DE1251662B - Mechanisch angetriebene Luftschraube für senkrecht startende und landende Flugzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

B64d

Deutsche Kl.: 62c-8

1 251 662
B 76807 X1/62c
16. Mai 1964
5. Oktober 1967
18. April 1968

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft eine mechanisch angetriebene Luftschraube für senkrecht startende und landende Flugzeuge, die durch entsprechende Schwenkung sowohl für den Vorwärtsflug als auch für den vertikalen Flug als Schuberzeuger dient, wobei die Luftschraubenblätter im Bereich ihrer Hinterkanten über einen Teil der Blattlänge sich erstreckende düsenartige Schlitze aufweisen, die über im Blattinnern verlaufende Druckgasleitungen von einem Druckgaserzeuger zum Zweck der Veränderung des effektiven An-Stellwinkels beaufschlagbar sind.

Derartig ausgebildete Blätter sind bei Rotoren von Drehflügelflugzeugen bekannt. Bei einem Teil dieser Luftschraubenblätter dient das Ausblasen von Druckgas zur Beeinflussung der Blattgrenzschicht und mithin zur Steigerung des Maximalauftriebes der Blätter.

Sofern der Druckgasstrahl mit hoher Geschwindigkeit in der Nähe der Hinterkante eines Quertriebskörpers, z. B. eines Tragflügels, unter einem Winkel zur Nullauftriebsrichtung ausgeblasen wird, erhält man" ähnliche Wirkungen wie bei einer ausgefahrenen festen Klappe. Hierbei kommt zur Quertriebskomponente der Reaktionskraft des Strahles noch ein zusätzlicher induzierter Auftrieb hinzu, der mitunter ein Vielfaches der Strahlreaktion sein kann. Derartige Einrichtungen werden als Strahlklappen bezeichnet.

Bei verschiedenen Bauarten von senkrecht startenden und landenden Flugzeugen werden Luftschrauben sowohl zur Erzeugung des Auftriebes für den Vertikalflug als auch zur Erzeugung des Vortriebes für den Horizontalflug verwendet. Bekannt sind derartige Bauarten als Kippflügel-, Kipppropeller- und Propellerstrahlablenkungsflugzeuge. Bei diesen Flugzeugen bereitet jedoch die optimale Auslegung ihrer Luftschrauben große Schwierigkeiten. Diese rühren einmal daher, daß für den Vertikalfiug zur Vermeidung der Strömungsablösung an den Blättern eine wesentlich größere Flächendichte der Luftschraube erforderlich ist als für den Reiseflug, bei dem der erforderliche Schub nur einen Bruchteil des für den Vertikalflug benötigten beträgt. Zum anderen ergeben sich für den Vertikal- und Reiseflug voneinander erheblich abweichende optimale Verwindungen der Blätter, da eine optimale Verwindung vom Schub und Fortschrittsgrad der Luftschraube abhängig ist. Weil die für den Vertikalflug erforderliche Triebwerksleistung sehr hoch ist, ist man im allgemeinen gezwungen, die Verwindung und die Flächendichte den Erfordernissen dieses Flugzustandes anzupassen. Der Wirkungsgrad einer nach diesen Gesichtspunkten ausgelegten Luftschraube ist aber im Reiseflug unbefriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Mechanisch angetriebene Luftschraube für
senkrecht startende und landende Flugzeuge

Patentiert für:

Bölkow Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Ottobrunn bei München

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Emil Weiland,
Hohenbrunn bei München

ihren geometrischen Daten für einen bestimmten Betriebszustand ausgelegte mechanisch angetriebene Luftschraube so auszubilden, daß sie auch an davon abweichende Betriebsbedingungen bzw./ Betriebserfordernisse, wie sie insbesondere der Vertikalflug bedingt, anpaßbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausblasewinkel des Druckgases gegenüber einer Bezugslinie entlang der Blattlänge verschieden groß ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auch die Schlitzbreite über der Blattlänge verschieden groß.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, eine Luftschraube bezüglich ihrer Daten, wie Blattiefe, Profilwölbung und vor allem bezüglich ihrer Verwindung ausschließlich nach den Gesichtspunkten des Rcisefluges optimal zu gestalten. Eine so ausgelegte Luftschraube wäre jedoch für den Vertikalflug unbrauchbar. Durch einen gegenüber der geometrischen Verwindung verschränkten Ausblaseschlitz, d. h. durch entsprechende Wahl des Ausblasewinkels über die Blattlänge, läßt sich nun bei gegebenem Impuls des Strahles eine von der geometrischen Vei windung abweichende, beispielsweise eine für den Vertikalflug optimale effektive Verwindung erzielen. Die Wahl der Schlitzbreite über der Blattlänge gestattet es, dem Impuls des Strahles einen über der Blattlänge gewünschten Verlauf zu geben. Da bekanntlich der Auftrieb eines Blasflügelprofils vom Impuls des Strahles sowie vom Ausblasewinkel abhängig ist, läßt sich auf diese Weise sowohl die Größe des Auftriebes als auch seine Verteilung über die Blattlänge den gestellten Erfordernissen anpassen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nimmt die Schlitzbreite zur Blattspitze hin zu. Das Antriebsmoment der ausgeblasenen Druckgase ist annähernd proportional der in der Drehebene liegenden

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Impulskomponente mal dem Abstand von der Luftschraubendrehachse. Durch die geschilderte Maßnahme wird der Antrieb mehr in die Nähe der Blattspitze verlegt, wodurch sich mit einem gegebenen Impuls ein großes Drehmoment erzielen läßt. Gleichzeitig ist durch richtige Wahl des Ausblasewinkelverlaufes die richtige effektive Verwindung erzielbar.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die Schlitze in Längsrichtung in mehrere Abschnitte unterteilt, von denen jeder Abschnitt an eine eigene im Blattinnern verlaufende Druckgasleitung angeschlossen ist.

Diese Maßnahme ermöglicht eine abschnittweise Stufung des Gasdruckes und damit auch der auszublasenden Gasmenge. Beispielsweise läßt sich auf diese Weise der Antrieb dadurch mehr in die Nähe der Blattspitze verlagern, daß man das Gas aus dem nächst der Blattspitze befindlichen Abschnitt des Schlitzes unter gegenüber den übrigen Abschnitten erhöhtem Druck austreten läßt. Die verschiedenen Gasdrücke kann man durch entsprechendes Anzapfen des Druckgaserzeugers erhalten.

Nach einer Weiterbildung des vorstehenden Merkmales ist die nächst der Blattvorderkante verlaufende Druckgasleitung an den äußersten Schlitzabschnitt, die nächst der Blatthinterkante verlaufende Druckgasleitung an den innersten Schlitzabschnitt und die dazwischenliegenden Druckgasleitungen in entsprechender Reihenfolge an die mittleren Schlitzabschnitte angeschlossen.

Die auf diese Weise verwirklichbare kreuzungsfreie Verlegung mehrerer Druckgasleitungen in einem Luftschraubenblatt ist bei den aus aerodynamischen Gründen allgemein verwendeten dünnen Blattprofilen unerläßlich.

Die Ausblasung erfolgt nur während des Vertikalfluges und der Transition. Neben der für diese Flugzustände gewünschten Veränderung der effektiven Blattdaten läßt sich dabei auch der für den Vertikalflug erforderliche hohe Schub bzw. die entsprechend hohe Leistung über die Luftschraube übertragen. Im übrigen ist die Luftschraube in bezug auf günstigste Flächendichte, Verwindung und Drehzahl nach den Erfordernissen des horizontalen Reisefluges ausgelegt.

