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Die Erfindung betrifft eine auftriebserhöhende Klappe, insbesondere Nasenklappe, für einen aerodynamisch wirksamen Flügel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Verbesserung des Auftriebs bei einem aerodynamisch wirksamen Flügel sind im Stand der Technik eine große Anzahl von Hochauftriebskomponenten bekannt, welche dazu dienen, die Krümmung und/oder die Ausdehnung des Flügelprofils in Flügeltiefenrichtung zu vergrößern und damit den Auftrieb des Flügels zu erhöhen.
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Bei Hochauftriebskomponenten dieser Art, die bezüglich der Strömungsrichtung an der Vorderseite des Flügelprofils vorgesehen sind, ist grundsätzlich zu unterscheiden zwischen Nasenklappen, welche sich im wesentlichen ohne Unterbrechung an der Vorderseite des Flügelprofils anschließen, und Vorflügeln, bei denen es zwischen der Hinterkante des Vorflügels und der Vorderseite des eigentlichen Flügels einen Spalt gibt, durch welchen energiereiche Luft von der Unterseite des Vorflügels zur Oberseite des eigentlichen Flügels geführt wird.
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Die Vorflügelkonfiguration ist auf Grund einer Verzögerung der Grenzschichtablösung von Vorteil für den Landeanflug, jedoch wegen des erhöhten Widerstands nachteilig für den Start und stellt auf Grund unvermeidlicher Erzeugung von Schwingungen und Turbulenzen der den Spaltbereich durchströmenden Luft eine erhebliche Lärmquelle dar.
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Eine bekannte Lösung welche beim AIRBUS A380 zur Anwendung gebracht wurde, sieht eine sich an die Vorderseite des eigentlichen Flügels im wesentlichen spaltfrei anschließende Nasenklappe vor, welche ein starres Profil aufweist und um eine an der Unterseite des Flügelprofils vorgesehene Drehachse im Sinne einer Verstellung zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position schwenkbar ist. Die obere Endkante der Klappe vollzieht dabei eine kreisförmige Bewegung um die besagte Drehachse entlang einer ebenfalls kreisförmig gekrümmten vorderen Flügelendabdeckung, an welche sich die Nasenklappe im wesentlichen spaltfrei anschließt.
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Weiterhin sind eine Anzahl von Nasenklappen bekannt, welche eine flexible Schale mit variabler Krümmung aufweisen, wobei die Drehachse ebenfalls im Flügelprofil vorgesehen ist. Solche sind beschrieben beispielsweise in
US 4 475 702 A ,
US 6 015 115 A ,
US 6 796 534 A ,
US 4 200 253 A ,
US 4 553 722 A und
EP 0 302 143 A . Ein Nachteil bei solchen Nasenklappen mit variabler Krümmung besteht zum einen in der hohen Komplexität ihres Aufbaus, zum anderen in der Schwierigkeit, das vorgegebene Flügelprofil mit der gewünschten Genauigkeit einzuhalten. Weitere Nasenklappen mit variabler Krümmung sind aus der
US 4 650 140 A und der
US 4 706 913 A bekannt.
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In der
US 5 927 656 A ist eine Nasenklappe mit starrem Profil beschrieben, welche mittels eines Hebelmechanismus gegen eine vordere Flügelendabdeckung eines Tragflügels verstellbar ist, wobei zwischen der Klappe und der vorderen Flügelendabdeckung ein Spalt freibleibt, der ein Überströmen von Luft von der Unterseite des Flügelprofils zu dessen Oberseite gestattet.
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Aus der
EP 100 775 A ist eine Nasenklappe mit einer unter dem Flügelprofil liegenden Drehachse bekannt, bei der an der Flügeloberseite einen Teil des Flügelprofils bildende lange flexible Schalen vorgesehen sind, die an der Flügelunterseite nicht geschlossen sind.
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US 4 285 482 A zeigt ein Hochauftrieb erzeugendes Vorflügelelement in Form eines spannweitigen Vorflügelsegments mit einer oberen und einer unteren Oberfläche, die in ein Flügelprofil übergehen und durch einen sich nach unten erstreckenden Arm bewegbar sind.
