CZ295332B6

CZ295332B6 - Pneumatické adaptivní křídlo

Info

Publication number: CZ295332B6
Application number: CZ1998815A
Authority: CZ
Inventors: Andreas Reinhard; Frederick E. To; Otto Ramseier; Res Kammer
Original assignee: Prospective Concepts Ag
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2005-07-13
Also published as: CN1198137A; EP0851829B1; DE59705660D1; US6199796B1; HUP9901554A2; HUP9901554A3; IL123329A0; JPH11512998A; CZ81598A3; ES2165044T3; PL183614B1; CA2232321A1; AU2630997A; NZ329761A; EP0851829A1; HU222475B1; CN1080225C; CA2232321C; IL123329A; AU712971B2

Abstract

Pneumatické adaptivní křídlo, plněné tlakovým vzduchem, je provedeno s náběžnou hranou (4) a odtokovou hranou (5) a určeno pro létající stroj. Sestává z neprodyšné textilní obálky (8), rozdělené na neprodyšný horní potah (1) tvořící horní plášť křídla a neprodyšný spodní potah (2) tvořící spodní plášť křídla, a z textilních žeber (3) spojujících horní potah (1) a spodní potah (2). Žebra (3) jsou uložena tak, že upevňovací body žeber (3) s horním potahem (1) a spodním potahem (2) jsou dány body (10, 11) dotyku oskulačních kulových ploch (26) vložených do profilu křídla, takže síly vzniklé spoluprací tenzorů tahového a tlakového napětí v těchto upevňovacích bodech udělují křídlu zamýšlený tvar. Žebra (3) jsou s horním potahem (1) a spodním potahem (2) spojena podél spojovacích linií (25, 27), z nichž první spojovací linie (25) na jednom z potahů (1, 2) je stanovena podle potřebné pevnosti křídla v ohybu a druhá spojovací linie (27) je vytvořena na druhém z potahů (1, 2) jako spojení všech bodů (10, 11) dotyku oskulačních kulových ploch (26) mezi horním potahem (1) a spodním potahem (2), které se dotýká první spojovací linie (25) a druhého z potahů (2, 1). Alespoň část žeber (3) je propustná pro vzduch. Vzájemný odstup (V) žeber (3) je v podstatě přímo úměrný k místní výšce křídla. V horním potahu (1) a/nebo ve spodním potahu (2) a/nebo v žebrech (3) je upraven zdvojený potah (16, 17, 37, 38), který tvoří neprodyšné kanálky (19, 28), do nichž může být vzduch přiváděn odděleně.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká pneumatického adaptivního křídla, plněného tlakovým vzduchem, s náběžnou hranou a odtokovou hranou pro létající stroj, které sestává z neprodyšné textilní obálky, rozdělené na neprodyšný horní potah tvořící horní plášť křídla a neprodyšný spodní potah tvořící spodní plášť křídla, a z textilních žeber spojujících horní potah a spodní potah.

Dosavadní stav techniky

Byla navrhována a jsou známa různá pneumatická křídla, například ze dvou skupil dokumentů:

Jedna skupina popisuje struktuiy křídel, která jsou konstruována z většího počtu prvků ve tvaru trubky: US 3 473 761, US 4 725 021 a US 3 957 232; struktury křídel druhé skupiny drží tvar pomocí distančních vláken a textilních žeber (tzv. „Webs“): DE 949 920, US 2 886 265, US 3 106 373 a US 3 481 569.

Je to rovněž případ křídla uvedeného ve spise US 2 979 287, jehož tvar se může měnit tím, že pro povrch křídla na jeho horní straně je navržena tkanina, jejíž útková vlákna jsou roztažitelná paralelně se směrem náběhu proudění vzduchu, zatímco kolmo k tomuto směru uspořádané osnovní nitě jsou prakticky neroztažitelné.

Nevýhodou této konstrukce je jednak to, že změna tvaruje neoddělitelně spojena se změnou pevnosti křídla, což je nežádoucí a pro praktické použití může být nebezpečné. Dále vlákna, která zde spojují tkaninu na spodní straně s tkaninou na horní straně letadla, nejsou ve skutečnosti ani teoreticky ani prakticky vhodná udělovat potřebný tvar křídlu pomocí sil, které vznikají spolu30 prací tenzorů tahového napětí a tlakového napětí v bodech jejich upevnění.

Pneumatická adaptivní křídla nejsou z patentové literatury známá.

Pneumatická křídla sama o sobě splňují smysluplný technický úkol pouze tehdy, když vzhledem k hmotnosti, výrobním nákladům, jednoduchosti obsluhy a letovým vlastnostem přinášejí výhody vzhledem k jiným, nepneumatickým konstrukcím a ktomu se ještě nechají složit, když nejsou v provozu; tyto jmenované výhody se nemusí vyskytovat ve všech zmíněných oblastech; celkové vyhodnocení ale musí prokázat přednosti pneumatického křídla.

Pokud posuzujeme dokumenty první skupiny, jeví se nám pneumatické křídlo podle US 3 473 761 těžké, komplikované a drahé při výrobě a, což je nejzávažnější, málo vhodné k řešení problémů statiky letadla. Křídlo podle US 3 957 232 je - na rozdíl od zmíněného příkladu - konstruováno z tlakových trubek velkých průměrů. Pro vytvoření nutného oběhového nebo povrchového napětí potahu křídla ale není navržené zařízení vhodné, popř. trpí deforma45 cemi, které nejsou znázorněny a zmíněny. Pokud si povšimneme těchto deformací tlakových trubek, vidíme, že konstrukce je těžká, a v namáhaných místech je málo stabilní. Ve třetím jmenovaném spisu je zhotovena jenom struktura příček z pneumatických elementů; zbytek křídla získá svůj tvar pomocí latí.

