Die Erfindung betrifft einen Hubschrauber mit einem Hubschrauberkörper mit einer Längsachse und einem um eine Rotorantriebsachse angetriebenen Rotorkopf, der mindestens zwei über jeweils eine Rotorblattwelle gehaltene Rotorblät ter aufweist.

Hubschrauber oder Helikopter erreichen nach dem momentanen Stand der Technik Höchstgeschwindigkeiten bis maximal ca. 360 km/h. Dabei fällt die Rotorantriebsachse, um welche sich die Rotorblätter drehen, stets zusammen mit der Rotor lagerachse, um welche die Rotorblattwellen befestigt sind. Letztere ist mechanisch durch die Rotorwelle gestaltet. Im Schwebeflug besitzen alle Punkte auf sämtlichen Rotorenblättern eines Rotors, die gleich weit von der Rotorantriebsachse entfernt sind, bei gleicher Winkelgeschwindigkeit (Dimension Z ^'1 ) die gleiche Umlauf- oder Rotationsgeschwindigkeit (Dimension L x Z ^"1 ) , legen also zu gleichen Zeiten gleichlange Strecken zurück. Dabei haben Punkte nah der Rotorantriebsachse eine kleinere Rotationsgeschwindigkeit als davon entferntere Punkte. Bewegt sich der Hubschrauber mit einer bestimmten Translationsgeschwindigkeit nach vorne, überlagert sich die Rotationsgeschwindigkeit

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BESTÄTIGUNGSKOPIE der Rotorenblätter mit der Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers .

Im Folgenden wird ein Rotorsystem als "linksdrehend" be- zeichnet, bei dem sich dessen Rotorblätter in Draufsicht auf den Hubschrauber gegen den Uhrzeigersinn drehen. Die folgenden Richtungsangaben beziehen sich stets auf eine Draufsicht auf den Hubschrauber von oben, mit dem Bug in der Zeichenebene nach oben ausgerichtet. Die Rotationsphase eines Rotorblattes gibt die momentane Lage in Relation zur Rotordrehachse an.

Im Falle eines linksdrehenden Rotorsystems wird die Trans ^¬ lationsgeschwindigkeit des Hubschraubers selbst zu der Ro- tationsgeschwindigkeit des Rotorblattes auf der rechten

Seite addiert, während die Translationsgeschwindigkeit aufgrund der entgegengesetzten Bewegung des Rotorblattes von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotorblattes subtrahiert wird, um jeweils die Geschwindigkeiten des jeweiligen Ro- torblatts über Grund zu erhalten. Durch die unterschiedliche Auswirkung der Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers auf die Geschwindigkeiten der Rotorblätter über Grund in Abhängigkeit ihrer Rotationsphase entsteht ein Geschwindigkeitsprofil der Rotorblätter entsprechend ihrer Lage. Im Falle eines linksdrehenden Rotorsystems befindet sich das Maximum dieses Profils auf der rechten, das Minimum auf der linken Seite. Deren Differenz ist umso größer, je größer die Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers ist. Bei den Rotoren auf der rechten Seite herrscht somit ein höherer Luftwiderstand, wogegen er auf der linken Seite geringer ist. Dies führt zu entsprechend unterschiedlichem Luftwiderstand auf der rechten und linken Seite. Beide Effekte lassen sich über eine Veränderung des Neigungswinkels der Rotorblätter gegenüber der Horizontalen so lange kompensieren, bis der Luftstrom wegen eines zu großen Luftwiderstandes bei (zu) hoher Geschwindigkeit abreißt. Dies ist der limitierende Faktor zum Erreichen höherer Translations- geschwindigkeiten .

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Hubschrauber zu entwickeln, mit dem die limitierenden Nachteile beseitigt sind und mit dem eine größere maximale Translationsgeschwindigkeit erzielt werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem gattungsgemäßen Hubschrauber, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Rotorlagerachse der Rotorblattwellen senkrecht zu ihrer Er- Streckungsrichtung gegenüber der Rotorantriebsachse verstellbar ist.

Hierdurch kann eine Anpassung der Rotorblattlängen in Bezug zur Rotorantriebsachse in Abhängigkeit der Translationsge- schwindigkeit des Hubschraubers erreicht werden. Der Rotor hat zwei oder mehr Rotorblätter, insbesondere zwei bis sechs, vorzugsweise drei, vier oder fünf Rotorblätter.

Relativ zur Rotorantriebsachse wird auf einer Seite das Ro- torblatt effektiv verlängert, was zu einer größeren Rotationsgeschwindigkeit und damit auch zu einer größeren Geschwindigkeit des Rotors über Grund führt. Dies geschieht idealerweise an jener Rotationsphase, in der die bisherige Geschwindigkeit des Rotors über Grund wegen der Translati- onsgeschwindigkeit des Hubschraubers reduziert war. Wesentlich ist aber, dass entsprechend auf der gegenüberliegenden Seite die Geschwindigkeit des Rotorblatts über Grund redu- ziert wird und das Geschwindigkeitsprofil somit ausgeglichener ausgestaltet wird.

Vorzugsweise können die Rotationsachse und die Rotorlager ^¬ achse getrennt voneinander ausgebildet sein. Durch die kon struktiv getrennte Ausgestaltung kann die Anpassung der Ro torlagerachse an den Flugzustand des Hubschraubers einfach und schnell durchgeführt werden.

