DE69534767T2

DE69534767T2 - Hauptrotor system für hubschrauber

Info

Publication number: DE69534767T2
Application number: DE69534767T
Authority: DE
Inventors: Paul E Arlton
Original assignee: Arlton Paul E West Lafayette
Current assignee: Arlton Paul E West Lafayette
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2015-04-25
Also published as: US5628620A; WO1995029842A3; EP0757647B1; EP0757647A1; US5906476A; WO1995029842A2; AU2426395A; JPH09512515A; EP0757647A4; AU681287B2; DE69534767D1

Description

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Schub erzeugenden Rotoren für Modellhubschrauber als auch für Hubschrauber in natürlicher bzw. voller Größe. Im Spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung zugstarke Rotoren für alle Arten von Hubschraubern, und auch einfache und preiswerte Rotoren zum Einsatz in Modelhubschrauberanwendungen.
Hubschrauber sind Flugmaschinen, die die Fähigkeit haben, zu schweben und nach vorne, nach hinten und auch in seitlicher Richtung zu fliegen. Diese Wendigkeit ist auf die vielfachen Fähigkeiten des Hauptrotorsystems zurückzuführen. Seit der Erfindung von Hubschraubern in den 30er-Jahren des 20. Jahrhunderts wurden beträchtliche Anstrengungen unternommen, um die Hubschraubertechnologie voranzubringen, wobei sich ein wesentlicher Prozentsatz dieser Anstrengungen auf das Hauptrotorsystem konzentrierte.
Während die Technologie von Hubschraubern in natürlicher Größe voranschritt, blieben Modellhubschrauber mangels geeigneter Motoren, Funksteuerungsanlagen und Konstruktionswerkstoffe praxisuntauglich. In demselben Maße, wie sich der Stand der Technik bei Hubschraubern in natürlicher Größe in den 50er und 60er-Jahren des 20. Jahrhunderts weiterentwickelte, hat man viele neue Modellhubschrauberkonstruktionen entwickelt, von denen sich aber keine als praxistauglich erwies. Konstrukteure von Modellhubschraubern haben oftmals die Konstruktionen von in natürlicher Größe ausgeführten Hubschraubern abgekupfert, ohne die grundlegenden Unterschiede zwischen einem Fluggerät in natürlicher Größe und einem Modellfluggerät zu verstehen. Im Ergebnis waren im Maßstab verkleinerte Modellhubschrauber während des Flugs typischerweise unstabil und auch mit zu geringer Motorleistung ausgestattet.
Während Modellhubschrauber und Hubschrauber in natürlicher Größe mechanisch gesehen ähnlich sind, unterscheiden sich die aerodynamischen Eigenschaften, Betriebsdrehzahlen und die Gewichte von Modellhubschraubern sehr stark von denen ihrer in voller Größe ausgebildeten Gegenstücke. Die Rotoren von Modellhubschraubern arbeiten in einem niedrigen Drehzahlbereich, wo der aerodynamische Widerstand aufgrund der Dicke des Rotorblattprofils zu einem sehr wichtigen Punkt wird. Frühe Versuche, die bei in voller Größe ausgebildeten Hubschraubern verwendeten, dicken Tragflächenprofile einzusetzen, schlugen zum Teil fehl, weil die damals erhältlichen Motoren den hohen Luftwiderstand der Rotorblätter nicht überwinden konnten.
In den 70er-Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelten Hobbyflieger die ersten praxistauglichen Modellhubschrauber. Leichtere Funksteuerungsanlagen, leistungsfähigere Motoren und eine systematische Entwicklungsarbeit trugen jeweils zu frühen Erfolgen bei. Ein großer Teil der Modellhubschrauberkonstruktion wurzelt jedoch in der Tradition. Obwohl die Hubschraubertechnologie seit dieser Zeit beachtliche Fortschritte gemacht hat, sind die Konstruktionen und Konstruktionsphilosophien dieser Ära in der Anwendung immer noch weit verbreitet. Mit einem besseren Verständnis der für kleine Maßstäbe geltenden aerodynamischen und kinematischen Verhältnisse lässt sich ein Modellhubschrauberrotor mit Fähigkeiten entwerfen, die über die der derzeit erhältlichen hinausgehen. Bestimmte Aspekte des Rotors können auch für in voller Größe ausgebildete Fluggeräte nützlich sein.
Weil das Hauptrotorsystem eines Hubschraubers dazu in der Lage ist, so viele Flugfunktionen auszuführen, ist es üblicherweise mechanisch sehr komplex. Derzeit erhältliche Modellhubschrauber weisen unzählige Schubstangen, Abzweigarme, Kugelgelenke sowie teuere Kugellager auf. In Taumelscheibenbaugruppen zum Steuern des Hauptrotors werden oftmals spezielle Kugellagereinheiten eingesetzt, die die Kosten noch weiter in die Höhe treiben.
In der US-A-4 419 051 ist ein Hauptrotorsystem eines in Normalgröße ausgebildeten Hubschraubers offenbart, das gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildet ist.
Im Hinblick auf die Kosten, die Komplexität und das Hubvermögen moderner Rotorsysteme besteht ein Bedarf an einem zugstarken Rotorsystem, das relativ einfach, kostengünstig und leicht herzustellen ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein zugstarkes Rotorsystem für Hubschrauber in voller Größe und Modellhubschrauber bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und preiswertes Rotorsystem zur Verwendung in Modellhubschraubern zu schaffen.
Die oben genannten Aufgaben werden durch einen Hauptrotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Allgemein ausgedrückt wird ein Hauptrotorsystem für einen Hubschrauber bereitgestellt. Eine derartige Vorrichtung ist im Allgemeinen an einem Hubschrauber angebracht und stellt eine steuerbare Triebkraft zur Verfügung, um den Hubschrauber in die Luft zu erheben und ihn in eine beliebige Richtung zu treiben.
Genauer gesagt umfasst das Rotorsystem zur Erzeugung des aerodynamischen Auftriebs Rotorblätter und Hilfsrotorblätter. Diese Hilfsrotorblätter sind auch dahingehend wirksam, die Steuerung und Stabilität des Rotors zu erhöhen. Das Rotorsystem umfasst auch eine Taumelscheibenbaugruppe und eine Gestängeeinrichtung, um die Steuerbefehle des Piloten auf die sich drehenden Rotorblätter zu übertragen.
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich dem Fachmann bei Betrachtung der nun folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, in der die An zur Ausführung der Erfindung veranschaulicht ist, wie sie gegenwärtig als optimal angesehen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die ausführliche Beschreibung bezieht sich insbesondere auf die begleitenden Zeichnungen. In diesen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Modellhubschraubers mit einem Hauptrotorsystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Hauptrotorsystems von 1, wobei alle anderen Teile des Hubschraubers der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
3 eine schematische Darstellung eines vereinfachten Hauptrotorblatts;
4 eine schematische Darstellung eines Hauptrotorblatts mit Schlaggelenken und Schwenkgelenken;
5 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht von Nabenteilen, die im Hauptrotorsystem der 1 und 2 enthalten sind, in der Einzelheiten der Nabenteile vor der Montage gezeigt sind, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
6 eine perspektivische Ansicht der das Hauptrotorsystem bildenden Nabenteile von 5, in der Einzelheiten nach der Teilmontage gezeigt sind, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
7 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der Nabenbaugruppe des Hauptrotorsystems, in der der Rotorblatthalter und die Wippenbefestigung gezeigt sind, wie sie vor ihrer Anbringung an die Nabenbaugruppe aussehen, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
8 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der Nabenbaugruppe des Hauptrotorsystems, in der die Komponenten der Abzweigarm-Verbindungsbefestigung gezeigt sind, bevor sie an der Nabenbaugruppe angebracht werden, wobei der Übersichtlichkeit halber alle anderen Teile weggelassen sind;
9 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der Nabenbaugruppe des Hauptrotorsystems, in der der Hilfsrotor gezeigt ist, wie er vor der Anbringung an der Nabenbaugruppe aussieht, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
10 eine Ansicht ähnlich 9, in der der Hilfsrotor nach erfolgter Teilmontage an der Nabenbaugruppe gezeigt ist, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
11 eine Ansicht ähnlich 10, in der das Rotorblatt und die Rotorwellenbefestigung gezeigt sind, wie sie aussehen, bevor sie an die Nabe und die Hilfsrotorbaugruppe angebaut werden, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
12 eine auseinander gezogene Ansicht des oberen und unteren Lagerhalteblocks, die in dem in 2 und 11 gezeigten Hauptrotorsystem enthalten sind, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
13 eine Stirnansicht eines Blatthalters, in der die relative Lage der Schlag- und Schwenkgelenkachsen dargestellt ist;
14 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der Taumelscheibe des Hauptrotorsystems der 1 und 2;
15 eine 14 ähnliche Ansicht, in der eine Kugel/Laufring-Einstellung gezeigt ist, die sich für den Einsatz in der Taumelscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung eignet;
16 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht, in der gezeigt ist, wie die Taumelscheibe von 14 am oberen Lagerblock der 11 und 12 angebracht ist, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
17 eine perspektivische Ansicht der montierten Taumelscheibe, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
18 eine Seitenansicht des Hauptrotorsystems von 1, in der in erster Linie die Wirkungsweise der Abzweigarm-Steuergestängeteile gezeigt ist, wobei Abschnitte der im Querschnitt gezeigten Taumelscheibe das Hauptrotorblatt im Ansprechen auf ein Verkippen der Taumelscheibe neigen, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
19 eine Seitenansicht des Hauptrotorsystems von 1, in der in erster Linie die Wirkungsweise der Hilfsrotor-Steuergestängeteile gezeigt ist, die das Hilfsrotorblatt im Ansprechen auf ein Verkippen der Taumelscheibe neigen, wobei Abschnitte der Taumelscheibe, des Rotorblatts und des Hilfsrotors im Querschnitt gezeigt und alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind;
20 eine Querschnittsansicht eines typischen Rotorblatts;
21a-g sind Ansichten eines Rotorblatts gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Einzelheiten von Tragflächenquerschnitten an mehreren Stellen entlang der Spannweite des in 21 gezeigten Rotorblatts gezeigt sind, um die Verwindung und Wölbung des Rotorblatts darzustellen; und
22 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Hauptrotorsystems, in dem kollektiv verstellbare Hilfsrotorblätter verwendet werden, wobei alle anderen Teile der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Mit Bezug auf 1 umfasst ein Hubschrauber 15 gemäß der vorliegenden Erfindung einen großen Hauptrotor 1, der den Hubschrauber 15 in die Luft erhebt, und einen kleineren Heckrotor 2, der dazu verwendet wird, dem vom Hauptrotor 1 erzeugten Drehmoment entgegenzuwirken und den Hubschrauber 15 zu steuern.
