DE102006023557A1 - Rotor blade for helicopter, has distributed dimples provided on upper side and/or lower side of rotor blade in matrix, where dimples possess circular cross section, and are intended in area of point of rotor blade - Google Patents

Rotor blade for helicopter, has distributed dimples provided on upper side and/or lower side of rotor blade in matrix, where dimples possess circular cross section, and are intended in area of point of rotor blade Download PDF

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Abstract

The rotor blade (2) has distributed dimples (8) provided on an upper side (6) and/or a lower side (7) of the rotor blade in a matrix (17), where the dimples possess a circular cross section. The dimples are intended in an area of a point (4) of the rotor blade, where depth of the dimples amounts to 15 to 30 percent of thickness of the rotor blade. The dimples are arranged in straight-lined rows (18-30).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für einen Helikopter.The The invention relates to a rotor blade for a helicopter.

STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY

Eine Minderung eines durch den Betrieb eines Helikopters entstehenden Lärms ist in den letzten 20 Jahren zu einem zentralen Gegenstand der Forschungs- und Entwicklungsvorhaben in der Rotorindustrie geworden. In den Literaturstellen

  • [1] Schmitz F. H.: Rotor Noise, Aeroacoustics of Flight Vehicles, Theory and Practice Vol. 1, Noise Sources, Acoustical Society of America, New York, 1995
  • [2] Santa Maria O. L., Farassat F., Morris P. J.: Two-dimensional Fourier Transform Analysis of Helicopter Flyover Noise, 55th Annual Forum of the American Helicopter Society, Montreal, Canada, 1999
sind als für eine Lärmemission verantwortliche Quellen Triebwerkslärm und so genannter Grenzschichtlärm genannt. Als dominanteste Quelle für eine unerwünschte Schallabstrahlung wird allerdings eine Wechselwirkung von im Bereich von Spitzen von Rotorblättern des Helikopters entstehenden Wirbeln mit nachfolgenden Rotorblättern beschrieben. Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, dass eine Stärke der vorgenannten Wechselwirkung abhängt von der Stärke der sich ausbildenden Wirbel sowie dem Abstand eines derartigen Wirbels zu einem nachfolgenden Rotorblatt. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Wechselwirkung zwischen Wirbel und Spitze des Rotorblatts an unterschiedlichen Positionen in der Ebene, in der die Rotorblätter rotieren, auftreten kann. Neben einer unerwünschten Lärmemission hat die erläuterte Wechselwirkung auch unerwünschte instationäre aerodynamische Beanspruchungen der beteiligten Bauelemente zur Folge.Reducing the noise generated by the operation of a helicopter has become a central theme of research and development in the rotor industry over the last 20 years. In the literature
  • [1] Schmitz FH: Rotor Noise, Aeroacoustics of Flight Vehicles, Theory and Practice Vol. 1, Noise Sources, Acoustical Society of America, New York, 1995
  • [2] Santa Maria OL, Farassat F., Morris PJ: Two-dimensional Fourier Transform Analysis of Helicopter Flyover Noise, 55 th Annual Forum of the American Helicopter Society, Montreal, Canada, 1999
are known as sources of noise emission engine noise and so-called boundary layer noise. The most dominant source of unwanted sound radiation, however, an interaction of resulting in the range of tips of rotor blades of the helicopter whirls is described with subsequent rotor blades. Investigations have further shown that a strength of the aforementioned interaction depends on the strength of the forming vortices and the distance of such a vortex to a subsequent rotor blade. Furthermore, it has been found that the interaction between the vortex and the tip of the rotor blade can occur at different positions in the plane in which the rotor blades rotate. In addition to an undesirable noise emission, the interaction explained also undesired transient aerodynamic stresses of the components involved result.

Zur Verminderung oder Vermeidung der genannten unerwünschten Wechselwirkungen sind in der Literatur unterschiedliche Ansätze verfolgt worden:

  • – Als geeignete Maßnahme wurde eine Beeinflussung der Bewegung einzelner Rotorblätter ("individual blade control", IBC) eingeführt, vgl.
  • [3] Richter P., Blaas A.: Full-Scale Wind Tunnel Investigation of an Individual Blade Control System for the BO-105 Hingeless Rotor, 9th European Rotorcraft Forum, Como, Italy, 1993
  • [4] Jacklin S. A., Nguyen K. Q., Blaas A., Richter P.: Full-Scale Wind Tunnel Test of a Helicopter Individual Blade Control System, 50th Annual Forum of the American Helicopter Society, Phoenix, ULSA, 1994
  • [5] Mueller M., Arnold U.T.P., Morbitzer D.: On the Importance and Effectiveness of 2/rev IBC for Noise, Vibration, and Pitch Link Load Reduction, 25th European Rotorcraft Forum, Rome, Italy, 1999
  • – Weiterhin wurde eine Beeinflussung der Bewegung des gesamten Rotors vorgeschlagen ("higher harmonic control", HHC), vgl.
  • [6] Nguyen K., Chopra I.: Application of higher harmonic control (HHC) to hingeless rotors, Vertica Vol. 14, pp 545–556, 1990
  • [7] Lehmann G.: The Effect of Higher Harmonic Control (HHC) On a Four-Bladed Hingeless Model Rotor, Vertica Vol. 9, pp 273–284, 1985
  • [8] Splettstoesser W. R., Lehmann G., van der Wall B.: Initial results of a model rotor higher harmonic control (HHC) wind tunnel experiment on BVI impulsive noise reduction, 15th European Rotorcraft Forum, Amsterdam, Netherlands, 1989
  • – Andere Vorschläge betreffen eine Anbringung von Aufsätzen auf die Spitzen der Rotorblätter zur Reduzierung der Stärke der erzeugten Wirbel, vgl.
  • [9] McAlister K., Tung C., Heineck J. T.: Devices that Alter the Tip Vortex of a Rotor, NASA/TM-2001-209625, AFDD/TR-01-A-003, 2001.
In order to reduce or avoid said unwanted interactions, different approaches have been followed in the literature:
  • - As an appropriate measure, an influence on the movement of individual rotor blades ("individual blade control", IBC) was introduced, cf.
  • [3] Judge P., Blaas A .: Full-Scale Wind Tunnel Investigation of an individual blade control system for the BO-105 hingeless rotor 9 th European Rotorcraft Forum, Como, Italy, 1993
  • [4] Jacklin SA, Nguyen KQ, Blaas A., Richter P .: Full-Scale Wind Tunnel Test of a Helicopter Individual Blade Control System, 50 th Annual Forum of the American Helicopter Society, Phoenix, ULSA, 1994
  • [5] Mueller M., Arnold UTP, Morbitzer D .: On the Importance and Effectiveness of 2 / rev IBC for Noise, Vibration, and Pitch Link Load Reduction, 25 th European Rotorcraft Forum, Rome, Italy, 1999
  • - Furthermore, an influence on the movement of the entire rotor has been proposed ("higher harmonic control", HHC), cf.
  • [6] Nguyen K., Chopra I .: Application of Higher Harmonic Control (HHC) to Hedeless Rotors, Vertica Vol. 14, pp 545-556, 1990
  • [7] Lehmann G .: The Effect of Higher Harmonic Control (HHC) On a Four-Bladed Hingeless Model Rotor, Vertica Vol. 9, pp. 273-284, 1985
  • [8] Splettstoesser WR, Lehmann G. van der Wall B: Initial results of a model rotor higher harmonic control (HHC) wind tunnel experiment on BVI impulsive noise reduction, 15 th European Rotorcraft Forum, Amsterdam, Netherlands, 1989
  • Other proposals relate to attachment of tips to the tips of the rotor blades to reduce the strength of the generated vortices, cf.
  • [9] McAlister K., Tung C., Heineck JT: Devices that Alter the Tip Vortex of a Rotor, NASA / TM-2001-209625, AFDD / TR-01-A-003, 2001.

AUFGABE DER ERFINDUNGTASK OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alternative oder zusätzliche Maßnahmen zur Verminderung einer Schallemission und/oder instationärer aerodynamischer Belastungen vorzuschlagen.Of the Invention is based on the object, alternative or additional activities for the reduction of a sound emission and / or unsteady aerodynamic To suggest loads.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 9.The The object of the invention according to the invention with the features of the independent claim 1 solved. Further embodiments of the invention will become apparent accordingly the features of the claims 2 to 9.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION THE INVENTION

Erfindungsgemäß besitzt die Oberseite und/oder die Unterseite des Rotorblatts mehrere Dimples. Unter einem "Dimple" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Ausnehmung beliebigen Querschnitts verstanden, die ungefähr vertikal zur Rotationsebene des Rotorblatts in das Rotorblatt eingebracht ist. Durch die Anordnung von derartigen Dimples im Bereich der Ober- und/oder Unterseite des Rotorblatts wird das Rotorblatt von einer aus dem Stand der Technik bekannten grundsätzlich "glatten" Ausbildung gezielt mit "Unebenheiten" versehen. Im in Strömungsrichtung vorderen Bereich der Dimples sind durch die Dimples Vertiefungen oder Hinterschneidungen gebildet, während in den in Strömungsrichtung hinteren Bereichen der Dimples Kanten oder Vorsprünge von diesen gebildet sind. Für den Fachmann zu erwarten wäre u. U., dass für eine möglichst geringe Schallemission die Rotorblätter möglichst glatt oder eben im Bereich der Unter- oder Oberseite, ggf. mit einer kontinuierlichen Krümmung in Strömungsrichtung ausgebildet werden müssen. Überraschend hat sich bei der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen gezeigt, dass die Schallemission abweichend von der zuvor erläuterten Vermutung verringert werden kann, wenn die Ober- oder Unterseite über Dimples verfügt. Es ist zu vermuten, dass für eine derartige Verringerung der Schallemission infolge der Dimples eine verringerte Neigung einer Wirbelbildung bzw. eine Bildung von Wirbeln mit geringerer Stärke im Bereich der Blattspitzen besteht. Ebenfalls möglich ist, dass im Bereich der Dimples gezielt eine Störung der aerodynamischen Bedingungen erzeugt wird, die dann in Wechselwirkung mit dem Entstehungsort der eigentlichen Wirbel tritt und entweder dort die eigentlichen Wirbel mit verringerter Stärke entstehen lässt oder mit entstandenen Wirbeln zu einer Reduzierung der Auswirkungen bis zu einem Zusammentreffen mit einem nachfolgenden Rotorblatt interagiert. Weiterhin von Vorteil ist, dass durch die gezielte Auswahl der Anordnungsorte der Dimples auf dem Rotorblatt an gezielten Stellen des Rotorblatts auf die aerodynamischen Verhältnisse eingewirkt werden kann. Hierbei ist es auch denkbar, dass eine Entstehung von Wirbeln durch die Anordnung von Dimples gezielt von einem eigentlichen Entstehungsort weg verlagert werden, beispielsweise von der Spitze des Rotorblatts weg in Richtung der Rotationsachse des Rotorblatts.According to the invention, the upper side and / or the lower side of the rotor blade has a plurality of dimples. In the context of the present invention, a "dimple" is understood to mean a recess of any cross-section which is introduced into the rotor blade approximately vertically to the plane of rotation of the rotor blade. By arranging such dimples in the region of the upper and / or lower side of the rotor blade, the rotor blade is purposefully provided with "unevenness" by a basically "smooth" design known from the prior art. In the upstream direction of the dimples depressions or undercuts are formed by the dimples, while in the downstream direction of the dimples edges or protrusions of the sen are formed. For the expert would expect u. U., that for the lowest possible acoustic emission, the rotor blades as smooth as possible or just in the bottom or top, if necessary, must be formed with a continuous curvature in the flow direction. Surprisingly, it has been found in the experiments underlying the invention that the sound emission can deviate from the previously explained presumption can be reduced if the top or bottom has dimples. It is to be presumed that for such a reduction of the acoustic emission due to the dimples there is a reduced tendency of vortex formation or formation of lower strength vortices in the area of the blade tips. It is also possible that in the field of dimples targeted a disturbance of the aerodynamic conditions is generated, which then interacts with the origin of the actual vortex and either there creates the actual vortex with reduced strength or with resulting eddies to a reduction of the effects up interacts with a subsequent rotor blade. Another advantage is that can be acted upon by the targeted selection of the placement of the Dimples on the rotor blade at specific points of the rotor blade on the aerodynamic conditions. Here, it is also conceivable that a formation of vortices are deliberately displaced away from an actual point of origin by the arrangement of dimples, for example away from the tip of the rotor blade in the direction of the axis of rotation of the rotor blade.

Erfindungsgemäß sind die mehreren Dimples in einer Matrix über das gesamte Rotorblatt, einen Teil des Rotorblatts oder einen Bereich der Spitze des Rotorblatts verteilt. Hierbei kann die Matrix ein regelmäßiges oder stochastisches Verteilungsmuster beinhalten, beispielsweise eine Anordnung in geradlinigen Reihen, eine wellenförmige Anordnung, eine kurvenförmige Anordnung, eine zick-zack-förmige Anordnung, u. U. mit mehreren in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Reihen. Über die gezielte Auswahl der Matrix für eine Verteilung der Dimples kann den jeweiligen Strömungsverhältnissen bei dem Helikopter, insbesondere den Abmessungen des Rotorblatts, der Länge des Rotorblatts, den Rotationsgeschwindigkeiten und der Folge benachbarter Rotorblätter, gezielt Rechnung getragen werden.According to the invention several dimples in a matrix over the entire rotor blade, a portion of the rotor blade or a portion of the tip of the rotor blade distributed. Here, the matrix may include a regular or stochastic distribution pattern, For example, an arrangement in linear rows, a wave-shaped arrangement, a curved Arrangement, a zig-zag arrangement, u. U. with several in the flow direction behind the other arranged rows. about the targeted selection of the matrix for a distribution of dimples can the respective flow conditions in the helicopter, in particular the dimensions of the rotor blade, the length of the rotor blade, the rotational speeds and the sequence of adjacent rotor blades, specifically taken into account.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erfordert lediglich geringe Modifikationen insbesondere im Bereich von Spitzen der Rotorblätter, wobei die Grundgeometrie des Rotorblatts beibehalten werden kann. Dies hat den Vorteil, dass für eine industrielle Fertigung der Rotorblätter die für eine Fertigung eingesetzten Maschinen, die in aufwendigen Optimierungsprozessen ausgelegt worden sind, grundsätzlich weiterverwendet werden können.The inventive design requires only minor modifications, especially in the field from tips of the rotor blades, wherein the basic geometry of the rotor blade can be maintained. This has the advantage that for an industrial production of the rotor blades used for a production Machines that have been designed in elaborate optimization processes are, basically can continue to be used.

Für eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotorblatts besitzen die Dimples einen kreisförmigen Querschnitt. U. U. ist ein derartiger kreisförmiger Querschnitt besonders einfach zu fertigen, beispielsweise durch Einbringen der Dimples durch ein spanabhebendes Verfahren mit einem rotierenden Werkzeug. Ebenfalls möglich ist die Einbringung der Dimples in einem formgebenden oder pressenden Verfahren oder eine Herstellung der Dimples unmittelbar mit Herstellung des Rotorblatts.For another Embodiment of the rotor blade according to the invention the dimples have a circular cross-section. U. U. is such a circular Cross section particularly easy to manufacture, for example by Introduction of the dimples by a machining method with a rotating tool. Also possible is the introduction of the Dimples in a shaping or pressing process or a Production of the dimples directly with production of the rotor blade.

Entsprechend einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind in dem Rotorblatt Reihen mehrerer Dimples gegenüber einer Rotationsbewegungsrichtung des zugeordneten Abschnitts des Rotorblatts unter einem spitzen Winkel orientiert. Hierbei bezeichnet die Rotationsbewegungsrichtung die Umfangsgeschwindigkeit des Rotorblatts bei mit dem Helikopter mitbewegtem Bezugssystem. Möglich ist, dass die Anordnung der Reihen unter dem genannten spitzen Winkel der Anströmung des Rotorblatts Rechnung trägt, die einerseits über die Rotationsbewegungsrichtung und andererseits durch die Bewegung der Rotationsachse damit durch die Gesamtbewegung des Helikopters beeinflusst wird. Andererseits kann über eine Anordnung einer Reihe unter einem spitzen Winkel ein größerer Längsbereich des Rotorblatts mit einer Reihe von Dimples überdeckt werden. Ebenfalls denkbar ist die gezielte Beeinflussung der Strömung durch die Dimples infolge der reihenförmigen Anordnung unter einem spitzen Winkel mit Strömungs- oder Störungsrichtungen, die (auch) in Richtung der Längsachse des Rotorblatts orientiert sind.Corresponding Another proposal of the invention are in the rotor blade rows several dimples opposite a rotational movement direction of the associated portion of Rotor blade oriented at an acute angle. Hereby designated the rotational movement direction, the peripheral speed of the rotor blade when moving with the helicopter reference frame. It is possible that the arrangement of the rows under said acute angle of inflow of the rotor blade, the one hand over the direction of rotation and the movement the axis of rotation thus by the overall movement of the helicopter being affected. On the other hand, about an arrangement of a series at an acute angle, a larger longitudinal area of the rotor blade covered with a series of dimples. Also conceivable is the targeted influencing of the flow through the dimples as a result of the row-shaped Arrangement at an acute angle with directions of flow or disturbance, the (also) in the direction of the longitudinal axis of the rotor blade are oriented.

Für eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotorblatts beträgt die Tiefe der Dimples jeweils 15–30 % der Dicke des Rotorblatts. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Auslegung einerseits optimal hinsichtlich einer Beeinflussung der Strömungsverhältnisse ist und andererseits hinsichtlich der Festigkeitsanforderungen für das Rotorblatt.For another Embodiment of the rotor blade according to the invention is the depth of the dimples each 15-30% of the thickness of the rotor blade. It has shown that such a design on the one hand optimally in terms of influencing the flow conditions and on the other hand in terms of strength requirements for the rotor blade.

Eine besonders feinfühlige Einstellung der Beeinflussung der Strömungsverhältnisse ist möglich, wenn die Tiefe der Dimples, die Querschnittsfläche der Dimples und/oder der Abstand benachbarter Dimples in Richtung der Längsachse des Rotorblatts veränderlich ist. Beispielsweise können die Tiefe und die Querschnittsfläche der Dimples in Richtung der Spitze des Rotorblatts zunehmen, während der Abstand benachbarter Dimples in Richtung der Spitze des Rotorblatts abnimmt, so dass der Einfluss der Dimples im Bereich der Spitze des Rotorblatts verstärkt werden kann.A very sensitive Adjustment of the influence of the flow conditions is possible, if the depth of the dimples, the cross-sectional area of the dimples and / or the Distance of adjacent dimples in the direction of the longitudinal axis of the rotor blade variable is. For example, you can the depth and cross-sectional area the dimples increase in the direction of the tip of the rotor blade, while the Distance of adjacent dimples towards the tip of the rotor blade decreases, so the influence of dimples in the area of the tip of the rotor blade reinforced can be.

In alternativer oder kumulativer Ausgestaltung der Erfindung ist die Tiefe der Dimples, die Querschnittsfläche der Dimples und/oder der Abstand der Dimples quer zu der Längsachse des Rotorblatts veränderlich, so dass "stromaufwärts" angeordnete Dimples anders ausgebildet sein können als "stromabwärts" angeordnete Dimples, so dass beispielsweise im Zuge einer Über strömung eines Teilbereichs des Rotorblatts die Strömung mit zunehmendem Strömungsweg größeren Störungen ausgesetzt ist.In alternative or cumulative form tion of the invention, the depth of the dimples, the cross-sectional area of the dimples and / or the distance of the dimples transversely to the longitudinal axis of the rotor blade variable, so that "upstream" arranged Dimples can be designed differently than "downstream" arranged Dimples, so that for example in In the course of an overflow of a portion of the rotor blade, the flow is exposed to larger disturbances with increasing flow path.

Für eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotorblatts ist der Abstand benachbarter Dimples 2- bis 3-mal, insbesondere 2,1- bis 2,5-mal so groß wie der Durchmesser der Dimples. Für eine derartige Ausgestaltung können sich u. U. besonders effektive Reduzierungen der Schallemissionen ergeben.For a preferred Embodiment of the rotor blade according to the invention is the distance of adjacent dimples 2 to 3 times, in particular 2.1 to 2.5 times as big as the diameter of the dimples. For Such a configuration can u. U. particularly effective reductions in noise emissions result.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the claims, the Description and the drawings. The in the introduction to the description advantages of features and combinations of several Features are merely exemplary and may be alternative or cumulative come into effect, without the benefits of mandatory embodiments of the invention must be achieved. Other features are the drawings - in particular the illustrated Geometries and the relative dimensions of several components to each other as well as their relative arrangement and operative connection - can be seen. The combination of features of different embodiments the invention or features of different claims is also different from the ones chosen The antecedents of the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to such features as in separate drawings are shown or in their description to be named. These features can be combined with features of different claims. As well can in the claims listed Features for more embodiments the invention omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENSUMMARY THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.in the The invention is described below with reference to the figures preferred embodiments further explained and described.

1 zeigt eine Draufsicht auf einen Helikopter mit vier in einer gemeinsamen Bewegung rotierenden Rotorblättern. 1 shows a plan view of a helicopter with four rotating in a common motion rotor blades.

2 zeigt ein Detail II-II gemäß 1 mit einer Spitze eines erfindungsgemäßen Rotorblatts mit Dimples in Draufsicht (oder in Unteransicht). 2 shows a detail II-II according to 1 with a tip of a rotor blade according to the invention with dimples in plan view (or in bottom view).

3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Rotorblatts. 3 shows a longitudinal section through a portion of a rotor blade according to the invention.

4 zeigt eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Rotorblatts mit in einer Matrix angeordneten Dimples. 4 shows a plan view of a portion of a rotor blade according to the invention with arranged in a matrix Dimples.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt einen Helikopter 1 mit vier Rotorblättern 2. Die Rotorblätter 2 werden gemeinsam in einer horizontalen Ebene oder der Zeichenebene in eine Rotationsbewegungsrichtung 3 oder einer geringfügig gegenüber den vorgenannten Ebenen geneigte Ebene um eine Hochachse des Helikopters verdreht zur Erzeugung einer Antriebsbewegung und/oder zur Erzeugung einer Auftriebskraft. 1 shows a helicopter 1 with four rotor blades 2 , The rotor blades 2 become together in a horizontal plane or the plane of the drawing in a rotational movement direction 3 or a plane slightly inclined with respect to the aforementioned planes about a vertical axis of the helicopter for generating a driving movement and / or for generating a buoyant force.

2 zeigt eine Spitze 4 eines Rotorblatts 2 im Detail. Infolge der Rotationsbewegung des Rotorblatts 2 bewegt sich die Spitze 4 des Rotorblatts 2 mit einer Rotationsgeschwindigkeit 5, der die Geschwindigkeit des Helikopters 1 zur Ermittlung einer Gesamtgeschwindigkeit gegenüber der Umgebung vektoriell überlagert sein kann. Zumindest im Bereich der Spitze 4 besitzt das Rotorblatt 2 auf der Oberseite 6 (oder der Unterseite 7) eine Matrix mit mehreren Dimples 8. 2 shows a tip 4 a rotor blade 2 in detail. As a result of the rotational movement of the rotor blade 2 the tip moves 4 of the rotor blade 2 at a rotational speed 5 , the speed of the helicopter 1 can be vectorially superimposed to determine a total speed with respect to the environment. At least in the area of the top 4 owns the rotor blade 2 on the top 6 (or the bottom 7 ) a matrix with several dimples 8th ,

Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, handelt es sich für die dargestellten Ausführungsformen bei den Dimples 8 um sich ungefähr senkrecht zu der Oberseite 6 bzw. der Unterseite 7 erstreckende Ausnehmungen. Die Ausnehmungen besitzen in dem in 3 dargestellten Längsschnitt eine kurvenförmige, insbesondere einem Kreissegment oder einem abgeplatteten Kreissegment entsprechende Kontur 9, während der Querschnitt 10 kreisförmig ausgebildet ist mit in Richtung des Grundes der Dimples 8 abnehmendem Durchmesser. Im Übergangsbereich von den Dimples 8 zu den weiteren Bereichen der Oberseite 6 oder der Unterseite 7 sind ungefähr kreisförmige Kanten 11 gebildet, die scharfkantig oder abgerundet ausgebildet sein können. Abweichend zu dem dargestellten kreisförmigen Querschnitt und der abgeplatteten kreissegmentförmigen Kontur 9 können Dimples 8 mit beliebigen Querschnitten 10 und beliebigen Konturen 9 zum Einsatz kommen, u. U. auch mit in Richtung des Grunds der Dimples 8 veränderlicher Querschnittsgeometrie.Like from the 3 and 4 it can be seen, it is for the illustrated embodiments in the Dimples 8th about perpendicular to the top 6 or the bottom 7 extending recesses. The recesses have in the in 3 illustrated longitudinal section a curved, in particular a circular segment or a flattened circle segment corresponding contour 9 while the cross section 10 is formed circular in the direction of the bottom of the dimples 8th decreasing diameter. In the transition area of the dimples 8th to the other areas of the top 6 or the bottom 7 are approximately circular edges 11 formed, which can be sharp-edged or rounded. Notwithstanding the illustrated circular cross-section and the flattened circular segment-shaped contour 9 can dimples 8th with arbitrary cross sections 10 and any contours 9 are used, u. U. also with in the direction of the bottom of the dimples 8th variable cross-sectional geometry.

Die Dimples 8 besitzen eine Tiefe 12, die ca. 15–30 % einer Dicke 13 des Rotorblatts 2 beträgt. Beispielsweise beträgt die Tiefe 12 20–25 % der Dicke 13 des Rotorblatts 2. Ein maximaler Durchmesser 14 der Dimples 8 im Bereich der Kanten 11 beträgt ungefähr 40–50 % des Abstands 15 von Mittenachsen 16 von in dem Längsschnitt gemäß 3 benachbarten Dimples 8.The dimples 8th have a depth 12 , which is about 15-30% of a thickness 13 of the rotor blade 2 is. For example, the depth is 12 20-25% of the thickness 13 of the rotor blade 2 , A maximum diameter 14 the dimples 8th in the area of the edges 11 is about 40-50% of the distance 15 from central axes 16 from in the longitudinal section according to 3 neighboring dimples 8th ,

In 2 ist ersichtlich, dass die Dimples 8 in einer vorbestimmten Matrix 17 angeordnet sind: die Dimples 8 sind jeweils in weitestgehend geradlinigen Reihen 18, 19, ... angeordnet, wobei Dimples in einer Reihe mit gleichmäßigen Abständen voneinander beabstandet sind, während benachbarte Reihen ebenfalls gleiche Abstände voneinander besitzen. Die Achsen 20, 21 der Reihen 18, 19 sind unter einem spitzen Winkel 22 nach außen gegenüber einer tangential an die Umfangsrichtung des Rotorblatts 2 orientierten Achse 23 geneigt. Der Winkel 22 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 25° und 60°, insbesondere zwischen 30° und 40°.In 2 it can be seen that the dimples 8th in a predetermined matrix 17 arranged: the dimples 8th are each in largely rectilinear rows 18 . 19 , ..., where dimples are spaced apart in a row at regular intervals, while adjacent rows are also equidistant from one another. The axes 20 . 21 of the ranks 18 . 19 are at an acute angle 22 outwardly against a tangential to the circumferential direction of the rotor blade 2 oriented axis 23 inclined. The angle 22 is preferably in the range between 25 ° and 60 °, in particular between 30 ° and 40 °.

Durch die Verteilung der Dimples 8 über die Reihen 18, 19 wird weiterhin erreicht, dass jeweils zugeordnete Dimples benachbarter Reihen 18, 19, ... Reihen 24, 25, ... bilden, deren Längsachsen 26, 27 unter einem Winkel 28 nach innen gegenüber der Achse 23 orientiert sind. Vorzugsweise beträgt der Winkel 28 zwischen 25° und 60°, insbesondere zwischen 30° und 45°.By the distribution of dimples 8th over the ranks 18 . 19 is further achieved that each associated Dimples adjacent rows 18 . 19 , ... rows 24 . 25 , ..., whose longitudinal axes form 26 . 27 at an angle 28 inward of the axis 23 are oriented. Preferably, the angle is 28 between 25 ° and 60 °, in particular between 30 ° and 45 °.

In 2 ist darüber hinaus zu erkennen, dass Dimples 8 unterschiedlicher Reihen 18, 19, ... ebenfalls in Richtung der Achse 23 orientierte, nebeneinander liegende Reihen 30 bilden.In 2 In addition, it can be seen that Dimples 8th different rows 18 . 19 , ... also in the direction of the axis 23 oriented, adjacent rows 30 form.

Weiterhin ist aus 2 ersichtlich, dass die radial außenliegende Reihe 18 der Dimples 8 der radial außenliegenden Kontur 29 des Rotorblatts derart angepasst ist, dass die Dimples 8 dieser Reihe 18 der Kontur 29 mit geringem Abstand folgen. Die Matrix 17 der Dimples ist für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel insgesamt ungefähr dreieckförmig ausgebildet mit nach vorne orientierter Spitze des Dreiecks, wobei die hinten liegenden Spitzen des Dreiecks, wie in 2 dargestellt, der Kontur des Rotorblatts 2 angepasst sein können oder "abgeschrägt" sein können.Furthermore, it is off 2 it can be seen that the radially outer row 18 the dimples 8th the radially outer contour 29 of the rotor blade is adapted such that the Dimples 8th this series 18 the contour 29 follow with a small distance. The matrix 17 the dimples is for that in 2 illustrated embodiment generally approximately triangular shaped with forward oriented tip of the triangle, the rear tips of the triangle, as in 2 represented, the contour of the rotor blade 2 may be adapted or "beveled".

Abweichend zu den dargestellten Ausführungsformen ist es möglich, dass sich die Dimples nicht lediglich im Bereich der Spitze 4 des Rotorblatts 2 erstrecken, sondern auch in weiteren Teilbereichen, beispielsweise mit kontinuierlichem Übergang zu der Spitze 4. Hierbei können die Geometrie der Dimples 8, deren Abstand und deren Tiefe über die Längsachse des Rotorblatts 2 und/oder quer zur Längsachse des Rotorblatts 2 variieren, beispielsweise radial nach außen zunehmen.Unlike the illustrated embodiments, it is possible that the dimples not only in the region of the tip 4 of the rotor blade 2 extend, but also in other sub-areas, for example, with a continuous transition to the top 4 , Here, the geometry of the dimples 8th , their distance and their depth over the longitudinal axis of the rotor blade 2 and / or transverse to the longitudinal axis of the rotor blade 2 vary, for example, increase radially outward.

Die Dimples 8 können nach der Grundfertigung der Rotorblätter 2 nachträglich in diese eingebracht werden, beispielsweise mit einem spanabhebenden Verfahren oder mit einem nachfolgenden formenden Verfahren. Weiterhin kann im Bereich der Oberflächen der Dimples 8 oder im Bereich der Kanten 11 eine zusätzliche Oberflächenbehandlung erfolgen.The dimples 8th can after the basic production of the rotor blades 2 be subsequently introduced into this, for example with a metal-cutting process or with a subsequent molding process. Furthermore, in the area of the surfaces of the dimples 8th or in the area of the edges 11 an additional surface treatment done.

11
Helikopterhelicopter
22
Rotorblattrotor blade
33
RotationsbewegungsrichtungRotation direction
44
Spitzetop
55
Rotationsgeschwindigkeitrotation speed
66
Oberseitetop
77
Unterseitebottom
88th
DimplesDimples
99
Konturcontour
1010
Querschnittcross-section
1111
Kanteedge
1212
Tiefedepth
1313
Dickethickness
1414
Durchmesserdiameter
1515
Abstanddistance
1616
Mittenachsemid-axis
1717
Matrixmatrix
1818
Reiheline
1919
Reiheline
2020
Achseaxis
2121
Achseaxis
2222
Winkelangle
2323
Achseaxis
2424
Reiheline
2525
Reiheline
2626
Achseaxis
2727
Achseaxis
2828
Winkelangle
2929
Außenkonturouter contour
3030
Reiheline

Claims (9)

Rotorblatt (2) für einen Helikopter (1), dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite (6) und/oder der Unterseite (7) des Rotorblatts (2) in einer Matrix (17) verteilte Dimples (8) vorgesehen sind.Rotor blade ( 2 ) for a helicopter ( 1 ), characterized in that on the upper side ( 6 ) and / or the underside ( 7 ) of the rotor blade ( 2 ) in a matrix ( 17 ) distributed dimples ( 8th ) are provided. Rotorblatt (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimples (8) einen kreisförmigen Querschnitt (10) besitzen.Rotor blade ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the dimples ( 8th ) has a circular cross section ( 10 ). Rotorblatt (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimples (8) im Bereich der Spitze (4) des Rotorblatts (2) vorgesehen sind.Rotor blade ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the dimples ( 8th ) in the area of the tip ( 4 ) of the rotor blade ( 2 ) are provided. Rotorblatt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dimples (8) in einer weitestgehend geradlinigen Reihe (18, 19, ...; 24, 25, ...; 30) angeordnet sind.Rotor blade ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of dimples ( 8th ) in a largely rectilinear series ( 18 . 19 , ...; 24 . 25 , ...; 30 ) are arranged. Rotorblatt (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihen (18, 19, ...; 24, 25, ...) gegenüber der Rotationsbewegungsrichtung (Achse 23) des zugeordneten Abschnitts des Rotorblatts (2) einen spitzen Winkel (22; 28) aufweisen.Rotor blade ( 2 ) according to claim 4, characterized in that the rows ( 18 . 19 , ...; 24 . 25 , ...) with respect to the direction of rotation (axis 23 ) of the associated section of the rotor blade ( 2 ) an acute angle ( 22 ; 28 ) exhibit. Rotorblatt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (12) der Dimples (8) 15 bis 30 % der Dicke (13) des Rotorblatts (2) beträgt.Rotor blade ( 2 ) after one of the preceding ones Claims, characterized in that the depth ( 12 ) the dimples ( 8th ) 15 to 30% of the thickness ( 13 ) of the rotor blade ( 2 ) is. Rotorblatt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (12) der Dimples (8), der Querschnitt (10) der Dimples (8) und/oder der Abstand (15) benachbarter Dimples (8) in Richtung der Längsachse des Rotorblatts (2) veränderlich ist.Rotor blade ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the depth ( 12 ) the dimples ( 8th ), the cross section ( 10 ) the dimples ( 8th ) and / or the distance ( 15 ) of neighboring dimples ( 8th ) in the direction of the longitudinal axis of the rotor blade ( 2 ) is changeable. Rotorblatt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (12) der Dimples (8), der Querschnitt (10) der Dimples (8) und/oder der Abstand (15) benachbarter Dimples (8) quer zu der Längsachse des Rotorblatts (2) veränderlich ist.Rotor blade ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the depth ( 12 ) the dimples ( 8th ), the cross section ( 10 ) the dimples ( 8th ) and / or the distance ( 15 ) of neighboring dimples ( 8th ) transverse to the longitudinal axis of the rotor blade ( 2 ) is changeable. Rotorblatt (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (15) benachbarter Dimples 2- bis 3-mal so groß ist wie der Durchmesser (14) der Dimples (8).Rotor blade ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance ( 15 ) of adjacent dimples is 2 to 3 times the diameter ( 14 ) the dimples ( 8th ).
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