DE69202519T2 - Rotorblätter eines Hubschraubers. - Google Patents

Rotorblätter eines Hubschraubers.

Info

Publication number
DE69202519T2
DE69202519T2 DE69202519T DE69202519T DE69202519T2 DE 69202519 T2 DE69202519 T2 DE 69202519T2 DE 69202519 T DE69202519 T DE 69202519T DE 69202519 T DE69202519 T DE 69202519T DE 69202519 T2 DE69202519 T2 DE 69202519T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
section
moment coefficient
longitudinal moment
region
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69202519T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69202519D1 (de
Inventor
Frederick John Perry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AgustaWestland Ltd
Original Assignee
Westland Helicopters Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westland Helicopters Ltd filed Critical Westland Helicopters Ltd
Publication of DE69202519D1 publication Critical patent/DE69202519D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69202519T2 publication Critical patent/DE69202519T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/46Blades
    • B64C27/463Blade tips

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf Hubschrauberrotorblätter.
  • Die EP-A-0037633 offenbart ein Hubschrauberrotorblatt, bei dem eine verbesserte Leistungsfähigkeit bei rücklaufendem Blatt dadurch erreicht wird, daß Tragflügelprofilquerschnitte verwendet werden, die über die Blattspannweite unterschiedliche aerodynamische Eigenschaften aufweisen. So wird in einem äußeren Bereich ein hinten belasteter Tragflügelquerschnitt mit Eignung für große Anstellwinkel (einem Nase-nach-unten oder negativen Grundlängsmomentenbeiwert) verwendet, um das Rücklaufverhalten des Blatts zu verbessern, und schädliche Auswirkungen solcher Abschnitte werden durch einen Tragflügelprofilquerschnitt ausgeglichen, der in einem inneren Bereich eine Reflexwölbungslinie (einen Nase-nach-oben oder positiven Grundlängsmomentenbeiwert) aufweist.
  • Das Ausmaß der hinteren Belastung oder des negativen Grundlängsmomentenbeiwerts (und damit der Ablösewinkel des Rotorblatts), welches im äußeren Bereich des bekannten Rotorblatts eingesetzt werden kann, hängt von der Größe der Reflexwölbung ab, die im inneren Bereich eingesetzt werden kann, und auch vom Ausmaß der Spannweite des inneren Bereichs, der zum Ausgleichen der Momente im äußeren Bereich verwendet werden kann. Dies wird zu einem gewissen Maß durch Begrenzungen der Leistungsfähigkeit vorgegeben, die bedingen, daß sich die Reflexwolbung nicht weiter als etwa 70 % des Blattradius nach außen erstrecken sollte.
  • Dies hat bis heute den negativen Grundlängsmomentenbeiwert, der im äußeren Bereich der bekannten Blätter nach der EP-A- 0037633 eingesetzt werden kann, auf etwa -0,03 beschränkt.
  • Das Ausführungsbeispiel des Rotorblatts, das in der EP-A-0037633 gezeigt ist, beschreibt die Erfindung eines verteilten Tragflügelquerschnitts, die in einem Rotorblatt verkörpert ist, welches gemäß der GB-A-1538055 aufgebaut ist. Dieses Blatt hat einen parallelen mittleren Abschnitt konstanter Blattiefe und ist gekennzeichnet durch einen rückwärts gepfeilten Endabschnitt, der in der Draufsicht einen sich vorwärts erstreckenden Vorderkantenbereich aufweist, einen rückwärts gepfeilten Vorderkantenabschnitt eine rückwärts gepfeilte, äußerste Endkante und eine rückwärts gepfeilte Vorderkante, was dazu führt, daß die Blattiefenabmessung im Endbereich größer ist als die des mittleren Bereichs. Die verteilten Tragflügelquerschnitte der EP-A-0037633 befinden sich in den inneren und äußeren Abschnitten des mittleren Bereichs, wobei diese Kombination Rotorblätter ergibt, die sich als sehr erfolgreich erwiesen haben, indem sie den zulässigen Rotorbetriebsbereich beträchtlich vergrößern, und die ein wesentlicher Faktor in der Aufstellung des absoluten Geschwindigkeitsweltrekords für Hubschrauber von 249,10 mph (400,81 km/hr) waren, der von einem Hubschrauber "Westland Lynx" im Jahre 1986 aufgestellt wurde.
  • Ein Ziel dieser Erfindung besteht darin, die Leistungsmerkmale derartiger Hubschrauberrotorblätter weiter zu verbessern.