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US 4 040 579 A offenbart ein Hochauftriebssystem mit einer Vorderkante mit variabler Wölbung, welches in eingefahrener Position ein für den Überschallflug geeignetes Flügelprofil bereitstellt. Das System weist ein steifes unteres Paneel, einen Vorderkantenholm, ein flexibles oberes Paneel und einen Aktuierungsmechanismus auf.
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GB 2 186 849 A zeigt eine Vorflügelanordnung für eine variable Krümmung mit einer bewegbaren Flügelvorderkante und einem unteren, flexiblen Paneel.
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Schließlich ist aus
US 5 544 847 A und
US 5 839 699 A eine Hochauftriebshilfe bekannt, bei der ein Vorflügel mittels einer kreisförmig gekrümmten Führungsschiene um eine unterhalb des Flügelprofils, also auf der Druckseite befindliche virtuelle Drehachse gegen die Flügelstruktur ausfahrbar ist. Im ausgefahrenen Zustand ist zwischen dem Vorflügel und der Flügelstruktur ein Spalt freigegeben, welcher ein Überströmen von energiereicher Luft von der Flügelunterseite zu dessen Oberseite gestattet. An der Rückseite des Vorflügels entstehen starke Wirbelgebiete, welche zu Lärmemission und erhöhtem Widerstand Anlass geben.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine auftriebserhöhende Klappe, insbesondere eine Nasenklappe, für einen aerodynamisch wirksamen Flügel zu schaffen, mit der bei geringer Lärmemission und geringer Widerstandserhöhung eine gute Auftriebserhöhung erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine auftriebserhöhende Klappe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen auftriebserhöhenden Klappe sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch die Erfindung wird eine auftriebserhöhende Klappe, insbesondere Nasenklappe, für einen aerodynamisch wirksamen Flügel mit vorgegebenem Flügelprofil, insbesondere für einen Tragflügel eines Flugzeugs, geschaffen. Der Flügel enthält einen Flügelkasten, der auf einer ersten Seite eine erste Beplankung und auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite eine zweite Beplankung und an seinem der Klappe zugewandten Ende eine die erste Beplankung zumindest teilweise in Flügelprofilform fortsetzende Flügelendabdeckung aufweist. Die Klappe hat einen von der ersten Seite zur zweiten Seite des Flügels übergehenden, im wesentlichen starren Hauptkörper und einen der ersten Seite des Flügels zugewandten ersten Übergangsbereich und einen der zweiten Seite des Flügels zugewandten zweiten Übergangsbereich und ist mittels eines zwischen die Klappe und den Flügelkasten gekoppelten Halte- und Betätigungsmechanismus zwischen einer ersten, eingefahrenen Position, in welcher sie einen größeren Teil der Flügelendabdeckung überlappt, und einer zweiten, ausgefahrenen Position, in welcher sie einen kleineren Teil der Flügelendabdeckung überlappt, verstellbar, wobei der der ersten Seite des Flügels zugewandte erste Übergangsbereich der Klappe unter in jeder Position im wesentlichen spaltfreier Anlage an der ersten Beplankung und/oder an der die erste Beplankung fortsetzenden Flügelendabdeckung gegen diese verschiebbar ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Klappe unter Abwinkelung gegen den Flügelkasten und gleichzeitiger Verlängerung des Flügelprofils um eine auf der der ersten Beplankung gegenüberliegenden Seite außerhalb des Flügelprofils liegende virtuelle Drehachse zwischen der ersten und der zweiten Position verstellbar ist, wobei der der zweiten Seite des Flügels zugewandte zweite Übergangsbereich der Klappe in jeder Klappenstellung im wesentlichen spaltfrei gegen die zweite Beplankung abgedichtet ist.