Křídla nebo profily, které jsou známé z druhé skupiny dokumentů, jsou v podstatě konstruovány ze spodního a horního potahu a vláken nebo žeber, které spojují oba prvky. Řešení známé z US 3 106 373 se odlišuje od ostatních tím, že celá obálka křídla se skládá z neprodyšného distančního potahu, který je ohnut do žádaného tvaru a slepen. Nejjasněji vyplývá problematika této skupiny z DE 949 920. Tam je profil křídla symetrický. Vztlak (C_A), potřebný pro křídlo

- nosné křídlo, nebo list rotoru - může být vytvářen pouze úhlem náběhu. Profily křídel, znázor

-1 CZ 295332 B6 něné v jiných spisech, pod tlakem nepřijímají v žádném případě znázorněné tvary: v oblasti, kde ústí vlákna popř. žebra do potahu křídla, působí společně tlakové a takové tenzory a dávají potahu křídla jeho konečný tvar. Zejména profil, známý z US 2 886 265, v jisté míře ale také ostatní, přijímají pod tlakem tvar, v podstatě známý z DE 949 920, s mizivým C_A. K tomu ještě není pneumatické křídlo vhodné k upevnění řídicích lanek nebo tyčí, zvláště pro pohyb balančního křidélka. Zvláště navržená balanční křidélka jsou úplně podobná balančním křidélkům z pevných křídel a nepředstavují žádný technický pokrok.

Co chybí ve všech citovaných spisech, je vlastní technický návod na vytvoření celých profilů, což může vést k otázce, zdaje možno takové profily vytvořit, natož zda mohou vůbec létat.

Podstata vynálezu

Úkol, který má být vynálezem vyřešen, spočívá jednak ve vytvoření pneumatického křídla se zadaným profilem s určitým vztlakovým součinitelem C_A, se zabudovaným pneumatickým balančním křidélkem, při odstranění řídicích lan nebo tyčí, a jednak má být profil křídla jako celek nebo částečně modifikován a optimalizován z hlediska rychlosti létání použitím prvků napájených tlakovým vzduchem, a to pro celkové zvýšení využitelného rozsahu rychlostí.

Uvedený úkol splňuje pneumatické adaptivní křídlo plněné tlakovým vzduchem, s náběžnou hranou a odtokovou hranou pro létající stroj, které sestává z neprodyšné textilní obálky, rozdělené na neprodyšný horní potah tvořící horní plášť křídla a neprodyšný spodní potah tvořící spodní plášť křídla, a z textilních žeber spojujících horní potah a spodní potah, podle vynálezu, jehož podstatou je, že žebra jsou uložena tak, že upevňovací body žeber s horním potahem a spodním potahem jsou dány body dotyku oskulaČních kulových ploch vložených do profilu křídla, takže síly vzniklé spoluprací tenzorů tahového a tlakového napětí v těchto upevňovacích bodech udělují křídlu zamýšlený tvar, přičemž žebra jsou s horním potahem a spodním potahem spojena podél spojovacích linií, z nichž první spojovací linie na jednom z potahů je stanovena podle potřebné pevnosti křídla v ohybu a druhá spojovací linie je vytvořena na druhém z potahů jako spojení všech bodů dotyku oskulaČních kulových ploch mezi horním potahem a spodním potahem, které se dotýká první spojovací linie a druhého z potahů, přičemž alespoň část žeber je propustná pro vzduch, přičemž vzájemný odstup žeber je v podstatě přímo úměrný k místní výšce křídla, přičemž jsou upraveny prostředky pro změnu výšky a/nebo tvaru křídla použitím tlakového vzduchu, které spočívají vtom, že v horním potahu a/nebo ve spodním potahu a/nebo v žebrech je upraven zdvojený potah, který tvoří neprodyšné kanálky, do nichž může být vzduch přiváděn odděleně.

Podle výhodného provedení jsou prostředky pro změnu výšky a/nebo tvaru křídla použitím tlakového vzduchu uspořádány a vytvořeny tak, že v oblasti vztlakových klapek je jak horní potah, tak i spodní potah doplněn vždy zdvojeným potahem, které jsou vždy v podstatě ve středu mezi dvěma žebry spojeny na jedné straně s horním potahem a na druhé straně se spodním potahem, čímž jsou mezi horním potahem a horním zdvojeným potahem na jedné straně a mezi spodním potahem a spodním zdvojeným potahem na druhé straně podél oblasti vztlakových klapek vytvořeny kanálky, do nichž může být přiváděn tlakový vzduch, přičemž jejich tlaky Δρ2, Δρ3 mohou být odlišné od tlaku Δρί panujícím v křídle, pro přetvoření částí křídla na vztlakové klapky.

Prostředky pro změnu výšky a/nebo tvaru křídla použitím tlakového vzduchu jsou s výhodou uspořádány a vytvořeny tak, že v oblasti křidélek je jak horní potah, tak i spodní potah doplněn vždy zdvojeným potahem, které jsou vždy v podstatě ve středu mezi dvěma žebry spojeny na jedné straně s horním potahem a na druhé straně se spodním potahem, čímž jsou mezi horním potahem a horním zdvojeným potahem na jedné straně a mezi spodním potahem a spodním zdvojeným potahem na druhé straně podél oblasti křidélek vytvořeny kanálky, do nichž může být přiváděn tlakový vzduch, přičemž jejich tlaky Δρ2, Δρ3 mohou být odlišné od tlaku Δρί panujícím v křídle, pro přetvoření částí křídla na křidélka.

-2CZ 295332 B6

Textilní žebra jsou s výhodou s horním potahem a spodním potahem spojena sešitím a po sešití je provedeno alespoň utěsnění švů.

Textilní žebra jsou s výhodou ve spojovací oblasti a horní potah a spodní potah jsou alespoň ve spojovací oblasti kašírovány plastem, přičemž spojení je potom provedeno svařením spojovacích oblastí horního potahu a spodního potahu a textilních žeber.

