DE69501913T2 - Eingelassener Gegendrehmomentrotor mit Schaufeln mit eingebautem Spiel - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrblatt-Rotor mit veränderbarem Anstellwinkel für eine stromlinienförmige Gegendrehmoment-Vorrichtung für Drehflügler, insbesondere Hubschrauber, und bei dem jedes Blatt schwimmend gelagert auf der Nabe des Rotors angebracht ist.
• Zur Ausrüstung von stromlinienförmigen Hubschrauber-Gegendrehmomentvorrichtungen sind bereits Mehrbiatt-Rotoren mit veränderbarem Anstellwinkel bekannt, die umfassen:
• - eine Rotorwelle, die um eine Achse des Rotors drehbar angebracht ist,
• - eine Nabe, die mit der Rotorwelle drehungsvereint ist,
• - Blätter, die mit der Nabe jeweils über ein Wurzelstück verbunden sind, das wenigstens einen um die Längsachse der Anstellwinkeländerung des Blattes flexiblen und verwindbaren Arm, der teilweise in einer Muffe des Blattfußes untergebracht ist, wobei die Muffe zwei koaxiale und bezüglich der Achse des Blattes auseinanderliegende Sitze aufweist, durch die sie um die Achse des Blattes herum in zwei Lagern der Nabe zapfengelagert angebracht ist, sowie einen Anstellwinkelhebel enthält, der in bezug auf die Achse des Blattes exzentrisch ist, und
• - eine Scheibe zur gemeinsamen Anstellwinkelsteuerung der Blätter, die mit der Nabe drehangetrieben wird und bezüglich der Achse des Rotors durch eine Steuerachse verschiebbar ist, wobei die Scheibe für jedes Blatt einen Lappen zur Anstellwinkelsteuerung aufweist, der sich im wesentlichen entsprechend der Achse des Rotors erstreckt und am Anstellwinkelhebel des entsprechenden Blattes durch einen Zapfen mit Kugelkopf gelenkig angebracht ist, so daß jede axiale Verschiebung der Scheibe in bezug auf die Nabe durch Einwirkung des Lappens auf den Anstellwinkelhebel eine Drehung des Blattes um seine Anstellwinkelachse nach sich zieht.
• Rotoren von dieser Art sind insbesondere im französischen Patent FR 1 531 536 und den amerikanischen Patenten US-3,594,097 und US-4,626, 173 beschrieben.
• Bei diesen bekannten Rotoren werden die Kräfte zur Steuerung des Anstellwinkels, welche an die Anstellwinkelhebel durch die Steuerscheibe und -achse übertragen werden, mit Hilfe einer hydraulischen Servosteuerung zugeführt. Diese Steuerungskräfte sind nämlich relativ beachtlich bei Berücksichtigung des hyperstatischen Charakters der Anbringung der Blätter an der Nabe des Rotors. Diese hyperstatische Anbringung ergibt sich aus der praktisch spielfreien Anbringung der Sitze der Muffen des Fußes jedes Blattes in den Lagern der Nabe sowie aus der Ansteliwinkelsteuerung, die durch eine praktisch spielfreie ringförmige lineare Verbindung des Gelenkkugelkopfes des Anstellwinkelhebels auf dem entsprechenden Lappen der Steuerscheibe realisiert ist. Dazu kommen noch die Bedeutung der vom Blatt stammenden Trägheitskräfte, die Aufnahme der Zentrifugalkraft und die Begrenzung der Drehung um die Anstellwinkelachse durch den verwindbaren Arm jedes Blattes.
• Die notwendigerweise aufzubringenden Steuerungskräfte sind dazu vorgesehen, nicht nur die jedem Blatt zugeführten statischen Momente, sondern auch die sich aus den beim Übergang von einer Anstellwinkelposition zu einer anderen entwickelnden Übergangskräften ergebenden Momente durch eine Steueraktion am Steuerknüppel zu überwinden.
• Im statischen Zustand ist es für eine gegebene Anstellwinkelposition bekannt, daß das durch die Steuerungskraft ausgeübte Moment, das dem Anstellwinkelhebel in einem exzentrischen Punkt der Anstellwinkelachse und zwar um die Anstellwinkelachse herum zugeführt wird, gleich dem Moment ist, das sich aus den anderen dem Blatt zugeführten Momenten ergibt. Die Berechnung der statischen Steuerungskraft beruht also auf der Gleichgewichtsgleichung bezüglich der Momente um die Anstellwinkelachse. Unter diesen anderen auf das Blatt einwirkenden Momenten sind die hauptsächlichen das vom verwindbaren Arm stammende elastische Richtmoment, das "Ebenen-Richtmoment", das Auftriebsmoment oder aerodynamische Moment, allgemein das Einstechmonent des Profils aufgrund der Wölbung dieses Profils sowie das Moment der Zentrifugalkraft.
• Es ist bekannt, daß das Richtmoment des verwindbaren Arms aufgrund dessen Torsionssteifigkeit entsteht und die eventuelle Winkelvoreinstellung des verwindbaren Arms in bezug auf den Ansteliwinkel null eines Bezugsquerschnitts des Blattes berücksichtigt, das im allgemeinen verwunden ist.
• Das "Ebenen-Richtmoment" ist das Moment, das von der Zentrifugalkraft stammt, die auf jedes Blattelement eines Rotors bei Drehung ausgeübt wird und zur Wirkung hat, sich jeder Anderung des allgemeinen Anstellwinkels entgegenzustellen und die Blätter in ihre Drehebene zurückzuführen. Es ist bekannt, daß dieses Moment von der Verteilung der Massenträgheit der Gesamtheit des Blattes (profilierter Strömungsteil und Muffe) um seine Anstellwinkelachse abhängt. Da dieses Moment hauptsächlich für die Steuerungskräfte verantwortlich ist, die einem Heckrotor zuzuführen sind, ist es zur Verringerung dieses Moments und folglich zur Verringerung der zuzuführenden Steuerungskräfte bekannt, diese Massenträgheit in bezug auf die Anstellwinkelachse durch Hinzufügen von als Ausgleichsmassen bezeichneten Kompensationsmassen zu reduzieren, die im wesentlichen senkrecht zur Hauptträgheitsachse des Blattes liegen.
• Das Auftriebsmoment entsteht aufgrund der Tatsache, daß der aerodynamische Mittelpunkt der auf ein Blatt einwirkenden aerodynamischen Kraft mit Abstand zur Anstellwinkelachse gelegen ist. Schließlich entsteht das Moment der zentrifugalen Kraft aufgrund der Tatsache, daß letztere auf das Blatt ausgeübt wird, dessen Schwerpunkt über die Blattprofilsehne bei einer bestimmten Entfernung von der Anstellwinkelachse liegt, wobei die Konizität des Blattes dazu neigt, eine Komponente der Zentrifugalkraft, die normal zur Rotorebene verläuft, kombiniert mit dieser Entfernung, ein Moment um die Anstellwinkelachse hervorruft.
