CH625173A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubschrauber mit einer Fahr- und Aufhängegestellanordnung, einem Rumpf und einem Haupttragrotor, wobei die Fahr- und Aufhängegestellanordnung am Rumpf befestigt ist und eine erste Vorrichtung aufweist, um der Anordnung Vertikalsteifigkeit und Dämpfung zur Landestossdämpfung zu verleihen, wobei diese erste Vorrichtung zwei Räder auf gegenüberliegenden Seiten des Rumpfes aufweist, für jedes Rad ein Ölfederbein und eine Einrichtung zur schwenkbaren Anlenkung des Ölfederbeines am Rumpf umfasst, und seitliche Streben hat, die schwenkbar an den Ölfederbeinen angelenkt sind.

Eine Fahr- und Aufhängegestellanordnung mit diesen Merkmalen ist bekannt aus den US Patentschriften 2 139 192 und 2 933 271 sowie auch aus der britischen Patentschrift 441 432.

Auf dem Gebiet der Fahr- und Aufhängegestellanordnun-gen von Hubschraubern sind in der Vergangenheit ernste Kompromisse gemacht worden zwischen der Steifigkeit und Dämpfung der Anordnung, die für die Belastungsstossdämp-fung beim Landen erforderlich sind, und der Steifigkeit und Dämpfung der Anordnung um die Hubschrauberlängsachse, die zur Vermeidung der Instabilität aufgrund der Bodenresonanz erforderlich sind, um beiden Zwecken gerecht zu werden. Der Grund dafür war, dass es im Stand der Technik kein Fahr- und Aufhängegestellsystem für Hubschrauber gibt, in welchem die Rollbetriebssteifigkeit der Anordnung, die zur Vermeidung der Instabilität aufgrund von Bodenresonanz erforderlich ist, unabhängig von der Steifigkeit des Systems erreicht werden kann, die zur Landestossdämpfung erforderlich ist. Bei den Fahrgestellen entsprechend den erwähnten Druckschriften dienen die gleichen Bauteile sowohl zur Dämpfung symmetrischer Belastungen der Räder auf beiden Seiten des Rumpfes, z.B. zur Landestossdämpfung, als auch zur Dämpfung unsymmetrischer Belastung der Räder zur Vermeidung einer Bodenresonanzinstabilität um die Hubschrauberlängsachse.

Aus den US-PS'en 3 042 345 und 2 933 270 sind zwar Anordnungen bekannt, die bei oberflächlicher Betrachtung der Konstruktion nach der Erfindung ähnlich sind, es ist jedoch zu beachten, dass aus keiner dieser Patentschriften eine Konstruktion bekannt ist, die zur Vermeidung der Bodenresonanz sorgt. Gemäss der US-PS 3 042 345 wird versucht, eine bessere Steuerbarkeit des Flugzeuges bei Seitenwinden und auf abfallendem Gelände zu erreichen, während die US-PS 2 933 270 ein aktives, servobetätigtes System mit beträchtlicher Rollsteifigkeit beschreibt.

Weiterer Stand der Technik, der eine oberflächliche Ähnlichkeit mit dem hier beschriebenen Fahr- und Aufhängegestellsystem für Flugzeuge hat, befasst sich mit dem Problem, einen Hubschrauber auf unebenem Boden zu landen und dabei den Hubschrauber aufgrund entsprechender Bewegungen des Fahrwerks waagerecht zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Fahr- und Aufhängegestellanordnung für einen Hubschrauber zu schaffen, bei welchem die dynamischen Eigenschaften der den Landestoss dämpfenden Vorrichtung unabhängig von den dynamischen Eigenschaften der auf eine Rollbewegung reagierenden Vorrichtung gewählt werden können, so dass beide Zwecke ohne Kompromiss erreicht werden können.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

