ROTOR, IN PARTICULAR FOR ROTARY WING AIRCRAFT, WITH FIBRE-REINFORCED PLASTIC HUB

Abstract: 1. A rotor, more especially for a rotary-wing aircraft, comprising a rotor hub made of fibre composite material on which respective blade holders, each in the form of a fork-like rotor hub arm (2) directed radially outwardly, are arranged, the two limbs (3, 4) of which are united with a basic hub body (1), and have a layer structure perpendicular to the rotor plane, characterised in that the basic hub body (1) is a tube made from several fibres plies (1.3.1, 1.3.3, 1.4.1) and the uniting of same with the limbs (3, 4) is effected by splitting up its fibre plies in the layer direction into plies (3.1, 3.3, 4.1) which are separate from one another and which continue into the limbs (3, 4) along with the interpolation of further fibre plies (3.2, 4.2).

Description: Rotor, insbesondere ftir ein DrehflUgelflugzeug, mit einer Rotornabe aus Faserverbundwerkstoff Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Rotor gemäss der nicht veröffentlichten DE-Patentanmeldung P 30 37 824.6 hat im Vergleich zu Ausführungsformen mit einer ganz oder grösstenteils aus Metall bestehenden Rotornabe den Vorteil eines erheblich geringeren Gewichts ohne Minderung der Betriebszuverlässigkeit bzw. Belastbarkeit. Allerdings ist der bei diesem Rotor im übrigen für die Rotornabe aus Gründen einer besonders einfachen und billigen Herstellung gewählte Aufbau aus zwei in koaxialer Anordnung auf einem Nabengrundkörper auf Distanz sitzenden Platten mit dem Nachteil von Klebestellen relativ geringer Flächenabmessung behaftet, d.h. ist nicht gänzlich frei von Festigkeitsproblemen. Der Erfindung liegt daher bei einem Rotor der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, solche (kleinflächigen) festigkeitsmindernden Fügestellen der Rotornabe zu vermeiden. Diese Aufgabe ist gemäss dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst in der Erkenntnis, dass die in Blattschlagrichtung geforderte Biegesteifigkeit des einzelnen Rotornabenarmes nur durch einen entsprechenden Faserschichtaufbau seiner beiden Schenkel sichergestellt werden kann und dass eine Vereinigung solcher Schenkel mit der Rotornabe zu einem integralen Faseraufbau durch Anpassung des Nabengrundkörpers möglich ist, sofern hierfür, wie an sich be kannt, die Form eines Rohres gewählt wird. Die Grundvoraussetzung für diese Anpassung ist die vorgeschlagene Aufspaltung der Faserlagen des Nabengrundkörpers, aus Gründen der Fertigungsvereinfachung vorzugsweise in der im Unteranspruch 2 und 4 gekennzeichneten Weise. Soweit die gleiche Dicke für beide Schenkel des einzelnen Rotornabenarmes gefordert ist, lässt sich die Dicke des aussenliegenden Schenkels in der im Unteranspruch 3 gekennzeichneten Weise leicht erhöhen. Die Erfindung wird im übrigen nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung von einem Rotor eines Drehflügelflugzeugs im Längsschnitt einen Abschnitt der Rotornabe mit einem Nabengrundkörper 1 in Form eines Rohres, an dem die einzelne Blatthalternng ein radial auswärts gerichteter, gabelartiger Rotornabenarm 2 ist; beide Schenkel 3, 4 desselben sind in üblicher Weise für nicht dargestellte Blattbefestigungsbolzen mit druckbelastbaren Buchsen 5 in Anschlussbohrungen versehen. Die Rotornabe besteht aus Faserverbundwerkstoff, beispielsweise Glasfasern in einer Kunstharzmatrix, wobei die Schenkel 3, 4 des einzelnen Rotornabenarmes 2 als (in Querrichtung zur Rotorebene) flache Schichtkörper ausgebildet sind mit beispielsweise von Faserlage 3.1 (3.3) bzw. 4.1 zu Faserlage 3.2 bzw. 4.2 wechselnder Faserorientierung. Es kann abwechselnd auf eine Faserlage 3.1 (3.3) bzw. 4.1 aus in Schenkellängsrichtung sich erstreckenden Fasersträngen unidirektionaler Faserorientierung eine schubübertragende Faserlage 3.2 bzw. 4.2 mit kreuzweiser Orientierung der Fasern (z.B. Fasergewebe oder -gelege) folgen. Ebenso kann aber auch für jede einzelne Faserlage ein Schichtaufbau mit abwechselnder unidirektionaler und kreuzweiser Faserorientierung vorgesehen sein. Entsprechend ist für den rohrförmigen Nabengrundkörper 1 auch ein Aufbau aus mehreren gleichartigen Faserlagen 1.3.1 (1.3.3), 1.4.1 vorgesehen. Zur Vereinigung der Schenkel 3, 4 mit dem Nabengrund kcrper 1 zu einem fugenlosen Ganzen "Rotornabe" ist eine Aufspaltung dieser Faserlagen 1.3.1 (1.3.3), 1.4.1 in Schichtrichtung in voneinander getrennte Lagen und deren Fortsetzung als die Faserlagen 3.1 (3.3) bzw. 4.1 der Schenkel vorgesehen, wobei diese Aufspaltung erst mit der Änderung der Winkellage der Faserlagen 1.3.1 (1.3.3), 1.4.1 durch die Ausrichtung auf die jeweilige Schenkellage beginnt unter Zwischenfügung der Übrigen Faserlagen 3.2 bzw. 4.2 der Schenkel 3 bzw. 4. Aus Gründen der fertigungstechnischen Vereinfachung setzen sich hierbei zweckmässig die über die ganze Grundkörperlänge verlaufenden Faserlagen 1.3.1 in den jeweils aussenliegenden Schenkel 3 fort, natürlich ebenso diejenigeii Faserlagen 1.3.3, welche als dickenerhöhende Faserlagen 3.3 des Schenkels 3 im Nabengrundkörper 1 zwischen jenen daher (im Vereinigungsbereich desselben und des einzelnen Rotornabenarmes 2) zu zwei Gurten aufgeteilten Faserlagen 1.3.1 eingebettet sind. Dagegen erstrecken sich in den jeweils zugehörigen innenliegenden Schenkel 4 hinein als dessen Faserlagen 4.1 nur solche Faserlagen 1.4.1 des Nabengrundkörpers 1, welche diesen im genannten Vereinigungsbereich im Wege einer Wanddickenerhöhung verstärken. Sofern es zweckmässig ist, können sich in diesen Schenkel 4 hinein auch zuvor über die ganze Grundkörperlänge verlaufende Faserlagen fortsetzen. Der beschriebene Rotornabenaufbau ist durch (Hand-)Laminieren, also durch "nass-in-nass"-Formgebungsarbeit und folglich frei von Verbindungsfugen herstellbar. Zusätzliche Feinschichten, Kantenversteifungen und dgl. qualitäts- und festigkeitserhöhende Massnahmen üblicher Art sind selbstverständlich nicht ausgeschlossen.

