DE69224525T2

DE69224525T2 - Eingelassener heckrotor eines drehflügelflugzeuges um die drehmomentreaktion und gierlageregelung zu versorgen

Info

Publication number: DE69224525T2
Application number: DE69224525T
Authority: DE
Inventors: Rene Desjardins; Francis Mccardle
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-01
Also published as: IL102700A; AU2551792A; JPH06509767A; EP0596046A1; WO1993002918A1; US5415525A; DE69224525D1; EP0596046B1; CA2113179C; IL102700A0; JP3021047B2

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Hubschrauber- Heckrotoren, die eine aerodynamische Schubkraft mit unterschiedlicher Stärke erzeugen, um die Gierstellung des Luftfahrzeuges zu verändern und zu stabilisieren. Die vorliegende Erfindung betrifft im besonderen die Steigungssteuerungsbetätigung für derartige Rotoren, die sich in einem aerodynamischen Steuerungselement befinden, das einen Kanal bildet, der im Verhältnis zu der Längsachse des Luftfahrzeugs lateral ausgerichtet ist.

Beschreibung des Stands der Technik

Ein Helikopter bzw. ein Hubschrauber mit einem Rotor muß Einrichtungen zur Kompensation des Hauptrotordrehmoments aufweisen. Wenn sich ein Hauptrotor gegen den Uhrzeigersinn dreht, bewirkt das Hauptdrehmoment, daß sich die Nase des Luftfahrzeugs in die entgegengesetzte Richtung dreht (d.h. nach rechts). Dieser Zustand wird durch die aerodynamische Schubkraft ausgeglichen, die durch einen Heckrotor erzeugt wird, die nach rechts gerichtet ist, wodurch eine im Uhrzeigersinn verlaufende Kraft erzeugt wird, die dem Hauptrotordrehmoment entspricht. Das Hauptdrehmoment variiert jedoch abhängig von dem Ausmaß der auf den Hauptrotor ausgeübten Kraft. Folglich muß sich die Heckrotorschubkraft verändern, um die Gierstellung sowie die Fluglage des Luftfahrzeugs zu stabilisieren, wenn sich die Hauptrotorleistung verändert.
Der Heckrotor wird ferner zur Regelung der Bewegung des Helikopters um dessen Vertikalachse eingesetzt. Durch eine Überkompensation des Hautrotordrehmoments dreht sich die Nase nach links; bei einer Unterkompensation dreht sich die Nase hingegen nach rechts. Eine Veränderung der Heckrotorschubkraft verändert das Ausmaß des Giermoments, das auf den Rumpf ausgeübt wird, so daß die Winkelposition des Luftfahrzeugs in bezug auf die Vertikalachse gemäß der Eingabe in das Regelungs- bzw. Steuerungssystem verändert wird.
Während einem Betrieb in Schwebezuständen und bei geringer Fluggeschwindigkeit ist der Helikopter in bezug auflateral gerichtete Windstöße besonders anfällig. Diese Anfälligkeit macht eine häufige und präzise korrigierende Giersteuerung durch den Piloten zur Anpassung der Heckrotorschubkraft erforderlich.
Die Stärke der Heckrotorschubkraft verändert sich mit Veränderungen des Steigungs- bzw. Anstellwinkels der Heckrotorblätter. Die Nickverbindungen bzw. Steigungssteuerungsstangen, die mit jedem Nickarm der Heckrotornabe an einer von der entsprechenden Nickachse versetzten Position verbunden sind, werden parallel (d.h. gemeinsam) gemäß der Steuerungseingabe angehoben und abgesenkt, um die Battsteigung sowie die Heckrotorschubkraft in dem Ausmaß anzupassen, wie dies für die Veränderung und Stabilisierung der Gierstellung des Luftfahrzeugs erforderlich ist.
Herkömmliche Heckrotoren von Hubschraubern werden manuell durch den Piloten gesteuert, der die Steigungssteuerungspedale betätigt, die sich in dem Cockpit befinden. Die Pedale sind durch Kabel, Kniehebel und Druck-Zug-Stangen mit den gemeinsamen Steigungssteuerungseinrichtungen an dem Heckrotor verbunden. Das Heckrotor-Steuerungssystem verändert den Anstellwinkel der Heckrotorblätter, und auf diese Weise das Ausmaß der durch den Rotor erzeugten Schubkraft. Die durch den Heckrotor erzeugte Schubkraft, die lateral gerichtet ist und von dem Schwerpunkt des Luftfahrzeugs entfernt angeordnet ist, erzeugt an dem Luftfahrzeug ein Giermoment, das kontinuierlich reagiert und das Hauptrotordrehmoment derart ausgleicht, daß die Gierstellungsstabilität beibehalten wird.
