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Die
Erfindung betrifft eine Flügelspitzenverlängerung
für einen
Flügel,
insbesondere für
einen Flugzeugflügel.
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Flügelspitzenverlängerungen
für Flügel, insbesondere
für Flugzeugflügel, sind
aus dem Stand der Technik bekannt und dienen dazu, den beim Fliegen
an den Flügeln
entstehenden induzierten Widerstand, der durch die Wirbelschleppen
an den Flügelenden
hervorgerufen wird, zu reduzieren und zu minimieren. Der Widerstand
eines Flugzeugflügels
eines Reise- oder Transportflugzeuges beim Reiseflug wird zu einem
bestimmten Anteil durch den sogenannten induzierten Widerstand der
Flugzeugflügel bestimmt.
Dieser induzierte Widerstand wird durch eine Umströmung an
den Flügelenden
hervorgerufen. Die Strömung
wird auf der Flügeloberseite
nach innen und auf der Flügelunterseite
nach außen
abgelenkt. Ursache hierfür
ist der Druckunterschied zwischen Ober- und Unterseite, der sich
nur an der Flügelspitze
ausgleichen kann. Hieraus entsteht eine Wirbelschleppe, die eine
erhebliche Energie verbraucht, also Widerstand hervorruft. Diese
Wirbelschleppe hängt
weitgehend von der Geometrie der Flügel ab. Der induzierte Widerstand
ist dabei umgekehrt proportional zur sogenannten Streckung, dem Verhältnis des
Quadrats der Spannweite zur Fläche des
Flügels.
Eine Erhöhung
der Streckung führt
daher zu einer Verringerung des induzierten Widerstandes. Die Erhöhung der
Streckung hat jedoch andere nachteilige Effekte, wie zum Beispiel
eine Erhöhung des
Strukturgewichtes und eine Erhöhung
der Biegemomente.
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Die
Gestaltung einer Flügelspitzenverlängerung
für einen
Flügel
erfordert daher die Optimierung mehrerer unterschiedlicher und sich
teilweise widersprechender Bedingungen. Ein wichtiger Parameter ist
beispielsweise der Pfeilungswinkel des Flügels und der Flügelspitzenverlängerung.
Höhere
Pfeilungswinkel bedeuten in der Regel günstigere transsonische Eigenschaften
während
des Fluges. Ein weiterer zu beachtender Faktor ist der Reibungswiderstand,
der mit Zunahme der bespülten
Oberfläche des
Flügels
zunimmt. Weiterhin werden die Langsamflugeigenschaften maßgeblich
durch die Geometrie der Flügel
und auch durch Flügelspitzenverlängerungen
beeinflußt.
Da mit der Zunahme der Reisegeschwindigkeiten die Differenz zwischen
Langsamflug beim Starten und Landen und beim Reiseflug größer geworden
sind, mußten
Mittel gefunden werden, um einen ausreichenden Auftrieb auch beim
Langsamflug zu gewährleisten.
Hierzu wurden beispielsweise Vorderkantenklappen und Hinterkantenklappen
am Flügel
und Vorderkantenklappen an der Flügelspitzenverlängerung
vorgeschlagen, vergleiche zum Beispiel in der
US 5,039,032 . Das Vorsehen von zusätzlichen
Klappen erhöht
jedoch die Komplexität des
Flügels
bzw. der Flügelspitzenverlängerung
erheblich. Weiterhin ist die Geometrie der Flügelspitzenverlängerung
so zu gestalten, dass elastische Deformationen nicht zu einer nachteiligen
Strömungs-Struktur-Wechselwirkung
führen.
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Verschiedene
der obigen Anforderungen wurden bereits durch im Stand der Technik
vorgeschlagene Flügelspitzenverlängerungen
zu lösen versucht.
Die
US 6,089,502 beispielsweise
schlägt eine
Flügelspitzenverlängerung
für Überschallflugzeuge
vor. Die Flügelspitzenverlängerung
ist im wesentlichen planar, das heißt sie erstreckt sich in der Ebene
des Flügels
und weicht vom Flügelende
stark zurück.