dass eine zweite von der ersten Vorrichtung unabhängige Vorrichtung vorgesehen ist, um der Anordnung Rollsteifigkeit und Dämpfung um die Rumpflängsachse zu verleihen, wobei diese zweite Vorrichtung ein Querteil hat, das sich zwischen den freien Enden der seitlichen Streben erstreckt und über schwenkbar am Rumpf angelenkte Verbindungsglieder mit diesen verbunden ist, wobei der Rumpf, die Verbindungsglieder und das Querteil zusammen ein 4-Stäbgestänge bilden, und wobei die zweite Vorrichtung des weiteren zwischen den Verbindungsgliedern und dem Rumpf angeordnete Feder-und Dämpfungseinrichtungen umfasst, um die Rollsteifigkeit und -frequenz um die Rumpflängsachse der Anordnung zu bestimmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Fahr- und Aufhängegestellanordnung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines Hubschraubers, die die Konstruktion der Fahr- und Aufhängegestellanordnung zeigt,

Fig. 2 eine Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform, und

Fig. 3 eine Schnittansicht auf der Linie 3-3 von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Hubschrauber 10, mit einem Rumpf 12, der über dem Boden durch die Fahr- und Aufhängegestellanordnung 14 nach der Erfindung abgestützt ist. Ein Haupttragrotor 16 steht von dem Rumpf 12 vor und ist um seine Drehachse 18 drehbar, um Auftrieb zu erzeugen und den Hubschrauber 10 anzutreiben. Die Fahr- und Aufhängegestellanordnung 14 enthält Ölfederbeine 20 und 22, die von herkömmlicher Bauart sind, beispielsweise hydraulische Kol-ben-Zylinder-Anordnungen. Die Ölfederbeine 20 und 22 weisen Kolben 24 bzw. 26 auf, die in Zylindern 28 bzw. 30 hin-und herbewegbar sind. Die Kolben 24 und 26 tragen Radträger 32 bzw. 34, welche ihrerseits bereifte Backbord- und Steuerbordräder oder Fahrgestelle 36 bzw. 38 tragen. Bei dem Fahrgestell 36 sind Verbindungsglieder 40 und 42 an dem Radträger 32 bzw. an dem Ölfederbein 20 sowie aneinander angelenkt, während eine Seitenstrebe 44 an dem Verbindungsglied 40 angelenkt ist. Ebenso sind bei dem Fahrgestell 38 Verbindungsglieder 46 und 48 an dem Radträger 34 bzw. an dem Ölfederbein 22 sowie aneinander angelenkt und eine Seitenstrebe 50 ist an dem Verbindungsglied 48 angelenkt. Ein Teil 52, das als ein stangenförmiges Teil dargestellt ist, ohne dass es sich notwendigerweise um ein solches handeln muss, erstreckt sich quer zu dem Hubschrauber 10 und ist an

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seinen entgegengesetzten Enden an schwenkbaren Verbindungsgliedern 54 bzw. 56 angelenkt, die ihrerseits an den Seitenstreben 44 bzw. 50 an den Stellen 60A bzw. 58A angelenkt sind. Das Teil 52 ist an dem Rumpf 12 durch die Verbindungsglieder 54 und 56 abgestützt, die ihrerseits an dem Rumpf an Drehpunkten 76 und 77 abgestützt sind und mit dem Teil 52 sowie den Seitenstreben 48 und 50 an Drehpunkten 58, 58A bzw. 60, 60A angelenkt sind. Federn 62 und 62A und Dämpfer 64 und 64A sind zwischen dem Rumpf 12 und den Verbindungsgliedern 54 und 56 betriebs-mässig positioniert, und zwar vorzugsweise über Verbindungsglieder 66 bzw. 66A, die an den Verbindungsgliedern 54 bzw. 56 angelenkt sind.

Die Verbindungsglieder 54 und 56 und das Teil 52 bilden in Zusammenwirkung mit dem Rumpf 12 ein 4-Stangen-Gestänge 79 und starre Anschläge 68 und 70 dienen zum Begrenzen der Schwenkbewegung der Verbindungsglieder 54 bzw. 56 und damit des 4-Stangen-Gestänges 79 um den Rumpf 12.

