DE1251662B

DE1251662B - Mechanically powered propeller for aircraft taking off and landing vertically

Info

Publication number: DE1251662B
Application number: DENDAT1251662D
Authority: DE
Inventors: 8011 Hohenbrunn Dipl.-Ing. Emil Weiland
Original assignee: Boelkow GmbH
Current assignee: Boelkow GmbH
Publication date: 1968-04-18

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Int. Cl.: Int. Cl .:

Nummer:Number:

Aktenzeichen:File number:

Anmeldetag:Registration date:

Auslegetag:Display day:

Ausgabetag:Issue date:

B64dB64d

Deutsche Kl.: 62c-8German class: 62c -8

1 251 662
B 76807 X1/62c
16. Mai 1964
5. Oktober 1967
18. April 19681 251 662
B 76807 X1 / 62c
May 16, 1964
5th October 1967
April 18, 1968

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift übereinThe patent specification corresponds to the patent specification

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.The invention relates to a mechanically driven propeller for vertical takeoff and landing Aircraft that can be swiveled for both forward flight and vertical flight Flight serves as a thrust generator, the propeller blades in the area of their trailing edges over a Part of the length of the blade have nozzle-like slots extending over the inside of the blade Pressurized gas lines from a pressurized gas generator for the purpose of changing the effective setting angle can be acted upon.

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.Such formed blades are known in rotors of rotary wing aircraft. With a part of this Propeller blades are used to blow out compressed gas to influence the blade boundary layer and therefore to increase the maximum lift of the leaves.

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.If the pressurized gas jet at high speed near the trailing edge of a transverse drive body, z. B. a wing, is blown out at an angle to the zero lift direction, you get " effects similar to those of an extended fixed flap. Here comes the transverse drive component the reaction force of the jet still an additional induced lift added, which sometimes a May be a multiple of the beam reaction. Such devices are referred to as jet flaps.

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.Airscrews are used in various types of aircraft that take off and land vertically both to generate the lift for vertical flight and to generate the propulsion for the Level flight used. Such designs are known as tilt vane, tilt propeller and propeller jet deflection aircraft. In these aircraft, however, prepares the optimal design of their propellers great difficulties. This is due to the fact that for the vertical flight to avoid the Flow separation on the blades requires a much larger surface density of the propeller is than for cruising, where the required thrust is only a fraction of that for vertical flight required amounts. On the other hand, there are considerable differences between vertical and cruise flights deviating optimal twisting of the leaves, since an optimal twisting of the thrust and the degree of progress depends on the propeller. Because the engine power required for vertical flight is very high, one is generally forced to adjust the twist and the surface density to the requirements to adapt to this flight condition. The efficiency of a designed according to these aspects But the propeller is unsatisfactory when cruising.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Mechanisch angetriebene Luftschraube für
senkrecht startende und landende FlugzeugeThe invention is based on the object of a mechanically driven propeller for
Aircraft taking off and landing vertically

Patentiert für:Patented for:

Bölkow Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Ottobrunn bei MünchenBölkow limited liability company,
Ottobrunn near Munich

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Emil Weiland,
Hohenbrunn bei MünchenNamed as inventor:
Dipl.-Ing. Emil Weiland,
Hohenbrunn near Munich

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.their geometrical data designed for a specific operating condition mechanically driven Train the propeller so that it can also adapt to operating conditions and / or operating requirements that differ from them, such as those in particular for vertical flight is conditional, adaptable.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausblasewinkel des Druckgases gegenüber einer Bezugslinie entlang der Blattlänge verschieden groß ist.According to the invention, this object is achieved in that the blow-out angle of the compressed gas is opposite a reference line is of different sizes along the length of the blade.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auch die Schlitzbreite über der Blattlänge verschieden groß.According to a further development of the invention, the width of the slot also varies over the length of the blade.

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.The invention opens up the possibility of a propeller with regard to its data, such as blade depth, profile curvature and above all with regard to their twisting exclusively according to the point of view of the return flight to be optimally designed. However, a propeller designed in this way would be useless for vertical flight. By means of a blow-out slot that is crossed in relation to the geometrical twist, i. H. through Appropriate selection of the blow-out angle over the blade length can now be achieved with a given impulse of the Beam a twist deviating from the geometric Vei, for example one for vertical flight achieve optimal effective twist. The choice of the slot width over the blade length allows the Impulse to give the jet a desired course over the length of the blade. As is well known, the Buoyancy of a blower blade profile is dependent on the momentum of the jet and the blow-out angle, can In this way, both the size of the buoyancy and its distribution over the length of the leaf are provided Adapt to requirements.

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 liegendenAccording to a further feature of the invention, the slot width increases towards the blade tip. The The drive torque of the compressed gases blown out is approximately proportional to that in the plane of rotation

809 536/161809 536/161

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.Impulse component times the distance from the propeller axis of rotation. By the measure described, the drive is relocated closer to the blade tip, so that with a given Impulse can achieve a large torque. At the same time, the correct choice of the blow-out angle is possible the correct effective twist can be achieved.

