NL8402922A

NL8402922A - LIFTING SCREW FOR AIRCRAFT.

Info

Publication number: NL8402922A
Application number: NL8402922A
Authority: NL
Original assignee: Banolas De Ayala Maria Pilar
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1985-04-16
Also published as: GB8424116D0; JPS6092999A; GB2148816A; IT8422599A0; IT1176699B; FR2552395A1; DE3433945A1; ES525921A0; ES8406336A1

Description

843118/Ke/ki *---&843118 / Ke / ki * --- &

Korte aanduiding: Hefschroef voor luchtvaartuigen.Short designation: Lifting screw for aircraft.

De uitvinding heeft betrekking op hefschroeven voor luchtvaartuigen alsmede luchtvaartuigen die van dergelijke hefschroeven zijn voorzien.The invention relates to aircraft propellers as well as aircraft equipped with such propellers.

Momenteel is, zowel bij hefschroeven met vaste spoed als die met variabele spoed, het middelpunt van de hartlijnen van de bladen zo ontwor-5 pen dat het samenvalt met het aërodynamische middelpunt, waardoor torsie-krachten, materiaalmoeheid, trillingen enz., worden voorkomen. Tegelijk-tijdige draaiing en horizontale verplaatsing van de rotor geeft echter aanleiding tot een resulterende kracht van de hefbeweging en horizontale voortgangsbeweging welke voor elk blad varieert, overeenkomstig de stand 10 die dit laatste inneemt ten opzichte van de voorwaartse verplaatsingsbewe-ging van het luchtvaartuig. Onder deze omstandigheden heeft de rotor de neiging in dwarsrichting ten opzichte van de voortbewegingsrichting te draaien, wat wordt gecompenseerd door bepaalde mechanische maatregelen die de constructie compliceren, aanleiding geven tot luchtvaartuigen die 15 duur zijn, zwak, met lage efficiency, met een beperkte veiligheid, en die moeilijk te besturen zijn.Currently, both with fixed pitch and variable pitch lift screws, the center of the center lines of the blades is designed to coincide with the aerodynamic center, avoiding torsional forces, material fatigue, vibration, etc. Simultaneous rotation and horizontal displacement of the rotor, however, gives rise to a resultant force of the lifting movement and horizontal advancing movement which varies for each blade, according to the position the latter takes with respect to the forward displacement movement of the aircraft. Under these conditions, the rotor tends to rotate transversely to the direction of propulsion, which is compensated for by certain mechanical measures complicating the construction, giving rise to aircraft that are expensive, weak, with low efficiency, with limited safety, and that are difficult to control.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verminderen of ondervangen van de bovengenoemde bezwaren door rotorbladen die zich zelf in evenwicht brengen of uitbalanceren.The object of the present invention is to reduce or overcome the above drawbacks by self-balancing or balancing rotor blades.

20 In een hefschroef voor een luchtvaartuig volgens de uitvinding is ten minste een paar diametraal tegenover elkaar liggende bladen zo uitgevoerd dat ze in staat zijn te draaien ten opzichte van de naaf van de rotor op dezelfde lengteas, welke as gaat door een punt op het dwarsprofiel van elk blad dat ligt op een afstand vóór het aërodynamische middelpunt van het 25 blad, waardoor, wanneer de rotor gelijktijdig draait en naar voren gaat, herstelkoppels worden opgewekt in elk van de bladen, die elkaar uitbalanceren wanneer de aanstroomhoek van elk van de bladen automatisch varieert overeenkomstig de positie van deze laatste ten opzichte van de voortgangsbeweging.In an aircraft lift screw according to the invention, at least a pair of diametrically opposed blades are configured to rotate relative to the hub of the rotor on the same longitudinal axis, which axis passes through a point on the cross section of each blade spaced ahead of the aerodynamic center of the blade creating recovery torques in each of the blades when the rotor rotates and advances simultaneously, balancing each other when the approach angle of each of the blades is automatically varies according to the position of the latter relative to the progression movement.

30 Elk van de bladen is met voordeel voorzien van een evenwichtsveer om te zorgen voor gelijke aanstroomhoeken van de bladen wanneer de draaiing aanvangt, en met een dempingsinrichting in combinatie met de veer om oscillaties en vibraties weg te werken.Each of the blades is advantageously provided with a balancing spring to ensure equal angles of approach of the blades when rotation begins, and with a damper in combination with the spring to eliminate oscillations and vibrations.

De rotor is bij voorkeur voorzien van een inrichting die het mogelijk 35 maakt de aanstroomhoek van elk van de bladen te laten variëren in de ruststanden alsmede tijdens de*draaiing of de vlucht.The rotor is preferably provided with a device which makes it possible to vary the approach angle of each of the blades in the rest positions as well as during the rotation or the flight.