• Da die statischen Steuerungskräfte somit ausgehend vom Gleichgewicht der vorgenannten statischen Momente bestimmt werden, empfiehlt es sich die Übergangskräfte zur Steuerung zu betrachten, d.h. die Steuerungskräfte, die es über vorgenannte statische Momente hinaus ermöglichen, insbesondere das durch die Reaktionen der Lager der Nabe auf die Sitze der Muffe jedes Blattes erzeugten Reibungsmoment um die Anstellwinkelachse zu überwinden. Diese Reaktionen stammen einerseits von der Aufnahme der Schlag- und Widerstandsmomente und von der Zentrifugalkraft als Funktion des Schlagens und des Widerstandes und andererseits von der Aufnahme der Steuerungskraft. Die Steuerungskraft hängt jedoch vom Wert der Reaktionen an den Lagern ab, die ihrerseits vom Wert der Steuerungskraft abhängen. Bei den hyperstatischen Anbringungen der Blätter der Rotoren des vorgenannten Standes der Technik übersetzt sich jegliche Steuerungskraft durch Reaktionen an die Lager, was eine Reibungserhöhung bewirkt, die ein gewisses Festfressen nach sich ziehen kann, das der Pilot überwinden kann, indem die Steuerungskraft erhöht wird, folglich auch die Reaktion an den Lagern, folglich die Reibung, woraus sich ein Festklemmrisiko ergibt. Dieser Festfreßvorgang, dessen Stärke mit derjenigen der Steuerungskraft anwächst, bildet sich über die bekannten Rotoren aufgrund des Vorhandenseins der hydraulischen Servosteuerung, die eine beträchtliche Steuerungskraft liefert, nicht direkt aus. Aber diese bildet mit ihrer Hydraulikschaltung eine relativ kostenaufwendige Komponente mit einer sehr beträchtlichen Masse praktisch am Ende der Heckpartie des Hubschraubers.
• Die grundlegende Aufgabe besteht darin, Weiterbildungen bei bekannten Rotoren der vorgenannten Art in der Weise vorzuschlagen, daß die zum Halten und Ändern des Anstellwinkels der Blätter notwendigen Steuerungskräfte reduziert werden, ohne die Sicherheit, die Genauigkeit und den Komfort der Flugsteuerung zu beeinträchtigen und unter Abschaffung der Servosteuerung und der zugeordneten Hydraulikschaltung, damit ein leichter gemachter Rotor und eine Verringerung der Herstellungs- und Instandhaltungskosten erhalten wird.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Rotor der vorgenannten Art vorzuschlagen, dessen Steuerungskräfte um 1/10 gegenüber denjenigen der bekannten Rotoren verringert sind, wobei die statische Steuerungskraft sehr gering ist, um einem einen Anstellwinkel haltenden Piloten einen guten Flugsteuerkomfort zu gewährleisten, und wobei die Übergangskraft zur Steuerung, die zum Hinübergehen von einer Anstellwinkelposition zu einer anderen durch Pedalbetätigung des Steuerknüppels erforderlich ist, größer ist als die statische Steuerungskraft, jedoch in einem vernünftigen Rahmen, um die Stabilität der Flugsteuerung und eine hohe Empfindlichkeit zu gewährleisten, ohne Risiko der sogenannten "Overshoot"-Erscheinung, die darin besteht, daß ein Pedal des Steuerknüppels um eine zu große Amplitude verschoben wird, was eine Korrekturkompensation über das andere Pedal erfordert.
• Zu diesem Zweck ist der erfindungsgemäße Rotor der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf durch eines von zwei Elementen, nämlich dem Hebel und dem Lappen, getragen wird, und in einer länglichen Öffnung eines durch das andere der beiden Elemente getragenen Ringes mit Spiel bezüglich jeweils der großen und der kleinen Achse der länglichen Öffnung eingesetzt ist, wobei das Spiel bezüglich der kleinen Achse, die im wesentlichen parallel zur Achse des Rotors verläuft, kleiner ist als das Spiel entlang der großen Achse, die senkrecht auf der kleinen Achse steht und quer zur Achse des Blattes verläuft, und daß jeder Sitz der Muffe im ent sprechenden Lager der Nabe mit einem Spiel angebracht ist, welches die Abstützung des Kugelkopfes gegen die innere Seitenfläche der länglichen Öffnung auf seiten der Enden der kleinen Achse erlaubt, allerdings so, daß der Kugelkopf nicht in eine Abstützung gegen die innere Seitenfläche der länglichen Öffnung auf seiten der Enden der großen Achse gelangen kann.
• Man erhält somit eine isostatische Anbringung des Blattes, wobei sich die beiden Lager im wesentlichen wie ein Monolager mit Spielen an den Lagern verhalten, die es ermöglichen, die verschiedenen parasitären Reaktionen an den Lagern und am Anstellwinkelkugelkopf, die bei Rotoren des Standes der Technik durch die hyperstatische Anbringung der Blätter erzeugt-werden, zu reduzieren oder sogar auszuräumen. Diese bei einem Rotor gemäß der Erfindung erhaltene Reduzierung der Reaktionen hat folglich eine Begrenzung des Reibungsmoments als Wirkung.
• Das Spiel jeweils an den Lagern läßt in beträchtlicher Größe auch Luftwiderstandsausfederungen und ein Schlagen zu, ohne daß die Blätter oder die Steuerungskette überlastet werden. Diese Zunahme der Ausfederungen erlaubt es, die Werte der Reaktionen an den Lagern mehr zu verringern. Diese Ausfederungen erzeugen nämlich in Kombination mit der Zentrifugalkraft der Blätter Momente, die an der Bekämpfung der durch den Auftrieb und den Widerstand hervorgerufenen Momente teilhaben.
• Die Begrenzung der Spiele an den Lagern, so wie sie durch die Erfindung vorgeschlagen wird, ermöglicht es indessen, daß weitere Nachteile, die sich aus einer zu großen Zunahme der Spiele ergeben würden, wie z.B. die Zunahme der dynamischen Ausfederungen in Höhe des Kugelkopfes zur Anstellwinkelsteuerung, die Risiken dynamischer Stöße auf die Lager und eine mögliche Instabilität des Blattes, nicht entstehen.
• Die isostatische Anbringung nach der Erfindung erlaubt es nicht nur, die Anbringung von Wälzlagern zu vermeiden, die Platzbedarf- und Massenprobleme in Höhe der Drehlager der Blattmuffen an der Nabe auferlegen, sondern auch die Beanspruchungen bei der Anstellwinkelsteuerung zu verringern, jene Beanspruchungen also, die bei den bekannten Rotoren im übrigen aufgrund der Tatsache, daß die Anstellwinkelsteuerung mit Hilfe einer steifen Steuerscheibe durchgeführt wird, verstärkt werden könnten. Bei Nichtvorhandensein von Spiel und bei vorliegendem Fehler (Positionsabstand der Blätter zwischeneinander) wird nämlich die Steuerscheibe beansprucht. Die Spiele, mit denen der Kugelkopf in der länglichen Öffnung der Verbindung des Anstellwinkelhebels an der Steuerscheibe der Erfindung aufgenommen ist, ermöglichen gerade die Verringerung der Kräfte einerseits der Reibung in Höhe des Anstellwinkelhebels und andererseits der Beanspruchung der Steuerscheibe.
• Es ist zu diesem Zweck vorteilhaft, daß bei jedem Blatt der Kugelkopf in eine ebene Abstützung mit gleitender Punktberührung gegen die innere Seitenfläche der entsprechenden länglichen Öffnung gelangt.
• Bei einer vorteilhaft einfachen Ausführungsform zur Erzielung einer Winkelausfederung des Blattes beim Schlagen (entsprechend der kleinen Achse der Öffnung) und beim Widerstand (entsprechend der großen Achse der Öffnung), die eine bedeutende Reduzierung der Übergangskräfte zur Steuerung zu erhalten erlaubt, weist die längliche Öffnung zwei gegenüberliegende Flachstellen auf, die parallel zu ihrer großen Achse und symmetrisch in bezug auf ihre Mitte verlaufen, und ist in einem Ring vorgesehen, der in einer Aufnahme des ihn tragenden Elements untergebracht und befestigt ist und mittels einer Schulter gegen einen Rand der Aufnahme gehalten wird, wobei auf selbiger Schulter zwei zur großen Achse der länglichen Öffnung parallele Abflachungen vorgesehen sind.
