DE1132437B - Drehfluegel, insbesondere fuer Hubschrauber, mit Kanaelen fuer heisse Gase - Google Patents

Description

• Drehflügel, insbesondere für Hubschrauber, mit Kanälen für heiße Gase Hubschrauber haben vielfach Rotoren mit Strahlantrieb. Das hierfür benötigte Gas wird entweder durch an den Flügelspitzen selbst angeordnete kleine Triebwerke geliefert oder aber es wird das Gas; insbesondere Preßluft, an einer zentralen Stelle erzeugt und durch Leitungen den Flügelspitzen zugeführt. Die Gaszufuhr zu den an den Flügelspitzen gelegenen Düsen erfolgt dabei durch die hohl ausgebildeten Flügel. Mit Drehflügeln der letztgenannten Art befaßt sich die Erfindung.
• Zum Antrieb der Drehflügel dient kaltes oder auch vorgewärmtes Gas, z. B. Preßluft, das durch die Spitzendüsen entweicht. Dabei kann in den Düsen noch eine zusätzliche Verbrennung vorgesehen werden. Der Gastransport in den Drehflügeln wirft nun eine Reihe von Problemen auf. Meist wird zum Gastransport der Flügelholm verwendet. In vielen Fällen ist der Hohn gleichzeitig als fester Flügelvorderteil ausgebildet, in den sich der leichtere Flügelhinteraufbau anschließt. In einem solchen Flügel erleidet das Gas einen empfindlichen Wärme- und damit Energieverlust, da der mit hoher Geschwindigkeit rotierende Flügel wie ein Kühler wirkt. Dieser Verlust wird besonders hoch, wenn der Hubschrauber sich in einer feuchten Umgebung bewegt, also z. B. im Regen, Nebel oder Schnee.
• Eine andere Schwierigkeit besteht bei Vereisungsgefahr. Wenn das im hohlen Flügelvorderteil transportierte Gas zu stark aufgeheizt wird, so kann dies statt zu einem Ablösen der Eisschicht zu einem völligen Schmelzen führen. Die Tropfen laufen dann nach hinten zur Flügelhinterkante, in der kein warmes Gas transportiert wird und die daher ungeheizt ist. Die Tropfen frieren daher an der Hinterkante fest und bilden dort eine Eisschicht.
• Ferner stellt der Gastransport durch den Flügel ein technologisches Problem dar, das vor allem an der Stelle des Hinterkantenanschlusses kritisch werden kann. Hier liegt das Problem darin, daß an der Verbindungsstelle von Flügelvorderteil und Hinteraufbau wegen der Anordnung des letzteren nur ein geringer Wärmeübergang auftritt und dadurch diese Stelle unter Umständen unerwünscht stark erwärmt wird, was sich für den Hinteraufbau bzw. seine Befestigung nachteilig auswirkt.
• Die aufgezählten Umstände haben zur Folge, daß man im allgemeinen von einer zusätzlichen Heizung der Gase vor Eintritt in den Flügel absieht und darauf verzichtet, durch die Aufheizung der Gase den Wirkungsgrad des. Antriebsmechanismus zu erhöhen. Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezählten Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung zu schaffen, die eine Vorwärmung des zugeführten Gases zuläßt, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Innenwände der Gaskanäle mit einer Wärmeisolierschicht ausgekleidet sind, deren Stärke in jedem Flügelquerschnitt im Bereich des Flügelhinterkantenanschlusses ein Maximum und im Bereich der Flügelvorderkante ein Minimum aufweist.
• An Hand der Zeichnung sei die Erfindung nachstehend erläutert. Das Prinzip der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Figur zeigt einen Drehflügel im Querschnitt. Das gesamte Vorderteil l mit der Vorderkante4 ist als festerHohnausgebildet. SeinInneres ist hohl, so daß durch diesen Holmquerschnitt 5 der Transport von Gas zu den Flügelspitzendüsen erfolgen kann. An das Flügelvorderteil 1 schließt sich der Hinteraufbau 2 an. Die Befestigungsstelle dieser beiden Teile ist mit 3 bezeichnet.
• Der Hohlraum 5 im Flügelvorderteil ist in seinem Inneren mit einer isolierenden Schicht 6 von unterschiedlicher Wandstärke ausgekleidet. Die Stärke der Schicht ist verschieden, je nach der Lage im Hohlraumquerschnitt. Die Wandstärke der Isolierschicht weist im Bereich des Flügelhinterkantenanschlusses 3 ein Maximum auf, wogegen die Wandstärke im Bereich der Vorderkante 4 ein Minimum ist und gegebenenfalls dort, wie aus der Figur hervorgeht, ganz fehlen kann. Durch die starke Isolierschicht im Bereich des Hinterkantenanschlusses ist das Hohnmaterial und die Verbindungsstelle 3 am besten vor unerwünschtem Wärmezufluß geschützt. Dies ist vor allem wichtig, weil gerade an dieser Stelle, wie oben erwähnt, wegen des Hinteraufbaus ein Wärmeabfluß stark verhindert ist. Wegen der Wärmeisolierschicht ist es aber möglich, jetzt technologisch einfache Lösungen zu verwenden und selbst bei der Anwendung hoher Drücke bzw. Vorheizung des Gases den Hinter- -aufbau durch Klebung am Flügelvorderteil zu befestigen. Da an den Flügelspitzen die Umlaufgeschwindigkeit wesentlich größer ist als im Zentrum, ist auch die Wirkung der kühlenden Außenluft an den Flügelspitzen größer und daher die Gefahr für den Hinterkantenanschluß geringer. Aus diesem Grunde ist die Wandstärke der Isolierschicht6 im Bereich des Flügelhinterkantenanschlusses im Zentrum am stärksten ausgeführt und kann nach außen zu den Flügelspitzen hin geringer werden.
