circulating planar eigenmode is excited, the air frame modes at ground or after disturbance of steady flight conditions such as, for example, gusts, maneuvering, It is dynamically loaded only when coupled with resonance.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 회전하지 않는 리드 래그 댐퍼의 적어도 하나의 전단 요소는 그것의 제 1 면에서 상기 회전하지 않는 샤프트를 통해 허브에 클램핑되고, 제 2 면에서 회전하는 베어링을 통해 적어도 하나의 블레이드의 상기 적어도 하나의 제어 커프에 클램핑되며, 이 경우 본 발명의 회전하는 리드 래그 댐퍼의 적어도 하나의 또 다른 전단 요소는, 그것의 각각의 제 1 면에서 허브에 클램핑되고, 그것의 각각의 제 2 면에서는 적어도 하나의 로터 블레이드에 클램핑되어, 본 발명의 회전하지 않는 리드 래그 댐퍼의 각각의 장점들을 본 발명의 회전하는 리드 래그 댐퍼의 각각의 장점들과 결합시킨다.According to one embodiment, at least one shear element of the non-rotating lead lag damper of the present invention is clamped to the hub through the non-rotating shaft on its first face, Wherein at least one further shear element of the rotating lid lag damper of the present invention is clamped to the hub at its respective first face, Is coupled to at least one rotor blade on the second side of the rotor blade to combine the advantages of each of the non-rotating lead lag damper of the present invention with the advantages of each of the rotating lag damper of the present invention.
본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 후속하는 설명에서 제시된다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the present invention are illustrated in the following description with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 리드 래그 댐퍼의 개략도.
도 2는 본 발명에 따라 4개의 블레이드로 된 로터 유닛(N=4)으로 통합된 리드 래그 댐퍼의 개략 상면도.
도 3은 본 발명에 따른 리드 래그 댐퍼의 또 다른 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 2중(double) 리드 래그 댐퍼의 일 실시예의 개략도.1 is a schematic view of a lead lag damper according to the present invention;
Figure 2 is a schematic top view of a lead lag damper integrated into a rotor unit (N = 4) of four blades in accordance with the present invention.
3 is another schematic diagram of a lead lag damper according to the present invention;
4 is a schematic diagram of one embodiment of a double lead lag damper in accordance with the present invention;
도 1과 도 2에 따르면, 리드 래그 댐퍼(10)는 제 1 면(9)에서 메인 로터 유닛의 허브(8)에 동심 상태로 클램핑된 스프링/댐핑 시스템이다. 리드 래그 댐퍼(10)의 제 2 면(7)은, 헬리콥터(A, 도 2 참조)와 같은 회전익 항공기의 본질적으로 동심 상태인 로터의 N개의 블레이드(1 내지 4)(이 예에서는, N=4) 각각에 관해서 각각의 제어 커프(6)에 링크시키는 로드들 및/또는 레버들(도 2)과 같은 링킹 수단(17)을 갖는다. N개의 블레이드(1 내지 4) 각각에는 리드 래그 힌지(5)가 제공된다. 블레이드(3)는 로터의 순환식 평면 고유 모드(C, 도 1 참조)를 나타내는 로터 유닛의 회전 앞에 있고, 블레이드(1)는 회전 후에 있다. 메인 로터 유닛은 리드 래그 인지들(5), 제어 커프들(6)과 함께 N개의 블레이드(1 내지 4)를 포함하고, 도 1 내지 도 4에서는 참조 번호(1 내지 6)로 참조된다.1 and 2, the
도 1로부터, 회전익 항공기(A)의 동작시, 리드 래그 댐퍼(10)의 제 1 면(9)은 로터의 중심 내부의 열린 공간(18) 내에서 제 2 면(7)에 대해 상대적으로 이동된다.1, in operation of the rotorcraft aircraft A, the
도 1에서, 로터 유닛의 중심에 있는 상기 열린 공간(18) 내에서의 공간 제약은, 리드 래그 댐퍼(10)의 축 방향(G)(도 1, 도 3, 도 4)에서 서로 마주 보는 제 1 면(9)과 제 2 면(7) 사이의 상기 운동을 제한하기 위해, 정지부(12)에 의해 제공된다. 정지부(12)들은 견고한 정지부들로서 구현되거나 규정된 강성을 지닌 정지부들에 의해 구현되어, 규정된 강성을 지닌 상기 정지부(12)들에 관한 비선형의 댐퍼 강성 특징들의 설계를 허용한다. 정지부(12)들은 로터의 중심부에서 상기 열린 공간(18)의 내부 원주상에 장착된다.1, the space restriction in the open space 18 at the center of the rotor unit is limited by the fact that the space in the axial direction G of the lead lag damper 10 (Fig. 1, Fig. 3, Is provided by the stop (12) to limit the movement between the first side (9) and the second side (7). The stops 12 are embodied as stiff stops or are implemented with stiffnesses having defined stiffness to allow design of non-linear damper stiffness characteristics with respect to the stalls 12 with defined stiffness. The stop portions 12 are mounted on the inner circumference of the open space 18 at the center of the rotor.