Es kann von Vorteil sein, die Rotorlagerachse mit einer Komponente senkrecht zu der Längsachse des Hubschrauberkör pers verstellbar auszubilden, insbesondere verstellbar nac beiden Seiten der Längsachse des Hubschrauberkörpers, insbesondere senkrecht zu dieser. Damit ist eine Anpassung de Rotorlagerachse an unterschiedliche Ausgestaltungen von Hubschraubern möglich. Bei einem linksdrehenden Hubschrauber kann, wie bereits erwähnt, das Geschwindigkeitsprofil der Rotorblätter bei hohen Translationsgeschwindigkeiten ausgeglichen werden durch eine Verstellung der Rotorlager ^¬ achse in Flugrichtung gesehen nach links. Bei einem rechts drehenden Hubschrauber sind die Verhältnisse umgekehrt. In dem die Rotorlagerachse zu beiden Seiten verstellbar ausge staltet ist, wird eine Kompensation unterschiedlicher Geschwindigkeitsprofile verschiedener Hubschraubertypen möglich.

Es kann vorgesehen sein, dass die Rotorwelle in mehrere Teile unterteilt ist. Insbesondere kann diese mindestens zwei senkrecht zur Rotorachse bewegliche Teile und mindestens einen gegenüber dem Rotorkopf starren Teil umfassen (Rotorlagerwelle, Zusatz-Rotorlagerwelle als bewegliche Teile ausgestaltet und Rotorführungswelle als starrer Teil). Dabei kann der Rotorkopf in mindestens einem Rotor- blattsegmerit die mindestens zwei Rotorblätter halten. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann mindestens ein Zusatz- Rotorblattsegment vorgesehen sein, dessen Aufbau dem Rotorblattsegment ähneln kann. Das Zusatz-Rotorblattsegment oder die Zusatz-Rotorblattsegmente können an das Rotorblattsegment gekoppelt sein. Hierdurch wird ermöglicht, dass durch die Verstellung der Rotorblattwellen des jeweiligen Rotorblattsegmentes eine entsprechend gewünschte Verstellung der Zusatz-Rotorblattwellen des Zusatz-Rotorblattsegmentes er- zielt wird. Dadurch wird durch eine Bewegung der die Rotorblätter eines Rotors führenden Rotorwelle unabhängig von den restlichen Komponenten eine Anpassung der Rotorblattstellung an die Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers erzielt. Dies betrifft ebenfalls die Ermöglichung ge- genläufiger Auslenkungen der beweglichen Teile der Rotorwelle. Hierzu können die beweglichen Teile der Rotorwelle, etwa Rotorlagerwelle und Zusatz-Rotorlagerwelle gegenläufig auslenkbar sein und dadurch die Rotorblattwellen und die Zusatz-Rotorblattwellen gegenläufig zueinander beweglich sein.

Für eine vereinfachte konstruktive Ausgestaltung folgen die mehreren Teile der Rotorwelle in ihrer axialen Richtung aufeinander .

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Sinussteller vorhanden, durch den eine Rotorwelle, deren Symmetrieachse die Rotorlagerachse ist, senkrecht zu dieser verstellbar ist. Der Sinussteller ist mit den Rotorblattwellen mittel- bar oder unmittelbar verbunden und verstellt diese über die Rotorwelle senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Rotorlagerachse. Die Verstellung der Rotorwelle kann dabei in einer oder in zwei Dimensionen erfolgen. Die Amplitude ist frei wählbar und kann sich insbesondere nach der Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers richten. Im oben genannten Beispiel eines linksdrehenden Rotors sorgt der Sinusteller dafür, dass sich der Abstand des auf der rechten Seite des Hubschraubers befindlichen Rotorblattes in Relation zur Rotordrehachse verkürzt und sich jener des links befindlichen Rotorblattes zur Rotordrehachse vergrößert. Diese Ausrichtung ist für jede Rotorposition herzustellen und wird daher für die gesamte Flugdauer ständig geregelt. Vorzugsweise sind mindestens zwei Rotorblattwellen mit der Rotorwelle verbunden und mit dieser verstellbar.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, die Rotorblattwellen fest, aber nicht drehfest, in Schwinglagern zu führen und sie durch die Verstellung des Sinusstellers radial zur Rotorantriebsachse zu bewegen. Dabei ändert sich der Abstand der Rotorblätter von der Rotorantriebsachse in Abhängigkeit der Einstellung durch den Sinussteller. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Antrieb der Rotorblätter über den Rotorkopf selbst erfolgt. Die Rotorantriebsachse kann mit der vertikalen Symmetrieachse des Rotorkopfes zusammenfallen. Die Antriebskraft wird dabei von Schwinglagern über Rotorringe bis zu den Rotorblattwellen übertragen. Dies beinhaltet eine bevorzugte konstruktive

Realisierung der Trennung von Rotorantriebsachse und Rotorlagerachse. Bei einer Verstellung der Rotorlagerachse durch den Sinussteller senkrecht zur Rotorlagerachse bleibt die Rotorantriebsachse unverändert. So können die radialen Ab- stände der Rotorblätter von der Rotorantriebsachse auf die Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers abgestimmt werden. Erhöht sich die Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers, so kann durch eine größere Auslenkung des Sinusstellers eine größere Verschiebung der Rotorblattwellen hervorgerufen werden, was, wie oben erwähnt, einen Ausgleich des erwähnten Geschwindigkeitsprofils in Abhängigkeit der Rotorphase des Helikopters zur Folge hat. Dabei können die Rotorringe mit den Schwinglagern verbunden sein.

Es kann weiterhin vorgesehen, dass Rotorringe unterschiedlicher Rotorblattsegmente miteinander gekoppelt sind.

Dadurch kann eine einheitliche Drehgeschwindigkeit der einzelnen Segmente sichergestellt werden.