In dem U.S. Patent US-A-4.809.931 wird ein Hubschrauberheckrotor beschrieben, der sich in einem runden Kanal befindet, der im hinteren Bereich des Rumpfes angeordnet ist, wo eine "V"-Höhenflosse, die zwei aerodynamische Oberflächen umfaßt, auf einen Heckkonus trifft, der sich von der Kabine zu dem Heck erstreckt. Der Rotor ist so angebracht, daß eine in die transversale Richtung gerichtete Schubkraftkomponente eine zu dem Antriebsdrehmoment des Hauptrotors entgegengesetzte Kraft erzeugt, und wobei eine Schubkraftkomponente in der Vertikalachse einen positiven Auftrieb erzeugt. Die beiden Steuerungsoberflächen der Höhenflosse erzeugen nach unten gerichtete aerodynamische Kräfte, wobei eine der Steuerungsoberflächen eine Kraft mit einer horizontalen Komponente erzeugt.
In dem U.S. Patent US-A-4.585.391 wird ein Heckrotor mit mehreren Blättern beschrieben, der sich in einem Kanal befindet, der transversal zu der Längsachse des Luftfahrzeugs gerichtet ist. Die feststehenden, radial gerichteten Blätter, die sich hinter dem Rotor in dem Kanal befinden, gewinnen Rotationsenergie aus dem Luftstrahl an dem Auslaß des Rotors, wodurch die von dem Rotor erzeugte Schubkraft erhöht wird.
In der deutschen Patentschrift DE 29 26 180 C2 wird ein Rotor mit Blättern beschrieben, die in radial entgegengesetzten Paaren angeordnet sind, wobei sich ein Blatt jedes Paares von der Rotormitte radial erstreckt, wobei sich der Holm bzw. das Hauptkonstruktionselement jedes Blattpaares ununterbrochen über die Rotorachse erstreckt und integral mit dem Holm des anderen Blatts des Paares ausgebildet ist. Der Holm ist geschlitzt, so daß die Rotorachse durch vordere und hintere Holmelemente überspannt wird. Der geschlitzte Abschnitt des Holms ist so lang, daß der Torsionsversatz des Blattes über eine große Länge erfolgt und mit minimaler Belastung des Holms.
Die dem Stand der Technik entsprechenden Heckrotor- Steuerungssysteme bzw. -Regelungssysteme sind derart funktionsfähig, daß sie die Steigungsverbindungen manipulieren, die mit jedem Nickarm und mit einem drehbaren Steuerungsring verbunden sind, der entlang der Rotorachse angehoben und abgesenkt wird. Wenn sich der Steuerungsring axial bewegt, bewirkt die Verbindung der Steigungsverbindungen mit dem entsprechenden Nickarm eine Rotation jedes Blattes um dessen Nickachse, wodurch der Anstellwinkel und die durch den Rotor erzeugte Schubkraft verändert werden. Eine Antriebsschere ist erforderlich, um eine Rotation eines versetzbaren, sich nicht drehenden stationären Steuerungsrings zu verhindern, der den Rotationsring stützt.
Idealerweise weisen die Heckrotoren und ihre zugehörigen Steuerungssysteme ein geringes Gewicht auf, da sie einen beträchtlichen Abstand von dem Auftriebsmittelpunkt des Haüptrotors entfernt sind. Dieses Gewicht und die Position werden gemäß dem Stand der Technik (wie dies etwa in dem U.S. Patent US-A-4.809.931 beschrieben wird) durch leichtes Anstellen des Rotors kompensiert, so daß die Schubkraft des Heckrotors eine vertikale, nach oben gerichtete Komponente aufweist.
Herkömmliche Heckrotoren und deren Betätigungs- und Steuerungssysteme neigen zu einer verkürzten Nutzungsdauer, und zwar aufgrund der zyklischen Belastung, der sie ausgesetzt sind, und die nachteilige Auswirkung dieser Belastungsumgebung auf die Metallbestandteile dieser Systeme. Es muß darauf geachtet werden, eine Paßflächenkorrosion zusammentreffender Bestandteile zu vermeiden sowie Oberflächenkratzer und Rillen sowie andere Zustände, die zu einer Verringerung der Dauerhaltbarkeit der Bestandteile führen können. Aufgrund der zyklischen Eigenschaft der Belastungsumgebung muß die Nutzungsdauer der Nicklager, welche die Blätter und Nickwellen an jedem Rotorarm stützen, entsprechend lang sein, um die Betriebskosten für einen periodischen Ersatz möglichst gering zu halten.
In EP-A-0 212 724 und FR-A-1 593 008 wird ein Heckrotor gemäß dem ersten Teil des gegenständlichen Anspruchs 1 beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Heckrotor mit einer Mehrzahl von Rotorblättern, wobei der genannte Heckrotor eine aerodynamische Schubkraft mit unterschiedlicher Stärke erzeugt, um die Gierstellung eines Drehflügelflugzeugs zu verändern und zu stabilisieren, mit: einer Rotorwelle, die eine Rotorachse definiert, und die drehbar um die Rotorachse angebracht ist; einer Rotornabe, die antriebsfähig mit der Rotorwelle verbunden ist, die drehbar um die Rotorachse getragen wird, wobei die genannte Rotornabe eine Mehrzahl von Rotorarmen aufweist, die mit mit Winkeln versehenen Zwischenabständen um die genannte Rotorachse angeordnet sind und sich von dieser radial auswärts erstrecken; einer Mehrzahl von Nickwellen, die jeweils eine Nickachse definieren, und