DE10037539B4

DE10037539B4 - Einstellbarer Schwenkrotor-Abwärts-Stop mit geringer Höhe

Info

Publication number: DE10037539B4
Application number: DE10037539A
Authority: DE
Inventors: Michael J. Arlington Ryan; Brett R. Hurst Zimmerman
Original assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Current assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: ITMI20001822A1; GB2353018A; ITMI20001822A0; IT1318726B1; DE10037539A1; CA2314835A1; FR2797430A1; GB2353018B; KR20010049953A; FR2797430B1; GB0018823D0; JP2001080587A

Abstract

Schwenkrotor-Luftfahrzeug mit mindestens einem Tragflächenelement (15a), mindestens einer vom Tragflächenelement (15a) getragenen Schwenkrotor-Anordnung (17a), die zwischen einer Hubschraubermodusstellung und einer Flugzeugmodusstellung schwenkbar ist, und einer Stütz-Anordnung, welche eine Anschlageinheit (31) und eine Wiegeeinheit (111) aufweist, wobei die Anschlageinheit (31) mit dem Tragflächenelement (15a) und die Wiegeeinheit (111) mit der Schwenkrotor-Anordnung (17a) oder die Anschlageinheit (31) mit der Schwenkrotor-Anordnung (17a) und die Wiegeeinheit (111) mit dem Tragflächenelement (15a) verbunden ist, wobei die Wiegeeinheit (111) dazu angepaßt ist, die Anschlageinheit (31) freigebbar aufzunehmen, zu welchem Zweck die Wiegeeinheit (111) einen V-Block (115) aufweist, der einen V-förmigen Anschlag-Adapterabschnitt (129) bereitstellt, der einen Spitzenabschnitt (49) der Anschlageinheit (31) lösbar aufnimmt, wenn sich der Spitzenabschnitt (49) mit der Schwenkrotor-Anordnung (17a) während des Umschaltens in den Flugzeugmodus abwärts dreht, wobei die Anschlageinheit (31) ein Basiselement (33) und einen abgewinkelten Anschlagarm (35) aufweist, wobei der Anschlagarm (35) einen Schenkelabschnitt (39) sowie einen Tragpfostenabschnitt (37) aufweist, die sich...

Description

1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Konversions-Anordungen zur Verwendung in einem Schwenkrotor-Luftfahrzeug, zum Umstellen des Luftfahrzeuges von einem Helikopter-Modus auf einen Flugzeug-Modus und umgekehrt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stabilisieren des gelenkig gelagerten Abschnittes des Rotors relativ zu der stationären Struktur des Luftfahrzeuges, während es sich im Flugzeug-Modus befindet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Schwenkrotor-Luftfahrzeuge stellen Mischformen zwischen traditionellen Helikoptern und hergebrachten, propellerangetriebenen Flugzeugen dar. Typische Schwenkrotor-Luftfahrzeuge verfügen über Rotor-Systeme, die dazu geeignet sind, relativ zum Rumpf des Luftfahrzeuges gelenkig bewegt zu werden. Dieser gelenkig gelagerte Abschnitt wird als Zelle (nacelle) bezeichnet. Schwenkrotor-Luftfahrzeuge können aus dem Helikopter-Modus, in dem das Luftfahrzeug wie ein Helikopter abheben, schweben und landen kann, in einen Flugzeug-Modus überführt werden, in dem das Luftfahrzeug wie ein Starrflügler vorwärts fliegen kann.
Die Konstruktion von Schwenkrotor-Luftfahrzeugen wirft einzigartige Probleme auf, die weder im Zusammenhang mit Helikoptern noch mit propellerangetriebenen Flugzeugen auftreten. Insbesondere werden durch Schwenkrotor-Anordnungen bestimmte statische und dynamische Belastungen hervorgerufen, die weder bei herkömmlichen Helikoptern noch bei herkömmlichen Starrflüglern auftreten. Während es sich in dem Flugzeug-Modus befindet, wird die Stabilität des Luftfahrzeuges durch eine Stützanordnung aufrecht erhalten, die als eine "Abwärts-Stop" ("down stop") Anordnung bezeichnet wird. Die Abwärts-Stop Anordnung hat dabei zwei Hauptaufgaben. Erstens muß die Abwärts-Stop Anordnung eine vertikale Steifigkeit schaffen, um gegen die Abwärtskräfte zu reagieren, die dazu benötigt werden, um die Zelle davon abzuhalten, sich durch die Flug-Umhüllung (flight envelope) hindurch aufzurichten. Zweitens muß die Abwärts-Stop Anordnung eine ausreichende laterale Steifigkeit bieten, um die Flugstabilität sicher zu stellen. Die exakte Größe der lateralen Steifigkeit hängt ab von der Geometrie des Luftfahrzeuges, von Anforderungen an die Flug-Umhüllung, von der Steifigkeiten angrenzender Teile sowie von verschiedenen anderen Faktoren, die solange unbekannt sind, bis Flugversuche unternommen werden. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß die Abwärts-Stop Anordnung dahingehend einstellbar ist, daß als Ergebnis eines Bedarfs, die laterale Steifigkeit zu erhöhen oder zu verringern, eine Umkonstruktion der angrenzenden Teile nicht erforderlich ist. Wenn die laterale Steifigkeit an die minimale Anforderung an eine spezielle laterale Steifigkeit des Luftfahrzeuges angepaßt bzw. auf diese abgestimmt ist, kann die Tragflächenstruktur des Luftfahrzeuges von schädigenden statischen und oszillierenden lateralen Belastungen isoliert werden.
