DE102008035978A1

DE102008035978A1 - Method for blowout letting of eddies formed at flooded or drift surfaces, involves bringing thermal energy in current in such manner that it arrives in range of eddies

Info

Publication number: DE102008035978A1
Application number: DE200810035978
Authority: DE
Inventors: Martin Prof. Dr. Rein
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-01
Also published as: DE102008035978B4

Abstract

The method involves bringing thermal energy in a current in such a manner that it arrives in the range of eddies. The thermal energy is brought by gas, dust or mist forming substrate, which is injected into the current. An independent claim is included for a device for delta impeller for blowout letting of eddies formed at flooded or drifts surfaces.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Platzenlassen von Wirbeln mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Platzenlassen von Wirbeln mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 13.The This invention relates to methods of bursting vertebrae having the features of the preamble of the independent claim 1 and a device for bursting vertebrae with the features of the preamble of independent claim 13.

Bei der vorliegenden Erfindung geht es um das Platzenlassen von Wirbeln, die sich an überströmten Auf- oder Abtriebsflächen ausbilden. Insbesondere handelt es sich um Auftriebsflächen eines Flugzeugs. Entsprechend besteht die Strömung, die die Auf- oder Abtriebsfläche überströmt, normalerweise aus Gas, in der Regel Luft. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung aber auch zur Anwendung bei Strömungen aus anderen Fluiden, wie beispielsweise Flüssigkeiten einsetzbar.at the present invention is about the bursting of vertebrae, which are on overflowed up or driven surfaces form. In particular, these are lifting surfaces of an airplane. Accordingly, there is the flow that the Overhead or driven surface overflowed, usually made of gas, usually air. in principle however, the present invention is also applicable to flows from other fluids, such as liquids used.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Der Auftrieb von Flugzeugen ist unmittelbar mit der Erzeugung von Wirbeln verbunden. Hinter den Tragflügeln eines Flugzeugs bildet sich ein Wirbelpaar aus. Dieses kann für nachfolgende Flugzeuge gefährlich sein und bestimmt den notwendigen Sicherheitsabstand zwischen aufeinander folgenden Flugzeugen bei Start und Landung. Da die Wirbelstärke unmittelbar mit dem Auftrieb korreliert ist, und ein. bestimmtes Gewicht eines Flugzeugs einen bestimmten Auftrieb erfordert, ist insbesondere hinter schweren Verkehrs- und Transportflugzeugen ein großer Sicherheitsabstand erforderlich. Die damit einhergehende Verringerung der Start- bzw. Landefrequenz ist aus wirtschaftlichen Gründen unerwünscht.Of the Buoyancy of aircraft is immediate with the generation of vertebrae connected. Forming behind the wings of an aircraft a vortex pair out. This can be for subsequent aircraft be dangerous and determine the necessary safety distance between successive aircraft at take-off and landing. As the vortex strength correlates directly with the buoyancy is, and one. certain weight of a plane a certain Buoyancy is particularly behind heavy traffic and Transport aircraft a large safety margin required. The concomitant reduction in take-off or landing frequency is undesirable for economic reasons.

Eine zumindest teilweise Vernichtung der Wirbel hinter einem startenden oder landenden Flugzeug ist dadurch möglich, dass die Wirbel gezielt zum Platzen gebracht werden. Hierzu ist es aus der DE 199 50 403 C2 bekannt, das sich hinter Tragflügeln von Flugzeugen ausbildende Hauptwirbelpaar durch Wirbel mit gegensinniger Zirkulation, die sowieso grundsätzlich vorhanden sind, zu destabilisieren. Damit die Wirbel gegenläufiger Zirkulation miteinander Wechselwirken können, müssen sie hinter dem startenden bzw. landenden Flugzeug auf eine Höhe gebracht werden. Hierzu wird der Einsatz sogenannter Winglets vorgeschlagen.An at least partial destruction of the vortex behind a starting or landing aircraft is possible because the vortexes are deliberately burst. For this it is from the DE 199 50 403 C2 known to destabilize behind mainspring wings of aircraft forming main vortex pair by vortex with opposite circulation, which are basically present anyway. For the vortices of countercurrent circulation to interact with each other, they must be brought to a height behind the departing or landing aircraft. For this purpose, the use of so-called winglets is proposed.

