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Einrichtung zur Steigerung der Tragfähigkeit von Flugzeugflügeln.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steigerung des Auftriebes von Flugzeugflügeln mittels umlaufender Drehflügel. die an den eigentlichen Tragdecken angebracht sind und vom Fahrtwinde allein oder unter Zuhilfenahme einer zusätzlichen Antriebskraft in Drehung versetzt werden. Erfindungsgemäss ist an jedem Flügel je ein solcher umlaufender Drehflügel u. zw. im Wesen in der Zone unterhalb der Flugelaustrittskante und parallel zu dieser angeordnet.
Die Verwendung von Drehflügel bei Flugzeugtragflügeln zur Auftriebsvergrosserung ist an sich bereits bekannt. Sie war jedoch als teilweiser Ersatz für eigentliche Tragflügel gedacht, um diese selbst verkleinern zu können. Sie haben hiezu ihren Platz vor, zwischen, über oder sogar in den Tragflügeln erhalten, wo ihre Wirkung nur sehr bescheiden sein' konnte. Die eigentliche wirksamste Zone für die Verwendung solcher Drehflügel wurde aber bisher nicht erkannt ; sie ist die des abstreichenden Windes unterhalb der Austrittskante der Tragflügel. Erst hier in der verdichteten Luft kommen sie voll zur Wirkung.
Die Zeichnung zeigt die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen.
Fig. 1 veranschaulicht in Draufsicht ein Flugzeug, das an seinen Tragflügeln mit der neuen Einrichtung versehen ist. Fig. 2 zeigt in Seitenansicht einen mit einem Drehflügel ausgerüsteten Flugzeugtragflügel. Fig. 3 ist ein Kllrvenbild der auf den Drehflügel einwirkenden Kräfte. Fig. 4 lässt in grösserem Massstab einen Längsschnitt durch die Anlass-und Einstellvorrichtung der Drehflügel erkennen. Fig. 5 und 6 zeigen in Seitenansicht und Draufsicht einen mit einem Drehflügel und einem beweglichen Hilfsflügel ausgerüsteten Tragflügel eines Flugzeuges. Fig. 7,8 und 9 geben in Vorder-und Rückansicht und im Querschnitt eine abgeänderte Ausführungsform des Drehfügelantriebes wieder.
Gemäss Fig. 1 und 2 sind unterhalb der Tragflügel B des Flugzeuges an den von diesen ausgehenden Armen 2, 2'zwei längliche um ihre Längsachse drehbare Flügel A gelagert, die mit Endscheiben 4 versehen sind und sich längs des hinteren Randes der Tragflügel erstrecken.
Die Arme 2, 2 sind, wie Fig. 4 zeigt. hohl ausgebildet und enthalten die Mittel zum Antrieb und zum Einstellen der Drehflügel A, deren Wellen 1 in den in die Armwände eingebauten Kugellagern 3 umlaufen. Die Arme 2'enthalten in ihrem Inneren die auf der zugehörigen Welle 1 sitzende Ein- und Ausrückkupplung 12, 12' und den am Kupplungsteil 12 angreifenden Winkelhebel 13, der durch die Zugdrähte 14. 14'vom Flugzeugführer verstellt werden kann.
Das auf der Welle 1 lose sitzende Kegelrad 11 kann durch die Kupplung 12, 121 zum Eingriff mit dem mit Freilauf versehenen Kegelrad 9 gebracht werden, das auf der Welle 8 des Windflügelrades 7 angebracht ist. der am vorderen Rand des einen bzw. andern Tragflügels B gelagert ist und vom Fahrtwind angetrieben wird.
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Festscheibe 5'eine Bandbremse 6 angreift, die vom Flugzeugführer mittels des Draht-oder Seilzuges 15 zur Wirkung gebracht werden kann. während zur Bedienung der Einstellvorrichtung 5, 5'der Zugdraht 16 dient, der über die Rillenscheibe 17 an den Ansatz 18 der Einstellscheibe 5 herangeführt ist.
Diese ist auf der Welle 1 axial verschieblich und steht unter der Wirkung der Feder 19, die sie ständig gegen die Festscheibe 5'zu drücken sucht,
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halbkugelige Vorsprünge 20 vorgesehen, die zum Eingriff in entsprechende halbkugelige Aussparungen 20' der Festscheibe 5' gebracht werden können. An den Enden der mit der Einstellscheibe 5 festverbundenen Hebel 21, 21'greifen zwei Zugdrähte an, deren andere Enden mit einem im Handbereich des Flugzeugführers liegenden Hebel verbunden sind.