Verschiedene Versuche wurden unternommen, die statischen und dynamischen Lasten zu isolieren, die zwischen der Tragflächenstruktur und der Zelle erzeugt werden, wenn sich das Schwenkrotor-Luftfahrzeug im Flugzeug-Modus befindet. Bei einigen Schwenkrotor-Luftfahrzeugen wurden die lateralen Lasten durch eine Abwärts-Stop Anordnung mit langen vertikalen Blattelementen isoliert. Bei dieser Anwendung erfordert die Höhe der vertikalen Blattelemente die Verwendung einer großen Verkleidung, was zu einer Vergrößerung der vorderen Luftwiderstandsfläche des Luftfahrzeuges führt. Andere Schwenkrotor-Luftfahrzeuge haben die Höhe der Abwärts-Stop Anordnung minimiert, jedoch auf Kosten eines Einbringens lateraler Lasten in die Tragflächenstruktur. Obwohl große Fortschritte bei der Konstruktion von Schwenkrotor-Luftfahrzeugen gemacht wurden, ist somit das Problem des Isolierens lateraler Zellenlasten von der Tragflächenstruktur unter Verwendung einer Packung, die klein, einstellbar und steif in vertikaler Richtung ist, noch nicht auf angemessenen Weise gelöst.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Schwenkrotor-Luftfahrzeug mit einer Abwärts-Stop Anordnung bereitzustellen, die hilft, oszillierende Vibrationslasten besser absorbieren bzw. dämpfen zu können.
Die Aufgabe wird mit einem Schwenkrotor-Luftfahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwenkrotor-Luftfahrzeuges in einem Flugzeug-Modus.
1B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwenkrotor-Luftfahrzeuges in einem Helikopter-Modus.
2A zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Anschlaganordnung einer abstimmbaren Schwenkrotor-Abwärts-Stop Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2B zeigt eine perspektivische Ansicht der Anschlaganordnung aus 2A in einem zusammengesetzten Zustand.
2C zeigt eine geschnittene Ansicht des Gelenks A der Anschlaganordnung aus 2A.
3 zeigt eine Vorderansicht des Anschlagarms der in den 2A und 2B gezeigten Anschlaganordnung.
4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die Befestigung der in den 2A und 2B gezeigten Anschlaganordnung an einer Kipprotor-Getriebeanordnung darstellt.
5 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Wiegeeinheit (cradle assembly) der Schwenkrotor-Abwärts-Stop Anordnung mit geringer Höhe gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Befestigung der Wiegeeinheit aus 5 an einer Außenbordtragflächenrippe und einem vorderen Tragflächenholm darstellt.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zusammengefügten abstimmbaren Schwenkrotor-Abwärts-Stops mit geringer Höhe gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher die in den 2A und 2B gezeigte Anschlaganordnung sowie die Wiegeeinheit der 5 und 6 enthält.
Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Bezugnehmend auf die 1A und 1B der Zeichnungen ist dort ein typisches Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 dargestellt. Das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 weist einen Rumpf 13, und an den Rumpf 13 angeschlossene Tragflächen 15a und 15b auf. Wie es üblich ist, enden die Tragflächen 15a und 15b in Schwenkrotoranordnungen 17a bzw. 17b. Verkleidungen 18a und 18b sind zum Reduzieren des Stirnwiderstandes zwischen den Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b und den Tragflächen 15a und 15b angeordnet. Die Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b können jeweils einen Motor, eine Kraftübertragung und ein Getriebe (s. 4) zum Antreiben der Kipprotoren 19a und 19b aufweisen. Umschaltaktuatoren (steuern die Position der Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b zwischen einem Flugzeug-Modus, wie er in 1A dargestellt ist, und einem Helikopter-Modus, wie er in 1B dargestellt ist. Im Flugzeug-Modus kann das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 wie ein gewöhnliches propellerangetriebenes Starrflügler-Flugzeug geflogen und betrieben werden. Im Helikopter-Modus kann das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 wie ein herkömmlicher Drehflügler bzw. Helikopter abheben, schweben, landen und betrieben werden.
Es wird nun auf die 2A bis 2C der Zeichnungen Bezug genommen. Darin ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines abstimmbaren Schwenkrotor-Abwärts-Stops mit niedriger Höhe gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Anschlaganordnung 31 weist ein Basiselement 33 auf, das zum Aufnehmen eines abgewinkelten, einstellbaren Anschlagarms 35 ausgebildet ist. Das Basiselement 33 ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, kann aber aus einem beliebigen anderen Material mit ausreichender Steifigkeit bestehen. Das Basiselement 33 weist eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 36 auf. Der Anschlagarm 35 ist allgemein L-förmig mit einem Tragpfostenabschnitt 37 und einem Schenkelabschnitt 39. Der Anschlagarm 35 ist vorzugsweise aus Titan gefertigt, kann aber auch aus irgendeinem anderen Material gefertigt sein, für das die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Biegesteifigkeit, durch Ändern der geometrischen Abmessungen des Anschlagarms 35 eingestellt bzw. "abgestimmt" werden können. Diese Abstimmeigenschaft des Anschlagarms 35 spielt bei der vorliegenden Erfindung eine zentrale Rolle und wird im folgenden genauer beschrieben werden.