Bei Flugzeugen mit stark gepfeilten Flügeln, z. B. sogenannten Delta- oder Lambda-Flügeln, werden die Flügelvorderkanten unter einem spitzen Winkel angeströmt. Dabei kann sich insbesondere bei größeren Anstellwinkeln der Flügel die Strömung an den Flügelvorderkanten ablösen. Die abgelöste Strömung rollt sich zu Wirbeln auf, die über den Tragflügeloberseiten liegen. Der geringe Druck in den Wirbeln liefert einen zusätzlichen Beitrag zum Auftrieb. Die Wirbel können jedoch platzen, was zum Verschwinden des zusätzlichen Beitrags des jeweiligen Wirbels zum Auftrieb führt. Geschieht das Wirbelglatzen über dem rechten und linken Tragflügel unsymmetrisch zur Symmetrieebene des Flugzeugs, entstehen Rollmomente. Treten diese unkontrolliert auf, bedeuten sie eine große Gefährdung; gezielt hervorgerufen könnte das entstehende Rollmoment jedoch zur Unterstützung schneller Flugmanöver genutzt werden. Es ist daher von Interesse, den Vorgang des Wirbelplatzens durch geeignete Maßnahmen zu kontrollieren. Diese Maßnahmen müssen grundsätzlich eine schnelle Reaktion hervorrufen. Hierzu sind mechanische Verfahren, d. h. Klappen, nicht immer genügend schnell und aus Gründen einer erhöhten Radarsignatur vielfach grundsätzlich zu vermeiden. Eine Einflussnahme auf das Wirbelglatzen durch Ausblasen von Luft ist versucht worden, hat aber bislang keinen nennenswerten Erfolg gezeigt.at Airplanes with heavily swept wings, z. B. so-called Delta or lambda wings, the wing leading edges flowed in at an acute angle. It can be especially at larger angles of attack of the wings detach the flow at the wing leading edges. The detached flow rolls up into eddies, which lie above the wing tops. Of the low pressure in the vertebrae provides an extra Contribution to the buoyancy. But the eddies can burst, what to the disappearance of the additional contribution of each vortex leads to buoyancy. Hurries over the vortex glans the right and left wing asymmetric to the plane of symmetry of the aircraft, roll moments arise. Join these unchecked on, they mean a great danger; targeted However, the resulting rolling moment could cause the Support faster flight maneuvers are used. It is therefore of interest to undergo the process of vertebral bursting to take appropriate action. These measures basically have to cause a quick reaction. For this purpose, mechanical methods, d. H. Flaps, not always enough fast and for reasons of increased radar signature in many cases to avoid. An influence vortexing by blowing air out has been tried but has so far shown no appreciable success.

In Zheltovodov, A. A., Pimonov, E. A., Knight, D. D. (2007) Numerical modeling of vortex/shock wave interaction and its transformation by localized energy deposition, Shock Waves, Vol. 17, Seiten 273–290 , sind theoretisch/numerische Untersuchungen zur Wirkung eines lokalen Energieeintrags auf Wirbel in Überschallströmungen beschrieben. Es konnte numerisch gezeigt werden, dass der Eintrag von Energie ein Platzen der Wirbel bewirken kann. In der numerischen Rechnung wird der Energieeintrag ausschließlich mathematisch modelliert. Als mögliche praktische Vorgehensweisen zur Einbringung der Energie in die Strömung wird die Verwendung kontinuierlicher oder gepulster Laser sowie der Einsatz von Mikrowellen oder Methoden der Magnetohydrodynamik vorgeschlagen, und auf diese Weise werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 in eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 12 offenbart.In Zheltovodov, AA, Pimonov, EA, Knight, DD (2007) Numerical modeling of vortex / shock wave interaction and its transformation by localized energy deposition, Shock Waves, Vol. 17, pages 273-290 , theoretical / numerical investigations on the effect of local energy input on vortices in supersonic flows are described. It could be numerically shown that the entry of energy can cause a burst of vortex. In the numerical calculation, the energy input is mathematically modeled only. As possible practical procedures for introducing the energy into the flow, the use of continuous or pulsed lasers and the use of microwaves or methods of magnetohydrodynamics is proposed, and in this way a method having the features of the preamble of independent claim 1 in a device with the Features of the preamble of independent claim 12 disclosed.