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Die erfindungsgemäße auftriebserhöhende Klappe erlaubt eine insgesamt stetigere Profilform mit einer strömungsgünstigen Stromlinienführung entlang des gesamten Profils, was zu einer Reduktion hoher Saugspitzen auf dem Flügelprofil und zu einer Vermeidung bzw. Verzögerung von Profilsättigung führt. Durch die an beiden Seiten des Flügels weitgehend stetige Profilform ergibt sich eine Minderung von Widerstand und Lärm verglichen mit herkömmlichen Klappen. Gegenüber herkömmlichen Nasenklappen ergibt sich eine deutliche Auftriebserhöhung, die aus gleichzeitiger Vergrößerung von Profilwölbung und Profilverlängerung in Flügeltiefenrichtung im Sinne einer starken Fowler-Bewegung folgt. Die Vermeidung von Wirbelgebieten an der Flügelunterseite führt zu besserer Aerodynamik verbunden mit reduzierter Lärmemission und vermindertem Widerstand. Der sich beim Ausfahren der Klappe ergebende Winkel und Fowler-Weg sind bei der Konstruktion in weiten Grenzen in einem abhängigen Verhältnis wählbar. Die Vermeidung eines Spalts an der Oberseite des Profils und von abgeschirmten Wirbelgebieten an der Rückseite der Klappe führen zu einer Verminderung von Lärm und Widerstand.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Ort der virtuellen Drehachse, um den die Klappe verstellbar ist, entlang einer vorgegebenen Kurve in Abhängigkeit von der Klappenstellung veränderbar ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch vorgesehen, dass die virtuelle Drehachse, um die die Klappe verstellbar ist, für alle Klappenstellungen ortsfest ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Halte- und Betätigungsmechanismus ein zwischen den Flügelkasten und die Klappe gekoppeltes Führungsgestänge enthält und mittels eines auf das Führungsgestänge einwirkenden Verstellantriebs antreibbar ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Halte- und Betätigungsmechanismus eine zwischen den Flügelkasten und die Klappe gekoppelte, sich im wesentlichen in Flügeltiefenrichtung erstreckende Führungsschiene enthält und mittels eines auf die Führungsschiene einwirkenden Verstellantriebs antreibbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Führungsschiene einen die virtuelle Drehachse als Mittelpunkt aufweisenden Kreisbogen bildet, und dass die die erste Beplankung zumindest teilweise in Flügelprofilform fortsetzende Flügelendabdeckung ebenfalls um die virtuelle Drehachse kreisförmig gekrümmt ist, so dass der erste Übergangsbereich der Klappe bei Klappenverstellung im Sinne einer kreisförmigen Bewegung entlang der kreisförmig gekrümmten Flügelendabdeckung bewegbar ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der der zweiten Seite des Flügels zugewandte zweite Übergangsbereich der Klappe an einem sich an die Schale des starren Hauptkörpers der Klappe anschließenden und zu der zweiten Beplankung des Flügels hin erstreckenden Flügelschalenpaneel ausgebildet und für eine Verschiebung gegen die zweite Beplankung unter in jeder Klappenstellung im wesentlichen spaltfreiem Übergang zu dieser vorgesehen ist.
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Hierbei ist vorteilhaft, wenn der Bereich der zweiten Beplankung, entlang dessen der zweite Übergangsbereich der Klappe bei Klappenverstellung gegenüber der zweiten Beplankung verschiebbar ist, einen im wesentlichen tangentialen Verlauf bezüglich der virtuellen Drehachse hat.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der zweite Übergangsbereich durch einen flexiblen Bereich des sich an den starren Hauptkörper der Klappe anschließenden Flügelschalenpaneels gebildet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es hierbei vorgesehen, dass der flexible Bereich am Ende des sich an den starren Hauptkörper der Klappe anschließenden Flügelschalenpaneels vorgesehen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Flügelschalenpaneel einen sich an den starren Hauptkörper der Klappe anschließenden ersten, starren Paneelbereich und einen sich seinerseits an diesen anschließenden, den zweiten Übergangsbereich bildenden zweiten, flexiblen Paneelbereich aufweist.