Der starre Teil der Rotorwelle kann fest, z.B. mit dem Rotorkopf verbunden sein. Dies dient zur schlüssigen Übertragung der an der Rotorwelle entstehenden Kräfte auf dem Rotorkopf sowie der Erhöhung der Stabilität des Aufbaus insgesamt, sowohl statisch als auch dynamisch.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, mindestens zwei Rotorblattwellen unabhängig voneinander an einem Teil der Rotorwelle zu befestigen und dadurch einzelne Rotorblattwellen unabhängig voneinander zu bewegen .

Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass eine oder meh ^¬ rere Rotorblattwellen mit einer Taumelscheibe verbunden ist bzw. sind. Dies ermöglicht ein individuelles Einstellen des Neigungswinkels der mit der Taumelscheibe individuell verbundenen Rotorblattwellen und dadurch eine Anpassung des Luftwiderstandes des Rotorblattes an die Erfordernisse des momentanen Flugverhaltens.

In einer vorzugsweisen Ausgestaltung kann das Zusatz- Rotorblattsegment oberhalb und/oder unterhalb des Rotor- blattSegmentes angeordnet sein. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann das Zusatz-Rotorblattsegment statt Rotorblätter Zusatzgewichte an den Rotorblattwellen aufweisen. Die Masse dieser Zusatzgewichte kann zeitlich fest oder variabel sein. Sie können festes, flüssiges oder gasförmiges Material enthalten.

Die Kopplung des Zusatz-Rotorblattsegments an das Rotorblattsegment kann beispielsweise durch ein Scherensegment mit Gleitstücken und Gleitschienen realisiert sein. Die Art und Weise der Kopplung wird durch den Aufbau des Scherensegmentes erzielt. Die Art der Kopplung und das Design der Zusatzgewichte wird dabei auf das Flugverhalten des Helikopters abgestimmt, um die bestmögliche Stabilität durch eine Kompensation entstehender Unwuchten zu gewährleisten.

In einer bevorzugten Ausführung können die Zusatz-Rotorblattwellen des Zusatz-Rotorblattsegmentes baugleich zu den Rotorblattwellen des Rotorblattsegments sein. Diese Ausführungsform erlaubt eine effiziente Herstellung und Umsetzung, da die Zusatz-Rotorblattwellen des Zusatz-Rotorblattsegmentes insbesondere die gleichen Längen wie die Rotorblattwellen des Rotorblattsegmentes aufweisen. Die Gewichte werden entsprechend angepasst, um die Kompensation vorhandener Unwuchten und eine größtmögliche Stabilität des Helikopters im Flug zu gewährleisten.

Eine weitere bevorzugte Ausführung kann vorsehen, dass in dem Zusatz-Rotorblattsegment oder in den vorhandenen Zusatz-Rotorblattsegmenten die Längen der Rotorblattwellen unterschiedlich zu den Rotorblattwellen des RotorblattSegments sind. Die Parameter der Gewichte werden auch hier angepasst, so dass die größtmögliche Stabilität des Hub- schraubers im Flug erzielt wird. Diese Ausführungsform des Zusatz-Rotorblattsegmentes führt zu einer verbesserten Flugleistung infolge einer hinsichtlich dynamisch und aerodynamisch optimierten Ausgestaltung des Zusatz-Rotorblatt- Segmentes und einer damit veränderten Bauform des Rotorkopfes .

Eine weitere bevorzugte Ausführung kann eine erfindungsge- äße Weiterentwicklung des aus dem Stand der Technik bereits bekannten Aufbaus eines Koaxialrotors vorsehen. Dabei ist vorgesehen, dass das Zusatz-Rotorblattsegment mit Zusatz- Rotorblättern versehen ist. Es handelt sich also beispielsweise um zwei axial übereinanderliegende Rotorblattsegmente mit gegenläufigen Drehrichtungen. Dadurch gleichen sich die Drehmomente beider RotorblattSegmente aus. Der dazu erforderliche Kopplungsmechanismus zwischen beiden Rotorblattsegmenten kann durch Kegelräder in einem koaxialen Scherensegment erfolgen. Dieser Aufbau erfordert eine Zusatz-Taumelscheibe zur Einstellung des Neigungswinkels der Zusatz-Rotorblattwellen des Zusatz-Rotorblattsegmentes, welche mit Rotorblättern statt Gewichten ausgestattet sind. Eine erfindungsgemäße Ausführung der Weiterentwicklung dieses Aufbaus sieht vor, die Rotorantriebsachse von der Rotorlagerachse des Koaxialrotors zu entkoppeln. Die Verstel- lung der Rotorlagerachse erfolgt durch einen weiteren Sinussteller, der bevorzugt im koaxialen Schersegment angebracht ist.

Vorzugsweise ist die Drehrichtung des RotorblattSegmentes mit jener von mindestens einem Zusatz-Rotorblattsegment ge ^¬ koppelt, insbesondere über Kegelräder in einen Nutenring, welcher in einem koaxialen Scherensegment angebracht ist. Damit sind gleich- oder gegenläufige Drehbewegungen möglich .

