DE2712706A1

DE2712706A1 - Rotor eines drehfluegelflugzeugs

Info

Publication number: DE2712706A1
Application number: DE19772712706
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Mautz; Alois Dipl Ing Schwarz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1977-03-23
Filing date: 1977-03-23
Publication date: 1978-10-19
Also published as: DE2712706C2

Description

Messerschmitt-Bölko@-Llohm
Gesellschaft mit beschränkter Haftung, M i n c h e n Rotor eines Drehflügelflugzeugs Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer realisierten Ausführungsform eines derartigen Rotors mit schlag- und schwenkgelenkloser Aufhängung der Rotorblätter am Rotorkopf mittels torsionselastischer Zuglamellen (DT-PS 2 150 741) sind die Halterungen (sog. Rotorarme) fdr die Rotor- blätter am Rotorkopf als Blattwinkellagerhlsen ausgebildet, in denen sich die Rotorblätter mit Beschlägen in Form von Blattwurzelhülsen jeweils siber zwei als Wälzlager ausgebildete Radiallager abst3tzen. Über die Radiallager werden die während des Betriebes auf das jeweilige Rotorblatt wirkenden Schlog- und Schwenkbiegemomentc auf die zugehörige Blattwinkellagerhülse bzw. das zentrale Kopfteil des Rotors aber tragen .
Eine solche Blattaufhängung und -abstitzung fihrt im Vergleich zu Konstruktionen mit Schlag- und Schwenkgelenken zu einer beträchtlichen Gewichtsersparnis beim Rotorkopf, hat aber demgegeniber den Nachteil von verhältnismäßig hohen Querkraft- und Biegemomentbelastungen insbesondere des zentralen Kopfteils mit den Blatthalterungen. Hierf-ir werden daher hochfeste metallische Werkstoffe verwendet, die kostspielig, schwierig zu verarbeiten sind und vor allem zu einem unerwünscht hohen Baugewicht des Rotors beitragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, demgegenüber bei einem Rotor der eingangs genannten Art das Baugewicht und die Kosten, insbesondere f-ir das zentrale Kopfteil, zu senken, ohne dessen Betriebszuverlässigkeit bzw. Belastbarkeit zu mindern.
Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelost. Demnach ist die Erfindung nicht bloß in der Verwendung von Faserverbundwerkstoffen, deren Steifigkeits- und Festigkeitsverhalten eine auch bei Wechselbeanspruchungen hochfeste, gewichtsmäßig leichte Bauweise garantiert, zu sehen, sondern zugleich in einer fUr die vorgeschlagene Verwendung solcher Werkstoffe derart geeigneten Konfiguration des zentralen Kopfteiles, welche neben den genannten Kriterien eine einfache und billige Herstellung geradezu verbürgt. Letzteres läßt sich dadurch verdeutlichen, daLj im Grunde das zentrale Kopfteil aus einer stoffschlissigen Vereinigung zweier im wesentlichen deckungsgleichen Platten mit einem koaxialen Zwischenstick resultieren kann. Zudem brauchen bei den üblichen Rotoren mit einer geraden Anzahl von Rotorblättern, die paarweise einander diametral gegen-iberliegen, fir einen Ausgleich der von den Rotorblättern herrihrenden Zentrifugalkräfte lediglich je Blatthalterungspaar die einander diametral gegenüberliegenden (Gabel-) Schenkel im wesentlichen aus von Schenkelspitze zu Schenkelspitze sich erstreckenden - also in den Hauntspannungsrichtungen orientierten - Fasersträngen bestehen. Fjr die Übertragung der Zentrifugalkräfte auf die jeweilige Blatthalterung ist es dann ausreichend, eine in Blattlängsrichtung druckbelastbarn, aber die Blattwinkelbewegungen zulassende Verbindung zw. hen den beiden Gabelschenkeln und dem zugehörigen Rotorblatt bzw. seiner Blattwurzel vorzusehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und in den Unteransprlchen gekennzeichneter weiterbildungen wird anhand der Zeichnung nachfolgend ndher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht das zentrale Kopfteil von einem Vierblattrotor eines Drehflügelflugzeugs; Fig. 2 das Kopfteil gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung; Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Rotorarm des Kopfteils gemäß Fig. 1 und 2 in Verbindung mit einer Blattwurzel.