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Vorteilhafterweise ist der erste, starre Paneelbereich an seiner Innenseite mit im wesentlichen in Flügeltiefenrichtung verlaufenden Aussteifungsrippen versehen.
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Vorzugsweise ist der am Ende des sich an den starren Hauptkörper der Klappe anschließenden Flügelschalenpaneels vorgesehene flexible Bereich in Form einer an der zweiten Beplankung anliegenden Dichtlippe ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Halte- und Betätigungsmechanismus mehrere in Spannweitenrichtung des Flügels beabstandet angeordnete kreisbogenförmige Führungsschienen enthält, die um die den Mittelpunkt ihrer Krümmung enthaltende virtuelle Drehachse angeordnet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es hierbei vorgesehen, dass die mehreren in Spannweitenrichtung des Flügels beabstandet angeordneten kreisbogenförmigen Führungsschienen den gleichen Krümmungsradius aufweisen.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mehreren in Spannweitenrichtung des Flügels beabstandet angeordneten kreisbogenförmigen Führungsschienen jeweils einen verschiedenen, mit Spannweitenrichtung abnehmenden Krümmungsradius aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die die erste Beplankung zumindest teilweise in Flügelprofilform fortsetzende Flügelendabdeckung einen über die Spannweitenrichtung konstanten Krümmungsradius aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die die erste Beplankung zumindest teilweise in Flügelprofilform fortsetzende Flügelendabdeckung einen mit Spannweitenrichtung abnehmenden Krümmungsradius aufweist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Krümmungsradien der Führungsschienen und der Flügelendabdeckung mit Spannweitenrichtung im gleichen Verhältnis abnehmen.
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Hierbei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich der Hauptkörper der Klappe mit Abnahme der Krümmungsradien der Führungsschienen und/oder der Flügelendabdeckung in Spannweitenrichtung verjüngt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass an der zweiten Beplankung eine zur Aufnahme des sich zu der zweiten Beplankung hin erstreckenden Flügelschalenpaneels dienende Ausnehmung oder Tasche vorgesehen ist, durch welche sich zumindest bei eingefahrener Klappenstellung ein im wesentlichen glatter Übergang vom Flügelschalenpaneel der Klappe zur zweiten Beplankung des Flügelkastens ergibt.
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Vorzugsweise hat hierbei die Ausnehmung eine im wesentlichen der Dicke des sich zu der zweiten Beplankung hin erstreckenden Flügelschalenpaneels entsprechende Tiefe.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die im Betätigungsmechanismus enthaltende Führungsschiene als Zahnstange ausgebildet ist, die über ein in diese eingreifendes Antriebsritzel des Verstellantriebs antreibbar ist.
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Vorzugsweise ist die Führungsschiene durch Führungsrollen geführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass an dem Flügelkasten eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, durch die das sich zu der zweiten Beplankung hin erstreckende Flügelschalenpaneel der Klappe bei eingefahrener Klappenstellung gegen den Flügelkasten verriegelbar ist.
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Insbesondere kann hierbei die Verriegelungsvorrichtung durch ”Cruise Rollers” gebildet sein.
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Vorzugsweise ist seitlich an der Klappe eine Abdichtvorrichtung vorgesehen, welche die Klappe aerodynamisch nach außen abdichtet.
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Die Abdichtvorrichtung kann gegeneinander verschiebbare Seitenpaneele enthalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Schale des starren Hauptkörpers der Klappe und/oder der starre Bereich des sich zu der zweiten Beplankung hin erstreckenden Flügelschalenpaneels aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt.
