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Die Erfindung betrifft einen Tragflügel eines Flugzeugs mit einem Hauptflügel und einer Anordnung von Vorderkanten-Auftriebskörpern, die in der Spannweitenrichtung des Tragflügels gesehen hintereinander und an dem Hauptflügel mittels jeweils zwei in der Spannweitenrichtung des Tragflügels voneinander beabstandeten Verstellvorrichtungen verstellbar angeordnet sind.
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In dem Stand der Technik sind derartige Tragflügel mit gegenüber einem Hauptflügel verstellbaren Vorderkanten-Auftriebskörpern bekannt, die je nach Flugphase, also z. B. Start, Steigflug, Reiseflug, Sinkflug und Landung. In jedem dieser Flugzustände herrschen verschiedene Strömungen an den Flügeln des Flugzeuges. Um eine möglichst aerodynamische Form, bzw. möglichst hohe Auftriebskräfte zu erzeugen und zu halten, muss die Profilform des Flugzeugflügels an den jeweiligen Flugzustand angepasst werden.
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Hierfür werden bislang sogenannte Nasenklappen oder auch Krüger-Klappen verwendet, die im Bereich der Vorderkanten der Flügel angeordnet sind. Diese Klappen können Relativbewegungen im Bezug zum Strömungskörper durchführen, so dass sich eine Änderung des Profils ergibt.
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Gerade der Bereich der Vorderkante eines Flügels ist jedoch im Flugbetrieb der Gefahr ausgesetzt mit Fremdkörpern wie Steine, Eispartikel oder Vögel zu kollidieren. Solche Kollisionen können insbesondere einen Vorderkanten-Auftriebskörper zumindest teilweise vom Hauptflügel lösen, so dass eine sicherheitskritische Beschädigung des Vorderkanten-Auftriebskörpers und somit auch des Flügels auftritt. Insbesondere können dabei Teile der Aufhängungen, welche die Klappen mit dem Strömungskörper verbinden, beschädigt werden oder sogar brechen. Dies führt dazu, dass sich die Klappe teilweise aus ihrer vorbestimmten Position löst und damit ihre Funktion nicht mehr erfüllt. Darüber hinaus besteht auch die Gefahr, dass eine teilweise lose Klappe direkt benachbarte Klappen beschädigt oder verklemmt und dadurch auch deren störungsfreie Funktion nicht mehr gewährleistet ist. Bei besonders heftigen Einschlägen ist es denkbar, dass eine getroffene Klappe vollständig von dem Flügel, abreißt. Alle genannten Fälle stellen ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, bei denen eine korrekte Umströmung des Flügels ist nicht mehr gewährleistet und die Gefahr von instabilen Flugzuständen bis hin zu Abstürzen droht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist, einen Tragflügel der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem hinsichtlich des Auftreffens von Teilen in der Strömungsrichtung sicherheitskritische Beschädigungen vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den auf diesen zurückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Tragflügel eines Flugzeugs mit einem Hauptflügel und einer Anordnung von an dessen in Bezug auf die Anströmrichtung gesehen Vorderkante angeordneten Vorderkanten-Auftriebskörpern vorgesehen, die in der Spannweitenrichtung des Tragflügels gesehen hintereinander und an dem Hauptflügel mittels jeweils zwei in der Spannweitenrichtung des Tragflügels voneinander beabstandeten Verstellvorrichtungen gegenüber dem Hauptflügel verstellbar angeordnet sind. Der Tragflügel weist eine Verbindungsvorrichtung auf, die an jeweils zwei benachbarte Vorderkanten-Auftriebskörper gekoppelt ist, wobei die Verbindungsvorrichtung derart ausgeführt ist, dass bei einem Bruch einer Verstellvorrichtung eines Verstellkörpers auf diesen einwirkende äußere Kräfte über die jeweilige Verbindungsvorrichtung auf den über diese angekoppelten Vorderkanten-Auftriebskörper übertragen werden. Dies bietet den Vorteil einer erhöhten Sicherheit, denn durch die zusätzliche strukturelle Verbindung kann selbst in dem Fall, dass eine Aufhängungseinrichtung beschädigt wird, gewährleistet werden, dass die Verstellkörper im Wesentlichen in ihrer vorbestimmten Position gehalten wird.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung derart ausgeführt und an jeweils zwei benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörper gekoppelt ist, dass zwischen der Verbindungsvorrichtung und jeder der Vorderkanten-Auftriebskörper zumindest in deren eingefahrenem Zustand ein kontrollierter Freilauf besteht. Der Freilauf kann insbesondere der derart gewählt sein, dass die Verbindungsvorrichtung im Normalbetrieb keine Längslasten überträgt.
