DE102007020870A1

DE102007020870A1 - Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs

Info

Publication number: DE102007020870A1
Application number: DE102007020870A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. Heller
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-13
Also published as: CN101674980B; DE602008006402D1; WO2008135266A4; RU2463211C2; US8286921B2; RU2009144844A; EP2162352A1; CN101674980A; ATE506255T1; WO2008135266A1; US20100155542A1; EP2162352B1

Abstract

Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs, mit einem Hauptflügel (H), der eine gekrümmte Hauptflügelnase (N) aufweist, und mit einem Vorflügel (V), der mittels einer Anordnung mehrerer Hebel (a, b, c) am Hauptflügel (H) ausfahrbar angeordnet ist, so dass dieser aus einer eingefahrenen Position (I) unter Vergrößerung der Ausdehnung des Tragflügelprofils in Profilsehnenrichtung und unter Vergrößerung von dessen Wölbung und unter Freigabe eines energiereiche Luft von der Unterseite des Vorflügels (V) zu der Oberseite des Hauptflügels (H) führenden Spaltes (g) bis in eine vollständig ausgefahrene Position (III) bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist die Hebelanordnung (a, b, c) in Form einer Viergelenkkette ausgebildet und umfasst einen ersten Hebel (a) und einen zweiten Hebel (b), von denen der erste Hebel (a) an einem Ende mit einem ersten Punkt (A) und der zweite Hebel (B) an einem Ende mit einem davon beabstandeten zweiten Punkt (B) am Hauptflügel (H) gelenkig verbunden ist, und die jeweils an einem anderen Ende gelenkig verbunden sind mit entgegengesetzten Enden eines dritten Hebels (c), welcher Bestandteil des Vorflügels (V) ist und dessen Ausfahrbewegung definiert, wobei die Länge und gegenseitige Lage der Hebel (a, b, c) und die Krümmung der Hauptflügelnase (N) so aneinander angepasst sind, dass während eines ersten Teils der Ausfahrbewegung von der eingefahrenen Position (I) bis zu einer Zwischenpostition (II) die Vorflügelhinterkante (K) den Spalt (g) zwischen ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochauftriebssystem an der Vorderkante des Tragflügels eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An den Tragflügeln von Verkehrs- und Transportflugzeugen angeordnete Vorflügel dienen dazu, bei hohen Anstellwinkeln des Flugzeugs, wie sie für Start und Landung erforderlich sind, den Auftrieb zu erhöhen, indem sie eine Umströmung der Flügelnase hin zu noch höheren Anstellwinkeln verschieben. Die Umströmung der Flügelnase verursacht am Ort der größten Krümmung sehr niedrige Drücke, sogenannte Saugspitzen, auf die im weiteren Verlauf starke Druckanstiege folgen. Die damit verbundenen starken Druckgradienten schwächen die Grenzschicht und verursachen schließlich Strömungsablösungen, durch die der maximal mögliche Auftrieb des Flügels begrenzt wird. Die strömungsmechanische Wirkung von Vorflügeln zielt primär auf eine Vermeidung der Nasenumströmung, indem die Nase nach unten "in den Wind" bewegt wird. Darüber hinaus wird bei vielen Vorflügelkonstruktionen die energiearme Grenzschicht an der Oberseite des Flügels über einen Spalt, der zwischen der Rückseite des Vorflügels und der Vorderseite oder Nase des Hauptflügels gebildet wird, mit einer energiereichen Strömung von der Flügelunterseite versorgt. Diese sekundäre Wirkung des Vorflügels erhöht den Auftrieb, aber auch den Widerstand des gesamten Tragflügels. Eine Erhöhung des Widerstands ist aber nur in der Landekonfiguration erwünscht, für die Startkonfiguration soll der Widerstand so gering wie möglich sein.