  • Demgemäß schafft die Erfindung in einer Hinsicht ein Hubschrauberrotorblatt mit einem Wurzelende zur Befestigung an einem Rotorkopf, einem mittleren Abschnitt konstanter Blattiefenabmessung und einem Endabschnitt am Ende des mittleren Abschnitts, welches beim Betrieb einen Rotorradius festlegt, wobei der Endabschnitt eine Blattiefenabmessung besitzt, die größer ist als die des mittleren Abschnitts, wobei ein äußerer Bereich des mittleren Abschnitts einen negativen Grundlängsmomentenbeiwert (basic pitching moment coeffizient) hat, dessen Absolutwert nicht kleiner als 0,02 ist, und wobei ein innerer Bereich des mittleren Abschnitts einen Grundlängsmomentenbeiwert hat, der positiver ist als der des äußeren Bereichs, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt einen positiven Grundlängsmomentenbeiwert hat.
  • Der Grundlängsmomentenbeiwert des inneren Bereichs kann ein positiver Grundlängsmomentenbeiwert sein.
  • Vorzugsweise ist der Absolutwert des Grundlängsmomentenbeiwerts des Endabschnitts das 0,5 bis 1,0-fache des Grundlängsmomentenbeiwerts des inneren Bereichs.
  • Der negative Grundlängsmomentenbeiwert des äußeren Bereichs kann etwa -0,09 betragen.
  • In einer Ausführungsform kann der Endabschnitt einen positiven Grundlängsmomentenbeiwert zwischen 0,015 und 0,03 aufweisen, der innere Bereich einen positiven Grundlängsmomentenbeiwert von etwa 0,03 und der äußere Bereich einen negativen Grundlängsmomentenbeiwert von etwa -0,09.
  • Der innere Bereich des mittleren Abschnitts kann sich bis zu einer Radialstation des Rotors von etwa 0,65 R erstrecken, der äußere Bereich zwischen 0,65 R und etwa 0,86 R und der Endabschnitt zwischen 0,86 R und etwa 0,95 R.
  • In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Hubschrauberrotorblatt mit einem Wurzelende zur Befestigung an einem Rotorkopf, einem mittleren Abschnitt mit konstanter Blattiefenmessung und einem Endabschnitt am Ende des mittleren Abschnitts, das beim Betrieb einen Rotorradius festlegt, wobei der Endabschnitt einen sich nach vorn erstreckenden Vorderkantenbereich aufweist, einen rückwärts gepfeilten Vorderkantenbereich, eine rückwärts gepfeilte, äußerste Blattspitze und eine rückwärts gepfeilte Hinterkante, wobei eine Blattiefenabmessung des Endabschnitts größer ist als die Blattiefenabmessung des mittleren Abschnitts, wobei ein äußerer Bereich des mittleren Abschnitts einen negativen Grundlängsmomentenbeiwert hat, dessen Absolutwert nicht kleiner als 0,02 ist, und ein innerer Bereich des mittleren Abschnitts einen Grundlängsmomentenbeiwert hat, der positiver ist als der des äußeren Bereichs, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt einen positiven Grundlängsmomentenbeiwert hat.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
  • Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines bekannten Rotorblatts ist,
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Momentenausgleichsmodells ist, welches zur Berechnung von zulässigen Momentgrößen in einem erfindungsgemäßen Rotorblatt verwendet wird,
  • Fig. 3 eine graphische Darstellung von Auslegungspunkten für das erfindungsgemäße Rotorblatt ist, und
  • Fig. 4 und 5 graphische Darstellungen zum Vergleich von Betriebseigenschaften des bekannten Rotorblatts mit dem erfindungsgemäßen Rotorblatt sind.
  • Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 1, weist ein Hubschrauberrotorblatt 11 ein Wurzelende 12 auf, einen mittleren Abschnitt 13 und einen Endabschnitt 14. Das Wurzelende 12 ist zur Befestigung an einem nicht dargestellten Rotorkopf während des Betriebs zur Drehung um eine im allgemeinen vertikale Achse 15 angepaßt. Der mittlere Abschnitt 13 hat eine konstante Blattiefenabmessung C und weist einen inneren Bereich 16 auf, der sich bis zu einer Radialstation e&sub1; erstreckt, sowie einen äußeren Bereich 17, der sich bis zu einer Radialstation e&sub2; erstreckt.
  • Der Endbereich 14 ist gemäß der Lehre der GB-A-1538055 aufgebaut und schließt einen nach vorn verlaufenden Vorderkantenbereich 18 ein, einen rückwärts gepfeilten Vorderkantenbereich 19, eine rückwärts gepfeilte, äußerste Endkante 20 und eine rückwärts gepfeilte Hinterkante 21, die eine Blattiefenabmessung Q festlegen, die größer als die Blattiefenabmessung C des mittleren Bereichs 13 ist. Das Blatt ist entsprechend der Lehre der EP-A-0037633 aufgebaut, wobei der mittlere Abschnitt 13 Tragflügelquerschnitte aufweist, deren Längsmoment (Cm) für Hubschrauber groß ist, aber von mäßiger Größe ist, wenn Tragflügel im allgemeinen betrachtet werden; typischerweise wird ein Tragflügelquerschnitt mit einem negativen Grundlängsmomentenbeiwert (Cmo&sub2;) von -0,03 im äußeren Bereich 17 verwendet, ausgeglichen durch einen Tragflügelquerschitt im inneren Bereich 16 mit einem Grundlängsmomentenbeiwert (Cmo&sub1;) von 0,03, um ein Ausgleichssollmoment von 0 an der Blattwurzel 12 zu erzielen. Daher ist das Verhältnis Cmo&sub2;/Cmo&sub1; für das bekannte Rotorblatt -1.