• Die Erfindung schlägt außerdem vor, die Ansetzpunkte der Steuerungskräfte zur Ermittlung der Richtung der Reaktionen an den Lagern so zu wählen, daß die beiden Lager entlastet werden. Zu diesem Zweck sind die von den Steuerungskräften stammenden Reaktionen an den Lagern gemäß der Erfindung von entgegengesetzten Vorzeichen wie die Reaktionen an den Lagern aufgrund der Aufnahme der Schlagmomente. Zur Erzielung dieses Ergebnisses ist es vorteilhaft, daß bei jedem Blatt die Muffe den Anstellwinkelhebel radial außerhalb der Sitze zur Achse des Rotors hin und zur Vorderkante des Blattes hin vorspringend trägt. Das gleiche vorteilhafte Ergebnis kann jedoch erhalten werden, wenn bei jedem Blatt die Muffe den Anstellwinkelhebel radial außen und in der Nähe des Sitzes in äußerer radialer Position in bezug auf die Achse des Rotors und zur Hinterkante des Blattes hin vorspringend trägt, oder auch wenn bei jedem Blatt der durch die Muffe zwischen ihren beiden Sitzen getragene Anstellwinkelhebel zur Vorderkante des Blattes hin vorspringend ist, wenn er näher zu dem inneren radialen Sitz in bezug auf die Achse des Rotors als zum anderen Sitz ist, oder dagegen zur Hinterkante des Blattes hin vorspringend ist, wenn er näher zu dem äußeren radialen Sitz ist.
• Über die obenstehenden Maßnahmen hinaus, die nach der Erfindung eine Reduzierung der Übergangssteuerungskräfte erlauben, ermöglichen komplementäre Maßnahmen eine Reduzierung der statischen Steuerungskräfte. Wenn jeder verwindbare und flexible Arm zu diesem Zweck mit dem entsprechenden Blatt verbunden ist, indem er in der entsprechenden Muffe auf seiten seines äußeren radialen Endes in bezug auf die Achse des Rotors durch zumindest eine Befestigungsachse gehalten wird, die in bezug auf die Muffe im wesentlichen parallel zur Achse des Rotors schwimmt, ist diese Befestigungsachse eine im wesent lichen parallel zur Achse des Rotors verlaufende, gestreckte Achse großer Größe, so daß eine Wirkung von Ausgleichsmassen herbeigeführt wird.
• Außerdem oder in alternativer Weise kann in diesem Fall die Achse gleichzeitig wenigstens eine eigene Ausgleichsmasse an der Muffe befestigen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt eine Ausgleichsmasse eine Hülse, die sich in eine Querbohrung der Muffe einfügt und mit einem Bund zu einem Stück vereinigt ist, der sich gegen eine seitliche Fläche der Muffe anlegt und zumindest einen Unverwechselbarkeitsschlüssel für seine Positionierung auf der Muffe aufweist, wobei der Bund auf der der Hülse gegenüberliegenden Seite ein im wesentlichen zur Vorderkante und zur Oberseite der Saugseite hin oder zur Hinterkante und zur Unterseite der Druckseite des Blattes hin geneigtes Gegengewicht trägt, je nachdem, ob die Ausgleichsmasse auf seiten der Saugseite bzw. auf seiten der Druckseite des Blattes befestigt ist, was ermöglicht, daß die Trägheitsverteilung des Blattes um seine Anstellwinkelachse in günstiger Weise derart verteilt wird, daß ein "Ebenen-Richtmoment" von null oder sogar negativ erreicht wird, um die Rückstellbewegung zur Ebene umzukehren.
• Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich in nicht einschränkender Weise aus der nachfolgend angegebenen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die unter Bezug auf beigefügte Zeichnungen beschrieben sind, in denen:
• - Figur 1 eine perspektivische Ansicht mit teilweisen Ausrissen und Schnitten eines Rotors ist, der ohne seine Drehantriebsmittel und nicht mit Steuerachse dargestellt ist,
• - Figur 2 ein diametraler Schnitt des Rotors mit seinen Drehantriebsmitteln und Anstellwinkelsteuerungsmitteln ist, wobei der Halbschnitt links der Figur 1 und der Halbschnitt rechts einer mit Blättern entsprechend den Figuren 5 bis 7 versehenen Variante entspricht,
• - Figur 3 eine Seitenrißansicht eines Gelenkringes eines Anstellwinkelhebels auf der Steuerscheibe des Rotors der Figuren 1 und 2 ist,
• - Figur 4 ein Schnitt entlang IV-IV der Figur 3 ist,
• - Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Blattvariante zur Ausrüstung des Rotors der Figuren 1 und 2 ist,
• - Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer Ausgleichsmassenvariante für das Blatt nach der Figur 5 ist,
• - Figur 7 eine perspektivische Ansicht des Fußes des mit der Ausgleichsmasse der Figur 6 versehenen Blattes nach der Figur 5 ist, und
• - Figur 8 ein teilweiser, zur Figur 2 analoger Schnitt einer Rotorvariante ist.
• Der nachfolgend unter Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschriebene Rotor weist eine Architektur, Drehantriebsmittel und gemeinsame Steuerungsmittel des Anstellwinkels der Blätter auf, die, wenn nicht identisch, so doch sehr ähnlich denjenigen der Rotoren sind, die in den amerikanischen Patenten US-3,594,097 und US-4,626,173 beschrieben sind, auf die zum Zwecke einer höherer Genauigkeit verwiesen wird, wobei die die vorgenannten Gegenstände betreffende Beschreibung in der vorliegenden Beschreibungsabhandlung im Wege von Bezugnahmen enthalten ist.
• Der in seiner Gesamtheit durch 1 in der Figur 1 bezeichnete Mehrblatt-Rotor ist in wohlbekannter Weise dazu vorgesehen, in einem stromlinienförmigen Kanal angebracht zu werden, der quer in der vertikalen Heckpartie eines Hubschraubers angeordnet ist, wie in der Figur 1 der beiden vorgenannten Patente dargestellt ist.
• Im Beispiel der Figuren 1 und 2 umfaßt dieser Rotor zehn Blätter 2, die jeweils einen profilierten Strömungsteil 3 mit aerodynamischem Profil sowie einen Blattfuß 4 aufweisen. Dieser letztere enthält eine Muffe 5 aus einem einzigen metallischen Stück aus Leichtmetall-Legierung mit dem profilierten Teil 3 sowie zwei koaxiale Sitze 6 und 7 um die Längsachse X-X zur Anstellwinkeländerung des Blattes und von zylindrischer Form, wobei diese beiden Sitze 6 und 7 darüber hinaus zueinander entlang der Anstellwinkelachse X-X mit Abstand angeordnet sind. Durch ihre beiden Sitze 6 und 7 ist die Muffe 5 zapfenartig um die Anstellwinkelachse X-X in zwei koaxialen Lagern 8 und 9 angebracht, die jeweils in einer der beiden Wände 10 bzw. 11 eines Nabenkörpers 13 einer in ihrer Gesamtheit mit 12 markierten Nabe angebracht sind.
• Diese Nabe 12 wird um die Achse A-A des Rotors durch eine Rotorwelle 14 drehangetrieben, die in einem in seiner Gesamtheit mit 15 bezeichneten und wegen seines bekannten Aufbaus nicht im einzelnen beschriebenen Heckantriebsgehäuse um die Achse A-A drehbar angebracht ist. Es reicht aus, daran zu erinnern, daß dieses Heckantriebsgehäuse 15 ein Kegelradgetriebe 16 aufweist, das durch eine Übertragungswelle 17 drehangetrieben wird, die mit einem Austritt des Hauptantriebsgehäuses des Hubschraubers verbunden ist, wobei das Kegelradgetriebe 16 mit einem Zahnkranz am Fuß der Rotorwelle 14 in Eingriff steht.