Der Hauptrotor 1 dreht sich um eine vertikale Achse 9 und umfasst ein Paar Rotorblätter 100 und ein Paar kürzere Hilfsrotorblätter 84. Sowohl der Hauptrotor 1 als auch der Heckrotor 2 werden von einem Motor 3 angetrieben, der sich üblicherweise im Rumpf (Korpus). des Hubschraubers nahe bei der vertikalen Achse 9 des Hauptrotors befindet. Wie dargestellt ist, bedeckt eine stromlinienförmige Rumpfhülle 4 die Vorderseite des Hubschraubers 15, ohne sich entlang eines Heckauslegers 16 zum Heckrotor 2 zu erstrecken.
Aus der Entfernung sehen Hauptrotoren eines Hubschraubers oberflächlich betrachtet wie große Luftschrauben aus, die oben am Rumpf des Hubschraubers sitzen. Genau wie Luftschrauben sind auch Hauptrotoren eines Hubschraubers dazu ausgelegt, eine Schub- oder Auftriebskraft zu erzeugen. Verglichen mit Luftschrauben, arbeiten Hauptrotoren eines Hubschraubers jedoch in einer völlig anderen Art und Weise. Im Unterschied zu Luftschrauben sind sie dazu ausgelegt, sich seitlich durch die Luft zu bewegen; die Auftriebskraft, die den Hubschrauber oben hält, kann auch so gerichtet werden, dass sie den Hubschrauber in eine beliebige Richtung treibt.
Der Heckrotor 2 ist um eine quer liegende Heckrotorachse 19 drehbar gelagert, wie in 1 gezeigt ist. Der Heckrotor 2 fungiert zur Steuerung der Gierbewegung des Hubschraubers, an dem er angebracht ist. Die Gierbewegung ist eine Drehbewegung des Hubschraubers 15 um eine vertikale Achse, wie die Hauptrotorachse 9.
Der Heckrotor 2 umfasst eine Rotorwelle, ein Paar Heckrotorblätter 17 und ein Paar sekundäre Blätter 38, die an einen Mechanismus 39 zum Verändern der Neigung der Heckrotorblätter 17 angekoppelt sind. Der Heckrotor 2 wird um die quer liegende Heckrotorachse 19 durch ein Antriebsgestänge in Drehung versetzt, welches den Motor 3 mit dem Heckrotor 2 verbindet, um eine Schubkraft zu erzeugen, die zum Heckausleger 16 quer gerichtet und zur vertikalen Drehachse 9 des Hauptrotors 1 versetzt ist. Die Größe der Schubkraft lässt sich durch Verändern des kollektiven Anstellwinkels der Heckrotorblätter 17 verändern, um den Hubschrauber 15 um die vertikale Achse 9 drehen zu lassen, so dass er einen Kurs in eine bestimmte Richtung einnimmt. Bezüglich einer Beschreibung einer geeigneten Vorrichtung zur Betätigung eines Heckrotors zur automatischen Stabilisierung der Gierbewegung eines Hubschraubers wird hier auf das US-Patent Nr. 5,305,968 von Paul E. Arlton verwiesen, welches hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Mit nunmehrigem Bezug auf 2 wird im Betrieb der Hauptrotor 1 durch den Motor 3 dazu gebracht, sich an der Rotorwelle 110 in Rotordrehrichtung 12 schnell um die Wellenachse 9 zu drehen. Dabei wirken die Rotorblätter 100 und Hilfsrotorblätter 84 wie Luftschrauben oder Lüfterräder, die große Mengen an Luft in Richtung 27 nach unten bewegen, wodurch eine Kraft erzeugt wird, die den Hubschrauber 15 in die nach oben weisende Richtung 28 erhebt. Um den Hubschrauber 15 beim Horizontalflug zu steuern, lässt der Pilot den sich drehenden Hauptrotor 1 leicht in die eine oder andere Richtung relativ zur Rotorwelle 110 kippen. Durch die vom verkippten Hauptrotor erzeugte, versetzt wirkende Auftriebskraft wird der Hubschrauber horizontal in die Richtung der Verkippung bewegt.
Da sich der Hauptrotor 1 am Hubschrauber 15 dreht, während der Rumpf oder Korpus 4 des Hubschraubers 15 dies nicht tut, braucht man irgendeinen Mechanismus, um Steuerbefehle von dem sich nicht mitdrehenden Piloten auf den sich drehenden Hauptrotor 1 zu übertragen. Ein derartiger Mechanismus ist eine Taumelscheibe 140, die im Wesentlichen eine große Kugellagerbaugruppe darstellt, die die Hauptrotorwelle 110 umgibt. Um den Hauptrotor 1 zu kippen, bewegt der Pilot an der Taumelscheibe 140 befestigte Gestängeteile, die wiederum über Gestängeteile mit den Rotorblättern 100 und Hilfsrotorblättern 84 verbunden sind. Der untere Abschnitt der Taumelscheibe 140 ist an der Rumpfstruktur des Hubschraubers befestigt und dreht sich mit dem Hauptrotor 1 nicht mit, während der obere Abschnitt mit dem Hauptrotor 1 verbunden ist und sich mit diesem mitdreht.
Die Hilfsrotorblätter 84 dienen einem dreifachen Zweck. Als Teil des Hauptrotor-Steuerungssystems verstärken sie die vom Piloten stammenden Steuerbefehle an die Hauptrotorblätter 100. Als Teil des Stabilisierungssystems wirken sie dahingehend, dass der Hauptrotor 1 seine Drehung in derselben Ebene im Raum beibehält. Als Rotorblätter können sie einen Auftrieb erzeugen, der die Gegenströmung reduziert oder auflebt, die üblicherweise in der Nähe der Hauptrotornabe 29 vorhanden ist. Zur Verringerung der um den Nabenbereich vorhandenen Gegenströmung können an jedem Rotorsystem Hilfsrotorblätter 84 verwendet werden.
Um allgemein zu verstehen, wie Hauptrotorsysteme eines Hubschraubers arbeiten, ist es am einfachsten, mit einer vereinfachten Darstellung eines Rotorsystems zu beginnen. Mit nunmehrigem Bezug auf 3 hat ein schematisches Rotorblatt 8, das sich in Drehrichtung 12 um eine Wellenachse 9 dreht, eine Neigungsachse 5, die das Rotorblatt 8 horizontal der Länge nach durchläuft. Wie durch den vertikalen Neigungspfeil 6 gezeigt ist, wird die Blattneigung (auch als "Anstellwinkel" bezeichnet) als positiv betrachtet, wenn die Vorderkante 7 des Rotorblatts 8 um die Neigungsachse 5 in Richtung 18 nach oben gedreht ist. Die von einem Rotorblatt erzeugte aerodynamische Auftriebskraft hängt mit der Blattneigung zusammen. Eine erhöhte (positive Neigung) entspricht einem gesteigerten Auftrieb.
Wie in 4 gezeigt ist, sind Rotorblätter zusätzlich zu einer Neigungsachse allgemein in der Nähe eines Rotornabenbereichs 37 so angelenkt, dass jedes Rotorblatt um ein Schlaggelenk 10 nach oben und unten schlagen, und an einem Schwenkgelenk 11 nach vorne und hinten schwenken kann. Die Gelenke 10 und 11 ermöglichen es den Rotorblättern 8, auf die sich ständig ändernden aerodynamischen Kräfte und Kreiselkräfte zu reagieren, die im Flug auftauchen. Ohne die Gelenke 10 und 11 müssten die Rotorblätter 8 in stärkerer und schwerer Ausführung gebaut werden, um den Kräften während eines Flugs zu widerstehen.