도 1에서, 리드 래그 댐퍼(10)의 제 2 면(7)은 허브(8)와 복수의 로터 블레이드(1 내지 4) 사이의 계면으로서 평면형 플렉스빔 유닛과 같은 로터 스타(star)(13)에 링크된다. 상기 로터 스타(13)는 홀수 개의 본질적으로 평면형 토크 암들을 지닌 복합 화합물로 만들어진 평면형 플렉스빔 유닛을 형성한다. 각각의 토크 암은 그것의 방사상 연장부를 따라 어느 한 면에 존재하고 비교적 큰 폭을 지닌 상기 토크 암의 쪽지 영역(root area)에서 그것의 인접한 토크 암들과 일체로 된 본질적으로 오목한 윤곽(profile)을 가진다. 상기 로터 스타(13)에는, 예컨대 리드 래그 댐퍼(10)를 포함하기 위해 그것의 중심부에서 열린 공간(18)을 형성하는 본질적으로 원형인 개구가 제공된다.1, the
리드 래그 댐퍼(10)는 허브(8)에 동축 방향으로 사전에 적재된다. 리드 래그 댐퍼(10)는 고리 모양을 가지고 제 1 면(9)과 제 2 면(7) 사이에서 탄성 중합체로 채워진다. 제 1 면(9)과 제 2 면(7)은 금속 부분들 및/또는 섬유질 부분들로 만들어진다. 탄성 중합체는 제 1 면(9)과 제 2 면(7)에 접합되어, 탄성 중합체 전단 요소들(14)을 형성한다.The
회전하는 블레이드들(1 내지 4)의 순환식 리드-래그 운동은 리드 래그 댐퍼(10)를 순환 방식으로(즉, 순환식 평면 고유 모드들 C) 이동시키고, 리드 래그 댐퍼(10)의 제 1 면(9)과 제 2 면(7) 사이의 전단 요소들(14)에서의 원형 전단 변형을 야기하는 힘들(F, 도 1 내지 도 4 참조)을 도입한다.The circular reed-lag movement of the
도 1은 샘플로서, 블레이드들(1 내지 4) 중 하나의 순환식 리드-래그 운동으로부터 생기는 시변(time variant) 힘들(F)을 도시한다. 결과로 생기는 허브(8) 둘레에서의 순환식 운동(순환식 평면 고유 모드 C)은 리드 래그 댐퍼(10)의 해당하는 순환식 전단 변형을 일으킨다.Fig. 1 shows, as a sample, time variant forces F resulting from the circulating lead-lag motion of one of the
도 2는 샘플로서, 순환식 평면 로터 고유 모드와, N개의 블레이드(1 내지 4)의 힘들로 인해 리드 래그 댐퍼(10)가 어떻게 이동되는지를 도시한다. 도시된 위치에서의 모든 N개의 블레이드(1 내지 4)의 힘들(F)의 합은, 리드 래그 댐퍼(10) 대 방위각의 하나의 변위를 가져온다. 상기 변위는 회전익 항공기(A)의 꾸준한 비행 상태들에서의 블레이드들(1 내지 4)의 회전으로 인한 리드 래그 댐퍼(10)의 원형 운동의 한 순간을 나타낸다.Fig. 2 shows, as a sample, how the
리드 래그 댐퍼(10)의 탄성 중합체 전단 요소들(14)의 효율적인 강성은, 디자인 파라미터로서 사용될 수 있는 로터 모드들에 따라 조정된다. 순환식 모드 강성은 원형 운동으로 인한 것이다.The effective stiffness of the elastomeric front end elements 14 of the