V oblasti náběžné hrany křídla je s výhodou vestavěno neprodyšné žebro pro umožnění vytvoření vyššího tlaku v oblasti náběžné hrany než ve zbylé části křídla.

V oblasti odtokové hrany křídla je s výhodou vestavěno neprodyšné žebro pro umožnění vytvoření vyššího tlaku v oblasti odtokové hrany než ve zbylé části křídla.

Žebra jsou s výhodou zhotovena z málo roztažné tkaniny, přičemž průběh vláken tkaniny je orientován v podstatě paralelně a kolmo k ploše křídla.

Tkanina žebra je s výhodou alespoň v oblasti kořenu křídla zdvojena druhou tkaninou, přičemž tato druhá tkanina těsně dosedá na první tkaninu a je s ní společně se spodním potahem a horním potahem sešitá, přičemž průběh vláken druhé tkaniny je vůči průběhu vláken první tkaniny pootočen o přibližně 45°.

Pneumatické adaptivní křídlo s výhodou obsahuje více než jednu první tkaninu na žebro.

Pneumatické adaptivní křídlo s výhodou obsahuje více než jednu druhou tkaninu na žebro.

Spodní zdvojený potah se s výhodou rozkládá na větším počtu žeber než horní zdvojený potah.

Spodní zdvojený potah se s výhodou rozkládá na stejném počtu žeber jako horní zdvojený potah.

Oblast pneumatického křídla obsahující zdvojené potahy s výhodou zahrnuje jen část rozpětí křídla.

Oblast pneumatického křídla obsahující zdvojené potahy s výhodou zahrnuje v podstatě celé rozpětí křídla.

Prostředky pro změnu jak výšky, tak i tvaru křídla použitím tlakového vzduchu s výhodou spočívají vtom, že v podstatě celý spodní potah křídla je opatřen zdvojeným potahem, v podstatě všechna textilní žebra jsou místy provedena se zdvojenou stěnou pro vytvoření podélně probíhajících kanálků, do nichž může být přiváděn tlakový vzduch, a přičemž změna výšky atvaru křídla je proveditelná vzájemně přizpůsobenou spoluprací změn tlaku v kanálcích na spodní straně křídla a kanálků v žebrech.

Všechny kanálky v žebrech mají s výhodou stejný tlak.

Kanálky v žebrech jsou s výhodou napájeny různými tlaky.

V oblasti odtokové hrany křídla je s výhodou část křídla vytvořena stejně jako zbytek, je však od něho oddělena ve smyslu odlišného tlaku a má nižší tlak, takže křídlo je rozčleněno na nosné křídlo a křidélko, přičemž nejzadnější buňka nosného křídla je s nepřednější buňkou křidélka spojena jen v úzké střední oblasti, avšak po celé délce křidélka, přičemž je upraven horní ovladač a spodní ovladač, přičemž horní ovladač je upevněn na horním potahu nosného křídla a na horním potahu křidélka po celé délce křidélka, přičemž spodní ovladač je upevněn na spodním potahu nosného křídla a na spodním potahu křidélka po celé délce křidélka, a přičemž každý ovladač sestává vždy ze zdvojeného potahu, které jsou spolu spojeny podél podélných linií, při

-3 CZ 295332 B6 čemž mezi podélnými liniemi jsou vytvořeny kanálky napájitelné tlakem, a přičemž ovladače se napájením tlakovým vzduchem zkracují ve směru proudění vzduchu kolem křídla.

Kanálky jsou s výhodou spojeny s přívody tlakového vzduchu, kterými je tlak v kanálcích přizpůsobitelný požadavkům na křídlo.

Zdvojené potahy jsou s výhodou kašírovány plastem pro dosažení neprodyšnosti.

Každý kanálek je s výhodou opatřen neprodyšnou a na obou koncích neprodyšně uzavřenou elastomerovou hadicí, která je do kanálku vložena podélně a má v podstatě stejné rozměry jako kanálek, přičemž do elastomerové hadice ústí tlaková hadice pro napájení elastomerové hadice tlakovým vzduchem, a přičemž zdvojené potahy nejsou neprodyšné.

Zdvojené potahy jsou s výhodou s horním potahem a spodním potahem sešity.

Zdvojené potahy jsou s výhodou s horním potahem a spodním potahem svařeny.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen podle přiložených výkresů, na nichž

obr. 1	znázorňuje první řez, probíhající v podstatě ve směru proudění, neadaptivním křídlem podle vynálezu, bez oblasti křidélka,	který je vede
obr. 2	stejný řez jako na obr. 1, ale ve druhém příkladném provedení,
obr. 3	podstatný krok při zhotovení křídla při malé změně profilu křídla na v podélné ose,	jednotku délky
obr. 4	postup, znázorněný na obr. 3, při silné změně profilu křídla na jednotku délky v podélné ose,
obr. 5	příčný řez jednou buňkou křídla,
obr. 6	podélný řez buňkou s dalším přednostním provedením,
obr. 7	první příčný řez odtokovou hranou křídla v neutrální poloze,
obr. 8	druhý příčný řez odtokovou hranou křídla v poloze směřující vzhůru,
obr. 9	příčný řez odtokovou hranou křídla při asymetrické konstrukci,
obr. 10	detail varianty k obr. 7, 8 nebo 9,

obr. 1 la, b adaptabilní křídlo bez oblasti balančního křidélka, obr. 12 další varianta pro ovládání balančního křidélka, obr. 13 varianta k obr. 2.