Insbesondere erfolgt in einer besonders bevorzugten Ausfüh rung die Verstellung des Zusatz-Rotors über eine Gewindespindel und Gleitstücke, welche gleichmäßig gegeneinander verstellbar sind. Dies kann sowohl elektrisch als auch hyd raulisch über Verbindungen, die in der Hauptachse geführt sind, bewerkstelligt werden. Vorzugsweise ist mindestens eine Zusatz-Taumelscheibe vorhanden, die mindestens ein Zu satz-Rotorblattsegment ansteuert. Ferner kann mindestens eine der Taumelscheiben im Rotorkopf, besonderes bevorzugt im Rotordeckel eingebaut sein. Hierdurch ergeben sich Vorteile aufgrund der kurzen mechanischen Kopplung zu den Rotorblattwellen über Gestänge und Hebel. Mindestens eine de Taumelscheiben kann mit mindestens einer der Zusatz-Taumel Scheiben, z.B. über Gestänge und Hebel, verbunden sein, um eine synchrone Veränderung des Neigungswinkels der Rotorblattwellen und der Zusatz-Rotorblattwellen zu ermöglichen

Vorzugsweise können am Hubschrauberkörper Tragflächen und/oder Seitenleitwerke angeordnet sein. Ein Teil der Tragflächen kann als Höhenleitwerk ausgestattet sein, wobe höchst vorzugsweise das Höhenleitwerk in Flugrichtung gese hen vor den Tragflächen am Hubschrauberkörper angebracht ist. Hierdurch ist auch bei steigender Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers eine stabile Fluglage und Manövrierbarkeit gewährleistet. Zudem werden die Antriebs- igenschaften verbessert.

Höchst vorzugsweise können die Tragflächen drehbar am Hubschrauber vorgesehen sein, wobei sie insbesondere um einen Winkel von mindestens 90° drehbar sind. Damit ist ein rein aerodynamischer Ausgleich des Drehmoments des Hauptrotors möglich. Weitere Vorteile sind eine Geräuschreduktion des Rotors sowie die Möglichkeit einer Vorwärts- und/oder Dreh- bewegung um die eigene Achse im Schwebeflug.

Im Hubschrauberkörper kann ein Generator als Primärantrieb vorgesehen sein, der vorzugsweise Turbinen, Kolbenmotoren, Brennstoffzellen und/oder Akkumulatoren aufweist. Damit können noch höhere Translationsgeschwindigkeiten erreicht und auch eine Schubumkehr ermöglicht werden, so dass der Hubschrauber schnell abgebremst werden kann.

Vorzugsweise ist ein Lagerring in einem Verstellschlitten im Hubschrauberkörper beweglich gelagert, wobei der Lagerring mit dem Rotorkopf verbunden und der Lagerring mit dem Rotorkopf in Richtung der Längsachse des Hubschrauberkörpers verschiebbar ist. Bei steigender Translationsgeschwindigkeit verlagert sich der Schwerpunkt des Auftriebs immer weiter gegen die Flugrichtung nach hinten, somit verlagert sich der Lastschwerpunkt des Hubschraubers nach vorne.

Durch die Verschiebung des Rotorkopfes nach vorne in Richtung des Bugs des Hubschraubers kann der Schwerpunkt des Auftriebs wieder in die Nähe des Schwerpunktes des Hub- schraubers bewegt werden. Der Rumpf des Hubschraubers bleibt somit strömungsgünstig und mit kleinstmöglicher Stirnfläche in der Luftströmung. Damit wird eine höhere maximale Translationsgeschwindigkeit erreicht sowie eine günstige Fluglage und eine schnellere seitliche Bewegung.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt :

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemä- ßen Hubschraubers in unausgelenktem Zustand im

Vertikalschnitt mit Blickrichtung von hinten bzw. in Flugrichtung des Hubschraubers;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung der Aus- führungsform der Fig. 1 mit ausgelenktem Rotorkopf mit entsprechend ausgelenkten Sinussteller und Rotorblattwellen;

Fig. 3a-3c Draufsichten auf einen Rotor eines erfindungs- gemäßen Hubschraubers in unausgelenktem Zustand des Rotorkopfes (Fig. 3a) und in ausgelenkter Position des Rotorkopfes (Fig. 3b, 3c) mit unterschiedlichen Rotorblattsteilungen; Fig. 4 einen Schnitt durch das mittlere Scherensegment zwischen dem Rotorblattsegment und dem .Zusatz- Rotorblattsegment in unausgelenkter Position;

Fig. 5 eine Draufsicht des unausgelenkten Scherenseg- mentes in bevorzugter Ausführung;

Fig. 6 eine weitere bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführung im Längsschnitt durch den unausgelenkten Rotorkopf, wobei die Zusat z-Rotorblatt- wellen des Zusatz-Rotorblattsegments gegenüber den Rotorblattwellen des Rotorblattsegments verkürzt sind und mit Zusatzgewichten versehen sind; eine weitere bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführung im Längsschnitt durch den Rotorkopf, wobei das Zusatz-Rotorblattsegment als ein Koa xialrotor ausgestaltet ist;

Fig. 8 eine Draufsicht des koaxialen Schersegmentes in der bevorzugten Ausführung mit einem Koaxialrotor; eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsge- mäßen Hubschraubers mit Tragflächen und einem Primärantrieb in einer Seitenansicht ;

Fig. 10 eine Draufsicht auf den Hubschrauber von Fig.

9;

Fig. 11 eine schematische Draufsicht auf eine weitere

Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hubschraubers mit einem Verstellschlitten und einem Lagerring; und

Fig. 12 den Hubschrauber aus Fig. 11 mit einem verstellten Lagerring.