die jeweils an einem entsprechenden Rotorarm zur Bewegung um ihre Nickachse getragen werden, die sich entlang des entsprechenden Rotorarms erstreckt; einer drehbaren Regelungswelle, die so angebracht ist, daß sie sich um die Rotorachse drehen und entlang der genannten Rotorachse versetzt werden kann; und einem Nickträger, der antriebsfähig mit der drehbaren Regelungswelle derart verbunden ist, daß er sich um die Rotorachse dreht und entlang der genannten Rotorachse versetzt wird; gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Biegungseinrichtungen, wobei jede Biegungseinrichtung an einer von der entsprechenden Nickachse versetzten Position mit einer entsprechenden Nickwelle verbunden ist, und wobei jede Biegungseinrichtung antriebsfähig mit dem Nickträger verbunden ist, um jede Nickwelle als Reaktion auf die axiale Verschiebung des Nickträgers um deren entsprechende Nickachse zu bewegen, wobei jede der genannten Biegungseinrichtungen in eine umfänglich zu der Rotorachse verlaufende Richtung verhältnismäßig steif ist, und wobei jede der genannten Biegungseinrichtungen in eine senkrecht zu der Rotorachse verlaufende Richtung verhältnismäßig flexibel ist.
Die vorliegende Erfindung kann die Probleme des Stands der Technik dadurch beheben, daß ein Heckrotor mit weniger Blättern vorgesehen wird, als ansonsten für die Erzeugung der gleichen Schubkraft eingesetzt werden. Ein erfindungsgemäßer Rotor kann acht Blätter umfassen, im Vergleich zu den elf Blättern, die für den Einsatz der dem Stand der Technik entsprechenden herkömmlichen Rotorantriebs- und Steuerungstechnik erforderlich sein können.
Die Erfindung kann ferner ohne Steigungsverbindungen für die Übertragung des axialen Versatzes eines drehbaren Steuerungsrings sowie die Umwandlung des axialen Versatzes in einen Steigungsversatz der an jeder Nickwelle getragenen Blätter realisiert werden. Statt dessen wandelt ein einzigartiger Zusammenbau die axiale Bewegung in einen Steigungsversatz um, wobei der Zusammenbau einen Nickträger und eine Biegungseinrichtung umfaßt, die sich von dem Nickträger zu jeder Nickwelle erstreckt. Des weiteren sind die Antriebsschere, der drehbare Steuerungsring, der stationäre Ring und Lager, die gemeinsam den Ring für eine relative Rotation tragen, in dem erfindungsgemäßen Rotorsystem im Gegensatz zu einem herkömmlichen Heckrotorsystem nicht erforderlich.
Der erfindungsgemäße Heckrotor eignet sich zum Einsatz in einem lateral ausgerichteten Kanal, der den Rotor umgibt, in einem am Ende des Heckkonuses angeordneten Kanal nahe der Basis einer Höhenflosse, die sich von dem Kanal nach oben erstreckt. Der Rotor umfaßt eine Rotorwelle, die antriebsfähig mit einer Leistungsquelle verbunden ist, und mit einer Rotornabe, die antriebsfähig mit der Rotorwelle verbunden ist, einer drehbaren Regelungswelle, einer stationären Regelungswelle und einer Betätigungseinrichtung zur axialen Bewegung der drehbaren Regelungswelle entlang der Rotorwelle.
Die Rotornabe umfaßt Rotorarme, die jeweils eine Nickwelle für eine Schwenkbewegung um eine Nickachse tragen. Jede Nickwelle kann ein Rotorblatt tragen, dessen Anstellwinkel sich mit der Bewegung der Nickwellen verändert. Ein in der Nähe der Rotornabe angeordneter Nickträger trägt Biegungselemente, die jeweils mit einer Nickwelle verbunden sind, die exzentrisch zu der Nickachse angeordnet ist. Die Biegungseinrichtungen verbinden die Nickwellen antriebsfähig mit dem Nickträger und übertragen die Steigungs- bzw. Nicksteuerungsbewegung auf die Nickwellen, wenn sich der Träger aufgrund einer Betätigungseingabe entlang der Rotorachse bewegt.
Die drehbare Regelungswelle und die stationäre Regelungswelle werden vorzugsweise relativ zueinander drehbar durch Lager gemeinsam getragen, wobei die Lager die axiale Bewegung der Regelungsbetätigungseinrichtung von der stationären Welle auf die drehbare Welle überträgt. Eine Wellenführung, eine Lagersicherungsröhre und eine Lagermutter können die Lager in Kontakt mit den Ansätzen an den konzentrischen drehbaren und stationären Wellen halten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen
Figur 1 eine Prinzipskizze in der Vorderansicht des hinteren Abschnitts eines Hubschrauberheckkonuses, der Höhenflosse, des Stabilisators und des Mantelheckrotors;