• Das Blatt 2 ist mit der Nabe 12 durch ein Wurzelstück verbunden, das aus einem flexiblen und um die Anstellwinkelachse des Blattes verwindbaren Arm 18 besteht. Wie beim im französischen Patent FR 1 531 536 beschriebenen Rotor wird dieser verwindbare Arm 18, der dazu in der Lage ist, das Blatt 2 gegen die dieses bei Drehungen des Rotors beanspruchende Zentrifugalkraft zu halten, durch ein Bündel von gestapelten metallischen Blättern gebildet, die dünn, von einer geringen Breite und so lang wie möglich sind, und zwar unter Berücksichtigung des Platzbedarfs des Rotors, um eine geringe Torsionssteifigkeit aufzuweisen. Das Bündel der gestapelten Blätter des Armes 18 wird an seinem in bezug auf die Rotorachse A-A äußeren radialen Ende durch eine schwimmende Achse 19 gehalten, d.h. mit einem gewollten Spiel in bezug auf die Muffe 5 und parallel zur Rotorachse A-A, um zusätzliche Beanspruchungen durch Berührung zwischen der Muffe 5 und dem Bündel 18 bei jeder Konfiguration des Blattes zu vermeiden, wobei die Achse 19 im wesentlichen von Ende zu Ende parallel zur Rotorachse A-A zwei Abstandsstücke 20 durchläuft, die gestreckt sind und in gegenüberliegenden Bohrungen im Ende des Bündels 18 und in verdickten Teilen der Muffe 5 untergebracht sind, wobei zwischeneinander zwei Flächen gebildet werden, zwischen denen dieses äußere radiale Ende des Arms 18 angeordnet ist. An seinem inneren radialen Ende (in bezug auf die Rotorachse A-A) wird der Arm 18 an der Nabe 12 durch eine zur Achse A-A parallele Achse 21 gehalten, die ihn zwischen zwei übereinander liegenden zentralen Teilen aus einem geriffelten Flansch 22 und einem durch axiale Rillen der Rotorwelle 14 drehvereinigten Kranz 122 befestigt. Darüber hinaus gewährleisten die Achsen 21 auch gleichzeitig die Befestigung des geriffelten Flansches 22 auf dem Nabenkörper 13, um die Anordnung bei Drehung um die Rotorachse A-A zu vereinigen. Somit hat jeder verwindbare Arm 18 seinen äußeren radialen Teil in der Muffe 5 des entsprechenden Blattfußes 4 untergebracht, wobei er verwindungsvereinigt mit letzterem um die Anstellwinkelachse des Blattes ist, wogegen sein innerer radialer Teil, der aus der Muffe 5 heraustritt, im geriffel ten Flansch 22 eingebaut ist.
• Zum Steuern des Anstellwinkels der Blätter 2 weist die Muffe 5 jedes Blattes einen Anstellwinkelhebel 23 auf, dessen in bezug auf die Anstellwinkelachse X-X des Blattes exzentrisches Ende einen verbolzten Zapfen 24 trägt, der einen Kugelkopf 30 trägt, der in einer Öffnung 32 eines Ringes 31 (siehe Figur 3) aufgenommen wird, der durch einen Lappen 25 zur Steuerung des Anstellwinkels im wesentlichen parallel zur Rotorachse A-A und zwar vereinigt mit einer Steuerscheibe 26 getragen wird, die ebenso viele Lappen 25 enthält, wie der Rotor Blätter 2 aufweist. Diese Steuerscheibe 26 ist mit einer zentralen Steuerachse 27 drehvereinigt, die koaxial (in bezug auf die Rotorachse A-A) durch die rohrförmige Rotorwelle 14 hindurchläuft und axial beweglich in letzterer angebracht ist, wobei der Fuß der zentralen Steuerachse 27 mittels eines Axialkugellagers 28 mit einer nicht drehenden, aber axial entlang der Rotorachse A-A durch das Manöver des Steuerknüppels verschobenen Anstellwinkelsteuerstange 29 zusammenwirkt, ohne ein Servoventil als Zwischenglied. Die Achse 27 und die Steuerscheibe 26 können somit entlang der Rotorachse A-A bei Drehung mit der Nabe 12 und den Blättern 2 verschoben werden. Bei diesem Vorgang treiben die Steuerlappen 25 der Scheibe 26 die Anstellwinkelhebel 23 mittels Kugelköpfen 30 an, welche sie zueinander bei Drehung um Anstellwinkelachsen gelenkig anbringen, im Gegensatz zu den Verbindungsarmen 18, die verwindungsverformt werden.
• In besonderer Weise bei der Erfindung und wie in den Figuren 3 und 4 genauer sichtbar ist, wird der Kugelkopf 30, der auf dem am Ende des Anstellwinkelhebels 23 befestigten Zapfen 24 angebracht ist, in einer länglichen Öffnung 32 des Ringes 31 aufgenommen, der von innen nach außen gestielt und beispielsweise durch Verklebung in einer Aufnahme von entsprechender Form befestigt ist, die im Lappen 25 der Steuerscheibe 26 vorgesehen ist, wobei er gegen den Rand der Aufnahme durch eine Schulter 31a gehalten wird, die nach außen über die entsprechenden Seiten an den Enden der großen Achse seiner länglichen Öffnung 32 vorsteht. Die Schulter 31a weist zwei symmetrische Abflachungen 33 auf, die zu den großen Achsen der länglichen Öffnung 32 parallel sind.
• Der Kugelkopf 30 wird in der länglichen Öffnung 32 untergebracht mit einem Spiel Jp entlang ihrer kleinen Achse und zugleich einem Spiel Jg entlang ihrer großen Achse. Das Spiel Jp entlang der zur Rotorachse A-A im wesentlichen parallelen kleinen Achse, d.h. in Richtung der Verschiebungen des Blattes beim Schlagen und beim Anstellen, ist geringer als das Spiel Jg entlang der großen Achse, die senkrecht zur kleinen Achse und quer zur Achse X-X des Blattes verläuft und sich im wesentlichen in Richtung der Widerstandsverschiebungen des Blattes erstreckt. Dieses größere Spiel Jg entlang der großen Achse ergibt sich aus der länglichen Form der Öffnung 32, deren innere Seitenwand zwei flache gegenüberliegende und symmetrische Zonen 34 an den Enden der kleinen Achse und parallel zu dem Abflachungen 33 des Ringes 31 aufweist. Das Spiel Jp in Richtung des Schlagens kann z.B. 0,5 mm und das Spiel Jg in Richtung des Widerstands 0,5 mm + 1,2 mm, also 1,7 mm betragen, und der Kugelkopf 30 mit einer Oberfläche aus Wolframkarbid befindet sich in ebener Abstützung mit gleitender Punktberührung auf der inneren Seitenfläche, ebenfalls aus Wolframkarbid, der länglichen Öffnung 32.