-4CZ 295332 B6

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje řez, probíhající ve směru proudění, který je veden křídlem podle vynálezu, které ale není adaptabilní. Toto má potah, neprodyšný pro vzduch, členěný na horní potah 1 a spodní potah 2. Mezi nimi probíhá řada textilních žeber 3, které jsou např. z tkaného materiálu o malé roztažnosti; jako příklad materiálu by mohly být jmenovány tkaniny z vláken aramidu, ačkoliv se nyní objevují na trhu také nové vysoce pevné materiály o malé roztažnosti. Textilní žebra 3 jsou prodyšná pro vzduch, a kvůli rychlejšímu vyrovnání tlaků mezi buňkami, které jsou jimi tvořeny, mohou dokonce být děrovaná. Jednotlivá žebra 3 mohou být na druhé straně také neprodyšně pro vzduch, aby eventuální ztráta tlaku nepostila celé křídlo. Duté těleso, tvořené horním a spodním potahem 1, 2 a textilními žebry 3 je vnenafouklém stavu ploché a nechá se lehce složit nebo srolovat. V nafouknutém stavu zaujímá tvar, schematicky znázorněný na obr. 1, přičemž horní a spodní potah 1, 2 se mezi žebry 3 samozřejmě vyklene, jak je blíže popsáno u obr. 5.

Obtokové nebo tahové napětí σ_ζ horního a spodního potahu 1, 2 je dáno výškou H žeber 3, protože pro určité místo křídla platí σ_ζ« ApHL/2L = ΔρΗ/2, kde L = délka pozorovaného žebra

Δρ = přetlak uvnitř křídla.

Z tohoto je patrné, že napětí σ_ζ klesá s menší tloušťkou křídla, tedy u náběžné a odtokové hrany 4, 5, eventuálně i pod hodnotu, která je potřebná pro stabilitu a nosnost křídla.

Obr. 2 znázorňuje opatření podle vynálezu, kterým se může této skutečnosti čelit: v určitém odstupu od náběžné a odtokové hrany 4, 5, je vloženo žebro 6, 7, neprodyšné pro vzduch, který umožňuje vystavit části křídla, které leží před žebrem 6 a za žebrem 7, vyššímu tlaku Δ_Ρ2 než středí část křídla, která je vystavena přetlaku A_Pb jak je vyznačeno na obr. 2. Samozřejmě by mohla být každá buňka, definovaná žebry 3, zatížena vlastním tlakem, což podmiňuje žebro 3, neprodyšné pro vzduch. Toto ale vyžaduje individuální napájení tlakovým vzduchem pro jednotlivé buňky.

Obr. 3 je první znázornění postupu zhotovení, za účelem pochopení polohy a postavení žeber 3. Toto je možné u křídel nebo částí křídel, u kterých je změna profilu na jednotku délky ve směru osy křídla poměrně malá, nebo dokonce nulová. Aby byl obrázek přehledný, je zaneseno mnohem méně žeber 3, než je ve skutečnosti zapotřebí. Pokud je žádaný profil křídla - v dalších řezech analogický ke znázornění na obr. 1 - stanoven na základě žádané letové charakteristiky, vyplývá z něho obálka křídla 8. Do této může být vložena soustava oskulačních kružnic 9, které se dotýkají horního a spodního potahu 1, 2, tedy obálky křídla 8, každá ve dvou bodech 10, 11. Takto zjištěné body 10, 11 jsou - u pozorovaného řezu profilem - upevňovací body žeber 3. Tím je podle vynálezu dosaženo toho, že křídlo, vystavené tlaku, také skutečně zaujímá zamýšlený tvar, který se ale ve splasklém stavu nechá hromadně vyrábět, protože úhly mezi žebrem 3 a obálkou 8 jsou v obou bodech 10, 11 stejné. Tím jsou také síly, vyplývající z tenzorů tlakových a tahových napětí, nejen v horním a spodním potahu 1, 2, ale i v pozorovaném žebru 3 vždy v podstatě zrcadlově stejné. Na základě konstrukce žeber 3, popsané na obr. 3, se nechají pro každý vybraný řez křídlem přesně zjistit souřadnice bodů 10, 11, dotyku které jsou zároveň průsečíky obálky 8 s rovinami žeber 3. Rovněž jsou známy výšky H žeber 3. Z toho se nechají konstruovat nejen rozměry pruhů tkaniny, použitých na žebra 3, ale i polohy křivek, podél kterých musí být žebra 3 spojena s obálkami.

Pokud je pro obálku 8 rovnou používána tkanina neprodyšná pro vzduch, jsou linie švů následovně utěsňovány plastickou hmotou, která se spojuje s neprodyšnou plastickou hmotou. Pokud

-5CZ 295332 B6 se má obálka 8 utěsnit teprve následovně po přišití žeber 3, uskutečňuje se toto například podle, samo o sobě známého, postupu kašírování tkanin plastickými hmotami.

Místo spojování sešitím se může podle vynálezu použít také svaření. Zde je možno několik variant:

Buď se použité textilie nechají rovnou svařovat; potom jsou žebra 3 na svých horních a spodních okrajích zahnuty například o přibližně 90 stupňů a takto vzniklé proužky jsou svařovány tepelně nebo ultrazvukem s horním a spodním potahem 1, 2. Pokud se naproti tomu textilní materiály nenechají rovnou svařovat, mohou se výše zmíněné proužky, vzniklé zahnutím, před zahnutím nakašírovat plastickou hmotou a potom se jedním z uvedených způsobů svaří s horním a spodním potahem 1, 2, které jsou například již nakašírovány plastickou hmotou. Třetí varianta podle vynálezu spočívá v tom, že se popsaným způsobem předem připraví nejen žebra 3, ale i horní a spodní potah 1, 2 se opatří proužky z plastické hmoty, které se následně svaří s proužky žeber

3. Následovně je celá obálka 8 kašírována kvůli utěsnění.

Obr. 4: Pokud má celé křídlo nebo také jenom jeho části profil, silně proměnný v podélném směru, je postup vylíčený k obr. 3 zapotřebí modifikovat. Pokud je dán profil křídla s výztuhami, tak jsou například podle nutné tuhosti křídla v ohybu stanoveny na horním potahu 1 upevňovací linie 25 pro textilní žebra 3. Následně jsou vloženy oskulační kulové plochy 26, které se dotýkají upevňovací linie 25 a zároveň spodního potahu 2. Množství bodů doteku oskulačních kulových ploch 26 se spodním potahem 2 poskytují upevňovací linie ve spodním potahu 2, označené jako 27.