Es sind eine große Anzahl von Lösungen für Vorflügel bekannt und verwirklicht worden. Man unterscheidet zwischen Klappnasen (droop noses), die an einer an der Vorderseite des Hauptflügels befindlichen Scharnierlinie nach unten abgeklappt werden können ohne einen zusätzlichen Spalt zu öffnen, gewölbten Nasen, Vorflügeln mit festen Spalten, klappbare Vorflügel – sogenannten Krüger-Klappen – in unterschiedlicher Ausführung, wölbbaren Krüger-Klappen und schließlich sogenannten Slats, bei denen während der Ausfahrbewegung ein Spalt zwischen Hinterkante des Vorflügels und Hauptflügelnase freigegeben wird.
Slats, wie sie beispielsweise beim Airbus A340 Verwendung finden, werden mittels auf Rollen gelagerten kreisbogensegmentförmig gebogenen Schienen verschoben, welche über Zahnräder oder rotatorische Aktuatoren angetrieben werden und mit denen die Vorflügel fest verbunden sind. Seltener, aber auch bekannt ist es, diese Verbindung beweglich und über eine zusätzliche Kopplung zur Steuerung der Spaltbreite vorzusehen. Klappnasen (droop noses), bei denen der Vorflügel in der bereits oben erläuterten Weise an einer Scharnierlinie gegenüber der Nase des Hauptflügels nach unten klappbar ist, sind vom Airbus A380 bekannt. Weiter ist aus der US 4 447 027 ein Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs bekannt, bei dem eine Flügelhinterkantenklappe mittels einer Viergelenkkette am Hauptflügel angeordnet ist. Diese Viergelenkkette enthält zwei Hebel, die einerseits jeweils mit ihrem unteren Ende an der tragenden Struktur des Flügels und andererseits an ihrem oberen Ende an einem Klappenträger der Hinterkantenklappe gelenkig gelagert sind. Die beiden Hebel haben ungefähr die gleiche Länge und ihre Fußpunkte, an denen sie mit der tragenden Struktur des Flügels gelenkig verbunden sind, sind verglichen mit der Länge der Hebel sehr eng beieinander angeordnet, so dass die Hinterkantenklappe bei ihrer Ausfahrbewegung eine beinahe kreisförmige Bahn um die Fußpunkte der Hebel beschreibt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hochauftriebssystem mit einem am Tragflügel eines Flugzeugs angeordneten Vorflügel zu schaffen, welches eine möglichst optimale Positionierung des Vorflügels für Start- und Landekonfiguration ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Hochauftriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hochauftriebssystems sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Hochauftriebssystems ist es, dass der Vorflügel in der Startstellung den Spalt nahezu vollständig verschließt und damit keine widerstandserhöhende Durchströmung desselben zulässt. In der Landestellung dagegen gestattet der sich öffnende Spalt eine positive Beeinflussung der Grenzschicht an der Oberseite des Hauptflügels durch die sich einstellende Spaltströmung zwischen Vorflügel und Hauptflügel, die zum Erreichen maximaler Auftriebe bei niedrigen Landegeschwindigkeiten nötig ist. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Hochauftriebssystems sind, dass dessen Kinematik wenig bewegte Teile benötigt, die allein durch über Drehgelenke miteinander verbundene Hebel verwirklicht werden können, und damit wenig wartungsbedürftig und kaum störungsanfällig ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochauftriebssystems anhand der Zeichnung beschrieben, wobei sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.