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Weiterhin ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der flexible Bereich des sich zu der zweiten Beplankung hin erstreckenden Flügelschalenpaneels aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine teilweise Schnittansicht durch einen aerodynamischen Flügel mit einer auftriebserhöhenden Klappe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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1a) und b) vergrößerte Details von 1;
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2a) und b) eine Untersicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines aerodynamischen Flügels mit einer auftriebserhöhenden Klappe gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei die Schnittansicht von 1 entlang der Linie A-A in 2a) genommen ist;
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3 eine perspektivische Ansicht der auftriebserhöhenden Klappe gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1, wobei ein Halte- und Betätigungsmechanismus derselben etwas schematisiert dargestellt ist;
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4 eine perspektivische Darstellung der auftriebserhöhenden Klappe von 1 unter einem anderen Blickwinkel, wobei der Flügel weggelassen ist; und
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5a) bis e) Schnittansichten der auftriebserhöhenden Klappe von 1 in eingefahrenem Zustand (5a)) und in verschieden weit ausgefahrenem Zustand (5b) bis e)).
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In 1 ist im Querschnitt der vordere Bereich eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Tragflügels eines Flugzeugs dargestellt, an welchem eine auftriebserhöhende Klappe in Form einer Nasenklappe 20 vorgesehen ist.
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Der Flügel 10 enthält einen Flügelkasten 10a, an welchem, an seiner Oberseite, eine erste Beplankung 11, und an seiner Unterseite, eine zweite Beplankung 12 vorgesehen sind. An der Vorderseite des Flügelkastens sind die Beplankungen 11 , 12 durch einen Holm 13 in einem vorgegebenen Abstand zueinander gehalten. Nach vorne, also zu dem der Klappe 20 zugewandten Ende hin setzt sich die erste Beplankung 11 in Flügelprofilform teilweise in einer Flügelendabdeckung 14 fort.
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Die Klappe 20 umfasst einen Hauptkörper 21 mit einer das Flügelprofil nach vorne vervollständigenden Schale 21a. Der Hauptkörper 21 und seine Schale 21a haben eine starre Konfiguration.
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An der Unterseite des Hauptkörpers 21 setzt sich die Schale 21a in Richtung zu der zweiten Beplankung 12 des Flügelkastens 10a durch ein Flügelschalenpaneel 22 fort. Dieses ist an die Schale 21a des Hauptkörpers 21 fest angeschlossen und an ihrem der zweiten Beplankung 12 des Flügelkastens 10a zugewandten Ende gegen die zweite Beplankung 12 verschiebbar angeordnet. An der Innenseite des Flügelschalenpaneels 22 sind Verstärkungsrippen 25 vorgesehen, welche im wesentlichen in Flügeltiefenrichtung verlaufen und das Flügelschalenpaneel 22 stabilisieren und zu seiner Formtreue beitragen.
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Seitlich, das heißt, in der Ansicht von 1 am rückwärtigen Ende der Nasenklappe 20, sind gegeneinander verschiebbare Seitenpaneele 26, 27 vorgesehen, welche die Klappe 20 aerodynamisch nach außen abschließen.
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Am unteren Ende des Holms 13 kann auf dessen der Klappe 20 zugewandten Seite eine in Spannweitenrichtung verlaufende Verstärkungsleiste 29 vorgesehen sein, die, wie der vergrößerte Zeichnungsausschnitt in 1a) zeigt, hier einen viertelkreisförmigen Querschnitt hat und zur Aufnahme von Scherkräften am Übergang zwischen dem Flügelkasten 10a und der Klappe 20 dient.
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Das Flügelschalenpaneel 22 umfasst einen starren Bereich 22a, der dem Hauptkörper 21 der Klappe 20 benachbart und an seiner Rückseite durch die schon vorher genannten Verstärkungsrippen 25 stabilisiert ist, sowie einen flexiblen Bereich 22b, welcher sich dort befindet, wo das Flügelschalenpaneel 22 an der zweiten Beplankung 12 des Flügelkastens 10a anliegt.
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Die Klappe 20 kann, wie die 2a) und b) zeigen, als Nasenklappe nahe der Flügelwurzel des Flügels 10 vorgesehen sein, oder sie kann sich auch über einen größeren Bereich in Spannweitenrichtung des Flügels 10 erstrecken. Die Schnittansicht von 1 ist entlang der Linie A-A von 2a) genommen.