Obr. 5 schematicky znázorňuje buňku 12, která se v podstatě rozprostírá přes délku křídla L a která je tvořena horním a spodním potahem 1, 2 a dvěma sousedními žebry 3. Pokud je objem křídla vystaven tlaku, vyklenou se horní a spodní potah 1, 2, jak již bylo řečeno. Tato vyklenutí mají tvar kruhového oblouku o poloměru R, který je určen výškouH žeber 3 a jejich odstupem B. Pokud materiál použité tkaniny vykazuje jenom malé protažení, závislé na síle, je výška ΔΗ vyklenutí závislá jenom na H a B a ne na Δ_ρ, pokud Δ_ρ > 0; to z důvodu, že nejen tlak, působící na horní a spodní potah 1, 2, ale také tenzory tahového napětí závisí lineárně na tlaku Δ_ρ. Pro stabilitu a nosnost křídla jsou naproti tomu rozhodující tahová napětí, působící v žebrech 3. Pokud je křídlo podle vynálezu zatěžováno vzniklými vztlakovými silami, způsobují tyto vznik ohybových momentů v kořenu křídla, které v podstatě v horní polovině žeber 3 zmenšují tahová napětí ve směru křídla, ve spodní polovině je ale zvětšují. Zatímco překročení určitého maximálního napětí ve spodních polovinách žeber se týká hranic roztažnosti materiálu, vede překročení spodní hodnoty v horní polovině žeber 3 ke zlomení křídla. Tato odolnost vůči zlomení je úměrná tlaku Δ_ρ a závislá na výšce H a šířce B a buněk 12.

Proto vynález zamýšlí zmenšit šířku B buněk 12 s klesající výškou křídla H takovým způsobem, že šířka B buněk 12 je v podstatě úměrná jejich výšce H. Jako přednostní další řešení je možno pozorovat vložení dvou pro vzduch neprodyšných žeber 6, 7 podle obr. 2 nebo 13, což umožňuje zvýšit tlak Δ_ρ v oblastech zmenšeného tahového napětí v obálce křídla 8, aby se zvýšila nejen stabilita, ale i nosnost křídla.

Obr. 6 znázorňuje přednostní konstrukci žebra 3 v podélném směru křídla; vlevo je třeba si představit špičku křídla, vpravo jeho kořen. Po celé délce žebra 3 je vložena použitá tkanina s malou roztažnosti - označena jako 13 - tak, že vlákna probíhají jednak v podélném směru, a jednak v kolmém směru k němu: tahová napětí v žebru 3 jsou vytvářena tedy přímo horizontálně a vertikálně působícími silami. Směrem ke kořenu křídla se tahová napětí ve spodní části žebra 3 zvětšují, v horní části zmenšují, jak je provedeno na obr. 4. Zdaje nyní tkanina 13 doplňována druhou tkaninou 14. rovněž s malou roztažnosti, jejíž průběh vláken je například otočen o 45 stupňů vůči průběhu vláken první tkaniny 13. V poli druhé tkaniny 14 je nakreslen výřez 20, ve kterém je zviditelněna první tkanina 13, která leží za druhou tkaninou. Toto uspořádání umožňuje zlepšit

-6CZ 295332 B6 výměnu napětí mezi horizontálním a vertikálním směrem a zamezit zmíněnému možnému přetížení spodního okraje žebra.

Ve smyslu tohoto dalšího řešení podle vynálezu je také možné nasazení dvou nebo více vrstev první nebo druhé tkaniny 13, 14.

Obr. 7 znázorňuje schematicky konstrukci odtokové hrany adaptibilního křídla. Od jedné buňky, označené jako 15, je nejen horní potah 1 ale i spodní potah 2, přetažen druhým, horním a spodním zdvojeným potahem, zde označeným 16 a 17. Tyto jsou sešity s horním a spodním potahem 1, 2 vždy přibližně ve středu šířky B buněk 18, které následují za buňkou 15. Tím vznikají po celé šířce balančního křidélka kanálky 19, přibližně ve tvaru znázorněném na obr. 10, přičemž je třeba si uvědomit, že výška Δη vyklenutí je znázorněna přehnaně převýšená.

Pokud má tlak v buňkách 18 velikost Δ_ρ], má tento tlak v kanálcích 19 v podstatě stejnou velikost. Tím jsou horní a spodní potah 1, 2 v oblasti buněk 18 vytvarovány přibližně do klikaté čáry složené z přímek, a pouze zdvojené potahy 16, 17 jsou vyklenuty do tvaru oblouku. Pokud se nyní zvýší tlak Δ_ρ2 v kanálcích 19, ležících pod zdvojenými potahy 16, 17, takovým způsobem, že Δ_ρ2 > Δ_ρι, tak se zvětší vyklenutí zdvojeného potahu 16, popř. 17, a na vnějším, klikatě rozloženém potahu, vznikají vyklenutí ve směru buněk 18. Tím kanálky 19 zesílí a - kvůli malé roztažnosti použité tkaniny - se zkrátí ve směru proudění, čímž křídlo zaujme v oblasti buněk 18 tvar, znázorněný na obr. 8. Aby byl efekt silnější, může se tlak Δ_ρ3 v kanálcích 19 na spodní straně křídla snížit takovým způsobem, že

Δ_ρ2 > Δ_ρι > Δ_ρ3.

Pokud jsou uvedené tlaky ale nastaveny tak, že

Δ_ρ2 *· Δ_ρι Δ_ρ3, dochází k vyklenutí křídla směrem dolů.

