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Die Erfindung betrifft eine Heckrotoranordnung für ein Drehflügel-Fluggerät, insbesondere für einen Hubschrauber.
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Heckrotoren sorgen bei Drehflüglern wie beispielsweise bei Hubschraubern typischerweise für einen Ausgleich des durch einen Hauptrotor erzeugten Drehmoments. Ohne eine stabilisierende Wirkung des Heckrotors würden sich Drehflügler laufend um eine Hochachse drehen. Heckrotoren, oder ggf. substituierende Systeme, sind somit zur Sicherstellung einer stabilen Fluglage unerlässlich.
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Meistens sind Heckrotoren von Hubschraubern als separate Rotoren ausgebildet, welche neben einem jeweiligen Heck oder Heckausleger des Hubschraubers oder neben einer Schwanzflosse ausgebildet sind. Derartige Ausführungen haben jedoch den Nachteil, dass sie anfälliger für Kollisionen während des Flugs sind, beispielsweise mit Vögeln oder Drohnen, und dass sie für Personen, die sich beim Starten oder Landen in der Nähe des Hubschraubers aufhalten, eine erhebliche Verletzungsgefahr darstellen.
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Deshalb gibt es bereits Ansätze, den Heckrotor in den Heckbereich des Hubschraubers einzubauen. Derartige Ausführungen werden als Fenestron bezeichnet. Sie reduzieren deutlich die Verletzungsgefahr und sind auch weniger anfällig für Kollisionen während des Flugs. Dies liegt insbesondere daran, dass sie in einer Querrichtung des Hubschraubers gesehen nicht vorstehen, sondern in den Hubschrauber integriert sind.
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Zum Befestigen eines solchen Heckrotors werden typischerweise mehrere Verstrebungen verwendet, welche eine Nabe des Heckrotors mehrseitig stabilisieren.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, dass im Stand der Technik bekannte Heckrotoranordnungen, insbesondere Fenestrone, zu einer sehr starken Geräuschentwicklung führen, welche gerade beim Einsatz in bewohnten Gebieten als störend empfunden wird.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Heckrotoranordnung vorzusehen, welche hinsichtlich ihrer Geräuschentwicklung verbessert ist.
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Dies wird erfindungsgemäß durch eine Heckrotoranordnung nach Anspruch 1 erreicht.
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Die Erfindung betrifft eine Heckrotoranordnung für ein Drehflügel-Fluggerät. Die Heckrotoranordnung weist einen Heckrotor auf. Sie weist des Weiteren einen Antriebsstrang zum rotativen Antrieb des Heckrotors auf. Außerdem weist sie ein Gehäuse auf, welches den Antriebsstrang umgibt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gehäuse und/oder der Antriebsstrang dazu ausgebildet sind, den Heckrotor ohne weitere Verstrebung zu halten.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung kann auf die im Stand der Technik notwendigen Verstrebungen verzichtet werden. Es wurde erkannt, dass durch eine solche Ausführung die Geräuschentwicklung des Heckrotors deutlich verringert wird, da die Verstrebungen nicht mehr für die Ausbildung von Turbulenzen sorgen. Außerdem wird eine Abschattung des durch den Heckrotor erzeugten Luftstroms verringert bzw. vermieden, so dass eine geringere Leistung des Heckrotors ausreicht. Dadurch kann auch Treibstoff eingespart werden.
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Bei dem Drehflügel-Fluggerät handelt es sich insbesondere um einen Hubschrauber. Es kann sich jedoch auch um einen anderen Drehflügler wie beispielsweise einen Tragschrauber handeln. Des Weiteren sei angemerkt, dass die Erfindung grundsätzlich auch für andere Anwendungen als Drehflügel-Fluggeräte in Betracht kommt, insbesondere sofern das Erzeugen eines Drehmoments erforderlich ist. Beispielsweise kann es sich hierbei um die Anwendung in einem Luftschiff handeln.
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Der Heckrotor kann insbesondere eine Nabe sowie eine Mehrzahl von die Nabe umgebenden Rotorblättern aufweisen. Er kann insbesondere dazu ausgebildet sein, sich in einer Grundstellung bzw. in einer Ruhestellung um eine horizontale Achse zu drehen. Damit kann in horizontaler Richtung ein Schub bzw. ein Luftstrom erzeugt werden, wodurch beispielsweise ein Drehmoment eines Hauptrotors ausgeglichen werden kann. Die Rotorblätter können insbesondere verstellbar sein.