Bei einem Rotor eines DrehflUgelflugzeugs mit vier Rotorblät- tern beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff ist für den Rotorkopf ein zentrales Kopfteil 1 (Fig. 1) vorgesehen, sei dem die radial nach außen sich erstreckenden Blatthalterungen, die sog. Rotorarme 2, 3, 4 und 5, jeweils die Form einer Gabel aufweisen, deren beide Schenkel 2.1, 3.1, 4.1 bzw. 5.1 rechtwinklig zur Rotorebene flach ausgebildet sind.
Dieses zentrale Kopfteil 1 ist ein integraler Körper aus ei-@@m Faserverbundwerkstoff, z.B. aus Glasfascrn und einem kunstharz, wobei die nicht dargestellten Faserstringe vorzugsweise bei den jeweils einander diametral gegenlberliegenden (Gabel-) Schenkeln 2.1 und 4.1 bzw. 3.1 und 5.1 sich durchgehend von Schenkelspitze zu Schenkelspitze erstrecken, so daß die vom betreffenden Rotorblattpaar herrihrenden Zentrifugalkräfte sich Iber das Ko teil ausgleichen können. Aufgrund der gewählten Form des zentralen Kopfteils 1 kann es gemäß Fig. 2 aus der Vereinigung zweier deckungsgleicher Platten 1.1 und 1.2 mit einem koaxialen Zwischenstück 1.3 resultieren, wozu diese drei beispielsweise im Handlaminierverfahren hergestellten Teile im noch nicht ausgehärteten, also nur vorgehärteten Zustand zusammengefügt und unter Druck gemeinsam ausgehärtet werden können. Folglich ist die Herstellung des zentralen Kopfteils 1 als der dargestellte Faserverbundwerkstoffkörper sehr einfach. Für die Herstellung kommen aber auch andere Verfahren, wie die Roving-Spanntechnik oder maschinelle Wickelverfahren in Betracht, bei denen das Kopfteil 1 u.U.
in einem Arbeitsgang herstellbar ist.
Zur Aufhängung von Rotorblättern an einem derartigen zentralen Kopfteil 1 zeigt Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform, wobei f;lr ein Rotorblatt nur die Blattwurzel 6 mit dem zugeordneten Rotorarm 2 dargestellt ist. Dessen Schenkel 2.1 tragen ber einen Bolzen 7 ein Elastomerlager 8, bei dem zwi- schen einem auf dem Bolzen sitzenden steifen Ringstück 8.1 und einem an der Blattwurzel 6 angreifenden steifen Gabelstück 8.2 ein kegeliger Schichtkörper 8.3 mit lagenweise abwechselnden Schichten aus gummielastischem bzw. steifem Material eingefigt ist. Durch einen als Drucklager wirkenden weiteren elastomeren Schichtkörper 9 wird ein fester Sitz des ElastomerlacXers 8 in der entsprechenden Ausnehmung 6.1 der Blattwurzel 6 gesichert.
mittels einer derartigen in Blattlängsrichtung druckbelastbaren Verbindung der Blatteurzel 6 mit dem Rotorarm 2 werden die vom Rotor;,latt herrührenden Zentrifugalkräfte auf das zentrale kr Kopfteil 1 übertragen, wobei aber das Rotorblatt fir die Blattwinkelverstellung drehbeweglich bleibt. Um die durch eine solche (auch durch sphärische Elastomerlager realisierbere) Verbindung vorteilhafterweise zugleich sich bietende Möglichkeit der Blattverschwenkung in eine Faltlage um den dann als Schwenkachse dienenden Bolzen 7 nutzen zu können, ist schließlich eine - am Ende der ber die Verbindung hinausgehenden Blattwurzel 6 - ohnehin vorzusehende radiale Lagerung 10 ilber einen blattwurzelseitig l@sbar angeordneten Zapfen 11.1 hergestellt. Dieser ist ein Teil eines Gabelstückes 11, das einerseits mittels Bolzen 12 mit der Blattwurzel 6 verbunden und andererseits mit dem Zapfen 11.1 leber ein Radialelastomerlager 13 in einer Bohrung 14 im vorgenannten Zwischenstück 1.3 (Fig.2) des zentralen Kopfteils 1 abgestützt ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, brauchen nur die Bolzen 12 gezogen zu werden, um die Schwenkfreiheit der Blattwurzel 6 herzustellen. Die gewählte Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß das Gabelstrick 11 gleichzeitig das Verbindungsmittel f-ir einen Blattverstellhebel sein kann. Schließlich wird durch das Radialelastomerlager 13 eine Schwenkdämpfung des Rotorblattes erzielt.
Ein zentrales Kopfteil gemäß der Erfindung sowie die vorbeschriebene, dem Kopfteil angepaßte Konzeption einer Blattaufhängung ist selbstverständlich auf einen Vierblattrotor auf auf eine gerade Anzahl von Rotorblättern nicht beschränkt.
- Patentansprüche -