  • Bei den bekannten Rotorblättern wird im Endbereich 14 zwischen der Radialstation e&sub2; und einer Radialstation e&sub3; ein Tragflügelquerschnitt 14 verwendet, der herkömmlicherweise einen Grundlängsmomentenbeiwert (Cmo) von etwa 0 aufweist, wobei derartige Rotorblätter von großem Nutzen waren und einen wesentlichen Beitrag zur Aufstellung des oben erwähnten Geschwindigkeitsweltrekords geleistet haben.
  • Bei der Suche nach weiteren Verbesserungen des durch solche Rotorblätter erzielten Betriebsverhaltens betrachtete der Erfinder die Eigenschaften des Endbereichs 14 insbesondere hinsichtlich dessen hervorragenden Verhaltens bei großen Anstellwinkeln auf dem rücklaufenden Weg, das aus dem Grundriß resultiert. Insbesondere bringt die vergrößerte Blattiefenabmessung (CT) zusammen mit dem Vorwärtsschritt der Vorderkante eine deutliche Verringerung der lokalen Anstellwinkel aufgrund lokal induzierter Strömungseffekte mit sich. Weiterhin gewährleistet der Grundriß, wie in der GB-A-1538055 offenbart, daß sich eine stabile, organisierte Strömung entwickelt, sobald die Ablösung einsetzt, was verhindert, daß der Endbereich 14 am Ablösevorgang des rücklaufen Blatts teilnimmt. Da der Grundriß und nicht die Form des Tragflügelquerschnitts das Ablöseverhalten bei großen Anstellwinkeln steuert, hat der Endbereich 14 ein verringertes Verhältnis von Dicke zu Blattiefe, um ein verbessertes Verhalten des vorlaufenden Blattes bei großen Machzahlen zu erzielen, ohne die Leistungsfähigkeit des rücklaufenden Blatts zu verschlechtern.
  • Der Erfinder hat erkannt, daß die Leistungsfähigkeit bei großen Anstellwinkeln insbesondere hinsichtlich des Verhaltens des rücklauf enden Blatts, die durch den Grundriß des Endbereichs 14 erzielt wird, mit hinten belasteten Tragflügelquerschnitten großer Leistungsfähigkeit vergleichbar war, d.h. mit Tragflügelquerschnitten mit einem negativen Grundlängsmomentenbeiwert. Er folgerte, daß wenn Grundrißeffekte die Verluste der Leistungsfähigkeit bei großem Anstellwinkel ausgleichen können, die normalerweise mit Tragflügelquerschnitten mit Reflexwölbung einhergehen (d.h. Tragflügelquerschnitte mit einem positiven Grundlängsmomentenbeiwert), die Verwendung von Tragflügelquerschnitten mit Reflexwölbung zur Erzeugung eines beabsichtigten Nase-nach-oben-Moments im Endbereich 14 möglich sein sollte.
  • Die Verwendung eines Tragflügelquerschnitts mit einem positiven Grundlängsmomentenbeiwert im Endbereich 14 (CmoT) zusätzlich zu einem ähnlichen Querschnitt im inneren Bereich 16 könnte einen signifikanten Anstieg des im äußeren Bereich 17 verwendeten negativen Grundlängsmomentenbeiwerts (Cmo&sub2;) ermöglichen, was für einen weiteren Anstieg des zulässigen maximalen Anströmwinkels in diesem Bereich des Blatts sorgen sollte. Da die Blattiefe (CT) des Endbereichs 14 größer ist als die Blattiefe C des mittleren Abschnitts und das dynamische Druckgefälle ziemlich groß ist, wäre nur eine geringe Größe der Reflexwölbung (positiver Grundlängsmomentenbeiwert) erforderlich, um einen wesentlichen Anstieg des negativen Grundlängsmomentenbeiwerts in dem kritischen äußeren Bereich 17 auszugleichen.
