DE1531359C

DE1531359C - Four-blade rotor for rotary wing aircraft

Info

Publication number: DE1531359C
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 8012 Ottobrunn Mautz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH

Description

Die Erfindung betrifft einen Vierblattrotor für Drehflügelflugzeuge, bei welchen die Rotorblätter ohne Schlag- und Schwenkgelenke symmetrisch am Rotorkopf angeschlossen sind, wobei jVeine an einem Rotorblatt ausgebildete und mit diesem starr verbundene Blättwurzelhülse in je einer am Rotorkopf ausgebildeten Blattwinkellagerhülse drehbar aufgenommen . ist und wobei die einander diametral gegenüberliegenden Rotorblätter mittels an den Blattwurzelhülsen angreifender, paketartig zusammengefaßter, torsionselastischer Lamellen miteinander verbünden sind.The invention relates to a four-blade rotor for rotary wing aircraft, in which the rotor blades are symmetrically connected to the rotor head without flapping and swivel joints, with jVeine on one Rotor blade formed and rigidly connected to this blade root sleeve in one on the rotor head trained blade angle bearing sleeve rotatably received. is and being diametrically opposed to each other opposite rotor blades by means of the blade root pods attacking, bundled together, torsionally elastic slats are connected to one another.

Es ist bereits ein Rotor der genannten Art vorgeschlagen worden, bei dem die Zuglamellen eines zu einem Rotorblattpaar gehörigen Lamellenpaketes mit den Zuglamellen des zum anderen Rotorblattpaar gehörigen Lamellenpaketes im Rotorkopfzentrum, in dem sie sich kreuzen, in wechselnder Schichtung angeordnet und durch einen koaxial zur Rotordrehachse angeordneten Bolzen zentriert sind.It has already been proposed a rotor of the type mentioned, in which the tension lamellae a Lamella pack belonging to a rotor blade pair with the tension lamellae of the other rotor blade pair corresponding lamella pack in the rotor head center, in which they intersect, in alternating Stratification arranged and centered by a bolt arranged coaxially to the rotor axis of rotation.

Durch eine derartige Anordnung ist jedes Lamellenpaket im Zentrum des Rotorkopfes gegen Verschiebung und Verdrehung fest eingespannt, d. h., bei einer Winkelbewegung eines Rotorblattes wird das mit diesem Rotorblatt verbundene Lamellenpaket jeweils nur bis zu seiner zentrischen Einspannung hin verwunden. Daraus folgt, daß die^ spezifische Drillung, unter der hier der gesamte Verwindungswinkelbereich, bezogen auf die freie Drill-Länge des Lamellenpaketes, verstanden werden soll, sehr groß ist.With such an arrangement, each disk pack is against displacement in the center of the rotor head and twist firmly clamped, d. that is, during an angular movement of a rotor blade the disk pack connected to this rotor blade only up to its central clamping wound up. From this it follows that the ^ specific twist, under which here the whole Twist angle range, based on the free drill length of the lamella pack is supposed to be very large.

Wenn beispielsweise jedes Rotorblatt einen kollektiven Ahstellwinkelbereich vonFor example, if each rotor blade has a collective pitch angle range of

0°ud_kMu +16° 0 ° ud _kM u + 16 °

und einen zyklischen Anstellwinkelbereich von
-11°^^,^ +11°and a cyclic angle of attack range of
-11 ° ^^, ^ + 11 °