Figur 2 eine isometrische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer diametralen Ebene, wobei ein Abschnitt eines erfindungsgemäßen Heckrotors dargestellt ist, der sich in dem Rotorgehäuse befindet; ein Segment des Rotors und bestimmte Komponenten fehlen in der Abbildung, um den Rest dieses Abschnitts mit entsprechender Klarheit darzustellen;
die Figuren 4a und 4b in Kombination einen Querschnitt durch die diametrale Ebene einer Rotornabe, obere Rotorsteuerungseinrichtungen, untere Rotorsteuerungseinrichtungen und zugeordnete Transmissionskomponenten.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In bezug auf die Prinzipskizze aus Figur 1 trägt der Heckzusammenbau bzw. die Höhenflosse 5 eines Helikopters an dem oberen Ende einen horizontalen Stabilisator 6, der an dessen Basis mit dem hinteren Abschnitt eines Heckkonuses 7 verbunden ist, der sich von einer Kabine nach hinten erstreckt. Ein Heckrotor 8, der in einem lateral ausgerichteten Kanal 9 getragen wird, der sich zwischen der Höhenflosse und dem Heckkonus befindet, erzeugt durch Rotation der angestellten Blätter durch einen Luftstrom in dem Kanal eine veränderliche, lateral gerichtete Schubkraft.
Die Rotationsachse A-A des Heckrotorzusammenbaus aus Figur 2 wird im Verhältnis zu ihrer Betriebsposition um ungefähr neunzig Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Bläter in einer horizontalen Ebene liegen und nicht in einer im wesentlichen vertikalen Ebene, in der sie funktionsfähig sind. Der Zusammenbau umfaßt eine Rotornabe 10 mit acht Rotorarmen 12 mit Winkelabständen, die sich von der Achse nach außen erstrecken und zu einer zu der Achse A-A senkrecht verlaufenden Ebene einen Neigungswinkel von ungefähr zwei Grad aufweisen, so daß die Nickachse B jedes Rotorarms 14 derart angestellt ist, daß mit der Rotorachse ein flacher konischer Winkel gebildet wird. Jedes Rotorblatt 14 wird an einem Rotorarm getragen, der sich radial von der Rotornabe erstreckt.
Jeder Rotornabenarm trägt drehbar eine Nickwelle 16 für eine Steigungsverschiebung um die Achse B an inneren und äußeren Trockenlagern 18, 20, die sich zwischen der inneren Oberfläche des Rotornabenarms und der äußeren Oberfläche der Nickwelle befinden. Ein Rotorblatt wird durch Blattsicherungsbolzen 22 an jeder Nickwelle angebracht, wobei die Bolzen durch Muttern 24 an dem inneren Ende der Blätter und Muttern 26 an dem äußeren Ende der Nickwelle verlaufen.
In jedem Rotornabenarm befindet sich eine Verbindungsstange 28, die innere Ansätze 30 aufweist, die durch einen inneren Verbindungsstangenbolzen 34 mit der Rotornabe verbunden sind, der durch einen Bolzen 35 und eine Mutter 36 befestigt wird, und mit äußeren Ansätzen 38, die durch einen äußeren Verbindungsstangenbolzen 40 mit der Nickwelle verbunden sind. Die Verbindungsstangen werden aus dünnem Stahldraht mit einem Durchmesser von etwa 0,762 mm (0,030 Inch) hergestellt, der mehrfach um die Bolzen 34 und 40 gewickelt wird, so daß eine elongierte Spule gebildet wird, die in Urethan- oder Epoxid eingeschlossen ist, das die Bolzen umgibt. Alternativ können die Verbindungsstangen aus Stahlverbundwerkstoffen mit hoher Festigkeit hergestellt werden, die dichtungslos übereinander angeordnet sind, so daß sie eine zusammengesetzte Dicke dieser Platten bilden. Ein geeigneter Verbindungsstangenzusammenbau ist von der Lord Corporation, Erie, Pennsylvania, erhältlich.
Die Verbindungsstange 28 sieht zwischen der Nabe 10 und der Nickwelle 16 Axialkraft sowie eine Torsionskontinuität vor, wobei die Verbindungsstange allerdings einen Drehversatz zwischen der Nabe und der Nickwelle aufgrund der inhärent geringen Drehsteifigkeit einer derartigen Drahtspule oder eines Drahtbündels zuläßt.
Jede Nickwelle 16 umfaßt einen Ansatz 42, der sich in der Nähe der Vorderkante des Rotorblattes befindet, wobei eine Befestigungsöffnung 44 lateral ein kurzes Stück von der Nickachse B versetzt angeordnet ist, geeignet für die mechanische Befestigung durch einen Bolzen an einem Universalgelenk 46 in Form eines sphärischen Lagers oder eines Stangenendes, das an dem Ende einer Biegungseinrichtung 48 getragen wird. Das obere bzw. das entgegengesetzte Ende der Biegungseinrichtung ist mit einem dicken Flansch 50 ausgebildet, der durch eine Mehrzahl von Bolzenbefestigungen an einem entsprechenden Befestigungsflansch 52 angebracht ist, der an einem Nickträger 54 getragen wird. Der Flansch 50 und das Universalgelenk 46 sind durch eine verhältnismäßig dünne Bahn verbunden. Die Biegungseinrichtung wird vorzugsweise aus Titan hergestellt.