Ein weiteres Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und eine weitere Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 12 sind aus Patel, M. P., Ng, T. T., Vasudevan, S., Corke, T. C., He, C. (2006) Plasma Actuators for Hingeless Aerodynamic Control of an Unmanned Vehicle, AIAA paper 2006–3495 , bekannt. Hier wird im Modellversuch eine Beeinflussung der Wirbel über stark gepfeilten Flügeln mittels Plasmaaktuatoren erreicht. Eine gute Wirkung tritt auf, wenn die Aktuatoren direkt an der Flügelvorderkante auf der Windseite nahe der Ablöselinie angebracht werden. Es handelt sich hierbei um eine Beeinflussung der Grenzschicht durch Energieeintrag über elektrische Felder direkt an der überströmten Oberfläche. Über Versuche im Labormaßstab hinaus, bei denen die Strömungsgeschwindigkeiten jeweils weit unter typischen Flutgeschwindigkeiten lagen, haben Versuche, Wirbel über stark gepfeilten Flügeln mit Plasmaaktuatoren zu beeinflussen, bislang noch keine positiven Effekte gezeigt. Auch bei den Versuchen im Labormaßstab sind diese Effekte nur eng begrenzt.Another method having the features of the preamble of independent claim 1 and another apparatus having the features of the preamble of independent claim 12 are known from Patel, MP, Ng, TT, Vasudevan, S., Corke, TC, He, C. (2006) Plasma Actuators for Hingeless Aerodynamic Control of an Unmanned Vehicle, AIAA paper 2006-3495 , known. Here, in the model experiment, an influence of the vortex on heavily swept wings is achieved by means of plasma actuators. A good effect occurs when the actuators are mounted directly on the wing leading edge on the windward side near the detachment line. This is an influencing of the boundary layer by energy input via electric fields directly at the overflowed surface. About attempts in the In addition to laboratory scale, where the flow velocities were each far below typical flood velocities, attempts to influence vortices via heavily swept wings with plasma actuators have so far shown no positive effects. Even in laboratory scale experiments, these effects are only very limited.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 13 aufzuzeigen, mit denen es möglich ist, Wirbel auch bei realen Fluggeschwindigkeiten an realen Flugzeugen mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit platzen zu lassen.Of the Invention is based on the object, a method with the features the preamble of independent claim 1 and a device having the features of the preamble of the independent Claim 13, with which it is possible Whirl even at real airspeeds on real aircraft burst at high reaction speed.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 12 definiert. Die abhängigen Patentansprüche 14 bis 19 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der neuen Vorrichtung. Die abhängigen Ansprüche 20 und 21 sind auf einen Deltaflügler mit einer neuen Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche gerichtet.The The object of the invention is achieved by a method having the features of independent claim 1 and a device solved with the features of independent claim 13. Preferred embodiments of the new method are defined in the dependent claims 2 to 12. The dependent claims 14 to 19 relate preferred embodiments of the new device. The dependent claims 20 and 21 are to a Deltaflügler with a new device after one of the preceding claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei dem neuen Verfahren wird die thermische Energie mittels eines gas-, staub- oder nebelförmigen Trägermaterials in die Strömung eingebracht, das in die Strömung injiziert wird. Das heißt, die Energie wird nicht in Form elektromagnetischer Felder durch Laser, Mikrowellen oder Plasmaaktuatoren sondern massegebunden in die Strömung eingebracht. Dabei geht es aber nicht nur um das Injizieren des Trägermaterials im Sinne eines Ausblasens in die Grenzschicht der Strömung, was als Maßnahme zur Grenzschichtbeeinflussung an überströmten Flächen grundsätzlich bekannt ist. Vielmehr dient das Trägermaterial dazu, thermische Energie in die Strömung jenseits der Grenzschicht einzutragen, indem es bereits mit gegenüber der Strömung erhöhter Temperatur in diesen Teil der Strömung injiziert wird und/oder eine exotherme Reaktion des Trägermaterials in diesem Teil der Strömung ausgelöst wird. Insbesondere kann eine Ausgangssubstanz zu dem heißen Trägermaterial für thermische Energie verbrannt werden, bevor dieses in die Strömung injiziert wird, oder das Trägermaterial wird in der Strömung verbrannt, wobei die Verbrennung mit Sauerstoff aus der Strömung erfolgen kann. In jedem Fall können mit dem Trägermaterial sehr schnell sehr große Mengen an thermischer Energie gezielt in die Strömung und damit in die Wirbel eingebracht werden, was mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit zu einem Platzen des jeweiligen Wirbels führt. Dabei ist es kein zwingendes Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass das Trägermaterial oder auch die mit ihm eingebrachte thermische Energie unmittelbar in den jeweiligen Wirbel eingebracht, also bspw. direkt in den Wirbel injiziert wird. Es ist vielmehr ausreichend, wenn das Trägermaterial bzw. die thermische Energie so in die Strömung eingebracht wird, dass sie irgendwie in den Bereich des Wirbels gelangt.at The new method uses thermal energy by means of a gas, dust or fog-like carrier material in the Introduced flow, which injected into the flow becomes. That is, the energy is not in the form of electromagnetic Fields by laser, microwaves or plasma actuators but grounded introduced into the flow. It's not just about that to inject the carrier material in the sense of a blow-out in the boundary layer of the flow, what as a measure to Boundary layer influence on overflow areas is basically known. Rather, the carrier material is used to, thermal energy in the flow beyond the boundary layer enter by already having opposite to the flow elevated temperature in this part of the flow is injected and / or an exothermic reaction of the carrier material in this part of the flow is triggered. Especially may be a starting material to the hot carrier material for thermal energy to be burned before this in the flow is injected, or the carrier material is burned in the flow, the combustion with Oxygen can be taken from the flow. In any case can very quickly with the substrate very quickly large amounts of thermal energy targeted into the flow and thus be introduced into the vortex, resulting in a high reaction rate leads to a burst of the respective vortex. It is it is not a mandatory feature of the present invention that the Carrier material or the introduced with him thermal Energy introduced directly into the respective vortex, so for example. injected directly into the vertebra. It is enough, if the carrier material or the thermal energy so is introduced into the flow that they somehow in reaches the area of the vortex.