Die dynamischen Verhältnisse an einem Hubschrauber sind völlig anders als die eines Flugzeugs. Der sich drehende Hauptrotor an der Oberseite eines Hubschraubers wirkt wie ein überdimensionaler Kreisel. Als solcher gehorcht der Hauptrotor den physikalischen Kreiselgesetzen, die auf intuitivem Weg nicht leicht zu erfassen sind. Um sich ins Gedächtnis zu rufen, wie Kreisel arbeiten, kann eine Faustregel hilfreich sein: Eine auf einen sich drehenden Kreisel aufgebrachte Kraft erzeugt eine Bewegung, die in Drehrichtung nach 90° erfolgt. Wenn z.B. wie in 4 gezeigt eine "aerodynamische Kraft" 13a auf das sich in Drehrichtung 12 schnell drehende Rotorblatt 8a aufgebracht wird, schlägt es, da es den Kreiselgesetzen gehorcht, nach einer 90°-Bewegung in Drehrichtung 12 bei 14a nach oben aus. Desgleichen schlägt das Rotorblatt 8b, wenn eine andere aerodynamische Kraft 13b auf das Rotorblatt 8b ausgeübt wird, wie dies auch in 4 gezeigt ist, nach einer 90°-Bewegung in Drehrichtung 12 bei 14b nach unten aus. Dieses Ausschlagen nimmt ein Beobachter als Verkippen der gesamten Hauptrotor-"Scheibe" wahr. (Wenn sich ein Rotor mit hoher Drehzahl dreht, ist es für einen Betrachter schwierig, einzelne Rotorblätter wahrzunehmen; der Rotor erscheint als transparente Scheibe. Infolgedessen wird ein sich drehender Rotor typischerweise als Rotorscheibe bezeichnet). Fachleuten ist es klar, dass eine aerodynamische Kraft wie 13a oder 13b entweder (1) eine externe Kraft sein kann, die durch unvorhergesehene Windböen oder andere Umweltfaktoren erzeugt wurde, oder (2) eine Kraft, die durch eine geplante Änderung der Neigung eines einzelnen, vom Hubschrauberpiloten gesteuerten Rotorblatts sein kann.
Herkömmlicherweise steuert der Pilot eines in Normalgröße ausgebildeten Hubschraubers den Hauptrotor, indem er einen als "zyklische Steuerung" bezeichneten Joystick betätigt, der sich vor dem Piloten befindet, und einen als "kollektive Steuerung" bezeichneten Hebel, der links vom Piloten angeordnet ist. Über Seile, Schub-/Zugstangen und Winkelhebel sind die zyklische und kollektive Steuerung über die Taumelscheibe mit den Neigungssteuerungen der Hauptrotorblätter verbunden.
Hauptrotorsysteme der meisten ferngesteuerten Modellhubschrauber arbeiten in einer Art und Weise, die derjenigen von Hubschraubern in voller Größe recht ähnlich ist. Der Pilot betätigt kleine Joysticks an einem in der Hand gehaltenen Funksender, der wiederum Befehle an elektromechanische Servostellglieder sendet, die sich innerhalb des fliegenden Modells befinden. Durch Schub-/Zug stangen und Winkelhebel sind die Servostellglieder über die Taumelscheibe mit den Neigungssteuerungen der Hauptrotorblätter verbunden.
Um den Hubschrauber zur rechten oder linken Seite hin in Schräglage zu bringen, oder um ihn nach vorne oder hinten zu bewegen, werden die sich drehenden Rotorblätter 8 nach oben angestellt, wenn sie eine Seite des Hubschraubers durchlaufen, und dann nach unten, wenn sie die andere Seite durchlaufen, und zwar in Entsprechung mit den technischen Gegebenheiten, die schematisch in 4 gezeigt sind. Dies wird als "zyklisches" Anstellen bezeichnet, da sich die Rotorblätter zyklisch nach oben und unten bewegen, wenn sich der Rotor dreht. Der Unterschied im Auftrieb, der sich an jeder Seite des Hubschraubers ergibt, lässt die Hauptrotorblätter nach oben und unten schlagen, und die Rotorscheibe erscheint gekippt. Die gekippte Rotorscheibe erzeugt eine seitliche Schubkraft, welche dann den Hubschrauber in Richtung der Verkippung schiebt (z.B. in Richtung 36 in der in 4 gezeigten schematischen Ansicht).
Die großen Abmessungen und die hohe Trägheitskraft von Hubschrauberrotoren bringen es mit sich, dass sie ihre Drehzahl nicht schnell ändern können. Aus diesem Grund sind sie üblicherweise dazu ausgelegt, dass sie über alle Flugbedingungen hinweg bei einer nahezu konstanten Drehzahl arbeiten. Zur Steuerung des Auftriebs des Hauptrotors werden die Hauptrotorblätter gemeinsam nach oben oder unten angestellt. Da sich alle Rotorblätter gemeinsam bewegen, wird dies als "kollektives" Anstellen bezeichnet. Die Änderung der Neigung bzw. des Anstellwinkels und der damit zusammenhängenden Auftriebskraft der sich drehenden Hauptrotorblätter lässt den Hubschrauber an Höhe gewinnen oder verlieren.
Zur Höhensteuerung beruhen einige kleine Modellhubschrauber auf einer veränderbaren Motordrehzahl anstelle einer kollektiven Blattneigung, da der Schub des Hauptrotors proportional zur Motordrehzahl und auch zur Blattneigung ist. Die Hauptrotorblätter an diesen Modellen sind typischerweise mit einer festen Neigung (relativ zueinander) montiert und sind leicht genug, um auf Veränderungen der Motordrehzahl schnell zu reagieren. Der Hauptvorteil von an Modellen befindlichen Rotoren mit fester (unveränderlicher) Neigung ist die verringerte mechanische Komplexität. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dem Bereich unveränderlicher Neigung zuzuordnen, lässt sich aber auf Rotoren mit kollektiver Neigungssteuerung ausweiten.
Bei kleinen Hubschraubern stellt die Flugstabilität oft ein Problem dar. Zur Erhöhung der Stabilität sind in Modellhubschraubern üblicherweise gewichtsbelastete Stabilisatorstäbe eingebaut, die aber an modernen Hubschraubern in natürlicher Größe nicht üblich sind. Erstmals von Hiller im Jahre 1953 patentiert und zum Einsatz an Modellhubschraubern von Shlüter im Jahre 1970 weiterentwickelt, sind diese Flugstäbe mit aerodynamischen Flügeln (Hiller-Flügel) bestückt, und über Gestängeteile mit der Taumelscheibe und den Hauptrotorblättern verbunden.
Hiller-Steuerungssysteme weisen systembedingt eine leichte Verzögerung bei der Steuerung auf. Ein als Bell/Hiller-System bezeichnetes Misch-Stabilisierungssystem sieht zusätzliche Gestängeteile vor, um die vom Piloten stammenden Steuerbefehle und die durch den Flugstab erfolgende Stabilisierung zu überlagern. Das Bell/Hiller-System reagiert schnell auf die vom Piloten ausgehende Steuerung, da Steuerbefehle direkt auf die Hauptrotorblätter übertragen werden, während das System mittels eines Flugstabs nach Hiller und Flügel stabilisiert ist.
Ein Hauptnachteil von Flugstäben und Flügeln liegt im erhöhten aerodynamischen Widerstand. Der Flugstab mit kreisförmigem Querschnitt, an dem Hiller-Flügel gehaltert sind, kann einen Widerstand erzeugen, der genauso groß ist wie der von den Flügeln erzeugte oder noch höher. Darüber hinaus können Hiller-Flügel bezüglich der einlaufenden Luftströmung sogar unter einem negativen Anstellwinkel arbeiten, da sie typischerweise dazu ausgelegt sind, mit einem (geometrischen) Anstellwinkel von Null zu arbeiten und die durch den Rotor hindurchströmende Luft nahezu immer nach unten strömt. Auf diese Weise können Hiller-Flügel tatsächlich zu einem negativen Auftrieb beitragen, der in Entgegenwirkung zu dem positiven, vom Hauptrotor erzeugten Auftrieb den Hubschrauber nach unten zum Erdboden hin zu drücken versucht.
In einem für Hubschrauber gedachten Hauptrotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen einzigartige aerodynamische Verhältnisse und es kommen einzigartige Neigungs-, Schlag- und Schwenkgelenkkonfigurationen und -mechanismen zum Einsatz, durch welche die Stabilität, Haltbarkeit und Herstellbarkeit des Hauptrotorsystems beträchtlich verbessert werden. Um ein umfassendes Verständnis der Erfindung zu erlangen, ist es am einfachsten, bestimmte Elemente des Hauptrotorsystems getrennt vom System als Ganzes zu betrachten, wie sie in den 5 bis 17 gezeigt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und nunmehr mit Bezug auf 5 ist eine Rotornaben-Baugruppe 77 gezeigt, welche die Mitte des Hauptrotors 1 bildet. Die Rotornaben-Baugruppe 77 ist in einer Position unterhalb der Hilfsrotorblätter 84 zwischen den Hauptrotorblättern 100 angebracht, wie am besten in den 1 und 2 zu sehen ist. Die Rotornaben-Baugruppe 77 umfasst eine Neigungsplatte 20, eine Rotornabe 29 und einen Nachlaufarm 40. Die Neigungsplatte 20 umfasst Neigungsarme 21 mit inneren und äußeren, zur Neigungsplatte gehörenden Z-Gelenkbohrungen 22 und 23, Neigungszapfen-Durchgangsbohrungen 24, Neigungsplatten-Schwenkbohrungen 26, und eine Durchtrittsöffnung 25 für ein Verbindungsglied. Die Rotornabe 29 umfasst Nabenwippenstützen 30, Nabenwippenzapfenbohrungen 31, eine Nabenneigungszapfenbohrung 32, Wellenbolzenbohrung 33, Nabendrehzapfenbohrung 34 und eine Rotorwellenbohrung 35, die an der Unterseite austritt. Der Nachlaufarm 40 umfasst Nachlauf-Drehzapfenbohrungen 41 für den Nachlaufdrehzapfen 42, Nachlaufarm-Gelenkzapfenbohrungen 43 für den Nachlaufverbindungszapfen 44, und ein Nachlaufkugelgelenk 45. Das Nachlauf-Verbindungsglied 46 umfasst eine Nachlaufverbindungsglied-Zapfenbohrung 47 und eine Nachlaufverbindungsglied-Kugelaufnahme 48.