Im Anschlussbereich der Flügelspitzenverlängerung
an den Flügeln
weisen Vorder- und/oder Hinterkante
einen starken Knick auf. Die bereits obenerwähnte
US 5,03 9,032 schlägt ebenfalls eine planare Flügelspitzenverlängerung
für einen
Flugzeugflügel
vor, bei der sich die Pfeilung der Flügelspitzenverlängerung
im Vergleich zur Pfeilung des Flügels
im Anschlussbereich abrupt ändert,
so dass zumindest an der Vorderkante ein starker Knick entsteht.
Die
US 5,348,253 schlägt eine
Flügelspitzenverlängerung
vor, die das Flügelende
mittels eines Übergangsbereiches
kontinuierlich fortsetzt. Der Übergangsbereich
zeichnet sich durch eine kontinuierliche monotone Variation des Überhöhungswinkels aus,
wobei sich an den Übergangsbereich
ein gerader, vom Flügel
nach oben oder nach unten weisender Endbereich anschließt. Die
Pfeilung im gekrümmten Übergangsbereich ändert sich
daher stetig, während
sich im Endbereich der Flügelspitzenverlängerung
die Pfeilung nicht mehr ändert,
das heißt
Vorderkante und Hinterkante gerade Linien bilden. Die
US 5,102,068 schließlich zeigt
eine Flügelspitzenverlängerung,
die an den Vorderkanten einen stetigen Übergang aufweist und mit zunehmender Spannweite
eine zunehmende V-Stellung im ersten Drittel ihrer Erstreckung aufweist.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, eine Flügelspitzenverlängerung
für einen
Flügel
bereitzustellen, die eine signifikante Senkung des induzierten Widerstands
sowie eine Verbesserung des Wellenwiderstands bei nur geringfügiger Erhöhung des
Reibungswiderstandes im Reiseflug ohne Einschränkung der Langsamflugeigenschaften
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Flügelspitzenverlängerung
für einen
Flügel
gemäß Anspruch
1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung
weist eine obere und eine untere Fläche sowie eine Vorder- und
eine Hinterkante auf, deren Geometrien der Gestalt sind, dass sich
zwischen einem Anschlussbereich zur Verbindung mit einem Flügel und
mit der Spitze der Flügelspitzenverlängerung eine
stetige Zunahme der lokalen V-Form, eine stetige Zunahme sowohl
der Pfeilung der Vorderkante als auch der Hinterkante und eine stetige
Abnahme der Tiefe der Flügelspitzenverlängerung ergeben,
und daß sich
die Flügelspitzenverlängerung
im Anschlußbereich
im wesentlichen stetig an den Flügel
anschließt.
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Die
erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung
gewährleistet
damit eine Reduktion des aerodynamischen Widerstandes durch signifikante
Senkung des induzierten Widerstandes sowie einer Verbesserung des
Wellenwiderstandes bei nur geringfügiger Erhöhung des Reibungswiderstandes
im Reiseflug ohne Einschränkung
der Langsamflugeigenschaften. Die stetige Zunahme der Pfeilung der
Vorderkante und der Hinterkante und die stetige Zunahme der lokalen
V-Form führen
zu einer nichtplanaren gekrümmten
Geometrie. Die stetige Zunahme der lokalen V-Form ergibt dabei die
Nichtplanarität,
das heißt
die Biegung der Flügelspitzenverlängerung
aus der Ebene des Flügels
nach oben oder nach unten, während
die stetige Zunahme der Pfeilung in der Draufsicht der Flügelspitzenverlängerung
eine Krümmung
nach hinten zur Folge hat. Durch die resultierende Streckungserhöhung und
der Nichtplanarität wird
eine deutliche Senkung des auftriebsabhängigen induzierten Widerstandes
erreicht. Die gleichförmige
und stetige Änderung
der genannten Parameter ermöglicht
dabei eine effiziente Umsetzung des Isobarenkonzeptes zur Reduktion
des Wellenwiderstandes. Wegen der stetigen Zunahme der Pfeilung
der Vorderkante und der Hinterkante sowie der Erhöhung des
relativen Nasenradius werden die Langsamflugleistungen nicht wesentlich
beeinträchtigt,
so daß das
Vorsehen zusätzlicher
Vorderkantenklappen an der Flügelspitzenverlängerung
nicht notwendig ist. Die aus der Zunahme der Pfeilung der Vorderkante und
der Hinterkante resultierende deutliche Zuspitzung der Flügelspitzenverlängerung
senkt die durch die zusätzliche
Fläche
der Flügelspitzenverlängerung
hervorgerufene zusätzliche
Reibung auf ein akzeptables Niveau.
