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Luftfahrzeuge mit Spoilern Die Erfindung betrifft Luftfahrzeuge, die
mit Spoilern versehen sind, wobei das Wort »Spoiler« solche Teile bezeichnet, die
eine vorspringende Stellung gegenüber einer Fläche einnehmen können, die einen Gasstrom
leitet. Die Verstellung der genannten Teile von ihrer eingezogenen Stellung zu ihrer
vorspringenden Stellung bezweckt die Änderung des Gasstromes entlang der genannten
Fläche. Die Erfindung betrifft insbesondere - aber nicht ausschließlich -diejenigen
Luftfahrzeuge, bei welchen die Spoiler auf einem Teil montiert sind (Tragfläche,
Leitwerk, Verkleidung, Gasaustrittsdüse usw.), der einen Tunnel bildet, namentlich
eine ringförmige Gestaltung aufweist.
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Es sind Spoiler bekannt, die wahlweise nach der einen oder anderen
Seite eines Tragflügelprofils ausgefahren werden können. Die üblichen Spoiler haben
die Form eines Zylindermantelstreifens und sind um die Achse eines Zylinders schwenkbar
angeordnet. Der Betätigungsmechanismus ist vollständig im Profil untergebracht.
Es ist bekannt, diese Spoiler zum Bremsen und Steuern zu benutzen, d. h. sie symmetrisch
oder asymmetrisch auszufahren.
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Hier knüpft die Erfindung an und schlägt ein umströmtes Profil vor,
das sich durch ein Profilendstück auszeichnet, das wahlweise nach der einen oder
anderen Seite des Profils verschieblich ist, so daß die Wirkung eines Spoilers entsteht.
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Die seitliche Verschiebung des Profilendstückes erfolgt durch Schwenkung
um eine weiter vorn liegende Achse.
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Es ist ein Kennzeichen des Gegenstandes der Erfindung, daß die Vorderseite
des seitlich verschieblichen Profilendstückes kreisförmig einwärts gewölbt ist.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß der Krümmungsmittelpunkt der
Vorderseite des seitlich verschieblichen Profilendstückes in der Schwenkachse liegt.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß das seitlich verschiebliche
Profilendstück hinten spitz ausläuft.
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Es ist vorteilhaft, sofern das mit Profilendstücken, die als Spoiler
wirken, ausgerüstete aerodynamische Element einen Ringflügel, ein Strahlrohr oder
einen sonstigen, einen durchströmten Tunnel bildenden Körper darstellt, die Profilendstücke
in gerader Anzahl auf den Umfang zu verteilen.
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Ein weiteres Merkmal ist die symmetrische oder asymmetrische Verschiebbarkeit
der Profilendstücke zur Tunnelachse. Hierdurch wird ein neuer Effekt erzielt. Während
durch das symmetrische oder asymmetrische Ausfahren der bekannten Spoiler zwei verschiedene
Wirkungen, und zwar die des Bremsens und die der Steuerung, erzielt wurden, ergibt
bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die eine Betätigungsart wieder Steuermomente,
die in diesem Falle aber nicht um die Längsachse, sondern um die Querachse der Flugmaschine
wirken. Die andere Betätigungsart der Profilenden ergibt aber eine Triebwerksregelung
- Regelung des Austrittsquerschnittes eines Triebwerkes-, und nicht den bekannten
Effekt einer aerodynamischen Bremsung. Die Profilendstücke sind der Tunnelform angepaßt.
Durch die Ausbildung der Profilendstücke als Spoiler ergeben sich folgende Vorteile
Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird ein sehr geringer Luftwiderstand erzeugt,
der nur dann auftritt, wenn der Spoiler ausgefahren ist, d. h. wenn er ein Steuermoment
bewirkt. Die Außenwände des Profilendstückes ergeben eine Versteifung des Spoilers,
so daß dieser bei guter Formhaltung sehr leicht gebaut werden kann, was insbesondere
bei den großen Luftkräften im Überschallflug wesentlich ist. Diese durch die Versteifung
erzielte gute Formhaltung ermöglicht die Darstellung geringster Spalte zwischen
Flügel und Spoiler, was die Spoilerwirkung wesentlich verbessert.