Toto provedení křídla, charakterizované podle obr. 7, 8 může zahrnovat pouze část, nebo i celé rozpětí křídla. Rovněž počet buněk 18, kterých se týká toto tvarování, je závislý na zvolené charakteristice křídla.

Ve variantě, znázorněné na obr. 9, se spodní zdvojený potah 17 rozprostírá přes více buněk 18 než horní zdvojený potah 16. Tím se může zvýšením tlaku ve spodních kanálcích 19 měnit tvar křídla a tím ve velkém rozsahu hodnota Ca. Tím se také mění - jenom modifikací odtokové hrany - optimální rozsah rychlosti křídla. Rovněž podle vynálezu je možné, že se konstrukce křídla podle obr. 9 vztahuje v podstatě na celou spodní stranu křídla, eventuálně ve spojení s další možností změny tvaru, jak je znázorněno na obr. 1 la, b. Konstrukce křídla podle vynálezu na obr. 7, 8 nebo 9 je také vhodná k použití pro balanční křidélko, eventuálně při zmenšeném počtu, nebo lokálně omezeném rozložení kanálků 19. Pokud kanálky 19 leží v podstatě po celé polovině křídla, nechá se výchylka kormidla, nutná pro boční polohu letadla, zmenšit.

Obr. 10 znázorňuje variantu popsané konstrukce kanálku 19; je znázorněn pouze jeden kanálek 19, ostatní jsou konstruovány ekvivalentně. V kanálku 19, tvořeném prostorem mezi horním potahem 1 a horním zdvojeným potahem 16, je vložena tenkostěnná hadice 21 z elastomeru. Tato hadice je na koncích uzavřena; například na konci, ležícím proti kořenu křídla, ústí do kanálku 19 tlaková hadice 22. Tlakové hadice 22 mohou být samozřejmě zavedeny do hadice 21 z elastomeru na více místech, aby se urychlila změna tlaku. Pokud je zvolena varianta, znázorněná na obr. 10, odpadá utěsňování horního a spodního zdvojeného potahu 16, 17, protože utěsňovací funkci nyní přebírá hadice 21 z elastomeru.

-7CZ 295332 B6

Místo lanek nebo tyčí vedou u tohoto popisovaného provedení balančního křidélka ke křídlům tlakové hadice 22 - konkrétně ke kanálkům 19. Řízení může být konvenční, například pákou ručního řízení, a u variant podle obr. 9 ovládáním vztlakových klapek, neovlivňuje ale tažnou sílu jako u řídicích lanek, ale změnu tlaku v kanálcích 19.

Obr. 11 a, b znázorňují adaptibilní křídlo. Zde mají textilní žebra 3 - jejich počet je znázorněn redukovaně - po jednom kanálku 28. Tyto kanálky 28 jsou provedeny jako kanálky 19 podle obr. 7, 8, 9, nebo jeho kapsy 29, které obsahují po jedné elastomerovou hadici 21, jak je znázorněno na obr. 10. Spodní strana křídla je konstruována, jak znázorňuje obr. 9.

Na obr. 11a jsou kanálky 19 na spodní straně křídla zatíženy přetlakem vzhledem k vnitřku křídla, kanálky 19 v žebrech 3 jsou přibližně bez tlaku nebo jenom tak natlakovány, že žebra 3 se vůbec nezkrátí.

Pokud se nyní zvýší tlak v kanálcích 19 v žebrech 3, zmenšují se výšky žeber 3 a celé křídlo se stává plošší, jak je znázorněno na obr. 1 lb. Změna tvaru může být řízena nejen velikostí kanálků 19 v žebrech, ale i tlakem; v principu může být každý z těchto kanálků 19 zatížen individuálním tlakem. Pokud ale má být použit jenom jeden tlak, je potom velikost kanálku 19 jediným parametrem změny výšky profilu.

Zkrácením žeber se ale mění i vyklenutí křídla. Aby se vyrovnalo zvětšení vyklenutí, mohou se nyní uvolnit kanálky 19 na spodní straně křídla. Tím se stane křídlo nižším při ovladatelné změně vyklenutí.

Odtoková hrana není na obr. 11 a, b znázorněna. Může být konstruována podle znázornění na obr. 7. Místo provedení podle obr. 7 ale může být - v každém příkladném provedení - také přítomna konstrukce podle obr. 12.

Zde je křídlo konstruováno ze dvou částí, nejprve oddělených, a to nosného křídla 31 a balančního křidélka 32. Obě části 31, 32 jsou spojeny - např. svařením nebo lepením - v nejvíce vnějších oblastech dvojice buněk 33, 34, ale přes celou šířku balančního křidélka 32. Buňka 33 ohraničuje nosné křídlo 31 směrem dozadu, buňka 34 ohraničuje balanční křidélko směrem dopředu. Kvůli statické funkci nosného křídla 31 je třeba vycházet z toho, že tlak v buňce 33 je vyšší než v buňce 34. Nosná plocha 31 a balanční křidélko 32 jsou spojeny dvěma plochými ovládači 35, 36, které jsou v principu stejně konstruovány a dimenzovány. Konstrukce každého ovládače 35, 36 se skládá vždy ze zdvojených potahů 37, 38 s kanálky 19 neprodyšnými pro vzduch, které vznikají mezi podélnými liniemi 39, podél kterých jsou spojeny zdvojené potahy 37, 38. V neutrální poloze balančního křidélka 32 jsou oba ovládače 35, 36 zatíženy tlakem, takže dojde ke střednímu zkrácení. Toto má za následek, že balanční křidélko 32 je přitahováno ke konci nosného křídla 31 a v důsledku tlakových rozdílů v částech 31, 32 vzniká nakreslený záhyb buňky 34 dovnitř.

Pokud se má nyní balanční křidélko otáčet nahoru, zvyšuje se tlak v horním ovládači 35 a ve spodním ovládači 36 klesá. Ovládač 35 se tím zkracuje, ovládač 36 se prodlužuje, což má za následek zamýšlené vychýlení balančního křidélka.