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Ein
wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung
ist die Ausgestaltung des Anschlußbereiches dergestalt, daß sich ein
im wesentlicher stetiger Anschluß an den jeweiligen Flügel ergibt.
Es gibt somit Kanten und Knicke weder in der Verbindung der oberen
und der unteren Fläche der
Flügelspitzenverlängerung
mit den entsprechenden Flächen
des Flügels,
noch zwischen den Vorder- und Hinterkanten. Durch den stetigen Übergang
wird eine weitgehend elliptische Zirkulationsverteilung längs der
Spannweite des Flügels
erreicht, was eine signifikante Verringerung des induzierten Widerstands
zur Folge hat. Auch für
die transsonischen Eigenschaften ist es von Vorteil, daß die spannweitig verteilten
Größen einen
stetigen und glatten Verlauf aufweisen. Hier ist insbesondere die
Stetigkeit der Zunahme der örtliche
V-Form entscheidend. Eine möglichst
sanfte und stetige Biegung der Flügelspitzenverlängerung,
das heißt
eine stetige Zunahme der lokalen V-Form wirkt sich sehr günstig auf
das Fliegen im transsonischen Bereich aus. Es werden durch die erfindungsgemäße Gestaltung
der Flügelspitzenverlängerung,
insbesondere durch die harmonische Fortsetzung der Flügelgeometrie
und die einfache Geometrie der Flügelspitzenverlängerung Kompressibilitätseffekte
auf ein Minimum reduziert. Die harmonische Gestaltung der Flügelspitzenverlängerung,
das heißt
die Stetigkeit der wesentlichen geometrischen und spannweitig verteilten
Parameter, wird durch die in der Folge harmonisch verteilten aerodynamischen
Kräfte
und Momente eine deutlich gewichtsreduzierte strukturelle Umsetzung
ermöglicht.
Weiterhin werden aeroelastische Effekte durch die erfindungsgemäße geometrische
Gestaltung auf ein Minimum reduziert.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung
sind in den Unteransprüchen
angegeben. Vorteilhafterweise beträgt die Gesamthöhe der Flügelspitzenverlängerung 30
bis 60 % der Spannweite der Flügelspitzenverlängerung.
Zusätzlich
zu den oben diskutierten geometrischen Parametern ist es von Vorteil,
wenn die relative Profildicke der Flügelspitzenverlängerung
vom Anschlußbereich
zur Spitze stetig abnimmt. Diese Maßnahme wirkt sich insbesondere
auf die Verbesserung der transsonischen Eigenschaften aus. In diesem
Fall ist es von Vorteil, wenn die Abnahme der relativen Profildicke
vom Anschlußbereich
zur Spitze hin überproportional
zur Spannweite ist. Mit anderen Worten ist die Abnahme der relativen
Profildicke vorteilhafterweise nicht direkt proportional zur Spannweite
der Flügelspitzenverlängerung,
sondern steigt zur Spitze hin an. Dabei kann die relative Profildicke von
100 % im Anschlußbereich
auf 70 %-80 % an der Spitze abnehmen.
