Taumelscheibe (Luftfahrt) - Swashplate (aeronautics)

Eine Taumelscheibe ist ein Gerät, das Eingaben über die Hubschrauberflugsteuerung in die Bewegung der Hauptrotorblätter umwandelt . Da sich die Hauptrotorblätter drehen, werden mit der Taumelscheibe drei Befehle des Piloten vom nicht rotierenden Rumpf an die rotierende Rotornabe und die Hauptblätter übertragen.

Taumelscheibe an einem funkgesteuerten Hubschrauber
1 Nicht rotierender Außenring (blau)
2 Drehen des Innenrings (silber)
3 Kugelgelenk
4 Steuerung (Teilung) verhindert das Drehen des Außenrings
5 Steuerung (Rolle)
6 Gestänge (silber) zum Rotorblatt

Versammlung

Die Taumelscheibe besteht aus zwei Hauptteilen: einer stationären Taumelscheibe und einer rotierenden Taumelscheibe. Die stationäre (äußere) Taumelscheibe ist am Hauptrotormast montiert und über eine Reihe von Stößelstangen mit den zyklischen und kollektiven Steuerungen verbunden. Es kann in alle Richtungen kippen und sich vertikal bewegen. Die rotierende (innere) Taumelscheibe ist mittels eines Lagers an der stationären Taumelscheibe befestigt und darf sich mit dem Hauptrotormast drehen. Ein Verdrehsicherungsglied verhindert, dass sich der innere Taumel unabhängig von den Schaufeln dreht, wodurch ein Drehmoment auf die Aktuatoren ausgeübt würde. Die äußere Taumelscheibe hat typischerweise auch einen Antirotationsschieber, um zu verhindern, dass sie sich dreht. Beide Taumelscheiben kippen als eine Einheit auf und ab. Die rotierende Taumelscheibe ist über die Pitchglieder mit den Pitchhörnern verbunden. Alternative Mechanik zur stationären (äußeren) Taumelscheibe sind der Hexapod und das Universalgelenk . Taumelscheiben für Hubschrauber mit zwei auf derselben Welle montierten Rotoren sind wesentlich komplexer als die Hubschrauber mit einem Rotor.

Zyklische Blattsteuerung

Zyklische Steuerungen werden verwendet, um die Rolle und Neigung eines Hubschraubers zu ändern . Schubstangen oder hydraulische Aktuatoren kippen die äußere Taumelscheibe als Reaktion auf die Befehle des Piloten. Die Taumelscheibe bewegt sich in die intuitiv erwartete Richtung und kippt nach vorne, um beispielsweise auf eine Vorwärts-Eingabe zu reagieren. "Pitch Links" auf den Blades übertragen jedoch die Pitch-Informationen weit vor der tatsächlichen Position des Blades, sodass die Blades Zeit haben, "hochzufliegen" oder "runterzufliegen", um die gewünschte Position zu erreichen. Das heißt, um den Hubschrauber nach vorne zu kippen, sollte der Auftriebsunterschied um die Blätter entlang der Links-Rechts-Ebene maximal sein, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird, das aufgrund der Kreiselpräzession die Rotorscheibe nach vorne und nicht seitwärts kippt.

Kollektive Klingensteuerung

Um die kollektive Steigung der Hauptrotorblätter zu steuern , muss die gesamte Taumelscheibe entlang ihrer Achse nach oben oder unten bewegt werden, ohne die Ausrichtung der zyklischen Steuerungen zu ändern. Herkömmlicherweise wird die gesamte Taumelscheibe durch einen separaten Aktuator entlang der Hauptwelle bewegt. Einige neuere Modellhubschrauber beseitigen jedoch diese mechanisch komplexe Trennung von Funktionen, indem sie drei voneinander abhängige Aktuatoren verwenden, die jeweils die gesamte Taumelscheibe bewegen können. Dies wird als zyklisches / kollektives Tonhöhenmischen bezeichnet .

Animationen

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  Taumelscheibe in Ruheposition.

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  Eine erhöhte Taumelscheibe, die eine negative kollektive Klingensteigung und damit eine Abwärtskraft verursacht. Beachten Sie, dass sich die Querlenker auf der hinteren Seite der Klingen befinden, wodurch die angehobene Taumelscheibe die Klingensteigung verringert.

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  Eine geneigte Taumelscheibe zur zyklischen Klingensteuerung. Beachten Sie die Änderung der Steigung der Klingen während der Drehung.

Geschichte

Die Taumelscheibe wurde ursprünglich 1911 von dem Russen Boris Yuryev vorgeschlagen , obwohl er sie bei seinem ersten Hubschrauber von 1912 nicht verwendete.

Pescara- Hubschrauber (1919–30) sind Hubschrauber mit koaxialen Rotoren , wobei jeder Rotor von einer Taumelscheibe (oszillierendes Lager) gesteuert wird, die vom ersten Steuerknüppel für Hubschrauber angetrieben wird (UK 178.452. Verbesserung in oder in Bezug auf Joy Sticks für Hubschrauber. Datum des Übereinkommens in Spanien: April 12, 1921).

Der französische Ingenieur und Hubschraubervorläufer Etienne Oehmichen reichte am 18. Juni 1926 in Frankreich und später in den USA (12. August 1929) einen Patentantrag für ein Taumelscheibengerät ein.

Heutzutage befindet sich bei den meisten modernen Flugzeugen die Taumelscheibe über dem Getriebe und die Stößelstangen sind außerhalb des Rumpfes sichtbar. Einige frühe Konstruktionen, insbesondere leichte Hubschrauber von Enstrom Helicopter , platzierten sie jedoch unter dem Getriebe und schlossen die rotierenden Stößelstangen in die Hauptwelle ein. Dies reduziert den Widerstand der Rotornabe, da keine freiliegenden Gestänge vorhanden sind.

Andere Taumelscheiben- und Steuerungsdesigns wurden verwendet. Beispielsweise verwenden Kaman Aircraft- Hubschrauber keine herkömmliche Taumelscheibe und betätigen stattdessen Servoklappen an den Rotorblättern, um den Anstellwinkel der Blätter einzustellen.

Verweise