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.According to another feature of the invention, the slots are longitudinally divided into several sections divided, of which each section is connected to its own compressed gas line running inside the blade is.

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.This measure enables the gas pressure to be graded in sections and thus also the gas pressure to be blown out Amount of gas. In this way, for example, the drive can be brought closer the tip of the blade that you can move the gas from the next section of the blade tip Slit can emerge under increased pressure compared to the other sections. The different Gas pressures can be obtained by tapping the pressurized gas generator accordingly.

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.According to a further development of the above feature, the one closest to the leading edge of the sheet is Pressurized gas line to the outermost slot section, the next to the trailing edge of the sheet running pressurized gas line to the innermost slot section and the pressurized gas lines in between in a corresponding manner Sequence connected to the middle slot sections.

Die auf diese Weise verwirklichbare kreuzungsfreie Verlegung mehrerer Druckgasleitungen in einem Luftschraubenblatt ist bei den aus aerodynamischen Gründen allgemein verwendeten dünnen Blattprofilen unerläßlich.The cross-free laying of several compressed gas lines in one that can be realized in this way The propeller blade is one of the thin blade profiles that are generally used for aerodynamic reasons indispensable.

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. It is only blown out during vertical flight and the transition. In addition to the desired change in the effective Leaf data can also be used for vertical flight transfer the required high thrust or the correspondingly high power via the propeller. in the the other is the propeller in terms of the most favorable areal density, torsion and speed according to the Designed to meet the requirements of horizontal cruise.

^: Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftschraube an Hand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt ^: An embodiment of a propeller according to the invention is described below with reference to schematic drawings. It shows

F i g. 1 eine Verstelluftschraube in der Bremsstellung, F i g. 1 an adjusting screw in the braking position,

Fig. 2 vergrößert dargestellte charakteristische Querschnitte des Blattes gemäß Fig. 1.FIG. 2 shows enlarged characteristic cross-sections of the sheet according to 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.In Fig. 1 is a multi-bladed adjusting screw 10 reproduced in the braking position, of which however only one sheet 11 has been completely drawn is. The mechanical drive with a blade angle adjustment device 12 provided propeller 10 takes place in a known manner, not shown in detail.

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.The propeller blades 11 is about the hollow Propeller shaft 13 pressurized gas from a not shown Compressed gas generator supplied. Each propeller blade 11 has a slot 23 through the pressurized gas enters the open air.

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.In FIG. 2, five cross sections of a sheet 11 according to FIG. 1 are shown enlarged. ₅ designated Ausblasewinkel the slot 23 from the root profile II from the tip profile VV, while the width of the slot 23 increases from the root profile II the tip profile VV - As can be seen, the ^ with ₁ to </ decreases.

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-The inside of the blade is divided into three separate compressed gas lines 26 to 28 by means of spars 24 and 25 divided. The line 26 closest to the trailing edge of the sheet extends approximately over a third of the sheet length, until it ends at a rib, not shown. From this line 26, the pressurized gas passes through the Slot 23 directly into the open. The middle pressure gas line 27 supplies the second third of the slot 23. For this purpose, the spar 24 has openings 29 in this area through which the compressed gas blows through the chamber 30 and the slot 23 to the outside. The line 27 also does not end at one shown rib, which is about two thirds of the leaf length. The last third of the slot is supplied from the compressed gas line 28. In addition

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. ao sen the bars 24 and 25 openings in this area 31 and 32, respectively, which allow compressed gas to pass through the chambers 33 and 34 to the slot 23.

Claims

Patent claims:

1. Mechanically powered propeller for vertically taking off and landing aircraft, which by) corresponding pivoting serves as a thrust generator for both forward flight and vertical flight, the propeller blades in the area of their trailing edges having nozzle-like slots extending over part of the blade length, which can be acted upon by a compressed gas generator via compressed gas lines running inside the blade for the purpose of changing the effective angle of attack, characterized in that the blowout angle (Cf ₁ to q " ₅ ) of the compressed gas is different from a reference line along the length of the blade.

2. Propeller according to claim 1, characterized in that the slot width over the blade length is different in size.

3. Air screw according to claims 1 and 2, characterized in that the slot width to Blade tip increases.

4. Propeller according to claims 1 to 3, characterized in that the slot (23) in Lengthwise it is divided into several sections, each of which has its own inside the sheet running pressure gas line (26 to 28) is connected.

5. Air screw according to claim 4, characterized in that that the next to the leading edge of the sheet running compressed gas line (28) to the outermost Slotted section, the next to the trailing edge of the sheet running compressed gas line (26) to the innermost slit section and the compressed gas lines (27) in between in a corresponding manner Sequence are connected to the middle slot sections.

Considered publications:
German Patent No. 570,717;
German interpretative document No. 1118 612.

1 sheet of drawings