Der Tragpfostenabschnitt 37 und der Schenkelabschnitt 39 des Anschlagarms 35 treffen sich in einem allgemein zylindrisch geformten Eckabschnitt 41. Der Eckabschnitt 41 weist eine zylindrische Bohrung 43 auf, die den Eckabschnitt 41 entlang einer Achse 45 durchquert. Buchsen 47 sind an jedem Ende der Bohrung 43 in das Innere der Bohrung 43 eingesetzt. Die Buchsen 47 sind vorzugsweise Anti-Reibungsbuchsen, wie z. B. Buchsen mit einem Teflonfutter. Die Buchsen 47 haben in der Bohrung 43 einen Preßsitz, sie können aber mittels anderer wohl bekannter Mittel an der Bohrung 43 befestigt werden. Der Schenkelabschnitt 39 weist eine Weite w in Querrichtung auf, die allgemein über die Länge des Schenkelabschnitts 39 konstant ist. Der Tragpfostenabschnitt 37 verjüngt sich vorzugsweise ausgehend von dem Eckabschnitt 41 in Richtung eines Spitzenabschnitts 49 nach innen. Der Spitzenabschnitt 49 ist entlang einer Achse 51 von allgemein zylindrischer Form. Der Schenkelabschnitt 39 erstreckt sich weg von dem Eckabschnitt 41 und endet in einem gegabelten Ende 53 mit einer oberen Abflachung 53a und einer allgemein parallel zu dieser angeordneten unteren Abflachung 53b. Der Anschlagarm 35 wird unter Bezugnahme auf 3 genauer beschrieben werden.
Das Basiselement 33 weist Zungen 55a und 55b auf. Die Zungen 55a und 55b liegen allgemein parallel. Die Zungen 55a und 55b weisen Bohrungen 57a bzw. 57b auf, welche erstere queren. Buchsen 61a und 61b sind entlang einer Achse 59 in das Innere der Bohrungen 57a bzw. 57b eingesetzt. Die Buchsen 61a und 61b ähneln hinsichtlich ihrer Konstruktion den Buchsen 47. Die Buchsen 61a und 61b sind vorzugsweise Anti-Reibungsbuchsen, wie z. B. Buchsen mit einem Teflonfutter. Die Buchsen 61a und 61b sind vorzugsweise in einem Preßsitz in die Bohrungen 57a und 57b eingesetzt, sie können aber mittels anderer wohl bekannter Mittel den Zungen 55a und 55b befestigt werden.
Eine Gleitbuchse 63 wird von der Buchse 61a aufgenommen. Die Gleitbuchse 63 wird zwischen einem Buchsenflansch 61c der Buchse 61b und einer Unterlegscheibe 65a gehalten. Ein Bolzen 67 erstreckt sich entlang der Achse 59 durch die Unterlegscheibe 65b, die Buchse 61b, die Buchse 63 und die Unterlegscheibe 65a und ist lösbar durch eine einen Stift 71 aufweisende Mutter 69 verschlossen. Auf diese Weise wird ein Anti-Reibungs-Drehgelenk A (s. 2C) geschaffen, um das der Tragpfostenabschnitt 37 und der Schenkelabschnitt 39 schwenkbar sind.
Weiter unter Bezugnahme auf 2A bis 2C der Zeichnungen weist das Basiselement 33 zweite Zungen 73a und 73b auf. Die Zungen 73a und 73b liegen allgemein parallel zueinander und parallel zu der Achse 59. Die Zungen 73a und 73b weisen Bohrungen 75a bzw. 75b auf, die erstere queren. Buchsen 77a und 77b sind entlang einer Achse 77 in das Innere der Bohrungen 75a bzw. 75b eingesetzt. Die Buchsen 79a und 79b ähneln hinsichtlich ihrer Konstruktion den Buchsen 47. Die Buchsen 79a und 79b sind vorzugsweise Anti-Reibungsbuchsen, wie z. B. Buchsen mit einem Teflonfutter. Die Buchsen 79a und 79b sind vorzugsweise in einem Preßsitz in die Bohrungen 75a und 75b eingesetzt, sie können aber mittels anderer wohl bekannter Mittel an den Zungen 73a und 73b befestigt werden.
Ein Rückhaltestift 81 wird durch die Buchsen 79a und 79b hindurch aufgenommen. Der Rückhaltestift 81 weist ein Paar vertiefte Abflachungen 83a und 83b auf. Die Abflachungen 83a und 83b liegen allgemein parallel zueinander und parallel zu der Achse 59. Es wird bevorzugt, daß zumindest die vertieften Abschnitte 83a und 83b des Rückhaltestiftes 81 mit einem Anti-Reibungsmaterial, wie z. B. KARON, welches von der Kamatics Corporation in Bloomfield, Connecticut, kommerziell erhältlich ist, beschichtet sind. Der Rückhaltestift 81 kann sich in den Zungen 73a und 73b um die Achse 77 frei drehen. Die vertieften, abgeflachten Abschnitte 83a und 83b sind so ausgelegt, daß sie die Gabel 53 gleitend aufnehmen, womit sie eine Gleit- und Drehgelenkverbindung B (s. 2B) bilden. Da die Gabel 53 relativ zu dem Rückhaltestift 81 gleitend verschoben werden kann und sich relativ zu der Achse 77 drehen kann, wird der Schenkelabschnitt 39 durch Biegen nachgeben, wenn eine laterale Last an den Tragpfostenabschnitt 37 angelegt wird. Der Schenkelabschnitt 39 hat jedoch eine ausreichende Steifigkeit, um die Abflachungen 53a und 53b davor zu bewahren, sich in einer Translationsbewegung so weit relativ zu den Zungen 73a und 73b zu verschieben, daß die Gabel 53 sich von dem Rückhaltestift 81 löst. In anderen Worten: Die Gleitverbindung der Gabel 53 mit dem Rückhaltestift 81 ermöglicht es dem Tragpfostenabschnitt 37, sich um die Achse 59, d. h. um das Gelenk A, zu drehen.