aufweisen soll, so ergibt sich daraus ein gesamter Winkelbereich von -11 bis +27°, also von 38°. Dieser Winkelbereich wird auch auf das Lamellenpaket übertragen und verwindet dieses auf einer halben Lamellenlänge, so daß die spezifische Drillung Es ist jedoch die Aufgabe der Erfindung, einen Rotor der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß die spezifische Drillung, erheblich vermindert wird, wodurch entweder kleinere Lamellenlängen möglich werden oder aber die Dauerfestigkeit der Lamellen von bisher üblicher Länge beträchtlich erhöht werden kann.should have, this results in a total angular range of -11 to + 27 °, i.e. 38 °. This angular range is also transferred to the plate pack and twists it on one half the length of the lamellae, so that the specific twist It is, however, the object of the invention to provide a To improve the rotor of the type described in such a way that the specific twist, considerably is reduced, whereby either smaller lamella lengths are possible or the fatigue strength the length of the lamellae can be increased considerably.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lamellen als endlose gestreckte Schlaufen ausgebildet sind, wie an sich bekannt, wobei die das eine Blattpaar verbindenden Lamellen in einer senkrechten und die das andere Blattpaar verbindenden Lamellen in einer waagerechten Ebene angeordnet und durch die Schlaufe der senkrecht stehenden Lamellen hindurchgeführt sind.According to the invention, this object is achieved in that the lamellae are designed as endless, elongated loops are formed, as known per se, the lamellae connecting a pair of blades in one vertical and the other pair of leaves connecting the lamellae in a horizontal plane are arranged and passed through the loop of the vertical slats.

Der lichte Abstand der beiden Schlaufen voneinander und die Lamellenbreite sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung so aufeinander abgestimmt, daß ohne Beeinträchtigung der jeweils gekreuzten Lamellen sowohl kollektive als auch zyklische Blattwinkelverstellungen durchführbar sind. Durch diese Anordnung trägt die zyklische Blattwinkelverstellung zu der Drillung der Lamellen nichts mehr bei. Da einem positiven zyklischen Anstellwinkel eines Rotorblattes stets ein gleich großer negativer zyklischer Anstellwinkel des gegenüberliegenden Rotorblattes entspricht, erfolgt bei einer, zyklischen Blattwinkelsteuerung ein Kippen des gesamten Rotorblattpaares einschließlich des Lamellenpaketes um die Achse der Winkelverstellung. The clear distance between the two loops and the width of the slats are after one Another feature of the invention so matched that without affecting each crossed lamellae, both collective and cyclic blade angle adjustments can be carried out. With this arrangement, the cyclic blade angle adjustment contributes to the twisting of the lamellae nothing more. Since a positive cyclical angle of attack of a rotor blade is always the same corresponds to a large negative cyclical angle of attack of the opposite rotor blade takes place at a cyclical blade angle control tilting the entire pair of rotor blades including the Lamella pack around the axis of the angular adjustment.

Bei der kollektiven Blattwinkelverstellung werden jeweils zwei gegenüberliegende Rotorblätter um den gleichen Winkel gegeneinander verdreht und nicht, wie im Fall der zyklischen Blattwinkelverstellung, miteinander. Die Summe der kollektiven Blattwinkel je zweier gegenüberliegender Blätter, verteilt auf die gesamte Lamellenlänge, ergibt in diesem Fall die spezifische Drillung, so daß sich für das obengenannte Beispiel ergibt:With the collective blade angle adjustment, two opposite rotor blades are rotated rotated the same angle against each other and not, as in the case of the cyclic blade angle adjustment, together. The sum of the collective blade angles of two opposite blades, distributed over the entire length of the lamellae, in this case results in the specific twist, so that for the above example gives:

D =D =

2 χ (+16°) +32°-2 χ (+ 16 °) + 32 ° -

D = D =

D =D =

38°
L/2 38 °
L / 2

76°76 °

Da die Drillung von der unverwundenen Form der Lamellenpakete aus nur in einer der positiven Anstellung der Blätter entsprechenden Richtung erfolgt, ist der Wert der Drillung auch zugleich der Wert für den maximalen spezifischen DrillwinkelSince the torsion is based on the untwisted shape of the lamellar packs only in one of the positive ones If the leaves are positioned in the corresponding direction, the value of the twist is also the same Value for the maximum specific twist angle

■·■■■ .· . +32° :..·■'■ · ■■■. ·. + 32 °: .. · ■ '

Der größte spezifische Drillwinkel wird bei voller kollektiver und zyklischer Anstellung in positiverThe largest specific twist angle becomes positive with full collective and cyclical employment