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Weiterhin
ist es zusätzlich
zu den oben diskutierten geometrischen Parametern von Vorteil, wenn
der relative Radius der Nase an der Vorderkante vom Anschlußbereich
zur Spitze hin stetig zunimmt, das heißt eine im Vergleich zur Spannweite überproportional
starke Zunahme erfolgt. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der relative
Radius der Nase an der Vorderkante von 100 % im Anschlußbereich auf
200 bis 300 % an der Spitze stetig zunimmt.
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Vorteilhafterweise
ist die Zunahme der V-Form vom Anschlußbereich zur Spitze überproportional
zur Spannweite. Mit anderen Worten variiert die V-Form ausgehend
vom Anschlußbereich
erst langsam und dann immer stärker
werdend zur Spitze hin. Hierbei ist von Vorteil, wenn die lokale
V-Form von etwa 0° bis
10° im Anschlußbereich
bis zu 45° bis 60° in der Spitze
zunimmt.
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Auch
in Bezug auf die Pfeilung ist es von Vorteil, wenn die Zunahme der
Pfeilung der Vorderkante vom Anschlußbereich zur Spitze überproportional
zur Spannweite ist. Die Pfeilung variiert erst langsam und zur Spitze
hin immer stärker.
Vorteilhafterweise nimmt die Pfeilung der Vorderkante zwischen 25
bis 45° im
Anschlußbereich
bis zu 70° bis
80° in der
Spitze zu.
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Auch
in Bezug auf die Tiefe ist es von Vorteil, wenn diese vom Anschlußbereich
zur Spitze überproportional
zur Spannweite abnimmt. Hierbei kann die Spitze von 100 im Anschlußbereich
bis zu 10 bis 20 % in der Spitze hin abnehmen.
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Die
erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung
kann entweder als Anbauteil für
einen Flügel oder
als Teil eines Flügels
ausgebildet sein. Das heißt,
die erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung
kann entweder als nachrüstbares
Anbauteil für einen
bestehenden Flügel
konzipiert werden oder wird bereits zu Beginn einer Flugzeugentwicklung
mit in das Basiskonzept eingebracht.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die Spannweite der Flügelspitzenverlängerung
zwischen 8 und 12 % der Halbspannweite des Flügels. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung
vorteilhafterweise für
einen Geschwindigkeitsbereich zwischen 0,6 und 0,95 M ausgelegt.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung
für einen
Flügel
mit einer Pfeilung zwischen 25 und 45° ausgelegt ist.
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Die
erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung
wird in der folgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert, in denen
zeigen
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1 eine
Draufsicht auf ein Flugzeug mit erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerungen an
den Flügelenden,
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2 eine
Vorderansicht des in 1 gezeigten Flugzeuges,
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3 eine
vergrößerte Vorderansicht
einer erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung,
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4 eine
Draufsicht auf die in 3 gezeigte Flügelspitzenverlängerung,
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5 eine
Seitenansicht der in 3 und 4 gezeigten
Flügelspitzenverlängerungen,
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6 ein
Diagramm mit einer Allgemeindarstellung der Variation der geometrischen
Parameter der erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung in
Bezug auf die Spannweite,
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7 ein
Diagramm mit einer Darstellung der Variation der Vorderkantenpfeilung
in Bezug auf die Spannweite bei einer erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung,
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8 ein
Diagramm mit einer Darstellung der Variation der Tiefenverteilung
in Bezug auf die Spannweite bei einer erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung,
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9 ein
Diagramm mit der Darstellung der Variation der relativen Profildicke
in Bezug auf die Spannweite einer erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung,
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10 ein
Diagramm mit der Darstellung der Variation der lokalen V-Stellung
in Bezug auf die Spannweite einer erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung,
und
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11 ein
Diagramm mit der Darstellung der Variation des relativen Nasenradius
in Bezug auf die Spannweite einer erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung.