Wie in 2B gezeigt verläuft der Anschlagarm 35 von dem Gelenk A zu dem Gelenk B entlang eines Schlitzes 90 in dem Basiselement 33. Der Schlitz 90 ermöglicht es dem Schenkelabschnitt 39 des Anschlagarms 35, in einer allgemein horizontalen Position zu bleiben und sich uneingeschränkt in einer vertikalen Ebene zu verformen bzw. zu verbiegen. Der Schlitz 90 ist so ausgelegt, daß er Variationen in der vertikalen Dicke des Schenkelabschnittes 39 aufnehmen kann, wie unten genauer ausgeführt werden wird. Zudem ermöglicht es der Schlitz 90 der Anschlaganordnung 31, eine insgesamt niedrige vertikale Höhe bzw. ein solches Profil zu behalten. Obwohl die Begriffe "vertikal" und "horizontal" hierin verwendet werden, soll verstanden werden, daß diese Begriffe lediglich aus Gründen der einfacheren Beschreibung verwendet werden und nicht als einschränkend bezüglich der Richtungen, in der die Erfindung funktioniert, gemeint sind.
Mit einer auf diese Art und Weise aufgebauten und zusammengefügten Anschlaganordnung 31 werden die durch die Pfeile in 2B gezeigten, durch die Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b im Flugzeug-Modus erzeugten lateralen Lasten von dem Spitzenabschnitt 49 des Tragpfostenabschnitts 37 auf den Schenkelabschnitt 39 und die Gabel 53 übertragen. Da der Tragpfostenabschnitt 37 kurz ist, wodurch er zu dem Merkmal der geringen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung beiträgt, wird der Tragpfostenabschnitt 37 nicht signifikant verbogen. Die lateralen Lasten werden an den Schenkelabschnitt 39 übertragen, indem der Tragpfostenabschnitt 37 um die Achse 59 gedreht wird. Wenn sich der Schenkelabschnitt 39 verbiegt, werden die von den Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b erzeugten lateralen Lasten isoliert und absorbiert, wodurch ein Übertragen der lateralen Lasten auf die Tragflächen 15a und 15b verhindert wird. Aus diesem Grund sind für die Tragflächen 15a und 15b keine zusätzlichen strukturellen Stützmaßnahmen erforderlich, um auf die oszillatorischen Vibrationslasten zu reagieren. Dies führt zu überragenden Einsparungen hinsichtlich Gewicht und Kosten.
Nun wird auf 3 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist der Anschlagarm 35 in einer Ansicht von vorn dargestellt. Wie dargestellt ist, bilden das Tragpfostenelement 37 und das Schenkelelement 39 einen Winkel a um die Achse 45. Der Winkel a unterliegt keinerlei Einschränkungen; jedoch können Winkel von mehr als 115° die Eigenschaft der niedrigen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung negativ beeinflussen. Der Tragpfostenabschnitt 37 weist, gemessen von dem untersten Punkt des Spitzenabschnitts 49 bis zur Achse 45, eine vertikale Höhe h auf; und der Schenkelabschnitt 39 weist, gemessen von dem Ende der Gabel 53 bis zu der Achse 45, eine Länge l auf. Wegen der Eigenschaft der niedrigen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung ist die Höhe h kleiner als die Länge l. Es sollte angemerkt werden, daß die Achse 45, zu der der Eckabschnitt 41 konzentrisch ist, und die Achse 51, zu der der Spitzenabschnitt 49 konzentrisch ist, nicht parallel sein müssen. Im allgemeinen wird es bevorzugt, daß die Achse 51 parallel zu der Mast-Mittellinie der Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b ausgebildet wird. Es soll verstanden werden, daß für bestimmte Schwenkrotor-Luftfahrzeuge, die Achsen 45 und 51 parallel zueinander liegen können, ohne die Funktionalität des Anschlagarms 35 merklich zu beeinträchtigen.
Der Schenkelabschnitt 39 weist, gemessen von einer unteren Oberfläche 91 zu einer oberen Oberfläche 93, eine ausgesuchte vertikale Höhe bzw. Dicke t auf.
Basierend auf der Dicke t, weist der Schenkelabschnitt 39 ein ausgesuchtes vertikales Querschnitts- bzw. Dickenprofil auf. Es wird bevorzugt, daß der Anschlagarm 35 aus einem steifen Material gefertigt ist, für das die Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 anhand der Dicke t und des zugehörigen Dickenprofils selektiv variiert werden kann. Es wird bevorzugt, daß die Weite w und Länge l des Schenkelabschnitts 39 konstant bleiben, um so keine Veränderungen des Rückhaltestifts 81 oder des Schlitzes 90 (s. 2B) erforderlich zu machen. Wenn der Anschlagarm 35 aus Titan gefertigt ist, eine Länge l von etwa 7,0 Zoll, eine Höhe h von etwa 2,5 Zoll und eine von etwa 0,66 Zoll nahe des Eckabschnitts 41 bis etwa 0,38 Zoll nahe der Gabel 53 variierende Dicke t aufweist, verfügt der Schenkelabschnitt 39 über eine Biegesteifigkeit von etwa 50.000 pounds per inch bis etwa 150.000 pounds per inch.