Es zeigt:
1 eine schematisierte Querschnittsdarstellung eines Hochauftriebssystems am Tragflügel eines Flugzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Bereich von Vorflügel und Hauptflügelnase, welche den Vorflügel des Hochauftriebssystems und seinen Betätigungsmechanismus in seiner eingefahrenen Position I, und zum Vergleich den Vorflügel allein in einer vollständig ausgefahrenen Position III zeigt; und
2 und 3 schematisierte Querschnittsdarstellungen des Ausführungsbeispiels von 1, welche den Vorflügel des Hochauftriebssystems und seinen Betätigungsmechanismus in zwei verschieden weit ausgefahrenen Position zeigen, nämlich in 2 in einer teilweise ausgefahrenen Startstellung mit geschlossenem Spalt und in 3 in einer vollständig ausgefahrenen Landestellung mit geöffnetem Spalt; und
4 bis 7 Ausführungsbeispiele nach vier verschiedene Varianten eines Hochauftriebssystems am Tragflügel eines Flugzeugs mit unterschiedlichen Geometrien, wobei die Ausfahrbewegung in jeweils zehn Phasen dargestellt ist.
In den 1 bis 3 ist der vordere Teil eines Hochauftriebssystems am Tragflügel eines Flugzeugs gezeigt, welches einen Hauptflügel H und einen an diesem angeordneten Vorflügel V umfasst. Der Hauptflügel H hat eine Nase N mit einer vorgegebenen Krümmung, welche von dem Vorflügel V je nach dessen Position mehr oder weniger verdeckt oder überlappt ist. In 1 ist der Vorflügel V einmal in einer vollständig eingefahrenen Position I und zum anderen in einer vollständig ausgefahrenen Position III gezeigt. Die in der vollständig ausgefahrenen Position III noch gegebene Überlappung u zwischen der Hinterkante des Vorflügels V und der Hauptflügelnase N ist durch zwei Pfeile verdeutlicht dargestellt. In der vollständig ausgefahrenen Position III ist ein Spalt g zwischen der Hinterkante K des Vorflügels V und der Nasenkrümmung N freigegeben, welcher von energiereicher Luft von der Unterseite des Vorflügels V zur Oberseite des Hauptflügels H durchströmbar ist, wie es für die Landekonfiguration des Flügels wünschenswert ist.
Der Vorflügel V ist mittels einer dessen Betätigungsmechanismus bildenden Anordnung von insgesamt drei Hebeln a, b, c, welche eine Viergelenkkette bilden, in einer solchen Weise ausfahrbar, dass er aus der eingefahrenen Position I unter Vergrößerung der Ausdehnung des Tragflügelprofils in Profilsehnenrichtung und unter Vergrößerung von dessen Wölbung bis in die vollständig ausgefahrene Position III bewegbar ist. Im Zuge dieser Ausfahrbewegung wird der energiereiche Luft von der Unterseite des Vorflügels V zur Oberseite des Hauptflügels H führender Spalt g freigegeben.
Die in Form der besagten Viergelenkkette ausgebildete Hebelanordnung a, b, c umfasst einen ersten Hebel a und einen zweiten Hebel b, von denen der erste Hebel a an einem oberen Ende mit einem ersten Punkt A am Hauptflügel H und der zweite Hebel b an einem oberen Ende mit einem davon beabstandeten zweiten Punkt B am Hauptflügel H gelenkig verbunden ist. An ihren jeweiligen unteren Enden sind die beiden Hebel a, b mit den Enden eines dritten Hebels c gelenkig verbunden, welcher Bestandteil des Vorflügels V ist und somit dessen Ausfahrbewegung definiert.
Das kinematische System, durch welches der Vorflügel V an den Hauptflügel H angehängt ist, besteht somit aus einer festen Basis, die durch die am Hauptflügel H befindlichen Punkte A und B gebildet ist. Mit dieser Basis ist der Vorflügel V über das die besagte Viergelenkkette bildende dreigliedrige Hebelsystem a, b, c verbunden. An den Punkt A schließt der erste Hebel a mit seinem einen Ende an und an den Punkt B schließt der zweite Hebel b mit seinem einen Ende an. Die jeweiligen freien anderen Enden der beiden Hebel a und b, die sich im Bezugssystem des Hauptflügels H auf jeweiligen Kreisbahnen um die Punkte A bzw. B bewegen, sind mittels des dritten Hebels c gekoppelt, nämlich über weitere Gelenke D bzw. C, wie in 2 gezeigt, wodurch der Viergelenkzug geschlossen ist. Der dritte Hebel c, der schließlich die Bewegung des Vorflügels V definiert, ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel fest mit dem Vorflügel V verbunden oder struktureller Bestandteil desselben. Durch die Viergelenkkette ist das kinematische System, welches durch den Hauptflügel H und den Vorflügel V gebildet ist, kinematisch bestimmt.
