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Schwenkgelenk


Das Schwenkgelenk erlaubt es dem Rotorblatt eines Hubschraubers bzw. Drehflüglers, der Rotation des Rotorkopfes vor- oder nachzueilen. Es verhindert eine Überlastung der Rotorblattwurzel und des Rotorkopfes. Das Schwenkgelenk ermöglicht es dem Rotorblatt, sich mit seiner Rotorblattspitze bis zu 5° weiter nach vorne zu bewegen als der starr am Rotorkopf befestigte Blatthalter (vorzueilen) und bis zu 30° hinter der Drehung des Blatthalters zu bleiben (nachzueilen). Diese Bewegungen werden Schwenken genannt.

Aerodynamische Grundlagen

Der dynamische Auftrieb nimmt bei gleichem Anstellwinkel der Rotorblätter quadratisch zur Anströmgeschwindigkeit zu- bzw. ab. Im Vorwärtsflug wird die Anströmgeschwindigkeit und somit auch der Auftrieb am vorlaufenden Rotorblatt durch den Fahrtwind erhöht, während diese beim rücklaufenden Rotorblatt verringert werden. Vor- bzw. rücklaufendes Rotorblatt erzeugen also einen asymmetrischen Auftrieb.[1]:239

Auswirkungen auf den Hauptrotor

Dadurch, dass sich das vorlaufende Rotorblatt durch den höheren Auftrieb unter Nutzung des Schlaggelenkes nach oben bewegt, reduziert sich der Anstellwinkel und damit sowohl der Auftrieb als auch der Luftwiderstand. Daher versucht das vorlaufende Rotorblatt, schneller zu sein als der Rotorkopf und diesem vorzueilen. Das rücklaufende Rotorblatt bewegt sich durch den niedrigeren Auftrieb unter Nutzung des Schlaggelenkes nach unten. Dadurch erhöht sich der Anstellwinkel und somit sowohl der Auftrieb als auch der Luftwiderstand. Das rücklaufende Rotorblatt versucht, langsamer zu sein als der Rotorkopf und diesem nachzueilen.[1]:239, 245

Die Rotorblätter und der Rotorkopf bzw. der Rotormast sind ohne Schwenkgelenke bei jeder Umdrehung starken Wechsellasten unterworfen, die zu einer eingeschränkten Lebensdauer und vorzeitigem Ausfall der Bauteile führen würden. Um diese Bauteile des Hauptrotors zu entlasten, werden Schwenkgelenke verbaut, die ein Voreilen bis zu 5° bzw. ein Nacheilen bis zu 30° zulassen.[1]:245

Da das Schwenken der Rotorblätter im gesamten Hubschrauber Schwingungen verursacht und eine Dämpfung durch die in Schwenkrichtung nur marginal wirkenden Luftkräfte nicht ausreicht, werden Schwenkdämpfer verbaut, die Schwingungen möglichst klein halten sollen.[2]

Schwenkgelenk und Schlaggelenk werden oft in einer Baugruppe in kardanischer Bauweise verbaut.[3]

Moderne Rotorblätter

Die modernen GFK und CFK-Materialien mit ihren guten Elastizitäts- und Dauerfestigkeitswerten erlauben heute den völligen Verzicht auf mechanische Schwenkgelenke bei Rotorblättern bzw. Rotoren. Der Bo 105 war der erste Hubschrauber, der wegen seiner GFK-Rotorblätter auf mechanisch bewegliche Schwenkgelenke verzichten konnte.[4] Moderne Hubschrauber haben häufig weder mechanische Schlag- noch Schwenkgelenke. Die Rotorblätter vollführen die Schlag- und Schwenkbewegungen je nach Konstruktion über elastische Bereiche am Rotorkopf bzw. am Blattanschlussarm oder am Rotorblatt selbst.

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 Niels Klußmann und Arnim Malik, "Lexikon der Luftfahrt", Springer Verlag, Berlin und Heidelberg, 3. Auflage 2012, ISBN 978-3642224997
  2. Walter Bittner, "Flugmechanik der Hubschrauber: Technologie, das flugdynamische System Hubschrauber, Flugstabilitäten, Steuerbarkeit", Seite 85, Springer Verlag, Berlin und Heidelberg, 3. Auflage 2009, ISBN 978-3540889717
  3. Helmut Mauch, "Die Hubschrauber-Flugschule", Seite 70, GeraMond Verlag GmbH, München, 2010, ISBN 978-3765473494
  4. Peter Siebenhofer, Bundesgymnasium/Bundesrealgymnasium Knittelfeld, Facharbeit Physik, "Aerodynamik am Beispiel des Hubschraubers", Seite 13

Kategorien: Hubschrauber

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Schwenkgelenk (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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