Da bevorzugt wird, daß die Weite w und die Länge l des Schenkelabschnitts 39 konstant sind, kann die Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 durch Ändern der Dicke t des Schenkelabschnitts 39 selektiv bestimmt werden. In anderen Worten: Der Anschlagarm 35 kann durch Verändern des Dickenprofils des Schenkelabschnitts 39 auf eine ausgesuchte Biegesteifigkeit hin abgestimmt werden. Es leuchtet ein, daß die Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 zunehmen wird, wenn die Dicke t ansteigt. Folglich ist für ähnliche Materialien die Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 größer für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t1 als für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t; und die Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 ist geringer für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t2 als für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t. Es wird bevorzugt, daß der Spitzenabschnitt 49 des Schenkelabschnitts 37 mit einem sehr harten Material, wie z. B. Wolframcarbid, beschichtet ist, um einem Reibungsverschleiß gegen die Oberfläche eines V-Blocks 115 (s. 5) zu widerstehen. Das Zusammenspiel zwischen dem Spitzenabschnitt 49 und dem V-Block 115 wird unten noch eingehender beschrieben werden.
Es wird nun auf 4 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist die zusammengefügte Anschlaganordnung 31 aus 2B gezeigt, wie sie an eine Kipprotor-Getriebeanordnung 101 angeschlossen ist. Eine Kipprotor-Getriebeanordnung 101 ist in jeder der Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b (s. 1A und 1B) angeordnet. Die Kipprotor-Getriebeanordnungen 101 treiben Rotornaben 19a und 19b an. Jede Kipprotor-Getriebeanordnung 101 ist dazu ausgebildet, an eine Anschlaganordnung 31 angekoppelt zu werden, vorzugsweise über die Einbeziehung von in einem Kuppelabschnitt 104 angeordneten Ansatzbolzen 103. Die Ansatzbolzen 103 sind entsprechend an dem Basiselement 33 angeordneter Befestigungsmittel 36 ausgerichtet und werden von diesen lösbar aufgenommen. Eine Scherbosse 105 ist an das Basiselement 33 angekoppelt, um zusätzlichen Halt gegenüber zwischen der Anschlaganordnung 31 und der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 wirkenden Scherkräften zu bieten. Ein Scrim 107, vorzugsweise ein Epoxy-Scrim, ist an dem Basiselement 33 befestigt, um einen Schutz gegen Reibungsverschleiß zu bieten. Ein vorzugsweise aus einem Metall gefertigtes, festes Abstandsblech 109 ist zwischen dem Scrim 107 des Basiselements 33 und dem Kuppelabschnitt 104 der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 angeordnet, um eine Möglichkeit zum Einstellen zu bieten. Obwohl die Anschlaganordnung 31 als an die Kipprotor-Getriebeanordnung 101 angekoppelt gezeigt und beschrieben wurde, soll verstanden werden, daß die Anschlaganordnung 31 an andere Bestandteile der Schwenkrotor-Anordnung 17a bzw. 17b gekoppelt werden kann.
Es wird nun auf 5 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Wiegeeinheit 111 des abstimmbaren Abwärts-Stops mit geringer Höhe gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Wiegeeinheit 111 weist einen Befestigungsabschnitt 113 und einen Giereindämm-Abschnitt bzw. V-Block 115 auf. Der Befestigungsabschnitt 113 ist vorzugsweise aus einem steifen Metall, wie z. B. Aluminium, gefertigt. Der V-Block 115 wird in einem Trogabschnitt 117 des Befestigungsabschnitts 113 getragen. Der V-Block 115 ist durch Befestigungselemente, vorzugsweise Bolzen 119, einstellbar an den Befestigungsabschnitt 113 gekoppelt. Der Trogabschnitt 117 ist vorzugsweise mit Abstandstücken 121a und 121b unterlegt. Die Abstandstücke 121a und 121b sind vorzugsweise Aluminium-Schäl-Abstandstücke, die eine vertikale bzw. laterale Justage des V-Blocks 115 ermöglichen. Eine Abstandsplatte 123 ist an einer vorderen Innenfläche 125 des Trogabschnittes 117 angeordnet. Die Abstandsplatte 123 wird an der vorderen Innenfläche 125 benötigt, da die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b Rotor-Druckkräfte in Vorwärtsrichtung auf den V-Block 115 ausüben. Die Abstandsplatte 123 weist vorzugsweise eine Epoxy-Beschichtung auf, um einen Reibungsverschleiß zu verhindern. Die Abstandsplatte 123 ist an den Trogabschnitt 117 mittels herkömmlicher Befestigungsmittel 127, wie z. B. Bolzen oder Nieten angekoppelt.