Im zusammengebauten Zustand ist, wie in 6 gezeigt, die Neigungsplatte 20 durch die Rotornabe 29 schwenkbar gehaltert und wird vom Neigungszapfen 51 zwangsweise um die Neigungsachse 50 in Drehung versetzt (Anm. d. Übers.: Neigungsplatte 20 wird durch den Neigungszapfen 51 zwangsweise mitgenommen, aber nicht um die Neigungsachse 50 in Drehung versetzt). Bei der Montage wird der Neigungszapfen 51 durch die Neigungszapfen-Durchgangsbohrungen 24 in der Neigungsplatte 20 geschoben und mit Kraft in die mit leichtem Untermaß ausgebildete Nabenneigungszapfenbohrung 32 in der Rotornabe 29 eingepresst. Der Neigungszapfen 51 erstreckt sich durch die Rotornabe 29, bis er mit der in der Neigungsplatte 20 vorgesehenen Durchtrittsöffnung 25 für das Verbindungsglied bündig ist. Der Nachlaufarm 40 ist schwenkbar an der Rotornabe 29 angebracht und wird vom Nachlaufarm-Drehzapfen 42 zwangsweise um die Nachlaufarm-Schwenkachse 52 verschwenkt. Der Nachlaufarm-Drehzapfen 42 wird mit Kraft in die mit leichtem Untermaß ausgebildete Nabendrehzapfenbohrung 34 in der Rotornabe 29 eingepresst. In entsprechender Weise ist das Nachlauf-Verbindungsglied 46 in Wirkverbindung mit dem Nachlaufarm 40, wobei sich der Nachlaufverbindungszapfen 44 durch die Nachlauf-Drehzapfenbohrung 47 erstreckt.
Nunmehr ist mit Betrachtung der 7 und 8 eine Wippe 63 schwenkbar an der Oberseite der Rotornabe 29 angebracht. Die Wippe 63 ist dazu vorgesehen, die Hilfsrotorblätter 84, wie in 10 gezeigt, zu haltern. Die Wippe 63 ist so ausgebildet, dass sie eine Wippenzapfenbohrung 64, Wippendurchgangsbohrungen 65 und Schraubenbohrungen 66 für den Abzweigarm der Wippe aufweisen, die so bemessen sind, dass sie Abzweigarmschrauben 67 aufnehmen können. Wie klar werden wird, bildet die Hilfsrotor-Neigungsachse 92 (siehe 9), sobald der Hilfsrotor 83 an der Wippe 63 angebracht ist, eine Linie, die durch die Wippendurchgangsbohrungen 65 hindurchläuft.
Die Blatthalter 55 sind an der Neigungsplatte 20 so vorgesehen, dass sie die Hauptrotorblätter 100 wie in 19 gezeigt haltern. Mit Bezug auf die 7 und 8 umfassen die Blatthalter 55 obere und untere Haltefinger 56, eine Schlagbegrenzungslasche 59, Blatthalter-Schwenkgelenkbohrungen 57, die eine Schwenkgelenkachse 60 definieren, und Blatthalter-Schlagbohrungen 58, die eine Schlagachse 61 definieren. Die Blatthalter 55 sind an der Neigungsplatte 20 mittels Schwenkgelenkschrauben 80 befestigt, die sich durch die Blatthalter-Schwenkgelenkbohrungen 57 erstrecken und dort gegen Drehung gesichert sind, und sich in den Neigungsplatten-Schwenkbohrungen 26 frei drehen.
An der Wippe 63 sind, wie in 8 gezeigt ist, zwei Abzweigarme 68 angebracht, und jeder Abzweigarm 68 ist so ausgebildet, dass er eine Abzweigarm-Schraubenbohrung 69, eine Bohrung 72 für das Verbindungsglied zwischen Abzweigarm und Taumelscheibe, und am Abzweigarm vorgesehene, innere und äußere Z-Gelenkbohrungen 70 und 71 für neuartige Z-Gelenke 74 aufweist. Taumelscheiben-Verbindungsglieder 73 enden in Kugelaufnahmen 75 für das Verbindungsglied zur Taumelscheibe und einem Taumelscheiben-Gelenkbogenstab 76. Die Abzweigarme 68 sind an der Wippe 63 mittels Abzweigarmschrauben 67 schwenkbar befestigt, die sich durch Abzweigarm-Schraubenbohrungen 69 erstrecken und in Schraubenbohrungen 66 für den Abzweigarm der Wippe gegen Drehung gesichert befestigt sind. Über Nabenwippenstützen 30 ist die Wippe 63 schwenkbar gehaltert und wird von dem Wippenzapfen 81 um die Wippenachse 82 zwangsweise in Drehung versetzt, wenn der Wippenzapfen 81 in die Nabenwippenzapfenbohrungen 31 in den Nabenwippenstützen 30 eingeschoben und mit Kraft durch die mit leichtem Untermaß ausgebildete Wippenzapfenbohrung 64 in der Wippe 63 eingepresst ist. Für einen standardmäßigen Steuerungseinfluss stehen die Z-Gelenke 74 in Wirkverbindung mit den äußeren Z-Gelenkbohrungen 71 am Abzweigarm und den äußeren Z-Gelenkbohrungen 23 an der Neigungsplatte, oder für einen verstärkten Steuerungseinfluss stehen sie in Wirkverbindung mit den inneren Z-Gelenkbohrungen 70 am Abzweigarm und den äußeren Z-Gelenkbohrungen 22 an der Neigungsplatte. Vorteilhafterweise sind die neuartigen Z-Gelenke 74 sehr viel kostengünstiger und kompakter als herkömmliche Kugelgelenke, die bei den meisten Hauptrotorsystemen verwendet werden.
Mit nunmehrigem Bezug auf 9 umfasst der Hilfsrotor 83 Hilfsrotorblätter 84, die mit einem Tragflächenprofil versehen sind und über Ansätze 86 am Hilfsrotorblatt 84 mit einer Hilfsrotorkappe 85 verbunden sind. Die Hilfsrotorblätter 84 werden im Allgemeinen auf einen positiven Anstellwinkel geneigt und erstrecken sich im Wesentlichen von den Spitzen des Hilfsrotors 83 nach innen. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Hilfsrotorblätter 84 um 8 bis 15° nach oben angestellt. Durchgangsbohrungen 89 für einen Hilfsrotorstab laufen vollständig durch die Hilfsrotorblätter 84 und die Hilfsrotorkappe 85 hindurch und überschneiden sich mit Hilfsrotor-Gewichtskörperbohrungen 90 in jedem Hilfsrotorblatt 84. Ein Hilfsrotor-Neigungsarm 88 ist fest mit einem Ansatz 86 des Hilfsrotorblatts verbunden und endet in einem Hilfsrotor-Kugelgelenk 87. Unter abgewinkelten Spitzen 91 des Hilfsrotors verbergen sich Ausbauchungen, die Hilfsrotor-Gewichtskörperbohrungen 90 enthalten. Ein Hilfsrotor-Neigungsverbindungsglied 96 endet in Kugelaufnahmen 97 für das Hilfsrotor-Neigungsverstellglied.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden durch die entlang der Sehne zu betrachtende Lage der Hilfsrotor-Durchgangsbohrung 89 die Hilfsrotorblätter 84 geometrisch gesehen so geteilt, dass weniger als 25 % der Oberfläche der Hilfsrotorblätter 84 vor der Hilfsrotor-Neigungsachse 92 liegen. Der Hilfsrotor 83 neigt daher dazu, neigungskonvergent zu sein und unempfindlich gegenüber Gestängespiel.
Wie in den 7, 9 und 10 gezeigt ist, ist der Hilfsrotor 83 durch die Wippe 63 schwenkbar gehaltert und wird von dem Hilfsrotorstab 93 zwangsweise um die Hilfsrotor-Neigungsachse 92 (definiert durch die Wippendurchgangsbohrungen 65) in Drehung versetzt, wenn der Hilfsrotorstab 93 durch die Hilfsrotorstab-Durchgangsbohrungen 89 im Hilfsrotor 83 und die Wippendurchgangsbohrungen 65 in der Wippe 63 eingeschoben ist. Der Hilfsrotorstab 93 ist innerhalb des Hilfsrotors 83 und der Wippe 63 durch Hilfsrotor-Gewichtsschrauben 94 eingeschlossen, die in die Hilfsrotor-Gewichtskörperbohrungen 90 eingeschraubt werden und die Hilfsrotorstab-Durchgangsbohrungen 89 verschließen. Die Hilfsrotor-Gewichtsschrauben 94 dienen auch dazu, die Kreiselstabilität des Hilfsrotors 83 zu erhöhen. Der Hilfsrotor 83 steht mit dem Nachlaufarm 40 über das Neigungsverstellglied 96 in Wirkverbindung, welches durch die Durchtrittsöffnung 25 für das Verbindungsglied in der Neigungsplatte 20 hindurchläuft. Wie im Schnitt in 19 gezeigt ist, hat die Hilfsrotorkappe 85 unterseitig eine allgemein konkave Fläche 95, um ein Anstoßen an den Nabenwippenstützen 30 zu verhindern.