  • Bei Verwendung in Kombination mit der Momentenausgleichstechnik, die in der EP-A-0037633 offenbart ist, könnte die Verwendung eines Tragflügelquerschnitts mit einem positiven Grundlängsmomentenbeiwert im Endbereich 14 ermöglichen, daß eine signifikante Leistungsverbesserung in dem kritischen äußeren Bereich 17 des mittleren Bereichs 13 des Rotorblatts erreicht wird, die das allgemeine Einsetzen der Ablösung beim rücklaufenden Blatt bestimmt, sofern die höheren Momente zugelassen werden können.
  • Ein Hinweis auf das zulässige Momentenniveau wurde aus einem einfachen aerodynamischen Momentenausgleichsmodell erhalten, welches in Fig. 2 dargestellt ist, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. Der Momentenausgleich des negativen (oder Nase-nach-unten) Grundlängsmomentenbeiwerts (Cmo&sub2;) in dem kritischen äußeren Bereich 17 gerade innerhalb der Spitze 14 wird durch einen Tragflügelquerschnitt mit Reflexwölbung erzielt, der einen positiven (oder Nase-nach-oben) Grundlängsmomentenbeiwert (Cmo&sub1;) im inneren Bereich 16 gemäß der Lehre der EP-A-0037633 und zusätzlich gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung einen Reflexwölbungs-Tragflügelquerschnitt mit einem positiven (oder Nase-nach-oben) Grundlängsmomentenbeiwert (CmoT) im Endbereich 14 aufweist.
  • Somit hat das erfindungsgemäße Rotorblatt einen inneren Bereich 16 mit einem positiven (oder Nase-nach-oben) Grundlängsmomentenbeiwert (Cmo&sub1;), einen äußeren Bereich 17 mit einem negativen (oder Nase-nach-unten) Grundlängsmomentenbeiwert (Cmo&sub2;) sowie einen Endbereich 14 mit einem positiven (oder Nase-nach- oben) Grundlängsmomentenbeiwert (CmoT).
  • Im folgenden Beispiel haben die verwendeten Symbole die nachfolgende Bedeutung:
  • Ψ - Azimuthwinkel
  • u - Fortschrittsverhältnis V/ΩR
  • V - Vorwärtsgeschwindigkeit
  • Ω - Rotordrehzahl
  • R - Blattradius
  • r - radiale Distanz (variable)
  • - Luftdichte
  • ΩR - Blattspitzengeschwindigkeit
  • x - r/R dimensionsloser Radius
  • e - eine Blatt-Radialstation (dimensionslos)
  • α - Anstellwinkel
  • M∞ - Machzahl der ungestörten Anströmung
  • M - aerodynamisches Grundmoment
  • γ - Streichwinkel der Spitze
  • C - Blattiefe
  • CT - Blattiefe der Spitze
  • CL - Auftriebskoeffizient
  • CLMAX - maximaler Auftriebskoeffizient
  • Cm - Längsmomentenbeiwert (positiv - Nase-nach-oben)
  • Cmo - Grundlängsmomentenbeiwert (positiv - Nase-nach- oben)
  • CmRES - restlicher Längsmomentenbeiwert (positiv - Nase- nach-oben)
  • Wie im einzelnen in der EP-A-0037633 erläutert ist, kann das Längsmoment eines Rotorblatts mit Tragflügelquerschnitt durch die Gleichung dargestellt werden:
  • wobei Cmo der Tragflügelquerschnitt-Grundlängsmomentenbeiwert bei geringer Machzahl ist, der durch den Prandtl-Glauert-Faktor 1 - M²∞ modifiziert ist, und wobei ΔCmRES(M∞) und ΔCm(α) Inkremente sind, die allein vom Anstellwinkel und der Machzahl abhängen. Die EP-A-0037633 erläutert ebenfalls, daß der Term, der durch die Auslegung gesteuert werden kann, den Grundlängsmomentenbeiwert Cmo enthält, und es werden die anderen Terme zur algebraischen Vereinfachung und zwecks Erläuterung des grundlegenden Prinzips in dem folgenden Beispiel weggelassen.
  • Das aerodynamische Grundmoment (M) des Rotorblatts ist durch das Produkt aus Cmo und dem lokalen dynamischen Druckgefälle gegeben, integriert über das Blatt:
  • Nach Integration und Zusammenfassung der stetigen, sin Ψ und cos 2Ψ enthaltenden Komponenten von Gleichung 2 ergibt sich: MSTEADY
  • Die oben erwähnten, bekannten Rotorblätter werden ausgeglichen, um näherungsweise ein Blatt mit einem Längsmoment von 0 für den "einmal-per-Umdrehung"-Term (sin Ψ) an der Blattwurzel zu erhalten; es kann allerdings ein allgemeinerer Vergleich angestellt werden mit einem Rotorblatt mit gleichförmigem Grundriß und einem Tragflügelquerschnitt geringen Moments vom Wurzelende bis zum Spitzenende. Das neue Rotorblatt gemäß dieser Erfindung mit einem verteilten Tragflügelquerschnitt könnte dann so eingerichtet werden, daß die Momente nicht größer sind als die, die diesem bekannten Wert entsprechen.
