CH423498A - Flügel mit veränderbarer Flügelwölbung - Google Patents

Description

  Flügel mit veränderbarer     Flügelwölbung       Die Erfindung bezieht sich auf einen Flügel mit  veränderbarer Flügelwölbung. Solche Flügel können  für Tragflügel von Flugkörpern verwendet werden.  



  Es sind bereits zahlreiche Vorschläge für Auf  triebs- oder Antriebssysteme durch veränderbare       Flügelformen    gemacht worden. Diese umfassen auch       eine    Veränderung von Luftschlitzen bei Ventilatoren,       Führungsleitblechen    und     Statoren    in Kompressoren,  Lauf- und Leitschaufeln bei Turbinen. Bei Flügeln  von Flugkörpern sind bereits veränderbare Flügelwöl  bungen mit Hilfe von Klappen bekannt. Derartige  Hilfsmittel kommen aber bei Turbomaschinen nicht  in Frage, da die erforderlichen Klappen notwendiger  weise klein gehalten werden müssen und somit ihre  Konstruktion und Betätigung schwierig und die Her  stellung teuer wird.

   Bei einer Anzahl Flügel mit  veränderbarer Flügelwölbung werden     flexible    Ele  mente aus Kunststoff oder Gummi verwendet, die im  Hauptteil des Flügels angeordnet sind. Ferner sind  Konstruktionsteile bekannt, welche aus solchen gum  mielastischen Materialien und metallischen Elemen  ten so zusammengesetzt sind, dass die Flügelwölbung  verändert werden kann. Es sind auch schon Flügel  vorgeschlagen worden mit ineinander geschachtelten  Elementen oder schuppenartigen Gebilden, die es  erlauben, die Flügelform zu verändern.  



  Zahlreiche Materialien sind bereits vorgeschlagen  worden, um einen anpassungsfähigen Flügelkörper  mit veränderbarer Flügelwölbung daraus herzustel  len. Alle wiesen den Nachteil auf, dass sie schwierig  zu behandeln waren, hohe Temperaturen nicht aus  hielten und dass, wenn es sich um     gummielastische     Teile handelte, die     Flügeloberfläche    bei einer Ände  rung der Flügelwölbung rauh und somit aerodyna  misch     ungünstig    wurde.  



  Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst wer-    den, einen Flügel mit veränderlicher Flügelwölbung  zu schaffen, unter Beibehaltung einer aerodynamisch  günstigen Oberfläche und einen einfachen Verstell  mechanismus und mit der Möglichkeit der     Grenz-          schichtbeeinflussung    und/oder     Verdunstungs-    oder       Verdampfungskühlung.    Die Erfindung ist dadurch  gekennzeichnet, dass der Flügel aus einem Paket eng       aneinanderliegender,    dünner, biegsamer Lamellen  besteht, von denen benachbarte Lamellen längsparal  leler, gegeneinander versetzter     Streifen    miteinander  verbunden sind,

   so dass bei Ausdehnung des Pakets  in Richtung der Normalen zu den Lamellen ein       Wabenkörper    entstehen würde.  



  In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des  Erfindungsgegenstandes dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines       wabenartigen        Lamellenpaketes    vor der Zusammen  pressung,       Fig.    2 ist eine perspektivische Darstellung eines  Flügels, dessen Flügelwölbung veränderlich ist,       Fig.    3 ist ein Querschnitt durch eine erste Aus  führungsform eines Flügels, mit Mitteln zur Durch  leitung eines Strömungsmittels       Fig.    4 ist ein Querschnitt nach der Linie     4-4    in       Fig.    3,       Fig.    5 ist ein Querschnitt durch eine zweite Aus  führungsform des Flügels,

         Fig.    6 ist ein Schnitt durch eine weitere Ausfüh  rungsform.  