Richtung erreicht und ist a,_pex = Direction and is a, _pex =

Aus baulichen und aerodynamischen Gründen ist man bemüht, den Rotorkopfdurchmesser und damit auch die Lamellenlänge möglichst klein zu halten. Da jedoch die spezifische Drillung einen höchsten zulässigen Wert nicht überschreiten soll, wird dieser Wert unter Umständen zu der die Abmessungen des Rotorkopfes bestimmenden Größe. Eine Verminderung der spezifischen Drillung ist bei den. Rotoren der bisher bekannten bzw. vorgeschlagenen !Bauarten nur durch eine Verlängerung der Lamellen möglich.For structural and aerodynamic reasons, efforts are made to adjust the rotor head diameter and thus keeping the length of the lamellas as small as possible. However, since the specific twist creates a should not exceed the highest permissible value, this value may become the dimensions of the rotor head determining size. A decrease in the specific twist is both. Rotors of the previously known or proposed types only by means of an extension of the slats possible.

Dieser spezifische Drillwinkel läßt sich nach einem anderen Merkmal der Erfindung noch weiter dadurch 55/ reduzieren, daß jedes Rotorblatt bei unverwundenen Lamellenpaketen bereits einen Anstellwinkel aufweist, der etwa in der Mitte des gesamten kollektiven Winkelverstellbereiches liegt. Von dieser festen Voreinstellung aus kann jedes Blatt um den gleichen, der Hälfte des gesamten kollektiven Winkelverstellbereiches entsprechenden Betrag in positiver und .. negativer Richtung verstellt werden, wodurch der spezifische Drillwinkel des Lamellenpaketes auf die : Hälfte reduziert wird, dabei allerdings in beiden Drillrichtungen auftreten kann. Damit giltAccording to another feature of the invention, this specific twist angle can be further thereby 55 / reduce the fact that each rotor blade already has an angle of attack if the lamellae packs are not twisted, which lies roughly in the middle of the entire collective angle adjustment range. From this fixed Each blade can be preset off by the same, half of the total collective angle adjustment range corresponding amount can be adjusted in the positive and .. negative direction, whereby the specific twist angle of the lamella set is reduced to: half, but in both Twist directions can occur. So that applies

±16°± 16 °

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann bei der Montage die Lamellenspannung durch Verstellbarkeit der Befestigungsvorrichtungen eingestellt bzw. nachgestellt werden, so daß die Rotorblattaufhängung spielfrei ausführbar ist.According to another feature of the invention, the lamella tension can through during assembly Adjustability of the fastening devices can be adjusted or readjusted, so that the rotor blade suspension can be executed without play.

Um diese Spielfreiheit bei- allen Betriebszuständen des Rotors zu gewährleisten, sind erfindungsgemäß Federelemente vorgesehen, die sich einerseits am Rotorkopf und andererseits'an der Blattwurzelhülse abstützen.In order to ensure this freedom from play in all operating states of the rotor, according to the invention Spring elements are provided, which are located on the one hand on the rotor head and on the other hand on the blade root sleeve prop up.

Da durch die Verwindung die einzelnen Lamellen in einem Lamellenpaket gegeneinander verschoben werden, sind zur Verringerung der Reibungskorrosion zwischen den einzelnen Lamellen Zwischenschichten aus einem Werkstoff mit gegenüber den Lamellen wesentlich geringerer Reibung, bei Stahllamellen also beispielsweise Zwischenschichten aus Tetrafluoräthylen, angeordnet. Für die Schichtung eines Lamellenpaketes bestehen verschiedene Möglichkeiten. So kann beispielsweise der Schichtaufbau in Richtung der Achsen der Bolzen, um die die Schlaufe gelegt ist, erfolgen, so daß eine Anzahl von Lamellen, welche die Grundrißform des Lamellenpaketes aufweisen, übereinander liegen. Andererseits kann jedes Lamellenpaket auch aus einer Anzahl von ineinandergesteckten Schlaufen oder auch aus einem langen, in mehreren Lagen übereinandergewickelten Band bestehen.Because the twisting causes the individual lamellae to be shifted against each other in a lamellae pack are to reduce frictional corrosion between the individual lamellas intermediate layers Made of a material with significantly lower friction compared to the lamellae, in the case of steel lamellas so for example intermediate layers of tetrafluoroethylene, arranged. For layering There are various options for a lamella pack. For example, the layer structure in the direction of the axes of the bolts around which the loop is placed, so that a number of Lamellae, which have the plan shape of the lamellae pack, lie one on top of the other. on the other hand each lamella pack can also consist of a number of loops plugged into one another or also from consist of a long tape wound one on top of the other in several layers.