Fortfahrend mit 11, haben die Rotorblätter 100 eine C-förmige Blattwurzel 101 mit einer Schlaghalterung 102, und sind an den Blatthaltern 55 mit Schlagschrauben 109 schwenkbar befestigt, die sich durch Blattwurzel-Schlagbohrungen 108 hindurch erstrecken und sich frei in diesen drehen, und sind in Blatthalter-Schlagbohrungen 58 gegen Verdrehen gesichert. Die Schlagbewegung des Rotorblatts 100 ist durch eine Schlagbegrenzungslasche 59 am Blatthalter 55 begrenzt, welche Schlagbegrenzungslasche an der oberen und unteren Fläche der Schlaghalterung 102 anstößt.
Die 11 und 12 zeigen einen oberen Lagerblock 141 und einen unteren Lagerblock 156 mit Lagerblock-Mutternaussparungen 160, sowie mit Lageraussparungen 158 an der Unterseite des oberen Lagerblocks 141 und an der Oberseite des unteren Lagerblocks 156, die Kugellagereinheiten 157 aufnehmen. Lagerhaltemanschetten 159 halten die Kugellagereinheiten 157 in den Lageraussparungen 158 und passen die Lager an die sich entlang der vertikalen Achse 9 erstreckende Rotorwelle 110 an.
Nunmehr mit Bezug auf die 5 und 11 erstreckt sich die Rotorwelle 110 durch die Haltemanschetten 159 im oberen und unteren Lagerblock 141 bzw. 156, läuft in die Wellenbohrung 35 in der Rotornabe 29 und ist mit der Rotornabe 29 durch eine Rotornabenschraube 111 fest verbunden, die sich durch eine Wellenbolzenbohrung 33 und eine Welleneinkerbung 112 in eine Nabensicherungsmutter 113 erstreckt. Durch eine Drehung der Rotorwelle 110 um die Wellenachse 9 in Drehrichtung 12 des Rotors (z.B. durch einen Motor 3 innerhalb des Rumpfs 4 des Hubschraubers 15) werden die Rotornabe 29 und alle damit verbundenen Elemente des Hauptrotors in Drehung versetzt.
Wie in den 7, 11 und 13 gezeigt ist, können die Schwenkgelenkachse 60 und die Schlagachse 61, die den Blatthalter 55 durchlaufen, auf Winkel eingestellt werden, die sich von 90° unterscheiden, wodurch eine beliebige Neigung des Rotorblatts 100 festgelegt werden kann. Eine kollektive Blattneigung wird eingestellt, indem man per Hand Blatthalter mit verschiedenen, durch die Konstruktion vorgegebenen Neigungswinkeln austauscht.
Um den Hauptrotor zu steuern, werden die vom Piloten stammenden Befehle über eine Taumelscheibe 140 übertragen, die z.B. in den 1, 2, 18 und 19 gezeigt ist. Wie in 14 gezeigt ist, umfasst die Taumelscheibe 140 der vorliegenden Erfindung Taumelscheibenarme 115, eine Innenlaufringhülse 121, einen Laufring 130, mehrere Kugellagerkugeln 135, eine Außenlaufringkappe 134, Taumelscheiben-Gelenkkugeln 136 und Laufring-Sicherungsschrauben 137. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Innenlaufringhülse 121, der Laufring 130 und die Außenlaufringkappe 134 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Die Taumelscheibenarme 115 umfassen Schwenkarme 116 für die zyklische Steuerung, die in schwenkbaren Kugelgelenken 118 enden, einen Rollarm 117, der in einem Rollkugelgelenk 119 endet, und eine Kontrollstift-Durchgangsbohrung 120. Die Innenlaufringhülse 121 hat eine über den Umfang laufende, Innenlaufringnut 122, die die Lagerkugeln 135 aufnimmt, und ein Rändelmuster 123 an ihrer Außenseite, ist allgemein zylindrisch und innenseitig mit einer halbkugelförmigen Oberseite 124 versehen. Der Laufring 130 umfasst mehrere Sicherungsbohrungen 131 und eine Ringkerbe 133, und ist über den Außenumfang mit einem Gewinde versehen. Die Oberseite 132 des Laufrings hat eine solche Kontur, dass sie den unteren Teil des Außenlaufrings bildet. Die Außenlaufringkappe 134 hat mehrere Gewindebohrungen 139 und ist innenseitig mit solch einer Kontur versehen, dass sie den oberen Teil des Außenlaufrings bildet; sie ist über den Innenumfang mit einem Gewinde versehen.
Mit Bezug auf die 14 und 15 sind bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Taumelscheibenarme 115 aus einem Kunststoffmaterial wie etwa Nylon gefertigt und sind direkt um das Rändelmuster 123 gespritzt und dadurch dauerhaft an der Innenlaufringhülse 121 befestigt.
Zum Zusammenbau der Taumelscheibe 140 wird der Laufring 130 über die Innenlaufringhülse 121 und den durch die Innenlaufringnut 122 gebildeten, kreisringförmigen Bereich geschoben, und die Oberseite 132 des Laufrings wird mit mehreren Lagerkugeln 135 gefüllt. Alternativ kann man für die mehreren Lagerkugeln 135 eine einzige Kugellagerbaugruppe hernehmen. Die Außenlaufringkappe 134 wird auf den Laufring 130 aufgeschraubt und das Innengewinde der Außenlaufringkappe 134 gelangt mit dem Außengewinde des Laufrings 130 in Eingriff. Der Kontrollstift 138 wird vorübergehend in die Kontrollstift-Durchgangsbohrung 120 eingeführt, um in die Ringkerbe 133 einzugreifen und dadurch ein Verdrehen des Laufrings 130 bei der Montage zu verhindern. Der Laufring 130 und die Außenlaufringkappe 134 werden so eingestellt, dass ein leichtes Abwälzen der Lagerkugeln 135 gewährleistet ist. Die Laufring-Sicherungsschrauben 137 werden durch die Taumelscheiben-Gelenkkugeln 136 und die Gewindebohrungen 139 eingeführt, so dass sie in die Sicherungsbohrungen 131 eingreifen und dadurch den Laufring 130 gegenüber einer Verdrehung der Außenlaufringkappe 134 festsetzen. Einstellungen bezüglich normalen Verschleißes werden vorgenommen, indem die Laufring-Sicherungsschrauben 137 entfernt und der Laufring 130 und die Außenlaufringkappe 134 nochmals eingestellt werden. Der in 18 dargestellte aufgebrochene Abschnitt der Taumelscheibe 140 zeigt die Lage der Kontrollstift-Durchgangsbohrung 120 in Bezug auf den Laufring 130. Die Taumelscheibe 140 kann in jeder Anwendung zum Einsatz kommen, wo eine kompakte, wirtschaftliche und einstellbare Kugellagerbaugruppe vorteilhaft wäre.
In 16 umfasst der obere Lagerblock 141 einen Drehzapfen 145 des Niederhaltearms und eine im Allgemeinen zylindrische, hohle Taumelscheibenstange 142, die in einer Taumelscheiben-Gelenkkugel 143 endet. Der Niederhaltearm 146 der Taumelscheibe hat Gelenkbohrungen 147 für die zyklische Steuerung, eine Drehzapfenbohrung 148 für den Niederhaltearm und eine Steuergelenkbohrung 149. Einstellbare Verbindungsglieder 151 für die zyklische Steuerung enden in einer schwenkbaren Gelenkkugelaufnahme 152 und einem schwenkbaren Gelenkbogenstab 153.
Nunmehr mit Bezug auf die 14, 16 und 17 ist der Niederhaltearm 146 der Taumelscheibe schwenkbar am oberen Lagerblock 141 befestigt, und zwar mittels einer Schraube 150 des Niederhaltearms. Durch die Verbindungsglieder 151 für die zyklische Steuerung besteht eine Wirkverbindung zwischen der Taumelscheibe 140 und dem Niederhaltearm 146 der Taumelscheibe, und sie halten das halbkugelförmige Oberteil 124 der zur Taumelscheibe gehörigen Innenlaufringhülse 121 in Kontakt mit der Gelenkkugel 143, wodurch die Taumelscheibe 140 am oberen Lagerblock 141 für eine allseitige Bewegung befestigt ist. Die Verbindungsglieder 151 für die zyklische Steuerung verhindern auch eine Drehung der Taumelscheibenarme 115 um die Wellenachse 9.