  • Die wichtigste Komponente des aerodynamischen Moments ist der "einmal-per-Umdrehung"-Term (sin Ψ), da er das Rotorblatt in gleicher Weise wie die zyklische Blattverstellung verwindet.
  • Aus Gleichung 4 kann unter der Annahme, daß Cmo gleich einem Bezugs-Grundlängsmomentenbeiwert CmoR und e&sub1; = 1 ist, eine Bezugs-"einmal-per-Umdrehung"-Momentengleichung abgeleitet werden. Nach einer gewissen Umordnung ergibt sich:
  • Es sei bemerkt, daß das Verhältnis der sin Ψ-Komponente des Moments zum Bezugsmoment MREF stets das gleiche und unabhängig von der Vorwärtsgeschwindigkeit (u, dem Vorschrittsverhältnis) ist, was mit der Lehre nach der EP-A-0037633 in Einklang steht. Die Größe des Moments (M) hängt von den Verhältnissen des Rotorblatts ab, insbesondere von e&sub1;, e&sub2;, e&sub2; und CT/C, und vom Verhältnis der Längsmomentenbeiwerte Cmo&sub1;, Cmo&sub2; und CmoT.
  • Eine Anwendung der Gleichung 6 auf die Geometrie des bekannten Blatts ergibt, daß CT/C = 1,4, e&sub2;= 0,86 R, e&sub2; = 0,95 R und γ 25º, wobei bekannt ist, daß sich e&sub1; für ein gutes Ablöseverhalten des rücklaufenden Blatts nicht außerhalb etwa 0,65 R erstrecken sollte. Wenn als Bezugs-Längsmomentenbeiwert CmoR = -0,015 und der Grundlängsmomentenbeiwert des inneren Bereichs des existierenden Blatts, d.h. Cmo&sub1;, zu 0,03 angenommen wird, ist das Verhältnis von Cmo&sub1;/CmoR = -2.
  • Das Auslegungsproblem, dem der Erfinder gegenüberstand, war die Berechnung des maximalen Wertes von Cmo&sub2;/Cmo&sub1; für ein gegebenes CmoT/Cmo&sub1;, zusammen mit einem akzeptablen Wert für e&sub1;, der möglichst, aber nicht unbedingt, soweit innen wie möglich liegen sollte und jedenfalls nicht weiter außen als 0,65 R liegen sollte, wie oben angemerkt.
  • In Bezug auf den Grundlängsmomentenbeiwert des Tragflügelquerschnitts des Endbereichs (14) wurden zwei Annahmen getroffen, nämlich daß der Tragflügelquerschnitt des Endbereichs (14) den gleichen Nase-nach-oben-Grundlängsmomentenbeiwert wie der innere Bereich aufweist (CmoT/Cmo&sub1; = 1, d.h. CmoT = +0,03) oder, wenn gefunden wurde, daß die Ablösungseigenschaften des Tragflügelquerschnitts im Endbereich nachteilige Eigenschaften auf das Betriebsverhalten des Endbereichs 14 bei großen Anstellwinkeln haben, die Hälfte von dem Wert des inneren Bereichs (CmoT/Cmo&sub1; = 0,5, d.h. CmoT = +0,015), was ein sehr gemäßigtes Auslegungserfordernis darstellt.
  • In Fig. 3 ist die radiale Blattstation r/R gegenüber dem "einmal-per-Umdrehung"-Momententerm M/MRHP (sin Ψ) für unterschiedliche Verhältnisse von Cmo&sub2;/Cmo&sub1; aufgetragen, wobei CmoT/Cmo&sub1; = 1 als ausgezogene Linie und CmoT/Cmo&sub1; = 0,5 als gestrichelte Linie für jedes Verhältnis dargestellt ist. Der bevorzugte Bereich für die Lage von e&sub1; ist mit 22 bezeichnet, die Lage des Endbereichs 14 mit 23. Die erwünschte Richtung für Cmo&sub2; ist mit dem Pfeil 24 bezeichnet.
  • Zwei Lösungen des Problems sind in Fig. 3 mit 25 bezeichnet:
  • wenn CmoT/Cmo&sub1; = 1, dann e&sub1; = 0,61 R und
  • wenn CmoT/ Cmo&sub1; = 0,5, dann e&sub1; = 0,63 R.