Die Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hubschraubers. Dieser weist einen Hubschrauberkörper 1 mit einer Längsachse L, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft und deshalb nicht dargestellt ist, und einen Rotorkopf 2 auf. Der Rotorkopf 2 ist als Rotorglocke ausgebildet und weist eine Rotorwelle 3 auf, die selbst erfindungsgemäß nicht angetrieben ist und hier aus drei Tei- len bestehend dargestellt ist, die axial aufeinander folgen: Rotorlagerwelle 3.1, Zusatz-Rotorlagerwelle 3.2 und Rotorführungswelle 3.3. Mit der Rotorlagerwelle 3.1 sind über ein Rotorblattwellenlager 4 sich senkrecht zur Rotor- lagerwelle 3.1 erstreckende Rotorblattwellen 6 verbunden und auch in einer Radialebene zur Rotorlagerwelle 3.1 schwenkbar. Am äußeren Ende jeder Rotorblattwelle 6 befindet sich ein eigentliches Rotorblatt 6.1. Die - nicht angetriebene - Rotorlagerwelle 3.1 ist selbst in einem im Hubschrauberkörper 1 angeordneten Sinussteller 1.1 gelagert und durch diesen senkrecht zu ihrer Erstre- ckungsrichtung und senkrecht zur Flugrichtung des Hubschraubers verschiebbar (Fig. 2).

Der als Rotorglocke ausgebildete Rotorkopf 2 ist über eine oben aus dem Hubschrauberkörper 1 herausragende zylinder- mantelförmige Antriebswelle 1.3 antreibbar. Der genaue Antrieb ist nicht dargestellt und kann über ein übliches Ge- triebe von einem Antriebsmotor her erfolgen. Die Antriebswelle 1.3 umgibt die Rotorlagerwelle 3.1 mit großem radialen Abstand, so dass genug seitlicher Freiraum zum seitlichen Verschieben der Rotorlagerwelle 3.1 relativ zur Rotorantriebsache A der Antriebswelle 1.3 gegeben ist.

Die Antriebswelle 1.3 treibt den als Rotorglocke ausgebildeten angetriebenen Rotorkopf 2 an. Sie ist hierzu über untere Rotorringe 8.1 zunächst mit Schwinglagern 7 für die Rotorblattwellen 6 verbunden. Hierdurch werden die Rotor- blattwellen 6 und damit die Rotorblätter 6.1 dreh-ange- trieben, sind aber in den Schwinglagern 7 radial zur Rotorlagerwelle 3.1 und entlang ihrer eigenen Erstreckung verschiebbar . Gemäß der vorstehenden Beschreibung lässt sich demgemäß der Aufbau des Rotorkopfes 2 in einen Antriebsteil 1.3, 7, 8.1 und einem Lagerteil 3.1, 4, 6 unterteilen.

Die weiteren Teile des Rotorkopfes betreffen einen Unwuchtausgleich und werden weiter unten beschrieben.

Durch die seitlich verschiebbare Ausgestaltung der Rotorla- gerwelle 3.1 mit Trennung von Rotorlagerwelle 3.1 und damit auch der Rotorwelle 3 an sich und Antriebswelle 1.3 der Rotorblätter 6.1 können letztere aus der in Fig. 1 dargestellten Normalstellung oder Startposition in die in Fig. 2 dargestellte Flugposition, insbesondere für hohe Translati- onsgeschwindigkeiten des Hubschraubers, verschoben werden. Die Fig. 2 zeigt dabei im Schnitt die Position der verstellten Rotorblätter für einen linksdrehenden Rotor aus der Sicht von hinten. Die hierdurch gegebenen Verhältnisse sind in den Fig. 3a bis 3c mit Draufsicht von oben dargestellt. Dabei sind die Drehrichtung C der Rotorblätter und die Flugrichtung D des Hubschraubers des Rotors angegeben. Fig. 3a zeigt die Neutral- oder Startposition von Rotorlagerwelle 3.1 und An- triebswelle 1.3. Bei einer durch die Ant iebswelle 1.3 auf die Rotorblätter 6.1 übertragenen gegebene Winkelgeschwindigkeit ergibt sich an den äußeren Enden der Rotorblätter 6.1 jeweils die gleiche Rotationsgeschwindigkeit, wie hier beispielsweise 600km/h. Mit hoher Flug- oder Translations- geschwindigkeit des Hubschraubers wird bei einem linksdrehenden Rotor die Rotorlagerwelle 3.1 in der Darstellung der Fig. 3b und 3c bzw. bei Betrachtung in Flugrichtung D (Fig. 2) relativ zur Antriebswelle 1.3 nach links bewegt. Dies bewirkt, dass bei einer Drehposition des Rotors, bei der zwei Rotorblätter 6.1 sich zueinander fluchtend senkrecht zur Flugrichtung F erstrecken, das sich in Flugrichtung F gesehene, linke Rotorblatt (bei der Sicht der Fig. 2, 3b) bei gleicher Winkelgeschwindigkeit wie bei Fig. 3a an seinem äußeren Ende aufgrund des größeren Abstandes von der Rotorantriebsachse A eine wesentliche größere Rotationsgeschwindigkeit (relativ zum Hubschrauberkörper 1) hat, hier 1395km/h, während das rechte Rotorblatt eine merklich ge- ringere Rotationsgeschwindigkeit, hier 382km/h, hat. Ohne

Berücksichtigung weiterer Einflüsse findet am linken Rotorblatt bereits ein Strömungsabriss statt, da sich die Spitze des Rotorblattes mit Überschallgeschwindigkeit bewegt. Bei einer Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers von 300km/h haben damit trotz höherer Geschwindigkeit des Hubschraubers die beiden äußeren Enden der Rotorblätter Rotationsgeschwindigkeiten, bei denen noch kein Strömungsabriss erfolgt. Die sich ergebenden Geschwindigkeiten über Grund für das linke und rechte Rotorblatt lauten für das vorliegende Beispiel 1095 km/h und 682 km/h. Theoretisch bewegen sich dabei das linke und rechte Rotorblatt gleich schnell über Grund, wenn der Hubschrauber sich mit einer Translationsgeschwindigkeit von 888 km/h in Flugrichtung D bewegt.

