DE60306481T2

DE60306481T2 - Biegeplatte für Hubschrauberrotor

Info

Publication number: DE60306481T2
Application number: DE2003606481
Authority: DE
Inventors: Shugo Fuji Jukogyo KK Yasui
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: EP1431176B1; EP1431176A1; JP2004182085A; US6805948B2; JP4191463B2; DE60306481D1; US20040146403A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flexbeam für einen Hubschrauber und, genauer ausgedrückt, einen Flexbeam einer Nabenstruktur, der nicht mit Lagerelementen versehen ist.
Beschreibung der verwandten Technik
Blätter eines Hubschraubers sind mit einer Rotorwelle durch eine Nabe gekoppelt, um so jede einer Schlagbewegung, einer Verstellbewegung und einer Lead-Lag-Bewegung zu ermöglichen. Um diese drei Bewegungen an den Blättern zu ermöglichen, ist eine Nabenstruktur ohne Lagerelemente, die einen elastischen (flexiblen) Flexbeam verwendet, in letzter Zeit vorgeschlagen und in praktischen Gebrauch umgesetzt worden.
Der in einer solchen Nabenstruktur ohne Lagerelemente verwendete Flexbeam umfasst flexible Schlagteile, Lead-Lag-Teile und Verstellteile. Die drei Bewegungen an dem Blatt werden durch Ablenkung der Schlagteile und der Lead-Lag-Teile sowie Torsion der Verstellteile erreicht.
Es ist ein solcher konventioneller Flexbeam vorgeschlagen worden, in dem der Verstellteil zwei im Wesentlichen Y-förmige Querschnitte aufweist, die miteinander gekoppelt sind (es wird zum Beispiel auf Patentdokument 1 verwiesen: Offengelegte Japanische Patentveröffentlichung Nr. Tokukai-hei 10-287297 (Seite 3 und 4)). Der Verstellteil des in Patendokument 1 beschriebenen Flexbeams umfasst ein zentrales Element angeordnet an der Mitte in einer Balkendickenrichtung, unidirektionale Elemente, deren zentrale Teile so angeordnet sind, um Kontakt zu den oberen und unteren Oberflächen des zentralen Elements herzustellen, und deren Vorderkantenteile und Hinterkantenteile ausgebildet und gebogen sind, um parallel zu den zentralen Teilen zu sein, sowie laminierte Elemente, die auf den Oberflächen der [Lakune] angeordnet sind.
Da jedoch bei dem Verstellteil des in Patentdokument 1 beschriebenen Flexbeams flache Teile des unidirektionalen Elements eine einheitliche Plattendicke haben, während die Biegeteile teilweise dicker sind, führt die Drehsteifigkeit an den Biegeteilen weiterhin zu hohen [Lakune]. Dies verursacht Konzentration und Erhöhung von Scherspannung aufgrund von Drehverformung, und folglich gibt es umfassenden Verbesserungsraum zum Erhöhen der Balkenstabilität. Die hohe Drehsteifigkeit des Flexbeams erfordert auch eine große Steuerkraft zum Ändern der Blattanstellung, welche eine Last auf dem Steuersystem zum Ändern der Anstellung erzeugt. Diese Last verursacht ein Problem der Senkung von Sicherheit und Zuverlässigkeit der Konstruktionsteile für das Steuersystem.
Der in Patentdokument 1 beschriebene Flexbeam umfasst die laminierten Elemente zur Verstärkung, die auf den Biegeteilen der unidirektionalen Elemente in den Verstellteilen angeordnet sind. Diese Verstärkung könnte jedoch noch nicht das Zuverlässigkeitsproblem in dem Steuersystem lösen, das durch die hohe Drehsteifigkeit verursacht wird.
Es wird auch auf EP-A-0323857 verwiesen, welches einen Flexbeam für Rotorblätter eines Hubschraubers offenbart, der eine flexible Schlagstruktur umfasst, welche einen Masteinbau- und Schlagteil bildet, eine flexible Struktur, die einen Verstell- und Lead-Lag-Bewegungsteil bildet, der mit der flexiblen Schlagstruktur gekoppelt ist, und einen Rotorblatteinbauteil aufweist, der an dem freien Ende der flexiblen Struktur angeordnet und mit einem Rotorblatt gekoppelt ist. Der Verstell- und Lead-Lag-Bewegungsteil umfasst ein längliches zentrales Element aus einem Verbundfasermaterial, und ein Paar länglicher Rahmenelemente, die entlang den Längsseiten des zentralen Elements angeordnet sind. Die Rahmenelemente bestehen jeweils aus Schleifen aus unidirektionalem Verbundfasermaterial und haben einen Y-förmigen Querschnitt. Der Verstell- und Lead-Lag-Bewegungsteil wird durch integriertes Verbinden des zentralen Elements und der Rahmenelemente entlang den Längsseiten des letzteren hergestellt. Der Y-förmige Querschnitt umfasst ein Paar paralleler Rippen, die sich von dem zentralen Element weg erstrecken.
Es wird auch auf US-A-5358381 verwiesen, das eine Verstellbiegung für ein Hubschrauberrotorsystemjoch mit, im Querschnitt, einem relativ dünnen zentralen Steg und sechs relativ dünnen Flanschen aufweist. Drei Flansche erstrecken sich von jeder der beiden Stegkanten, und die Flansche liegen in Ebenen, die ungefähr radial in Bezug zu der neutralen Verstellachse der Verstellbiegung sind. Die Verstellbiegung ist aus Glasfasermaterial eingebettet in eine Polymermatrix aufgebaut. Das Stegglasfasermaterial in dem Steg ist Diagonalmaterial, dessen Glasfasern bei plus oder minus 45 Grad in Bezug zu der Spannachse des Jochs ausgerichtet sind. Im Querschnitt umfasst jeder der Flansche zwei unidirektionale Bänder, die auf jeder Seite einer Ausrichtungspackung angeordnet sind. Die Glasfasern in den unidirektionalen Bändern sind parallel zu der Spannachse des Jochs ausgerichtet. Das Glasfasermaterial in den Ausrichtungspackungen ist Diagonalmaterial. Die unidirektionalen Bänder jedes Flansches verjüngen sich nach innen in Richtung auf ihre Ausrichtungspackung angrenzend an den Steg, wodurch die Dicke des Flansches angrenzend an den Steg verringert wird. Außerdem ist der Teil jedes Flansches angrenzend an den Steg konfiguriert, um Drehsteifigkeit und Scherspannung zu minimieren, die aus Verdrehen der Verstellbiegung resultiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Flexbeams, bei dem eine Reduzierung von Drehsteifigkeit an Verstellteilen Stabilität des Flexbeams durch Senken von Scherspannung aufgrund von Drehverformung verbessert.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung von Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Steuersystems zum Ändern einer Blattanstellung.
Zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe, wird der Erfindung zufolge ein Flexbeam für Rotorblätter eines Hubschraubers geschaffen, der Schlagteile und Lead-Lag- und Verstellteile aufweist, wobei jeder Lead-Lag- und Verstellteil umfasst: einen zentralen Teil mit einer länglichen plattenartigen Form; Mittelteile jeweils mit einer plattenartigen Form und jeweils mit einer ersten und zweiten Längskantenseite, wobei die Mitelteile integriert und durchgehend an den ersten Seiten entlang beider Längskantenseiten des zentralen Teils verbunden sind, die Mittelteile sich nach oben und nach unten von jeder Längskantenseite des zentralen Teils erstrecken; und Kantenteile jeweils mit einer plattenartigen Form und jeweils mit einer Längskantenseite, wobei die Kantenteile integriert und durchgehend an ihrer Längskantenseite entlang der zweiten Längskantenseite der Mittelteile verbunden sind, und die Kantenteile parallel zu dem zentralen Teil sind;
dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt die Überkreuzungen zwischen dem zentralen Teil und den Mittelteilen und zwischen den Mittelteilen und den Kantenteilen Innen- bzw. Außenwinkel aufweisen, wobei bogenförmige Konkavitäten an mindestens einem der Winkel ausgebildet sind, wobei diese durchgehend und glatt an die beiden den Winkel bildenden Oberflächen anschließen und innerhalb der erweiterten Ebenen der beiden Oberflächen angeordnet sind, wobei der Teil des zentralen Teils, des Mitelteils oder des Kantenteils, der mindestens eine der gebildeten Konkavitäten aufweist, eine Dicke von 80-90% der Dicke des flachen Teils des zentralen Teils, des Mittelteils oder des Kantenteils aufweist.
Da der Erfindung zufolge der Lead-Lag- und Verstellteil Konkavitäten aufweist, von denen jede einen Querschnitt einer ungefähren Bogenform hat und der durchgehend und glatt an die beiden Oberflächen anschließt, die jede der Ecken bilden, und innerhalb erweiterter Ebenen der beiden Oberfläche an Ecken, die an den Abzweigteilen zwischen dem zentralen Teil und dem Mittelteil und/oder an Ecken ausgebildet sind, die an den Biegeteilen zwischen den Kantenteilen und dem zentralen Teil ausgebildet sind, ist es möglich, die Drehsteifigkeit der Verstellteile zu reduzieren und dadurch Kraftkonzentration zu mäßigen.
Da dementsprechend die durch Drehverformung verursachte Scherspannung gesenkt wird, ist es möglich, dadurch die Balkenstabilität zu verbessern. Senkung der Drehsteifigkeit im Lead-Lag- und Verstellteil reduziert auch die Steuerkraft zum Ändern der Blattanstellung. Infolgedessen reduziert diese Struktur die Last auf dem Steuersystem zum Ändern der Anstellung und verbessert die Sicherheit und Zuverlässigkeit von das Steuersystem aufbauenden Komponenten.
In einer Ausführungsform weist jeder Lead-Lag- und Verstellteil auf: ein erstes Verbundmaterial, das sich in einer Balkenlängsrichtung erstreckt und eine Mehrzahl von Faserausrichtungen aufweist; und ein zweites Verbundmaterial, das sich in der Balkenlängsrichtung erstreckt und die Faserausrichtung in der gleichen Richtung wie der Balkenlängsrichtung aufweist, wobei das erste Verbundmaterial und das zweite Verbundmaterial integriert verbunden sind, wobei das erste Verbundmaterial aufweist: einen zentralen Teil, der an einer ungefähren Mitte in einer Balkendickenrichtung angeordnet ist und sich in einer Balkenbreitenrichtung erstreckt; erste sich erstreckende Teile, die sich in einer Balkenvorderkantenrichtung und einer Balkenhinterkantenrichtung so erstrecken, um von beiden Enden des zentralen Teils zu den oberen und unteren Richtungen des Balkens abzuzweigen; und zweite sich erstreckende Teile, die sich in der Balkenvorderkantenrichtung und der Balkenhinterkantenrichtung so erstrecken, um sich beinahe parallel zu dem zentralen Teil an Enden der ersten sich erstreckenden Teile zu biegen; und das zweite Verbundmaterial aufweist: obere und untere Teile, die auf der oberen und unteren Oberfläche des zentralen Teils der ersten sich erstreckenden Teile bzw. der zweiten sich erstreckenden Teile angeordnet sind; und Vorder- und Hinterkantenteile, die auf den Balkenvorderkanten- und Hinterkantenseitenflächen der ersten sich erstreckenden Teile und der zweiten sich erstreckenden Teile angeordnet sind, wobei die Konkavitäten an den durch den zentralen Teil, die ersten sich erstreckenden Teile, die oberen und unteren Teile und die Vorder- und Hinterkantenteile gebildeten Abzweigteilen und/oder Biegeteilen ausgebildet sind, die durch die ersten sich erstreckenden Teile, die zweiten sich erstreckenden Teile, die oberen und unteren Teile und die Vorder- und Hinterkantenteile gebildet werden.
Da gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in jedem Lead-Lag- und Verstellteil Konkavitäten an Verzweigungsteilen, die durch den zentralen Teil und die ersten sich erstreckenden Teile, welche aus den ersten Verbundmaterialien gebildet sind, und die aus dem zweiten Verbundmaterial gebildeten oberen und unteren Teile und Vorder- und Hinterkantenteilen gebildet werden, und/oder an Biegeteilen ausgebildet werden, die durch die ersten sich erstreckenden Teile und die zweiten sich erstreckenden Teile gebildet werden, welche aus den ersten Verbundmaterialien gebildet sind, und die aus dem zweiten Verbundmaterial gebildeten oberen und unteren Teile sowie Vorder- und Hinterkantenteile gebildet werden, kann die Drehsteifigkeit reduziert und kann die Kraftkonzentration gemildert werden.
Infolgedessen reduziert diese Struktur die Last auf dem Steuersystem zum Ändern der Blattanstellung, und verbessert Sicherheit und Zuverlässigkeit von das Steuersystem aufhauenden Komponenten.
In dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung weist der Flexbeam ferner ein Verstärkungsblech aus Verbundmaterial zum Bedecken mindestens einer der Konkavitäten auf.