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Der Antriebsstrang kann insbesondere dafür vorgesehen sein, mit einem Antrieb des Fluggeräts verbunden zu werden bzw. er kann, insbesondere in einer Einbausituation, mit einem solchen Antrieb verbunden sein. Dadurch kann eine Drehbewegung auf den Heckrotor übertragen werden. Zwischen dem Antriebsstrang und dem Heckrotor bzw. der Nabe des Heckrotors kann insbesondere eine Umlenkung der Drehbewegung vorgesehen sein, beispielsweise durch ein Kegelgetriebe. Beispielsweise kann diese Umlenkung einen Winkel von etwa 90° abbilden.
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Das Gehäuse kann insbesondere aus Materialien wie Carbon bzw. Kohlefaser oder Aluminium ausgebildet sein. Insbesondere Carbon bzw. Kohlefaser hat sich bezüglich der Tragkräfte, welche aufzunehmen sind, bewährt. Dadurch kann eine Stabilität erreicht werden, welche dafür sorgt, dass auf weitere Verstrebungen verzichtet werden kann.
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Gemäß einer Ausführung ist das Gehäuse alleine dazu ausgebildet, den Heckrotor ohne weitere Verstrebung zu halten. Gemäß einer weiteren Ausführung ist der Antriebsstrang dazu ausgebildet, den Heckrotor ohne weitere Verstrebung zu halten. In diesen Fällen wird also die Haltewirkung lediglich durch das Gehäuse bzw. durch den Antriebsstrang alleine erzeugt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Gehäuse und Antriebsstrang zur Erzeugung der Haltewirkung zusammenwirken, so dass durch die insgesamt erzeugte Haltewirkung auf weitere Verstrebungen verzichtet werden kann.
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Bei dem hierin beschriebenen Heckrotor bzw. der Heckrotoranordnung kann es sich insbesondere um einen gehausten Rotor handeln bzw. der Heckrotor oder die Heckrotoranordnung kann als gehauster Rotor ausgeführt sein oder werden.
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Die Heckrotoranordnung kann insbesondere so in einem Hubschrauber oder einem anderen Drehflügel-Fluggerät oder Fluggerät eingebaut sein, dass der Heckrotor ohne weitere Verstrebung gehalten wird. Anders ausgedrückt dient bzw. dienen als einzige Verstrebung das Gehäuse und/oder der Antriebsstrang. Weitere Verstrebungen sind dann vorzugsweise nicht vorhanden.
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Die Erfindung betrifft auch einen Hubschrauber, ein Drehflügel-Fluggerät oder allgemein ein Fluggerät, welches eine Heckrotoranordnung wie hierin beschrieben aufweist. Dabei sind insbesondere keine weiteren Verstrebungen außer dem Gehäuse und/oder dem Antriebsstrang vorhanden, um den Heckrotor zu halten.
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Kräfte, welche durch den Heckrotor erzeugt werden, also insbesondere dessen eigene Gewichtskraft sowie durch den Heckrotor erzeugte Schubkräfte, werden bevorzugt über das Gehäuse bzw. über den Antriebsstrang bzw. über einen Aufnahmehals eines Getriebes des Heckrotors in die Konstruktion bzw. in den Rest des Fluggeräts eingeleitet.
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Bauteile können gleichzeitig auch als Lagerführung dienen, insbesondere wenn sie aus Carbon hergestellt sind.
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Das Gehäuse und/oder der Antriebsstrang können insbesondere dazu ausgebildet sein, jeweils einzeln oder auch zusammengenommen in horizontaler Richtung Gewichte von bis zu 100 kg und/oder ein Eigengewicht der Konstruktion, welches bei 4G ebenfalls etwa 100 kg verursacht, aufzunehmen.
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Der Heckrotor kann insbesondere in einer Einhausung ausgebildet sein, welche den Heckrotor beispielsweise umfangsmäßig umgibt.
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Das Gehäuse kann beispielsweise aus zwei Halbschalen ausgebildet sein, welche beispielsweise einzeln angefertigt und dann beispielsweise verklebt werden können. Es kann beispielsweise aus Faserverbundwerkstoffen und/oder aus Carbon ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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Dabei zeigen:
- 1: eine Seitenansicht auf eine Heckrotoranordnung,
- 2: eine perspektivische Ansicht der Heckrotoranordnung,
- 3: eine Schnittansicht von oben auf die Heckrotoranordnung,
- 4: einen Teil der 3 in größerer Detailliertheit.
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Es sei verstanden, dass die hierin beispielhaft gezeigte Heckrotoranordnung eingebaut in einem Drehflügel-Fluggerät in Form eines Hubschraubers gezeigt ist.