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3 zeigt in einer etwas schematisierten Darstellung einen Halte- und Betätigungsmechanismus, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet ist. Dieser dient dazu, die Klappe 20 am Flügelkasten 10a zu halten und die Klappe 20 im Sinne einer Verstellung zwischen einer ersten, eingefahrenen Position und einer zweiten, ausgefahrenen Position und natürlich in allen gewünschten dazwischen liegenden Positionen verstellbar zu machen.
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Dieser Halte- und Betätigungsmechanismus 23 umfasst eine Führungsschiene 23a, die kreisförmig gebogen ist, d. h. eine konstante Krümmung aufweist, wobei der Krümmungsmittelpunkt der Führungsschiene 23a eine virtuelle Drehachse 30 definiert, um welche die Klappe 20 bei ihrer Verstellung auf einer somit ebenfalls kreisförmigen Bahn verschiebbar ist.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, bildet die die erste Beplankung 11 an der Flügelvorderseite fortsetzende Flügelendabdeckung 14 eine kreisförmig gebogene Fläche um die virtuelle Drehachse 30, in 1 durch den Radiuspfeil dargestellt, entlang derer die Klappe 20 bei ihrer Verstellung verschoben wird. Das bedeutet, dass die Klappe 20 mit einem ersten Übergangsbereich 20a, welcher durch das der ersten Beplankung 11 zugewandte, also in der Figur das obere, Ende der Klappe 20 gegeben ist, bei der Verstellbewegung der Klappe 20 im wesentlichen immer spaltfrei an der Flügelendabdeckung 14 befindlich ist. Ein zweiter Übergangsbereich 20b, in welchem die Klappe 20 an der Unterseite des Flügels 10 in die Profilform der zweiten Beplankung 12 übergeht, ist durch das rückwärtige Ende des Flügelschalenpaneels 22, das heißt am Ende des zweiten, flexiblen Paneelbereichs 22b gegeben.
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Die Führungsschiene 23a verfügt an ihrer der virtuellen Drehachse 30 zugewandten Seite, also in 3 an ihrer unteren Seite, über eine Verzahnung, in welche die Verzahnung eines Antriebsritzels 23c eines in der Figur nicht eigens dargestellten Drehantriebs eingreift. Die Führungsschiene 23a bildet somit eine mit dem Antriebsritzel 23c zusammenwirkende Zahnstange, so dass die Klappe 20 über den das Antriebsritzel 23c antreibenden Drehantrieb verstellbar ist. Bei dem hier zum Zwecke der Erläuterung lediglich schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Führungsschiene 23a fest gelagert am Flügelkasten 10a, das Antriebsritzel 23c und dessen nicht gezeigter Drehantrieb sind im Inneren der Klappe 20 vorgesehen und mit dieser beweglich. Selbstverständlich kann umgekehrt die Führungsschiene 23a auch fest verbunden sein mit der Klappe 20 und sich zusammen mit dieser bewegen, und das Antriebsritzel 23c und dessen Drehantrieb im Flügelkasten 10a vorgesehen sein.
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Die Klappe 20 ist mit der Führungsschiene 23a ortsfest angeordnet und beweglich zum Flügel 10a durch einen Betätigungsmechanismus 23 gelagert. Die korrekte Funktion des Halte- und Betätigungsmechanismus 23 ist durch die Führungsrollen 23b, das Antriebsritzel 23c und durch den nicht gezeigten Drehantrieb sichergestellt, die bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel im Vorderholm 13 ortsfest angeordnet sind.
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Die 5a) bis e) zeigen Schnittansichten des vorderen Bereichs des Flügelkastens 10a und der Nasenklappe 20 ähnlich 1. In 5a) ist die vollständig eingefahrene erste Position der Klappe 20 entsprechend 1 gezeigt, in welcher die Klappe 20 die Flügelendabdeckung 14 größtenteils überdeckt und somit das Flügelprofil an der Flügelnase vervollständigt und die Reiseflugkonfiguration des Flügels 10 bildet.