Der Nickträger 54 umfaßt vier Arme 56, die sich radial von der Rotorachse erstrecken. Der Nickträger 54 und die drehbare Regelungswelle 64 sind zur Rotation sowie einer Verschiebung um eine Achse A-A miteinander verbunden, und zwar duch eine Keilverbindungsanordnung 128, die sich an dem äußeren Ende der Regelungswelle 64 befindet und durch eine Nickträgermutter 58 und Unterlegscheibe 60 befestigt ist. Acht Befestigungsflansche 52, einer für jedes Rotorarmblatt und jede Biegungseinrichtung, sind nahe der radialen Peripherie der Nickträgerarme 56 an den vorderen und hinteren Seiten der Arme angeordnet, wo die Flansche 66, 68 an dem Ring 69 enden. Jeder Befestigungsflansch 52 befindet sich an dem äußeren Ende einer radial ausgerichteten Bahn 70, die sich von einer Rotormitte nach außen erstreckt und die Flansche an mit Winkelabständen versehenen Positionen um die Rotorachse verbindet. Die Nickträgerarme 56 werden an einer zentralen Nabe 72 zusammengeführt, die mit einer konischen Öffnung 74 ausgebildet ist, welche die zusammenpassend konisch geformte Oberfläche 76 an dem Ende der drehbaren Regelungswelle 64 aufnimmt. Die Keilanordnung 128 befestigt und sichert den Nickträger 54 und die drehbare Regelungswelle 64 gegen eine relative Rotation.
Der Nickträger 54 wird vorzugsweise aus Aluminium oder einem faserverstärkten Verbundwerkstoff gestaltet, wie zum Beispiel aus mit Graphitfasern verstärktem Epoxidharz.
Die Rotornabe 10, der Nickträger 54, die Nickwellen 16, die Blattwurzelendbefestigungen 24 und die angrenzenden äußeren Enden der drehbaren Regelungswelle 64 und eine Rotorwelle 78 befinden sich in einem Rotorgehäuse, ein Rotorgehäuse 80, das an mehreren Bolzenverbindungen 82, die mit Winkelabständen um die Rotorachse angeordnet sind, an der inneren Oberfläche der Rotornabe getragen wird. Die Abbildungen aus den Figuren 3, 4a und 4b veranschaulichen das Gehäuse. Eine Gehäuseverschlußplatte 84, die bei 86 mit der Kante des Rotorgehäuses verbunden ist, ist radial einwärts und in Richtung des Lochkreises geneigt, der durch die Bolzenverbindung 82 definiert ist. Das Rotorgehäuse 80 wird außen durch einen Ring 90 gestützt, der mit der Außenwand des Gehäuses durch Befestigungseinrichtungen 92 verbunden ist, die sich an dem Ende der mit Winkelabständen angeordneten Arme 91 befinden, welche sich von dem Ring 90 nach innen erstrecken.
Die Arme 91 erstrecken sich radial einwärts zu dem Lochkreis an der äußeren Oberfläche der Rotornabe, wo die Bolzenverbindung 82 den Ring 90 mit der Nabe verbindet. Die Abbildung aus Figur 3 zeigt Bolzen 94, die sich von dem Ring 90 nach außen durch die Öffnung 93 erstrecken, und zwar zu einer Verbindung mit einer entfembaren Abdeckung 96, welche die äußere Oberfläche des Rotorgehäuses verschließt.
Das Rotorgehäuse 80 ist mit Öffnungen versehen, durch die sich die Wurzelenden der Rotorblätter 14 zur Befestigung an einer entsprechenden Nickwelle erstrecken.
Die Rotorwelle 78, die durch eine Öffnung in der Verschlußplatte 84 des Rotorgehäuses tritt, ist antriebsfähig durch eine Keilwellennut 98 mit der Rotornabe 10 verbunden und wird drehbar durch Doppelrollen-Axiallager 100 getragen, die an einem Getriebegehäuse 102 getragen werden. Ein konischer Ring 104, der sich zwischen einer an der zentralen Öffnung der Rotornabe ausgebildeten konischen Oberfläche und der äußeren Oberfläche der Rotorwelle befindet, wird durch den Eingriff einer Kronenmutter 106, welche den konischen Ringe 104 und die Schraubengewinde an dem äußeren Ende der Rotorwelle berührt, in Position gebracht. Eine an dem Getriebe angeordnete dynamische Dichtung 108 berührt die äußere Oberfläche der Rotorwelle an der Basis des Rotorgehäuses, um den Eintritt von Schmutz, Hydraulikflüssigkeit oder Verunreinigungsstoffen zu verhindern. Ein Kegelrad 110, das eine Bolzenverbindung mit der Rotorwelle aufweist, greift mit einem Kegelrad 112 ein, das sich in dem Getriebe befindet und drehbar an einer Welle getragen wird, die durch den Motor angetrieben wird. Die Position des Doppellagers wird im Verhältnis zu dem Getriebe und der Rotorwelle dadurch bestimmt, daß das Lager in Kontakt mit einem Ansatz 114 an der Rotorwelle gebracht wird, wenn die Endmutter 116 mit den Schraubengewinden an dem Ende der Welle eingreift.