Im eingefahrenen Zustand befinden sich die Gelenkpunkte und Hebel a, b, c innerhalb der Kontur des Flügels H bzw. des Vorflügels V. Im ausgefahrenen Zustand ist eine Durchdringung der Oberseite der festen Nase N zu vermeiden. In 1 ist der Winkel α zwischen dem ersten Hebel a und einer Parallele zur Profilsehnenrichtung des Flugzeugs eigens angegeben, er bildet eine Variable, welche die Ausfahrbewegung des Vorflügels V zu beschreiben in der Lage ist. Der ebenfalls in 1 angegebene Winkel ϕ, um welchen der Vorflügel V gegenüber der Profilsehnenrichtung des Tragflügels abgeklappt wird, ist in 1 ebenfalls dargestellt, nämlich für den Fall der vollständig ausgefahrenen Position III, er ist eine Funktion des vorher genannten Winkels α zwischen dem ersten Hebel a und der Profilsehnenrichtung. Ein entsprechender Winkel β zwischen dem zweiten Hebel b und der Parallele zur Profilsehnenrichtung des Flugzeugs bildet eine weitere Variable, welche die Ausfahrbewegung des Vorflügels V zu beschreiben in der Lage ist, dieser Winkel β ist in der 1 zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit nicht eigens angegeben, er ist jedoch analog zum Winkel α zu sehen.
Die Länge und gegenseitige Lage der Hebel a, b, c und die Krümmung der Hauptflügelnase N sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so aufeinander abgestimmt, dass während eines ersten Teils der Ausfahrbewegung von der eingefahrenen Position I bis zu einer Zwischenposition II, die in 2 dargestellt ist, und die einer Startkonfiguration des Tragflügels entspricht, die Vorflügelhinterkante K den Spalt g im wesentlichen versperrt, und dass während eines an die Zwischenposition II anschließenden weiteren Teils der Ausfahrbewegung die Vorflügelhinterkante K den Spalt g zunehmend freigibt, was einer Landekonfiguration des Tragflügels entspricht und in 3 für die vollständig ausgefahrene Position III gezeigt ist. In den 2 und 3 sind die Wege der (oberen) Hinterkante K des Vorflügels V und von dessen unterer rückwärtiger Kante L (sog. slat hook) während der Ausfahrbewegung durch eine Folge von kleinen Kreuzchen dargestellt, ebenso der Weg des Momentanpols M der Bewegung des Vorflügels V. In der in 2 gezeigten Startkonfiguration beträgt der Winkel ϕ zwischen Vorflügel V und Profilsehne typischerweise etwa 20°, in der in 3 gezeigten Landekonfiguration typischerweise ungefähr 30°.
Durch die besagte passende Positionierung und Abstimmung der Hebel a, b, c gelingt es, den Vorflügel V in dem besagten ersten Teil der Ausfahrbewegung entlang eines konvexen Pfades zu bewegen, wobei der Momentanpol M zu Beginn der Bewegung bereits außerhalb und unterhalb der Kontur der Hauptflügelnase N liegen kann, wie aus 2 ersichtlich. Die Bewegung ist hier ähnlich wie bei dem eingangs beschriebenen Slat, das durch eine kreisbogensegmentförmige Schiene ausgefahren wird. Der Vorflügel V wird in diesem Teil der Bewegung entlang der Kontur der Hauptflügelnase N verfahren, d. h., die Vorflügelhinterkante K folgt dieser Kontur so, dass der Spalt g verschlossen ist oder zumindest eine nur minimale Breite aufweist, praktisch also nicht durchströmt wird, wie es für die Startkonfiguration des Tragflügels wünschenswert ist.