Hat der Führer bei ausgerückter Kupplung 12, die Einstellvorrichtung 5, 5'eingerückt, so kann er mit seinem Handhebel mittels der beiden Hebel 21, 21'die Welle 1 in gewissen Grenzen verschwenken und dadurch dem Drehflügel A eine bestimmte Neigung gegenüber dem Tragflügel geben, beispielsweise die des geringsten Luftwiderstandes, so dass die Drehflügel keinerlei zusätzlichen Auftrieb hervorrufen können.
Die Vorrichtung nach Fig. 1-4 arbeitet wie folgt. Wenn die Einstellvorrichtung 5. 5' so wie die Kupplung 12, 12'ausgerückt sind und daher der zugehörige Drehflügel frei drehbar ist, bringt der Flugzeugführer beim Start zunächst mittels des Zuges 14 und des Hebels 13 die Reibungskupplung 12, 12'zur Wirkung, so dass die Drehbewegung des Windflügels 7 auf. den Drehflügel A im Sinne des Pfeiles der Fig. 2 übertragen wird. Der Drehflügel A beginnt hierauf selbsttätig unter der Wirkung des Flugwindes umzulaufen, und der Führer kann sodann die nunmehr überflüssig gewordene Kupplung 12, 12' ausrücken.
Die Zusammensetzung der Drehbewegung des Flügels A und der Fortbewegung des Flugzeuges ergibt-vgl. Fig. 3-eine aufwärts gerichtete, geneigte Resultante R. welche in zwei Komponenten x und y zerfällt, von denen die eine x waagrecht und die andere// senkrecht aufwärts gerichtet ist. Es ist klar, dass dadurch die Tragfähigkeit des Flugzeuges allerdings auch dessen Widerstand gesteigert ist. Der Wert des sich auf den Nutzeffekt beziehenden Verhältnisses Ky : box ist jedoch bei negativen Einfallwinkeln und bei positiven Ein- fallwinkeln in der Nähe von Null höher als bei einem mit derartigen Drehflügeln nicht ausgestatteten Tragflügel. Bei normalen Einfallwinkeln nimmt die Tragfähigkeit zu, während der Nutzeffekt kleiner ausfällt als bei einem Tragflügel ohne Drehflügel.
In jedem Falle bleibt der Nutzeffekt konstant innerhalb eines Bereiches variabler Einfallwinkel von etwa 150 zwischen kleinstem und grösstem Einfallwinkel.
Zur Quersteuerung des Flugzeuges mittels der Drehflügel zieht der Führer mittels des Zuges 15 die Bremse 6 an dem Drehflügel A des zu senkenden Tragflügels B an. Auf diese Weise verringert er die Umfangsgeschwindigkeit und dadurch den Auftrieb des gebremsten Drehflügels A und somit auch die Tragfähigkeit des zugehörigen Tragflügels B. Das Flugzeug wird sich infolgedessen nach dieser Seite neigen.
Kann auf die dank dem Auftrieb des Drehflügels erhöhte Tragfähigkeit des Flugzeuges verzichtet werden, bei der ja infolge des erhöhten Luftwiderstandes auch eine geringere Geschwindigkeit mit in Kauf genommen werden muss, so braucht der Flugzeugführer nur unter sanftem Anziehen der Bremse 6 die Einstellscheiben 5, 5'miteinander zu kuppeln. Die Lage der Vorsprünge 20 an der Einstellscheibe 5 und der zugehörigen Aussparungen 201 an der
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Lage eingestellt und stillgehalten wird. Aus dieser Lage kann der Führer den Drehflügel A mittels der Zugdrähte, die an den Enden der mit der Scheibe 5 fest verbundenen Hebel 21,
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werden die günstigsten Verhältnisse für den Normalflug verwirklicht.
Wie Fig. 5 und 6 zeigen, kann am Tragflügel B auch noch ein besonderer beweglicher Hilfsflügel. 22 vorgesehen sein. der mittels des Zugdrahtes 23 verstellbar ist und hinter dem Drehflügel A liegt.