Als Materialien für die Lamellen kommen alle elastischen Werkstoffe mit ausreichender Dauerwechselfestigkeit, also beispielsweise Federstahl oder faserverstärkte Kunststoffe, in Betracht.All elastic materials with sufficient fatigue strength are used as materials for the slats, So, for example, spring steel or fiber-reinforced plastics into consideration.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt 'Several embodiments of the invention are shown in the drawing and in more detail below described. It shows '

F i g. 1 eine teilweise, im Querschnitt dargestellte Ansicht eines Rotorkopfes mit einer Rotorblattwurzel, F i g. 1 is a partial, cross-sectional view of a rotor head with a rotor blade root,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung zweier gekreuzter Schlaufen im unverwundenen Zustand. Die Rotorblätter weisen in diesem Zustand bereits einen positiven Anstellwinkel auf,2 shows a perspective illustration of two crossed loops in the untwisted state. In this state, the rotor blades already have a positive angle of attack,

F i g. 3 eine Darstellung gemäß F i g. 2, wobei jedoch eine der Schlaufen zum Zwecke einer zyklisehen Anstellung der Rotorblätter gekippt ist,F i g. 3 shows a representation according to FIG. 2, but with one of the loops for the purpose of cycling Pitch of the rotor blades is tilted,

F i g . 4 eine Darstellung gemäß F i g. 2, wobei die Schlaufen zum Zwecke einer kollektiven Anstellung tordiert sind,F i g. 4 shows a representation according to FIG. 2, the loops for the purpose of collective employment are twisted

F i g. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des in F i g. 1 geschnittenen Lamellenpaketes.'F i g. 5 shows an enlarged section of the FIG. 1 cut lamella package. '

Aus Fig. 1 ist der gesamte Aufbau eines erfindungsgemäßen Rotors erkennbar. Auf der Rotorwelle 1 ist mittels Schrauben 2 der Rotorkopf 3 befestigt. Der Rotorkopf 3 weist eine der Anzahl der Rotorblätter entsprechende Anzahl von Rotorarmen auf, die als Blattwinkellagerhülsen 4 ausgebildet sind. In der Blattwinkellagerhülse ist die Blattwurzelhülse 5, die an ihrem äußeren Ende als Beschlag für das Rotorblatt 9 ausgebildet ist, drehbar aufgenommen. Die beiden Lager 7, 8 sind möglichst weit auseinanderliegend angeordnet, um die aus den Schwenk- und Schlagmomenten der Blätter herrührenden Kräfte auf einer möglichst breiten Basis absetzen zu können. Die Befestigung · des Rotorblattes 9 im Beschlag erfolgt in herkömmlicher Weise über einen oder mehrere Bolzen 6.From Fig. 1 the entire structure of an inventive Rotor recognizable. The rotor head 3 is fastened to the rotor shaft 1 by means of screws 2. The rotor head 3 has one of the number the number of rotor arms corresponding to the rotor blades, which are designed as blade angle bearing sleeves 4 are. In the blade angle bearing sleeve is the blade root sleeve 5, which at its outer end as Fitting for the rotor blade 9 is formed, rotatably received. The two bearings 7, 8 are as possible arranged far apart, around those resulting from the pivoting and flapping moments of the leaves To be able to distribute forces on the broadest possible basis. The attachment · of the rotor blade 9 in the fitting takes place in a conventional manner via one or more bolts 6.