Da die Rotorlagerachse B der Rotorlagerwelle 3.1 und die Rotorantriebsachse A der Antriebswelle 1.3 auseinanderfallen, ändert sich bei gleicher Winkelgeschwindigkeit der Rotorantriebsachse A die Winkelgeschwindigkeit der Rotorblät- ter 6.1 um die Rotordrehachse A sinusförmig - das in der

Blickrichtung der Fig. 3b linke Rotorblatt überstreicht in der gleichen Zeit einen größeren Winkel als das rechte. Daher dürfen die Rotorblätter 6.1 (mit ihren Rotorblattwellen 6) nicht drehfest mit der Rotorlagerwelle 3.1 verbunden sein und sind es auch nicht. Ihre Relativwinkelposition ändert sich bei der Umdrehung, wie insbesondere der Vergleich der Fig. 3b und 3c zeigt. In gleicher Zeit überstrichene Winkelbereiche der einzelnen Rotorblätter sind in den Fig. 3b, 3c strichpunktiert angedeutet.

Gemäß Fig. 1 weist der Rotorkopf 2 im Wesentlichen fünf Segmente auf (von unten nach oben in der Fig. 1) : Lagersegment 2.1, Rotorblattsegment 2.2, mittleres Scherensegment 2.3, Zusatz-Rotorblattsegment 2.4 und ein Rotordeckelsegment 2.5. Im Rotorblattsegment 2.2 ist die Antriebswelle 1.3 mit den unteren Rotorringen 8.1 verbunden, welche wiederum drehbar mit Schwinglagern 7 verbunden sind. Die

Schwinglager 7 ihrerseits nehmen die Rotorblattwellen 6 auf. Die oberen Rotorringe 8.2 sind oberhalb der Schwinglager 7 mit ihnen verbunden. Diese oberen Rotorringe 8.2 des Rotorblattsegmentes 2.2 sind ihrerseits über die Zwischenplatte 9 des mittleren Scherensegmentes 2.3 mit den unteren Zusatz-Rotorringen 8.3 des Zusatz-Rotorblattsegmentes 2.4 verbunden. Analog zum Rotorblattsegment 2.2 sind die unteren Zusatz-Rotorringe 8.3 über Zusatz-Schwinglager 7.1 des Zusatz-Rotorblattsegmentes 2.4 mit den oberen Zusatz-Rotorringen 8.4 verbunden, welche mit einem Rotordeckel 11 das Rotordeckelsegment 2.5 bilden.

Im Lagerungsteil des Rotorkopfes 2 weist der Sinussteller 1.1 eine motorische Versteileinrichtung (Gewindespindel, Lagerschlitten mit Gleitschiene) zur Lagerung und Verschiebung der Rotorwelle 3 auf. Die Amplitude ihrer Verschiebung durch den Sinussteller 1.1 kann sich insbesondere nach der Translationsgeschwindigkeit des Hubschraubers richten und dient dazu, die Rotorblattwellen 6 entsprechend zu bewegen. Die Rotorwelle 3 ist hier, wie bereits gesagt, in drei Teile unterteilt: Rotorlagerwelle 3.1, Zusatz-Rotorlagerwelle 3.2 und Rotorführungswelle 3.3. Die Rotorwellenblattlager 4 sind mit der Rotorlagerwelle 3.1 und den Rotorblattwellen 6 verbunden. Eine Taumelscheibe 1.2 ist sowohl am Sinussteller 1.1, als auch über Gestänge und Hebel an Drehlagerböcken 5 befestigt, welche wiederum mit den Rotorblattwellen 6 verbunden sind. Die Rotorblattwellen 6 sind ihrerseits mit Axiallagern in den Schwinglagern 7 aufgenommen und geführt .

Die Rotorlagerwelle 3.1 ist im mittleren Scherensegment 2.3 über Gleitstücke 9.1 mit der Zwischenplatte 9 verbunden, wie auch aus den Fig. 1 und 4 hervorgeht. Die Gleitstücke 9.1 verbinden die Zwischenplatte 9 mit der Zusatz-Rotorlagerwelle 3.2 im Zusatz-Rotorblattsegment 2.4. Dessen Aufbau ist ähnlich zum Rotorblattsegment 2.2, mit Ausnahme der Drehlagerböcke 5. An den Zusatz-Rotorblattwellen 10 des Zusatz-Rotorblattsegmentes 2.4 sind Gegengewichte 10.1 zum Umwuchtausgleich statt der Rotorblätter 6.1 im Rotorblattsegment 2.2 angebracht. An der Zusatz-Rotorlagerwelle 3.2 ist ein Führungsgleitstück 13 angebracht, welches die Zusatz-Rotorlagerwelle 3.2 mit der Rotorführungswelle 3.3 verknüpft. Diese ist über ein Rotordeckellager 11.1 starr mit dem Rotordeckel 11 verbunden. Der Rotordeckel 11 selbst, schließt das Rotordeckelsegment 2.5 mit den oberen Zusatz- Rotorringen 8.4 des Antriebsteiles und dem Rotordeckellager 11.1 ab.