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Der Freilauf ist insbesondere derart gewählt, dass bei dem Auftreten eines Schadens an dem Vorderkanten-Auftriebskörper und/oder an einer der diesen haltenden Lagervorrichtungen oder einer Verstellvorrichtung die Freilauf-Bereichsgrenzen überschritten werden, so dass der Vorderkanten-Auftriebskörper, an dem der Schaden aufgetreten ist, von der Verbindungsvorrichtung an dem jeweils anderen Vorderkanten-Auftriebskörper gehalten wird.
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Die Verbindungsvorrichtung kann als starre Verbindungsstange ausgeführt sein, die gelenkig an die Vorderkanten-Auftriebskörper, die durch die Verbindungsvorrichtung gekoppelt sind, angekoppelt ist. Dabei kann die Ankopplung der Verbindungsvorrichtung an den Vorderkanten-Auftriebskörper jeweils durch ein sphärisches Lager vorgesehen sein.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in der Verbindungsvorrichtung eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von in der Verbindungsvorrichtung auftretenden Stößen auf die Verbindungsvorrichtung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann in derie Verbindungsvorrichtung eine Crash-Absorbervorrichtung integriert sein. Mit der Crash-Absorbervorrichtung wird erreicht, dass bei dem Auftreten eines Schadens an dem Vorderkanten-Auftriebskörper und/oder an einer der diesen haltenden Lagervorrichtungen oder einer Verstellvorrichtung desselben ein erster von der Verbindungsvorrichtung aufzunehmender relativ großer Stoß absorbiert wird, so dass dieser Stoß nicht oder reduziert auf die jeweils anderen Vorderkanten-Auftriebskörper übertragen wird. Mit der Dämpfungsvorrichtung wird erreicht, dass in der Verbindungsvorrichtung auftretende Stöße gedämpft werden und gedämpft an die jeweils andere Vorderkanten-Auftriebskörper übertragen werden.
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Die Verbindungsvorrichtung kann weiterhin elastisch ausgeführt sein.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Verbindungsvorrichtung derart ausgeführt sein, dass diese die Vorderkanten-Auftriebskörper zumindest in einer ausgefahrenen Stellung derselben in einem vorgespannten Zustand miteinander koppelt. Dabei kann die Verbindungsvorrichtung insbesondere elastisch ausgeführt sein.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsvorrichtung derart ausgeführt ist, dass diese in der Längsrichtung der Verbindungsvorrichtung und quer zur Längsrichtung der Verbindungsvorrichtung elastisch ausgeführt oder aus elastischem Material gebildet ist, so dass die Verbindungsvorrichtung in seiner sich zwischen den Ankopplungsstellen desselben am Vorderkanten-Auftriebskörper erstreckenden Längsrichtung elastisch dehnbar ist. Dabei können die Elastizitätseigenschaften derart gestaltet sein, dass die Elastizität mit zunehmender Dehnung der Kopplungsvorrichtung sinkt.
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Die Verbindungsvorrichtung kann drehfest an den Vorderkanten-Auftriebskörpern, die durch die Verbindungsvorrichtung gekoppelt sind, gelagert sein.