^: Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftschraube an Hand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Verstelluftschraube in der Bremsstellung,

Fig. 2 vergrößert dargestellte charakteristische Querschnitte des Blattes gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine mehrblättrige Verstelluftschraube 10 in der Bremsstellung wiedergegeben, von der jedoch nur ein Blatt 11 vollständig gezeichnet worden ist. Der mechanische Antrieb der mit einer Blattwinkeiverstellvorrichtung 12 versehenen Luftschraube 10 erfolgt in bekannter, nicht näher gezeigter Weise.

Den Luftschraubenblättern 11 wird über die hohle Luftschraubenwelle 13 Druckgas von einem nicht gezeigten Druckgaserzeuger zugeführt. Jedes Luftschraubenblatt 11 weist einen Schlitz 23 auf, durch den das Druckgas ins Freie tritt.

In Fig. 2 sind fünf Querschnitte eines Blattes 11 gemäß Fig. 1 vergrößert dargestellt. Wie ersichtlich, nimmt der mit ^₁ bis </-₅ bezeichnete Ausblasewinkel des Schlitzes 23 vom Wurzelprofil I-I zum Spitzenprofil V-V ab, während die Breite des Schlitzes 23 vom Wurzelprofil I-I zum Spitzenprofil V-V zunimmt.

Das Blattinnere ist durch Holme 24 und 25 in drei voneinander getrennte Druckgasleitungen 26 bis 28 unterteilt. Die nächst der Blatthinterkante befindliche Leitung 26 reicht etwa über ein Drittel der Blattlänge, bis sie an einer nicht gezeigten Rippe endet. Aus dieser Leitung 26 gelangt das Druckgas durch den Schlitz 23 unmittelbar ins Freie. Die mittlere Druckgasleitung 27 versorgt das zweite Drittel des Schlitzes 23. Zu diesem Zweck weist der Holm 24 in diesem Bereich Öffnungen 29 auf, durch die das Druckgas durch die Kammer 30 und den Schlitz 23 ins Freie bläst. Die Leitung 27 endet ebenfalls an einer nicht gezeigten Rippe, die sich bei etwa zwei Drittel der Blattlänge befindet. Das letzte Drittel des Schlitzes wird von der Druckgasleitung 28 versorgt. Dazu wei-

ao sen die Holme 24 und 25 in diesem Bereich öffnungen 31 bzw. 32 auf, die einen Druckgasdurchtritt durch die Kammern 33 und 34 zum Schlitz 23 ermöglichen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mechanisch angetriebene Luftschraube für senkrecht startende und landende Flugzeuge, die durch) entsprechende Schwenkung sowohl für den Vorwärtsflug als auch für den vertikalen Flug als Schuberzeuger dient, wobei die Luftschraubenblätter im Bereich ihrer Hinterkanten über einen Teil der Blattlänge sich erstreckende düsenartige Schlitze aufweisen, die über im Blattinnern verlaufende Druckgasleitungen von einem Druckgaserzeuger zum Zweck der Veränderung des effektiven Anstellwinkels beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausblasewinkel (Cf₁ bis q"₅) des Druckgases gegenüber einer Bezugslinie entlang der Blattlänge verschieden groß ist.

2. Luftschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite über der Blattlänge verschieden groß ist.

3. Luftschraube nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite zur Blattspitze hin zunimmt.

4. Luftschraube nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (23) in Längsrichtung in mehrere Abschnitte unterteilt ist, von denen jeder an eine eigene im Blattinnern verlaufende Druckgasleitung (26 bis 28) angeschlossen ist.

5. Luftschraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nächst der Blattvorderkante verlaufende Druckgasleitung (28) an den äußersten Schlitzabschnitt, die nächst der Blatthinterkante verlaufende Druckgasleitung (26) an den innersten Schlitzabschnitt und die dazwischenliegenden Druckgasleitungen (27) in entsprechender Reihenfolge an die mittleren Schlitzabschnitte angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 570 717;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1118 612.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 650/35 9.67 © Bundesdruckerei Berlin