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1 zeigt
in der Draufsicht ein Beispiel eines Flugzeuges 1 mit Tragflächen bzw.
Flügeln 2,
einem Rumpf 3, heckseitigen Höhenflossen 4, einem Leitwerk 5 sowie
rumpfnah unter den beiden Flügeln 2 angeordneten
Triebwerken 6. Die dargestellte Konstruktion entspricht
der eines mittelgroßen
Reiseflugzeuges mit im Bereich von 25° bis 45° gepfeilten Flügeln 2. 2 zeigt
das in 1 gezeigte Flugzeug 1 in einer Vorderansicht.
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An
den Enden der beiden Flügel 2 ist
jeweils eine erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung 7 angeordnet.
Die Flügelspitzenverlängerungen 7 sind in
ihrer Geometrie jeweils dergestalt an den entsprechenden Flügel 2 angepaßt, daß sich die
wesentlichen geometrischen Parameter stetig an die Flügelenden
anschließen.
Dabei ist jede Flügelspitzenverlängerung 7 als
nichtplanare gekrümmte
Flügelspitzenverlängerung
(NGF) ausgebildet, die jeweils eine nichtplanare und gekrümmte Verlängerung
des zugeordneten Flügels 2 dergestalt
darstellt, daß alle spannweitig
verteilten Parameter der Flügelspitzenverlängerung 7 stetig
an das Flügelende
anschließen und
bis zur Spitze der Flügelspitzenverlängerung
stetig, monoton und ohne Knick verlaufen, wie in 6 allgemein
für die
Variation der Parameter mit der Spannweite dargestellt ist.
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In
den 3, 4 und 5 ist die
erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung 7 vergrößert dargestellt,
wobei 3 eine Vorderansicht, 4 eine Draufsicht
und 5 eine Seitenansicht bieten. Die erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung 7 schließt sich
an das Ende des Flügels 2 mit einem
Anschlußbereich 8,
das heißt
mit einer flügelseitigen
Profilquerschnittsfläche
an und erstreckt sich bis zur Spitze 9, an der ein Randbogen 14 vorgesehen
sein kann. Die Flügelspitzenverlängerung 7 ist
im wesentlichen aus einer oberen Fläche 10 und einer unteren
Fläche 11 gebildet,
die durch eine Vorderkante 12 und eine Hinterkante 13 verbunden
sind. Wie in 4 zu sehen ist, übernehmen
die Vorderkante 12 und die Hinterkante 13 der
Flügelspitzenverlängerung 7 die
jeweilige Pfeilung der Vorderkante bzw. der Hinterkante des Flügels 2 ohne
Knick in stetiger Weise. Zwischen Anschlußbereich 8 und Spitze 9 nimmt
die Pfeilung der Vorderkante 12 und der Hinterkante 13 jeweils
stetig zu, so daß sich
in der Draufsicht eine Krümmung
der Flügelspitzenverlängerung 7 nach
hinten unter relativ starker Zuspitzung an der Spitze 7 ergibt.
Wie aus dem Diagramm von 7 hervorgeht, das vorteilhafte
Bereiche der Vorderkantenpfeilung in Bezug auf die Spannweite der
Flügelspitzenverlängerung 7 angibt,
nimmt die Pfeilung der Vorderkante von 25° bis 45° im Anschlußbereich 8 bis zu
70 bis 80° in
der Spitze 9 zu. Es wird dabei davon ausgegangen, daß der Flügel 2, für den die
erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung 7 ausgebildet
ist, eine konstante Vorderkantenpfeilung von etwa 25° bis 45° aufweist.