In der Bohrung der Rotorwelle 78 befinden sich die drehbare Regelungswelle 64, eine stationäre Regelungswelle 118, eine Lagersicherungsröhre 120, eine Wellenführung 124 und eine Druck-Zug-Betätigungseinrichtung 126. Die drehbare Regelungswelle 64 wird durch Doppelkugellager 130, die sich zwischen einem Ansatz 132 an der Regelungswelle 118 und einem Ansatz 134 an der Regelungswelle 64 befinden, im Verhältnis zu der stationären Regelungswelle 118 drehbar gelagert. Die äußeren Laufringe der Kugellager werden durch das Ende der Lagersicherungsröhre 120 in Kontakt mit dem Ansatz 134 gehalten, wobei das Ende durch den Eingriff zwischen einer Lagersicherungsmutter 136 und den Schraubengewinden an der inneren Oberfläche der drehbaren Regelungswelle 64, gegen die äußeren Laufbahnen gedrückt wird. Die inneren Laufbahnen der Kugellager werden mit dem Ansatz 132 durch eine Lagersicherungsmutter 137 und eine Unterlegscheibe 138 in Kontakt gehalten, die durch den Eingriff der Mutter 137 mit den Schraubengewinden an dem äußeren Ende der stationären Regelungswelle 118 gegen die inneren Laufbahnen gedrückt werden. Ein Lager 140 lagert die Regelungswelle 64 drehbar im Verhältnis zu der Rotorwelle an dem inneren Ende der Rotorwelle; wobei das Lager 142 die Regelungswelle 64 an der Rotorwelle an dem äußeren Ende der Rotorwelle stützt.
Die Wellenführung 124, die an ihrem unteren bzw. inneren Ende gegen eine Rotation und Verschiebung mechanisch befestigt ist, weist eine axial ausgerichtete Keilwellennut 144 auf, die an deren inneren Oberfläche ausgebildet ist und sich entlang der Länge der Führung, erstreckt. Die Keilwellennut der Wellenführung greift mit einer kürzeren Keilwellennut 146 ein, die an der äußeren Oberfläche der Regelungswelle 118 ausgebildet ist. Die ineinandergreifenden Keilwellennuten verhindern eine Rotation der stationären Regelungswelle und führen die axiale Verschiebung innerhalb der Wellenführung, wenn sich die Betätigungseinrichtung 126 in Übereinstimmung mit den erforderlichen Veränderungen der Heckrotorschubkraft ein- und ausfährt. Bei der Betätigungseinrichtung 126 handelt es sich um einen Hydraulikzylinder mit einem Kolben oder Arm, der mit der Regelungswelle 118 verbunden ist, so daß sich der Kolben beim unter Druck setzen und Entlüften des Zylinders entsprechend ein- und ausfährt.
Die acht mit Winkelabständen versehenen Biegungseinrichtungen 48 verbinden den Nickträger 54 und die Rotornabe durch die Nickansatzverbindungen.
Im Betrieb erfolgt das Ein- und Ausfahren der Betätigungseinrichtung 126 als Reaktion auf die automatische Steuerung oder die Steuerung des Piloten zur Veränderung der Heckrotorschubkraft. Wenn die Betätigungseinrichtung die Regelungswelle 118 anhebt, bewegt sich diese Welle axial, und zwar geführt durch die Keilwellennuten der Wellenführung. Der Kontakt zwischen den Lagern 130 und den Ansätzen der Regelungswellen 64 und 118 sorgt für einen Anstieg der drehbaren Welle 78 und des Nickträgers im Verhältnis zu der Rotornabe und den Rotorblättern. Dadurch werden die Nickansätze nach oben verschoben, was zu einer Rotation der Nickwellen um die Nickwelle führt, wodurch die Steigung bzw. die Anstellung der Rotorblätter sowie die durch den Heckrotor erzeugte Schubkraft erhöht werden.
Das Drehmoment des Motors wird an den miteinander eingreifenden Kegelrädern 110, 112 auf die Rotorwelle übertragen. Die Rotornabe, die Nickwelle und die Blätter werden durch die Rotorwelle über die Keilwellenverbindung 98 angetrieben. Die Biegungseinrichtungen 48 werden drehbar um die Rotorachse angetrieben, und zwar durch ihre Verbindungen an den Nickwellen, an denen sich das Universalgelenk 46 befindet. Die Biegungseinrichtungen treiben den Nickträger drehbar um die Rotorachse an, und zwar durch die mechanischen Befestigungen 52 an den äußeren Enden jeder Biegungseinrichtung. Die Biegungseinrichtungen sind in der umfänglichen Richtung zu der Rotorachse verhältnismäßig steif, während sie in einer senkrechten Richtung zu der Rotorachse, der lateralen Richtung, verhältnismäßig flexibel sind.
Hiermit wird festgestellt, daß viele Modifikationen und Abänderungen durchgeführt werden können, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Aus diesem Grund umfassen die anhängigen Ansprüche all die Modifikationen und Abänderungen, die unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