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5e) zeigt die Klappe 20 in der zweiten, vollständig ausgefahrenen Position, in welcher die Klappe 20 nur noch einen kleinen Teil der Flügelendabdeckung 14 überlappt und welche eine Start- und/oder Landekonfiguration des Flügels 10 für maximale Auftriebserhöhung darstellt. Die Klappenverstellung erfolgt im Sinne einer Fowler-Bewegung, bei der eine Vergrößerung der Profilwölbung mit gleichzeitig einer Verlängerung des Flügelprofils in Flügeltiefenrichtung verbunden ist.
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Die 5b) bis d) zeigen drei Zwischenstellungen.
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Wie aus einem Vergleich der 5a) bis e) ersichtlich ist, bewegt sich beim Ausfahren der Klappe 20 der der ersten Beplankung 11 zugewandte erste Übergangsbereich 20a auf einer kreisförmigen Bahn um die virtuelle Drehachse 30, vergleich 1, wogegen der am Ende des Flügelschalenpaneels 22 befindliche, der zweiten Beplankung 12 zugewandte zweite Übergangsbereich 20b mit der Ausfahrbewegung der Klappe 20 entlang der zweiten Beplankung 12 in Flügeltiefenrichtung nach vorne geschleppt wird. Dabei verbleibt der zweite Übergangsbereich 20b des Flügelschalenpaneels 20 stets in dichter, im wesentlichen spaltfreier Anlage an der zweiten Beplankung 12. Die Klappe 20 ist somit in jeder Stellung, das heißt in der in 5a) gezeigten ersten, eingefahrenen Position, in der in 5b) gezeigten zweiten, ausgefahrenen Position und in jeder dazwischen einnehmbaren Zwischenstellung, wie in den 5b) bis d) gezeigt, in dichter, im wesentlichen spaltfreier Anlage an der ersten Beplankung 11 und/oder der Flügelendabdeckung 14 bzw. an der zweiten Beplankung 12.
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Wie die perspektivische Darstellung von 4 erkennen lässt, ist das den Hauptkörper 21 der Klappe 20 in Richtung zu der zweiten Beplankung 12 des Flügelkastens 10a fortsetzende Flügelschalenpaneel 22, wie bereits weiter oben beschrieben, gebildet durch einerseits einen näher zum Hauptkörper 21 hin befindlichen ersten, starren Paneelbereich 22a und andererseits durch einen, weiter weg vom Hauptkörper 21 befindlichen zweiten, flexiblen Paneelbereich 22b. Dieser bildet eine zur Anlage an der zweiten Beplankung 12 des Flügelkastens 10a vorgesehene flexible Abdichtlippe.
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Bei einer Herstellung des Flügelschalenpaneels 22 aus faserverstärkten Kunststoffen kann der erste, starre Paneelbereich 22a vorzugsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt sein, wogegen der die Dichtlippe bildende zweite, flexible Paneelbereich 22b aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt sein kann. Die die Flügelnase bildende Schale 21a der Klappe 20 kann ebenfalls in starrer Weise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt sein. Vorzugsweise sind, im Sinne einer Festigkeitserhöhung, die Schale 21a und der erste, starre Paneelbereich 22a integral, d. h. einstückig ausgebildet. Die Paneelbereiche 22a und 22b können durch Niet- oder Schraubverbindung oder auf eine andere geeignete Weise miteinander verbunden sein.
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Die in 1 und 4 dargestellten, gegeneinander verschiebbaren Seitenpaneele 26, 27 sind durch ein in seiner Länge veränderbares Kopplungselement am Flügelkasten 10a angeschlossen.
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Wie 1 erkennen lässt, hat der Bereich der zweiten Beplankung 12, entlang dessen der zweite Übergangsbereich 20b, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel also der als flexible Dichtlippe ausgebildete zweite Paneelbereich 22b, bei Klappenverstellung gegenüber der zweiten Beplankung 12 verschiebbar ist, einen im wesentlichen tangentialen Verlauf bezüglich der virtuellen Drehachse 30. Dies bedeutet, dass die vorher genannte schleppende Bewegung des zweiten Übergangsbereichs 20b entlang der zweiten Beplankung 12 nur in geringem Maße eine Verformung des zweiten Paneelbereichs 22b an dieser Stelle erforderlich macht.