  • In beiden Fällen ist der Maximalwert für Cmo&sub2;/Cmo&sub1; = -3, verglichen mit -1 für das bekannte Blatt. Mit anderen Worten kann der im kritischen äußeren Bereich 17 eines erfindungsgemäßen Rotorblatts verwendete Tragflügelquerschnitt bis zu etwa dem dreifachen des negativen (oder Nase-nach-unten) Grundlängsmomentenbeiwerts Cmo&sub2; des im äußeren Bereich des bekannten Blatts verwendeten Tragflügelquerschnitts aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, daß im Endbereich 14 ein Tragflügelquerschnitt mit einem mäßigen Nase-nach-oben-Grundlängsmomentenbeiwert eingesetzt wird, zusätzlich zu dem, der im inneren Bereich 16 der bekannten Rotorblätter verwendet wird.
  • Der Wert dieser bedeutenden Verbesserung der Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Momente für das Betriebsverhalten ist in Fig. 4 dargestellt, in der der Grundlängsmomentenbeiwert Cmo&sub2; des äußeren Blattbereichs 17 gegenüber dem Auftriebskoeffizienten CL aufgetragen ist und die Auswirkung auf die nutzbaren CL-Werte (CL1) dargestellt sind, wenn die Zwangsbedingungen hinsichtlich der Momente gelöst werden. CL1 ist unmittelbar proportional zur Schubleistung eines Rotors mit erfindungsgemäßen Blättern beim Einsetzen der Ablösung am rücklaufenden Blatt bei einem gegebenen Fortschrittsverhältnis. Der mit Bezugszeichen 26 bezeichnete Tragflügelquerschnitt ist der Querschnitt, der im äußeren Bereich des bekannten Rotorblatts mit einem negativen Grundlängsmomentenbeiwert von -0,03 verwendet wird, und der mit Bezugszeichen 27 bezeichnete Tragflügelquerschnitt hat erfindungsgemäß einen negativen Grundlängsmomentenbeiwert von -0,09.
  • Fig. 4 zeigt, daß bei dem existierenden Blatt ein Anstieg von Cmo&sub2; auf das Dreifache, d.h. von -0,03 auf -0,09, bei dem die erfindungsgemäße Momentenausgleichstechnik verwendenden Rotorblatt eine Erweiterung des Bereichs zulässiger Flugzustände bei Ablösung am rücklaufenden Blatt um 20 % gegenüber dem bekannten Blatt erreicht wird, wie in Fig. 4 mit 28 angegeben.
  • Die Konsequenzen der neuen Technik für die anderen beiden harmonischen Komponenten des Moments, d.h. stetige und "zweimal- per-Umdrehung" (2 cos Ψ), für die beiden in Fig. 3 dargestellten Auslegungslösungen sind in Fig. 5 dargestellt. Wiederum ist CmoT/Cmo&sub1; = 1,0 mit ausgezogener Linie und CmoT/Cmo&sub1; = 0,5 gestrichelt dargestellt. Durch Verhältnisbildung für die stetigen und "zweimal-per-Umdrehung"-Komponenten ähnlich wie in Gleichung 6 können die stetigen und "zweimal-per-Umdrehung"- Momente mit denen des Bezugsblatts verglichen werden. Fig. 5A zeigt, daß das stetige "Nase-nach-unten"-Verwindungsmoment größer ist als das Bezugsblatt mit niedrigem Moment (M/MREF (stetig) > 1), und daß es mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt. Dieses Verhalten bringt keine Betriebsprobleme mit sich und kann für das Schwebeflugverhalten geringfügig vorteilhaft sein.
  • Wie in Fig. 5B dargestellt, ist das "zweimal-per-Umdrehung"- Moment in Bezug auf das Bezugsrotorblatt mit niedrigem Moment klein (M/MREF (2 Ψ) -0,2), was daher wiederum keine Betriebsprobleme mit sich bringt.
  • Die neue Momentenausgleichstechnik nach dieser Erfindung kann bei jedem Rotorblatt mit einem Endbereich 14 verwendet werden, der einen Grundriß mit guten Eigenschaften bei großen Anstellwinkeln besitzt, wie etwa das Rotorblatt nach der GB-A- 1538055. Es wurde gezeigt, daß die Technik, die einen Reflexoder "Nase-nach-oben"-Grundlängsmomentbeiwert-Tragflügelquerschnitt im Endbereich zusätzlich zu dem in einem inneren Bereich - gemäß der EP-A-0037633 - anordnet, ermöglicht, daß wesentlich größere Längsmomente in dem kritischen äußeren Bereich gerade innerhalb des Endbereichs toleriert werden können, der gewöhnlich das Einsetzen von Ablösung am rücklaufenden Blatt bei einem Hubschrauberrotorblatt bestimmt. Das signifikant höhere Längsmoment in dem kritischen äußeren Bereich ermöglicht, daß Rotorblätter mit einer verbesserten Leistungsfähigkeit bezüglich der Ablösung am rücklaufenden Blatt verwendet werden, wodurch eine Verbesserung des Flugzustandsbereichs mit Ablösung am rücklaufenden Blatt von etwa 20 % und somit eine wesentliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines mit diesen Blättern versehenen Hubschraubers erzielt wird.