Während des Betriebes am Boden, während des Starts oder während der Landung, wenn eine symmetrische Vertikalbelastung auf jedes Rad 36 und 38 und sein Ölfederbein 20 bzw. 22 ausgeübt wird, sind beide Räder bestrebt, sich in bezug auf den Rumpf aufwärts oder abwärts zu bewegen und die Ölfederbeine 20 und 22 und die Seitenstreben 44 und 50 werden sich um den Rumpf 12 und die Verbindungsglieder 54 bzw. 56 drehen, um diese Bewegung aufzunehmen. Es ist zu erkennen, dass sich während dieser symmetrischen Belastung und damit während der Vertikalbewegung der Fahrgestelle das Querverbindungsglied 52 nicht bewegt und dass deshalb allein die dynamischen Eigenschaften, nämlich die Federkonstante und die Dämpfung der Ölfederbeine und der Räder für die Vertikalsteifigkeit der Aufhängeanordnung 14 sorgen.

Da Flugzeuglandestossbelastungen durch das System 14 während dieses symmetrischen Belastungsbetriebes gedämpft werden müssen, können die Federkonstante ünd die Dämpfungseigenschaften der Ölfederbeine und der Räder in herkömmlicher Weise so ausgewählt und ausgelegt werden, dass die Anordnung 14 eine ausreichende Vertikalsteifigkeit aufweist, um diese Landestossbelastungen bequem und optimal zu dämpfen. Im allgemeinen wird ein vertikal steifes System bevorzugt, um so die Landestossbelastungen zu dämpfen.

Wenn sich der Hubschrauber auf dem Boden befindet und der Rotor 16 sich dreht, um während des Landens, Startens, Anrollens, Aufwärmens oder während irgendeiner anderen Betriebsart Auftrieb zu erzeugen, und wenn der Hubschrauber eine Rollbewegung um seine Längsachse ausführt, kommt es zu einer antisymmetrischen vertikalen Radbelastung, wobei ein Rad in stärkerem Ausmass belastet wird als das andere. Während dieses Betriebszustandes bewegen die Seitenstreben 44 und 50 und die Verbindungsglieder 54 und 56 das Querverbindungsglied 52 quer zu dem höher belasteten Rad. Dieser Querbewegung des Verbindungsgliedes 52 wirken die Federn 62 und 62A und die Dämpfer 64 und 64A entgegen, die die dynamischen Eigenschaften schaffen, d.h. die Federkonstante und die Dämpfung der Aufhängegestellanordnung 14 in bezug auf die Bewegung des Hubschraubers im Roll-betriebszustand. Da sich das Querverbindungsglied 52 in dem oben beschriebenen Betriebszustand mit symmetrischer vertikaler Radbelastung nicht bewegt und deshalb davon unabhängig ist, können die Federn 62 und 62A und die Dämpfer 64 und 64A deshalb ausschliesslich so ausgewählt werden,

dass sich die gewünschten Hubschrauberrollbetriebseigenschaften ergeben.

Eine Ursache für eine Hubschrauberschwingung um seine Längs- oder Rollachse am Boden ist die Bodenresonanz. Es handelt sich dabei um eine Instabilität, deren Auftreten am wahrscheinlichsten ist, falls die durch die Blattschwenkbewegung hervorgerufene Rumpfschwingung im wesentlichen gleich der Eigenfrequenz des Fahrzeugs um die Rollachse ist. Diese besondere Frequenzverteilung wird im folgenden als Rollzustands-Schwenkzustands-Frequenzüberlagerung bezeichnet. Durch richtiges Einstellen der dynamischen Eigenschaften der Anordnung 14 für einen antisymmetrischen, vertikalen Radbelastungsbetrieb im Rollzustand können die Fahrzeugrollzustandseigenfrequenz und -dämpfung eingestellt werden. Das wird durch richtige Auswahl der Federkonstanten der Federn 62 und 62A und der Dämpfungseigenschaften der Dämpfer 64 und 64A erreicht. Es ist eine wichtige Lehre der Erfindung, dass die Federkonstante des Systems 14 im Rollzustand niedrig ist, wodurch ein Aufhängesystem erzeugt wird, das in seinem Rollzustand weich ist, so dass sich eine niedrige Fahrzeugrollzustandsfrequenz ergibt. Die Fahrzeugrollzustandsfrequenz sollte so deutlich unter die normale Rotordrehzahl gelegt werden, dass die Rollzustands-Schwenkzustands-Frequenzüberlagerung bei niedriger Rotordrehzahl auftritt. Das ist erwünscht, weil die mögliche Bo-denresonanzrollinstabilität, die durch diese Frequenzkoaies-zenz erzeugt wird, bei niedriger Drehzahl schwächer ist und mit minimaler Dämpfung wirksam gedämpft werden kann.

Feste Anschläge 68 und 70 sind vorgesehen, um die Querbewegung der Querstange 52 während kurzer Perioden starker antisymmetrischer vertikaler oder seitlicher Radbelastung zu begrenzen, die beim Landen oder Starten auf unebenem Boden zu erwarten ist. Es erfolgt keine Anlage an den festen Anschlägen 68 und 70 mehr, wenn eine im wesentlichen symmetrische Radbelastung wieder hergestellt ist.

Es ist daher zu erkennen, dass, wie es am besten in Fig. 1 gezeigt ist, die Fahr- und Landegestellanordnung 14 so aufgebaut ist, dass, während die Querstange 52 belastet ist, ihr zugeordnetes 4-Stab-Gestänge 79 bei symmetrischer vertikaler Radbelastung, wie sie während des Landens eines Flugzeuges normalerweise auftritt, im wesentlichen umwirksam ist. Die dynamischen Eigenschaften der Ölfederbeine und Räder können deshalb so ausgelegt oder ausgewählt werden, dass ein vertikal steifes Aufhängesystem erzeugt wird, das Landestossbelastungen optimal dämpft. Da die Querstange 52 und das 4-Stangen-Gestänge 79 sich während Rollbewegungen um die Flugzeuglängsachse quer bewegen können die Dämpfungseigenschaften, nämlich die Federkonstante und die Dämpfungsfähigkeiten, die dem Verbindungsglied 52 und dem Gestänge 79 durch die Federn 62, 62A und die Dämpfer 64, 64A gegeben werden, so ausgewählt werden, dass ein Aufhängesystem erzeugt wird, das um die Längsachse weich ist und dessen entsprechende Rolleigenfrequenz ausreichend unterhalb der normalen Rotordrehzahl liegt, um dadurch eine Bodenresonanzrollinstabilität weitgehend zu vermeiden. Es handelt sich demgemäss um ein Aufhängesystem, welches beim Reagieren auf vertikale Fahrzeugbewegungen mit symmetrischen vertikalen Radbelastungen steif ist und beim Reagieren auf Fahrzeugrollbewegungen um seine Längsachse während antisymmetrischer vertikaler Fahrzeugbelastungen weich ist, weil diejenigen Teile des Aufhängesystems, die an jeder dieser Operationen beteiligt sind, im Betrieb voneinander unabhängig sind.

Die Erfahrungen der Anmelderin haben gezeigt, dass bei dem Hubschrauber S-76 die vertikale Federkonstante der Anordnung 14 vorzugsweise etwa 196 kp/cm, die Rollzu-standsfederkonstante des Systems 14 vorzugsweise etwa 2 880 000 cmkp/rad und die Rollzustandsfrequenz der An-ordnungs 14 vorzugsweise etwa 1,6 Hz beträgt.

Fig. 1 zeigt eine zweirädrige Aufhängeanordnung. Selbstverständlich kann die Aufhängeanordnung 14 in Verbindung mit einem schwenkbaren Bugrad oder Heckrad benutzt werden.