8402922 , * -2-8402922, * -2-

De rotor is ook met voordeel voorzien van een inrichting die het mogelijk maakt dat de bladen in de gewenste richting worden georiënteerd zodat een zijdelingse verplaatsing wordt verkregen.The rotor is also advantageously provided with a device that allows the blades to be oriented in the desired direction so that lateral displacement is obtained.

Evenzo is de rotor voorzien van een inrichting voor koppeling en ont-5 koppeling van de motor, zodat hij desgewenst kan werken op de wijze van de windmolen.Likewise, the rotor is provided with a coupling and uncoupling device for the motor so that it can operate in the manner of the windmill if desired.

Een andere verbetering die opgenomen kan worden in· een rotor volgens de uitvinding bestaat in het feit dat de horizontale-as scharnierend kan zijn in het middelpunt, zodat de bladen opgesteld zijn volgens de componen-10 ten van de hefkracht en de· centrifugaalkracht, om daardoor buigspanningen op de bladen te voorkomen.Another improvement that can be incorporated in a rotor according to the invention consists in the fact that the horizontal axis can be hinged in the center, so that the blades are arranged according to the components of the lifting force and the centrifugal force, thereby prevent bending stresses on the blades.

Tenslotte kunnen de bladen zo uitgevoerd worden dat ze automatisch kunnen worden verkort en verlengd door middel van eeri telescopisch systeem, om daardoor mogelijk te maken dat het door het luchtvaartuig tijdens het 15 parkeren ingenomen oppervlak wordt verkleind.Finally, the blades can be configured so that they can be shortened and lengthened automatically by means of a telescopic system, thereby enabling the area occupied by the aircraft to be reduced during parking.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening van enkele schematisch weergegeven uitvoeringsvoorbeelden.The invention will be elucidated hereinbelow on the basis of the accompanying drawing of some diagrammatic embodiments shown.

Fig. 1 toont de krachten en snelheden die werkzaam zijn op een doorsnede door een conventioneel rotoblad; .Fig. 1 shows the forces and speeds acting on a section through a conventional rotor blade; .

' 20 - fig. 2 is een bovenaanzicht van een dubbelbladige rotor; - fig.. 3 toont de krachten en snelheden die werkzaam zijn op een doorsnede van één van de bladen die onderworpen zijn aan een gecombineerde rotatie- en translatiebeweging; - fig. 4 toont perspectivisch de krachten die werkzaam zijn op de 25 dubbelbladige rotor die onderworpen is aan een gecombineerde rotatie- en translatiebeweging; fig. 5 toont de krachten die werkzaam zijn op de rotor uit de vorige figuur als ze gecompenseerd worden door het gewicht van de opstelling; fig. 6 is een profiel van een rotorblad dat uitgevoerd is volgens de 30 uitvinding; fig. 7 illustreert de krachten die werkzaam zijn op· een dubbelbladige rotor volgens de uitvinding; - fig. 8 illustreert de balanseer-krachten die werkzaam zijn op de rotor uit fig. 7 na verandering van de aanstroomhoeken; 35 - fig. 9 is een bovenaanzicht van een dubbelbladige rotor volgens de uitvinding; - . fig. 10 is een dwarsdoorsnede door een rotorblad dat voorzien is van een veer; fig. 11 toont het profiel van een blad waarin het Kolzmayr-effect van 40 toepassing is; 8402922 # a -3- - fig. 12 toont schematisch een rotor met twee scharnierende bladen; - fig. 13 toont perspectivisch een rotor met twee bladen die werken op de wijze van een windmolen; fig, 14 is een dwarsdoorsnede door de rotor uit de vorige figuur; 5 - fig. 15 is een dwarsdoorsnede door de rotor uit fig. 13 en 14 die werkt op de wijze van een parachute-windmolen;. en fig. 16 en 17 illustreren speciale typen luchtvaartuigen die voorzien zijn van een rotor volgens de uitvinding.FIG. 2 is a top plan view of a double-bladed rotor; fig. 3 shows the forces and speeds which act on a cross section of one of the blades which are subjected to a combined rotation and translation movement; FIG. 4 is a perspective view of the forces acting on the double-bladed rotor subjected to a combined rotational and translational movement; Fig. 5 shows the forces acting on the rotor of the previous figure when compensated by the weight of the arrangement; FIG. 6 is a profile of a rotor blade constructed in accordance with the invention; Fig. 7 illustrates the forces acting on a double-bladed rotor according to the invention; fig. 8 illustrates the balancing forces acting on the rotor of fig. 7 after changing the approach angles; Fig. 9 is a top view of a double-bladed rotor according to the invention; -. Fig. 10 is a cross-section through a rotor blade provided with a spring; Fig. 11 shows the profile of a sheet applying the Kolzmayr effect of 40; 8402922 # a -3- - Fig. 12 schematically shows a rotor with two hinged blades; FIG. 13 is a perspective view of a two-bladed rotor operating in the manner of a windmill; Figure 14 is a cross-section through the rotor of the previous figure; Fig. 15 is a cross section through the rotor of Figs. 13 and 14 operating in the manner of a parachute windmill. and Figures 16 and 17 illustrate special types of aircraft equipped with a rotor according to the invention.