Die Antriebskraft wird durch die Rotorglocke 2 übertragen. Damit ist sichergestellt, dass die Rotorantriebsachse A unabhängig von den Auslenkbewegungen der Rotorlagerachse B ist, wobei Letztere mit einer Komponente senkrecht zur Längsachse L des Hubschrauberkörpers 1 verstellbar ist und nicht auf die in Fig. 2 gezeigte Richtung beschränkt ist, sondern insbesondere zu beiden Seiten der Längsachse L verstellt werden kann. Das Lagersegment 2.1 der Rotorglocke 2 trägt den Hubschrauberkörper 1 im Flug und überträgt die Antriebskräfte vom Hauptantrieb des Hubschrauberkörpers 1 in den Rotorkopf 2. Die in den Rotorringen 8.1 und 8.2 des Rotorblattsegments 2.2 enthaltenen Schwinglager 7 leiten die Antriebskräfte aus der Rotorglocke 2 über die Rotorringe 8.1, 8.2 zu den Rotorblattwellen 6. Deren verbundene Schwinglager 7 ermöglichen die von der Rotorlagerwelle 3.1 geführten Längenverschiebungen der Rotorblattwellen 6 und damit der Rotorblätter 6.1. Die Schwinglager 7 nehmen außerdem die Beschleunigungs- und Bremskräfte in Form von Zentrifugal- und Zentripetalkräften an den Rotorblattwellen 6 und den Rotorblättern 6.1 auf und leiten sie weiter an die Rotorringe 8.1 und 8.2. Über die Verbindung des oberen Rotorrings 8.2 des RotorblattSegmentes 2.2 über die Zwischenplatte 12 mit dem unteren Zusatz-Rotorring 8.3 des Zusatz-Rotorblattsegmentes 2.4 sind die Drehbewegungen zweier übereinanderliegender Rotorblattwellen 6 synchronisiert.

Der Sinussteller 1.1 bewirkt die Verschiebung der Rotorlagerwelle 3.1 durch Verfahren eines Lagerschlittens auf Gleitschienen, an welchen die Rotorlagerwelle 3.1 angebracht ist und somit der Bewegung folgt. Dadurch werden die Abstände der Rotorblätter 6.1 von der Rotorantriebsachse A durch Verschiebung der Rotorblattwellen 6 längs ihrer Ausrichtung geändert. Ebenfalls ist der Sinusteller 1.1 mit der Taumelscheibe 1.2 über Servomotoren oder eine Servo- hydraulik zum Einstellen des Anstellwinkels der Rotorblattwellen 6 über die Drehlagerböcke 5 verbunden. Im mittleren Scherensegment 2.3 (siehe Fig. 4 und 5) dient der Aufbau der Zwischenplatte 9 zur Übertragung der Bewegung der Rotorlagerwelle 3.1 mit den damit befestigten im Rotorblattsegment 2.2 auf die Zusatz-Rotorlagerwelle 3.2 und die Zusatz-Rotorblattwellen 10 im Zusatz-Rotorblattsegment 2.4. Die Gegengewichte 10.1 an den Enden der dortigen Zusatz-Rotorblattwellen 10 gleichen dabei die entstehende Unwucht durch das verschobene, gegenüberliegende Rotorblatt 6.1 im Rotorblattsegment 2.2 aus. Mangels Rotorblättern im Zusatz-Rotorblattsegment 2.4 entfällt die Einstellung des Neigungswinkels und somit auch die Drehlagerblöcke. Ein Rotordeckellager 11.1 stellt eine starre Verbindung zur Rotorführungswelle 3.3 dar.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mit einer Verkürzung der Zusatz-Rotorblattwellen 10 im Zusatz-Rotorblattsegment 2.4 gegenüber den Rotorblattwellen 6 des Rotorblattsegmentes 2.2. Dadurch ändern sich die Parameter der Gegengewichte 10.1 entsprechend.

Dies schließt insbesondere deren Masse ein. Die Änderung von insbesondere der Masse der Gegengewichte 10.1 ist unter anderem durch das maximal zulässige Gewicht des Helikopters beschränkt. Hierbei können ein kompakterer Aufbau des Rotorkopfes 2 durch eine entsprechende Ausgestaltung des Zu ^¬ satz Rotorblattsegmentes 2.4 im Vergleich zum unteren Rotorblattsegment 2.2 und dadurch verbesserte Flugeigenschaften erzielt werden.

Die Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße, bevorzugte Ausgestaltung als eine Weiterentwicklung des aus dem Stand der Technik bereits bekannten Aufbaus von Koaxialrotoren. Dabei ist das Zusatz-Rotorblattsegment 2.4 koaxial über dem Rotorblattsegment 2.2 angebracht und mit Zusatz-Rotorblättern 10.2 statt Gegengewichten 10.1 versehen. Die Zusatz- Rotorblätter 10.2 drehen sich gegenläufig zu den Rotorblättern 6.1. Die Drehmomente beider Rotorblattsegmente gleichen sich dadurch aus. Dieser Aufbau erfordert eine Zusatz- Taumelscheibe 12 zur Einstellung des Neigungswinkels der

Zusatz-Rotorblätter 10.2 des Zusatz-Rotorblattsegmentes 2.4 über Zusatz-Rotordrehblöcke 10.3. Die bevorzugte Ausgestaltung der Fig. 7 sieht vor, dass auch bei einem Koaxialrotorsystem die Rotorlagerachse B von der Rotorantriebsachse A getrennt ist.

Ein koaxialer Sinussteller 14 ist in einem koaxialen Scherensegment 2.6 angebracht (Fig. 8) . Er hat eine Gewindespindel 14.1, welche die Gleitstücke 9 des koaxialen Scher- segments 26 elektrisch oder hydraulisch bewegt. Die an den Gleitstücken 9 befestigte Rotorlagerwelle 3.1 und die Zusatz-Rotorlagerwelle 3.2 werden dadurch gegenläufig zueinander bewegt. Die Rotorblattwellen 6 des Rotorblattsegments 2.2 und die Zusatz-Rotorblattwellen 10 des Zusatz- Rotorblattsegments 2.4 werden dadurch gegenläufig zueinander bewegt.