Im Betrieb können die Gestängeteile für die Pilotensteuerung, die an den sich nicht drehenden Taumelscheibenarmen 115 am Rollkugelgelenk 119 und der Steuergelenkbohrung 149 befestigt sind, die Taumelscheibe 140 in beliebige Richtungen verkippen. Die Taumelscheibenkappe 134 dreht sich mit dem Hauptrotor 1 mit. Wenn die Taumelscheibe 140 durch vom Piloten ausgehende Steuerbefehle verkippt wird, übertragen das Hilfsrotor-Neigungsverstellglied 96 und das Taumelscheiben-Verbindungsglied 73 die Befehle auf den Hilfsrotor 83 und die Hauptrotorblätter 100. Die zyklische Neigungsverstellung des Hilfsrotors 83 lässt diesen zyklisch um die Wippachse 82 schwenken. Die zyklische Schwenkbewegung des Hilfsrotors 83 wird durch den Abzweigarm 68, das Z-Gelenk 74 und den Neigungsarm 21, die alle miteinander verbunden sind, auf die Neigungsplatte 20 übertragen, wodurch die zyklische Neigungsverstellung der Rotorblätter 100 erfolgt.
Mit Bezug auf 18 wird durch das Taumelscheiben-Verbindungsglied 73, den Abzweigarm 68, das Z-Gelenk 74 und den Neigungsarm 21, die alle miteinander verbunden sind, jede Verkippung der Taumelscheibe 140 in zyklischer Art und Weise auf die Neigungsplatte 20 und damit auf die Rotorblätter 100 übertragen. Wie in 18 gezeigt ist, ist die Taumelscheibe 140 so verkippt, dass die Rotorblätter 100 um die Neigungsachse 5 schwenken und dadurch der Neigungswinkel 99 der Vorderkante 125 des Rotorblatts 100 auf einen positiven Anstellwinkel erhöht ist. Da zwischen der Taumelscheibe 140 und der Neigungsplatte 20 zwei Gestängeverbindungswege existieren, ist ein Weg redundant. Diese beiden Gestängeverbindungswege können mit der Taumelscheibe 140 mechanisch belastet werden, indem sich das Taumelscheiben-Verbindungsglied 73 leicht in der Länge dehnt, wodurch das mechanische Spiel im Gestängesystem eliminiert wird. Im Hinblick auf eine annehmbare Flugleistung und zur Verhinderung des Verklemmens von Gestängeteilen ist eine richtige räumliche Lage aller Schwenkpunkte an den Verbindungsteilen in Bezug auf die Wippachse 82, die Neigungsachse 50 und die Taumelscheibe 140 von wesentlicher Bedeutung. Da sich die Gestängeteile in einem Gestängeverbindungsweg aufgrund der Verkippung der Taumelscheibe 140 oder des Hilfsrotors 83 nach oben erstrecken, erstrecken sich die Gestängeteile im anderen Weg nach unten. Wenn sie nicht wohlüberlegt konstruiert sind, können Unterschiede in den Winkelbewegungen der Verbindungsglieder in einigen Fällen ernste Probleme bezüglich Verklemmung verursachen.
Die folgenden Abmessungen von Verbindungsgliedern, die als Abmessungen zwischen ausgewählten Schwenkpunkten zur Verfügung gestellt werden, bieten eine ausgewogene Lösung zwischen Steuerfähigkeit und Stabilität des Rotors bei gleichzeitig geringem Potential in Bezug auf das Verklemmen.
Vertikale Abstände:

Neigungsachse 50 bis Wippenachse 82 = 1,59 cm (0,625 Zoll).
Mittelpunkt der Taumelscheibe 140 bis Neigungsachse 50 = 4,13 cm (1,625 Zoll).

Horizontale Abstände:

Wellenachse 9 bis Taumelscheiben-Gelenkkugel 136 = 1,59 cm (0,625 Zoll).
Neigungsachse 50 bis zur äußeren Z-Gelenkbohrung an der Neigungsplatte = 2,18 cm (0,86 Zoll).
Neigungsachse 50 bis zur inneren Z-Gelenkbohrung an der Neigungsplatte = 1,93 cm (0,76 Zoll).
Wippenachse 82 bis Schraubenbohrung 66 für den Abzweigarm der Wippe = 3,49 cm (1,375 Zoll).
Bohrung 72 für das Verbindungsglied zwischen Abzweigarm und Taumelscheibe bis zur Schraubenbohrung 69 für den Abzweigarm der Wippe = 2,22 cm (0,875 Zoll).
Innere Z-Gelenkbohrung 70 am Abzweigarm bis zur Schraubenbohrung 69 für den Abzweigarm der Wippe = 1,74 cm (0,685 Zoll).
Äußere Z-Gelenkbohrung 71 am Abzweigarm bis zur Schraubenbohrung 69 für den Abzweigarm der Wippe = 1,45 cm (0,57 Zoll).

Wie in 19 zu sehen ist, wird durch das Nachlaufverbindungsglied 46, den Nachlaufarm 40 und das Hilfsrotor-Neigungsverstellglied 96, die miteinander verbunden sind, jegliche Verkippung der Taumelscheibe 140 in zyklischer An und Weise auf den Hilfsrotor 83 übertragen, wodurch dieser zur zyklischen Neigungsverstellung veranlasst wird. Eine ungleiche Anordnung des Nachlaufkugelgelenks 45 und der Nachlaufarm-Gelenkzapfenbohrung 43 gegenüber der Nachlaufarm-Drehzapfenbohrung 41 verstärkt den Winkelversatz der Taumelscheibe 140.
Die Rotorblätter 100 der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhalten viele fortschrittliche Merkmale. Wie in 19 im Schnitt gezeigt ist, ist die untere Fläche 126 der Schlaghalterung 102 geringfügig kürzer als die obere Fläche 127, so dass durch eine auf das Blatt 100 aufgebrachte, übermäßig große Schlagkraft, wie sie durch Kontakt mit dem Erdboden bei einer Bruchlandung verursacht werden kann, die Schlagbegrenzungslasche 59 am Blatthalter 55 aus der Sclaghalterung 102 in der C-förmigen Blattwurzel 101 herausrutschen kann, so dass das Rotorblatt 100 um 90° oder mehr um die Schlag- oder Klappachse 61 um einen Klappwinkel 198 nach oben klappen kann, wie in
1 in unterbrochener Linie dargestellt ist, wodurch die Kräfte minimiert sind, die auf den Rest des Rotorkopfs übertragen werden. Es ist festzuhalten, dass die Schlagbegrenzungslasche 59 alternativ am Rotorblatt 100 sitzen kann, und dann die Schlaghalterung 102 am Blatthalter 55 angeordnet ist.
Wie Fachleuten klar sein wird, sind die tatsächlichen Schlagwinkel, um die das Rotorblatt 100 innerhalb der mechanisch festgelegten oberen und unteren Schlaggrenze schwenken kann, von den aerodynamischen Kräften und den Kreiselkräften bestimmt, die während des Flugs auftauchen.
Rotoren von Modellhubschraubern arbeiten in einem niedrigen Drehzahlbereich, wo der aerodynamische, von der Dicke des Rotorblatts herrührende Widerstand sehr wichtig wird. Die Profildicke wird üblicherweise als Prozentsatz der Länge des Profils ausgedrückt. Wie in 20 gezeigt ist, beträgt eine Profildicke 170 eines typischen Rotorblattprofils 172 12 % der Länge 171 des Profils. Deshalb beträgt die Dicke des Profils 172 am Tragflächenquerschnitt 12 %.
Unter Betrachtung der 21a -g sind die Tragflächenquerschnitte 103, 104, 105, 106 und 107 eines Rotorblatts 100 so gewählt, dass sie so dünn wie möglich sind, um den Luftwiderstand zu minimieren, und sind wie im Querschnitt gezeigt gekrümmt (gewölbt), um den Auftrieb zu erhöhen. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke des Tragflächenquerschnitts bei 104 5,7 %, bei 105 4,7 %, bei 106 3,4 % und bei 107 4,1 %. Der Hauptteil des Rotorblatts 100 verjüngt sich, und das Blatt ist eines höheren aerodynamischen Wirkungsgrads wegen von der Wurzel bis zur Spitze um 10° verwunden, wie in 21a-g gezeigt ist. Der Schwerpunkt CG (center-of-gravity) 114 des Rotorblatts liegt ungefähr bei 43 % hinter der Vorderkante 125. Eine Kegelbildung des Hauptrotors (wenn alle Blätter gleichzeitig nach oben klappen) bringt eine Tendenz dahingehend, den Schwerpunkt der Rotorblätter über die Drehebene hinaus zu erheben. Zentrifugale Rückstellkräfte, die durch den Schwerpunkt jedes Rotorblattschnitts wirken, erzeugen ein Neigungsmoment, das dazu beiträgt, das negative Neigungsmoment der gewölbten Tragflächenprofile auszugleichen.
Die Rotorblätter 100 sind in der Darstellung unterseitig gekrümmt und dünn (weniger als 8 %). Darüber hinaus ist, wie in den 21a-g gezeigt ist, jedes Rotorblatt 100 verwunden und verjüngt sich. In einer Modellhubschrauberanwendung werden solche Rotorblätter 100 an einem Rotorkopf mit unveränderlicher Neigung eingesetzt, wie er in den Patentzeichnungen gezeigt ist. Das Ergebnis ist ein mit niedrigem Moment ausgestattetes, gewölbtes Rotorblatt, das dahingehend wirkt, das Neigungsmoment des Tragflächenprofils auszugleichen. Eine Wölbung verleiht einen hohen Auftrieb – etwa 20 bis 30 % mehr als bei einem herkömmlichen Profil. Das Rotorblatt 100 ist so ausgelegt, dass sein Auftriebsmittelpunkt vor der Neigungsachse 50 liegt, um einem Abtauchmoment aufgrund der Wölbung (Krümmung) des Rotorblatts entgegenzuwirken. Dies stellt eine Maßnahme dar, um der Wölbung des Rotorblatts entgegenzuwirken, damit das Neigungsmoment des Profils ausgeglichen ist.