Dem Flexbeam mit einer solchen Struktur zufolge kann, da die Verstärkungsbleche die Ecken (Abzweigteile und/oder Biegeteile) verstärken, deren Plattendicke durch die Konkavität verdünnt ist, die Balkenstärke gegen Biegelasten und Verdrehungslasten verbessert werden.
Das Verstärkungsblech kann aus einem Bahntyp aus faserverstärktem Verbundmaterial hergestellt werden, das aus einem Prepreg hergestellt wird, welches durch Imprägnieren eines gewobenen verstärkten Verbundfasermaterials mit einem wärmehärtenden Harz erhalten wird.
Vorzugsweise hat der Teil mit einer ungefähren Plattenform eine minimale Querschnittsdicke an dem konkaven Teil, die im Bereich von 80–90% einer Dicke des flachen Bereichs desselben liegt. Der Grund hierfür ist, dass übermäßige Tiefe der Konkavität die Stabilität des Lead-Lag- und Verstellteils reduziert, und unzureichende Tiefe der Konkavität nicht die Drehsteifigkeit des Teils reduziert.
Im zweiten Aspekt der Erfindung ist das erste Verbundmaterial vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Material, das eine oder mehrere Bahnen aus Prepreg aufweist, welches durch Imprägnieren einer gewobenen Glasfaser mit einem wärmehärtenden Harz, z.B. Epoxidharz erhalten wird. Das zweite Verbundmaterial kann ein Schleifenmaterial sein, in dem sich Glasfasern in einer Richtung erstrecken und mit einem wärmehärtenden Harz, z.B. Epoxidharz imprägniert sind.
Vorzugsweise weist der Flexbeam ferner ein drittes Verbundmaterial auf, das Oberflächen der Teile bedeckt, die das erste und zweite Verbundmaterial aufweisen. Das dritte Verbundmaterial kann ein glasfaserverstärktes Material sein, das eine oder mehrere Bahnen aus Prepreg aufweist, das durch Imprägnieren einer gewobenen Glasfaser mit einem wärmehärtenden Harz erhalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nur zum Aufführen eines Beispiels, soll eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1A eine Draufsicht eines Flexbeams gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist, und 1B eine Seitenansicht desselben ist;
2 eine vergrößerte Querschnittansicht entlang Linie II-II (Lead-Lag- und Verstellteil) von 1A ist;
3 eine Erklärungsansicht zum Erklären der Formen von Konkavitäten ist, die auf einem Abzweigteil und Biegeteilen eines Lead-Lag- und Torsionselements des in 1 gezeigten Flexbeams vorgesehen sind, und zum Erklären von Formschablonen zum Bilden der Konkavitäten sind.
4A eine schematische perspektivische Ansicht ist, die das Lead-Lag- und Torsionselement des in 1 gezeigten Flexbeams zeigen, in dem die daran ausgebildeten Konkavitäten mit Verstärkungsblechen bedeckt sind; und 4B eine schematische Ansicht ist, die die Konkavitäten mit den darauf angeordneten Verstärkungsblechen zeigen, welche an einer Balkenhinterkantenseite des Lead-Lag- und Torsionselements des in 4A gezeigten Flexbeams vorgesehen sind; und 4C eine vergrößerte Ansicht eines eingekreisten Teils 4C von 4B ist; und
5 eine Erklärungsansicht zum Darstellen einer Anordnung von Verbundelementen und Formschablonen beim Formen der Balkenhinterkantenseite des Lead-Lag- und Torsionselements des in 1 gezeigten Flexbeams ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es soll nun eine Ausführungsform der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Ein Flexbeam 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine plattenartige Komponente mit einer länglichen und schmalen Breite, um eine Nabenstruktur ohne Lagerelemente eines Hubschraubers aufzubauen, wie in 1 gezeigt ist. Seine Elastizität (Flexibilität) realisiert eine Schlagbewegung, eine Verstellbewegung und eine Lead-Lag-Bewegung eines Blatts.
Eine allgemeine Struktur des Flexbeams 1 soll unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erklärt werden. 1 zeigt eine Außenerscheinung des Flexbeams 1; 1A ist seine Draufsicht, und 1B ist seine Seitenansicht. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht entlang Linie II-II von 1A.
Im Folgenden bedeutet "Balkenlängenrichtung" die durch einen Pfeil L in 1 angezeigte Richtung, eine "Balkenbreitenrichtung" bedeutet die durch einen Pfeil W in den 1 und 2 angezeigte Richtung, und eine "Balkendickenrichtung" bedeutet die durch einen Pfeil T angezeigte Richtung. Eine "obere Balkenrichtung" bedeutet die durch einen Pfeil U in den 1 und 2 angezeigte Richtung, eine "untere Balkenrichtung" bedeutet die durch einen Pfeil D angezeigte Richtung, eine "Balkenvorderkantenrichtung" bedeutet die durch einen Pfeil F angezeigt Richtung, und eine "Balkenhinterkantenrichtung" bedeutet die durch einen Pfeil R angezeigte Richtung.
Der Flexbeam 1 umfasst einen Welleneinbauteil 2, Schlagelemente 3, Übergangselemente 4, Lead-Lag- und Torsionselemente 5 und Blatteinbauteile 6.
Der Welleneinbauteil 2 ist, wie in 1 gezeigt, an dem zentralen Teil des Flexbeams 1 in der Balkenlängenrichtung vorgesehen, um an einer Rotorwelle des Hubschraubers angebracht zu werden.
Die Schlagelemente 3 sind plattenartige Teile, die jeweils einen beinahe rechteckigen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu der Längenrichtung aufweisen und in beiden Seiten des Einbauteils 2 vorgesehen sind. Die Größe in der Balkendickenrichtung (Plattendicke) des Elements 3 ist, wie in den 1A und 1B gezeigt, kleiner als die in der Balkenbreitenrichtung. Die flexible Struktur in der oberen – unteren Richtung ermöglicht Schlagbewegung (Biegebewegung in der oberen – unteren Richtung) des Blatts. Die Schlagelemente 3 entsprechen Schlagteilen in der Erfindung.
Das Lead-Lag- und Torsionselement 5 hat, wie in 1 gezeigt ist, eine kleinere Größe in der Breitenrichtung als die des Schlagelements 3, um die Steifigkeit anzupassen, was Lead-Lag-Bewegung (Biegebewegung in einer Vorder-Hinterkantenrichtung) des Blatts zulässt.
Das Lead-Lag- und Torsionselement 5 hat zwei miteinander verbundene ungefähre Y-Formen (eine ungefähre X-Form: siehe 2) als eine Querschnittform in einer Richtung senkrecht zu der Balkenlängenrichtung ohne Verbindung zwischen ihren am weitesten entfernten Kanten zum Anpassen von Drehsteifigkeit, was die Verstellbewegung, das heißt Drehbewegung um die Mitte in der Balkenlängenrichtung zulässt. Die Lead-Lag- und Torsionselemente 5 entsprechen Lead-Lag- und Verstellteilen in der Erfindung.
Das Übergangselement 4 verbindet das Schlagelement 3 und das Lead-Lag-Element 5. Die Blatteinbauteile 6 sind zur Kopplung mit Rotorblättern des Hubschraubers vorgesehen, und sind, wie in 1 gezeigt ist, an beiden Enden in der Balkenlängenrichtung des Flexbeams 1 angeordnet.
Die Struktur des Lead-Lag- und Torsionselements (Lead-Lag- und Verstellteil) 5, welche einen Hauptteil der Erfindung darstellt, soll nun detailliert unter Bezugnahme auf 2 bis 4C erklärt werden.
Das Lead-Lag- und Torsionselement 5 wird durch integriertes Verbinden eines ersten Verbundmaterials, das sich in einer Längenrichtung erstreckt und eine Mehrzahl von Faserausrichtungen aufweist, eines zweiten Verbundmaterials, das sich in der Längenrichtung erstreckt und die Faserausrichtung in der gleichen Richtung wie die Erstreckungsrichtung aufweist, und eines dritten Verbundmaterials aufgebaut, das die Oberfläche jedes das erste und zweite Verbundmaterial aufweisenden Teils bedeckt.
Das erste Verbundmaterial ist ein bandartiges, glasfaserverstärktes Verbundmaterial, das durch Laminieren einer oder mehrerer Bahnen aus Prepreg (Vorimprägnierungsmaterial) und Aushärten desselben erhalten wird, wobei das Prepreg Glasfasergewebe mit wärmeaushärtendem Harz imprägniert. Das erste Verbundmaterial wird zum Bilden mehrerer Teile verwendet, die später erklärt werden sollen, das heißt eines Mittelteils 10, eines ersten sich erstreckenden, oberen Vorderkantenteils 11, eines ersten sich erstreckenden unteren Vorderkantenteils 12, eines ersten sich erstreckenden, oberen Hinterkantenteils 13, eines ersten sich erstreckenden, unteren Hinterkantenteils 14, eines zweiten sich erstreckenden oberen Vorderkantenteils 15, eines zweiten sich erstreckenden unteren Vorderkantenteils 16, eines zweiten, sich erstreckenden oberen Hinterkantenteils 17, und eines zweiten sich erstreckenden, unteren Hinterkantenteils 18.
Das zweite Verbundmaterial ist ein Schleifenmaterial, dessen Glasfasern sich in eine Richtung erstrecken und mit wärmehärtendem Harz imprägniert sind. Das zweite Verbundmaterial wird zum Bilden mehrerer Teile verwendet, die später erklärt werden sollen, das heißt, eines zentralen oberen Teils 20, erster oberer Vorder-Hinderkantenteile 21, zweiter oberer Vorder-Hinterkantenteile 22, eines zentralen unteren Teils 23, erster unterer Vorder-Hinterkantenteile 24, zweiter unterer Vorder-Hinterkantenteile 25, erster Vorderkantenteile 26, zweiter Vorderkantenteile 27, erster Hinterkantenteile 28 und zweiter Hinterkantenteile 29.
Durch das zweite Verbundmaterial gebildete Teile werden voneinander getrennt und durch Wickeln eines durchgehenden Faserstrangs unter Verwendung einer Präzisionswickelmaschine hergestellt. In der Ausführungsform wird Epoxidharz als das wärmehärtende Harz für das erste und zweite Verbundmaterial verwendet.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Lead-Lag- und Torsionselement 5 einen zentralen Teil 10, der in der Mitte in der Dickenrichtung angeordnet ist und sich in der Breitenrichtung erstreckt, einen ersten oberen, sich erstreckenden Vorderkantenteil 11 und einen ersten unteren, sich erstreckenden Vorderkantenteil 12, die sich beide zur Vorderkantenrichtung des Balkens hin erstrecken, um so von dem Vorderkantenseitenende des zentralen Teils 10 zu der oberen bzw. unteren Richtung abzuzweigen, und einen ersten oberen, sich erstreckenden Hinterkantenteil 13 und einen ersten unteren, sich erstreckenden Hinterkantenteil 14, die sich beide zur Hinterkantenrichtung des Balkens hin erstrecken, um so von dem Hinterkantenseitenende des zentralen Teils 10 in die obere bzw. untere Richtung abzuzweigen. Diese sich erstreckenden Teile 11, 12, 13 und 14 bilden erste sich erstreckende Teile in der Erfindung und werden aus dem ersten Verbundmaterial gebildet.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Lead-Lag- und Torsionselement 5 einen zweiten oberen, sich erstreckenden Vorderkantenteil 15 und einen zweiten unteren, sich erstreckenden Vorderkantenteil 16, die sich zur Vorderkantenrichtung hin erstrecken, um sich so beinahe parallel mit dem zentralen Teil 10 an jeweiligen Vorderkantenseitenenden der sich erstreckenden Teile 11 und 12 zu biegen, und einen zweiten oberen, sich erstreckenden Hinterkantenteil 17 und einen zweiten unteren, sich erstreckenden Hinterkantenteil 18, die sich zu der Hinterkantenrichtung hin erstrecken, um sich beinnahe parallel mit dem zentralen Teil 10 an jeweiligen Hinterkantenseitenenden der sich erstreckenden Teile 13 und 14 zu biegen. Diese sich erstreckenden Teile 15, 16, 17 und 18 bilden zweite sich erstreckende Teile in der Erfindung und werden aus dem ersten Verbundmaterial gebildet.
Die Oberseite des zentralen Teils 10, der sich erstreckenden Teile 11, 13, 15 und 17 werden durch Biegen einer Bahn aus dem ersten Verbundmaterial gebildet und an der Oberseite des Balkens angeordnet. In ähnlich Weise wird die Unterseite des zentralen Teils 10, der sich erstreckenden Teile 12, 14, 16 und 18 durch Biegen einer Bahn aus dem ersten Verbundmaterial gebildet und an der Unterseite des Balkens angeordnet.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Lead-Lag- und Torsionselement 5 auch einen zentralen oberen Teil 20, erste obere Vorder-Hinterkantenteile 21 und zweite obere Vorder-Hinterkantenteile 22, die auf der oberen Balkenseitenfläche des zentralen Teils 10, der ersten sich erstreckenden Teile (Teile 11, 13) bzw. der zweiten sich erstreckenden Teile (Teile 15, 17) angeordnet sind. In ähnlicher Weise umfasst das Elemente 5 einen zentralen unteren Teil 23, erste untere Vorder-Hinterkantenteile 24 und zweite untere Vorder-Hinterkantenteile 25, die an den unteren Balkenseitenflächen des zentralen Teils 10, der ersten sich erstreckenden Teile (Teile 12, 14) bzw. der zweiten sich erstreckenden Teile (Teil 16, 18) angeordnet sind. Die oberen Teile 20, 21 und 22 bilden einen oberen Teil in der Erfindung, und die unteren Teile 23, 24 und 25 bilden einen unteren Teil in der Erfindung. Diese oberen und unteren Teile werden durch das zweite Verbundmaterial gebildet.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Lead-Lag- und Torsionselement 5 ferner erste Vorderkantenteile 26 und zweite Vorderkantenteile 27, die auf den Balkenvorderkantenseitenflächen der ersten sich erstreckenden Teile (Teile 11, 12) bzw. der zweiten sich erstreckenden Teile (Teile 15, 16) angeordnet sind. In ähnlicher Weise umfasst das Element 5 erste Hinterkantenteile 28 und zweite Hinterkantenteile 29, die auf den Balkenhinterkantenseitenflächen der ersten sich erstreckenden Teile (Teile 13, 14) bzw. der zweiten sich erstreckenden Teile (Teile 17, 18) angeordnet sind. Die Vorderkantenteile 26 und 27 bilden einen Vorderkantenteil in der Erfindung, und die Hinterkantenteile 28 und 29 bilden einen Hinterkantenteil in der Erfindung. Diese Vorder- und Hinterkantenteile werden durch das zweite Verbundmaterial gebildet.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Lead-Lag- und Torsionselement 5 ferner einen Abdeckteil 30, der durch das dritte Verbundmaterial gebildet wird, welches die Oberflächen der Teile 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 und 29 bedeckt. Als das dritte Verbundmaterial kann, wie bei dem ersten Verbundmaterial, bandartiges, glasfaserverstärktes Verbundmaterial verwendet werden, das durch Erhärten eines Prepreg durch Imprägnieren von Glasfasergewebe mit wärmehärtendem Harz erhalten wird.
Der durch das erste Verbundmaterial gebildete zentrale Teil 10, der zentrale obere Teil 20 und untere Teil 23, die durch das zweite Verbundmaterial gebildet werden, und der durch das dritte Verbundmaterial gebildete Abdeckteil 30 bilden einen zentralen Teil (länglicher, beinahe plattenartiger Teil schmaler Breite) der Erfindung. Die durch die ersten Verbundmaterialen gebildeten, sich erstreckenden Teile 11, 12, 13 und 14, die durch das zweite Verbundmaterial gebildeten Teile 21, 24, 26 und 28 und der durch das dritte Verbundmaterial gebildete Abdeckteil 30 bilden Mittelteile in der Erfindung. Die Mittelteile sind beinahe plattenartige Teile, die sich von beiden Enden fortsetzen und abzweigen, wobei sie sich entlang der Längsrichtung des zentralen Teils erstrecken und nach oben und nach unten erstrecken. Die durch die ersten Verbundmaterialien gebildeten, sich erstreckenden Teile 15, 16, 17 und 18, die durch das zweite Verbundmaterial gebildeten Teile 22, 25, 27 und 29 und der durch das dritte Verbundmaterial gebildete Abdeckteil 30 bilden Kantenteile in der Erfindung. Die Kantenteile sind beinahe plattenartige Teile, die sich von den jeweiligen Enden der Mittelteile fortsetzen und biegen, und sich beinahe parallel mit dem zentralen Teil erstrecken.
Ein Vorderkantenseitenabzweigteil 40 wird durch den zentralen Teil 10, die sich erstreckenden Teilen 11, 12, die oberen Teile 20, 21, unteren Teile 23, 24, Vorderkantenteile 26 und den Abdeckteil 30 gebildet. In ähnlicher Weise wird ein Hinterkantenseitenabzweigteil 50 durch die Teile 10, 13, 14, 20, 21, 23, 24, 28 und 30 gebildet. Diese Abzweigteile 40 und 50 bezeichnen Abzweigteile der Erfindung.
Vorderkantenseitenbiegeteile 60 werden durch die sich erstreckenden Teile 11, 12, 15, 16, oberen Teile 21, 22, unteren Teile 24, 25, Vorderkantenteile 26, 27 und den Abdeckteil 30 gebildet. In ähnlicher Weise bilden die Teile 13, 14, 17, 18, 21, 22, 24, 25, 28, 29 und 30 Hinterkantenseitenbiegeteile 70. Diese Biegeteile 60 und 70 bezeichnen Biegeteile in der Erfindung. Die Abzweigteile (Abzweigteile 40 und 50) und Biegeteile (Biegeteile 60 und 70) stellen Ecken in der Erfindung dar.
Der Vorderkantenseitenabzweigteil 40 umfasst, wie in 2 gezeigt, eine obere Vorderkantenkonkavität 41 an der Balkenoberseite, eine untere Vorderkantenkonkavität 42 an der Balkenunterseite, und eine Vorderseitenkonkavität 43 an der Balkenvorderkantenseite. Der Hinterkantenseitenabzweigteil 50 umfasst eine obere Hinterkantenkonkavität 51 an der Balkenoberseite, eine untere Hinterkantenkonkavität 52 an der Balkenunterseite, und eine Hinterseitenkonkavität 53 an der Balkenhinterkantenseite.
Jeder der Vorderkantenseitenbiegeteile 60 weist, wie in 2 gezeigt, eine äußere Vorderkantenkonkavität 61 an der Balkenober- oder Unterseite und eine innere Vorderkantenkonkavität 62 an der Balkenvorderkantenseite auf. In ähnlicher Weise weist jeder der Hinterkantenseitenbiegeteile 70 eine äußere Hinterkantenkonkavität 71 an der Balkenober- oder Unterseite und eine innere Hinterkantenkonkavität 72 an der Balkenhinterkantenseite auf.
Die Vorderkantenseitenkonkavitäten 41, 42, 43, 61 und 62, Hinterkantenseitenkonkavitäten 51, 52, 53, 71 und 72 stellen Konkavitäten in der Erfindung dar. Diese Konkavitäten reduzieren wirksam die Drehsteifigkeit des Lead-Lag- und Torsionselements 5.
Die minimale Querschnittsdicke des plattenartigen Teils an dem konkaven Teil wird vorzugsweise auf 80–90% der Plattendicke an dem flachen Teil mit der Konkavität festgelegt. Übermäßige Tiefe der Konkavität reduziert die Stabilität des Lead-Lag- und Torsionselements 5, und unzureichende Tiefe der Konkavität reduziert nicht die Drehsteifigkeit des Elements 5.
Es sollen nun die Formen von Konkavitäten, die an den Abzweigteilen und Biegeteilen an dem Element 5 vorgesehen sind, und die Formschablonen zum Ausbilden der Konkavitäten unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. Hier sollen nur die Formen der an dem Vorderkantenseitenabzweigteil 50 und Biegeteilen 70 vorgesehen Konkavitäten und der Formschablonen für diese beschrieben werden, und die Beschreibung von im wesentlichen ähnlichen für die Vorderkantenseitenteile 40 und 60 werden weggelassen.
Die untere Hinterkantenkonkavität 52 ist so geformt, dass Entfernung einer unteren Formschablone 200, die später erklärt werden soll, in der Balkenabwärtsrichtung nicht behindert wird. Mit anderen Worten, der Querschnitt der Konkavität 52 hat eine ungefähre Bogenform, um glatt und durchgehend an zwei Oberflächen anzuschließen, die den Abzweigteil 50 bilden, und die Konkavität wird zur Innenseite erweiterter Ebenen P1 und P2 der beiden Oberflächen hin ausgebildet. Die äußere Hinterkantenkonkavität 71 hat auch, wie bei der Konkavität 52, eine solche Form, dass sie Entfernung der Schablone 200 nach unten nicht behindert. In ähnlicher Weise werden die obere Hinterkantenkonkavität 51 und die äußere Hinterkantenkonkavität 71 so geformt, um Entfernung einer oberen Formschablone 100, die später erklärt werden soll, in der Balkenaufwärtsrichtung nicht zu behindern.
Die innere Hinterkantenkonkavität 72 wird so geformt, um Entfernung einer Seitenformschablone 300, die später erklärt werden soll, in der Balkenhinterkantenrichtung nicht zu behindern. Die Hinterseitenkonkavität 53 hat auch, wie bei der Konkavität 72, eine solche Form, dass sie Entfernung der Schablone 300 in der Balkenhinterkantenrichtung nicht behindert.
Wie in 3 gezeigt, wird das Lead-Lag- und Torsionselement 5 unter Verwendung der an der Balkenoberseite angeordneten oberen Formschablone 100, der unteren Formschablone 200, die an der Balkenunterseite angeordnet ist, und der Seitenformschablonen 300 geformt, die an den Balkenvorder- und Hinterkantenseiten angeordnet sind. Diese Formschablonen umfassen die erforderlichen konvexen Teile an jeweiligen konventionellen Schablonen.
Die obere Formschablone 100 umfasst eine erste Konvexität 110 zum Bilden der Konkavität 51, und eine zweite Konvexität 120 zum Bilden der Konkavität 71. Die untere Formschablone 200 umfasst eine erste Konvexität 210 zum Bilden der Konkavität 52, und eine zweite Konvexität 220 zum Bilden der Konkavität 71. Die Seitenformschablone 300 umfasst eine erste Konvexität 310 zum Formen der Konkavität 53, und zweite Konvexitäten 320 zum Bilden der Konkavitäten 72.
An jeder an dem Lead-Lag- und Torsionselement 5 vorgesehenen konkaven Oberfläche wird ein Verstärkungsblech 80 zur Verstärkung angebracht. 4A ist eine schematische perspektivische Ansicht, die das Lead-Lag- und Torsionselement 5 zeigt, dessen Konkavitäten mit jeweiligen Verstärkungsblechen 80 (schraffierte Teile) bedeckt sind. 4B ist eine Darstellung, die die Konkavitäten mit den daran befestigten Verstärkungsblechen zeigt, die an der Balkenhinterkantenseite des Elements 5 vorgesehen sind. 4C ist eine vergrößerte Ansicht eines eingekreisten Teils 4C in 4B.
Das Verstärkungsblech 80 ist ein Element, das aus Verbundmaterial besteht, welches jede Konkavität auf der Oberfläche des Lead-Lag- und Torsionselements 5 bedeckt und verstärkt. Als das Verstärkungsblech 80 kann ein faserverstärktes Verbundmaterial vom Bahntyp verwendet werden, das aus einem Prepreg zum Imprägnieren eines gewobenen verstärkten Verbundfasermaterials mit einem wärmehärtenden Harz hergestellt wird.
In der Ausführungsform umfasst das Verstärkungsblech 80 laminierte mehrere Bleche aus faserverstärkten Verbundelementen 81, wie in 4C gezeigt ist. Die Verstärkungsbleche 80 können die Abzweigteile und Biegeteile verstärken, deren Plattendicke durch die Konkavitäten reduziert ist, um dadurch die Stabilität des Balkens gegen Biegelasten und Verdrehungslasten zu verbessern. Es ist zu bevorzugen, die minimale Querschnittsdicke der Abzweigteile und der Biegeteile mit den an den Konkavitäten befestigten Verstärkungsblechen auf innerhalb 80% der Dicke des flachen Teils festzulegen.
Es soll nun ein Formverfahren für das Lead-Lag- und Torsionselement 5 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben werden. 5 stellt eine Anordnung von Verbundelementen und Formschablonen zum Zeitpunkt des Formens der Balkenhinterkantenseite des Elements 5 dar. Es soll nur der Formprozess für den Balkenhinterkantenteil erklärt werden, der für den Vorderkantenteil ist jedoch im Wesentlichen der gleiche.
Zuerst werden, wie in 5 gezeigt ist, zwei Bahnen aus ersten Verbundmaterialien 1A und 1B so angeordnet, dass Teile 10A, 10B, die zu dem zentralen Teil 10 werden sollen, gestapelt werden können. Dann wird das an die Oberseite gelegte Element 1A gebogen, um einen Teil 13A, der zum ersten oberen, sich erstreckenden Teil 13 werden soll, und einen Teil zu bilden, der zum zweiten oberen, sich erstreckenden Teil 17 (nicht gezeigt) werden soll. In ähnlicher Weise wird das an der unteren Seite angeordnete Element 1B zum Bilden eines Teils 14B, der zum ersten unteren, sich erstreckenden Hinterkantenteil 14 werden soll, und eines Teils 18B gebogen, der zum zweiten unteren, sich erstreckenden Hinterkantenteil 18 werden soll.
Als nächstes wird über den Teilen 10A, 13A und dem Teil, der zu dem aus dem ersten Verbundmaterial 1A gebildeten Teil 17 werden soll, jeweils ein Teil 20C, der zum zentralen oberen Teil 20 werden soll, ein Teil 21C, der zum ersten oberen Teil 21 werden soll, und ein Teil angeordnet, der zum zweiten oberen Teil 22 (nicht gezeigt) werden soll, welche aus dem zweiten Verbundmaterial 2C gebildet sind.
Hier werden der Teil 20C und der Teil 21C aus dem zweiten Verbundmaterial 2C so geformt, um die obere Hinterkantenkonkavität 51 zu bilden (Verweis auf 5).
In ähnlicher Weise werden unter den Teilen 10B, 14B und 18B des ersten Verbundmaterials 1B jeweils ein Teil 23C, der zum zentralen unteren Teil 23 werden soll, ein Teil 24C, der zum ersten unteren Teil 24 werden soll, und ein Teil 25C angeordnet, der zum zweiten unteren Teil 25 werden soll, die aus dem zweiten Verbundmaterial 2C gebildet sind.
Hier werden der Teil 23C und der Teil 24C so geformt, um die untere Hinterkantenkonkavität 52 zu bilden. Der Teil 24C und der Teil 25C werden auch so geformt, um die äußere Hinterkantenkonkavität 71 zu bilden.
An der Hinterkantenseite des Teils 13A und des Teils, der zu dem sich erstreckenden Teil 17 (nicht gezeigt) aus dem ersten Verbundmaterial 1A werden soll, wird ein Teil 28C, der zum ersten Hinterkantenteil 28 werden soll, und ein Teil angeordnet, der zum zweiten Hinterkantenteil 29 werden soll, welche aus dem zweiten Verbundmaterial 2C gebildet sind. In ähnlicher Weise werden an der Hinterkantenseite der Teile 14B und 18B des ersten Verbundmaterials 1B ein Teil 28C, der zum ersten Hinterkantenteil 28 werden soll, und ein Teil 29C angeordnet, der zum zweiten Hinterkantenteil 29 werden soll, die aus dem zweiten Verbundmaterial 2C gebildet sind.
Der oben beschriebene Teil 28C ist so geformt, um die Hinterkantenseitenkonkavität 53 zu bilden. Die Teile 28C und 29C sind auch so geformt, um die innere Hinterkantenkonkavität 72 zu bilden.
Als nächstes werden, wie in 5 gezeigt, faserverstärkte Verbundelemente 81 vom Bahntyp zum Bilden der Verstärkungsbleche 80 auf den Oberflächen des zweiten Verbundmaterials 2C gestapelt, die jede Konkavität der Hinterkantenkonkavitäten 51, 52, 53, 71 und 72 bilden. Danach bedeckt das dritte Verbundmaterial 3D die Oberflächen des zweiten Verbundmaterials 2C und der faserverstärkten Verbundelemente 81 vom Bahntyp.
Anschließend presst die obere Formschablone 100 (nicht gezeigt) gegen das geformte Element, welches die Verbundelemente 1A, 1B, 2C, 81 und 3D aufweist, von der Balkenoberseite, die untere Formschablone 200 von der Balkenunterseite, und die Seitenformschablone 300 von der Balkenhinterkantenseite, um diese Verbundelemente 1A, 1B, 2C, 81 und 3D integriert zu verbinden, wodurch das Lead-Lag- und Torsionselement 5 (Balkenhinterkantenteil) formgepresst wird.
Bei dem Flexbeam 1 gemäß der oben erklärten Ausführungsform weist das Lead-Lag- und Torsionselement 5 Konkavitäten (Vorderkantenkonkavitäten 41, 42, 43, Hinterkantenkonkavitäten 51, 52, 53, äußere und innere Konkavitäten 61, 62, 71 und 72) an jedem der Abzeigteile (40 und 50) und Biegeteile (60 und 70) auf. Ferner weist der Querschnitt jeder Konkavität eine glatt geformte ungefähre Bogenform auf. Die Struktur kann die Drehsteifigkeit des Elements 5 reduzieren und die Kraftkonzentration mäßigen.
Dementsprechend wird die durch Drehverformung verursachte Scherspannung reduziert, um dadurch die Balkenstabilität zu verbessern. Eine Senkung der Drehsteifigkeit des Elements 5 kann auch die Steuerkraft zum Ändern der Blattanstellung reduzieren. Infolgedessen kann diese Struktur die Last auf dem Steuersystem zum Ändern der Anstellung reduzieren, und kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Komponenten verbessern, die das Steuersystem aufbauen.
Das Lead-Lag- und Torsionselement 5 in der Ausführungsform umfasst die Verstärkungsbleche 80 der Verbundelemente, die auf jeder an den Abzweigteilen und Biegeteilen vorgesehenen Konkavität angeordnet sind, wodurch die verbundenen Teile der Verbundelemente an den Abzweigteilen und Biegeteilen verstärkt werden, wobei die Plattendicke jedes Teils durch die Konkavität verdünnt wird. Diese Verstärkung erhöht die Stabilität des Balkens gegen Biegelasten und Verdrehungslasten.
Für den Flexbeam 1 dieser Ausführungsform kann jede Konkavität an den Abzweigteilen und Biegeteilen des Elements 5 einfach durch die Verwendung von Formschablonen gebildet werden, die mit erforderlichen konvexen Teilen (Formschablonen 100, 200 und 300) an jeweiligen konventionellen Schablonen (siehe 3) versehen sind. Deshalb wird Herstellung neuer Formschablonen nicht erforderlich gemacht, wodurch die Kosten zum Herstellen von Schablonen gesenkt werden.
Ferner kann beim Bilden des Elements 5 ein vorhergehend unterteiltes und geformtes zweites Verbundmaterial auf mehrere Teile aufgebracht werden, so dass das zweite Verbundmaterial ohne Ungleichgewicht beim Formen angeordnet werden kann. Deshalb kann die Qualität geformter Waren stabilisiert werden.
Das Lead-Lag- und Torsionselement 5 des Flexbeams 1 gemäß der obigen Ausführungsform ist mit Konkavitäten an beiden Abzweigteilen und allen vier Biegeteilen versehen. Als Alternativen können an einem der zwei Abzweigteile Konkavitäten vorhanden sein, oder an einem bis drei Biegeteilen von den vier Teilen können Konkavitäten vorliegen. Die Konkavitäten können nur an der Balkenoberseite (-Unterseite) jedes der Abzweigteile und Biegeteile, oder nur an der Balkenvorderkantenseite (-hinterkantenseite) derselben vorgesehen sein. Weiter können unter Berücksichtigung der Balkenstabilität die Konkavitäten entweder nur auf Teilen der Abzweigteile oder der Biegeteile vorgesehen sein.
Es soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durch diejenigen mit gewöhnlichen Kenntnissen in diesem Gebiet vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

Flexbeam (1) für Rotorblätter eines Hubschraubers, der Schlagteile (3) und Lead-Lagund Verstellteile (5) aufweist, wobei jeder Lead-Lag- und Verstellteil (5) umfasst: einen zentralen Teil (10, 20, 23) mit einer länglichen plattenartigen Form; Mittelteile (11, 21, 26; 12, 24, 26; 13, 21, 28; 14, 24, 28) jeweils mit einer plattenartigen Form und jeweils mit einer ersten und zweiten Längskantenseite, wobei die Mittelteile integriert und durchgehend an den ersten Seiten entlang beider Längskantenseiten des zentralen Teils verbunden sind, die Mittelteile sich nach oben und nach unten von jeder Längskantenseite des zentralen Teils erstrecken; und Kantenteile (15, 22, 27; 16, 25, 27; 17, 22, 29; 18, 25, 29) jeweils mit einer plattenartigen Form und jeweils mit einer Längskantenseite, wobei die Kantenteile integriert und durchgehend an ihrer Längskantenseite entlang der zweiten Längskantenseite der Mittelteile verbunden sind, und die Kantenteile parallel zu dem zentralen Teil sind; dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt die Überkreuzungen zwischen dem zentralen Teil (10, 20, 23) und den Mittelteilen (11, 21, 26; 12, 24, 26; 13, 21, 28; 14, 24, 28) und zwischen den Mittelteilen und den Kantenteilen (15, 22, 27; 16, 25, 27; 17, 22, 29; 18, 25, 29) Innen- bzw. Außenwinkel aufweisen, wobei bogenförmige Konkavitäten (41–43, 51–53, 61–62, 71–72) an mindestens einem der Winkel ausgebildet sind, und die bogenförmigen Konkavitäten durchgehend und glatt an die beiden den jeweiligen Winkel bildenden Oberflächen anschließen und innerhalb der erweiterten Ebenen der beiden Oberflächen angeordnet sind, wobei der Teil des zentralen Teils, des Mittelteils oder des Kantenteils, der mindestens eine der gebildeten Konkavitäten (41–43, 51–53, 61–62, 71–72) aufweist, eine Querschnittsdicke von 80–90% der Dicke des flachen Teils des zentralen Teils, des Mittelteils oder des Kantenteils aufweist, der die mindestens eine der Konkavitäten aufweist.
Flexbeam nach Anspruch 1, bei dem jeder Lead-Lag- und Verstellteil aufweist: ein erstes Verbundmaterial, das sich in einer Balkenlängsrichtung erstreckt und eine Mehrzahl von Faserausrichtungen aufweist; und ein zweites Verbundmaterial, das sich in der Balkenlängsrichtung erstreckt und die Faserausrichtung in der gleichen Richtung wie der Balkenlängsrichtung aufweist, wobei das erste Verbundmaterial und das zweite Verbundmaterial integriert verbunden sind, wobei das erste Verbundmaterial aufweist: einen zentralen Teil (10), der an einer ungefähren Mitte in einer Balkendickenrichtung angeordnet ist und sich in einer Balkenbreitenrichtung erstreckt; erste sich erstreckende Teile (11–14), die sich in einer Balkenvorderkantenrichtung und einer Balkenhinterkantenrichtung so erstrecken, um von beiden Enden des zentralen Teils zu den oberen und unteren Richtungen des Balkens abzuzweigen; und zweite sich erstreckende Teile (15–16), die sich in der Balkenvorderkantenrichtung und der Balkenhinterkantenrichtung so erstrecken, um sich beinahe parallel zu dem zentralen Teil an Enden der ersten sich erstreckenden Teile zu biegen; und das zweite Verbundmaterial aufweist: obere und untere Teile (20–25), die auf der oberen und unteren Oberfläche des zentralen Teils der ersten sich erstreckenden Teile bzw. der zweiten sich erstreckenden Teile angeordnet sind; und Vorder- und Hinterkantenteile (26–29), die auf den Balkenvorderkanten- und Hinterkantenseitenflächen der ersten sich erstreckenden Teile und der zweiten sich erstreckenden Teile angeordnet sind, wobei die Konkavitäten (41–43, 51–53, 61–62, 71–72) an den durch den zentralen Teil, die ersten sich erstreckenden Teile, die oberen und unteren Teile und die Vorder- und Hinterkantenteile gebildeten Verzweigungsteilen (40, 50) und/oder an den Biegeteilen (60, 70) ausgebildet sind, die durch die ersten sich erstreckenden Teile, die zweiten sich erstreckenden Teile, die oberen und unteren Teile und die Vorder- und Hinterkantenteile gebildet werden.
Flexbeam nach Anspruch 1, oder 2, der ferner ein Verstärkungsblech aus Verbundmaterial zum Bedecken mindestens einer der Konkavitäten aufweist.
Flexbeam nach Anspruch 3, bei dem das Verstärkungsblech aus einem Bahntyp aus faserverstärktem Verbundmaterial hergestellt wird, das aus einem Prepreg hergestellt wird, welches durch Imprägnieren eines gewobenen verstärkten Verbundfasermaterials mit einem wärmehärtenden Harz erhalten wird.
Flexbeam nach einem der Ansprüche 2–4, bei dem das erste Verbundmaterial ein glasfaserverstärktes Material ist, das eine oder mehrere Bahnen aus Prepreg aufweist, welches durch Imprägnieren einer gewobenen Glasfaser mit einem wärmehärtenden Harz erhalten wird.
Flexbeam nach einem der Ansprüche 2–5, bei dem das zweite Verbundmaterial ein Schleifenmaterial ist, in dem sich Glasfasern in einer Richtung erstrecken und mit einem wärmehärtenden Harz imprägniert sind.
Flexbeam nach einem der Ansprüche 2–6, der ferner ein drittes Verbundmaterial aufweist, das Oberflächen der Teile bedeckt, die das erste und zweite Verbundmaterial aufweisen.
Flexbeam nach Anspruch 7, bei dem das dritte Verbundmaterial ein glasfaserverstärktes Material ist, das eine oder mehrere Bahnen aus Prepreg aufweist, das durch Imprägnieren einer gewobenen Glasfaser mit einem wärmehärtenden Harz erhalten wird.