Wenn vor dem Injizieren des bereits heißen Trägermaterials dieses heiße Trägermaterial durch Verbrennen einer Ausgangssubstanz generiert wird, kann das heiße Trägermaterial von einem Triebwerk des die Auf- oder Abtriebsflächen aufweisenden Flugzeugs abgezweigt werden. Zu diesem Zweck kann aber auch eine zusätzliche Brennkammer vorgesehen sein.If before injecting the already hot carrier material this hot carrier material by burning a Starting material is generated, the hot carrier material from an engine of the up or driven surfaces having aircraft be diverted. But for this purpose can also be an additional Be provided combustion chamber.

Wenn die thermische Energie erst durch eine exotherme Reaktion des Trägermaterials in der Strömung freigesetzt wird, kann diese exotherme Reaktion im Sinne einer provozierten Selbstzündung allein durch Erzeugen eines reaktionsfähigen Gemisches bei einem zu seiner Entzündung geeigneten Druck in der Strömung gezündet werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die exotherme Reaktion gezielt durch lokale Überhitzung ausgelöst wird. Diese lokale Überhitzung kann durch eine Zündkerze oder anderweitige elektrische Entladung oder auch durch fokussierte elektromagnetische Strahlung hervorgerufen werden. Dabei kann die lokale Überhitzung des Trägermaterials direkt am Ort seiner Injektion erfolgen oder aber auch stromab des Orts seines Injizierens, um an eben diesem stromab liegenden Ort die thermische Energie aus dem Trägermaterial freizusetzen.If the thermal energy only by an exothermic reaction of the carrier material in the flow is released, this can be exothermic Reaction in the sense of a provoked self-ignition alone Generating a reactive mixture at a zu his inflammation suitable pressure in the flow to be detonated. It is preferred, however, if the exothermic Reaction triggered specifically by local overheating becomes. This local overheating can be caused by a spark plug or other electrical discharge or by focused electromagnetic Radiation can be caused. This can be the local overheating of the carrier material take place directly at the site of its injection or even downstream of the place of his injecting, just to this downstream location the thermal energy from the substrate release.

Besonders effektiv wird das Trägermaterial bei dem neuen Verfahren dann eingesetzt, wenn es im Bereich der Wirbelachse des jeweiligen Wirbels injiziert wird. Hierzu kann das Trägermaterial an der Spitze des jeweiligen Wirbels, d. h. im Bereich einer Ablöselinie der Strömung von der Auf- oder Abtriebsfläche injiziert werden. Denkbar ist auch ein Injizieren des Trägermaterials an einem Ort stromab der Flügelvorderkante, z. B. von der Flügeloberseite aus senkrecht von der Flügeloberfläche weg.Especially the carrier material becomes effective in the new process then used, if it is in the area of the vortex axis of the respective Vertebra is injected. For this purpose, the carrier material at the top of each vortex, d. H. in the area of a detachment line the flow from the driving or driven surface be injected. It is also conceivable to inject the carrier material at a location downstream of the leading edge of the wing, e.g. B. of the Wing top from perpendicular to the wing surface path.

Wenn das Trägermaterial bei einem Deltaflügler, wobei dieser Begriff hier so weit auszulegen ist, dass er auch Lambdaflügler abdeckt, einseitig injiziert und ggf. zu einer exothermen Reaktion gebracht wird, kann hiermit gezielt ein Rollmoment hervorgerufen werden, um ein Flugmanöver einzuleiten. Diese Möglichkeit wird mit dem neuen Verfahren ohne die Erhöhung der Radarsignatur des Deltaflüglers erzielt.If the carrier material in a delta flier, which term is to be interpreted here so far that it also covers lambda control, injected on one side and possibly brought to an exothermic reaction, hereby a targeted rolling moment can be caused to initiate a maneuver. This possibility is achieved with the new method without increasing the radar signature of the delta flight achieved.