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Hierdurch werden bei gleichen Wirkungen niedrigere Spoiler und infolgedessen
auch die Anordnung von Spoilern an dünnen Profilen möglich.
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Bei dem Gegenstand der Erfindung ergeben sich geringere Verstellungswege
und geringere Gewichte. Bei Verwendung von den bekannten gelochten oder geschlitzten
Spoilern ist es naheliegend, am Heck des
Profilendstückes ebenfalls
entsprechende Öffnungen, wie beispielsweise Schlitze, vorzusehen. Damit kann aber
ein das Flügelinnere bzw. die Kanalisierung durchsetzender Luftstrom - beispielsweise
ein Kühlluftstrom - ohne jeden zusätzlichen technischen Aufwand erzeugt werden.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in vorteilhafter,
beispielsweiser Ausführungsform dargestellt.
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Die Figuren dieser Zeichnungen zeigen eine Staustrahlrohrdüse, welche
mit Profilendstücken ausgerüstet ist, wobei das Ganze gemäß der Erfindung angeordnet
ist, und zwar zeigt Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt
nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Endteil eines Luftfahrzeuges
mit ringförmigem Tragwerk, das durch ein Turbostrahlwerk angetrieben wird, wobei
dieses Gerät als Spoiler wirkende Profilendstücke aufweist, die gemäß der Erfindung
angeordnet sind.
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Wenn man z. B. vorhat, gemäß der Erfindung und besonders gemäß ihrer
Anwendungsarten sowie gemäß der Ausführungsmethoden ihrer verschiedenen Teile, denen
man den Vorzug geben sollte, ein Luftfahrzeug herzustellen, das ein ringförmiges
aerodynamisches, mit Spoilern ausgerüstetes Element umfassen soll, wird man wie
folgt oder ähnlich vorgehen.
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In seiner Gesamtheit bildet man dieses Gerät auf irgendeine sachgemäße
Art aus, unter der einzigen Bedingung, daß es wenigstens ein ringförmiges aerodynamisches
Element aufweist, das eine bestimmte Dicke hat und durch zwei Wandungen 1 und 2
begrenzt ist, die respektiv durch zwei verschiedene Gasströme bestrichen werden.
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Bei den Fig. 1 und 2 hat man lediglich beispielshalber angenommen,
daß das aerodynamische Element eine Staustrahlrohrdüse ist, deren äußere Wandung
1 von der Außenluft und deren innere Wandung 2 von den Verbrennungsgasen bestrichen
wird.
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Die Spoiler 3 werden gleichmäßig auf den Umfang der Endkante der Düse
verteilt (gleicher Winkelabstand zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Spoilern).
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Obgleich man eine ungerade Anzahl von Spoilern verwenden kann, scheint
es besser zu sein, eine gerade Anzahl von Spoilern vorzusehen, die sich zu zwei
und zwei diametral gegenüberstehen.
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So kann man beispielsweise vier Spoiler vorsehen, die je in einem
Winkel von 90° zueinander versetzt sind.
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Unter diesen Bedingungen wird es möglich sein, durch eine sinngemäße
Betätigung der verschiedenen Spoiler entweder eine Steuerungswirkung zu erhalten,
indem man die Spoiler in asymmetrische Stellungen zur Achse der Düse bringt (und
dies sowohl für den Fall, wo sie auf den äußeren Strom einwirken, als auch für denjenigen,
wo sie auf den inneren Strom einwirken), oder eine Änderung des Querschnittes des
einen oder anderen der beide Ströme in der Höhe der Spoiler zu erhalten, indem man
letztere in Arbeitsstellungen bringt, die symmetrisch zur Achse der Düse liegen.
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So kann man insbesondere den Betätigungsmechanismus der verschiedenen
Spoiler derart vorsehen, daß zwei diametral gegenüberliegende Spoiler entweder in
derselben oder in umgekehrter Richtung kontinuierlich verstellt werden können.