Allereerst zal worden verwezen naar fig. Itot 5 die betrekking hebben 10 op een conventionele rotor. In een rotorblad worden de krachten en snelheden beschouwd als te werken op een punt dat het aërodynamische middelpunt wordt genoemd, voorgesteld door de letter 0 in fig. 1. In fig. 1 wordt door A de liftkracht aangeduid, door W de luchtweerstand bij voortbeweging, door OC de aanstroomhoek die wordt gedefinieerd als de hoek tussen de koorde 15 van het profiel en de richting van de luehtstroming, door Ode hoeksnel-heid, door r de omwentelingsstraal, door vq de relatieve -snelheid van het blad ten opzichte van het fluidum, en door ƒ3 de hoek tussen de twee snelheden.Reference will first be made to Fig. 5 to 10 which relate to a conventional rotor. In a rotor blade, the forces and speeds are considered to act at a point called the aerodynamic center represented by the letter 0 in Fig. 1. In Fig. 1, A denotes lift force, W denotes drag resistance, by OC the angle of approach defined as the angle between the chord of the profile and the direction of the airflow, by the angular velocity, by r the radius of revolution, by vq the relative speed of the blade with respect to the fluid, and by ƒ3 the angle between the two speeds.

Bij gelijktijdige draaiing en voortgang van de rotor (dat wil zeggen 20 wanneer het luchtvaartuig een horizontale bewegingscomponent heeft) zullen de snelheden van de bladen variëren, zoals blijkt uit fig. 2 en 3, waar v' overeenkomt met de voortgangssnelheid, die wordt opgeteld bij of afgetrokken van de snelheid als gevolg van de rotatie (Or.afhankelijk van de stand die het blad inneemt ten opzichte van de voortgang. Deze snelheids-25 verschillen in de bladen geven aanleiding tot verschillen in de liftkracht, in fig. 4 voorgesteld door de letters B en C, die tot gevolg hebben dat j de rotor draait ten opzichte van een punt M en schuin komt te staan ten opzichte van het vertikale vlak. Theoretisch kan deze hoek 90° bedragen, waardoor de propeller in een vertikaal vlak terechtkomt en omgezet wordt 3G tot een laterale tractiepropeller, maar in werkelijkheid heeft het gewicht P van het systeem, als dat schuin staat, de neiging om de hoek te beperken, zoals weergegeven in fig., 5, waarin het zwaartepunt van het systeem is, dat zich verplaatst bij een schuine stand. In alle gevallen blijft de schuine stand bestaan en moet hij worden gecompenseerd door spe-35 ciale maatregelen die de constructie van- het luchtvaartuig compliceren en de kosten, verhogen. Een van de meest algemeen toegepaste maatregelen bij helicopters ter compensatie van de schuine stand is te zorgen voor een kleine hulppropeller met een draaias loodrecht op de as van de hefrotor, gelegen in een van de zijkanten van de staart van de inrichting.With simultaneous rotation and advancement of the rotor (ie, 20 when the aircraft has a horizontal motion component), the speeds of the blades will vary as shown in Figures 2 and 3, where v 'corresponds to the advance speed added to or subtracted from the speed due to the rotation (Or. depending on the position of the blade relative to the progress. These speed differences in the blades give rise to differences in the lifting force, represented in fig. 4 by the letters B and C, which cause j to rotate the rotor with respect to a point M and become oblique with respect to the vertical plane Theoretically, this angle can be 90 °, so that the propeller ends up in a vertical plane and is converted 3G becomes a lateral traction propeller, but in reality the weight P of the system, when tilted, tends to limit the angle, as shown in Fig. 5, where h The center of gravity of the system is that moves at an angle. In all cases, the tilt remains and must be compensated for by special measures that complicate aircraft construction and increase costs. One of the most commonly used measures in helicopters to compensate for the tilt is to provide a small auxiliary propeller with a pivot axis perpendicular to the axis of the lift rotor located in one of the sides of the tail of the device.