Die in Fig. 7-9 dargestellte abgeänderte Ausführungsform der Triebvorrichtung zum Anlassen des Drehflügels A enthält als Kraftquelle ein Schaufelrad 24, das zusammen mit einem Reibungsrad 25 auf einer gemeinsamen Achse 26 im Gehäuse 2 ? drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 27 ist mittels des Zapfens 28 an dem Arm 2 schwingbar befestigt und steht unter der Einwirkung einer'Rückholfeder. 39. Das Ausschwingen des Gehäuses 2 ? kann durch den vom Führersitz aus bedienbaren Drahtzug 31 bewirkt werden, der mittels des Hebels 30 das Gehäuse 2'7 verstellt.
Die Antriebsluft wird dem Schaufelrad 24 durch die mit einem erweiterten Mundstück 33 versehene Röhre 32 über die Einlassöffnung 34 zugeführt, die beim Ausschwingen des Gehäuses 37 freigegeben wird. Der Zapfen 28 liegt exzentrisch zu der Achse 51 des Drehflügels, so dass beim Anziehen des Drahtzuges 31 das Reibungsrad 25 sich an das auf der Achse 5 festsitzende Reibungsrad 25'anlegt.
Zur Bremsung des Drehflügel dient ein am Hebel 25 angebrachter Reibungsklotz 36, der mittels des Drahtzuges 37 an das auf die Achse 51 aufgekeilte Rad 38 angedrückt werden kann und den eine Feder 44 von diesem Rad zu entfernen sucht. Der Reibungsklotz 36 ist in einem besonderen Rahmen 39 geführt, der am Hebel 35 befestigt ist und an dem der Drahtzug 37 angreift. Eine am Rahmen 39 abgestützte Feder 40 strebt den Klotz 36 an, das Rad 38 anzulegen. In einer Aussparung des Klotzes 36 ist ein Riegel 41 verschieblich. der
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unter Zwischenschaltung einer Feder 42 an dem Rahmen 39 aufruht.
Ist der Drehflügel bei angezogenem Drahtzug 37 in Ruhelage, so liegt der Klotz 36 an dein Rad 38 an und der
Riegel 41 greift mit seinem halbkugeligen Ende in eine entsprechend geformte Aussparung des Rades 38 ein.
Um den Drehflügel anzulassen, gibt der Flugzeugführer den Drahtzug 37 frei, so dass die Feder 44 die Bremsung des Rades 38 aufheben kann, indem es den Klotz 36 und den Riegel 41 von diesem Rad entfernt. Gleichzeitig bringt der Führer mittels des Drahtzuges 31 das Gehäuse 27 zu. m Ausschwingen aus der Lage, in welcher es durch die Feder 29 gehalten wird. Jetzt dringt die Luft durch die Röhre 32 und die Einlassöffnung 34 in das
Schaufelrad 24 ein, das infolgedessen zu laufen anfängt. Bei dem weiteren Ausschwingen des Gehäuses 27 um den Zapfen 28 legt sich das Reibungsrad 25 an das Reibungsrad 25t und bringt den Drehflügel zum Anlaufen. Der Drahtzug 3. 1 kann dann wieder losgelassen werden.
Zum Bremsen und Feststellen des Drehflügels braucht man nur an dem Drahtzug 37 zu ziehen, wodurch zunächst der Klotz 36 mit dem Rad 38 in Berührung kommt und einen sanften Anfang der Bremswirkung ergibt, während bei dem weiteren Anziehen des Drahtzuges 37 sich auch der Riegel 41 dem Rad 38 nähert und schliesslich in die Aussparung 43 verriegelnd eingreift.
Zur Erhöhung der Drehzahl des Drehfügels behufs Vergrösserung. der Tragfähigkeit des Flugzeuges kann auch motorischer Antrieb vorgesehen werden. Auch durch Wahl eines geeigneten Übersetzungsverhältnisses des Drehflügelantriebes z. B. des Kegelräderpaares 9, 11 der Fig. 4 und des Reibungsräderpaares 25, 25'der Fig. 7 und durch passende Bremsung des antreibenden Windmotores z. B. des Windflügelrades 7 der Fig. 4 und des Schaufelrades 24 der Fig. 7 kann dies erreicht werden. Die Tragfähigkeit des Flugzeuges erfährt dabei eine Zunahme und dessen Gesamtwiderstand eine Abnahme, da die Tragfähigkeit eine Funktion des Verhältnisses zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des Drehflügel und der Geschwindigkeit des relativen Windes ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Steigerung des Auftriebes von Flugzeugflügeln, dadurch gekennzeichnet, . dass wenigstens ein um eine parallel zur Flügelaustrittskante in der Achse umlaufenden Drehflügel (A) im wesentlichen in der Zone unterhalb der Flügelaustrittskante angeordnet ist.