Claims (7)

1. Hubschrauberrotorblatt (11) mit einem Wurzelende (12) zur Befestigung an einem Rotorkopf, einem mittleren Abschnitt (13) konstanter Blattiefenabmessung und einem Endabschnitt (14) am Ende des mittleren Abschnitts, welches beim Betrieb einen Rotorradius festlegt, wobei der Endabschnitt (14) eine Blattiefenabmessung besitzt, die größer ist als die des mittleren Abschnitts (13), wobei ein äußerer Bereich (17) des mittleren Abschnitts (13) einen negativen Grundlängsmomentenbeiwert (basic pitching moment coeffizient) hat, dessen Absolutwert nicht kleiner als 0,02 ist, und wobei ein innerer Bereich (16) des mittleren Abschnitts (13) einen Grundlängsmomentenbeiwert hat, der positiver ist als der des äußeren Bereichs (17), dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (14) einen positiven Grundlängsmomentenbeiwert hat.
2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundlängsmomentenbeiwert des inneren Bereichs (16) des mittleren Abschnitts (13) ein positiver Grundlängsmomentenbeiwert ist
3. Rotorblatt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert des Grundlängsmomentenbeiwerts des Endabschnitts (14) das 0,5 bis 1,0 fache des Grundlängsmomentenbeiwerts des inneren Bereichs (16) des mittleren Abschnitts ist.
4. Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Grundlängsmomentenbeiwert des äußeren Bereichs (17) des mittleren Abschnitts (13) etwa -0,09 beträgt.
5. Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (14) einen positiven Grundlängsmomentenbeiwert zwischen 0,015 und 0,03 aufweist, der innere Bereich (16) einen positiven und Grundlängsmomentenbeiwert von etwa 0,03 und der äußere Bereich (17) einen negativen Grundlängsmomentenbeiwert von etwa -0,09 aufweist.
6. Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der innere Bereich (16) des mittleren Abschnitts bis zu einer Radialstation des Rotors von etwa 0,65R, der äußere Bereich (17) zwischen 0,65R und etwa 0,86R und der Endabschnitt (14) zwischen 0,86R und etwa 0,95R erstreckt.
7. Hubschrauberrotorblatt (11) mit einem Wurzelende (12) zur Befestigung an einem Rotorkopf, einem mittleren Abschnitt (13) mit konstanter Blattiefenabmessung und einem Endabschnitt (14) am Ende des mittleren Abschnitts (13), das beim Betrieb einen Rotorradius festlegt, wobei der Endabschnitt (14) einen sich nach vorn erstreckenden Vorderkantenbereich (18) aufweist, einen rückwärts gepfeilten Vorderkantenbereich (19), eine rückwärts gepfeilte, äußerste Blattspitze (20) und eine rückwärts gepfeilte Hinterkante (21), wobei eine Blattiefenabmessung des Endabschnitts (14) größer ist als die Blattiefenabmessung des mittleren Abschnitts (13), wobei ein äußerer Bereich (17) des mittleren Abschnitts (13) einen negativen Grundlängsmomentenbeiwert hat, dessen Absolutwert nicht kleiner als 0,02 ist, und ein innerer Bereich (16) des mittleren Abschnitts (13) einen Grundlängsmomentenbeiwert hat, der positiver ist als der des äußeren Bereichs (17), dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (14) einen positiven Grundlängsmomentenbeiwert hat.