40 Volgens de onderhavige uitvinding gaat men echter zo te werk dat 8402922 -4- elk van de bladen kan draaien ten opzichte van de lengteas ervan, om een punt op het dwarsprofiel dat zich bevindt op een afstand vanaf het aërodynamische middelpunt, zoals blijkt uit fig. 6 waarin de; draaias van het blad in het punt G ligt, gelegen op een afstand d vanaf het aërodynamische 5 middelpunt 0 en op een afstand t/x (waarbij x bij voorkeur het getal is groter dan· 4) vanaf de voorrand. Deze draaias ligt dus vóór het aërodynamische middelpunt, gezien in de richting van de draaibeweging van de rotor als geheel, zodat, om de resultante van de krachten F te laten werken in het aërodynamische middelpunt 0, een koppel wordt geproduceerd ten opzichte 10 van de as door het punt met de neiging om er voor te zorgen dat het blad draait in een richting waardoor de aanstroomhoek wordt'verkleind, en dus ook de liftstuwing.40 According to the present invention, however, the procedure is such that 8402922-4- can rotate each of its blades relative to its longitudinal axis about a point on the cross section which is spaced from the aerodynamic center, as shown in FIG. 6. wherein the; axis of rotation of the blade is at point G, located at a distance d from the aerodynamic center 0 and at a distance t / x (where x is preferably the number greater than · 4) from the leading edge. This axis of rotation is thus in front of the aerodynamic center, viewed in the direction of the rotational movement of the rotor as a whole, so that, in order for the resultant of the forces F to act in the aerodynamic center 0, a torque is produced with respect to the axis. by the point with a tendency to cause the blade to rotate in a direction reducing the approach angle, and thus the lift thrust.

Fig. 7 toont twee diametraal tegenover elkaar liggende bladen, die verenigd zijn door een verbinding die aangebracht is in een draaiende onder-15 steuning in de naaf van de rotor, waardoor een horizontale draaias wordt bepaald die diametraal door de naaf loopt. Met .de bladen ïn hetzelfde vlak, liggen de punten G van de bladen op een gemeenschappelijke as G, die zich bevindt op een afstand d vanaf de aërodynamische middelpunten 0 en 0' van de twee bladen die dezelfde aanstroomhoek M ' hebben.Fig. 7 shows two diametrically opposed blades joined by a joint arranged in a pivotal support in the hub of the rotor, thereby defining a horizontal pivot axis that passes diametrically through the hub. With the blades in the same plane, the points G of the blades lie on a common axis G, which is located at a distance d from the aerodynamic centers 0 and 0 'of the two blades having the same approach angle M'.

20' Wanneer de rotor gelijktijdig draait en naar voren gaat, zijn, als de aanstroomhoeken gelijk gehouden worden, de op de aërodynamische middelpunten van de beide bladen werkzame krachten H en J verschillend, zoals blijkt uit fig. 7. Omdat de bladen zo gekoppeld zijn dat ze draaien om een gemeenschappelijke lengteas, zoals zojuist beschreven, heeft echter de 25 aanstroomhoek bij één van de bladen de neiging om af te nemen, en bij het andere blad de neiging om toe te nemen, totdat de krachten H en J in evenwicht zijn. Men ziet uit fig. 8 dat de krachten H en J gelijk zijn, terwijl de aanstroomhoeken Aen A' verschillend zijn, waar Agroter is dan ji'.20 'When the rotor rotates and moves forward simultaneously, if the approach angles are kept the same, the forces H and J acting on the aerodynamic centers of the two blades are different, as can be seen from fig. 7. Because the blades are so coupled that they rotate about a common longitudinal axis as just described, however, the approach angle at one blade tends to decrease, and at the other blade tends to increase until forces H and J are in equilibrium . It can be seen from Fig. 8 that the forces H and J are equal, while the approach angles A and A 'are different, where Agroter is than ji'.

50 Fig. 9 is een bovenaanzicht van een paar bladen waarin de gemeen schappelijke as G en de twee aërodynamische middelpunten 0 en 0' gelegen zijn op een afstand d daarvan. Hieruit ziet men dan dat de krachten op de bladen in evenwicht zijn. Ook dient in gedachten gehouden te worden dat dit automatische evenwicht voortdurend tot stand komt tijdens de draaiing 35 van de rotor en dat, tijdens een omwenteling, elk blad zijn oriëntatie zal wijzigen vanaf een maximale aanstroomhoek tot een minimale aanstroomhoek bij verandering van de stand ervan ten opzichte van de voortgangs-beweging.Fig. 50 9 is a plan view of a pair of blades in which the common axis G and the two aerodynamic centers 0 and 0 'are located at a distance d therefrom. From this it can be seen that the forces on the blades are in equilibrium. It should also be borne in mind that this automatic equilibrium is continuously established during the rotation of the rotor and that, during one revolution, each blade will change its orientation from a maximum approach angle to a minimum approach angle when its position changes. relative to the progression movement.

Om zeker te stellen dat de aanstroomhoeken van de bladen gelijk zijn 40 wanneer de rotor zijn draaibeweging begint, zijn veren R aangebracht tus- 8402922 -5- sen de voorrand en de naaf van de rotor, zoals blijkt uit fig. 10, zodanig dat de stuwkracht van de lift de neiging heeft de veer N samen te drukken.To ensure that the angle of approach of the blades is equal to 40 when the rotor begins to rotate, springs R are arranged between the front edge and the hub of the rotor, as shown in Fig. 10, such that the thrust of the lift tends to compress the spring N.

Het Kolzmayr effect betekent dat, als een bladprofiel langs de rand blootgesteld is aan een luchtstroming die constant verandert van richting 5 om een vlak, de luchtweerstand w theroretisch nul is, hetgeen is wat er gebeurt in elk van de rotorbladen tijdens een volledige omwenteling, zoals weergegeven in fig. 10. Als gevolg van. dit effect is de efficiency van de rotor zeer hoog.The Kolzmayr effect means that if a blade profile along the edge is exposed to an airflow that constantly changes direction 5 around a plane, the air resistance w is theoretically zero, which is what happens in each of the rotor blades during a full revolution, such as shown in Fig. 10. Due to. this effect makes the efficiency of the rotor very high.

Voor optimaal gebruik van de rotor kunnen de hierboven beschreven 10 verbeteringen nog worden aangevuld met andere, eerder genoemde verbeteringen, namelijk de mogelijkheid van het op willekeurige wijze variëren van de aarfitroomhoek van de bladen, het koppelen en ontkoppelen van een motoraan-drijving met de motornaaf, het scharnieren van de bladen, en het telescope-rend verkleinen of vergroten van de lengte van de bladen.For optimal use of the rotor, the above-described improvements can be supplemented with other aforementioned improvements, namely the possibility of arbitrarily varying the spike angle of the blades, coupling and uncoupling a motor drive with the motor hub , hinging the blades, and telescopingly reducing or increasing the length of the blades.

15 Fig. 12 toont een paar bladen die scharnierend zijn ten opzichte van de naaf in de punten K en L; waardoor de bladen naar boven en naar beneden kunnen kantelen om respectieve evenwijdige assen evenwijdig aan de naaf van de rotor en gericht komen te liggen op een hoek in de richting van de resdterende kracht R op elk blad, welke kracht samengesteld is uit de lift-20 kracht A en de centrifugaalkracht F . Door deze opstelling is het mogelijk de opwekking van buigspanningen op de bladen en de axiale ondersteuningen daarvan te reduceren.FIG. 12 shows a pair of blades hinged relative to the hub at points K and L; allowing the blades to tilt up and down about respective parallel shafts parallel to the hub of the rotor and to be oriented at an angle towards the resisting force R on each blade, which force is composed of the lift-20 force A and the centrifugal force F. This arrangement makes it possible to reduce the generation of bending stresses on the blades and their axial supports.

De voornaamste voordelen van de tot nu toe getekende en beschreven verbeteringen kunnen als volgt worden samengevat.The main advantages of the improvements drawn and described so far can be summarized as follows.

25 Allereerst worden, dank zij de eigenschap van constant automatisch in evenwicht komen van de bladen, de verstoringen geëlimineerd die inherent zijn aan de horizontale voortbeweging of de translatiebeweging van de rotor.First of all, thanks to the property of constant automatic balancing of the blades, the disturbances inherent in the horizontal advance or the translation movement of the rotor are eliminated.

Op de tweede plaats zijn de waarden van belasting en lift in alle 50 bladen gelijk, onafhankelijk van de stand ervan tijdens de draaiing, en op elk moment, zowel bij vertikale vlucht als bij horizontale vlucht of in gecombineerde vertikale en horizontale vlucht.Secondly, the load and lift values are the same in all 50 blades, regardless of their position during rotation, and at any time, both in vertical flight and in horizontal flight or in combined vertical and horizontal flight.

Op de derde plaats is er een volledige ruimtelijke stabiliteit zonder de noodzaak van interventie door de piloot of het installeren van een 35 of ander mechanisme, omdat er geen verstoringen worden geproduceerd die gecorrigeerd moeten worden. Om deze reden is de voorgestelde uitvoering van de rotor bevorderlijk voor het produceren van een luchtvaartuig dat zeer eenvoudig te besturen en te beheersen is.Third, there is complete spatial stability without the need for intervention by the pilot or the installation of any mechanism, as no disturbances are produced that need to be corrected. For this reason, the proposed rotor arrangement is conducive to producing an aircraft that is very easy to control and control.

Tenslotte is het aërodynamische nuttige effect hoog, omdat er geen 40 verstoringen zijn en de weerstand tegen voortgangsbeweging (luchtweerstand) 8402922 -6- & - % minmaal is (Kolzmayr affect).Finally, the aerodynamic useful effect is high, because there are no 40 disturbances and the resistance to progression (air resistance) is 8402922 -6- & -% min (Kolzmayr affect).

.Ook dient te worden opgemerkt dat de bladen kunnen werken op de wijze van een windmolen als ze, tegelijk met de horizontale voortgang, vrij draaien, d.w.z. zonder dat ze in ingrijping zijn met een aandrijfmotor, als 5 gevolg van de intrinsieke voortgangsbeweging, zoals blijkt uit fig. 13 en 14 waar. de dikke pijl de voortgangsbeweging aanduidt en de dunne pijlen de aërodynamische werking op de bladen aangeven.It should also be noted that the blades can operate in the manner of a windmill if they rotate freely at the same time as the horizontal advance, ie without engaging a drive motor, due to the intrinsic advance motion, as shown from Figures 13 and 14 where. the thick arrow indicates the progression movement and the thin arrows indicate the aerodynamic effect on the blades.

In tegenstelling tot helicopters, waarin het onmogelijk is dat de tangentiale snelheid van de bladen kleiner is dan de voortgangssnelheid, 10 omdat, de bladen steeds langzamer moeten draaien dan ze naar voren bewegen, kan bij de propeller volgens de uitvinding de voortbewegingssnelheid groter zijn, waardoor hogere vluchtsnelheden kunnen worden bereikt. Veronderstellend dat de weerstand w tegen de voortgangsbeweging theoretisch gelijk is aan nul (integraal Kolzmayr effect) zal de gemiddelde snelheid van de 15 bladen gelijk zijn aan de translatiesnelheid of aan de snelheid van de aankomende luchtstraal, slechts onderhevig aan de beperkingen die gesteld worden door de verstoringen die door de hoge tangentiale snelheden worden geproduceerd, welke toenemen wanneer deze laatste snelheden Mach 1 naderen.In contrast to helicopters, where it is impossible for the tangential speed of the blades to be less than the advance speed, because the blades have to rotate increasingly slower than they move forward, the propeller speed according to the invention can be faster, so that higher flight speeds can be achieved. Assuming that the resistance w to the progression motion is theoretically zero (integral Kolzmayr effect), the average speed of the 15 blades will be equal to the translation speed or the velocity of the arriving air jet, subject only to the limitations imposed by the disturbances produced by the high tangential velocities, which increase as the latter approaches Mach 1.

De snelheden van luchtvaartuigen die voorzien zijn van de rotors .The speeds of aircraft equipped with the rotors.

20 volgens de uitvinding is daarom afhankelijk van het voortstuwingssysteem “en de voortstuwingskracht (schroeven, straalaandrijving) en van de weer-standscoëfficient van de eenheid van het hefmechanisme, welke alleen experimenteel kan worden bepaald voor elk type inrichting.According to the invention, therefore, it depends on the propulsion system and the propulsion force (screws, jet propulsion) and on the resistance coefficient of the unit of the lifting mechanism, which can only be determined experimentally for each type of device.

Wanneer de rotor werkt op de wijze van een windmolen, kunnen lucht-25 vaartuigen worden ontworpen die hogere snelheden kunnen bereiken dan die welke tot nu toe werden verkregen met helicopters an autogyro's, en overeenkomend met die welke worden verkregen met lichte vliegtuigen die· voorzien zijn van schroef- of straalaandrijving.When the rotor operates in a windmill fashion, aircraft can be designed that can reach speeds higher than those hitherto achieved with helicopters and autogyros, and similar to those obtained with light aircraft equipped of screw or jet drive.

De rotor volgens de uitvinding kan, wanneer hij werkt als windmolen, 30 ook worden gebruikt als vrije parachute met landingsrem, waarbij de bladen worden opgesteld Zoals weergegeven in fig. 15. Door deze eigenschap kan een inrichting die voorzien is van een rotor volgens de uitvinding op vrijwel elk terrein landen, waardoor de vl iegveil.igheid toeneemt in vergelijking met conventionele luchtvaartuigen, omdat in het geval van een staring 35 o.f fout in de machine deze laatste geen ander middel hebben dan een glijvlucht om een landingsplaats uit· te zoeken.The rotor according to the invention, when it functions as a windmill, can also be used as a free parachute with landing brake, the blades being arranged. As shown in fig. 15. This feature allows a device provided with a rotor according to the invention. landing on almost any terrain, increasing flight safety compared to conventional aircraft, because in the event of a staring or machine malfunction, the latter have no other means than a glide to select a landing site.