Im weiteren Verlauf der Bewegung beginnt nun eine translatorische Komponente die Ausfahrbewegung zu dominieren, wie es aus 3 ersichtlich ist, wogegen die in 2 dargestellte rotatorische Bewegung in den Hintergrund tritt. Der Momentanpol M der Bewegung wechselt dabei auf die andere Seite, nämlich von unterhalb der Hauptflügelnase N nach oberhalb, wie durch den in 3 ersichtlichen Weg der Hinterkante K verdeutlicht ist. Der gesamte Vorflügel V geht infolge der geometrischen Verhältnisse also in eine Bewegung über, die ihn nach vorne weg vom Hauptflügel H führt. Damit verbunden ist im gezeigten Beispiel eine weitere Erhöhung des Vorflügelwinkels ϕ auf, wie schon erwähnt, ungefähr 30°, wie es für die Landekonfiguration typisch ist. Der zur Durchströmung erforderliche Spalt g öffnet sich dabei, wie aus den 1 und 3 ersichtlich.
Die für das anhand der 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels dargestellte Geometrie des kinematischen Systems ist nur beispielhaft und steht für eine Anzahl verschiedener möglicher Kombinationen, wie die durch die Positionen der Punkte A und B sowie der Hebellängen a, b, c gebildete Viergelenkkette ausgelegt und an die Geometrie der Hauptflügelnase N und des Vorflügels V angepaßt werden kann. Diese können durch systematische Versuche und Berechnungen bestimmt werden.
Charakteristisch beispielsweise ist, wie bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, ein verhältnismäßig kurzer erster Hebel a und ein ungefähr doppelt so langer zweiter Hebel b, der dritte Hebel c ist typischerweise etwas kürzer als der erste Hebel a. Bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen den beiden Punkten A und B, an denen die beiden Hebel a, b gelenkig mit dem Hauptflügel H verbunden sind, etwa entsprechend der Länge des ersten Hebels a und des dritten Hebels c zusammengenommen. Damit die gewünschte charakteristische Bewegung des Vorflügels V beim Ausfahren weg vom festen Teil des Hauptflügels H erreicht wird, muss die Form des durch die drei Hebel a, b, c gebildeten Viergelenks ungefähr die eines nach oben offenen U sein. Wie die 1 bis 3 zeigen, steht der längere zweite Hebel b zu Beginn der Ausfahrbewegung, also in der eingefahrenen Position I fast senkrecht auf der Kontur der Hauptflügelnase N in der Nähe des Punkts B, an welchem der zweite Hebel b mit dem Hauptflügel H verbunden ist. Der Lagerpunkt B, an welchem der zweite Hebel b am Hauptflügel H angelenkt ist, ist das der Kontur der Hauptflügelnase N nähere Ende des zweiten Hebels b. Der erste Hebel a wird über die vollständige Ausfahrbewegung um etwa 90° ausgelenkt, wie aus 3 ersichtlich ist.
Der erste Hebel a, der bezüglich der Profilsehnenrichtung des Tragflügels vor dem zweiten Hebel b angeordnet und kürzer als dieser ist, kann beispielsweise eine Länge von etwa zwischen 25 und 110% des Abstandes der Punkte A und B haben, insbesondere beispielsweise zwischen 90 und 100%. Der Hebel B hat eine Länge von etwa 75 bis 200% des Abstandes der Punkte A und B, insbesondere beispielsweise zwischen 140 und 160%. Die Länge des dritten Hebels c kann etwa zwischen 25 und 75% des Abstandes AB betragen, insbesondere beispielsweise zwischen 50 und 65%. Der zweite Hebel b kann, wie bereits erwähnt, insbesondere so angeordnet sein, dass er bei der eingefahrenen Position I des Vorflügels V im wesentlichen senkrecht steht auf die Kontur der Hauptflügelnase N im Bereich des Punktes B, an welchem der zweite Hebel b an dem Hauptflügel H gelenkig angebunden ist. Der erste Hebel a kann insbesondere so angeordnet sein, dass er während der Ausfahrbewegung von der eingefahrenen Position I bis zur vollständig ausgefahrenen Position III um etwa 70° bis 110° ausgelenkt wird, typischerweise um die vorher genannten ungefähr 80°.