• Darüber hinaus sind die Sitze 6 und 7 der Muffe 5 des Blattfußes jeweils im entsprechenden Lager 8 oder 9 der Nabe mit einem radialen Nennspiel von z.B. 0,5 mm angebracht, wobei die Lager 8 und 9 einen Mittenabstand von 65 mm haben, der größer als der Mittenabstand der Lager der früheren Ausführungen ist, und wobei das Lager 8 in der äußeren radialen Position in bezug auf die Rotorachse A-A einen Durchmesser von 47 mm und das Lager 9 in der inneren radialen Position einen Durchmesser von 34 mm hat, wobei diese Durchmesser in bezug auf diejenigen der Lager der analogen Ausführungen des Standes der Technik verringert sind. Dieser vergrößerte Mittenabstand und diese verminderten Durchmesser der Lager 8 und 9 ermöglichen es, die Masse des Blattfußes 4 sowie die Werte der von der Aufnahme der Schlag- und Widerstandsmomente stammenden Reaktionen an den Lagern zu reduzieren, was erlaubt, den Wert des Reibungsmoments gleichermaßen zu reduzieren, und folglich die Verringerung der Übergangssteuerungskräfte. Die für die Durchmesser der Lager in Betracht gezogenen Werte bleiben indessen kompatibel mit dem Platzbedarf und der Anbringungsprozedur der Blätter 2 an der Nabe 12.
• Diese radialen Anbringungsspiele der Sitze 6 und 7 in den Lagern 8 und 9 lassen eine sich aus Schlagen und Widerstand ergebende Winkelnennausfederung von ± 0,88º zu, die es ermöglicht, Ausfederungen in Höhe des Kugelkopfes 30 in der länglichen Öffnung 32 zu erreichen, so daß der Kugelkopf in Abstützung gegen die innere Seitenfläche der länglichen Öffnung 32 in Richtung auf die Enden der kleinen Achse kommen kann, d.h. gegen die ebenen Teile 34 oder unmittelbar in der Nähe von diesen, wogegen der Kugelkopf 30 nicht in Abstützung gegen die innere Seitenwand der länglichen Öffnung 32 in Richtung auf die Enden ihrer großen Achse bei den mit 35 bezeichneten Teilen in der Figur 3 kommen kann. Es ergibt sich auch aus den Spielen an den Lagern 8 und 9 eine bedeutende Verringerung der Übergangssteuerungskräfte aufgrund der Anbringung mit Spielen der Kugelköpfe 30 in den Ringen 31.
• Überdies erzeugt unter der Annahme, daß bei der Anstellwinkelposition null beim Bezugsschnitt der Kugelkopf 30 in der Öffnung 32 zentriert und von jeder der flachen Zonen 34 mit einem Spiel von 0,25 mm entfernt ist, jede Steuerung eines positiven oder negativen Anstellwinkels, ausgehend von dieser Anfangsposition, keine Auswirkung über einen Anfangslauf von 0,25 mm, um das Spiel aufzunehmen und zwar mit einer Steuerungskraft null. Danach entspricht jede Zunahme des Anstellwinkels im Absolutwert einem Antrieb des Kugelkopfes 30 durch den Ring 31, der mit der Steuerscheibe 26 verschoben wird, wobei diese Verschiebung des Kugelkopfes 30 durch den Zapfen 24 zum Ansteliwinkelhebel 23 übertragen wird, der das Blatt um seine Anstellwinkelachse in Drehung versetzt. Nach einem Anfangslauf ohne Wirkung zum Aufnehmen des Spiels oder eines Teiles des Spiels entlang der kleinen Achse (in Richtung der Schlagbewegungen) gibt es also zwischen dem Kugelkopf 30 und dem Ring 31 im wesentlichen in Höhe einer flachen Zone 34 Berührung. Wenn man annimmt, daß der Pilot positiven Anstellwinkel kommandiert hat, wenn er wünscht, den Anstellwinkel unter Beibehaltung eines positiven Anstellwinkels zu reduzieren, trotz einer Verringerung der Steuerungskraft, gibt es eine Kontinuität der Berührung zwischen dem Kugelkopf 30 und dem Ring 31 aufgrund der Richtmomente, insbesondere des Torsionsrichtmoments des verwindbaren Arms 18 und des "Ebenen- Richtmoments" des Blattes. Die Steuerungskraft bleibt positiv, wie auch die Anstellwinkeländerungen in dieser Zone sein mögen, und nur beim Einlaufen in negative Anstellwinkel wird die Anordnung aus der Berührungszone 34 wechseln, und zwar nach erneuter Aufnahme des Spiels Jp entlang der kleinen Achse ohne Auswirkung in einem Manöverbereich um den Anstellwinkel null. Diese mit der Aufnahme des Spiels in der Richtung der Schlagbewegung verbundene Erscheinung, die a priori als eine Ungenauigkeit der Anstellwinkelsteuerung interpretiert werden kann, ist in der Tat ohne Einwand und ohne praktische Auswirkung hinsichtlich der Flugsteuergenauigkeit, denn diese Erscheinung wird durch eine Totpunktzone maskiert, insbesondere bei stromlinienförmig verkleideten Gegendrehmoment-Heckrotoren, bei denen der Pilot keine Wirkung auf den Rotorschub durch eine Veränderung des Anstellwinkels der Blätter über einen kleinen Winkelbereich beiderseits des Anstellwinkels null verspürt.
• Dagegen ist in Richtung des Widerstands das beträchtlichere Spiel Jg entlang der großen Achse der länglichen Öffnung 32 unter Berücksichtigung der radialen Spiele in Höhe der Lager 8 und 9 so beschaffen, daß jegliche Berührung des Kugelkopfes 30 mit dem Ring 31 in den Zonen 35 in Richtung auf die Enden der großen Achse vermieden wird, um schädliche Abstützungsfunktionen zu verhindern, welche die Reibungskräfte bei den Abstützungen erhöhen würden. Außerdem würde sich unter der möglichen Annahme einer Abstützung des Kugelkopfes 30 gegen eine Zone 35 auf den Kugelkopf 30 eine gegen die andere Zone 35 gerichtete Übergangskraft ausbilden, die ein Moment in einer Richtung ergeben würde, die entgegengesetzt zur Richtung des benötigten Anstellwinkelsteuerungsmoment ist, das durch die Steuerungskraft auf den Kugelkopf 30 und an das Ende des Anstellwinkelhebels 23 zugeführt wird. Demzufolge wäre es für ein gleiches Steuerungsmoment erforderlich, eine höhere Steuerungskraft zu liefern, um der somit erhaltenen Übergangskraft Widerstand zu leisten. Dies ist der Grund, warum die Spiele an den Lagern 8 und 9 so ausgelegt sind, daß jegliche Berührung des Kugelkopfes 30 mit dem Boden der länglichen Öffnung 32 in Richtung zu den Enden ihrer großen Achse vermieden wird, wobei diese Berührung nur gegen die flachen Zonen 34 der Öffnung 32 möglich ist.
• In diesem Beispiel werden die gleichen vorteilhaften Ergebnisse für Radialspiele in Höhe der Lager 8 und 9 zwischen etwa 0,45 mm und 0,55 mm erhalten, wobei eine Winkelausfederung des Blattes 2 zwischen etwa ± 0,8º und ± 0,97º zugelassen wird.
• Um das Reibungsmoment um die Anstellwinkelachse noch zu verringern, werden Sitze 6 und 7 der Muffe 5 realisiert, die mit einer Chromoxidablagerung überzogen sind und in Lagern 8 und 9 aus einem Kunststoffmaterial mit geringem Reibungskoeffizienten wie z.B. Torlon (eingetragene Marke) drehen. Die harten Ablagerungen aus Chromoxid, die eine Schutzwirkung gewährleisten, sind darüber hinaus mit einer Firnisschicht aus Teflon Epoxy (eingetragene Marke) überzogen. Man erhält somit einen Reibungskoeffizienten in der Größenordnung von 0,15.
