Flugzeug Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Flugzeug mit zwei Tragflügeln, die sich längs der Flügelhinterkante erstreckende Auftriebssteuermittel besitzen, und mit einem Steuerorgan zum Betätigen- der Auftriebs steuermittel.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Flugzeuges der genannten Art, das normale Vorwärtsflugeigenschaften besitzt und mit sehr kleinem oder praktisch auf Null reduziertem Flügelanstellwinkel landen kann.
Das erfindungsgemässe Flugzeug ist da durch gekennzeichnet, dass die Grösse und An ordnung des Höhenleitwerkes bezüglich des Flugzeuges so gewählt sind, da ss das aero dynamische Zentrum des ganzen Flugzeuges hinter der Mitte der mittleren Flügeltiefe liegt. Die Auftriebssteuermittel besitzen zweck mässig an der Flügelhinterkante schwenkbar angeordnete Flügelklappen, die zur Ände rung des Auftriebes aufwärts und abwärts schwenkbar sind.
Anderseits können die Auf- triebssteiiermittel auch Mittel zum Ausstossen eines Gasstrahls aus einer schmalen, sich längs der Flügelhinterkante erstreckenden Düse und Mittel zum Ablenken des Strahls nach oben oder -unten zwecks Änderung des Auftriebes aufweisen, oder es kann eine Kombination von Flügelklappen und Strahlerzeugungsmitteln vorgesehen sein, entsprechend dem Patent Nr. 326061.
Zweckmässig sind die Flügelklappen und/ oder der Gasstrahl längs der ganzen Flügel spannweite gleichzeitig nach oben und unten schwenkbar bzw. ablenkbar; die Anordnung kann auch so sein, dass sie auf der einen Seite der Flugzeug-Längsmittellinie nach unten und gleichzeitig auf der andern Seite nach oben verschwenkt bzw. abgelenkt werden können, so dass sie wie übliche Flügelklappen und Querruder wirken und das Höhensteuer erset zen können.
Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Aus führungsbeispiel des erfindungsgemässen Flugzeuges; es zeigt Fig.1 schaubildlich das ganze Flugzeug, Fig. 2 in grösserem Massstab einen Quer schnitt durch den hintern Flügelteil nach der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 und 4 schaubildlich und schematisch die Steuermittel des Flugzeuges nach der Er findung.
Das in Fig.1 gezeigte Flugzeug besitzt einen Rumpf 1, Flügel 2 und einen mit dem üblichen Seitensteuer 3a und Höhensteuer 3b versehenen Leitwerk 3. Die Auftriebssteiier- mittel besitzen eine Flügelklappe 4 und er strecken sich, wie das nachfolgend an Hand von Fig. 2 näher erläutert ist, längs der Flü- gelhinterkante annähernd über die ganze Spannweite der beiden Flügel.
Mit X ist die Mitte der mittleren Flügel tiefe (Flügelfläche/Flügelspannweite) be zeichnet, und C ist das aerodynamische Zen trum des ganzen Flugzeuges; für diesen Punkt gilt, dass da's auf ihn bezogene Luftkraft moment in einem grossen Bereich vom An- stelTwinkel unabhängig ist, das heisst in die sem Punkt bewirkt eine Änderung des An stellwinkels keine Änderung des Luftkraft momentes.
Die Grösse der Fläche des Höhen leitwerkes, das heisst die Summe der Flächen der Teile 3 und 3b und ihre Lage bezüglich des Flügels 2 sind so gewählt, dass der Punkt C bezüglich der Flugzeuglängsaxe hinter dem Piuikt X liegt und nicht wie üblich vor die sem Punkt. Zweckmässig wird die Grösse der Fläche des Höhenleitwerkes und der Abstand ihres Flächenschwerpunktes vom Punkt X so gewählt, dass der Punkt C nur wenig hinter den Punkt X zu -liegen kommt und sich z. B. in 55% der mittleren Flügeltiefe von der Vor derkante des Flügels 2 weg befindet.
Zu die sem Zweck wird das Produkt aus der Höhen leitwerkfläche und dem Abstand des Flächen schwerpunktes dieser Fläche vom Punkt X im vorliegenden Fall etwa zweimal so gross gewählt wie bei Flugzeugen üblicher Bauart.
Beim gezeichneten Flugzeug handelt es sich iun ein solches mit zwei Strahltriebwerken. Diese Strahltriebwerke sind in den Flügeln 2 angeordnet. Fig. 1 ist zum: Teil ausgebrochen und zeigt einenTeil eines Triebwerkes 5, des sen Schubdüse 6 nach hinten gerichtet ist. Die Querschnittsform der Schubdüse 6 ändert sieh stetig von ihrem Einlass zum Auslass und endet in einer engen, sich annähernd über die ganze Flügelhinterkante erstreckenden Öffnung.