Die Rotorblätter 100 sind um eine Klappachse klappbar, und an der Wurzel des Rotorblatts 100 sind Laschen oder Anschläge vorgesehen, um das Schlagen zu begrenzen. Die Rotorblätter 100 werden vorzugsweise durch Spritzgießen hergestellt und sind flexibel, um so eine hohe Widerstandsfestigkeit gegenüber einer Beschädigung zu haben.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Einsatz an Modellhubschraubern sind das Rotorblatt 100 und die meisten Rotorkopfelemente mit Ausnahme von Befestigungsteilen, Zapfen und Stab- bzw. Drahtabschnitten von Verbindungsgliedern aus Kunststoffmaterial wie etwa Nylon geformt. Dieser Rotorkopf hat einen vielfach größeren aerodynamischen Wirkungsgrad, ist beständig, kostengünstiger und leichter herzustellen als irgendein derzeit erhältlicher Rotorkopf.
In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat der Hilfsrotor 83 Hilfsrotorblätter 84, die kürzer als die Hauptrotorblätter 100 sind. Vorteilhafterweise ersetzen diese kürzeren Hilfsrotorblätter 84 die Hiller-Flügel zur Erhöhung der Stabilität und Steuerfähigkeit des Hubschraubers im Flug (also Steuerung und Stabilisierung des Hauptrotors). Die verbesserten Hilfsrotorblätter 84 weisen Blattabschnitte auf, die sich von den Hilfsrotorspitzen im Wesentlichen nach innen erstrecken, verglichen mit Hiller-Flügeln, die rechteckig und so angeordnet sind, dass sie am Ende des Flugstabs liegen. Es sind dünne, schmale Blattansätze vorgesehen, um die Hilfsrotorblätter 84 an einem Schwenkstab zu haltern. Wünschenswerterweise werden die Hilfsrotorblätter im Luftstrom nach oben angestellt, um einen zusätzlichen Auftrieb zu erzeugen oder die gegengerichtete Luftströmung in der Nähe der Nabe zu vermindern. Die Hilfsrotorblätter 84 sind mit Massekörpern an der Spitze jedes Blatts versehen, um das Kreiselmoment jedes Blatts zu erhöhen. Diese Massekörper an den Blättern fungieren auch dahingehend, den Drehzapfen des Hilfsrotors einzuschließen.
Ein weiterer Vorteil eines Hauptrotors gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen von Blatthaltern 55. Diese Blatthalter 55 sind untereinander austauschbar und legen den relativen Winkel zwischen den Schlagachse und Schwenkgelenkachsen am Hauptrotor fest. Sie sind mit Laschen oder Halterungen versehen, um das Schlagen des Blattes zu begrenzen und weisen eine Schwenkgelenkachse auf, die weiter innen als die Schlagachse liegt.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen von einfachen Steuergestängeteilen, die leicht herzustellen sind. Kugelgelenke in der Art, wie man sie an herkömmlichen Hubschraubern antrifft, sind nun durch Z-Gelenke oder L-Gelenke ersetzt, die eine Wirkverbindung zwischen der Taumelscheibe 140, den Abzweigarmen und der Neigungsplatte 20 herstellen. Diese Steuergestängeteile bieten redundante Steuerpfade, die belastbar sind, um in einem System mit unveränderlichem Anstellwinkel das Steuerspiel zu eliminieren.
Sie umfassen auch mehrere Zapfenanbringungsorte an den Abzweigarmen für verschiedene Verhältnisse von Leistung zu Stabilität.
Die Taumelscheibe 140 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einstellbare Lagerlaufringe, wobei die einstellbaren Laufringe verschraubt werden können und Schraubensicherungen vorgesehen sind, um die Laufringe gegenüber einem Lösen der Verschraubung zu sichern. Wie dargestellt ist, sind die Taumelscheibenarme um die Innenlaufringhülse gespritzt. Auch eine Halterung für die Taumelscheibe ist vorgesehen. Die Innenlaufringhülse greift an der Taumelscheibenstange so an, dass eine allseitige Bewegung ermöglicht ist, und der Schaft der Taumelscheibe ist mit der Hauptstruktur des Hubschraubers verbunden. Verbindungsglieder für die zyklische Steuerung und Niederhaltearme für die Taumelscheibe befestigen die Taumelscheibe an der Stange und verhindern eine Drehung um die Drehachse 9 des Hauptrotors. An den Taumelscheibenarmen ist eine Zapfenbohrung vorgesehen, und im Laufring ist eine Arretierung vorgesehen, um die Montage zu erleichtern.
Es werden alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, bei denen der Hilfsrotor 83 in zwei unabhängig voneinander verstellbare Hilfsrotorblätter geteilt ist. Mit Bezug auf 22 umfasst der geteilte Hilfsrotor 173 geteilte Hilfsrotorblätter 174, die schwenkbar an einer modifizierten Wippe 63 angreifen, wobei eine Verschwenkeinrichtung, ähnlich wie beim Hilfsrotor 83, vorgesehen ist. Zwei Neigungsverstellglieder 96 erstrecken sich durch zwei Durchtrittsöffnungen 25 für jeweils ein Verbindungsglied und sind dazu vorgesehen, die geteilten Hilfsrotorblätter 174 unabhängig oder in Gleichklang sowohl für die zyklische als auch die kollektive Steuerung in der Neigung zu verstellen.

Claims

Hauptrotor (1) zur Verwendung bei einem Drehflügel-Modellflugzeug, wobei der Hauptrotor (1) eine Rotornaben-Baugruppe (77) mit einem um eine vertikale Achse (9) des Hauptrotors drehbaren Blatthalter (55) und ein Hauptrotorblatt (100) umfasst, das sich von der Rotornaben-Baugruppe (77) aus radial erstreckt und ein Blattspitzenende, das so positioniert ist, dass es von der Rotornaben-Baugruppe (77) beabstandet liegt, und ein Blattwurzelende (101) hat, das schwenk- und klappbar mit der Rotornaben-Baugruppe (77) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrotor (1) zur Begrenzung von Schlagbewegungen des Rotorblattes (100) relativ zur Rotornaben-Baugruppe (77) ferner einen Schlagbegrenzungsmechanismus aufweist, der entweder eine Schlagbegrenzungslasche (59) am Blatthalter (55), die in eine Schlagbegrenzungshalterung (102) am Rotorblatt (100) eingreift, oder eine Schlagbegrenzungslasche (59) am Rotorblatt (100) aufweist, die in eine Schlagbegrenzungshalterung (102) am Blatthalter (55) eingreift, wodurch vom Rotorblatt (100) auf die Rotornabe (29) übertragene Kräfte, wie sie normalerweise während einer Bruchlandung des Drehflügel-Modellflugzeugs entstehen, bewirken, dass die Schlagbegrenzungslasche (59) aus der Schlagbegrenzungshalterung (102) herausrutscht und das Rotorblatt (100) um eine horizontale Achse (61) um einen gewünschten Klappwinkel von etwa 90 Grad aus einer horizontalen, zur vertikalen Achse (9) des Hauptrotors im wesentlichen senkrechten Ausgangsausrichtung klappen kann.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Rotornaben-Baugruppe (77) eine drehbare Rotornabe (29) sowie für jedes Hauptrotorblatt (100) einen Blatthalter (55) aufweist, die Blatthalter (55) jeweils einen mit der Rotornabe (29) gekoppelten, um eine von der vertikalen Hauptachse (9) beabstandete, zu dieser parallele vertikale Hilfsachse schwenkbaren Innenabschnitt sowie einen Außenabschnitt haben und das Wurzelende (101) jedes Hauptrotorblattes (100) mit einem der Außenabschnitte um eine horizontale Achse relativ zu diesem schwenkbar gekoppelt ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 2, bei dem die Blatthalter (55) jeweils einen Körperabschnitt und zwei Haltefinger (56) aufweisen, die am Körperabschnitt angesetzt und so angeordnet sind, dass sie voneinander beabstandet liegen und dazwischen einen Nabenaufnahmekanal bilden, ein Abschnitt der Rotornabe (29) sich in den in jedem Blatthalter (55) gebildeten Nabenaufnahmekanal erstreckt und ein Drehzapfen (42) mit den beiden Haltefingern (56) und dem in dem dazwischen ausgebildeten Nabenaufnahmekanal positionierten Außenabschnitt der Rotornabe (29) so gekoppelt ist, dass der Drehzapfen (42) in einer koextensiven Beziehung auf die vertikale Hilfsachse des dem Drehzapfen (42) zugeordneten Blatthalters (55) ausgerichtet ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 3, bei dem die Hauptrotorblätter (100) jeweils einen Blattabschnitt aufweisen, der das Spitzenende und das Wurzelende (101) miteinander verbindet, das Wurzelende (101) ein C-förmiges Element ist, das derart ausgeführt ist, dass es zwei voneinander beabstandete Blattwurzel-Schlagbohrungen (58) aufweist, und jedes Hauptrotorblatt (100) ferner eine Schlagschraube (109) aufweist, die so positioniert ist, dass sie die beiden voneinander beabstandeten, in dem C-förmigen Element gebildeten Blattwurzel-Schlagbohrungen (58) durchquert.