In dieser bevorzugten Ausgestaltung sind eine Taumelscheibe 1.2 und eine Zusatz-Taumelscheibe 12 vorhanden. Während die Taumelscheibe 1.2 gemäß den vorherigen Ausgestaltungen angebracht ist, ist die Zusatz-Taumelscheibe 12 um 180° gekippt im Zusatz-Rotorblattsegment 2.4. eingebaut . Ferner sind im Zusatz-Rotorblattsegment 2.4 Zusatz-Rotordrehböcke

10.3 vorhanden, die den Neigungswinkel der Zusatz- Rotorblätter 10.2 einstellen. Diese sind rechtsläufig ausgestattet und an die Zusatz-Rotorblattwellen 10 des Zusatz- RotorblattSegmentes 2.4 angebracht. Das Rotorblattsegment 2.2 treibt das Zusatz-Rotorblattsegment 2.4 über Kegelräder 14.2 im koaxialen Scherensegment 2.6 in der gegenläufigen Drehrichtung an. Hierbei bewegt sich das Zusatz-Rotorblattsegment 2.4 durch eine Rollenlagerung auf einem

Nutenring 14.3 in auf dem Rotorblattsegment 2.2 (Fig. 8).

Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hubschraubers, an dessen Hubschrauberkörper 1 zu beiden Seiten horizontal jeweils eine Tragfläche 15 angebracht ist. Die Tragflächen 15 sind auf mittlerer Höhe des Hubschrauberkörpers 1 angebracht und drehbar gelagert. Durch ihre Drehbarkeit um die horizontale Achse um mindestens 90° und ihre Strömungseigenschaften erzeugen die Tragflächen 15 einen zusätzlichen Auftrieb. Ein weiteres Paar Tragflächen 15 ist am Heck des Hubschrauberkörpers 1 ange- ordnet, wobei die horizontale Dimensionen der hinteren

Tragflächen 15 kleiner sind als ene der vorderen Tragflächen 15. Insbesondere die vorderen Tragflächen 15 können als Höhenleitwerk ausgestaltet sein, so dass sie als sogenannte Canards vor den hinteren Tragflächen 15 angeordnet sind. Am Heck des Hubschrauberkörpers 1 ist ein Seitenleitwerk 16 in Form einer sich im Wesentlichen vertikal nach oben erstreckenden Heckflosse vorgesehen.

Auf mittlerer Höhe des Hubschrauberkörpers 1 ist unterhalb der Tragflächen 15 ein Generator 17 mit einem Primärantrieb 18 vorgesehen. Der Generator 17 kann beispielsweise Brennstoffzellen und/oder Akkumulatoren aufweisen und stellt Energie für den Primärantrieb 18 zur Verfügung, der selbst Turbinen aufweist und eine zusätzliche Antriebskraft für den Hubschrauber erzeugt. Bezüglich der restlichen Komponenten ist auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. In der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Hubschraubers ist im Hubschrauberkörper 1 ein in einem Verstellschlitten 20 beweglicher Lagerring 19 vorgesehen, dessen Bewegungsrichtung entlang der Längsachse L des Hubschrauberkörpers 1 ausgestaltet ist. Der Rotorkopf 2 ist mit dem Lagerring 19 verbunden und damit ebenfalls in Richtung der Längsachse L des Hubschrauberkörpers 1 verstellbar, so dass bei hohen Translationsgeschwindigkeiten, wenn sich der Auftriebspunkt des Hub- schraubers nach hinten in Richtung des Hecks und folglich der Lastschwerpunkt nach vorne in Richtung des Bugs verlagert, der Schwerpunkt des Auftriebs durch ein Verstellen des Rotorkopfes nach vorne über den Lagerring 19 wieder zum (Massen- ) Schwerpunkt des Hubschraubers verlagert wird.

Dadurch werden stabile Fluglagen auch bei sehr hohen Translationsgeschwindigkeiten möglich .

Bezugszeichenliste

1 Hubsehrauberkörper

1. 1 Sinusteller

1. 2 TaumelScheibe

1. 3 Antriebswelle

2 Rotorkopf

2. 1 Lagersegment

2. 2 Rotorblattsegment

2. 3 Scherensegment

2. 4 Zusatz-Rotorblattsegment

2. 5 Rotordeckelsegment

2. 6 koaxiales Scherensegment

3 Rotorwelle

3. 1 Rotorlagerwelle

3. 2 Zusatz-Rotorlagerwelle

3. 3 Rotorführungswelle

4 Rotorblattwellenlager

5 Drehlagerblöcke

6 Rotorblattwelle

6. 1 Rotorblatt

7 Schwinglager

7. 1 Zusatz-Schwinglager

8. 1 unterer Rotorring

8. 2 oberer Rotorring

8. 3 unterer' Zusatz-Rotorring

8. 4 oberer Zusatz-Rotorring

9 Zwischenplatte

9. 1 Gleitstück

10 Zusat z-Rotorblattwelle 10.1 Gegengewicht

10.2 Zusatz-Rotorblätter

10.3 Zusatz-Rotordrehböcke

11 Rotordeckel

11.1 Rotordeckellager

12 Zusatz-Taumelscheibe

13 Führungs-Gleitstück

14 koaxialer Sinusteller 14.1 Gewindespindel

14.2 Kegelräder

14.3 Nutenring

15 Tragfläche

16 Seitenleitwerk

17 Generator

18 Primärantrieb

19 Lagerring

20 Verstellschlitten

A Rotorantriebsachse B Rotorlagerächse

C Rotordrehrichtung

D Flugrichtung

L Längsachse