• An der Vorderkante 4 ist die Wandstärke der Isolierschicht ein Minimum. Sie richtet sich dort nach den zur Enteisung erforderlichen Wärmemengen. Während man also bei geringen Drücken und ohne Vorheizung unter Umständen gar keine Isolierung an dieser Stelle vorzusehen braucht, wird bei hoher Vorwärmung und starken Drücken eine gewisse Wandstärke erforderlich sein, die allerdings geringer ist als die im Bereich des Hinterkantenanschlusses.
• An der Ober- und Unterseite des Flügelvorderteils besteht die Hauptaufgabe der Isolierung darin, die eingangs genannten Wärmeverluste durch die Kühlwirkung der Außenluft beim Rotieren des Flügels möglichst zu unterbinden. Hierfür genügt im allgemeinen bei mittlerem Rotorradius eine Isolierwandstärke, die geringer ist als die Isolierwandstärke im Bereich des Hinterkantenanschlusses. Da aber die Kühlwirkung durch die Außenluft beim Rotieren des Flügels in der Nähe der Flügelspitze wesentlich stärker ist als beim Zentrum, wird vorteilhafterweise die Isolierschicht in diesem Bereich des Hohlraumquerschnitts, also auf der Ober- und Unterseite des Profils mit zunehmender Flügelspannweite verstärkt.
• Die unterschiedliche Stärke der Isolierschicht 6 in Abhängigkeit von der Flügelspannweite ist in Fig. 2 andeutungsweise dargestellt. Fig. 2 a zeigt einen Querschnitt durch den Flügel in der Nähe des Zentrums. Hier ist die Isoherwandstärke im Bereich des Hinterkantenanschlusses sehr stark, wogegen an der Vorderkante und auf der Ober- und Unterseite fast keine Isolation vorgesehen ist. Fig.2b zeigt einen Querschnitt durch den Flügel in mittlerer Spannweite. Hier ist die Isolierwandstärke am Hinterkantenanschluß geringer als in Fig. 2 a. Außerdem ist eine geringe Isolierschicht auf der Ober- und Unterseite des Profils vorgesehen. Fig. 2 c zeigt schließlich einen Querschnitt in der Nähe der Flügelspitze. Die Stärke der Isolierschicht am Hinterkantenanschluß ist noch geringer als bei Fig.2b, wogegen die Isolierschichten auf der Ober- und Unterseite stärker gewählt sind. Wie das Beispiel zeigt, ist auf der ganzen Länge des Flügels im Bereich der Vorderkante 4 keine Isolation vorgesehen.
• Vorzugsweise wird für die Isolationswand ein Material verwendet, dessen Oberfläche sich besonders glatt herstellen läßt, z. B. auf Fluor aufgebaute Kunststoffe. Die Verteilung der Isolierwandstärken in Abhängigkeit von der betrachteten Stelle im Hohlraumquerschnitt und ihre Zu bzw. Abnahme in Abhängigkeit von der Flügelspannweite geben den Vorteil, daß der freie Querschnitt des Hohlraums 5 im Flügel über die ganze Spannweite im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Hierdurch ist es möglich, den Druckabfall durch Querschnittsverminderung auf ein Minimum herabzusetzen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehflügel, insbesondere für Hubschrauber, durch den heißes Gas von einer zentralen Lieferstelle zu den Flügelspitzen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände der Gaskanäle mit einer Wärmeisolierschicht ausgekleidet sind, deren Stärke in jedem Flügelquerschnitt im Bereich des Flügelhinterkantenanschlusses ein Maximum und im Bereich der Flügelvorderkante ein Minimum aufweist.
2. 2. Drehflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Isolierschicht im Bereich des Flügelhinterkantenanschlusses mit zunehmender Flügelspannweite abnimmt.
3. 3. Drehflügel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Isolierschicht im Bereich der Flügelober- und -unterseite mit zunehmender Flügelspannweite zunimmt.
4. 4. Drehflügel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Flügelvorderkante eine Isolierschicht fehlt.
5. 5. Drehflügel nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine solche Abstimmung der Isolierschichtstärken, daß der freie Querschnitt der Gaskanäle längs der Spannweite im wesentlichen konstant ist.
6. 6. Drehflügel nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen auf Fluor aufgebauten Kunststoff als Isoliermaterial.