Die Triebwerke besitzen in den beiden Flügel- vord'erkanten angeordnete liufteinlassöffnun- gen. In Fig. 2 ist eine Schubdüse 6 im Längs schnitt dargestellt. Ihre Auslassöffnung 6a liegt über der an der Flügelhinterkante schwenkbar angebrachten Flügelklappe 4, welche um die Axe des Schwenkzapfens 7 der Flügelklappe schwenkbar ist. Das Triebwerk mit Düse und Flügelklappe ist gleich aus gebildet und angeordnet, wie dies im oben erwähnten Schweizer Patent beschrieben ist. Die Flügelklappen 4 können von nur geringer Tiefe sein, die z.
B. 2 bis 5 % der örtlichen Gesamtflügeltiefe betragen kann. Es kann auch bei den Flügelklappen eine Öffnung, analog der Düsenauslassöffnung 6a, angeord net sein, die sich längs der Flügelhinterkante erstreckt und durch welche nicht dem Antrieb dienende Luft über die Oberfläche der Flügel klappe ausgestossen wird, um so eine Grenz- schichtbeeinflussung auf der Klappe zu er zielen. Da die ausgestossene Luft nicht dem Antrieb dient, kann die Düse entsprechend kleiner sein.
Wie bereits in vorangehend er wähnter Schweizer Patentschrift beschrieben, folgt der Luftstrahl der Oberseite der Flügel klappe 4 und wird beim Verschwenken dieser Klappe mitverschwenkt. Als Variante kann die Grenzschicht auch auf bekannte Weise durch Absaugung an der Klappenoberfläche beeinflusst werden.
Mit einem Flugzeug der beschriebenen Aus bildung kann bei Flügelanstellwinkeln in der Nähe von 0 normal horizontal geflogen wer den, wobei durch die Wirkung des aus der Flügelhinterkante austretenden Gas- oder Luftstrahls Auftrieb erzeugt wird. Bei Nor malflug nehmen die Flügelklappen oder Strahlablenkklappen 4 die in Fig.2 ersicht liche Grundstellung ein.
An Stelle der Steuerung mittels normalen Höhensteuers werden im vorliegenden Fall die Flügelklappen 4 zwecks Erhöhung des Auftriebes aus ihrer Grundstellung nach unten und zwecks Verminderung des Auftriebes aus ihrer Grundstellung nach oben verschwenkt. Diese Auftriebssteuermittel dienen somit als Höhensteuer.
Die Quersteuerung des Flug zeuges erfolgt in diesem Fall nicht mittels Querruder, sondern durch Verschwenken der beiden Flügelklappen in zueinander entgegen gesetzten Richtungen, das heisst die Flügel klappe auf der einen Rumpfseite wird gesenkt, und die Flügelklappe auf der andern Rumpf seite wird nach oben ausgeschlagen unter gleichzeitigem Betätigen des- Seitensteuers 3a. Während des Startens und des Landens kön nen die Flügelklappen wie die üblichen Start- und Landeklappen stark nach unten ausge schlagen werden, obwohl natürlich ihr Einfluss auf das Flugverhalten nicht gleich sein wird wie derjenige normaler Landeklappen,
da die eintretende Vergrösserung des Auftriebskoeffi zienten nicht wie dort von einer merklichen Vergrösserung des Profilwiderstandkoeffizien- ten begleitet wird. -So kann praktisch jede Steuerung der Flugzeugbewegung durch Ab lenken des durch die öffnung 6a austretenden Strahls mittels der Klappen 4, durch Drossel steuerung der Triebwerke und durch Verwen dung eines Seitenruders 3a bewirkt werden, wo bei das Seitenruder 3a die einzige Steuer fläche ist, die ausser den genannten Auftriebs steuermitteln noch erforderlich ist; die übli chen Höhenruder 3b können deshalb unbeweg lich angeordnet sein.
Somit ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Steuermittel des Flugzeuges gegenüber jenen von Flug zeugen üblicher Bauart. Die Höhenleitwerk fläche dient nur als Stabilisator und eventuell noch als Trimmfläche; im letzteren Fall ist sie schwenkbar angeordnet.
Zum Verschwenken der Flügelklappen 4 ist je ein Hebel 9 vorgesehen (Fig. 2), der auf einen Kurbelarm 8 wirkt. Wie in Fig. 3 ge zeigt, kann das vom Piloten zu bedienende Steuerelement die übliche Steuersäule 10 sein, welche durch entsprechendes Schwenken nach vorn und nach hinten ein gleichzeitiges Ver schwenden der Flügelklappen nach oben oder nach unten- und des durch die öffnung 6a austretenden Strahls bewirkt, und die durch Drehen mittels des Handgriffes 11 ein Ver- sehwenken der beiden Flügelklappen 4 in zu einander entgegengesetzten Richtungen be wirkt.
