DE1069474B

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Publication number: DE1069474B
Application number: DENDAT1069474D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-19

Description

Drehflügel mit Strahlflügeleffekt Druckgasgetriebene Drehflügel für Drehflügelflugzeuge sind bekannt. Die Vorteile dieser relativ neuen Antriebsart liegen im Fortfall des Getriebes zwischen Motor und Drehflügel und im Fortfall des Drehmomentenausgleiches. Unter anderem steht einer weiteren Verbreitung des Hubschraubers entgegen die noch verbleibende Kompliziertheit des hochbeanspruchten Rotorkopfes, der niedrige Antriebswirkungsgrad, die hohen Anforderungen an den Piloten wegen der Umschaltung auf Autorotation bei Ausfall des Triebwerkes und wegen einer prinzipiellen Eigenschaft von Drehflügeln, die zu dynamischer Instabilität führt.Rotary vane with jet vane effect Pressurized gas-driven rotary vane for Rotary wing aircraft are known. The advantages of this relatively new type of drive are located between the motor and the rotary vane if the gearbox is omitted and the Torque compensation. Among other things, there is a further spread of the helicopter contrary to the remaining complexity of the highly stressed rotor head, the low drive efficiency due to the high demands on the pilot the switch to autorotation if the engine fails and because of a principle A property of rotating blades that leads to dynamic instability.

Das zugrunde liegende Prinzip ist die Verwendung des Antriebsmittels (austretender Strahl) als Auftriebsvervielfacher und als Auftriebsveränderer. Hierzu tritt der Strahl in einem Längsschlitz längs eines Teiles der Blatthinterkante aus. In Abhängigkeit von Strahlreaktionskraft, Strahlaustrittsrichtung, zugehöriger Blattfläche und Geschwindigkeit der umgebenden Luft ändert sich der Auftriebsbeiwert des zugehörigen Blattabschnittes nach den Gesetzen des bekannten Strahlflügeleffektes.The underlying principle is the use of the drive means (exiting jet) as a buoyancy multiplier and as a buoyancy changer. For this the jet emerges in a longitudinal slot along part of the trailing edge of the sheet. Depending on the jet reaction force, jet exit direction, associated leaf area and velocity of the surrounding air changes the lift coefficient of the associated Blade section according to the laws of the well-known jet wing effect.

Der Zweck der Erfindung ist die Beseitigung obengenannter Nachteile.The purpose of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks.

Hierzu wird der Strahl in bezug auf seinen Austrittswinkel, gegebenenfalls nach seiner Stärke, derart gesteuert, daß die Blatteinstellwinkelmechanik fortfällt und der Blatteinstellwinkel unveränderlich ist.For this purpose, the beam with respect to its exit angle, if necessary according to its strength, controlled in such a way that the blade pitch angle mechanism is omitted and the pitch angle is invariable.

Es wird dadurch der Rotorkopf erheblich vereinfacht, so daß es konstruktiv möglich ist, in ihm große Querschnitte für die Luftleitung unterzubringen.This considerably simplifies the rotor head, so that it is constructive it is possible to accommodate large cross-sections for the air line in it.

Dadurch kann eine große Luftmenge bei kleinem Druck als Antriebs- und Auftriebsmittel verwendet werden, wodurch sich ein günstiger Wirkungsgrad des Antriebes und eine gute Wirkung der Auftriebssteuerung auch in Autorotation ergibt. Das bedeutet, daß bei gewünschter Herabsetzung der Rotorumfangsgeschwindigkeit eine damit verbundene Wirkungsgradverschlechterung ausgeglichen werden kann.As a result, a large amount of air can be used as a driving force at low pressure and buoyancy devices are used, which results in a favorable efficiency of the Drive and a good effect of the buoyancy control also results in autorotation. This means that if the desired reduction in the peripheral speed of the rotor The associated deterioration in efficiency can be compensated for.

Bei geeigneter Wahl von insbesondere fest eingestelltem Blattwinkel und der den Blattauftrieb in Autorotation mitbestimmenden Daten des Rotors und der Luftführungsquerschnitte ist bei Ausfall des Generators keine Steuerungsumstellung auf Auto rotationsverhältnisse erforderlich. Mit Ausbleiben des Generatordruckes ändern sich dabei die Auftriebsverhältnisse des mit der Düse versehenen Blattabschnittes in Abhängigkeit von den erwähnten Bedingungen auf die für Autorotation zuständigen Werte. Diese sind jedoch mit denen des Normalrotors schlecht vergleichbar, da ja der bei Autorotation auf Grund von Zentrifugalbeschleunigung im Blatt austretende Luftstrahl die Blattaerodynamik bestimmt (womit j a die Blattauftriebssteuerung durch Änderung des Strahlwinkels auch in Autorotation funktionsfähig bleibt).With a suitable choice of, in particular, a fixed blade angle and the data of the rotor and the Air duct cross-sections does not require a control change in the event of a generator failure required on auto rotation ratios. With failure of the generator pressure the buoyancy conditions of the blade section provided with the nozzle change depending on the conditions mentioned, to those responsible for autorotation Values. However, these are difficult to compare with those of the normal rotor, because yes which emerges during autorotation due to centrifugal acceleration in the blade Air jet determines the blade aerodynamics (with which j a the blade lift control remains functional even in autorotation by changing the jet angle).

Ein Problem heutiger Hubschrauber, die Umstellung auf Autorotationsblattanstellwinkel bei Versagen des Rotorantriebes fällt damit fort.A problem with today's helicopters, the switch to autorotation blade angle of attack if the rotor drive fails, it is canceled.

Durch die Wirkung des Strahles, der längs der Blatthinterkante ausströmt, wird der Profilwiderstand herabgesetzt und die Benutzung dicker Sonderprofile, z. B. auch elliptischer und sonstiger Formen, ermöglicht.Due to the effect of the jet that flows out along the trailing edge of the sheet, the profile resistance is reduced and the use of thick special profiles, e.g. B. also elliptical and other shapes, allows.

Die Steuerung des Strahles, insbesondere durch Änderung des Strahlwinkels, ermöglicht, die Steuerung auch von den Daten der anströmenden Luft, insbesondere Anströmwinkel und Anströmgeschwindigkeit, oder durch Massenwirkung von Steuerteilen bei Blattbeschleunigung vollziehen zu lassen.Controlling the jet, in particular by changing the jet angle, enables the control also from the data of the incoming air, in particular Angle of flow and flow velocity, or through the mass action of control parts to be carried out with blade acceleration.

Eine Ausführungsart zeigen Abb. 1 bis 3. Das mit dem Rotorkopf 5 bei Freihaltung großer Luftführungsquerschnitte verbundene Flügelblatt 6 ist auf die Länge 7 mit einer schlitzförmigen Düse versehen. Das vom Rotorkopf herkommende Druckgas strömt durch diese Düse und wird dabei von dem an der Düse drehbar gelagerten Teil 1 im Winkel O gesteuert. Diese Steuerung wird von zwei Stellen vorgenommen: 1. Der Pilot steuert den Einstellwinkel 01 mit dem Gestänge 4 und dem drehelastischen Stab 3. 2. Die hilf sflügelartige Platte 2 sitzt mit Hebel 8 an einer Stelle des Teiles 1, wodurch dieser zusätzlich durch Verdrehen gesteuert wird in Abhängigkeit von der beim Vorwärtsflug je nach dem Blatt- umlaufwinkel in verschiedener Richtung und Ge- schwindigkeit anströmenden Außenluft. Der hierauf beruhende Einstellwinkel 02 addiert sich zu 01, wobei der Stab 3 als Drehfeder wirkt.Fig. 1 to 3 show one embodiment. The blade 6 connected to the rotor head 5 while keeping large air ducting cross-sections free is provided with a slot-shaped nozzle over the length 7. The compressed gas coming from the rotor head flows through this nozzle and is controlled by the part 1, which is rotatably mounted on the nozzle, at an angle O. This control is carried out from two places: 1. The pilot controls the setting angle 01 with the Linkage 4 and the torsionally flexible rod 3. 2. The auxiliary wing-like plate 2 is seated with lever 8 a point of the part 1, whereby this additionally controlled by twisting is dependent of the forward flight depending on the leaf angle of rotation in different directions and speed of the incoming outside air. The setting angle 02 based on this is added to 01, with the rod 3 acting as a torsion spring.