DE69202519T 1991-06-14 1992-06-08 Rotorblätter eines Hubschraubers. Expired - Fee Related DE69202519T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB919112835A GB9112835D0 (en) 1991-06-14 1991-06-14 Helicopter rotor blades

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69202519D1 DE69202519D1 (de) 1995-06-22
DE69202519T2 true DE69202519T2 (de) 1996-02-08

Family

ID=10696670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69202519T Expired - Fee Related DE69202519T2 (de) 1991-06-14 1992-06-08 Rotorblätter eines Hubschraubers.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5246344A (de)
EP (1) EP0518598B1 (de)
JP (1) JP3258075B2 (de)
CA (1) CA2071028C (de)
DE (1) DE69202519T2 (de)
GB (1) GB9112835D0 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009012801A1 (de) * 2009-03-13 2010-11-18 Eads Deutschland Gmbh Anisotrope Betätigung einer Helikopterrotorblattspitze

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4401596A1 (de) * 1994-01-20 1995-07-27 Ekato Ruehr Mischtechnik Rührorgan
GB9600123D0 (en) * 1996-01-04 1996-03-06 Westland Helicopters Aerofoil
GB2312712A (en) * 1996-04-30 1997-11-05 Gkn Westland Helicopters Ltd Propeller/rotor blade
JP3170470B2 (ja) * 1997-03-24 2001-05-28 株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所 回転翼機のロータブレード
JP3916723B2 (ja) * 1997-05-15 2007-05-23 富士重工業株式会社 回転翼航空機の回転翼羽根
US6986642B2 (en) * 2002-08-30 2006-01-17 Cartercopters, L.L.C. Extreme mu rotor
US20050281676A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-22 Egolf Thomas A Multi-hedral rotary wing
US7246998B2 (en) * 2004-11-18 2007-07-24 Sikorsky Aircraft Corporation Mission replaceable rotor blade tip section
US7547193B2 (en) * 2005-07-22 2009-06-16 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor blade assembly with high pitching moment airfoil section for a rotary wing aircraft
US7513750B2 (en) * 2006-03-08 2009-04-07 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor blade tip planform
GB2486021B (en) * 2010-12-02 2017-07-19 Agustawestland Ltd Aerofoil
US10875639B2 (en) 2019-02-19 2020-12-29 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Bi-planer rotor blade

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822105A (en) * 1971-09-22 1974-07-02 United Aircraft Corp Helicopter blade
GB1538055A (en) * 1975-05-19 1979-01-10 Westland Aircraft Ltd Helicopter rotor blades
US4248572A (en) * 1978-12-11 1981-02-03 United Technologies Corporation Helicopter blade
US4314795A (en) * 1979-09-28 1982-02-09 The Boeing Company Advanced airfoils for helicopter rotor application
EP0037633B1 (de) * 1980-03-28 1986-07-30 WESTLAND plc Rotorblatt für Hubschrauber
US4569633A (en) * 1983-04-18 1986-02-11 United Technologies Corporation Airfoil section for a rotor blade of a rotorcraft
CA1243993A (en) * 1983-07-04 1988-11-01 Westland Plc Helicopter rotor blade
FR2617118B1 (fr) * 1987-06-29 1992-08-21 Aerospatiale Pale a extremite courbe pour voilure tournante d'aeronef

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009012801A1 (de) * 2009-03-13 2010-11-18 Eads Deutschland Gmbh Anisotrope Betätigung einer Helikopterrotorblattspitze
DE102009012801B4 (de) * 2009-03-13 2012-04-05 Eads Deutschland Gmbh Anisotrope Betätigung einer Helikopterrotorblattspitze

Also Published As

Publication number Publication date
JP3258075B2 (ja) 2002-02-18
GB9112835D0 (en) 1992-05-27
JPH05170186A (ja) 1993-07-09
EP0518598B1 (de) 1995-05-17
CA2071028A1 (en) 1992-12-15
CA2071028C (en) 2002-10-29
DE69202519D1 (de) 1995-06-22
EP0518598A1 (de) 1992-12-16
US5246344A (en) 1993-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69202519T2 (de) Rotorblätter eines Hubschraubers.
DE2849171C2 (de) Gegendrehmomenteinrichtung bei einem mechanisch angetriebenen
DE2555718C3 (de) Flugzeug mit zwei übereinander angeordneten, rückwärts gepfeilten Tragflügeln
DE3036353C2 (de) Rotorblatt für Drehflügelflugzeuge
DE19719922C1 (de) Einrichtung zur Beeinflussung einer Wurzelströmung
DE69202516T2 (de) Rotorblatt eines Drehflügelflugzeuges.
DE69206541T2 (de) Faserverstärkte Steuerfläche mit fokussierter Belastung.
DE2849067C2 (de)
DE69115636T2 (de) Rotorblätter eines Drehflügelflugzeuges
DE3100800A1 (de) Hubschrauberrotorblatt
DE1781227A1 (de) Lufteinlassoeffnung fuer Hubschraubertriebwerk
DE69109616T2 (de) Rotorblätter eines Drehflügelflugzeuges.
DE2621982C2 (de)
DE3025753A1 (de) Vorrichtung zur regelung von axialverdichtern
DE3140350A1 (de) Profile, insbesondere tragfluegelprofile fuer luftfahrzeuge
DE4002972A1 (de) Veraenderbares tragflaechenprofil
EP0297321B1 (de) Propeller, dessen Blätter mit einem Vorflügel versehen sind
DE1923215A1 (de) Propellerblatt
DE1481524A1 (de) Stabilisierungseinrichtung fuer schnellfliegenden,entlasteten Drehfluegel-Rotor
DE3424010A1 (de) Schraube fuer gasfoermige oder fluessige medien, insbesondere luftschraube
DE3010903A1 (de) Hubschrauber
DE2658917C2 (de) Drehflügel-Flugzeug
DE2711507A1 (de) Hubschrauberrotorblatt
DE102008046486A1 (de) Verfahren zum Landen eines Drehflüglers und Drehflügler
DE3626432C1 (de) Seitenleitwerk fuer Flugzuge mit spreizbaren Ruderklappen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee