DE2701519C3 - Rotor für ein Drehflügelflugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Rotoren mit einer torsionselastischen Verbindung je Rotorblattpaar werden bisher diese Verbindungen in Form von paketartig zusammengefaßten Zuglamellen ausgebildet, wobei die Lamellenpakete über Bolzen an den Blattwurzeln bzw. speziellen Beschlagen angreifen, welche sich als sogenannte Blattwurzelhülsen in Blattwinkellagerhülsen des Rotorkopfes drehbeweglich abstützen (DE-PS 15 31361). Hierbei werden die während des Betriebes auf das jeweilige Rotorblatt wirkenden Schwenk- und Schlagbiegemomente über jeweils zwei Radiallager auf die zugehörige Blattwinkellagerhülse übertragen. Eine solche Blattaufhängung führt natürlich im Vergleich zu Konstruktionen mit zusätzlichen Schlag- und Schwenkgelenken zu einer beträchtlichen Gewichtsersparnis beim Rotorkopf, hat aber demgegenüber auch den Nachteil einer stärkeren Belastung der Rotorblätter durch die Momente aus der Schlag- und Schwenkbiegung. So vermag bei dem durch die DE-AS 15 56 414 bekannten Rotor aufgrund der mittels eines Gelenklagers hergestellten Abstützung des jeweiligen Rotorblattes die torsionselastische Verbindung zu dessen Entlastung von diesen Momenten beizutragen. Wenn auch hier die Gelenklager zugleich die Funktion einer Blattwinkellagerung erfüllen sollen, so kann aber dieser Rotor hinsichtlich des Baugewichts gegenüber dem erstgenannten bekannten Rotor nicht schon als eine gleichwertige Lösung angesehen werden. Denn es wird nicht offenbart, wie ein geringes Baugewicht ohne Minderung von Sicherheitskriterien praktisch erreichbar ist. Eine entsprechende Lösung soll daher die Erfindung bei einem Rotor der eingangs genannten Art aufzeigen.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung ist demnach nicht bloß in einem gänzlichen Verzicht auf einzelne Verbindungselemente bzw. auf die Lösbarkeit der torsion^elastischen Verbindung zwischen den jeweils zusammengehörigen Rotorblättern zu sehen, sondern vielmehr in einem derartigen integralen Verbund unter Berücksichtigung möglicher Schäden an der torsionselastischen Verbindung.

Demgegenüber ist bisher bloß für starre Luftschrauben die sogenannte Ganzherstellung, also eine an der Nabe durchgehende Ausgestaltung der Luftschraube bekannt (WGL-Bericht Nr. 3/1962 der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Luftfahrt E. V.).

Bei dem Rotor gemäß der Erfindung läßt sich sogar in besonders einfacher Weise ein gewisser Abbau der Schlagbiegemomente erreichen, und zwar durch Ausbildung der torsionselastischen Verbindung als ein zusätzlich in Blattschlagrichtung biegeweicher Bestandteil des Bauteils. Dies macht den Rotor besonders geeignet für die Verwendung als Heckrotor.

■to Überdies kann bei einem Rotor gemäß der Erfindung ohne Schwierigkeiten die in der DE-OS 26 56 296 vorgeschlagene Zentrierung der torsionselastischen Verbindung im Rotorkopf realisiert werden, bei der also die Verbindung um ihre Längsachse drehbeweglich ist und folglich — wie bei einem Rotor ohne Zentrier- oder Haltevorrichtungen für die Rotorblattpaare — im wesentlichen nur noch die statische Winkelung im Steuerfalle der Rotorblätter für die Torsionsbeanspruchung der Verbindung des betreffenden Rotorblattpaares maßgeblich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt schematisch in

F i g, 1 den zentralen Teil eines Rotors, zum überwiegenden Teil im Längsschnitt und hier abgebrochen dargestellt,

Fig. 2 auch im Schnitt eine Alternative zu einer in Fig. 1 angedeuteten zentralen Blatthalterung.

