ROTOR, PARTICULARLY FOR ROTARY WING AIRCRAFT

Abstract: 1. A rotor more especially of a rotary-wing aircraft, having radially outwardly directed rotor hub arms (2) each for holding a respective rotor blade (3), which has a blade neck portion (3.2), which is torsionally pliant at least for blade pitch movements, between the blade wing and the blade root, in which the blade pitch control is effected by means of control members arranged in the rotor hub by way of a control shaft (7), introduced so as to be movable through a rotary angle into the respective rotor hub arm and coaxial with the blade angle axis, and a blade control lever (10) connected thereto in a torsionally-fast manner and to a torsionally rigid sheat (6) which surrounds the blade neck portion in a contact-free manner and which is securely connected radially outwardly therefrom to the rotor blade, and in which the torsionally rigid sheat (6) is a fibre composite material body having a structure which is flexible in relation to beat and swivel movements as well as elongation under centrifugal force of the rotor blade (3).

Description: Rotcr, insbesondere eines Drehflfigelflugzeugs Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Rotor gemäss der nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 30 36 093.1-22 ermöglicht trotz des Verzichts auf gesonderte mechanische Blattlager und -gelenke eine Blatteinstellwinkelverstellung vom Inneren der Rotornabe aus und somit (dennoch) deren Verwendung als Schutzgehäuse für Blattsteuermittel. Allerdings bedingt der Verzicht auf Blattwinkellager aus Festigkeitsgründen eine relativ grosse Baulänge des torsionsweichen Blatthalsabschnittes mit der Folge, dass es insbesondere unter den Blattschlag- und Blattschwenkbewegungen zu beträchtlichen Auslenkungen des Blatthalsabschnittes kommen kann, von denen die Blattsteuerglieder, soweit deren Funktionstüchtigkeit gemindert würde, zu entkoppeln sind. Der Erfindung liegt daher für einen Rotor der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, funktionsstörende Rückwirkungen auf die Blattsteuerglieder aus der Blattschlag- und Blattschwenkbiegung sowie Blattlängsdehnung weitgehend auszuschlie ssen. Diese Aufgabe ist gemäss dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dem hiernach vorgeschlagenen Verzicht auf Biegefestigkeit der torsionssteifen Hülle liegt die Erkenntnis zugrunde, dass solcher Verzicht ohne Beeinträchtigung der Torsionssteifigkeit möglich ist, sofern für die Hülle, die gemäss dem Anspruch 2 aus in einer elastischen Bindungsmasse gebetteten Fasern oder Fasersträngen aufgebaut oder gemäss dem Anspruch 3 ein aus Fasersträngen gebildetes Gitter-Netzwerk sein kann, eine Faserorientierung von etwa +45 zur Blattlängsachse gewählt wird (Anspruch 4). Denn dann kommt es bloss unter einer Biege- und/oder Zugbeanspruchung (in Blattfliehkraftwirkungsrichtung) bei der Hülle zu einer - dann erwünschten - Verschiebung der Fasern bzw. Faserstränge zueinander, weil die Torsionsmomente für die Blatteinstellwinkelbewegung durch Zugbeanspruchung der Fasern bzw. Faserstränge voll aufnehmbar sind. Die durch die Erfindung bewirkte Entkopplung der Blattsteuerglieder von dem Rotorblatt hinsichtlich dessen aeroelastischem Verhalten lässt sich in der im Anspruch 5 gekennzeichneten Weise noch verstärken. Diese Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Dabei zeigt die Zeich nung in Fig. 1 perspektivisch das Zentrum eines Vierblatt-Rotors eines Drehflügelflugzeugs, Fig. 2 in der Seitenansicht eine alternative Ausführungsform zu einer Blattsteuer-Hülle gemäss Fig. 1. Bei dem dargestellten Rotor ist die Rotornabe 1, als ein Gehäuse für Blattsteuerglieder (beispielsweise entsprechend dem Steuergestänge gemäss der DE-OS 26 58 828), für die Blatthalterung mit radial auswärts gerichteten, gabelförmigen Rotornabenarmen 2 versehen, deren Schenkel aus fertigungstechnischen Gründen zu achteckigen Platten 1.1 zusammengefasst sind. Das einzelne Rotorblatt 3, vorzugsweise im wesentlichen aus faserverstärktem Kunststoff, ist über seine Blattwurzel 3,1 am zugehörigen Rotornabenarm 2 mittels zweier Bolzen 5 befestigt. Um bei diesem sogenannten starren Anschluss der Blattwurzel 3.1 an der Rotornabe 1 bzw. im Rotornabenarm 2 dennoch sicherzustellen, dass das Rotorblatt 3 bzw. dessen Blattflügel 3.3 Blatteinstellwinkelbewegungen ausführen kann, ist der Blatthalsabschnitt 3.2 torsionsweich, beispielsweise aufgrund einer relativ langgestreckten Ausbildung aus (Glas-)Fasersträngen mit unidirektionaler Faserorientierung in Blattlängsrichtung. Wegen der grossen Baulänge des Blatthalsabschnittes 3.2 ist für die Blatteinstellwinkelverstellung einerseits je Rotorblatt 3 eine torsionssteife Hülle 6- gewählt, welche sich, in fester Verbindung mit dem Blattflügel 3.3, längs des Blatthalsabschnittes 3.2 berührungsfrei bis zur Blattwurzel 3.1 erstreckt. Anderer seit-s ist aus der Rotornabe 1 in den einzelnen Rotornaben- arm 2 je eine mittels einer nicht dargestellten Steuerstange drehwinkelbewegbare, zur Blattwinkelachse koaxiale Steuerwelle 7 eingeführt. Die Steuerwelle 7 ragt über einen aufgrund der (Schlaufen-)Form der Blattwurzel 3.1 zwischen den beiden Befestigungsbolzen 5 belassenen Freiraum aus dem Rotornabenarm 2 heraus und steht mit der Hülle 6 über einen an diesem Wellenende sitzenden zweiarmigen Blattsteuerhebel 10 in Eingriff. Um hierbei Rückwirkungen auf die Steuerwelle 7 (und somit auch auf die übrigen in der Rotornabe 1 befindlichen Blattsteuerglioder) aus Biegebewegungen des Blatthalsabschnittes und aus Blattlängsdehnungen weitgehend auszuschliessen, ist die torsionssteife Hülle 6 als ein hinsichtlich solcher Bl attbewegungen. flexibler Faserverbundwerkstoffkörper aufgebaut. Beispielsweise besteht die Hülle 5 aus (Glas-)Fasern oder Fasersträngen mit einer Faserorientierung von etwa +45 zur Blattlängsachse in einer elastischen Bindungsmasse, wie Polyurethan. Hierbei ist durch die +45 -Fa- serorientierung die nötige Torsionssteifigkeit der Hülle 6 sichergestellt. Entsprechend kann die Hülle 6 mit einer solchen Faserorientierung ebenso, wie Fig 2 zeigt-, ein in kreuzweisen Lagen gewickeltes Gitter-Netzwerk aus kunststoffgetränkten Fasersträngen sein, die z.B. an den Kreuzungspunkten durch lagenweises Abwechseln der Faserorientierung +45 und -45 untereinander verzahnt sind. Schliesslich wird- hinsichtlich der Blattschlagbiegung eine beträchtliche zusätzliche bewegungsmässige Entkopplung der Hülle 6 von dem Blattsteuerhebel 10 durch zwei schlagbiegeweiche, laschenförmige Ansätze 6.1 im Übergangsbereich von dem Blatthalsab schnitt 3.2 auf die Blattwurzel 3.1 erreicht. Diese Ansätze 6,1 haben im übrigen bei der- gewählten relativ breiten Bauform der Blattwurzel 3*1 den lForteil, dass es keiner entsprechenden Aufweitun-g der Hülle 6 oder keiner gesonderten raumüberbrückenden -Bindeglieder von dem Blattsteuerhebel 10 zur Hülle 6 bedarf Je Hebel'arm- ist bloss ein hebelseitig und hüllenseitig festsitzender Bolzen 11 erforderlich, welcher erforderlichenfalls an der Hülle 6 in ein Radialelastomerlager eingeführt sein kann, um eine gewisse Längs- und '.iinkelbeweglichkeit Mes betreffenden rtüllen-An- satzes 5.1 gegenüber diesem Bolzen zu erreichen.