Een. rotor volgens de uitvinding kan ook worden gebruikt, bij twee afzonderlijke typen inrichting, namelijk bij helicopters waar de schroef de aandrijvende kracht levert, bij gyrovliegtuigen of autogyro's, waar de 40 schroef aërodynamisch wordt aangedreven (op de wijze van een windmolen).A. rotor according to the invention can also be used, in two separate types of device, namely in helicopters where the propeller provides the driving force, in gyro planes or autogyros, where the propeller is aerodynamically driven (in the manner of a windmill).

8402922 • é'- -7-8402922 • é'- -7-

Bij helicopters wordt een totale stabiliteit bereikt zonder dat de piloot correcties hoeft te maken of zonder de noodzaak van. correctiemechanismen, en de helicopter wordt ook niet beïnvloed door windstoten. Verder kan, wanneer de rotor werkt als windmolen en de aandrijfmotor ontkoppeld 5 wordt, een landing van parachutetype worden gemaakt in geval van nood. Zoals reeds vermeld, zijn besturing en beheersing veel gevoeliger dan bij een conventionele helicopter en de vlucht is veel veiliger.In helicopters, total stability is achieved without the pilot having to make corrections or without the need for. correction mechanisms, and the helicopter is not affected by wind gusts. Furthermore, when the rotor acts as a windmill and the drive motor is decoupled, a parachute-type landing can be made in an emergency. As already mentioned, control and control are much more sensitive than with a conventional helicopter and the flight is much safer.

In het geval van gyrovliegtuigen wordt een hoger nuttig effect be-r reikt als gevolg van het beter benutten van het Kolzmayr effect en er 10 kunnen ook hogere snelheden worden verkregen.In the case of gyro planes, a higher efficiency is achieved due to better utilization of the Kolzmayr effect and higher speeds can also be obtained.

Een rotor volgens de uitvinding kan ook worden gebruikt bij gecombineerde inrichtingen die naar wens ofwel als helicopter of wel als gyro-vliegtuig kunnen worden gebruikt. In dit geval geniet de inrichting de voordelen van beide vluchtsystemen. Als helicopter blijft hij stilstaan 15. op elk willekeurig punt in de ruimte en kan hij vertikaal dalen en opstijgen,. en de translatiesnelheid ervan kan aanzienlijk worden verlaagd en de belasting kan worden verhoogd. Als gyrovliegtuig. kan de voorwaartse snelheid hoger zijn.A rotor according to the invention can also be used in combined devices which, if desired, can be used either as a helicopter or as a gyro-aircraft. In this case, the device benefits from both flight systems. As a helicopter, it remains stationary at any point in space and can descend and take off vertically. and its translation speed can be significantly reduced and the load can be increased. As a gyro plane. the forward speed may be higher.

Vanuit het oogpunt van het gebruik is het belangrijk de nadruk te 20 leggen op de eenvoud van de bedieningshandelingen en de automatische 'aard van de vluchtcondities, waardoor de inrichting door. iedereen kan worden bediend, inclusief mensen die niet met het vliegen vertrouwd zijn. De mechanische en constructieve eenvoud maken het mogelijk dat de kostprijs wordt verlaagd. ! 25 Een geschikt toepassingsgebied is bij lichte luchtvaartuigen, waar- onder sporttoestellen, utiliteitsvliegtuigen en machines voor binnenlands gebruik, en vooral als luchttaxi's of luchtbussen, welk oogmerk noch door helicopters noch door lichte vliegtuigen is bereikt, in het eerste geval vanwege de hoge vervaardigingskosten en in het laatste geval vanwege de 30 noodzaak van landingsstrips en vliegvelden voor.de landing.From the point of view of use, it is important to emphasize the simplicity of the operations and the automatic nature of the flight conditions through which the device continues. anyone can be served, including people unfamiliar with flying. The mechanical and structural simplicity allow the cost price to be reduced. ! 25 A suitable field of application is in light aircraft, including sports aircraft, utility aircraft and machines for domestic use, and in particular as air taxis or air buses, which objective has been achieved neither by helicopters nor by light aircraft, in the first case because of the high manufacturing costs and in the latter case because of the need for landing strips and airports for landing.