Aus Gründen der Einfachheit sind in Fig. 3 nur jene Teile des Steuermechanismus gezeigt, welche zur Betätigung der Flügel klappen 4 dienen; die übrigen Teile des Me chanismus sind anschliessend an Hand von Fig.4 näher beschrieben. Die in Fig. 3 ge zeigte Steuersäule 10 ist in einem Gehäuse.12 drehbar gelagert. Das Gehäuse 12 besitzt seit- lieh vorspringende Lagerelemente 12a, die mit Drehzapfen 13 versehen sind. Das untere Ende der Steuersäule 10 ist am Hebel 14 befestigt, an dessen Enden Lenker 15 angelenkt sind.
Beim Verschwenken der Steuersäule 10 in Richtung des Pfeils I um die Schwenkzapfen 13 werden die beiden Lenker 15 gleichsinnig bewegt und bewegen ihrerseits die beiden He bel 9 so, dass die Kurbelarme 8 beide Flügel klappen 4 nach unten verschwenken. Beim Drehen der Steuersäule 10 im Gehäuse 12 bewegt der Hebel 14 die Lenker 15 gegen sinnig, so dass diese die Hebel 9 ebenfalls gegensinnig betätigen.
Die Lenker 15 können über hydraulische Servomotoren 16 üblicher Bauart auf die Hebel 9 wirken, wobei diese Lenker 15 im gezeichneten Beispiel an Hebel, 17 angelenkt sind, die ihrerseits an Rückführ- stangen 18 und Verlängerungen der Hebel 9 angelenkt sind.
Um die Steuereinrichtung auch in Not fällen z. B. beim Aussetzen der Strahltrieb werke 5 verwenden zu können, oder um län gere Zeit mit Überschallgeschwindigkeit flie gen zu können, besitzt das Höhenleitwerk die üblichen schwenkbaren Höhensteuer 3b; an derseits könnte das Höhenleitwerk 3 auch als Ganzes entsprechend verschwenkbar sein. Zur Ausführung dieser Steuerbewegungen sind zweckmässig die üblichen Steuergestänge vor gesehen. Zu diesem Zweck ist gemäss Fig. 4 auf den Drehzapfen 13 ein Bügel 19 gelagert; der mittels einer Stange 20 z. B. direkt mit dem Betätigungshebel 22 des Höhensteuers 3b verbunden ist.
Beim gezeichneten Beispiel ist diese Verbindung nicht direkt, sondern sie er folgt über einen Servomotor 21, der gleich wie der vorbeschriebene Servomotor 16 ausgebildet sein kann. An Vorsprüngen 12b des Ge häuses 12 sind Drehzapfen 23 angeordnet, auf welchen ein Bügel 24 gelagert' ist. Der Bügel 24 ist mittels eines Lenkers 25 an eine hydrau lische Blockierungsvorriehtung 26 angeschlos sen. Diese Vorrichtung besitzt einen fest. im Flugzeug eingebauten Zylinder, in welchem ein mit dem Lenker 25 verbundener Kolben verschiebbar ist.
Der Kolben kann durch Ein schliessen von hydraulischem Medium im Zy- linder gegen Verschieben gesichert werden. Die Drehaxen der Zapfen 23 sind mit den Enden des Hebels 14 in Flucht, der an die Lenker 15 angeschlossen ist. Es ist zu be merken, dass die Elemente 19-26 in Fig. 3 nicht gezeichnet und in Fig.4 aus Gründen der Einfachheit getrennt dargestellt sind.
Aus dem gleichen Grunde sind in Fig. 4 die Ele mente 8, 9 und 16-18 weggelassen. Wenn die Höhensteuer des Leitwerkes 3 eingestellt und in dieser Lage fixiert sind, wirkt die Steuersäule 10 wie vorangehend beschrieben auf die Flügelklappen 4, wobei die Dreh zapfen 13 ortsfest bleiben. Eine Umsteue rung kann erreicht werden, wenn die Flügel klappen 4 eingestellt sind, indem die Flügel klappen 4 mittels der Vorrichtung 26 blockiert und die Höhensteuerelemente 3b freigegeben werden.
In diesem Fall bleiben die Dreh zapfen 23 ortsfest, so dass die Steuersäule 10 um diese Drehzapfen 23 geschwenkt werden kann, um dadurch das Steuergestänge 20-22 an Stelle des Steuergestänges 15-9 zu be tätigen. So kann z. B. bei Überschallflug die Einstellung so sein, dass die Steuersäule 10 in normaler Weise auf die Höhensteuer 3b wirkt und gleichzeitig die Flügelklappen 4 mittels des Gestänges 15-9 gegensinnig be tätigen kann, -im eine Querruder-Steuerwir- kung zu erhalten.
Wenn das Höhenleitwerk wieder für Unterschallflug eingestellt ist, wird wieder umgeschaltet, so dass die Steuer säule 10 die Höhensteuer 3b nicht mehr be tätigen kann, sondern nur noch auf die Flü gelklappen 4 wirkt. Das Leitwerk kann als Einheit. schwenkbar auf einem -verstellbaren Träger angeordnet sein, um eine Trimmsteue rung bewirken zu können.