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Dies entspricht einer typischen Einbausituation.
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1 zeigt einen Teil eines Drehflügel-Fluggeräts in Form eines Hubschraubers 1. Der Hubschrauber 1 weist einen Heckausleger 2 auf, welcher gemäß einer typischen Ausführung von einer Kabine des Hubschraubers 1 nach hinten absteht.
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In dem Heckausleger 2 ist eine Heckrotoranordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen.
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Die Heckrotoranordnung 10 weist einen Heckrotor 20 auf. Dieser ist in einer Ausnehmung 5 des Heckauslegers 2 angeordnet. Bei der Ausnehmung 5 handelt es sich dabei um eine kreisförmige Öffnung, welche in einer typischen Ruheposition des Hubschraubers 1 horizontal durch den Heckausleger 2 durchgeht.
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Der Heckrotor 20 weist eine Mehrzahl von Rotorblättern 22 auf. Vorliegend sind insgesamt acht Rotorblätter 22 gezeigt. Es sei jedoch verstanden, dass auch eine beliebige andere Anzahl von Rotorblättern 22 verwendet werden kann.
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Die Rotorblätter 22 sind um eine Nabe 24 des Heckrotors 20 herum angeordnet. Die Nabe 24 ist horizontal ausgerichtet, wodurch sich die Rotorblätter 22 in einer Ebene drehen können, welche in einer Ruhestellung des Hubschraubers 1 vertikal ausgerichtet ist. Dadurch kann bei geeigneter Anstellung der Rotorblätter 22 ein Schub in horizontaler Richtung erzeugt werden, welcher ein durch einen nicht gezeigten Hauptrotor des Hubschraubers 1 erzeugtes Drehmoment ausgleicht. Damit wird für eine stabile Fluglage gesorgt.
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Zum rotativen Antrieb des Heckrotors 20 dient ein Antriebsstrang 30. Dieser ist sowohl mit dem Heckrotor 20 wie auch mit einem nicht gezeigten Hauptantrieb des Hubschraubers 1 verbunden, so dass eine Drehbewegung von dem Hauptantrieb auf den Heckrotor 20 übertragen werden kann.
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Der Antriebsstrang 30 wird durch ein Gehäuse 40 umschlossen, welches von dem Heckausleger 2 des Hubschraubers 1 aus absteht. Dadurch wird der Antriebsstrang 30 insbesondere vor Witterungseinflüssen geschützt.
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Vorliegend ist das Gehäuse 40 aus Carbonfasern ausgebildet und es ist ausreichend stabil ausgebildet, dass es den Heckrotor 20 ohne weitere Verstrebungen tragen kann. Wie in 1 deutlich zu sehen ist, wird der Heckrotor 20 nicht durch weitere Verstrebungen in der Ausnehmung 5 abgestützt. Dies führt dazu, dass solche Verstrebungen, welche beim Stand der Technik notwendig sind, keine störenden Einflüsse auf den vom Heckrotor 20 erzeugten Schub haben und auch keinen zusätzlichen Lärm erzeugen. Dadurch kann die Geräuschentwicklung des Heckrotors 20 deutlich verringert werden. Außerdem kann Kraftstoff eingespart werden, da ein zusätzlicher Widerstand entfällt.
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Es sei verstanden, dass auch der Antriebsstrang 30 oder eine Kombination von Antriebsstrang 30 und Gehäuse 40 die hier beschriebene Haltefunktion übernehmen können.
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2 zeigt die Heckrotoranordnung 10 in einer perspektivischen Ansicht. Dabei ist ebenfalls deutlich zu sehen, dass die erfindungsgemäße Heckrotoranordnung 10 ohne weitere Verstrebungen, also abgesehen von der Kombination aus Antriebsstrang 30 und dessen Gehäuse 40, auskommt. Hierdurch werden die bereits erwähnten Vorteile erreicht.
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3 ist eine Schnittansicht von oben der erfindungsgemäßen Heckrotoranordnung 10. Dabei ist zu erkennen, dass die Rotorblätter 22 in üblicher Weise an der Nabe 24 angebracht sind, um von dem Antriebsstrang 30 angetrieben zu werden. Somit können sich die Rotorblätter 22 in der Ausnehmung 5 in üblicher Weise drehen.
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4 zeigt den mit C bezeichneten Ausschnitt von 3 in einer größeren Detailliertheit. Bezüglich der gezeigten Komponenten sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
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Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
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Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.