Bei dem Rotor gemäß Fig. 1 beispielsweise mit vier Rotorblättern 1, von denen nur ein Rotorblattpaar ersichtlich ist, sind jeweils die beiden einander diametral gegenüberliegenden Rotorblätter zu einem integralen Bauteil vereinigt. Die Rotorblätter 1 bestehen aus faserverstärktem Kunststoff mit in Blattlängsrichtung sich erstreckenden Fasersträngen 1.1, welche je Bauteil bzw. Rotorblattpaar von der Blattspitze des einen Rotorblattes zu der Blattspitze des anderen Rotorblat-

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tes verlaufen. Hierdurch werden die bei dem eingangs beschriebenen Rotor erforderlichen Blattbeschläge in Form von Blattwurzelhülsen und ferner Verbindungsbolzen eingespart. Im Bereich zwischer; den Blattwurzeln sind die Faserstränge 1.1 zu einer (aus Gründen der Blauwinkelverstellung) torsionselastischen Verbindung 2 (2.1) der Rotorblätter 1 zusammengefaßt, wobei die Verbindung ein zugleich in Blattschlagrichtung biegeweicher Bestandteil des Rotorblattpaares ist Letztere — zum Abbau der Schlagbiegemomente der Rotorblätter 1 beitragende — Maßnahme wird durch die in F i g. 1 senkrecht zur Zeichenebene verlaufende torsionselastische Verbindung 2.1 des zweiten nicht ersichtlichen Rotorblattpaares verdeutlicht. Hiernach weisen die beiden torsionielastischen Verbindungen 2 und 2.1 jeweils im wesentlichen die Form eines Stabes auf, der rechtwinklig zur Rotorebene flach ausgebildet ist.

Entsprechend der vorbeschriebenen Ausbildung ist das jeweilige Bauteil bzw. Rotorblattp^ar im Bereich der Blattwurzeln über je ein die Blattwinkel- und Blattschlagbewegungen zulassendes Lager 3 nach Art eines Gelenk- bzw. sphärischen Lagers am Rotorkopf 4 abgestützt Jedes Lager 3 besteht aus einem achsparallel zur Rotordrehachse im Rotorkopf 4 angeordneten Bolzen 3.1 mit einer kugeligen Ausbauchung oder besser mit einem lösbar aufsitzenden Kugelstück einerseits und einem äußeren Ringkörper 3.2 andererseits, zwischen denen ein entsprechend gewölbter Schichtkörper 3.3 mit lagenweise abwechselnden Schichten aus gummielastischem und metallischem Material eingefügt ist. Bei dieser — natürlich auch mit konventionellen Gelenken realisierbaren — Abstützung werden die von den Rotorblättern 1 herrührenden Zentrifugalkräfte gemeinsam von den beiden zugehörigen Lagern 3 und der torsionselastischen Verbindung 2 (2.1) aufgenommen.

Da sich Brüche oder ähnlich auswirkende Schäden bei der jeweiligen torsionselastischen Verbindung 2 (2.1) nicht ausschließen lassen, sind aus Sicherheitsgründen zusätzlich je Rotorblatt gesonderte Faserstränge 5 vorgesehen, die ausgehend von der Blattspitze den Ringkörper 3.2 des Lagers 3 schlauf enanig umschlingen und zurück zur BlatLspitze verlaufen. Mittels dieser Faserstränge 5 können im Schadensfall der torsionselastischen Verbindung 2 (2.1) die Zentrifugalkräfte über das jeweilige Lager 3 auf den Rotorkopf 4 übertragen werden.