도 3에 따르면, 도 1과 도 2에서의 해당하는 특징들에 관해서는 동일한 참조가 사용된다. 도 3은 샘플로서, 블레이드들(1 내지 4) 중 하나의 블레이드 커프(cuff)의 집합적 평면 모드의 시변 힘들과, 리드 래그 댐퍼(10)의 진동하는 원형 전단 변형을 초래하는 허브(8) 둘레의 결과로서 생기는 비틀림 운동을 도시한다. 집합적 모드들은 회전익 항공기(A)의 공기 역학적 안정성에 대향 영향 없이 로터의 모든 블레이드들의 시간적으로 동기화된 운동들이다. 집합적 강성은 토크 운동으로 인한 것이고, 탄성 중합체 물질이 브릿지(bridge)되기 때문에, 차동 강성이 상당히 더 높다.Referring to FIG. 3, the same reference is used for the corresponding features in FIG. 1 and FIG. 3 shows, as a sample, the time-varying forces of the collective planar mode of a blade cuff of one of the
도 4에 따르면, 도 1 내지 도 3에서의 해당하는 특징들에 과해서는 동일한 참조가 사용된다. 2개의 사전에 적재된 탄성 중합체 전단 요소(14)들이 허브(8)에 축 방향(G)을 따라 동축으로 적용되어, 하나의 2중 리드 래그 댐퍼(10)를 형성한다. 각각의 전단 요소(14)는 도 1 내지 도 3에서 그러하듯이 하나의 리드 래그 댐퍼(10)에 해당하고, 이 경우 각각의 탄성 중합체 전단 요소(14)의 각각의 제 2 면들(9)은 서로 접촉한다.According to Fig. 4, the same reference is used for the corresponding features in Figs. Two preloaded elastomeric shear elements 14 are coaxially applied to the
리드 래그 댐퍼(10)의 계면(19)들이 도 4에 도시되어 있다. 이 계면(19)은 리드 래그 댐퍼(10)를 허브(8)와 블레이드들(1 내지 4)에 링크시킨다. 로드들 및/또는 레버들과 같은 이들 계면(19)은 제 1 면(9)과 제 2 면(7) 사이에서 교환될 수 있다.The interfaces 19 of the lead-
도 1과 도 3 내지 도 4에서, 리드 래그 댐퍼(10) 내부에는 축 방향(G)에 대해 동축으로 된 중심 공간(11)이 제공된다.1 and 3 to 4, a
도 3에서는, 리드 래그 댐퍼(10)가 로터 유닛의 회전하지 않는 샤프트(15)에 클램핑된다. 회전하지 않는 샤프트(15)는 허브(8)의 회전하는 샤프트 둘레에 동축 방향으로 위치한다. 리드 래그 댐퍼(10)는 그것의 제 1 면(7)에서 이러한 회전하지 않는 샤프트(15)에 클램핑되고, 제 2 면(9)은 베어링 링(16)을 통해, 적어도 하나의 블레이드(1 내지 4)의 적어도 하나의 제어 커프(6)에 링크된다. 베어링 링(16)은 링킹 수단(17)이고, 회전하지 않는 샤프트(115) 둘레에 동축 방향으로 위치한다. 회전하지 않는 샤프트(15)를 구비한 이러한 전체 리드 래그 댐퍼(10)는 회전하지 않는다.In Fig. 3, the
일 실시예는 리드 래그 댐퍼(10, 11)를 제안하고, 이 경우 이러한 댐퍼의 제 2 면(7)은 로터 유닛의 N개의 블레이드(예컨대, 1 내지 4) 각각에 링크되며, 제 1 면(9)은 로터 평면에서 최소의 병진 운동 방식으로 고정된다.One embodiment suggests a
또 다른 예에서는, 리드 래그 댐퍼(10, 11)가 N개의 블레이드(예컨대, 1 내지 4) 각각에 링크된 제 2 면(7)과 고정된 로터 평면에서는 병진 운동 방식으로 그리고 회전 가능하게 고정되는 제 1 면(9)을 가진다.In another example, the
또 다른 예에서는, 리드 래그 댐퍼(10, 11)가 N개의 블레이드(예컨대, 1 내지 4) 각각에 링크된 제 1 면(9)과, 로터 평면에서 최소의 병진 운동 방식으로 고정되는 제 2 면(7)을 가진다.In another example, the
일 예는 제 1 면(9)이 N개의 블레이드(예컨대, 1 내지 4) 각각에 링크되고, 제 2 면(7)이 로터 평면에서는 병진 운동 방식으로 그리고 회전 가능하게 고정된 리드 래그 댐퍼(10, 11)를 포함한다.
One example is that the
Claims (17)
상기 로터 유닛은 로터와 허브(8)를 가지고, 상기 댐퍼(10)는 제 1 면(9)과 제 2 면(7)을 가지며, 상기 허브(8) 상에서 상기 제 1 면(9)으로 동축 방향으로 지지되도록 적응되고 상기 제 2 면(7)에서는 상기 제 2 면(7)을 상기 로터 또는 상기 로터의 적어도 하나의 블레이드(1 내지 4)에 링크시키는 링킹(linking) 수단(17)이 제공되며,
상기 댐퍼(10)는 전체 로터 유닛을 위한 중심에 있는 단일 리드 래그 댐퍼(10)이고 본질적으로 원통형인 모양을 가지며, 상기 제 2 면(7)은 상기 허브(8)의 축 방향으로 상기 제 1 면(9)과 마주 보도록 배치되고, 상기 제 1 면(9)과 상기 제 2 면(7) 사이의 탄성 중합체 물질은 전단 변형에 내성을 가지는 전단 요소(14)이며, 상기 리드 래그 댐퍼(10)는 상기 리드 래그 댐퍼(10, 11)가 로터 평면(inplane) 고유 모드(eigenmode)에서 균질한 방식으로 작용하도록, 축 방향으로 사전 적재되는 스프링/댐핑 시스템인, 리드 래그 댐퍼.
In a lead lag damper (10) relating to a rotor unit (1 to 6) of a rotorcraft,
The rotor unit has a rotor and a hub (8), the damper (10) has a first face (9) and a second face (7), coaxial with the first face (9) on the hub (8). And a linking means 17 adapted to be supported in the direction and linking the second face 7 to the rotor or at least one blade 1 to 4 of the rotor at the second face 7. ,
The damper 10 is a single lead lag damper 10 in the center for the entire rotor unit and has an essentially cylindrical shape, with the second face 7 being the first in the axial direction of the hub 8. The elastomeric material disposed facing the face 9 and between the first face 9 and the second face 7 is a shear element 14 that is resistant to shear deformation, and the lead lag damper 10 ) Is a spring / damping system preloaded in the axial direction such that the lead lag damper (10, 11) acts in a homogeneous manner in the rotor in-plane eigenmode.
상기 리드 래그 댐퍼(10)는 본질적으로 고리 모양을 가지고, 상기 리드 래그 댐퍼(10)의 중심에는 중심 공간(11)이 있는, 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The lead lag damper (10) has an essentially annular shape, and a center space (11) is located at the center of the lead lag damper (10).
상기 로터 유닛은 상기 로터 유닛의 중심에 열린 공간(18)을 포함하고, 상기 댐퍼(10)는 상기 로터 유닛(1 내지 6)의 상기 열린 공간(18)에서 가운데에 위치하는, 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
Wherein the rotor unit comprises an open space (18) in the center of the rotor unit and the damper (10) is centered in the open space (18) of the rotor units (1 - 6).
상기 리드 래그 댐퍼(10)의 제 1 면(9)은 상기 허브(8)에 클램핑되고, 상기 제 2 면(7)은 적어도 하나의 블레이드(1 내지 4)의 적어도 하나의 제어 커프(cuff)(6)에 링크되는, 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The first face 9 of the lead lag damper 10 is clamped to the hub 8 and the second face 7 is secured to at least one control cuff of at least one blade 1, (6).
상기 탄성 중합체 전단 요소(14)는 상기 제 1 면(9) 및/또는 상기 제 2 면(7)의 금속 부분들 및/또는 섬유질(fibre) 부분들에 접합되는, 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The elastomeric shear element (14) is bonded to the metal parts and / or the fiber parts of the first face (9) and / or the second face (7).
상기 로터 유닛은 상기 열린 공간(18)을 지닌 로터 스타(star)(13)를 포함하고, 상기 리드 래그 댐퍼(10)는 상기 로터 스타(13)의 상기 중심 공간(18)에 위치하는, 리드 래그 댐퍼.
The method of claim 3, wherein
Wherein the rotor unit comprises a rotor star with an open space and the lead lag damper is located in the center space of the rotor star, Lag damper.
2개 이상의 탄성 중합체 전단 요소(14)가 제공되고, 상기 탄성 중합체 전단 요소(14)는 상기 허브(8)에 의해 지지되는, 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
Wherein two or more elastomeric shear elements (14) are provided, the elastomeric shear element (14) being supported by the hub (8).
상기 탄성 중합체 전단 요소(14)는 상기 허브(8) 상에서 축 방향으로 분리되는, 리드 래그 댐퍼.
The method of claim 7, wherein
Wherein the elastomeric shear element (14) is axially separated on the hub (8).
상기 허브(8), 상기 로터 및/또는 상기 블레이드들(1 내지 4)은 교환 가능한 계면들(19)에 의해 상기 리드 래그 댐퍼(10)에 링크되는, 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The lead lag damper, wherein the hub (8), the rotor and / or the blades (1 to 4) are linked to the lead lag damper (10) by exchangeable interfaces (19).
상기 로터 유닛의 중심에서의 상기 열린 공간(18) 내에 정지부(stop)(12)들이 제공되고, 상기 정지부(12)들은 견고한(hard) 정지부들 및/또는 규정된 강성(stiffness)을 지닌 정지부들인, 리드 래그 댐퍼.
The method of claim 3, wherein
Stops 12 are provided in the open space 18 at the center of the rotor unit, the stops 12 having hard stops and / or defined stiffness. Lead lag damper with stops.
상기 링킹 수단(17)은 상기 로터 유닛(1 내지 6)의 중심부, 상기 블레이드들(1 내지 4)의 로터 평면의 위 또는 아래에서의 상기 열린 공간(18) 외부에 위치하는 상기 리드 래그 댐퍼(10)의 상기 제 2 면(7)을 연결하는 로드들과 레버들을 가지는, 리드 래그 댐퍼.
The method of claim 3, wherein
The linking means 17 is located at the center of the rotor units 1 to 6 and at the outside of the open space 18 above or below the rotor plane of the blades 1 to 4. The lead lag damper 10. The lid lug damper as claimed in claim 1, wherein the second side (7) of the lead lag damper (10) has rods and levers connecting the second side (7).
상기 허브(8) 둘레에 동축 방향으로 회전하지 않는 샤프트(15)가 제공되고, 상기 제 1 면(9)은 상기 회전하지 않는 샤프트(15)를 통해 상기 허브(8)에 클램핑되며, 상기 제 2 면(7)은 회전하는 베어링(16)을 포함하는 링킹 수단(17)을 통해, 상기 적어도 하나의 블레이드(1 내지 4)의 상기 적어도 하나의 제어 커프(6)에 링크되는, 리드 래그 댐퍼.
5. The method of claim 4,
A shaft (15) is provided around the hub (8) that is not coaxially rotated and the first surface (9) is clamped to the hub (8) through the non-rotating shaft (15) The two sides 7 are connected to the at least one control cuff 6 of the at least one blade 1 through 4 via a linking means 17 comprising a rotating bearing 16, .
적어도 하나의 탄성 중합체 전단 요소가 상기 제 1 면(9)에서는 상기 회전하지 않는 샤프트(15)를 통해 상기 허브(8)에 클램핑되고, 상기 제 2 면(7)에서는 상기 링킹 수단(17)의 회전하는 베어링(16)을 통해 상기 적어도 하나의 블레이드(1 내지 4)의 상기 적어도 하나의 제어 커프(6)에 클램핑되며, 또 다른 탄성 중합체 전단 요소(14)의 적어도 하나는 각각의 제 1 면(9)에서는 상기 허브(8)에 클램핑되고, 각각의 제 2 면(7)에서는 상기 적어도 하나의 블레이드(1 내지 4)에 클램핑되는 것을 특징으로 하는, 리드 래그 댐퍼.
13. The method according to claim 7 or 12,
At least one elastomeric shear element is clamped to the hub 8 via the non-rotating shaft 15 at the first face 9 and at the second face 7 of the linking means 17. The at least one control cuff 6 of the at least one blade 1-4 is clamped through a rotating bearing 16, at least one of the other elastomeric shear elements 14 having a respective first face. Lead lag damper, characterized in that it is clamped to the hub (8) at (9) and to the at least one blade (1 to 4) at each second face (7).
상기 리드 래그 댐퍼(10, 11)의 제 2 면(7)은 상기 로터 유닛의 N개의 블레이드(1 내지 4) 각각에 링크되고, 상기 제 1 면(9)은 상기 로터 평면에서 최소의 병진 운동 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The second face 7 of the lead lag dampers 10, 11 is linked to each of the N blades 1 to 4 of the rotor unit, the first face 9 having a minimum translational motion in the rotor plane. Reed lag damper, characterized in that fixed in the manner.
상기 리드 래그 댐퍼(10, 11)의 제 2 면(7)은 상기 로터 유닛의 N개의 블레이드(예컨대, 1 내지 4) 각각에 링크되며, 제 1 면(9)은 로터 평면에서는 병진 운동 방식으로 그리고 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The second face 7 of the lead lag damper 10, 11 is linked to each of the N blades (e.g., 1 to 4) of the rotor unit and the first face 9 is translated in a rotor plane And is fixed to be rotatable.
상기 리드 래그 댐퍼(10, 11)의 제 1 면(9)은 상기 로터 유닛의 N개의 블레이드(예컨대, 1 내지 4) 각각에 링크되고, 제 2 면(7)은 로터 평면에서 최소의 병진 운동 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The first face 9 of the lead lag dampers 10, 11 is linked to each of the N blades (eg 1 to 4) of the rotor unit, and the second face 7 has a minimum translational motion in the rotor plane. Reed lag damper, characterized in that fixed in the manner.
상기 리드 래그 댐퍼(10, 11)의 제 1 면(9)은 상기 로터 유닛의 N개의 블레이드(예컨대, 1 내지 4) 각각에 링크되고, 제 2 면(7)이 로터 평면에서는 병진 운동 방식으로 그리고 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 리드 래그 댐퍼.
The method according to claim 1,
The first face 9 of the lead lag damper 10, 11 is linked to each of the N blades of the rotor unit (e.g. 1 to 4) and the second face 7 is linked in a translational manner And is fixed to be rotatable.
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