Podstatné podle vynálezu je, že ovládače 35, 36 jsou podélně spojeny podle každé linie s nosným křídlem 31 a balančním křidélkem 32 a způsobují síly, vztažené k liniím. Místo ovládačů 35, 36, znázorněných na obr. 12, splňují stanovenou úlohu také jiné ovládače, které vyvíjejí síly v liniích.

Varianta k příkladnému provedení podle obr. 2 je znázorněna na obr. 13. Příkladné provedení podle obr. 2 pracuje s předem zadaným tlakovým rozdílem mezi náběžnou a odtokovou hranou4, 5 na straně jedné a částí křídla, ležící mezi nimi, na straně druhé. Přitom může býtzjištěno vyklenutí žeber 6, 7 a tím také jejich tětiv, čímž křídlo zaujímá předem určený tvar. Pokud má ale přetlak v náběžné hraně 4, střední části křídla a v odtokové hraně 5 zůstat proměnný, potom je třeba

-8CZ 295332 B6 dát přednost variantě, znázorněné na obr. 13. Zde je znázorněno jenom žebro 6 neprodyšné pro vzduch u náběžné hrany 4. Konstrukce odtokové hrany 5 je úplně analogická. Žebro 6, neprodyšné pro vzduch, je konstruováno tak, že tvoří díl, který leží před krajem křídla a který je částí té oskulační kružnice 9, která má tvořit oddělení náběžné hrany 4 a střední části křídla. Potom je žebro 6, neprodyšné pro vzduch, protknuto žebry 3, které jsou pro vzduch prostupná. Spojení žeber 6 s žebry 3 na upevňovacích místech 24 se uskutečňuje stejným postupem, jako je popsáno pro spojení žeber 3 s horním a spodním potahem 1, 2.

Claims

1. Pneumatické adaptivní křídlo, plněné tlakovým vzduchem, s náběžnou hranou (4) a odtokovou hranou (5) pro létající stroj, které sestává z neprodyšné textilní obálky (8), rozdělené na neprodyšný horní potah (1) tvořící horní plášť křídla a neprodyšný spodní potah (2) tvořící spodní plášť křídla, a z textilních žeber (3) spojujících horní potah (1) a spodní potah (2), vyznačující se tim,že

- žebra (3) jsou uložena tak, že upevňovací body žeber (3) s horním potahem (1) a spodním potahem (2) jsou dány body (10, 11) dotyku oskulačních kulových ploch (26) vložených do profilu křídla, takže síly vzniklé spoluprací tenzorů tahového a tlakového napětí v těchto upevňovacích bodech udělují křídlu zamýšlený tvar, přičemž

- žebra (3) jsou s horním potahem (1) a spodním potahem (2) spojena podél spojovacích linií (25, 27), z nichž první spojovací linie (25) na jednom z potahů (1, 2) je stanovena podle potřebné pevnosti křídla v ohybu a druhá spojovací linie (27) je vytvořena na druhém z potahů (1, 2) jako spojení všech bodů (10, 11) dotyku oskulačních kulových ploch (26) mezi horním potahem (1) a spodním potahem (2), které se dotýká první spojovací linie (25) a druhého z potahů (2, 1), přičemž

- alespoň část žeber (3) je propustná pro vzduch, přičemž

- vzájemný odstup (V) žeber (3) je v podstatě přímo úměrný místní výšce křídla, přičemž

- jsou upraveny prostředky pro změnu výšky a/nebo tvaru křídla použitím tlakového vzduchu, které spočívají v tom, že v homím potahu (1) a/nebo ve spodním potahu (2) a/nebo v žebrech (3) je upraven zdvojený potah (16, 17, 37, 38), který tvoří neprodyšné kanálky (19, 28), do nichž může být vzduch přiváděn odděleně.

2. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředky pro změnu výšky a/nebo tvaru křídla použitím tlakového vzduchu jsou uspořádány a vytvořeny tak, že v oblasti vztlakových klapek je jak horní potah (1), tak i spodní potah (2) doplněn vždy zdvojeným potahem (16, 17), které jsou vždy v podstatě ve středu mezi dvěma žebry (3) spojeny na jedné straně s homím potahem (1) a na druhé straně se spodním potahem (2), čímž jsou mezi horním potahem (1) a horním zdvojeným potahem (16) na jedné straně a mezi spodním potahem a spodním zdvojeným potahem (17) na druhé straně podél oblasti vztlakových klapek vytvořeny kanálky (19), do nichž může být přiváděn tlakový vzduch, přičemž jejich tlaky Ap2, Ap3 mohou být odlišné od tlaku Apl panujícím v křídle, pro přetvoření částí křídla na vztlakové klapky.

3. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostředky pro změnu výšky a/nebo tvaru křídla použitím tlakového vzduchu jsou uspořádány a vytvořena tak, že v oblasti křidélek (32) je jak horní potah (1), tak i spodní potah (2) doplněn vždy zdvojeným potahem (16, 17), které jsou vždy v podstatě ve středu mezi dvěma žebry (3) spojeny na

-9CZ 295332 B6 jedné straně s horním potahem (1) a na druhé straně se spodním potahem (2), čímž jsou mezi horním potahem (1) a horním zdvojeným potahem (16) na jedné straně a mezi spodním potahem (2) a spodním zdvojeným potahem (17) na druhé straně podél oblasti křidélek (32) vytvořeny kanálky (19), do nichž může být přiváděn tlakový vzduch, přičemž jejich tlaky Δρ2, Δρ3 mohou být odlišné od tlaku Δρί panujícím v křídle, pro přetvoření částí křídla na křidélka (32).

4. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že textilní žebra (3) jsou s horním potahem (1) a spodním potahem (2) spojena sešitím a po sešití je provedeno alespoň utěsnění švů.