Erforderlichenfalls können die Lager 3 aber auch von den Zentrifugalkräften freigehalten werden, indem entweder der Ringkörper 3.2 in der zugehörigen Blattwurzel oder der Bolzen 3.1 im Rotorkopf 4 mit Spiel in Blattlängsrichtung angeordnet wird; dieses nicht dargestellte Spiel wird mindestens gleich der Dehnung der Faserstränge unter Last sein. Diese Maßnahme ist allerdings wegen möglicher Unwuchten und Vibrationen in Rotorblattachsenrichtung nur Sinnvoll, sofern die torsionselastischen Verbindungen 2 und 2.1 im Rotorkopf 4 zentriert sind, beispielsweise gemäß Fig. 1 mittels Distanzplatten 6, die mit dem Rotorkopf und zusätzlichen Kunststoff-Beschlägen 7 der torsionselastischen Verbindungen verschraubt oder auch verklebt sein können. Eine andere Möglichkeit der Zentrierung der torsionselastischen Verbindungen 2 und 2.1 im Rotorkopf 4 zeigt Fig.2. Hier ist je Verbindung 2 bzw. 2.1 eine Lagerung 8 vorgesehen, welche wie die vorbeschriebenen Lager 3 Winkelbewegungen zuläßt, so daß bei der zyklischen Blattwinkelverstellung das jeweilige Rotorblattpaar ohne Verwindung seiner torsionselastischen Verbindung kippen kann. Die Lagerung 8 kann gemäß Fig.2 aus Elastomer-Lagern der vorbeschriebenen Art bestehen, wobei die beiden inneren Kugelstücke 8.1 übereinander auf einem koaxial zur Rotordrehachse angeordneten Zentralbolzen 9 sitzen.

Hier sei noch auf einen weiteren beträchtlichen Vorteil einer solchen Zentrierung bei einem Rotor der vorbeschriebenen Konzeption verwiesen: Unter Verwendung des Zentralbolzens 9 als Drehachse können die in verschiedenen Ebenen angeordneten Rotorblattpaare nach dem Ziehen der Bolzen 3.1 in eine sogenannte Zweiblattfaltlage, d. h. zur Deckung gebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Rotor für ein Drehflügelflugzeug mit einer geraden Anzahl von Rotorblättern, die paarweise einander diametral gegenüberliegend am Rotorkopf über Blattwinkellager drehbeweglich abgestützt sind, wobei je Rotorblattpaar eine zugfeste, aber torsionselastische Verbindung zwischen den Rotortlättern wurzelseitig hergestellt und die Abstützung des jeweiligen Rotorblattes im Wurzelbereich über je ein zumindest die Blattwinkel- und Blattschlagbewegungen zulassendes Lager hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die torsionselastische Verbindung (2; 2.1) mit den beiden zugehörigen Rotorblättern (1) derart zu einem integralen Faserverbundbauteil vereinig; ist, daß sowohl Faserstränge (1.1) im wesentlichen von der Blattspitze des einen Rotorblattes zur Blattspitze des anderen Rotorblattes verlaufen als auch Faserstränge (5) ausgehend von der Blattspitze des jeweiligen Rotorblaues den blattseitigen Teil (Ringkörper 3.2) des zugehörigen Lagers (3) schlaufenartig umschlingen und zurück zur Blattspitze verlaufen.

2. Rotor nach Anspruch 1, insbesondere als Heckrotor, dadurch gekennzeichnet, daß die torsionselastische Verbindung (2; 2.1) als ein zusätzlich in Blattschlagrichtung biegeweicher Bestandteil des Bauteils ausgebildet ist.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die torsionselastische Verbindung (2; 2.1) im wesentlichen die Form eines Stabes aufweist, der rechtwinklig zur Rotorebene flach ausgebildet ist.

4. Rotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die torsionselastische Verbindung (2; 2.1) um ihre Längsachse drehbeweglich im Rotorkopf (4) zentriert ist.

5. Rotor nach einem oder .mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Lager (3) nach Art eines Gelenklagers ausgebildet ist.

6. Rotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der blattseitige oder rotorkopfseitige Teil (Ringkörper 3.2 bzw. Bolzen 3.1) des Lagers (3) mit Spiel in Blattlängsrichtung angeordnet ist.