• Im beschriebenen Beispiel ist zur Entlastung der beiden Lager 8 und 9 durch Reaktionen auf die Steuerungskräfte von umgekehrten Vorzeichen wie bei den durch die Aufnahme der Schlagmomente verschuldeten Reaktionen der Anstellwinkelhebel 23 jedes Blattes 2 zugleich hervorstehend in bezug auf die Sitze 6 und 7, und zwar radial innen vom inneren radialen Sitz 7 und vorspringend in Richtung auf die Vorderkante des Blattes 2. Die Position des Anstellwinkelhebels 23 in Richtung auf die Vorderkante hat zur Folge, daß die Steuerungskraft von gleichem Vorzeichen ist wie der das Blatt beanspruchende aerodynamische Schub. Die nach außen an den Lagern 8 und 9 und in Richtung zur Mitte des Rotors hervorstehende Position des Anstellwinkelhebels 23 hat als Vorteil, daß die Kippbelastung der Muffe 5 der durch dem Schub auf das Blatt hervorgerufenen Kippbelastung Widerstand leisten wird. Es ergibt sich daraus, daß, wie auch der Wert des Anstellwinkels sein möge, die Steuerungskraft die Neigung hat, die Lager 8 und 9 zu entlasten, woraus sich eine Verminderung der Übergangssteuerungs kraft ergibt.
• Darüber hinaus wird zur Reduzierung des Wertes der statischen Kraft im üblichen Anstellwinkelbereich (von der Stationärflug-Konfiguration bis zur Konfiguration bei Flug mit maximaler Verschiebung nach vorwärts) die Winkeleinstellung des verwindbaren Armes 18 bei 8º in bezug zur Richtung der Normalen auf der Profilsehnenebene des Blattes 2 bei einem bei 0,7 R angenommenen Punkt festgelegt, wobei R der Radius des Rotors ist, was einem besonderen Punkt auf der Spannweite des Blattes 2 entspricht, wobei das Profil des Strömungsteils 3 gewölbt und verwunden ist. Da sich der Gesamtanstellwinkelbereich von - 25º bis + 35º erstreckt, wird die Winkeleinstellung des verwindbaren Armes 18 bei 3º mehr als die Mitte des Gesamtbereiches des Anstellwinkels bei 0,7 R festgelegt, um die Verwindungssteifigkeit des Bündels im üblichen Anstellwinkelbereich mehr zu reduzieren. Diese Einstellung bei 30 erzeugt eine leichte Erhöhung der maximalen Torsionsbeanspruchung, die für das Verhalten des den verwindbaren Arm 18 bildenden Bündels aus Blättern nicht nachteilig ist. Jeder verwindbare Arm 18 wird nämlich aus einer Nennstapelung von 23 Blättern aus nichtoxidierbarem Stahl gebildet, die möglicherweise mit einer Anti-Reibungsverschleiß-Ablagerung überzogen sind, mit einer Dicke von 0,2 mm und einer Verwindungslänge von etwa 85 mm, wobei sich dieser Wert aus einem Kompromiß zwischen der Steifigkeit des verwindbaren Armes 18 und dem Durchmesser des Rotors ergibt.
• Es ist festzustellen, daß ein solcher verwindbarer Arm 18 im wesentlichen zweimal mehr Blätter aufweist, jedes zweimal weniger dick, als diejenigen, welche die verwindbaren metallischen Bündel bei dem bekannten Gegendrehmonent-Rotoren bilden, die entsprechend dem Patent Us-3,594,097 ausgeführt sind.
• Die Verringerung der Massenträgheit um die Anstellwinkelachse, also der Trägheit, zu der das Ebenen-Richtmoment direkt proportional ist, wird durch eine Optimierung der Verteilung der Trägheiten der Gesamtheit des Blattes 2 in seinem Strömungsteil 3 sowie in seinem Blattfuß 4 und durch das Hinzufügen von Ausgleichsmassen erhalten.
• Die Optimierung der Verteilung der Trägheiten des profilierten Strömungsteils 3 ist erreicht worden, indem eine Einstellung der Anstellwinkelachse von etwa 40 % auf der Blattprofilsehne angenommen wird, ausgehend von der Vorderkante des Blattes. Diese Einstellung erscheint gleichzeitig günstig bei der zum maximalen Reduzieren des Moments der Zentrifugalkraft notwendigen Zentrierung des Blattes durch die Verringerung des Abstandes zwischen dem Schwerpunkt des Blattes und der Anstellwinkelachse.
• Außerdem ist ein aerodynamisches Profil vom Typ OAF mit einer Wölbung und sich entlang der Spannweite des Blattes entwickelnden Verwindung angenommen worden,- was als zusätzlichen Vorteil die Verursachung eines geringen Einstechauftriebmoments hat.
• Das gewählte OAF-Profil, die Einstellung der Anstellwinkelachse und die Zentrierung des Blattes tragen dazu bei, die Massenträgheit in bezug auf die Anstellwinkelachse zu reduzieren, was ebenso das Ebenen-Richtmoment verringert und folglich auch die statische Steuerungskraft. Darüber hinaus bilden im Beispiel der Figuren 1 und 2 zur weiteren Verminderung der Massenträgheit in bezug auf die Anstellwinkelachse des Blattes und also der statischen Steuerungskräfte, wobei aus der Tatsache, daß jeder verwindbare Arm 18 nicht mehr unmittelbar mit dem Träger des profilierten Teils 3 des entsprechenden Blattes 2 integriert ist, wie in US-4,626,173 beschrieben ist, sondern mit der Muffe 5 durch die Achse 19 und die Abstandsstücke 20 verbunden sind, die zusammen eine schwimmende Halteachse bilden, Vorteil gezogen wird, diese Abstandsstücke 20 direkt auf der Verbindungsachse angebrachte Ausgleichsmassen. Zur Optimierung des Verhältnisses Wirksamkeit/Masse wird diesen Abstandsstücken 20 sowie der Achse 19 unter Berücksichtigung der Anbringungs- und Platzbedarferfordernisse die größtmögliche Länge gegeben. Dies wird in der Figur 1 und im Halbschnitt links in der Figur 2 offensichtlich.
• Indessen ist die Winkelposition der durch die Achse 19 und die Abstandsstücke 20 gebildeten Ausgleichsmassen nicht vollkommen, da diese Elemente im wesentlichen parallel zur Achse A-A des Rotors sind, während eine Voreinstellung von 8º bei der Torsion null des verwindbaren Armes 18 zwischen der Achse 19 der Halterung dieses Armes 18 in der Muffe 5 und der Normalen auf der Ebene der Blattprofilsehne im Punkt der Spannweite des Blattes 2 entsprechend bei 0,7 R besteht, was der Bezugspunkt ist, von dem ausgehend die äquivalente Massenträgheit des ganzen Blattes 2 berechnet wird.
• Zur Korrektur dieses Nachteils wird auf dem Rotor der Figuren 1 und 2, und wie im Halbschnitt rechts der Figur 2 dargestellt ist, die Blattvariante der Figur 5 angebracht, deren Muffe, wie in der Figur 7, mit zwei Ausgleichsmassen gemäß der Figur 6 versehen ist.