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In Spannweitenrichtung gesehen enthält der Halte- und Betätigungsmechanismus 23 des dargestellten Ausführungsbeispiels mehrere in dieser Richtung beabstandet angeordnete kreisbogenförmige Führungsscheinen 23a entsprechend der Darstellung in 3. Diese sind mit den Mittelpunkten ihrer Krümmung jeweils um die virtuelle Drehachse 30 angeordnet, das heißt, die Bewegung der Führungsschiene 23a und damit auch die Bewegung der Klappe 20 erfolgt um die ebenfalls in Spannweitenrichtung verlaufende virtuelle Drehachse 30, von der in 1 nur ein Punkt dargestellt ist.
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Diese mehreren in Spannweitenrichtung des Flügels 10 beabstandet angeordneten kreisbogenförmigen Führungsschienen 23a können den gleichen Krümmungsradius aufweisen, oder sie können einen verschiedenen, typischerweise mit Spannweitenrichtung abnehmenden Krümmungsradius aufweisen.
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Die die erste Beplankung 11 nach vorne in Flügelprofilform fortsetzende Flügelendabdeckung 14 hat typischerweise einen mit Spannweitenrichtung abnehmenden Krümmungsradius, mit der auch eine Verjüngung des Hauptkörpers 21 der Klappe 20 in Spannweitenrichtung verbunden ist. Typischerweise nehmen bei einer solchen Konfiguration die Krümmungsradien der Führungsschienen 23a und der Flügelendabdeckung 14 in gleichem Verhältnis ab.
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Wie 1 und insbesondere die vergrößerte Detaildarstellung von 1b) zeigt, ist an der zweiten Beplankung 12 eine zur Aufnahme des sich zu dieser hin erstreckenden Endes des Flügelschalenpaneels 22 dienende Ausnehmung 24 vorgesehen, durch welche sich zumindest bei eingefahrener Klappenstellung ein im wesentlichen glatter, das heißt stufenfreier Übergang vom Flügelschalenpaneel 22 der Klappe 20 zur zweiten Beplankung 12 des Flügelkastens 10a ergibt. Diese Ausnehmung 24 hat eine Tiefe, die im wesentlichen der Dicke des Flügelschalenpaneels 22 entspricht.
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Zur Verriegelung des Flügelschalenpaneels 22 der Klappe 20 gegenüber dem Flügelkasten 10a bei eingefahrener Klappe, also wenn sich die Klappe 20 in der in den 1 und 5a) gezeigten Reiseflugposition befindet, können an der Innenseite des Flügelschalenpaneels 22 nahe dem Holm 13 des Flügelkastens 10a Verriegelungsvorrichtungen in Form von an sich bekannten so genannten ”Cruise-Rollers” vorgesehen sein, die in 1 jedoch nicht eigens dargestellt sind.
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Durch den im wesentlichen spaltfreien Übergang der Klappe 20 an die erste Beplankung 11 bzw. die diese fortsetzende Flügelendabdeckung 14 am ersten Übergangsbereich 20a einerseits und zu der zweiten Beplankung 12 am zweiten Übergangsbereich 20b andererseits ergibt sich ein im wesentlichen unterbrechungsfrei vollständiges Flügelgesamtprofil, mit welchem eine aerodynamisch günstige Stromlinienführung verbunden mit starker Auftriebserhöhung, geringem Widerstand und wenig Lärmerzeugung einhergeht. Hierbei ist insbesondere von Vorteil eine insgesamt im wesentlichen stetige Form des Flügelgesamtprofils, die frei ist von Wirbelgebieten an der Flügelunterseite und anderen zur Erzeugung von Wirbeln beitragenden abgeschirmten Leegebieten.