1. Heckrotor (8) mit einer Mehrzahl von Rotorblättern (14), wobei der genannte Heckrotor (8) eine aerodynamische Schubkraft mit unterschiedlicher Stärke erzeugt, um die Gierstellung eines Drehflügelflugzeugs zu verändern und zu stabilisieren, mit:

einer Rotorwelle (78), die eine Rotorachse (A-A) definiert, und die drehbar um die Rotorachse (A-A) angebracht ist;

einer Rotornabe (10), die antriebsfähig mit der Rotorwelle (78) verbunden ist, die drehbar um die Rotorachse (A-A) getragen wird, wobei die genannte Rotornabe (10) eine Mehrzahl von Rotorarmen (12) aufweist, die mit mit Winkeln versehenen Zwischenabständen um die genannte Rotorachse (A-A) angeordnet sind und sich von dieser radial auswärts erstrecken;

einer Mehrzahl von Nickwellen (16), die jeweils eine Nickachse (B-B) definieren, und die jeweils an einem entsprechenden Rotorarm (12) zur Bewegung um ihre Nickachse (B B) getragen werden, die sich entlang des entsprechenden Rotorarms (12) erstreckt;

einer drehbaren Regelungswelle (64), die so angebracht ist, daß sie sich um die Rotorachse drehen und entlang der genannten Rotorachse versetzt werden kann; und

einem Nickträger (54), der antriebsfähig mit der drehbaren Regelungswelle (64) derart verbunden ist, daß er sich um die Rotorachse (A-A) dreht und entlang der genannten Rotorachse (A A) versetzt wird; gekennzeichnet durch

eine Mehrzahl von Biegungseinrichtungen (48), wobei jede Biegungseinrichtung an einer von der entsprechenden Nickachse versetzten Position mit einer entsprechenden Nickwelle (16) verbunden ist, und wobei jede Biegungseinrichtung antriebsfähig mit dem Nickträger (54) verbunden ist, um jede Nickwelle (16) als Reaktion auf die axiale Verschiebung des Nickträgers (54) um deren entsprechende Nickachse zu bewegen, wobei jede der genannten Biegungseinrichtungen (48) in eine umfänglich zu der Rotorachse verlaufende Richtung verhältnismäßig steif ist, und wobei jede der genannten Biegungseinrichtungen in eine senkrecht zu der Rotorachse verlaufende Richtung verhältnismäßig flexibel ist.

2. Heckrotor nach Anspruch 1, wobei die Biegungseinrichtung (48) den Nickträger (54) drehbar um die Rotorachse (A-A) antreibt, während die Biegungseinrichtung (48) durch die Rotation des Rotors (8) angetrieben wird.

3. Heckrotor nach einen der vorstehenden Ansprüche, wobei der Heckrotor ferner folgendes umfaßt:

eine mit der drehbaren Regelungswelle (64) verbundene Einrichtung, die dazu dient, die drehbare Regelungswelle (64) entlang der Rotorachse (A-A) zu versetzen.

4. Heckrotor nach Anspruch 2, wobei der Heckrotor ferner folgendes umfaßt:

eine stationäre Regelungswelle (118), und wobei die Einrichtung zum Versetzen der drehbaren Regelungswelle ein Betätigungsglied umfaßt, das einen ausfahrbaren und einziehbaren Arm aufweist, der antriebsfähig mit der stationären Regelungswelle verbunden ist.

5. Heckrotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die drehbare Welle (64) einen ersten Ansatz (134) definiert, wobei der Heckrotor ferner folgendes umfaßt:

eine Lagersicherungsröhre (120) mit einer ersten axial verschiebbaren Widerlageroberfläche, die zu dem ersten Ansatz (134) ausgerichtet und mit einem Zwischenabstand zu diesem angeordnet ist;

eine Lagersicherungsmutter (136) zur Einstellung der axialen Position der ersten axial verschiebbaren Widerlageroberfläche, wobei die genannte Lagersicherungsmutter (136) eine zweite axial verschiebbare Widerlageroberfläche aufweist sowie eine Einrichtung zur Feststellung der einstellbaren axialen Position der ersten axial verschiebbaren Widerlageroberfläche im Verhältnis zu dem ersten Ansatz (134);