Claims: Rctor, insbesondere eines Drehflügelflugzeugs Patentansprüche 1. Rotor, insbesondere eines Drehflügelflugzeugs, mit radial auswärts gerichteten Rotornabenarmen für die Halterung je weils eines Rotorblattes, das einen wenigstens für die Blatteinstellwinkelbewegnngen torsionsweichen Blatthalsab schnitt zwischen dem Blattflügel und der Blattwurzel auf weist, wobei die Blatteinstellwinkelsteuerung mittels in der Rotornabe angeordneter Steuerglieder über eine in den jeweiligen Rotornabenarm drehwinkelbewegbar eingeführte, zur Blattwinkelachse koaxiale Steuerwelle und einen hier mit drehfest verbundenen Blattsteuerhebel auf eine den Blatthalsabschnitt berührungsfrei umgebende, radial aus wärts von diesem mit dem Rotorblatt fest verbundene, tor sionssteife Hülle erfolgt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die torsionssteife Hülle (6) ein Faserverbund werkstoffkörper mit einer hinsichtlich der Schlag- und Schwenkbewegungen sowie Fliehkraftdehnung des Rotorblattes (3) flexiblen Struktur ist. 2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hülle (6) aus in einer elastischen Bindungs masse gebetteten Fasern oder Fasersträngen aufgebaut ist. 3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hülle ein aus Fasersträngen gebildetes Git ter-Netzwerk ist (Fig. 2). 4. Rotor nach Anspruch Anspruch 2 oder 3, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Faserorientierung von etwa +450 zur Blattlängsachse. 5. Rotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hülle (6) im Übergangsbereich von dem Blatt halsabschnitt (3.2) auf die Blattwurzel (3.1) über zwei in Blattschlagrichtung biegeweiche, laschenförmige Ansätze (6.1) mit dem Blattsteuerhebel (10) verbunden ist.

Inventors: HAHN, MICHAEL, DIPL.-ING., SPERBER, FRANZ, DIPL.-ING.
Applicants: MESSERSCHMITT-BOLKOW-BLOHM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1982
Main classification: B64C27
IPC codes: B64C27