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Blatthalter (55) jeweils eine Schlagbegrenzungslasche (59) aufweisen, die Hauptrotorblätter (100) jeweils eine Schlaghalterung (102) aufweisen, die so positioniert ist, dass die Schlagbegren zungslasche (59) an einem Blatthalter (55) darin eingreift, die mit dem Hauptrotorblatt (100) gekoppelt und so ausgeführt ist, dass sie aus der Schlaghalterung (102) herausrutscht, wodurch das Hauptrotorblatt (100) um mindestens 90° um die horizontale Achse nach oben klappen kann und von den Hauptrotorblättern (100) auf die Rotornabe (29) übertragene Kräfte dadurch minimiert werden.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 5, bei dem die Schlaghalterungen (102) jeweils eine Oberseite (127) und eine Unterseite (126) aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie voneinander beabstandet liegen und dazwischen einen Kanal bilden, in dem die Schlagbegrenzungslasche (59) aufgenommen ist, und die Unterseite (126) eine kürzere Länge als die Oberseite (127) hat.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Hauptrotorblätter (100) jeweils einen Blattabschnitt aufweisen, der das Spitzenende und das Wurzelende (101) miteinander verbindet, das Wurzelende (101) ein C-förmiges Element ist, das derart ausgeführt ist, dass es zwei voneinander beabstandete Blattwurzel-Schlagbohrungen (58) aufweist, und jedes Hauptrotorblatt (100) ferner eine Schlagschraube (109) aufweist, die so positioniert ist, dass sie die beiden voneinander beabstandeten, in dem C-förmigen Element gebildeten Blattwurzel-Schlagbohrungen (58) durchquert und mit der Rotornaben-Baugruppe (77) gekoppelt ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 7, bei dem der Blattabschnitt jedes Hauptrotorblattes (100) einen gewölbten Querschnitt aufweist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 8, bei dem der Blattabschnitt jedes Hauptrotorblattes (100) vom Wurzelende (101) bis zum Spitzenende um 10° verwunden ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Hauptrotorblätter (100) jeweils eine Vorderkante (125), die zwischen dem Spitzen- und dem Wurzelende (101) verläuft, und eine Hinterkante aufweisen, die zwischen dem Spitzen- und dem Wurzelende (101) verläuft und von der Vorderkante so beabstandet liegt, dass dazwischen eine Strecke hergestellt ist, und jedes Hauptrotorblatt (100) so ausgebildet ist, dass sein Schwerpunkt an einem Punkt von der Vorderkante (125) entfernt liegt, der auf etwa 43% der Strecke zwischen der Vorderkante (125) und der Hinterkante liegt.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 10, bei dem der Blattabschnitt jedes Hauptrotorblattes (100) vom Wurzelende (101) bis zum Spitzenende um 10° verwunden ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Hauptrotorblätter (100) jeweils aus Nylonkunststoff bestehen.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Rotornaben-Baugruppe (77) eine Rotornabe (29), die so ausgebildet ist, dass sie eine Schlagbegrenzungslasche (59) aufweist, und Einrichtungen aufweist, mit denen jedes der Hauptrotorblätter (100) so an der Rotornabe (29) angebracht ist, dass es innerhalb eines Schlaggrenzbereichs relativ zur Rotornabe (29) um eine im wesentlichen horizontale Schlagachse (61) schlägt, die durch den Eingriff der Schlagbegrenzungslasche (59) und eines der Hauptrotorblätter (100) zwangsläufig nachgiebig ist, und um eine Klappachse um einen Klappwinkel außerhalb des Schlaggrenzbereichs nach oben klappt, wenn sich die Schlagbegrenzungslasche (59) und das eine der Hauptrotorblätter (100) voneinander lösen.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 13, bei dem das Rotorblatt (100) aus einer gewünschten Flugausrichtung, die im wesentlichen senkrecht zur Rotorwelle (110) ist, um den Klappwinkel in eine gewünschte Klappausrichtung geklappt werden kann, die im wesentlichen parallel zur Hauptrotorwelle (110) ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 13, bei dem die Schlagachse (61) und die Klappachse zusammenfallen und eine einzige Schlag/Klappachse bilden.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, der ferner eine Klappbegrenzungseinrichtung (59) aufweist, die die Klappbewegung des Rotorblattes (100) begrenzt, bis ein Sollbetrag einer Klappkraft auf das Rotorblatt (100) aufgebracht worden ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Rotornaben-Baugruppe (77) eine drehbare Rotornabe (29) sowie für jedes Hauptrotorblatt (100) einen Blatthalter (55) aufweist, die Blatthalter (55) jeweils einen mit der Rotornabe (29) gekoppelten, um eine von der Rotordrehachse (9) beabstandete, zu dieser parallele, vertikale Hilfsachse schwenkbaren Innenabschnitt sowie einen Außenabschnitt haben und das Wurzelende (101) jedes Hauptrotorblattes (100) mit einem der Außenabschnitte um die Klappachse relativ zu diesem schwenkbar gekoppelt ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Rotornaben-Baugruppe (77) eine Rotordrehachse (9), eine Rotornabe (29), die so gelagert ist, dass sie sich ansprechend auf die Betätigung einer Bordmotorantriebseinheit (3) um die Rotordrehachse (9) drehen kann, und eine Schwenkgelenkeinrichtung aufweist, mit der das Wurzelende (101) jedes Rotorblättes (100) schwenkbar so angebracht ist, dass es sich um eine vertikale Schwenkgelenkachse nach vorne oder nach hinten bewegt, so dass jedes Rotorblatt (100) in der Lage ist, um eine horizontale Schwenkachse zu schlagen.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 18, der ferner eine Anstellwinkelverstelleinrichtung (140) umfasst, mit der jedes Rotorblatt (100) schwenkbar so an der Rotornabe (29) angebracht ist, dass es sich während der Drehung der Rotornabe (29) um die Rotordrehachse (9) um eine Neigungsachse neigt.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 19, der ferner eine Einrichtung (55) zur kollektiven Blattverstellung zur Verstellung des kollektiven Anstellwinkels der Rotorblätter (100) relativ zur Anstellwinkelverstelleinrichtung umfasst.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 20, bei dem die Einrichtung (55) zur kollektiven Blattverstellung eine Einrichtung zur Änderung des kollektiven Anstellwinkels der Rotorblätter (100) in vorbestimmten, diskreten, reproduzierbaren Inkrementen aufweist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 21, bei dem die Einrichtung (55) zur kollektiven Blattverstellung austauschbare Hauptrotorelemente umfasst, wobei die Hauptrotorelemente jeweils einen Eigenwinkel haben, der den Anstellwinkel eines Rotorblattes (100) so bestimmt, dass bei einem Ersetzen des Elements durch ein gleichartiges Element, das einen anderen Eigenwinkel bestimmt, der Anstellwinkel des Rotorblattes (100) relativ zur Anstellwinkelverstelleinrichtung neu festgelegt wird.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 22, bei dem die austauschbaren Hauptrotorelemente Blatthalter (55) aufweisen, die den relativen Winkel zwischen den horizontalen Schlagachsen und den vertikalen Schwenkgelenkachsen derart bestimmen, dass durch ein Ersetzen der Blatthalter (55) der relative Winkel zwischen den horizontalen Schlagachsen und den vertikalen Schwenkgelenkachsen neu festgelegt wird, wodurch die kollektive Blattverstellung der Rotorblätter (100) relativ zur Anstellwinkelverstelleinrichtung eingestellt wird.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 18, bei dem die Rotornaben-Baugruppe (77) eine drehbare Rotornabe (29) sowie für jeden Hauptrotorblatthalter (55) einen Blatthalter (55) aufweist, die Blatthalter (55) jeweils einen mit der Rotornabe (29) gekoppelten, um eine von der Rotordrehachse beabstandete, zu dieser parallele, vertikale Hilfsachse schwenkbaren Innenabschnitt sowie einen Außenabschnitt haben und das Wurzelende (101) jedes Hauptrotorblattes (100) mit einem der Außenabschnitte um die Klappachse relativ zu diesem schwenkbar gekoppelt ist.
Hauptrotor (1) nach Anspruch 22, bei dem die Rotorblätter (100) jeweils aus Nylonkunststoff bestehen, die Klappeinrichtung eine C-förmige Blattwurzel umfasst, die schwenkbar an einem Blatthalter (55) befestigt ist, die Blattverstelleinrichtung einen Blatthalter (55) aus Kunststoff umfasst, der den relativen Winkel zwischen der Schwenkgelenkachse und der Schlagachse des Rotorblattes (100) bestimmt, wobei der Blatthalter (55) eine Lasche hat, die zur Begrenzung von Schlagbewegungen des Rotorblattes (100) in eine Halterung in der C-förmigen Blattwurzel eingreifen kann, und die Schwenkgelenkeinrichtung einen mit der Anstellwinkelverstelleinrichtung schwenkbar verbundenen Blatthalter (55) umfasst.