Der V-Block 115 ist aus einem steifen Metall, wie z. B. Titan, gefertigt. Der V-Block 115 weist einen abgerundeten, V-förmigen Anschlag-Adapterabschnitt 129 auf, der so ausgebildet ist, daß er den Spitzenabschnitt 49 des Tragpfostenabschnitts 37 lösbar aufnimmt, wenn der Spitzenabschnitt 49 sich mit jeder der Schwenkrotor-Anordnungen 17a bzw. 17b während des Umschaltens in den Flugzeug-Modus abwärts dreht. Der Anschlag-Adapterabschnitt 129 weist geneigte Flächen 130a und 130b auf, die zusammenlaufen, um einen allgemein longitudinalen Trog 130c zu formen. Der Trog 130c liegt allgemein quer zu den in 2B gezeigten, lateralen Lasten bzw. Gierlasten. Da der Anschlag-Adapterabschnitt 129 oszillierenden Lasten von dem Spitzenabschnitt 49 unterworfen ist, ist es wünschenswert, daß der Anschlag-Adapterabschnitt 129 eine sehr harte Oberfläche aufweist, um einem Reibungsverschleiß zu widerstehen. Folglich ist es zu bevorzugen, daß der V-Block 115 aus einem harten Metall gefertigt ist und daß zumindest der Anschlag-Adapterabschnitt 129 mit einem sehr harten Material, wie z. B. Wolframcarbid, beschichtet ist. Um sicher zu stellen, daß der V-Block 115 nicht durch Reibung relativ zu dem Befestigungsabschnitt verschleißt, wird bevorzugt, daß der V-Block 115 an allen Oberflächen, die mit den Abstandstücken 121a und 121b in Berührung stehen, mit einem klebenden Material, wie z. B. Epoxy, beschichtet ist. Der Befestigungsabschnitt 113 weist Befestigungsöffnungen 131 auf.
Es wird nun auf 6 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist die Wiegeeinheit 111 gezeigt, wie sie an eine Tragfläche 15b angeschlossen ist. Der Befestigungsabschnitt 113 der Wiegeeinheit 111 ist dazu angepaßt, an zumindest einen Tragflächenholm und zumindest eine Tragflächenrippe angeschlossen zu werden. Die Wiegeeinheit 111 ragt nicht in das Innere der Tragfläche 15b hinein. Vorzugsweise wird der Befestigungsabschnitt 113 an einen vorderen Tragflächenholm 135 und an eine außenbords gelegene Tragflächenrippe 137 mittels herkömmlicher, durch die Befestigungsöffnungen 131 geführter Befestigungsmittel 133, wie z. B. Bolzen oder Nieten, angeschlossen. Wie dargestellt ist, kann sich der Trogabschnitt 117 sich in der Art eines Auslegers über eine außenbords gelegene Tragflächenrippe 137 hinaus nach Außenbords erstrecken, um sicherzustellen, daß das Merkmal der niedrigen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung eingehalten wird. Der Befestigungsabschnitt 113 ist so ausgebildet, daß er die Befestigung der Wiegeeinheit 111 an der Tragfläche 15b ermöglicht, während eine Wechselwirkung mit anderen Bestandteilen der Tragfläche 15b, wie z. B. einer Öffnung 139, durch die eine Welle 143 des Konversionsaktuators (s. 7) hindurchgeführt ist, ausgeschlossen ist. Obwohl die Wiegeeinheit 111 so gezeigt und beschrieben wurde, daß sie an einen vorderen Tragflächenholm 135 angeschlossen ist, soll verstanden werden, daß die Wiegeeinheit 111 an anderen Bestandteilen der Tragfläche 15a bzw. 15b befestigt werden kann.
Es wird nun auf 7 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort sind die in den 2A bis 6 gezeigten Bestandteile in zusammengefügter Form gezeigt. Herkömmliche hydraulische Konversionsaktuatoren 141 werden verwendet, um die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b zwischen dem Flugzeug-Modus und dem Helikopter-Modus umzuschalteten. Die Konversionsaktuatoren 141 schwenken um Wellen 143, wenn die Konversionsaktuatoren 141 die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b durch Ausüben von Kräften auf Tragrohre 145 betätigen. Die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b drehen sich um Wellen 147, die durch rückwärtig gelegene Abschnitte 149 der Tragflächen 15a und 15b geführt sind. Es sollte offensichtlich sein, daß die Wiegeeinheit 111 an den Befestigungsabschnitt 104 der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 angeschlossen werden kann und daß die Anschlaganordnung 31 an die Tragflächen 15a und 15b angeschlossen werden kann, ohne die Funktionalität, die Abstimmbarkeit oder das Merkmal der geringen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung zu beeinflussen.