Für das gezielte Platzeniassen der Wirbel eines Hauptwirbelpaars hinter einem Verkehrsflugzeug kann das Trägermaterial in der Nähe der Flügelspitzen und/oder der Flügelhinterkante in die Strömung eingebracht werden. Es versteht sich, dass das Einbringen des Trägermaterials auch dann, wenn eine kontinuierliche Wirkung erzielt werden soll, gepulst erfolgen kann, solange sich der Wirbel zwischen den einzelnen Pulsen des Injizierens des Trägermaterials nicht wieder ausbildet. Ein gepulstes Einbringen des Trägermaterials kann beispielsweise Vorteile bei seiner gewünschten Verteilung oder seinem sparsamen Gebrauch bieten oder auch auf periodische oder intermittierende Vorgänge in der Strömung abgestimmt sein.For the targeted Platzeniassen the vortex of a Hauptwirbelpaars behind A commercial aircraft may have the carrier material nearby the wing tips and / or the trailing edge of the wing be introduced into the flow. It is understood that the introduction of the carrier material even if a continuous Effect is to be achieved, can be pulsed as long as the vortex between the individual pulses of Injizierens the carrier material not training again. A pulsed introduction of the carrier material for example, benefits in its desired distribution or its use sparingly or periodic or intermittent processes in the flow be coordinated.

Bei dem Trägermaterial kann es sich insbesondere um ein Gas handeln, insbesondere wenn das Trägermaterial bereits beim Injizieren heiß ist. Das Trägermaterial kann aber auch aus einem Pulver eines Feststoffs (Staub) oder Tröpfchen einer Flüssigkeit (Nebel) in einer gasförmigen Trägersubstanz ausgebildet werden, wobei sich diese Beispiele sämtlich auf eine gasförmige Strömung beziehen. Im Falle einer Flüssigkeitsströmung kommen auch flüssige Trägermaterialien bzw. Suspensionen in einer Trägerflüssigkeit in Frage.at the carrier material may in particular be a gas act, especially when the substrate already at Injecting is hot. But the carrier material can also from a powder of a solid (dust) or droplets a liquid (mist) in a gaseous Carrier be formed, these examples all refer to a gaseous flow. In the event of a liquid flow are also liquid Support materials or suspensions in a carrier liquid in question.

Bei der neuen Vorrichtung zum Platzenlassen von Wirbeln weisen Mittel zum Einbringen thermischer Energie in die Strömung mindestens eine Düse zum Injizieren des gas- oder nebelförmigen Trägermaterials in die Strömung auf. Dabei können die Mittel weiterhin eine Quelle für das Trägermaterial aufweisen, die das Trägermaterial an der Düse mit gegenüber der Strömung erhöhter Temperatur bereitstellt. Diese Quelle kann ein Brenner sein, der das heiße Trägermaterial durch Verbrennen eines Ausgangsmaterials generiert.at the new device for the letting of vertebrae have means for introducing thermal energy into the flow at least a nozzle for injecting the gaseous or fog-like carrier material into the flow. The funds can continue to do so have a source for the carrier material, which the carrier material on the nozzle with opposite the flow of elevated temperature provides. This source can be a burner, which is the hot carrier material generated by burning a source material.

Die Mittel können aber auch eine Einrichtung zum Entzünden des Trägermaterials in der Strömung aufweisen, wobei diese Einrichtung stromab der Düse angeordnet sein kann.The Means can also be a means of ignition of the carrier material in the flow, this device being located downstream of the nozzle can.

Typischerweise wird die Einrichtung eine lokale Überhitzung des Trägermaterials durch elektrische Entladung oder fokussierte elektromagnetische Strahlung hervorrufen und dadurch eine exotherme Reaktion des Trägermaterials auslösen.typically, the device will cause a local overheating of the carrier material by electrical discharge or focused electromagnetic radiation cause and thereby an exothermic reaction of the carrier material trigger.

Die Düse zum Injizieren des Trägermaterials ist vorzugsweise im Bereich der Wirbelachse eines Wirbels angeordnet und dazu beispielsweise im Bereich einer Ablöselinie der Strömung von der Auf- oder Abtriebsfläche platziert.The Nozzle for injecting the carrier material is preferred arranged in the region of the vortex axis of a vortex and, for example, to in the region of a detachment line of the flow of placed on the driving or driven surface.