  In     Fig.    1 ist eine Mehrzahl dünner, flexibler  Lamellen oder Bänder 10 so zusammengefügt, dass  sich ein     Wabenkörper    ergibt, wobei die Bänder auf  recht stehen und die Waben sich demzufolge nach  oben und unten öffnen. Als Material für diese Bänder  wird vorzugsweise Aluminium oder rostfreier Stahl      verwendet. Zur Bildung eines solchen     Wabenkörpers     sind die Bänder durch Nähte     untereinander    verbun  den, wobei die     Nähte    11 gemäss     Fig.    1 vertikal ver  laufen und als     Klebstellen    ausgebildet sind, wobei die  Verbindung beispielsweise auf     Epoxy-Kunststoffbasis     erfolgt.

   Bei Verwendung von rostfreiem Stahl können  die Nähte auch durch Schweissen oder Löten gebildet  werden. Zur Erreichung der gewünschten     Flexibilität     sind die Nähte benachbarter Bänder mit einer Staffe  lung 12 versehen, d. h. die Nähte sind zueinander  versetzt. Der     Wabenkörper    wird zu einem Paket zu  sammengepresst, wie dies in     Fig.2    dargestellt ist.  Wenn dieser     Wabenkörper        zusammengepresst    ist,  entsteht ein nahezu festes Metallpaket, welches in  ähnlicher Weise bearbeitet werden kann, wie ein  voller Metallblock.

   Im Gegensatz zu einem solchen  ist es jedoch in der     zusammengepressten    Form quer  zur Ebene der     Bänder    sehr flexibel und rechtwinklig  hierzu sehr widerstandsfähig gegen     Deformierungen.     



  Bei der Verwendung eines solchen     zusammenge-          pressten        Wabenkörpers    in einem Flügel gemäss       Fig.    2 bildet dieses Paket 13 den Hauptteil des Flü  gels. Wie in     Fig.    2 dargestellt, ist der Flügel mit einer       Flügelnase    14 und einem Flügelschwanz 15 versehen,       zwischen    denen sich der     Wabenkörper    befindet.

   Zur  Erzielung einer einheitlichen Struktur ist das     zusam-          mengepresste    Paket auf der einen Seite durch geeig  nete Mittel entlang den Flächen 16 mit dem     Nasen-          und    Schwanzteil verbunden. Die Wölbung des Flü  gels kann durch Schwenkorgane 17 und 18 variiert  werden, welche am Nasen- bzw. Schwanzteil befestigt  sind. Die     Verschwenkung    erfolgt durch je einen  Hebel 19, welche eine Verdrehung der Schwenkor  gane 17 und 18 ermöglichen. Bei einer Verdrehung  der Hebel 19 verbiegen sich die Lamellen 13 und der  Flügel kann dabei eine Form einnehmen, wie sie in       Fig.    2 in unterbrochenen Linien angedeutet ist.

   In  folge der losen Schichtung der Bänder und da sie sehr  dünn sind (etwa 0,025 mm), kann der Flügel seine  Wölbung ändern, wodurch eine unterschiedliche  aerodynamische Form erhalten wird. Bei einer Aus  dehnung der Distanz zwischen den     einzelnen    Blättern       um        100        %        bewirkt        dies        lediglich        eine        Öffnung        von     0,025 mm zwischen den Bändern.

   Mit andern Wor  ten, eine Bewegung der Bänder stört die weitgehend  ebene aerodynamische Oberfläche nicht, und auch  auf der konkaven Seite des Flügels ist die Fläche  eben, da sich die Bänder in     Vertikalrichtung    nicht  verschieben, wobei das Hindurchfliessen eines Strö  mungsmittels durch die Bänder hindurch ganz oder  teilweise verhindert wird, je nach dem Abstand zwi  schen benachbarten Bändern.  



  In     Fig.    3 ist eine     Ausführungsvariante    eines Flü  gels dargestellt, in welchem ein     Wabenkörper    23 vor  gesehen ist, welcher in der     erwähnten    Weise herge  stellt wurde. Die     Bänderdicke    ist in     Fig.    3 zum besse  ren Verständnis etwas übertrieben gezeichnet. An  den     Wabenkörper    ist hinten eine Schwanzflosse 22  angefügt. Von dieser Schwanzflosse aus erstreckt sich  ein starrer Kern 21 nach vorn, um den herum das         Lamellenpaket    liegt.