Im Betrieb werden die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b aus dem Helikopter-Modus (s. 1B) in den Flugzeug-Modus (s. 1A) nach unten verschwenkt. Es wird bevorzugt, daß der Spitzenabschnitt 49 mit einer vorbestimmten Vorlast gegen den V-Block 115 gezwungen wird, während das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 sich in dem Flugzeug-Modus (s. 1A) befindet. Da die Anschlaganordnung 31 an der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 über den Befestigungsabschnitt 104 befestigt ist, werden die Spitzenabschnitte 49 der Tragpfostenabschnitte 37 der Anschlagarme 35 in Kontakt mit den V-Blöcken 115 gezwungen, wenn die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b den Flugzeug- Modus erreichen. Auf diese Weise wird die vorbestimmte Vorlast von der Wiegeeinheit 111 auf den Flügel 15a übertragen. So lange die vorbestimmte vertikale Vorlast beibehalten wird, wird das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 stabil im Flugzeug-Modus verbleiben. Wenn die vorbestimmte Vorlast nicht beibehalten wird, wird das Schwenkrotor-Luftfahrzeug aufgrund der oszillierenden Lasten unstabil werden. Die vorliegende Erfindung schafft ein Mittel die vertikalen Vorlasten zwischen den Tragflächen 15a bzw. 15b und den Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b einzustellen; ebenso wie ein Mittel zum Isolieren und Absorbieren sowohl statischer als auch dynamischer lateraler Fluglasten zwischen den Tragflächen 15a bzw. 15b und den Schwenkrotor-Anordnungen 17a bzw. 17b. Es ist wünschenswert, daß die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b eine ausgesuchte, abwärts gerichtete Vorlast von dem Konversionsaktuator 141 (s. 7) aufnehmen, so daß die Spitzenabschnitte 49 durch die gesamte Flughülle (flight envelope) des Luftfahrzeuges hindurch in Kontakt mit dem V-Block 115 bleiben. So lange die vorbestimmte Vorlast beibehalten wird, wird sich der Spitzenabschnitt 49 nicht relativ zu dem V-Block 115 bewegen, und die Gierlasten bzw. lateralen Lasten werden effektiv eingespannt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verrastet oder verriegelt der V-Block 115 nicht mit dem Spitzenabschnitt 49. Es soll verstanden werden, daß Verrastungs- oder Verriegelungsmechanismen bei bestimmten Situationen bzw. Installationen wünschenswert sein können. Wie gezeigt ist, umgreift die Wiegeeinheit 111 den vorderen Tragflächenholm 135 und die außenbords gelegene Tragflächenrippe 137. Dies ermöglicht es, eine geringe Bauhöhe für die Wiegeeinheit 111 einzuhalten.
Aus dem Voranstehenden sollte klar geworden sein, daß eine Erfindung mit merklichen Vorteilen angegeben wird. Die Anordnung einer L-förmigen Anschlaganordnung mit einem kurzen, allgemein vertikalen Tragpfostenabschnitt und einem längeren, allgemein horizontalen Schenkelabschnitt, der durch einfaches Ändern der Dicke selektiv abgestimmt werden kann, erlaubt es der vorliegenden Erfindung, oszillierende Vibrationslasten zu absorbieren bzw. zu dämpfen, ohne daß die Anordnung in die Tragflächen eindringt, während eine geringe Bauhöhe beibehalten wird. Während die Erfindung in einer begrenzten Anzahl von Ausgestaltungen dargestellt ist, ist sie nicht auf lediglich diese Formen beschränkt, sondern kann verschiedenen Veränderungen und Modifikationen unterworfen werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.

11: Schwenkrotor-Luftfahrzeug
13: Rumpf
15a: Tragflächenelement
15b: Tragflächenelement
17a: Schwenkrotoranordnung
17b: Schwenkrotoranordnung
18a: Verkleidung
18b: Verkleidung
19a: Rotornabe
19b: Rotornabe
31: Anschlageinheit
33: Basiselement
35: Anschlagarm
36: Befestigungsmittel
37: Tragpfostenabschnitt
39: Schenkelabschnitt
41: Eckabschnitt
43: Bohrung
45: Achse
47: Buchse
49: Spitzenabschnitt
51: Achse
53: Gabel
53a: obere Abflachung
53b: untere Abflachung
55a: Zunge
55b: Zunge
57a: Bohrung
57b: Bohrung
59: Achse
61a: Buchse
61b: Buchse
61c: Buchsenflansch
63: Gleitbuchse
65a: Unterlegscheibe
67: Bolzen
69: Mutter
71: Stift
73a: Zunge
73b: Zunge
75a: Bohrung
75b: Bohrung
77a: Buchse
77b: Buchse
77: Achse
79a: Buchse
79b: Buchse
81: Rückhaltestift
83a: Abflachung
83b: Abflachung
90: Schlitz
91: untere Oberfläche
93: obere Oberfläche
101: Kipprotor-Getriebeanordnung
103: Ansatzbolzen
104: Befestigungsabschnitt
105: Scherbosse
107: Scrim
109: Abstandsblech
111: Wiegeeinheit
113: Befestigungsabschnitt
115: V-Block
117: Trogabschnitt
119: Bolzen
121a: Abstandsstück
121b: Abstandsstück
123: Abstandsplatte
125: Innenfläche
127: Befestigungsmittel
129: Anschlag-Adapterabschnitt
130a: geneigte Fläche
130b: geneigte Fläche
130c: Trog
131: Befestigungsöffnung
133: Befestigungsmittel
135: Tragflächenholm
137: Tragflächenrippe
139: Öffnung
141: Konversionsaktuator
143: Welle
145: Tragrohr
147: Welle
149: Abschnitt
A: Gelenk
B: Gelenk
α: Winkel
h: Höhe
l: Länge
t: Dicke
t1: variable Dicke
t2: variable Dicke
w: Weite

Claims