Die 4 bis 7 zeigen vier Ausführungsbeispiele in Form von Varianten I bis IV, wie die durch die Positionen der Punkte A und B sowie der Hebellängen a, b, c gebildete Viergelenkkette ausgelegt und an die Geometrie der Hauptflügelnase N und des Vorflügels V angepasst werden kann. Zum Zwecke der Veranschaulichung sind jeweils zehn Phasen der Ausfahrbewegung von der eingefahrenen Konfiguration oder Reiseflugstellung I in die Startkonfiguration II bzw. von der eingefahrenen Konfiguration oder Reiseflugstellung I in die Landekonfiguration III dargestellt. Die Tabelle gibt die wichtigsten Parameter für diese vier Varianten an. Es sind die jeweiligen Längen der Hebel a, b, c in Prozent bezogen auf die Länge des Abstandes AB der Punkte A und B voneinander (100%), sowie die Drehwinkel Δα und Δβ der Hebel a und b für die Landekonfiguration II und die Startkonfiguration III und auch der Landeklappenwinkel Φ für diese beiden Konfigurationen des Hochauftriebssystems angegeben.
Wie bereits vorher unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert, steht auch bei diesen Ausführungsbeispielen der längere zweite Hebel b zu Beginn der Ausfahrbewegung, also in der eingefahrenen Position I, fast senkrecht auf der Kontur der Hauptflügelnase N in der Nähe des Punkts B, an welchem der zweite Hebel b mit dem Hauptflügel H verbunden ist. Der Lagerpunkt B, an welchem der zweite Hebel b am Hauptflügel H angelenkt ist, ist das der Kontur der Hauptflügelnase N nähere Ende des zweiten Hebels b. Auch steht der kürzere erste Hebel a zu Beginn der Ausfahrbewegung, also in der eingefahrenen Position I, fast senkrecht auf der Kontur der Hauptflügelnase N in der Nähe des Punkts A, an welchem der erste Hebel a mit dem Hauptflügel H verbunden ist. Auch der Lagerpunkt A, an welchem der erste Hebel a am Hauptflügel H angelenkt ist, ist das der Kontur der Hauptflügelnase N nähere Ende des ersten Hebels a. Der erste Hebel a wird über die vollständige Ausfahrbewegung um größenordnungsmäßig 90°, nämlich zwischen 70° (Variante IV) und 94° (Variante III) ausgelenkt, Drehwinkel Δα, wie auch aus den 4 bis 7 ersichtlich ist. Der zweite Hebel b wird über die vollständige Ausfahrbewegung um größenordnungsmäßig 45°, nämlich zwischen 32° (Variante II) und 45° (Variante I) ausgelenkt, Drehwinkel Δβ.