Bei einem Deltaflügler mit der neuen Vorrichtung ist auf jeder Seite seines Deltaflügels mindestens eine Düse vorgesehen, über die die Flugzeugsteuerung das Trägermaterial ein- oder beidseitig in die Strömung über den Deltaflügel injiziert, um die mit den sich über dem Deltaflügel ausbildenden Wirbel verbundenen Rollmomente gezielt zu beeinflussen.at a delta flier with the new device is on everyone Side of its delta wing at least one nozzle provided via which the aircraft control the carrier material one or both sides in the flow over the Delta wings are injected with the ones over the delta wing forming vortex associated rolling moments to influence specifically.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The in the introduction to the description advantages of features and combinations of several Features are merely exemplary and may be alternative or cumulatively without compelling advantages of embodiments of the invention must be achieved. Other features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several Components to each other and their relative arrangement and operative connection - to remove. The combination of features of different embodiments the invention or features of different claims is also different from the chosen relationships the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to such features, in separate drawings are shown or mentioned in their description. These Features may also be consistent with features of different claims be combined. Likewise, in the claims listed features for further embodiments the invention omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.in the The invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings explained and described.

1 zeigt eine Ansicht von oben auf einen Deltaflügler mit schematischer Darstellung der sich über seiner Oberseite ausbildenden Wirbel und deren Platzens. 1 shows a view from above of a delta flyer with a schematic representation of the forming over its top vortex and their bursting.

2 skizziert die Anordnung von Düsen für ein Trägermaterial zum Einbringen thermischer Energie in die Wirbel bei dem Deltaflügler gemäß 1 2 outlines the arrangement of nozzles for a carrier material for introducing thermal energy into the vortices in the delta flyer according to 1

3 skizziert weitere Orte für derartige Düsen und Einrichtungen zum Zünden einer Verbrennung eines brennbaren Trägermaterials bei dem Deltaflügler gemäß 1. 3 outlines further locations for such nozzles and devices for igniting combustion of a combustible carrier material in the delta flyer according to FIG 1 ,

4 skizziert einen Schnitt durch eine Düse in der Flügelvorderkante des Deltaflüglers gemäß den 1 bis 3 in einer ersten Ausführungsform. 4 outlines a section through a nozzle in the wing leading edge of the delta wing according to the 1 to 3 in a first embodiment.

5 skizziert einen Schnitt durch eine Düse in der Flügelvorderkante des Deltaflüglers gemäß den 1 bis 3 in einer zweiten Ausführungsform; und 5 Sketches a section through a Nozzle in the wing leading edge of the delta wing according to 1 to 3 in a second embodiment; and

6 skizziert einen Schnitt durch eine Düse in der Flügelvorderkante des Deltaflüglers gemäß den 1 bis 3 in einer dritten Ausführungsform mit stromab der Düse angeordneter Einrichtung zum Entzünden des brennbaren Trägermaterials. 6 outlines a section through a nozzle in the wing leading edge of the delta wing according to the 1 to 3 in a third embodiment, with means arranged downstream of the nozzle for igniting the combustible carrier material.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

In 1 ist ein Deltaflügler 1 in einer Ansicht von oben schematisch wiedergegeben. Der Deltaflügel 2 des Deltaflüglers 1 weist zwei unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufende Flügelvorderkanten 3 und eine Flügelhinterkante 4 auf, wobei die Flügelhinterkante nicht wie in 1 gezeigt gradlinig verlaufen muss. Nahe der Nase 5 des Deltaflügels 2 beginnen Ablöselinien 6, die sich entlang der Flügelvorderkanten 3 erstrecken. An den Ablöselinien 6 löst die Strömung die Strömung um den Deltaflügel 2 ab und beginnt sich über der Oberseite 8 des Deltaflügels 2 zu Wirbeln 7 aufzurollen. Diese Wirbel über der Oberseite 8 des Deltaflügels 2 sind hier nur durch ihre Wirbelachsen wiedergegeben. Die Wirbel 7 können noch über dem Deltaflügel 2 platzen. Die Vergrößerte Ausdehnung des Geplatzten Wirbels 10 ist in 1 angedeutet. Durch das Platzen der Wirbel 7 geht ein von ihnen bereitgestellter Beitrag zum Auftrieb des Deltaflügels 2 verloren. Entsprechend resultiert, wenn das Wirbelplatzen nicht symmetrisch zu der Symmetrieebene 11 des Deltaflüglers 1 erfolgt, ein Rollmoment um die Längsachse des Deltaflüglers 1.In 1 is a delta flier 1 shown schematically in a view from above. The delta wing 2 of the delta flier 1 has two wing leading edges at an acute angle to each other 3 and a wing trailing edge 4 on, with the wing trailing edge not as in 1 shown must be straight. Near the nose 5 of the delta wing 2 begin detachment lines 6 extending along the wing leading edges 3 extend. At the detachment lines 6 the flow releases the flow around the delta wing 2 and starts over the top 8th of the delta wing 2 to twirl 7 roll up. These vertebrae over the top 8th of the delta wing 2 are reproduced here only by their vortex axes. The vortex 7 can still over the delta wing 2 burst. The enlarged extent of the ruptured vertebra 10 is in 1 indicated. By the bursting of the vortex 7 goes one of them provided contribution to the buoyancy of the delta wing 2 lost. Accordingly, if the vortex burst does not occur symmetrically to the plane of symmetry 11 of the delta flier 1 takes place, a roll moment about the longitudinal axis of the delta flipper 1 ,