   Ohne die Flexibilität zur Verän  derung des Flügelquerschnittes zu beeinträchtigen,  wird der Kern 21 vorzugsweise an beiden     Berüh-          rungsflächen    mit dem     Wabenkörper    23 verbunden.  Zur Bewegung der Schwanzflosse 22 und der Flügel  nase 21 und damit zur Veränderung der Flügelwöl  bung ist ein Gestänge 24, 25 vorgesehen. Ferner sind  Mittel vorhanden, durch welche der Flügel gekühlt  oder durch welche die Grenzschicht beeinflusst wer  den kann. Im Innern des Kernes sind voneinander  distanzierte, parallele Nuten 26 zur Durchleitung  eines Strömungsmittels vorgesehen.

   Diese Nuten 26  liegen zwischen dem     Wabenkörper    und dem Kern  und erstrecken sich ganz um den Kern herum, wie  dies in     Fig.    3 und 4 dargestellt ist. Zur Erzeugung  eines Flusses des Strömungsmittels ist ein zweiter  Satz paralleler Nuten 27 auf der inneren Fläche des       Wabenkörpers    vorgesehen, wobei sich diese beiden       Nuten-Sätze    überschneiden. Diese Nuten werden aus       herstellungstechnischen        Gründen    im rechten Winkel  zueinander angeordnet, wobei jedoch auch andere  Anordnungen möglich wären.  



  Um ein Strömungsmittel durch die Nuten hin  durch zu bewegen, ist eine Pumpe 28 vorhanden,  welche über eine Leitung 29 mit einer der Nuten 26       in    Verbindung steht. Wenn es notwendig ist, den Flü  gel zu kühlen, wird ein geeignetes Kühlmedium von  der Pumpe 28 in das Flügelinnere zwischen die Bän  der 10 gepumpt, wodurch sich die Flügel durch     Ver-          dunstungs-    oder     Verdampfungskühlung    oder durch  Oberflächenkühlung kühlen lassen. Wenn es er  wünscht ist, die Grenzschicht zu     beeinflussen,    kann  die Pumpe auch dazu dienen, ein Strömungsmittel  von der einen Flügelseite zur andern zu bewegen.  



  In     Fig.    6 ist eine Ausführungsvariante dargestellt,  bei welcher durch eine schräge Anordnung der Bän  der ein Luftstrom von der einen zur anderen Flügel  seite     erreicht    werden kann. Bei einer     Grenzschicht-          Beeinflussung    wirkt die Pumpe 28 lediglich als  Saugpumpe, um die Grenzschicht abzusaugen und  diese über die Öffnungen 27, 26 und die Leitung 29  abzuführen.  



  Bei der Ausführungsform gemäss     Fig.    5 ist eben  falls ein Flügel mit veränderlicher Form dargestellt,  wobei diese Ausführungsart typisch für     Wabenkörper     aus     Aluminium-Bändern    ist, welche keine genügende       Eigensteifigkeit    besitzen und deshalb eine zusätzliche  biegsame Verstärkungsplatte 30 vorhanden ist. Diese  besteht vorzugsweise aus Metall und ist an der Flü  gelnase und am Flügelschwanz befestigt. Diese Teile  ergeben die konvexe äussere Form des Flügels.

   Diese  Einrichtung ist vorzugsweise für     Aluminium-Waben-          körper    geeignet,     während    die     Ausführungsform        ge-          mäss        Fig.    2 selbsttragend ist, wenn für den Waben  körper rostfreier Stahl verwendet wird, so dass hier  eine biegsame Platte 30 nicht notwendig ist.

   Der zu  sammengepresste     Wabenkörper    ist an den Kanten  der Bänder mit der inneren Fläche der durchgehen  den Platte zusammengehalten, wobei die Nuten 31  dazu verwendet werden, die Bewegung eines Strö-           mungsmittels    mit     Hilfe    einer Pumpe 32 zu bewirken,  wie dies in     Fig.    3 beschrieben wurde.  



  In     Fig.5    ist ferner eine vereinfachte Ausfüh  rungsvariante zur Bewegung des Kernes 33 gezeigt,  welche verwendet wird, um die Flügelnase und den  Flügelschwanz zu verstellen. Bei einer     Verschwen-          kung    dieser Teile durch die Organe 34 bleiben diese  letzteren ortsfest.  