eine Wellenführung (124), die festgestellt und nicht axial verschiebbar oder drehbar ist, wobei die genannte Wellenführung (124) eine eingriffsfähige Oberfläche aufweist, die die Verschiebung entlang der Rotorachse führen und eine Rotation um die Rotorachse verhindern kann;

eine stationäre Regelungswelle (118), die mit der Oberfläche der Wellenführung (124) eingreift, wobei die genannte stationäre Regelungswelle einen zweiten Ansatz (132) aufweist, der von der zweiten axial verstellbaren Widerlageroberfläche weggerichtet ist und zu dieser einen axialen Zwischenabstand aufweist;

eine weitere Lagersicherungsmutter (137), die mit der genannten stationären Regelungswelle eingreift; und

eine Lagereinrichtung (130) mit ersten Kanälen, die sich zwischen dem ersten Ansatz (134) und der ersten axial verstellbaren Widerlageroberfläche befinden, und mit zweiten Kanälen, die sich zwischen dem zweiten Ansatz (132) und der weiteren Lagersicherungsmutter (137) befinden, um die drehbare Reqelungswelle (64) zu stützen, die im Verhältnis zu der stationären Regelungswelle (118) drehbar ist, und um die drehbare Regelungswelle (64) im Verhältnis bzw. relativ zu der stationären Regelungswelle (118) axial aus- und einzufahren.

6. Heckrotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Heckrotor ferner eine Mehrzahl von Verbindungsstangeneinrichtungen (28) aufweist, die jeweils eine entsprechende Nickwelle (16) mit der Rotornabe (10) verbinden, um zwischen der Nickwelle (16) und der Rotornabe (10) eine steife Verbindung zu erzeugen, die sich dafür eignet, im wesentlichen parallel zu der entsprechenden Nickachse (A-A) gerichtete Kräfte zu übertragen, und mit einer verhältnismäßig flexiblen Verbindung zwischen der Nickwelle (16) und der Rotornabe (10), die sich dazu eignet, einen relativen Nickversatz um die entsprechende dazwischenliegende Nickachse (A-A) zuzulassen.

7. Heckrotor nach Anspruch 6, wobei die genannte Verbindungsstangeneinrichtung (28) folgendes umfaßt:

erste und zweite Bolzen (40, 34), die entlang der Nickachse (B-B) zueinander mit Zwischenabständen angeordnet sind; und

Drahtspulen, wobei jede Spule wiederholt so gewickelt wird, daß eine elongierte Spule oder eine Schleife gebildet wird, die die entsprechenden ersten und zweiten Bolzen umgibt, wobei sich jede Spule in einem entsprechenden Nabenarm (12) befindet und durch den ersten Bolzen (40) mit der entsprechenden Nickwelle (16) und durch den zweiten Bolzen (34) mit der Rotornabe (10) verbunden ist.

8. Heckrotor nach Anspruch 6, wobei die Verbindungsstangeneinrichtung (28) folgendes umfaßt:

Verbindungsstangen (28), die mehrere Plattenlaminate umfassen, die Baulängenweise übereinander angeordnet sind, so daß eine zusammengesetzte Dicke erzeugt wird, wobei sich jede Verbindungsstange in jedem Nabenarm (10) befindet und sich zwischen einer entsprechenden Nickwelle (16) und der Rotornabe (10) befindet, und mit einem nach innen und einem nach außen gerichteten Ansatz an entgegengesetzten axialen Enden; und

eine Einrichtung zur Verbindung jedes nach innen gerichteten Ansatzes mit der Rotornabe sowie zur Verbindung jedes nach außen gerichteten Ansatzes mit der entsprechenden Nickwelle.

9. Heckrotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rotornabe (10) eine nach außen gerichtete Seite definiert, und wobei sich der Nickträger (54) auf der nach außen gerichteten Seite der Rotornabe (10) befindet und eine Mehrzahl von Befestigungseinrichtungen aufweist, die einen radialen Zwischabstand zu der Rotorachse (A-A) aufweisen, wobei sie zueinander mit Winkelabständen um die Rotorachse (A-A) angeordnet sind und mit der Biegungseinrichtung (48) verbunden werden können.

10. Heckrotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Heckrotor ferner ein Rotorgehäuse (80) umfaßt, das den Nickträger (54), die Biegungseinrichtung (48) und die Rotornabe (10) abdeckt, wobei das genannte Rotorgehäuse (80) Öffnungen aufweist, die zueinander mit Zwischenabständen um die Rotorachse angeordnet sind, wobei sich jede Öffnung an dem radial äußeren Ende jeder Nickwelle (16) befindet, wobei sich durch jede Öffnung ein Rotorblatt (14) erstrecken kann, das mit der entsprechenden Nickwelle (16) verbunden werden kann; und mit

einer Einrichtung, die das Rotorgehäuse so an der Rotornabe (10) trägt, daß es axial verschiebbar und mit der Rotornabe drehbar ist.