Um dieses Rollmoment entweder gezielt zu verhindern oder aber gezielt hervorzurufen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Trägermaterial für thermische Energien in die Strömung, die den Deltaflügel 2 überströmt, injiziert. Dazu sind am Beginn der Ablöselinien 6 gemäß 1 in der Nähe der Nase 5 des in 2 dargestellten Deltaflügels 2 Düsen 12 vorgesehen, über die dieses Trägermaterial so injiziert werden kann, dass es sich längs der Wirbelachsen 9 über der Oberfläche 8 des Deltaflügels 2 verteilt.In order to prevent this rolling moment either targeted or deliberately evoke, according to the present invention, a carrier material for thermal energy in the flow, the delta wing 2 overflowed, injected. These are at the beginning of the detachment lines 6 according to 1 near the nose 5 of in 2 illustrated delta wing 2 jet 12 provided over which this carrier material can be injected so that it is along the vertebral axes 9 above the surface 8th of the delta wing 2 distributed.

3 skizziert weitere Orte für derartige Düsen 12 an den Flügelvorderkanten 3 und an der Nase 5 des Deltaflügels 2 sowie an dessen Oberseite 8 unterhalb der Wirbelachsen 9. Außerdem sind hier unterhalb der Wirbelachsen 9 Orte für Einrichtungen 13 skizziert, mit denen ein stromauf dieser Orte in die Strömung injiziertes brennbares Trägermaterial entzündet werden kann, um die thermische Energie wie gewünscht in die Strömung einzutragen und damit ein gezieltes Platzenlassen des Wirbels auf der jeweiligen Seite der Symmetrieebene 11 auszulösen. 3 outlines more places for such nozzles 12 at the wing leading edges 3 and on the nose 5 of the delta wing 2 as well as on its upper side 8th below the vertebral axes 9 , Also, here are below the vertebral axes 9 Places for facilities 13 sketched, with which an upstream of these locations injected into the flow combustible carrier material can be ignited to enter the thermal energy as desired in the flow and thus a targeted bursting of the vortex on the respective side of the plane of symmetry 11 trigger.

4 skizziert eine mögliche Ausführung einer Düse 12 in der Flügelvorderkante 3 des Deltaflügels 2 gemäß den 1. bis 3. Hier wird über eine Zuführleitung 14 das Trägermaterial 17 der Düse 12 zugeführt, durch die Düse 12 in die Strömung 15 um den Deltaflügel 2 injiziert und darin mit der Einrichtung 13 in Form einer Zündkerze 16 entzündet. 4 outlines a possible design of a nozzle 12 in the wing leading edge 3 of the delta wing 2 according to the 1 , to 3 , Here is about a supply line 14 the carrier material 17 the nozzle 12 fed through the nozzle 12 into the flow 15 around the delta wing 2 injected and in it with the device 13 in the form of a spark plug 16 inflamed.

Bei der Ausführungsform der Düse 12 gemäß 5 wird über die Zuleitung 14 eine Ausgangssubstanz zugeführt, die noch in der Düse 12 entzündet und verbrannt wird, so dass direkt ein heißes Gas als Trägermaterial 17 für thermische Energie in die Strömung 15 injiziert wird. Ein derartiges heißes Trägermaterial 17 kann auch von Triebwerken des Deltaflüglers 1 gemäß den 1 bis 3 abgezweigt werden.In the embodiment of the nozzle 12 according to 5 is via the supply line 14 fed a starting substance that is still in the nozzle 12 ignited and burned, leaving directly a hot gas as a carrier material 17 for thermal energy in the flow 15 is injected. Such a hot carrier material 17 can also be powered by the delta wing 1 according to the 1 to 3 be diverted.