Claims: Rotor, insbesondere für ein Drehflügelflugzeug, mit einer Rotornabe aus Faserverbundwerkstoff Patentansprüche 1. Rotor, insbesondere für ein Drehflügelflugzeug, mit einer Rotornabe aus Fa serverbundwersstoff, an welcher Blatthalterun gen jeweils in Form eines radial auswärts gerichteten, gabelar tigen Rotornabenarmes angeordnet sind, dessen beide Schenkel einen Schichtaufbau senkrecht zur Rotor ebene aufweisen mit einer von Schicht zu Schicht wechselnden Faserorientierung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Nabengrundkör per (1) in Form eines Rohres aus mehreren Faserlagen t1.3.1, 1.33, 1.4.1) mit den Schenkeln (3, 4) unter Aufspaltung dieser Faserlagen in Schichtrichtung in voneinander getrennte Lagen t3.1, 3.3, 4.1) vereinigt ist, wobei diese sich unter Zwischenfügung von weiteren Faserlagen (3.2, 4.2) in die Schenkel t3 4) fortsetzen. 2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass zum einen in den jeweils aussenliegenden Schenkel (3) sich überwiegend zuvor über die ganze Länge des Nabengrundkörpers (1) verlaufende Faserlagen (1.3.1) fortsetzen, zum anderen dagegen in den zugehörigen innenliegenden Schenkel (4) dberwie- gend solche Faserlagen (1.4.1), die im Vereinigungsbereich der Schenkel mit dem Nabenurundkörper diesen im Wege einer Wand dickenerhöhung verstärken. 3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die über die ganze Länge des Nabengrundkörpers (1) verlau fenden Faserlagen (1.3.1) im Vereinigungsbereich in zwei Gurte aufgeteilt und dass dazwischen eingebettete weitere Faserlagen (1.3.3), zusätzlich in voneinander getrennte Lagen aufgespal ten, sich unter Zwischenfügung von weiteren Faserlagen (3.2) in den aussenliegenden Schenkel (3) fortsetzen. 4. Rotor nach Anspruch 1 oder 3, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Aufspaltung der Faserlagen (1.3.1, 1.3.3, 1.4.1) erst mit der Änderung ihrer Winkel lage durch Ausrichtung auf die jeweilige Schenkellage. 5. Rotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, g e k e n n z e i c h n e t durch mehrschichtige Faserlagen mit abwechselnd unidi rektionaler und kreuzweiser Faserorientierung.

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