DE2712706C2

DE2712706C2 - Rotor eines Drehflügelflugzeugs

Info

Publication number: DE2712706C2
Application number: DE19772712706
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 8012 Ottobrunn Mautz; Alois Dipl.-Ing. 8011 Putzbrunn Schwarz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1977-03-23
Filing date: 1977-03-23
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE2712706A1

Description

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

Bisher sind bei den realisierten Ausführungsformen von Rotoren mit schlag- und schwenkgelenkloser Aufhängung der Rotorblätter an der Rotornabe *5 beispielsweise entsprechend der DE-PS 21 50 741 die als Rotorarme bezeichneten Halterungen für die Rotorblätter in Form von Blattwinkellagerhülsen ausgebildet, in denen sich die Rotorblätter mit Beschlägen, sog. Blattwurzelhülsen, jeweils über zwei Radiallager (z. B. so Wälzlager) abstützen. Über die Radiallager werden die während des Betriebes auf das jeweilige Rotorblatt wirkenden Schlag- und Schwenkbiegemomente auf die zugehörige Blattwinkellagerhülse bzw. die Rotornabe abgesetzt S5

Eine solche Blattaufhängung und -abstützung führt im Vergleich zu Konstruktionen mit Schlag· und Schwenkgelenken zu einer beträchtlichen Gewichtsersparnis bei der Rotornabe, hat aber demgegenüber den Nachteil von verhältnismäßig hohen Querkraft- und Biegemomentbelastungen insbesondere des zentralen Nabenteils mit den Blatthalterungen. Hierfür werden daher hochfeste metallische Werkstoffe verwendet, die kostspielig, schwierig zu verarbeiten sind und vor allem zu einem unerwünscht hohen Baugewicht des Rotors beitragen. Es besteht daher das Bestreben nach einer Senkung des Baugewichts beispielsweise durch den Einsatz von faserverstärktem Kunststoff für den Rotornabenaufbau, Entsprechende Ausführungen, beispielsweise gemäß den DE-OS 20 22 873, 22 03 828, 24 2t 764, sind jedoch von komplizierter Gestalt und folglich mit einem beträchtlichen Fertigungsaufwand behaftet, wobei zumeist nicht ohne metallische Beschlagteile ausgekommen wird (DE-OS 20 22 873, 22 03 828),

Der Erfindung liegt daher für einen derartigen Rotor die Aufgabe zugrunde, das Baugewicht durch den Einsatz von faserverstärktem Kunststoff bot einer hierfür geeigneten Konfiguration der Rotornabe in einer Weise zu senken, daß eine einfache und billige Fertigung geradezu verbürgt ist

Diese Aufgabe ist bei einem Rotor der eingangs genannten Art gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst Demnach ist die Erfindung nicht in der bloßen Verwendung von Faserverbundkunststoff zu sehen, dessen Steifigkeits- und Festigkeitsverhalten eine auch bei Wechselbeanspruchungen hochfeste, gewichtsmäßig leichte Bauweise garantiert, sondern vielmehr in einer den Verzicht auf jegliche festigkeitsmindemde Unterteilung der Rotornabe ermöglichenden Verwendung dieses Werkstoffes. Damit braucht gegenüber der durch die US-PS 28 30669 bekannten mehrteiligen Metallnabenkonstruktion keine Minderung der Betriebszuverlässickeit bzw. Belastbarkeit in Kauf genommen zu werden.

Zudem brauchen bei den üblichen Rotoren mit einer geraden Anzahl von Rotorblättern, die paarweise einander diametral gegenüberliegen, für einen Ausgleich der von den Rotorblättern herrührenden Zentrifugalkräfte lediglich je Blatthalterungspaar die einander diametral gegenüberliegenden Gabel-Schenkel im wesentlichen aus von Schenkelspitze zu Schenkelspitze sich erstreckenden — also in den Hauptbeanspruchungsrichtungen orientierten — Fasersträngen zu bestehen. Für die Übertragung der Zentrifugalkräfte auf die jeweilige Blatthalterung ist es dann ausreichend, eine in Blattlängsrichtung druckbelastbare, die Blattwinkelbewegungen zulassende Verbindung zwischen den beiden Gabel-Schenkeln und dem zugehörigen Rotorblatt bzw. seiner Blattwurzel vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert Die Zeichnung zeigt in

Fig.] in einer perspektivischen Ansicht das als sog. Rotorkopf (Rotornabe) fungierende zentrale Kopfteil für einen Vierblattrjtor eines Drehflügelflugzeugs,

F i g. 2 das Kopfteil gemäß F i g. 1 in Explosionsdarstellung,

Fig.3 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Rotorarm des Kopfteils gemäß F i g. 1 und 2 in Verbindung mit einer Blattwurzel.

Bei einem Rotor eines Drehflügelflugzeugs mit vier Rotorblättern beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff ist für den Rotorkopf ein zentrales Kopfteil 1 (F i g. 1) vorgesehen, bei dem die radial nach außen sich erstreckenden Blatthalterungen, die sog. Rotorarme 2, 3, 4 und S, jeweils die Form einer Gabel aufweisen, deren beide Schenkel 2.1,3.1,4.1 bzw. 5.1 rechtwinklig zur Rotorebene flach ausgebildet sind. Dieses zentrale Kopfteil 1 ist ein integraler Körper aus einem Faserverbundwerkstoff, z. B. aus Glasfasern und einem Kunstharz, wobei die nicht dargestellten Faserstränge vorzugsweise bei den jeweils einander diametral gegenüberliegenden (Gabel-) Schenkeln 2.1 und 4.1