6 skizziert das getrennte injizieren des Trägermaterials 17 durch eine Düse 12 in die Strömung 15 einerseits und Entzünden des Trägermaterials 17 mit einer Einrichtung 13 stromab der Düse 12 andererseits. Hier zündet die Einrichtung 13 das brennbare Trägermaterial 17 mit einem fokussierten Laserstrahl 18 oberhalb der Oberfläche 8 des Deltaflügels 2. 6 outlines the separate injection of the carrier material 17 through a nozzle 12 into the flow 15 on the one hand and igniting the carrier material 17 with a device 13 downstream of the nozzle 12 on the other hand. Here ignites the device 13 the combustible carrier material 17 with a focused laser beam 18 above the surface 8th of the delta wing 2 ,

11: Deltaflüglertires tended
22: DeltaflügelDelta wing
33: FlügelvorderkanteLeading edge
44: FlügelhinterkanteTrailing edge
55: Nasenose
66: Ablöselinieseparation line
77: Wirbelwhirl
88th: Oberseitetop
99: Wirbelachsevortex axis
1010: Geplatzter WirbelBounced whirl
1111: Symmetrieebeneplane of symmetry
1212: Düsejet
1313: EinrichtungFacility
1414: Zuführleitungfeed
1515: Strömungflow
1616: Zündkerzespark plug
1717: Trägermaterialsupport material
1818: Laserstrahllaser beam

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19950403 C2 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- AA, Pimonov, EA, Knight, DD (2007) Numerical modeling of vortex / shock wave interaction and its transformation by localized energy deposition, Shock Waves, Vol. 17, pages 273-290 [0006]
- MP, Ng, TT, Vasudevan, S., Corke, TC, He, C. (2006) Plasma Actuators for Hingeless Aerodynamic Control of an Unmanned Vehicle, AIAA paper 2006-3495 [0007]

Claims

A method for the bursting of vortices, which form on overflowed driving or driven surfaces, wherein thermal energy is introduced into the flow in such a way that it enters the region of the vortex, characterized in that the thermal energy by means of a gas, dust or fog-shaped carrier material ( 17 ) is introduced into the flow ( 15 ) is injected.

Method according to claim 1, characterized in that the carrier material ( 17 ) with respect to the flow ( 15 ) is injected at elevated temperature.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that an exothermic reaction of the carrier material ( 17 ) in the flow ( 15 ) is triggered.

Method according to claim 3, characterized in that the carrier material ( 17 ) is burned.

Method according to claim 4, characterized in that the carrier material ( 17 ) with oxygen from the flow ( 15 ) is burned.

Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the exothermic reaction by local overheating is triggered.

A method according to claim 6, characterized in that the local overheating downstream of the location of Injizierens the carrier material ( 17 ) he follows.

A method according to claim 6 or 7, characterized in that the local overheating by electrical discharge or focused electromagnetic radiation ( 18 ) is caused.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the carrier material ( 17 ) in the area of the vortex axis ( 9 ) the vortex ( 7 ) is injected.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the carrier material ( 17 ) in the area of a detachment line ( 6 ) of the flow ( 15 ) is injected from the driving or driven surface.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the carrier material ( 17 ) with a delta flyer ( 1 ) is injected unilaterally to initiate a maneuver.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the carrier material ( 17 ) is injected intermittently and / or excited to an exothermic reaction.

Device for the bursting of vortices, which form on overflowed driving or driven surfaces, with means for introducing thermal energy into the flow in such a way that it reaches the area of the vortices, characterized in that the means comprise at least one nozzle ( 12 ) for injecting a gaseous, smoke or fog-like carrier material ( 17 ) for the thermal energy in the flow ( 15 ) exhibit.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the means a source of the carrier material ( 17 ) comprising the support material ( 17 ) at the nozzle ( 12 ) with respect to the flow ( 15 ) provides increased temperature.

Device according to claim 13 or 14, characterized in that the means comprise a device ( 13 ) for igniting the carrier material ( 17 ) in the flow ( 15 ) exhibit.

Device according to claim 15, characterized in that the device ( 13 ) downstream of the nozzle ( 12 ) is arranged.

Device according to claim 15 or 16, characterized in that the device ( 13 ) a local overheating by electrical discharge or focused electromagnetic radiation ( 18 ).

Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the nozzle ( 12 ) in the area of the vortex axis ( 9 ) of a vortex ( 7 ) is arranged.

Device according to one of claims 13 to 18, characterized in that the nozzle ( 12 ) in the area of a detachment line ( 6 ) of the flow ( 15 ) is arranged from the support or driven surface.

Deltaflügler with a device according to one of claims 13 to 19, characterized in that on each side of its delta wing ( 2 ) at least one nozzle ( 12 ) is provided.

Deltaflügler according to claim 20, characterized in that the aircraft control the carrier material ( 17 ) one or both sides in the flow ( 15 ) above the delta wing ( 2 ).