5 - zdvojené potahy (16, 17, 37, 38) nejsou neprodyšné.

23. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zdvojené potahy (16, 17) jsou s horním potahem (1) a spodním potahem (2) sešity.

5. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že textilní žebra (3) jsou ve spojovací oblasti a horní potah (1) a spodní potah (2) jsou alespoň ve spojovací oblasti kašírovány plastem, přičemž spojení je potom provedeno svařením spojovacích oblastí horního potahu (1) a spodního potahu (2) a textilních žeber (3).

6. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že v oblasti náběžné hrany (4) křídla je vestavěno neprodyšné žebro (6) pro umožnění vytvoření vyššího tlaku v oblasti náběžné hrany (4) než ve zbylé části křídla.

7. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v oblasti odtokové hrany (5) křídla je vestavěno neprodyšné žebro (7) pro umožnění vytvoření vyššího tlaku v oblasti odtokové hrany (5) než ve zbylé části křídla.

8. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků laž3,vyznačující se tím, že žebra (3, 6, 7) jsou zhotovena z málo roztažné tkaniny (13), přičemž průběh vláken tkaniny (13) je orientován v podstatě paralelně a kolmo k ploše křídla.

9. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se tím , že tkanina (13) žebra (3, 6, 7) je alespoň v oblasti kořenu křídla zdvojena druhou tkaninou (14), přičemž tato druhá tkanina (14) těsně dosedá na první tkaninu (13) a je s ní společně se spodním potahem (2) a horním potahem (1) sešitá, přičemž průběh vláken druhé tkaniny (14) je vůči průběhu vláken první tkaniny (13) pootočen o přibližně 45°.

10. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 9, vyznačující se tím, že obsahuje více než jednu první tkaninu (13) na žebro (3, 6, 7).

11. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 9, vyznačující se tím, že obsahuje více než jednu druhou tkaninu (14) na žebro (3, 6, 7).

12. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že spodní zdvojený potah (17) se rozkládá na větším počtu žeber (3) než horní zdvojený potah (16).

13. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že spodní zdvojený potah (17) se rozkládá na stejném počtu žeber (3) jako horní zdvojený potah (16).

14. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 2 nebo 3, vy z n a č uj í c í se tím, že oblast pneumatického křídla obsahující zdvojené potahy (16, 17) zahrnuje jen část rozpětí křídla.

15. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároků 2 až 3, vyznačuj ící se tím, že oblast pneumatického křídla obsahující zdvojené potahy (16, 17) zahrnuje v podstatě celé rozpětí křídla.

-10CZ 295332 B6

16. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že prostředky pro změnu jak výšky, tak i tvaru křídla použitím tlakového vzduchu spočívají v tom, že

- v podstatě celý spodní potah (2) křídla je opatřen zdvojeným potahem (17),

- v podstatě všechna textilní žebra (3) jsou místy provedena se zdvojenou stěnou pro vytvoření podélně probíhajících kanálků (28), do nichž může být přiváděn tlakový vzduch, apřičemž

- změna výšky a tvaru křídla je proveditelná vzájemně přizpůsobenou spoluprací změn tlaku v kanálcích (19) na spodní straně křídla a kanálků (28) v žebrech (3).

17. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 16, vyznačující se tím, že všechny kanálky (19) v žebrech (3) mají stejný tlak.

18. Pneumatické adaptivní křídlo podle nároku 16, vyznačující se tím, že kanálky (19) v žebrech (3) jsou napájeny různými tlaky.

19. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že

- v oblasti odtokové hrany (5) křídla je část křídla vytvořena stejně jako zbytek, je však od něho oddělena ve smyslu odlišného tlaku a má nižší tlak, takže křídlo je rozčleněno na nosné křídlo (31) a křidélko (32), přičemž

- nejzadnější buňka (33) nosného křídla (31) je s nejpřednější buňkou (34) křidélka (32) spojena jen v úzké střední oblasti, avšak po celé délce křidélka (32), přičemž

- je upraven horní ovladač (35) a spodní ovladač (36), přičemž

- horní ovladač (35) je upevněn na horním potahu (1) nosného křídla (31) a na horním potahu (1) křidélka (32) po celé délce křidélka (32), přičemž

- spodní ovladač (36) je upevněn na spodním potahu (2) nosného křídla (31) a na spodním potahu (2) křidélka (32) po celé délce křidélka (32), a přičemž

- každý ovladač (35, 36) sestává vždy ze zdvojeného potahu (37, 38), které jsou spolu spojeny podél podélných linií (39), přičemž mezi podélnými liniemi (39) jsou vytvořeny kanálky (19) napájitelné tlakem, a přičemž ovladače (35, 36) se napájením tlakovým vzduchem zkracují ve směru proudění vzduchu kolem křídla.

20. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, 16 až 19, vyznačující se t í m, že kanálky (19) jsou spojeny s přívody tlakového vzduchu, kterými je tlak v kanálcích (19) přizpůsobitelný požadavkům na křídlo.

21. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, 12 až 16 a 19, v y z n a č u jící se tím, že zdvojené potahy (16, 17, 37, 38) jsou kašírovány plastem pro dosažení neprodyšnosti.

22. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3, 12 až 20, vyznačující se tím, že

- každý kanálek (19) je opatřen neprodyšnou a na obou koncích neprodyšně uzavřenou elastomerovou hadicí (21), která je do kanálku (19) vložena podélně a má v podstatě stejné rozměry jako kanálek (19), přičemž

-11 CZ 295332 B6 do elastomerové hadice (21) ústí tlaková hadice (22) pro napájení elastomerové hadice (21) tlakovým vzduchem, a přičemž

10 24. Pneumatické adaptivní křídlo podle jednoho z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že zdvojené potahy (16, 17) jsou s horním potahem (1) a spodním potahem (2) svařeny.