• Das Blatt nach der Figur 5 unterscheidet sich von denjenigen des Rotors nach den Figuren 1 und 2 nur durch seinen Blattfuß 4a, dessen Muffe 5a in seinem äußeren radialen Teil unmittelbar benachbart zum äußeren Sitz 6a einen Teil mit ebenen Schliffflächen, welche die Flächen bilden, zwischen denen das äußere radiale Ende des entsprechenden verwindbaren, nicht dargestellten Armes mit Hilfe einer ebenfalls nicht dargestellten Achse gehalten wird, die eine Querbohrung 36 in den beiden Flächen, die sich in Richtung auf die Saugseite und die Druckseite des Blattes gegenüberliegen, durchlaufen. Im übrigen findet man einen inneren radialen Sitz 7a, einen den Zapfen 24a mit dem Kugelkopf 30a tragenden, über den Sitz 7a nach innen hinausstehenden (zur Mitte des Rotors hin) und in Richtung auf die Vorderkante des Blattes abstehenden Anstellwinkelhebel 23a und ein profiliertes Strömungsteil 3a wieder, die identisch mit den entsprechenden Elementen des Blattes 2 sind. Kleine Bohrungen 37 sind an verschiedenen Stellen der Muffe 4a angebracht, um gegebenenfalls vorhandene einzelne Auswuchtmassen der Blätter zu befestigen. Die Position dieser Massen trägt auch zur Verstärkung des "Ausgleichsmassen"-Effekts bei.
• Die Ausgleichsmasse 38 der Figur 6 umfaßt eine zylindrische Hülse 39, die in einer Bohrung 36 anzubringen ist und an einem Ende mit einem Bund 40 stückvereinigt ist, der sich gegen eine entsprechende Fläche der Muffe 5a anlegt und dessen Rand an einer Seite, die dazu vorgesehen ist, gegen die innere radiale Fläche des äußeren Sitzes 6a anzuliegen, zwei Unverwechselbarkeitsschlüssel zur Anordnung der Ausgleichsmasse 38 auf dem Flansch 5a bildende Abflachungen 41 an den Enden eines bogenförmigen Ausschnitts aufweist, wie in der Figur 7 dargestellt ist. Der Bund 40 der Ausgleichsmasse 38 ist aus einem einzigen metallischen Stück nicht nur mit der Hülse 39, sondern auch an der entgegengesetzten Seite mit einer massiven Zunge 42, welche die allgemeine Form eines verhältnismäßig dicken Kegelstumpfteils hat, der ein Gegengewicht bildet, das gekrümmt und gegenüber der Achse der Hülse 39 und der zentralen Öffnung des Bundes 40 geneigt ist, die dazu vorgesehen ist, die Achse zur Befestigung der Ausgleichsmasse 38 auf der Muffe 5a aufzunehmen, wie im vorhergehenden Beispiel. Die Position der Zunge 42 in bezug auf die Unverwechselbarkeitsschlüssel 41 und ihre Neigung gegenüber der Achse der Hülse 39 sind so beschaffen, daß, wenn die Ausgleichsmasse 38 auf der Muffe 5a angebracht ist (siehe Figur 7), die Zunge 42 zur Vorderkante hin und zur Oberseite der Saugseite des Blattes hin geneigt ist, wenn die Masse 38 auf der Schlifffläche der Muffe 5a in Richtung auf die Saugseite befestigt ist. Wenn dagegen die Ausgleichsmasse 38 auf der Schlifffläche der in Richtung auf die Druckseite des Blattes gedrehten Muffe 5a befestigt ist, ist die Zunge 42 der Ausgleichsmasse 38 zur Hinterkante und zur Unterseite der Druckseite des Blattes hin geneigt, wie in der Figur 7 dargestellt ist. Die Muffe 5a ist vorzugsweise mit zwei Ausgleichsmassen 38 versehen, jeweils eine an jedem Ende der Querbohrung 36 der Muffe 5a, so daß die beiden Zungen 42 eine günstige Verteilung der Massenträgheit um eine Achse gewährleisten, die derart geneigt ist, daß die Winkelvoreinstellung des verwindbaren Arms 18 kompensiert wird.
• Die Figur 8 stellt teilweise und im Schnitt ein anderes Rotorbeispiel dar, bei dem nachfolgend nur die wesentlichen Unterschiede in bezug auf dasjenige der vorhergehenden Figuren beschrieben werden und dessen analoge Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, die durch ein Strichindexsymbol ergänzt sind.
• Der verwindbare Arm 18' jedes Blattes 2' ist nicht mehr ein Bündel aus Blättern passend zum entsprechenden Blatt 2', sondem ein radialer Arm eines sternförmigen Bündels, das so viele Arme umfaßt, wie der Rotor Blätter aufweist, wobei das Zentrum des Sterns flach, ringförmig und bei 21' zwischen zwei zentralen, ringförmigen und radialen Flanschen 22' der Nabe 12' eingebaut ist, wobei das sternförmige Bündel somit analog zu demjenigen ist, das im Patent US-3,594,097 beschrieben ist.
• Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß in der Figur 8 der den Kugelkopf 30' tragende Zapfen 24' durch Verschraubung auf dem entsprechenden Lappen 25' der Steuerscheibe 26' befestigt ist, während der mit dem Kugelkopf 30 des vorhergehenden Beispiels identische Kugelkopf 30' mit den erforderlichen Spielen in der länglichen Öffnung eines mit dem Ring 31 des vorhergehenden Beispiels identischen Ringes 31' aufgenommen und in einer Aufnahme des auch vom inneren Sitz 7' der Blattmuffe 5' nach innen hervorstehenden und in Richtung auf die Vorderkante des Blattes 2' abstehenden Anstellwinkelhebels 23' angebracht ist. In diesem Beispiel wird folglich der beispielsweise aus Stahl bestehende Kugelkopf 30' durch den Steuerlappen 25' getragen, während der Ring 31', z.B. aus Kunststoffmaterial mit geringem Reibungskoeffizienten wie z.B. Torlon (eingetragene Marke), durch den Anstellwinkelhebel 23' getragen wird. Da die Masse des Kugelkopfes 30' und des Zapfens 24' größer als die Masse des Ringes 31' ist, hat die Befestigung des Kugelkopfes und des Zapfens am Anstellwinkelhebel des Blattes, wie in den Figuren 1 und 2, die Wirkung, daß die drehende Masse und die Massenträgheit des Blattes und demnach das Ebenen-Richtmoment zunimmt. Es ist folglich günstig, die Anbringung nach der Figur 8 so vorzunehmen, daß die ins Gewicht fallenden Elemente (Kugelkopf 30' und Zapfen 24') an der Scheibe 26' und der Ring 31' von geringerer Masse auf dem Blatt 2' befestigt werden. Man reduziert somit das Ebenen-Richtmoment und folglich auch die Steuerungskräfte. Diese Anbringung ist aber nur möglich, wenn die Anzahl der Blätter des Rotors ausreichend gering ist, z.B. 8 Blätter, um in Umfangsrichtung genügend Platz freizugeben, um dort Anstellwinkelhebel 23' von ausreichender Größe zur Unterbringung der Ringe 31' und ohne Interferenzrisiko mit anderen Komponenten des Rotors bei Drehungen der Hebel 23' anzuordnen.
• Es werden somit Rotoren realisiert, bei denen es möglich ist, mit geringen statischen Steuerungskräften und geringen Übergangssteuerungskräften in der Größenordnung von 1/10 bis 1/12 von denjenigen zu steuern, die bei analogen Ausführungen des Standes der Technik erforderlich sind, und bei welchen verwindbare Arme benutzt werden, deren Torsionsmoment in der Größenordnung von 1/8 desjenigen der früheren Rotoren liegt.
• Es läßt sich somit die Wirtschaftlichkeit einer Servosteuerung und der zugeordneten Hydraulikschaltung bei der gemeinsamen Steuerungskette des Anstellwinkels der Blätter eines stromlinienförmig verkleideten Gegendrehmoment-Rotors für Hubschrauber erreichen.