Die Zunahme der Vorderkantenpfeilung ist dabei überproportional in Bezug auf
die Spannweite, das heißt,
die Zunahme der Pfeilung wird zur Spitze 8 hin stärker. Die Zunahme
der Pfeilung der Hinterkante 13 der Flügelspitzenverlängerung 7 ist
im Vergleich zur Zunahme der Pfeilung der Vorderkante 12 geringer,
so daß sich das
starke Zusammenlaufen und die Zuspitzung der beiden Vorderkanten 12 und 13 ergibt,
wie es in der 4 zu sehen ist. Die stetige
Abnahme der Tiefe der Flügelspitzenverlängerung
zwischen Anschlußbereich 8 und
Spitze 9 ist ebenfalls in 4 zu erkennen
und im Diagramm von 8 dargestellt, das die Tiefenverteilung
in Bezug auf die Spannweite zeigt. Wie aus 8 zu erkennen
ist, nimmt die Tiefe zwischen Anschlußbereich und Spitze überproportional zur
Spannweite ab, wodurch sich die starke Zuspitzung im Bereich der
Spitze 9 ergibt. Die Abnahme der Tiefe kann dabei, wie
in 8 gezeigt ist, von 100 % im Anschlußbereich 8 bis
zu 10 bis 20 in der Spitze 9 abnehmen.
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In 3 ist
die stetige Zunahme der lokalen V-Form der erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung 7 gut
zu erkennen. Allgemein kann die V-Form oder V-Stellung der Flügel 2 eines
Flugzeuges positiv oder negativ sein, abhängig von der erforderlichen
Stabilität
und dem Einsatzbereich des Flugzeuges. Wie in 2 zu
erkennen ist, weist das dargestellte Flugzeug 1 eine positive
V-Form der Flügel 2 auf, was
typisch für
Reise- und Transportflugzeuge ist. Durch die erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung 7 wird
die lokale V-Form des Flügelendes 2 im
Anschlußbereich 8 stetig
und ohne Knick übernommen
und nimmt dann zur Spitze 9 hin stetig zu, wodurch sich
die Nichtplanarität
und Biegung der Flügelspitzenverlängerung 7 nach
oben ergibt. Wie im Diagramm von 10 dargestellt
ist, das die lokale V-Stellung in Bezug zur Spannweite darstellt,
kann die lokale V-Form von 0° bis
10° im Anschlußbereich 8 auf
45° bis
60° in der
Spitze 9 zunehmen. Die Zunahme der lokalen V-Form ist dabei überproportional zur
Spannweite, das heißt
die Zunahme wird zur Spitze 9 hin stärker. Die Gesamthöhe der Flügelspitzenverlängerung 7 beträgt dann
etwa 30 bis 60 % der Spannweite der Flügelspitzenverlängerung.
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Wie
weiterhin in 3 zu erkennen ist, nimmt die
relative Profildicke der erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung 7 vom
Anschlußbereich 8 zur
Spitze 7 hin stetig ab. Die relative Profildicke ist dabei
definiert als das Verhältnis
der absoluten Profildicke zur Profiltiefe. 9 zeigt
ein Diagramm der relativen Profildicke in Bezug auf die Spannweite,
wobei zu erkennen ist, daß die
Abnahme der relativen Profildicke überproportional zur Spannweite
ist, das heißt
zur Spitze hin stärker
wird. Wie dargestellt, nimmt die relative Profildicke von 100 %
im Anschlußbereich 8 auf
etwa 70 bis 85 % in der Spitze 9 ab. Die Abnahme der relativen
Profildicke des Flügels 2 vom
Rumpf zum Ende des Flügels
ist dabei näherungsweise
linear, das heißt
proportional zur Spannweite.
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Weiterhin
nimmt der relative Radius der Nase an der Vorderkante 12 vom
Anschlußbereich 8 zur
Spitze 9 stetig ab. Der relative Nasenradius ist dabei
definiert als das Verhältnis
des absoluten Nasenradius zur Profiltiefe. Wie im Diagramm von 11 dargestellt
ist, das den relativen Nasenradius in Bezug auf die Spannweite darstellt,
wird die lineare Zunahme des relativen Nasenradius an der Vorderkante
des Flügels 2 im
Anschlußbereich 8 der
Flügelspitzenverlängerung 7 stetig
fortgesetzt, wobei die Zunahme des relativen Nasenradius in der
Flügelspitzenverlängerung 7 überproportional
zur Spannweite ist, das heißt
zur Spitze 9 hin stärker
wird. Dabei nimmt der relative Nasenradius von 100 % im Anschlußbereich 8 auf
etwa 200 bis 300 % an der Spitze 9 stetig zu.