Tenslotte maakt de mogelijkheid om de bladlengte automatisch te verkorten door een telescoperend systeem het mogelijk dat de eisen voor de parkeerruimte worden verlaagd, waardoor een van de belangrijkste problemen wordt opgelost voor toepassing als transportvoertuig. Door verkorting van 35 de lengte van de bladen kan een gyrovliegtuig van 20m middellijn worden verkleind tot 4 m breedte en 12 of 14 m lengte, hetgeen nauwelijks meer is dan een wagen met dezelfde transportcapaciteit.Finally, the ability to automatically shorten blade length through a telescoping system allows parking space requirements to be lowered, solving one of the main problems for transport vehicle use. By shortening the length of the blades, a 20m diameter gyro plane can be reduced to 4m width and 12 or 14m length, which is hardly more than a car with the same transport capacity.

Een gyroport of heliport met een capaciteit om 100 vliegmachines onder te brengen, elk voor>40 passagiers, hoeft niet meer ruimte in te 8402922 -8- iS* % 1 * nemen dan een hectare.A gyroport or heliport with a capacity to accommodate 100 flying machines, each for> 40 passengers, does not need to occupy more space 8402922 -8- iS *% 1 * than one hectare.

Fig. 6 toont een toepassing van een rotor volgens de uitvinding, bij een eendekker zonder vleugels. Economische toepassing van de uitvinding is mogelijk door middel van deze eenvoudige en snelle ombouw.Fig. 6 shows an application of a rotor according to the invention in a monoplane without wings. Economic application of the invention is possible by means of this simple and fast conversion.

5 Fig. 17 illustreert een toepassing van een rotor volgens de uitvin ding bij een luchtbus die werkt als gyrovliegtuig, voorzien van twee straalmotoren.FIG. 17 illustrates an application of a rotor according to the invention to an airbus that functions as a gyro aircraft, equipped with two jet engines.

In beide gevallen kunnen, afhankelijk van de ontwerpparameters, snelheden in de orde van 500 km per uur worden bereikt.In both cases, speeds of the order of 500 km per hour can be achieved, depending on the design parameters.

10 Uit de bovenstaande beschrijving volgt dat door middel' van de uitvin ding een hefrotor voor luchtvaartuigen kan worden verkregen die de vlucht-omstandigheden aanzienlijk verbetert.From the above description it follows that by means of the invention an aircraft lifting rotor can be obtained which considerably improves the flight conditions.

t 8402922t 8402922

Claims

Lifting screw according to claim 1, characterized in that it comprises resilient means further attached to the blades, the resilient means acting on the blades so that they are brought to an equilibrium position with equal approach angles at the start of the rotation, while a damping device is combined with each spring device to eliminate oscillations and vibrations.

5. Lifting screw according to claim 1 or 2, characterized in that it is further provided with means for changing the approach angle of each of the blades in a rest position as well as during rotation or in flight.

Lifting screw according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises means for orienting the rotor blades whereby the rotation of the blades also produces a lateral displacement force.

Lifting screw according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it further comprises drive means for rotating the rotor and means for coupling and uncoupling said drive means, whereby the rotor can operate with uncoupled drive means of a windmill.

6. Lifting screw according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the central mounting is provided with hinge means attached to the radially innermost ends of each of the blades for weighing the blades up and down possible - fV ν '> *. <t -10- leaving the angular orientation of each blade in a radial plane through the longitudinal axis and the rotor axis unaffected by the lift and centrifugal forces acting on the blade in flight.

Lifting screw according to any one of claims 1 to 6, characterized in that each blade is provided with telescoping means, whereby the blade can be automatically shortened and extended in the radial direction in order to thus reduce the parking space occupied by the aircraft.

8. Aircraft lifting screw, comprising a rotating hub structure, at least a pair of lifting blades whose radially innermost ends 10 are arranged on said hub structure, the blades of that pair being in diametrically opposite directions. extending substantially radially from that hub, each blade being formed with an airfoil having an aerodynamic center, each hub assembly including means permitting rotation of each of the blades about an axis extending longitudinally of the blade , and wherein the rotor has an upwardly extending central axis of rotation which is substantially perpendicular to said longitudinal axis, characterized in that connecting means are present between the two blades of the diametrically opposed pair pivotally connecting the blades about their longitudinal axes 20 den, the longitudinal axis of the rotation of each blade having a center located ahead of the aerodynamic center of the blade's section, whereby, during rotation of the lift screw during the horizontal flight of the aircraft or a flight, with a horizontal component, the aerodynamic forces on the two blades of the pair are a joint twisting amplifier of the pair of blades around their longitudinal axes to bring them at different approach angles so as to at least reduce the different aerodynamic forces on the two blades resulting from the different velocities of the air flow relative to the respective blades. > 8402922 ^ ---