Claims (12)

1. Mehrblatt-Rotor mit veränderbarem Anstellwinkel für eine stromlinienförmige Gegendrehmoment-Vorrichtung für Hubschrauber, umfassend:

- eine Rotorwelle (14), die um eine Achse (A-A) des Rotors (1) drehbar angebracht ist,

- eine Nabe (12), die mit der Rotorwelle (14) drehungsvereint ist,

- Blätter (2), die mit der Nabe (12) jeweils über ein Wurzelstück verbunden sind, das wenigstens einen um die Längsachse (X-X) der Anstellwinkeländerung des Blattes (2) flexiblen und verwindbaren Arm (18), der teilweise in einer Muffe (5) des Blattfußes (4) untergebracht ist, wobei die Muffe (5) zwei koaxiale und bezüglich der Achse (X-X) des Blattes (2) auseinanderliegende Sitze (6, 7) aufweist, durch die sie um die Achse (X-X) des Blattes (2) herum in zwei Lagern (8, 9) der Nabe (12) zapfengelagert angebracht ist, sowie einen Anstellwinkelhebel (23) enthält, der in bezug auf die Achse (X-X) des Blattes (2) exzentrisch ist, und

- eine Scheibe (26) zur gemeinsamen Anstellwinkelsteuerung der Blätter (2), die mit der Nabe (12) drehangetrieben wird und bezüglich der Achse (A-A) des Rotors (1) durch eine Steuerachse (27) verschiebbar ist, wobei die Scheibe (26) für jedes Blatt (2) einen Lappen (25) zur Anstellwinkelsteuerung aufweist, der sich im wesentlichen entsprechend der Achse (A-A) des Rotors (1) erstreckt und am Anstellwinkelhebel (23) des entsprechenden Blattes (2) durch einen Zapfen (24) mit Kugelkopf (30) gelenkig angebracht ist, so daß jede axiale Verschiebung der Scheibe (26) in bezug auf die Nabe (12) durch Einwirkung des Lappens (25) auf den Anstellwinkelhebel (23) eine Drehung des Blattes (2) um seine Anstellwinkelachse (X-X) nach sich zieht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (30) durch eines von zwei Elementen, nämlich dem Hebel (23) und dem Lappen (25), getragen wird, und in einer länglichen Öffnung (32) eines durch das andere der beiden Elemente getragenen Ringes (31) mit Spiel bezüglich jeweils der großen und der kleinen Achse der länglichen Öffnung (32) eingesetzt ist, wobei das Spiel bezüglich der kleinen Achse, die im wesentlichen parallel zur Achse (A-A) des Rotors (1) verläuft, kleiner ist als das Spiel entlang der großen Achse, die senkrecht auf der kleinen Achse steht und quer zur Achse (X-X) des Blattes (2) verläuft, und daß jeder Sitz (6, 7) der Muffe (5) im entsprechenden Lager (8, 9) der Nabe (12) mit einem Spiel angebracht ist, welches die Abstützung des Kugelkopfes (30) gegen die innere Seitenfläche der länglichen Öffnung (32) auf seiten der Enden der kleinen Achse erlaubt, allerdings so, daß der Kugelkopf (30) nicht in eine Abstützung gegen die innere Seitenfläche der länglichen Öffnung auf seiten der Enden der großen Achse gelangen kann.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Blatt (2) der Kugelkopf (30) in eine ebene Abstützung mit gleitender Punktberührung gegen die innere Seitenfläche der entsprechenden länglichen Öffnung (32) gelangt.

3. Rotor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die längliche Öffnung (32) zwei gegenüberliegende Flachstellen (34) aufweist, die parallel zu ihrer großen Achse und symmetrisch in bezug auf ihre Mitte verlaufen, und daß sie in einem Ring (31) vorgesehen ist, der in einer Aufnahme des ihn tragenden Elements untergebracht und-befestigt ist und mittels einer Schulter (31a) gegen einen Rand der Aufnahme gehalten wird, und daß auf selbiger Schulter (31a) zwei zur großen Achse der länglichen Öffnung (32) parallele Abflachungen (33) vorgesehen sind.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Blatt (2) die Muffe (5) den Anstellwinkelhebel (23) radial außerhalb der Sitze (6, 7) zur Achse (A-A) des Rotors (1) hin und zur Vorderkante des Blattes (2) hin vorspringend trägt.

5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Blatt (2) die Muffe (5) den Anstellwinkelhebel (23) radial außen und in der Nähe des Sitzes (6) in äußerer radialer Position in bezug auf die Achse (A-A) des Rotors (1) und zur Hinterkante des Blattes (2) hin vorspringend trägt.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Blatt (2) der durch die Muffe (5) zwischen ihren beiden Sitzen (6, 7) und zwar näher zu dem inneren radialen Sitz (7) in bezug auf die Achse (A-A) des Rotors (1) als zum anderen Sitz (6) getragene Anstellwinkelhebel (23) zur Vorderkante des Blattes (2) hin vorspringend ist.

7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Blatt (2) der durch die Muffe (5) zwischen ihren beiden Sitzen (6, 7) und zwar näher zu dem äußeren radialen Sitz (6) in bezug auf die Achse (A-A) des Rotors (1) als zum anderen Sitz (7) getragene Anstellwinkelhebel (23) zur Hinterkante des Blattes (2) hin vorspringend ist.

8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder verwindbare und flexible Arm (18) mit dem entsprechenden Blatt (2) verbunden ist, indem er in der Muffe (5) auf seiten seines äußeren radialen Endes in bezug auf die Achse (A-A) des Rotors (1) durch zumindest eine Befestigungsachse (19) gehalten wird, die in bezug auf die Muffe (5) in wesentlichen parallel zur Achse (A-A) des Rotors (1) schwimmt und im wesentlichen parallel zur Achse (A-A) des Rotors (1) verläuft, so daß eine Wirkung von Ausgleichsmassen herbeigeführt wird.

9. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder verwindbare und flexible Arm (18) mit dem entsprechenden Blatt (2) verbunden ist, indem er in der Muffe (5) auf seiten seines äußeren radialen Endes in bezug auf die Achse (A-A) des Rotors (1) durch zumindest eine Befestigungsachse (19) gehalten wird, die in bezug auf die Muffe (5) in wesentlichen parallel zur Achse (A-A) des Rotors (1) schwimmt und selbst im wesentlichen parallel zur Achse (A-A) des Ro tors (1) ist und die gleichzeitig wenigstens eine Ausgleichsmasse (20, 38) an der Muffe (5) befestigt.

10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Ausgleichsmasse (38) eine Hülse (39) aufweist, die sich in eine Querbohrung (36) der Muffe (5') einfügt und mit einem Bund (40) zu einem Stück vereinigt ist, der sich gegen eine seitliche Fläche der Muffe (5') anlegt und zumindest einen Unverwechselbarkeitsschlüssel (41) für seine Positionierung auf der Muffe (5') aufweist, wobei der Bund (40) auf der der Hülse (39) gegenüberliegenden Seite ein im wesentlichen zur Vorderkante und zur Oberseite der Saugseite hin oder zur Hinterkante und zur Unterseite der Druckseite des Blattes (2) hin geneigtes Gegengewicht (42) trägt, je nachdem, ob die Ausgleichsmasse (38) auf seiten der Saugseite bzw. auf seiten der Druckseite des Blattes (2) befestigt ist.

11. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Blatt (29) der entsprechende, durch den Anstellwinkelhebel (23) getragene Kugelkopf (30) und der entsprechende, im Steuerlappen (25) getragene Ring (31) aus Wolframkarbid oder aus jedem gleichartigen Material sind.

12. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Blatt (2') der entsprechende, durch den Steuerlappen (25') getragene Kugelkopf (30') aus Stahl und der entsprechende, durch den Anstellwinkelhebel (23') getragene Ring (31') aus einem Kunststoffmaterial mit geringen Reibungskoeffizient, wie beispielsweise Torlon, ist.