  Bei der     Grenzschichtbeeinflussung    ist es vorteil  haft, die Bänder 10 etwas zu neigen, wie dies in     Fig.    6  dargestellt ist. Um eine ausreichende Strömung zu  erhalten, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist,  muss die Neigung jedoch beschränkt sein. Somit wird  der Auslass im wesentlichen parallel oder     tangential     zur     Tragfläche    gemacht, um bei der Grenzschicht  eine genügende     Aufladung    mit Energie zu bewirken.

    Bei dieser Ausführungsform gemäss     Fig.    6 ist eine  Platte vorhanden, welche an den Kanten mit den  Bändern auf der konkaven Seite verbunden ist zur  Erzeugung einer Fläche mit Nuten 35 für den Eintritt  eines Strömungsmittels, wie dies im Zusammenhang  mit den     Fig.    3 und 5 beschrieben wurde. Wenn Betä  tigungsorgane zur Veränderung der Neigung vorgese  hen sind und wenn eine Kühlung oder     Grenzschicht-          Beeinflussung    erwünscht ist, können diese auch weg  gelassen werden. Eine Neigung der Bänder bewirkt  beim Flügel, dass die kinetische     Energie    der     Grenz-          schicht    aufgefangen werden kann.  



  Durch den zusammengepressten     Wabenkörper     kann eine relativ grosse Änderung der Flügelwölbung  und/oder     eine        Verdunstungs-    bzw.     Verdampfungs-          kühlung    bewirkt werden, wobei eine gute aerodyna  mische Flügelform erreichbar ist und wobei - falls  notwendig - die kritische aerodynamische Oberflä  che mit einer biegsamen Platte oder Band versehen  werden kann, wie dies in     Fig.    5 dargestellt ist, unter  Beibehaltung der Möglichkeit zur Veränderung der  Flügelwölbung.  



  Die beschriebenen Flügel eignen sich vorzugs  weise für Flugkörper.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Flügel mit veränderbarer Flügelwölbung, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Paket eng anein- anderliegender dünner biegsamer Lamellen (10) be steht, von denen benachbarte Lamellen längs paralle ler, gegeneinander versetzter Streifen (11) miteinan der verbunden sind, so dass bei Ausdehnung des Paketes in Richtung der Normalen zu den Lamellen ein Wabenkörper entstehen würde. UNTERANSPRÜCHE 1. Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens die eine Endlamelle auf der Aussenseite mit einem starren Bauteil (14, 15) ver bunden ist. 2.

   Flügel nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Bauteil die An- und/oder Abströmkante eines Strö- mungsprofilkörpers bildet. 3. Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass ein fester Kern als Mittelstück in das Lamellenpaket eingefügt ist. 4. Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Lamellenpaket um einen biegsa men Kern (21) herumgelegt ist. 5. Flügel nach Patentanspruch und Unteransprü chen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (21) mit einem festen Bauteil (22) verbunden ist. 6.

   Flügel nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den festen Bauteilen (14, 15) Verstellgestänge (19, 24, 25) an greifen. 7. Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass eine biegsame Platte (30) die festen Bauteile (14, 15) längs einer Stirnseite der Lamellen verbindet, wobei die Stirnkanten der Lamellen an die biegsame Platte festgemacht sind. B. Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Lamellen aus Metall bestehen. 9. Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Lamellen im wesentlichen recht winklig zu den Aussenwänden des Lamellenpakets liegen. 10.

   Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Lamellen (10) zu den Aussenwän den des Lamellenpakets geneigt sind. 11. Flügel nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass im Lamellenpaket (23) und/oder in den angrenzenden Bauteilen (21) Kanäle (26, 27) vorge sehen sind, die an eine Strömungsmittelförderanlage (28, 29) angeschlossen sind. 12. Flügel nach Patentanspruch und Unteran spruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (27) im Lamellenpaket mit den Kanälen<B>(26)</B> in den angrenzenden Bauteilen (21) in Verbindung stehen. 13.

   Flügel nach Patentanspruch und Unteran spruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Kanäle (26, 27) parallel zueinander ver laufen.