Die beschriebene Anordnung der durch die Hebel a, b, c gebildeten Viergelenkkette gestattet die Bewegung des Vorflügels V im ersten Teil der Ausfahrbewegung von der Position I zur Position II entlang eines konvexen Pfades zu bewegen, wobei der Momentanpol M zu Beginn der Bewegung bereits außerhalb und unterhalb der Kontur der Hauptflügelnase N liegen kann. Der Vorflügel V wird in diesem Teil der Bewegung entlang der Kontur der Hauptflügelnase N verfahren, d. h., die Vorflügelhinterkante K folgt dieser Kontur so, dass der Spalt g verschlossen ist oder zumindest eine nur minimale Breite aufweist, praktisch also nicht durchströmt wird, wie es für die Startkonfiguration des Tragflügels wünschenswert ist. Im weiteren Verlauf der Bewegung beginnt eine translatorische Komponente die Ausfahrbewegung zu dominieren, wogegen die rotatorische Bewegung in den Hintergrund tritt. Der Momentanpol M der Bewegung wechselt dabei auf die andere Seite, nämlich von unterhalb der Hauptflügelnase N nach oberhalb, wie durch den in den 4 bis 7 ersichtlichen Weg der Hinterkante K des Vorflügels V verdeutlicht ist. Der gesamte Vorflügel V geht infolge der geometrischen Verhältnisse also in eine Bewegung über, die ihn nach vorne weg vom Hauptflügel H führt. Damit verbunden ist im gezeigten Beispiel eine weitere Erhöhung des Vorflügelwinkels ϕ auf, wie schon erwähnt, ungefähr 30°, wie es für die Landekonfiguration typisch ist. Der zur Durchströmung erforderliche Spalt g öffnet sich dabei, wie aus den 4 bis 7, Konfiguration III, ersichtlich.

Die Kinematik des beschriebenen Hochauftriebssystems gestattet eine sehr tief liegende Verbindung zwischen Vorflügel V und Hauptflügel H, so dass die sich ausbildende Strömung durch den Spalt g, besonders am Ende von dessen Lauflänge, wenig gestört wird. Das Hochauftriebssystem kann so ausgelegt werden, dass keine Bauteile der Kinematik den Vorderholm des Hauptflügels H durchdringen und infolge dessen Komplexität und Gewicht der Struktur niedrig sind, und außerdem das Tankvolumen im Hauptflügel H nicht eingeschränkt wird. Trotz der Verfahrwege der die Kinematik bestimmenden Hebel a, b steht genügend Bauraum zur Integration von sich spannweitig erstreckenden Systemen zur Verfügung. Die systemseitige Anbindung über Wellen und Aktuatoren für die Betätigung des Hochauftriebssystems kann topologisch unverändert oder zumindest ähnlich wie bei herkömmlichen, erprobten Systemen vorgenommen werden.

	Varianten	I	II	III	IV

	a	100%	60%	35%	93%
	b	155%	145%	80%	160%
	c	60%	40%	66%	67%
	AB	100%	100%	100%	100%

Landung	Δα	75°	80°	94°	70°
	Δβ	45°	32°	35°	34°
	Φ	30°	28°	234°	28°

Start	Δα	30°	20°	40°	25°
	Δβ	15°	6°	10°	8°
	Φ	20°	18°	15°	18°

Tabelle 1

H: Hauptflügel
V: Vorflügel
A: Fixpunkt
B: Fixpunkt
a: erster Hebel
b: zweiter Hebel
c: dritter Hebel
α: Winkel
β: Winkel
u: Überlappung
g: Spalt
ϕ: Winkel
N: Hauptflügelnase
K: Vorflügelhinterkante
L: Slat Hook
M: Momentanpol der Vorflügelbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4447027 [0004]

Claims

Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs, mit einem Hauptflügel (H), der eine gekrümmte Hauptflügelnase (N) aufweist, und mit einem Vorflügel (V), der mittels einer Anordnung mehrerer Hebel (a, b, c) am Hauptflügel (H) ausfahrbar angeordnet ist, so dass dieser aus einer eingefahrenen Position (I) unter Vergrößerung der Ausdehnung des Tragflügelprofils in Profilsehnenrichtung und unter Vergrößerung von dessen Wölbung und unter Freigabe eines energiereiche Luft von der Unterseite des Vorflügels (V) zu der Oberseite des Hauptflügels (H) führenden Spaltes (g) bis in eine vollständig ausgefahrene Position (III) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelanordnung (a, b, c) in Form einer Viergelenkkette ausgebildet ist und einen ersten Hebel (a) und einen