bzw. 3.1 und 5.1 sich durchgehend von Schenkelspitze zu Schenkelspitze erstrecken, so daß die vom betreffenden Rotorblattpaar herrührenden Zentrifugalkräfte sich über das Kopfteil ausgleichen können. Aufgrund der gewählten Form des zentralen Kopfteils 1 kann es gemäß F i g, 2 aus der Vereinigung zweier deckungsgleicher Platten 1.1 und 1.2 mit einem koaxialen Zwischenstück 13 resultieren, wozu diese drei beispielsweise im Handlaminierverfahren hergestellten Teile im noch nicht ausgehärteten, also nur vorgehärteten ,₀ Zustand zusammengefügt und unter Druck gemeinsam ausgehärtet werden können. Folglich ist die Herstellung des zentralen Kopfteils 1 als der dargestellte Faserverbundwerkstoffkörper sehr einfach. Für die Herstellung kommen aber auch andere Verfahren, wie die _|5 Roving-Spanntechnik oder maschinelle Wickelverfahren in Betracht, bei denen das Kopfteil 1 u. U. in einem Arbeitsgang herstellbar ist

Zur Aufhängung von Rotorblättern an einem derartigen zentralen Kopfteil 1 zeigt F i g. 3 eine bevorzugte Ausführungsform, wobei für ein Rotorblatt nur die Blattwurzel 6 mit dem zugeordneten Rotorarm 2 dargestellt ist Dessen Schenket 2.1 tragen über einen Bolzen 7 ein Elastomerlager 8, bei dem zwischen einem auf dem Bolzen sitzenden steifen Ringstück S.1 und einem an der Blattwurzel 6 angreifenden steifen Gabelstück 8.2 ein kegeliger Schichtkörper 8.3 mit lagenweise abwechselnden Schichten aus gummielastischem bzw. steifem Material eingefügt ist Durch einen als Drucklager wirkenden weiteren elastomeren _3(/ Schichtkörper 9 wird ein fester Sitz des Elastomsrlagers 8 in der entsprechenden Ausnehmung 6.1 der Blattwurzel 6 gesichert

Mittels einer derartigen in Blattlängsrichtung durchbelastbaren Verbindung der Blattwurze! 6 mit dem Rotorarm 2 werden die vom Rotorblatt herrührenden Zentrifugalkräfte aufdas zentrale Kopfteil l übertragen, wobei aber das Rotorblatt für die Blattwinkelverstellung drehbeweglich bleibt Um die durch eine solche (auch durch sphärische Elastomerlager realisierbare) Verbindung vorteilhafterweise zugleich sich bietende Möglichkeit der Blattverschwenkung in eine FaI ti age um den dann als Schwenkachse dienenden Bolzen 7 nutzen zu können, ist schließlich eine — am Ende der über die Verbindung hinausgehenden Blattwurzel 6 — ohnehin vorzusehende radiale Lagerung 10 über einen blattwurzelseitig lösbar angeordneten Zapfen 11.1 hergestellt Dieser ist ein Teil eines Gabelstückes 11, das einerseits mittels Bolzen 12 mit der Blattwurzel 6 verbunden und andererseits mit dem Zapfen 11.1 über ein Radialelastomerlager 13 in einer Bohrung 14 im vorgenannten Zwischenstück 1.3 (F i g. 2) des zentralen Kopfteils 1 abgestützt ist Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, brauchen nur die Bolzen 12 gezogen zu werden, um die Schwenkfreiheit der Blattwurzel 6 1 i:rzustellen. Die gewählte Anordnung hat den weiteren Verteil, daß das Gabelstück 11 gleichzeitig das Verbindungsmittel für einen Blattverstellhebel sein kann. Schließlich wird durch das Radialelastomerlager 13 eine Schwenkdämpfung des Rotorblattes erzielt

Ein zentrales Kopfteil gemäß der Erfindung sowie die vorbeschriebene, dem Kopfteil angepaßte Konzeption einer Blattaufhängung ist selbstverständlich auf einen Vierblattrotor bzw. auf eine gerade Anzahl von Rotorblättern nicht beschränkt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotor c-es Drehflügelflugzeugs, dessen Rotorblätter an der Rotornabe über Blattwinkellager in radial nach außen sich erstreckenden Blatthalterungen drehwinkelbewegljch angeordnet sind, welche jeweils die Form einer Gabel aufweisen, deren beide Schenkel rechtwinklig zur Rotorebene flach ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotornabe und Blatthalterungen (2 bis 5) zu ι ο einem einstückigen Faserverbundkunststoffkörper zusammengefaßt sind durch stoffschlüssige Vereinigung zweier im wesentlichen deckungsgleichen Platten (t.l, 1.2) mit einem koaxialen Zwischenstück (13).

2. Rotor nach Anspruch 1 mit einer geraden Anzahl von Rotorblättern, die paarweise einander diametral gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß je Blatthalterungspaar (2, 4 bzw. 3, 5) die einander diametral gegenüberliegenden Gabel-Schenkel (2J, 4.1 bzw. 3.1,5.1) im wesentlichen aus von Scherikelspitze zu Schenkelspitze sich erstrekkenden Fasersträngen bestehen.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je Blatthalterung (2) zwischen den beiden Gabel-Schenkeln (2.1) und dem zugehörigen Rotorblatt bzw. seiner Blattwurzel (6) eine in Blattlängsrichtung druckbelastbare, die Blattwinkelbewegungen zulassende Verbindung (7, 8, 9) hergestellt ist

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattwurzel (6) an ihrem in der Blatthalterung (2) über die druckbelastbare Verbindung (7, 8, 9) hinausgehende;! Ende mittels eines blattwurzelseitig losbar jn Zapfens (11.1) an der Rotornabe drehbeweglich abge: utzt ist