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Generell kann der Vorderkanten-Auftriebskörper ein Vorflügel oder eine Vorderkantenklappe und dabei insbesondere eine Krüger-Klappe sein.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten, schematischen Figuren beschrieben, die zeigen:
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1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Strömungskörper,
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2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Strömungskörpers, wobei die Verstellkörper in einer ausgefahrenen Position dargestellt sind,
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3 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Strömungskörpers, wobei an einem der Verstellkörper ein Schadensfall aufgetreten ist,
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4 eine perspektivische Ansicht auf einen Zwischenbereich zwischen zwei Verstellkörper, die ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung zeigt, und
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5 eine Draufsicht auf einen Zwischenbereich zwischen zwei benachbarten Verstellkörpern, die ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung zeigt.
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Die Erfindung betrifft einen Tragflügel mit einem Hochauftriebs-System, das insbesondere ein Vorderkanten-Auftriebssystem HAS1 aufweist. Nach der Erfindung kann das Flugzeug oder können dessen Tragflügel ein Vorderkanten-Auftriebssystem HAS1 und zusätzlich ein Hinterkanten-Auftriebssystem (nicht gezeigt) aufweisen. Das Vorderkanten-Auftriebssystem HAS1 ist generell zum Verstellen zumindest eines Vorderkanten-Auftriebskörpers oder Vorderkanten-Verstellkörpers, der ein Slat oder ein Vorflügel oder eine Vorderkantenklappe sein kann, vorgesehen. Das Hinterkanten-Auftriebssystem ist zum Verstellen zumindest eines Hinterkanten-Auftriebskörpers oder Hinterkanten-Verstellkörpers, der eine Landeklappe oder eine Vorderkantenklappe oder eine am Tragflügel drehbare Klappe sein kann, vorgesehen.
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Dem in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Tragflügels 10a ist zur Orientierung ein Tragflügel-Koordinatensystem KS-T mit einer Achse S-T für die Spannweitenrichtung, einer Achse T-T für die Tiefenrichtung zugeordnet (2), wobei die Achse für die Dickerichtung des Tragflügels nicht dargestellt ist. Das Flugzeug, an dem der Tragflügel angebracht ist, weist üblicherweise eine im Cockpit des Flugzeugs angeordnete Steuerungs-Eingabevorrichtung zur Eingabe von Steuerungsvorgaben zur Flugbahnsteuerung des Flugzeugs, die insbesondere die Piloten-Eingabemittel wie einen Steuerknüppel und optional auch Pedale aufweisen kann, eine mit der Steuerungs-Eingabevorrichtung funktional in Verbindung stehende Flugsteuerungsvorrichtung mit einem Flugsteuerungs-Computer zur Flugbahnsteuerung des Flugzeugs sowie eine im Cockpit des Flugzeugs angeordnete Eingabevorrichtung zur Eingabe von Soll-Kommandos zur Verstellung der Hochauftriebskörper 13a auf.
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Das Flugzeug weist weiterhin eine mit der Flugsteuerungsvorrichtung funktional in Verbindung stehende Sensorvorrichtung mit Luftdaten-Sensorvorrichtung zur Erfassung von Flugzustandsdaten zur Ermittlung des Flugzustands sowie Inertialsensor-Vorrichtung zur Erfassung eines Flugzustands des Flugzeugs und insbesondere der Drehraten des Flugzeugs auf. Die Luftdaten-Sensorvorrichtung weist Luftdaten-Sensoren zur Ermittlung des Flugzustands des Flugzeugs und insbesondere des dynamischen Drucks, des statischen Drucks und der Temperatur der das Flugzeug umströmenden Luft auf. Mit der Inertialsensor-Vorrichtung werden insbesondere Drehraten des Flugzeugs einschließlich der Gierraten und der Rollraten des Flugzeugs zur Bestimmung der Fluglage desselben ermittelt. Die Flugsteuerungsvorrichtung weist eine Empfangsvorrichtung zum Empfang der von der Sensorvorrichtung erfassten Sensorwerte auf, die von dieser an die Flugsteuerungsvorrichtung übermittelt werden.