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Weitere
geometrische Parameter, wie zum Beispiel die Verwindung des Flügels 2,
werden ebenfalls von der Flügelspitzenverlängerung 7 im
Anschlußbereich 8 stetig
und ohne Knick fortgesetzt und gemäß den Anforderungen für eine optimale
Auftriebsverteilung gestaltet. Es ist weiterhin hervorzuheben, daß die Profilform
der Flügelspitzenverlängerung 7 in
Strömungsrichtung
der Form des Flügelendes
folgt und sich an diese stetig anschließt, ohne topologischen Änderungen
zu unterliegen. Die Spannweite der Flügelspitzenverlängerung 7 beträgt vorteilhafterweise
etwa 8 bis 12 % der Halbspannweite des Flügels 2. Weiterhin
ist die Flügelspitzenverlängerung 7,
wie sie in den Figuren dargestellt und beschrieben ist, in vorteilhafter
Weise für
einen Geschwindigkeitsbereich von 0,6 bis 0,95 M ausgelegt. Die
erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung 7 kann
dabei als nachrüstbares
Anbauteil für
einen Flügel 2 gestaltet
werden oder von Beginn einer Flugzeugentwicklung an in das Basiskonzept
mit eingebracht und in Flügel
integriert werden.
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Zusammengefaßt ist die
erfindungsgemäße nichtplanare
gekrümmte
Flügelspitzenverlängerung 7 geometrisch
dergestalt ausgebildet, daß die
wesentlichen spannweitig verteilten Parameter, insbesondere die
lokale V-Form, die Pfeilung der Vorderkante und der Hinterkante
und die Tiefe sich stetig und ohne Knick an das Ende des jeweiligen
Flügels anschließen und
zwischen Anschlußbereich 8 und Spitze 9 der
Flügelspitzenverlängerung 7 harmonisch
und stetig verlaufen, wie in 6 zu sehen
ist. Die erfindungsgemäße Flügelspitzenverlängerung 7 schließt daher
an die entsprechenden Parameter des Flügels 2 an, übernimmt
diese und wird in der geometrischen Gestaltung von diesen bestimmt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung
gewährleistet
dabei eine im Idealfall elliptische Zirkulationsverteilung, wodurch
eine Minimierung des induzierten Widerstandes erreicht wird. Insbesondere
durch die Nichtplanarität
der erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung 7 wird
dieser Effekt unterstützt.
Ein weiterer Vorteil der Nichtplanarität ist die Verringerung des
resultierenden Wurzelbiegemomentes. Weiterhin werden durch die harmonische
Fortsetzung der geometrischen Parameter des Flügels 2 und die einfache
Topologie der Flügelspitzenverlängerung 7 Kompressibilitätseffekte
auf ein Minimum reduziert. Durch die stetige Erhöhung der Vorderkantenpfeilung
wird die Tendenz zur Vorderkantenablösung stark abgeschwächt, so
daß keine
zusätzlichen
Hilfsmittel wie Vorflügel
oder Vorderkantenklappen notwendig sind. Die harmonische Gestaltung
der erfindungsgemäßen Flügelspitzenverlängerung 7 erlaubt
in Folge der ebenso harmonisch und stetig verteilten aerodynamischen
Kräfte
und Momente eine deutlich gewichtsreduzierte strukturelle Umsetzung.
Weiterhin werden aeroelastische Effekte durch die geometrische Gestaltung
der Flügelspitzenverlängerung 7 auf
ein Minimum reduziert.