Je zwei gegenüberliegende Blattwurzelhülsen werden durch als Schlaufen 10,18 ausgebildete Lamellenpakete miteinander verbunden. Zur Befestigung in der Blattwurzelhülse 5 ist die Schlaufe 10 um einen Bolzen 11 herumgelegt, der seinerseits in einem Spannring 12 gelagert ist. Dieser Spannring 12 ist durch einen Keil 13 gegen Drehung gegenüber der Blattwurzelhülse gesichert. Mittels einer Uberwurfmutter 14, die sich gegen den Bund 15 der Blattwurzelhülse abstützt, kann der Schlaufe 10 eine Vorspannung erteilt werden. Durch die gespannteIn each case two opposite blade root sleeves are formed by lamella packs designed as loops 10, 18 connected with each other. For attachment in the blade root sheath 5, the loop 10 is around a Bolt 11 placed around, which in turn is mounted in a clamping ring 12. This clamping ring 12 is secured by a wedge 13 against rotation relative to the blade root sheath. By means of a union nut 14, which is supported against the collar 15 of the blade root sheath, the loop 10 can be pretensioned be granted. Through the tense

ι ο Schlaufe wird die Blattwurzelhülse in die Blattwinkellagerhülse hineingezogen und belastet über ein Axiallager 16 die Tellerfeder 17, die sich ihrerseits gegen den Rotorkopf abstützt. Die Tellerfeder gewährleistet auch bei voller Rotordrehzahl, wenn die Lamellen durch, die Zentrifugalkräfte gedehnt sind, noch eine spielfreie Zentrierung der beiden gegenüberliegenden Blattwinkelhülsen bezüglich der Rotordrehachse.ι ο The blade root sleeve is looped into the blade angle bearing sleeve pulled in and loaded via an axial bearing 16, the plate spring 17, which in turn supported against the rotor head. The disc spring ensures even at full rotor speed, if the lamellae, the centrifugal forces are stretched, still a backlash-free centering of the two opposite blade angle sleeves with respect to the rotor axis of rotation.

In der nächsten F i g. 2 sind zwei gekreuzte Schlaufen 20, 21 in unverwundenem Zustand gezeigt. Die Schlaufe 20 ist in einer senkrechten Lage, die Schlaufe 21 in einer waagerechten Lage angeordnet und durch die Schlaufe 20 hindurchgeführt. Die Schlaufenbreite und Schlaufenweite sind so gewählt, daß sich die Schlaufen bei allen kollektiven und zyklischen Blattwinkeln gegenseitig nicht in ihrer Bewegung behindern.In the next fi g. 2 two crossed loops 20, 21 are shown in an untwisted state. The loop 20 is arranged in a vertical position, the loop 21 in a horizontal position and passed through the loop 20. The loop width and loop width are chosen so that that the loops in all collective and cyclical blade angles are not mutually exclusive Impede movement.

Alle Rotorblätter weisen in der Darstellung gemäß F i g. 2 bei unverwundenen Schlaufen gegenüber, der Rotordrehebene 22 eine feste, positive Voreinstellung δι auf, wie am Beispiel der mit der In the illustration according to FIG. 2 with untwisted loops opposite, the rotor plane of rotation 22 has a fixed, positive preset δι , as in the example with the

. Schlaufe 21 verbundenen Rotorblätter 23, 24 gezeigt ist. Für das in der Einleitung gewählte Beispiel beträgt die feste Voreinstellung δι = + 8°. Beim maximalen kollektiven Anstellwinkel von <5_maz = +16° wird daher jedes Rotorblatt nur um weitere 8°, die Schlaufe auf ihrer ganzen Länge, also um 2x( + 8°)=+16° verwunden, beim minimalen kollektiven Anstellwinkel von <5_m<ri = 0° entsprechend um —16°. . Loop 21 connected rotor blades 23, 24 is shown. For the example chosen in the introduction, the fixed default setting is δι = + 8 °. At the maximum collective angle of attack of <5 _maz = + 16 °, each rotor blade is therefore only twisted by a further 8 °, the loop over its entire length, i.e. by 2x (+ 8 °) = + 16 °, at the minimum collective angle of attack of <5 _m <ri = 0 ° corresponding to -16 °.