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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Teils der Aufhängeanordnung 14 ist in Fig. 2 gezeigt, in der gleiche Teile gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1 tragen. Fig. 2 zeigt, dass das Querverbindungsglied 52 an dem Verbindungsglied 54 an dem Drehpunkt 58 angelenkt ist und dass das seitliche Verbindungsglied 50 mit dem Verbindungsglied 54 über ein herkömmliches Kugelgelenk 58A gelenkig verbunden ist. Das Verbindungsglied 54 ist seinerseits mit dem Rumpf 12 an dem Zapfengelenk 76 verbunden. Ein Gummianschlag 78 steht von dem Verbindungsglied 54 vor und nach einer ausgewählten Schwenkbewegung des Verbindungsgliedes 54 zu dem Rumpf 12 hin stösst der Gummianschlag 78 an der festen Anschlagsfläche 68 des Rumpfes 12 an. Eine Feder-Dämpfer-Anordnung 80, die die Funktionen der Feder 62 und des Dämpfers 64 von Fig. 1 erfüllt, ist an dem Verbindungsglied 54 an einem Zapfengelenk 82 angelenkt und ist ausserdem vorzugsweise mit dem Rumpf 12 auf einer Schwenklinie 84 für Austauschzwecke gelenkig verbunden. Die Feder-Dämpfer-Anordnung 80 enthält, wie es am besten in Fig. 3 gezeigt ist, ein Paddel 86, das zwischen Seitenschienen 88 und 90 angeordnet und mit diesen über Elastomerschichten 92 und 94 und 5 Deckplatten 96 und 98 verbunden ist. Die Elastomerschichten sind sowohl mit den Deckplatten 96 und 98 als auch mit dem Paddel 86 verklebt. Wenn das Verbindungsglied 54 sich um das Zapfengelenkt 76 dreht, versucht demgemäss das Paddel 86, sich in der einen oder in der entgegengesetzten Rich-io tung parallel zu den Seitenschienen 88 und 90 zu verschieben, wobei die Elastomerschichten 92 und 94 auf Scherung beansprucht werden. Die Eigenschaften der Elastomerschichten 92 und 94 sind so ausgewählt, dass sich die dynamischen Eigenschaften, nämlich die Federkonstante und die Dämp-15 fungsfähigkeit der Aufhängeanordnung 14 für den Fahr-zeugrollbetriebszustand ergeben.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (2)

625173 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Hubschrauber mit einer Fahr- und Aufhängegestellan-ordnung (14), einem Rumpf (12) und einem Haupttragrotor (16), wobei die Fahr- und Aufhängegestellanordnung am Rumpf befestigt ist und eine erste Vorrichtung aufweist, um der Anordnung Vertikalsteifigkeit und Dämpfung zur Lande-stossdämpfung zu verleihen, wobei diese erste Vorrichtung zwei Räder (36, 38) auf gegenüberliegenden Seiten des Rumpfes aufweist, für jedes Rad ein Ölfederbein (20, 22) und eine Einrichtung zur schwenkbaren Anlenkung des Ölfederbeines am Rumpf umfasst, und seitliche Streben (44, 50) hat, die schwenkbar an den Ölfederbeinen angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite von der ersten Vorrichtung unabhängige Vorrichtung vorgesehen ist, um der Anordnung Rollsteifigkeit und Dämpfung um die Rumpflängsachse zu verleihen, wobei diese zweite Vorrichtung ein Querteil (52) hat, das sich zwischen den freien Enden der seitlichen Streben erstreckt und über schwenkbar am Rumpf angelenkte Verbindungsglieder (54, 56) mit diesen verbunden ist, wobei der Rumpf, die Verbindungsglieder und das Querteil zusammen ein 4-Stabgestänge bilden, und wobei die zweite Vorrichtung des weiteren zwischen den Verbindungsgliedern und dem Rumpf angeordnete Feder- und Dämpfungseinrichtungen umfasst, um die Rollsteifigkeit und -frequenz um die Rumpflängsachse der Anordnung zu bestimmen.

2. Hubschrauber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch am Rumpf (12) vorgesehene Anschläge (68, 70), die die Querbewegung des Querteiles (52) begrenzen.