Claims

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschrunkter Haftung, M ü n c h e n P a t e n t a n s p r ü c h e Rotor eines Drehfl@gelflugzeugs mit am Rotorkopf über Blattwinkellager drehbeweglich abgestützten Rotorblättern, für die ein zentrales Kopfteil radial nach außen sich erstreckende Ulatthalterungen aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das zentrale Kopfteil (1) ein integ@ ler Faserverbundwerkstoffk@rper ist, b@@ dem die Blatthalterungen (Rotorarme 2 bis 5) jeweils die Fo@@ einer Gabel aufweisen, deren @@@@e Schenkel (2.1 bi .) @htwinklig zur Rotorebene flach - bildet sind.
?. Rotor nach Anspruch 1, dadurch 9 e k e n n z e i c h n e t daß das zentrale Kopfteil (1) aus einer stoffschl@ssigen Vereinigung zweier im wesentlichen deckungsgleichen Platten (1.1, 1.2) mit einem koaxialen Zwischenstück (1.3) resultiert.
3. Rotor nach Anspruch 1 mit einer geraden Anzahl von Rotorblättern, die paarweise einander diametral gegenüberliegen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß je Blatthalterungspaar (tiotorarme 2, 4 bzw. 3, 5) die einander diametral gegenüberliegenden (Gabel-) Schenkel (2.1, 4.1 bzw. 3.1, 5.1) im wesentlichen aus von Schenkelspitze zu bchenkelspitze sich erstreckenden Fasersträngen @estehen.
1. Rotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch 9 e k e n n -e e i c h n e t , daß je @latthalterung (Rotorarn 2) zwischen den beiden Gabelschenkeln (2.1) und dem zugehörigen Rotorblatt bzw. seiner @lattwurzel (£) eine in Blattlängs-@n@ druckbelastbare, aber die Blattwinkelbewegungen zulasende Verbindung (Bolzen 7, Elastomerlager , Sch@@@@@@@r@er 9) hergestellt ist.
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch 9 c k e n n z e i c h n e daß die Blattwurzel (6) an ihre@@@@ der @latthalterung (Rotorarm 2) über die druckbelastbar@ Verbindung (@olzen 7, Elastomerlager 8, Schichtk@r@er 9) hinausgehenden Ende mittels eines blattwurzelseitig lösbaren Zapfens (11.1) an dem zentralen Kopfteil (1) drehbeweglich abgest @zt ist.