In F i g. 3 sind die Schlaufen 30, 31 für den Fall einer reinen zyklischen Winkeleinstellung dargestellt. Die Rotorblätter sind in diesem Beispiel ohne feste Voreinstellung δι an den Schlaufen angeordnet. Die mit der Schlaufe 30 verbundenen Rotorblätter 32 und 33 nehmen den durch die Kippung der Schlaufe bestimmten Anstellwinkel δζ ein, und zwar das Rotorblatt 32 in positiver, das- Rotorblatt 33 in negativer Richtung. Die Rotorblätter 34, 35 sindIn Fig. 3 shows the loops 30, 31 for the case of a purely cyclical angle adjustment. In this example, the rotor blades are arranged on the loops without a fixed presetting δι. The rotor blades 32 and 33 connected to the loop 30 assume the angle of incidence δζ determined by the tilting of the loop, namely the rotor blade 32 in the positive direction and the rotor blade 33 in the negative direction. The rotor blades 34, 35 are

nicht angestellt. " 'not employed. "'

Die in F i g. 4 dargestellte Lage der Schlaufen 40,The in F i g. 4 shown position of the loops 40,

41 entspricht einer kollektiven Blattwinkelsteuerung, wobei alle Rotorblätter 42 bis 45 um den gleichen41 corresponds to a collective blade angle control, with all rotor blades 42 to 45 around the same

, positiven Winkel 63 angestellt werden. Beide Schlau-, positive angle 63 are employed. Both smart

-55 fen 40 und 41 werden um den gleichen Betrag verwunden. .-55 fen 40 and 41 are twisted by the same amount. .

In Fig. 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt eines zu einer Schlaufe zusammengelegten Lamellenpaketes im Schnitt gezeigt. Zwischen jeweils zwei ■ Lamellen 50 ist eine Zwischenschicht 51 aus einem Material mit gegenüber dem Lamellenmaterial geringerer Reibung, bei Stahllamellen beispielsweise Tetrafluoräthylen, angeordnet, um die Korrosion durch Reibung herabzusetzen.In Fig. 5 is an enlarged section of a Shown to a loop folded lamellae pack in section. Between every two Lamellas 50 is an intermediate layer 51 made of a material that is less than the lamellar material Friction, for example tetrafluoroethylene in the case of steel lamellas, is arranged to prevent corrosion reduce by friction.

„"

Claims

Patent claims:

1. Four-blade rotor for rotary wing aircraft, in which the rotor blades without flapping and

Swivel joints are symmetrically connected to the rotor head, one on each rotor blade trained and rigidly connected to this blade root sleeve in one on the rotor head formed blade angle bearing sleeve is rotatably received and with each other diametrically opposite rotor blades by means of the blade root pods attacking, bundled together, torsion-elastic lamellas are connected to one another, characterized in that that the slats are designed as endless elongated loops (10, 18, 20, 21, 30, 31, 40, 41), as is known per se, wherein the one pair of sheets (34, 35, 43, 45) connecting lamellae in a vertical and the the other pair of blades (32, 33, 42, 44) connecting lamellae arranged in a horizontal plane and are passed through the loop (30, 40) of the vertical slats.

2. Four-blade rotor according to claim 1, characterized in that the clear distance of the two loops (10, 18, 20, 21, 30, 31, 40, 41) from each other and the width of the slats so onto each other are coordinated that without impairment

movement of the crossed lamellae, both collective and cyclical blade angle adjustments are feasible.

3. Four-blade rotor according to claims 1 and 2, characterized in that each rotor blade (23, 24) already has an angle of attack (<5i) in the case of unwound disk packs (20, 21), which lies roughly in the middle of the entire collective angle adjustment range. .

4. Four-blade rotor according to claims 1 and 2, characterized in that the lamellar tension can be adjusted or readjusted by the adjustability of the fastening device (12, 14).

5. Four-blade rotor according to claims 1 and 2, characterized in that compression spring elements (17) are provided, on the one hand on the rotor head (3) and on the other hand on the blade root sleeve (5) support.

6. Four-blade rotor according to claim 1, characterized in that between the individual Lamellae (50) intermediate layers made of a material with a substantial amount compared to the lamellae are arranged with lower friction.

1 sheet of drawings