zweiten Hebel (b) umfasst, von denen der erste Hebel (a) an einem Ende mit einem ersten Punkt (A) am Hauptflügel (H) gelenkig verbunden ist und der zweite Hebel (B) an einem Ende mit einem davon beabstandeten zweiten Punkt (B) am Hauptflügel (H) gelenkig verbunden ist, und die jeweils an dem anderen Ende gelenkig verbunden sind mit entgegengesetzten Enden eines dritten Hebels (c), welcher Bestandteil des Vorflügels (V) ist und dessen Ausfahrbewegung definiert, wobei die Länge und gegenseitige Lage der Hebel (a, b, c) und die Krümmung der Hauptflügelnase (N) so aneinander angepasst sind, dass während eines ersten Teils der Ausfahrbewegung von der eingefahrenen Position (I) bis zu einer Zwischenposition (II) die Vorflügelhinterkante (K) den Spalt (g) zwischen Vorflügel (V) und Hauptflügel (H) im wesentlichen versperrt, und dass während eines an die Zwischenposition (II) anschließenden weiteren Teils der Ausfahrbewegung die Vorflügelhinterkante (K) den Spalt (g) zunehmend frei gibt.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (a) an einem oberen Ende mit dem ersten Punkt (A) am Hauptflügel (H) gelenkig verbunden ist und der zweite Hebel (B) an einem oberen Ende mit dem davon beabstandeten zweiten Punkt (B) am Hauptflügel (H) gelenkig verbunden ist.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (a) bezüglich der Profilsehnenrichtung des Tragflügels vor dem zweiten Hebel (b) angeordnet und kürzer als dieser ist.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des ersten Hebels (a) etwa zwischen 25 und 110% des Abstandes der Punkte A und B beträgt.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des ersten Hebels (a) etwa zwischen 90 und 100% des Abstandes der Punkte A und B beträgt.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des zweiten Hebels (b) etwa zwischen 75 und 200% des Abstandes der Punkte A und B beträgt.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des zweiten Hebels (b) etwa zwischen 140 und 160% des Abstandes der Punkte A und B beträgt.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des dritten Hebels (c) etwa zwischen 25 und 75% des Abstandes der Punkte A und B beträgt.
Hochauftriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des dritten Hebels (c) etwa zwischen 50 und 65% des Abstandes der Punkte A und B beträgt.
Hochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebel (b) so angeordnet ist, dass er bei der eingefahrenen Position (I) des Vorflügels (V) im wesentlichen senkrecht steht auf der Kontur der Hauptflügelnase (N).
Hochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (a) so angeordnet ist, dass er bei der eingefahrenen Position (I) des Vorflügels (V) im wesentlichen senkrecht steht auf der Kontur der Hauptflügelnase (N).
Hochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (a) so angeordnet ist, dass er während der Ausfahrbewegung von der eingefahrenen Position (I) bis zur vollständig ausgefahrenen Position (III) um etwa 65° bis 110° (Drehwinkel Δα) ausgelenkt wird.
Hochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebel (b) so angeordnet ist, dass er während der Ausfahrbewegung von der eingefahrenen Position (I) bis zur vollständig ausgefahrenen Position (III) um etwa 30° bis 50° (Drehwinkel Δβ) ausgelenkt wird.
Hochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (B), an welchem der zweite Hebel (b) am Hauptflügel (H) angelenkt ist, zumindest bei der eingefahrenen Position (I) des Vorflügels (V), das der Kontur der Hauptflügelnase (N) nähere Ende des zweiten Hebels (b) ist.
Hochauftriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (A), an welchem der erste Hebel (a) am Hauptflügel (H) angelenkt ist, zumindest bei der eingefahrenen Position (I) des Vorflügels (V), das der Kontur der Hauptflügelnase (N) nähere Ende des ersten Hebels (a) ist.