Schwenkrotor-Luftfahrzeug mit mindestens einem Tragflächenelement (15a), mindestens einer vom Tragflächenelement (15a) getragenen Schwenkrotor-Anordnung (17a), die zwischen einer Hubschraubermodusstellung und einer Flugzeugmodusstellung schwenkbar ist, und einer Stütz-Anordnung, welche eine Anschlageinheit (31) und eine Wiegeeinheit (111) aufweist, wobei die Anschlageinheit (31) mit dem Tragflächenelement (15a) und die Wiegeeinheit (111) mit der Schwenkrotor-Anordnung (17a) oder die Anschlageinheit (31) mit der Schwenkrotor-Anordnung (17a) und die Wiegeeinheit (111) mit dem Tragflächenelement (15a) verbunden ist, wobei die Wiegeeinheit (111) dazu angepaßt ist, die Anschlageinheit (31) freigebbar aufzunehmen, zu welchem Zweck die Wiegeeinheit (111) einen V-Block (115) aufweist, der einen V-förmigen Anschlag-Adapterabschnitt (129) bereitstellt, der einen Spitzenabschnitt (49) der Anschlageinheit (31) lösbar aufnimmt, wenn sich der Spitzenabschnitt (49) mit der Schwenkrotor-Anordnung (17a) während des Umschaltens in den Flugzeugmodus abwärts dreht, wobei die Anschlageinheit (31) ein Basiselement (33) und einen abgewinkelten Anschlagarm (35) aufweist, wobei der Anschlagarm (35) einen Schenkelabschnitt (39) sowie einen Tragpfostenabschnitt (37) aufweist, die sich in einem Eckabschnitt (41) treffen, der eine Bohrung (43) aufweist, die den Eckabschnitt (41) entlang einer Achse (59) durchquert, um die der Anschlagarm (35) verschwenkbar mit dem Basiselement (33) verbunden ist, wobei der Tragpfostenabschnitt (37) kürzer ist als der Schenkelabschnitt (39) und im Flugzeugmodus aufgrund seines Spitzenabschnitts (49) zur freigebbaren Anlage an der Wiegeeinheit (111) ausgelegt ist, und wobei der Schenkelabschnitt (39) in einem gegabelten Ende endet, welches gleitend an das Basiselement (33) gekoppelt ist, so daß der Schenkelabschnitt (39) sich bei Einwirkung lateraler Lasten am Tragpfostenabschnitt (37) zur Dämpfung dieser durchbiegt.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiegeeinheit (111) einen Basisabschnitt (113) und einen V-Block (115) und einen Anschlag-Adapterabschnitt (129) aufweist, wobei der V-Block (115) mit dem Basisabschnitt (113) so verbunden ist, daß der Tragpfostenabschnitt (37) der Anschlaganordnung (31) in den Anschlag-Adapterabschnitt (129) freigebbar aufzunehmen ist.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragpfostenabschnitt (37) eine Höhe h, gemessen von dem untersten Punkt des Spitzenabschnitts (49) bis zur Mitte der Bohrung (43), von weniger als 63,5 mm (2,5 Zoll) aufweist.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkelabschnitt (39) eine Länge l, gemessen vom gegabelten Ende bis zur Mitte der Bohrung (43), von mindestens 178 mm (7 Zoll) aufweist.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagarm (35) aus Titan gefertigt ist und daß der Schenkelabschnitt (39) eine Biegefestigkeit von mindestens 87.600 Newton/cm (50.000 Pfund pro Zoll) aufweist.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkelabschnitt (39) eine Biegesteifigkeit im Bereich von 87.600 bis 262.800 Newton/cm (50.000 bis 150.000 Pfund pro Zoll) aufweist.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagarm (35) aus Titan gefertigt ist und daß der Schenkelabschnitt (39) eine Biegesteifigkeit von bis zu 262.800 Newton/cm (150.000 Pfund pro Zoll) aufweist.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkelabschnitt (39) des Anschlagarmes (35) sich zwischen der schwenkbaren Lagerung an dem Basiselement (33) und dem gleitend am Basiselement (33) gekoppelten Ende durch einen Schlitz in dem Basiselement (33) erstreckt, damit er ohne Einschränkung sich senkrecht zu einer Ebene frei verbiegen kann, die durch die Mittellinie der schwenkbaren Lagerung und des gleitend gekoppelten Endes verläuft.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkelabschnitt (39) einen Winkel α mit dem Tragpfostenabschnitt (37) bildet, der 115° nicht übersteigt.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der V-Block (115) in einem Muldenabschnitt (117) des Basisabschnitts (113) befestigt ist und der Anschlag-Adapterabschnitt (129) eine V-förmig geformte, in ihrem Grund abgerundete Nut aufweist, zum Zusammenpassen mit einem zylindrisch geformten Spitzenabschnitt (49) des Tragpfostenabschnitts (37).
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem V-Block (115) und dem Basisabschnitt (113) Abstandsstücke (121a, 121b) vorgesehen sind, um den Adapterabschnitt (129) vertikal und lateral einzustellen.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandsplatte (123) auf einer vorderen Innenfläche des Muldenabschnitts (117) zur Aufnahme von Rotorschubkräften vorgesehen ist, welche in Vorwärtsrichtung auf den V-Block (115) ausgeübt werden.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte (125) mit einer Epoxydharz-Beschichtung versehen ist.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle Flächen des V-Blockes (115), welche mit den Abstandsstücken (121a, 121b) in Berührung sind, mit einem klebenden Material, wie z. B. einem Epoxydharz, beschichtet sind.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisabschnitt (113) aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium, gefertigt ist und daß der V-Block (115) aus einem Metall, wie zum Beispiel Titan, gefertigt ist und der Anschlag-Adapterabschnitt (129) sowie der Spitzenabschnitt (49) des Tragpfostenabschnittes (37) mit einem Material, wie zum Beispiel Wolframkarbit, beschichtet sind.
Schwenkrotor-Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragflächenelement (15a) einen vorderen Holm (135) und eine außenbords gelegene Rippe (137) aufweist, und die Wiegenanordnung (111) den Holm (135) und die Rippe (137) umgreift.