Es kann bei der hier wichtigen selbsttätigen Steuerung eines Winkels 02 in Abhängigkeit von den Anströmdaten auch eine andere Kopplung mit der Einstellung O1 als die beschriebene vorgenommen werden. Beisielweise eine Längsverschiebung des Stabes 3, bewirkt eine Anstellwinkeländerung der Platte 2, womit sich der O1 entsprechende Mittelwert des meist periodischen Winkels O2 ändert. Zur Beeinflussung der Abhängigkeit zwischen Anströmdaten und O2 kann zusätzlich eine Staudruckplatte 9 einwirken, die wie die Platte 2 an dem Teil 1 angebracht ist. Mit der Lage des Schwerpunktes der Vorrichtung nach Abb. 3, mit einem Ablenkkörper im Düsenstrahl, mit der Variation der Lage der Vorrichtungselemente zur Drehflügelachse und eventueller Aufteilung des Teiles 1 in verschiedene Funktionsbereiche lassen sich Kennlinien dieser Vorrichtung erzielen, die neben den einfacheren Forderungen auch automatischer zyklischer Steuerung auch die komplizierteren der Eigenstabilität erfüllen. Für bestimmte Fälle ist die Verwendung einer Klappe an der Flügelhinterkante statt des Stabes 3 von Vorteil (Abb.4).It can be used for the automatic control of an angle, which is important here 02 depending on the Inflow data also have a different coupling with the setting O1 as described. For example one Longitudinal displacement of the rod 3 causes a change in the angle of attack of the plate 2, with which the mean value corresponding to O1 of the mostly periodic angle O2 changes. In order to influence the relationship between the flow data and O2, a dynamic pressure plate 9 act which, like the plate 2, is attached to the part 1 is. With the position of the center of gravity of the device according to Fig. 3, with a deflector in the jet, with the variation of the position of the device elements in relation to the rotary vane axis and possible division of part 1 into different functional areas achieve characteristics of this device, which in addition to the simpler requirements also automatic cyclic control also the more complicated ones of inherent stability fulfill. In certain cases, the use of a flap on the wing trailing edge instead of rod 3 an advantage (Fig.4).

Um dem Piloten die mit der Gashebelsteuerung des Gasgenerators im wesentlichen gleichlaufende Steuerung des Winkels O1 zu ersparen und das Gestänge 4 im Rotorkopf 5 weglassen zu können, läßt sich diese Funktion durch ein Organ im Flügelblatt oder Rotorkopf ausüben, welches auf den Gasdruck oder die Gasgeschwindigkeit reagiert. Hierzu eignen sich z. B. eine Druckdose, die den Stab 3 verdreht oder verschiebt, oder ein im Gasstrom liegender Hebel mit Profilplatte, der an dem Stab 3 befestigt ist und gegen eine Feder arbeitet.In order to give the pilot those with the throttle control of the gas generator in the essential synchronous control of the angle O1 to spare and the linkage 4 to be able to omit in the rotor head 5, this function can be carried out by an organ in the Exercise blade or rotor head, which depends on the gas pressure or the gas speed reacted. For this purpose, z. B. a pressurized can that rotates the rod 3 or moves, or a lever with a profile plate lying in the gas flow, which is attached to the rod 3 is attached and works against a spring.

Außer der Blattauftriebssteuerung durch Variation von O ist auch die Steuerung durch die Strahlintensität oder die Kombination von beiden möglich. So kann z. B. mit der Steuerung des Winkels O eine Änderung des Strahlaustrittsquerschnittes verbunden sein. Ein einfaches Mittel, die Blätter in Abhängigkeit vom Umlaufwinkel verschieden mit Gas zu beaufschlagen, ist ein im Rotorkopf liegender, verschiebbarer Verdrängungskörper.Besides the blade lift control by varying O is also the Control by beam intensity or a combination of both possible. So can e.g. B. with the control of the angle O a change in the beam exit cross-section be connected. A simple means, the sheets depending on the angle of rotation To apply gas in different ways, it is located in the rotor head and can be displaced Displacement body.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rotary vane driven by pressurized gas that comes from a slot-shaped gap along the trailing edge of the wing towards and (or) Strength controllable exits, characterized by a device for controlling the Direction and (or) strength of the exiting jet, which affects the pressure and resp. or reacts to the speed of the pressurized gas.

2. rotary wing according to claim 1, characterized in that the control of the beam additionally by a device attached to the wing, which is based on the blowing speed and (or) Direction of blowing and (or) blade acceleration reacts.

3. rotary wing according to claim 2, characterized in that the wing part not provided with the nozzle gap has a controlled flap on the trailing edge of the wing, which can be fixed or resilient Connected to a part that is used to change direction and (or) strength of the beam is used.

4. Rotary vane driven by pressurized gas, which comes from a slot-shaped Gap emerges along the trailing edge of the wing in a controllable manner with regard to its direction, in particular according to claims 1 to 3, characterized in that the angle of attack the individual rotary vane is fixed, so that it is neither cyclical nor collective is adjustable.

5. rotary wing according to claim 4, characterized in that the fixed angle of attack of the blade has the size that is responsible for auto-rotation flight in the event of failure of the engine, taking into account the jet wing effect. References considered: U.S. Patent No. 2,443,936; French patent specification No. 1010 024.