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In dem besonderen Fall, wo die Spoiler 3 auf den inneren Strom einzuwirken
haben, der durch die Düse fließt, bestehen noch zwei Möglichkeiten, und zwar einmal
diejenige, bei der man eine Steuerungswirkung durch Betätigung im gleichen Sinne
von zwei Spoilern erreicht, wobei der dem inneren Strom freistehende Durchgangsquerschnitt
nicht abgeändert wird, was im allgemeinen von Vorteil ist, und dann noch diejenige,
den vorgenannten Durchgangsquerschnitt zu ändern (um besonderen Umständen Rechnung
zu tragen), indem man zwei diametral gegenüberliegende Spoiler in umgekehrtem Sinne
betätigt.
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Hierzu ist zu bemerken, daß dieselben Wirkungen mit einer ungeraden
Anzahl von Spoilern erreicht werden könnten, doch wäre dann die Koordination ihrer
Bewegungen komplizierter.
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Nachdem angegeben wurde, wie die Spoiler 3 auf dem Umfang des ringförmigen
Elements angeordnet sind und wie man die vorgenannten Spoiler zwecks Änderung des
einen oder anderen der beiden Ströme, sei es zur Erzielung einer Steuerungswirkung
oder zwecks einer Änderung des Strömungsquerschnitts, betätigen kann, werden jetzt
bestimmte Vorkehrungen der Erfindung erklärt, die einen mehr speziell konstruktiven
Charakter haben.
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Gemäß einer dieser Anordnungen verleiht man jedem Spoiler 3 eine derartige
Form, daß sein Schnitt durch eine dem Gasstrom parallele Fläche die Form eines Kreisbogens
aufweist, wie z. B. eine Form, die diejenige eines zylindrischen Sektors ist (eventuell
mit eingebogener Achse, zwecks Anpassung an die Außenfläche der Düse), wobei die
Bewegungen des Spoilers durch Schwenkung um eine feste Achse 4 stattfinden, welche
vorzugsweise mit der Krümmungsachse des Spoilers übereinstimmt (oder mit der Krümmungsachse
der medianen Zone des Spoilers, wenn die mittlere Linie des letzteren gekrümmt ist).
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Auf diese Weise reduziert man in großem Maße die zur Bewegung der
verschiedenen Spoiler erforderlichen Kräfte.
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Gemäß einer anderen Anordnung wird jeder Spoiler durch eine gebogene
Stange 5 getragen, welche sich der Krümmung der Düse zwischen den Wandungen 1 und
2 anpaßt, wobei die Stange 5 in all ihren Stellungen vollkommen zwischen den vorgenannten
Wandungen eingebaut ist, wie Fig. 2 deutlich zeigt.
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Am mittleren Teil der gebogenen Stange 5 kann über ein Gelenk die
Stoßstange eines hydraulischen Betätigers 6 angreifen, während die Enden der Stange
5 über zwei kleine Schwenkhebel 7 mit dem entsprechenden Spoiler 3 verbunden sind.
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Gemäß der Erfindung ist jeder Spoiler 3 durch eine Schnauze 8 verstärkt,
welche gegen den hinteren Teil verläuft und ein derartiges Profil aufweist, daß
sie bei Ruhestellung des Spoilers das Profil des aerodynamischen Elementes, auf
welchem der vorgenannte Spoiler montiert ist, wie eine Endkante nach hinten verlängert.
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Die »Ruhestellung« des Spoilers kann einer Stellung entsprechen, bei
welcher der Spoiler bereits in einen der äußeren oder inneren Strömte eingreift.
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Man kann den Spoiler auch einem Luftfahrzeug anpassen, das, wie in
Fig. 3 gezeigt ist, einen Ringflügel 9 aufweist, der ein Strahltriebwerk (beispielsweise
eine Strahlturbine) umkleidet, dessen Düse in 10 dargestellt ist, wobei zwei Spoilersätze
3a und 3b respektiv an der Endkante des Ringflügels 9 und an der Endkante der Düse
10 vorgesehen sind.