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Den am Flugzeug jeweils vorhandenen Steuerklappen, wie z. B. den Querrudern oder den Spoilern, ist zumindest ein Stellantrieb und/oder eine Antriebsvorrichtung zugeordnet, die jeweils von der Flugsteuerungsvorrichtung mittels Kommandosignalen, die Soll-Kommandos sind, angesteuert wird, um die jeweils zugeordneten Steuerklappen zur Steuerung des Flugzeugs zu verstellen. Dabei kann vorgesehen sein, dass einer dieser Steuerklappen durch jeweils einen Stellantrieb oder zur Erhöhung der Ausfallsicherheit des Flugzeugssystems einer Mehrzahl von Stellantrieben zugeordnet ist. Die Flugsteuerungsvorrichtung weist eine Steuerungsfunktion auf, die von der Steuerungs-Eingabevorrichtung Steuerungskommandos und von der Sensorvorrichtung Sensorwerte und insbesondere von dieser erfassten Drehraten empfängt. Die Steuerungsfunktion ist derart ausgeführt, dass diese in Abhängigkeit der Steuerungskommandos und der erfassten und empfangenden Drehraten Stellkommandos für die Stellantriebe erzeugt und an diese übermittelt, so dass durch Betätigung der Stellantriebe eine Steuerung des Flugzeugs gemäß der Steuerungskommandos erfolgt. Weiterhin sind die am Flugzeug jeweils vorhandenen Vorflügeln 13a und gegebenenfalls die Hinterkantenklappen an jeweils einen Verstellmechanismus angekoppelt, der jeweils von einer Antriebsvorrichtung angetrieben wird.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Hochauftriebssystems mit einem Vorderkanten-Auftriebssystem HAS1 und mit einem Hinterkanten-Auftriebssystem HAS2 dargestellt, von denen im Folgenden das Vorderkanten-Auftriebssystem HAS1 beschrieben wird:
Das in der 1 dargestellte Vorderkanten-Auftriebssystem HAS1 weist vier Vorderkanten-Auftriebskörper 13a an dem Tragflügel 10a auf, die gegenüber diesem verstellbar angeordnet sind. Beispielhaft ist in der 1 in einer der dort dargestellten Vorderkanten-Auftriebskörper 13a eine Spannweitenrichtung S-K und Tiefenrichtung T-K des Vorderkanten-Auftriebskörpers 13a eingetragen.
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Das Vorderkanten-Auftriebssystem HAS1 weist eine Vorderkantenauftriebssystem-Ansteuerungsvorrichtung auf, die eine Ansteuerungsfunktion enthält, die aufgrund von Eingaben und insbesondere von Soll-Kommandos Verstell-Kommandos zur Verstellung der Vorderkanten-Auftriebskörper erzeugt und an die Vorderkantenauftriebssystem-Antriebsvorrichtung zur Betätigung des Verstellmechanismus HAS1-V übermittelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Hochauftriebssystem können generell auch weniger oder mehr als drei Vorderkanten-Auftriebskörper pro Tragflügel vorhanden sein. Das Vorderkanten-Auftriebssystem kann insbesondere aufweisen:
- • Vorderkanten-Auftriebskörper 13a, die jeweils an Tragflügeln gegenüber diesen verstellbar angeordnet sind;
- • ein mechanisch mit den Hinterkanten-Auftriebskörpern gekoppelter Verstellmechanismus zur Verstellung derselben;
- • eine mit dem Verstellmechanismus gekoppelte Vorderkantenauftriebssystem-Antriebsvorrichtung zur Betätigung des Verstellmechanismus aufgrund von empfangenen Verstell-Kommandos;
- • eine Vorderkantenauftriebssystem-Ansteuerungsvorrichtung, die eine Ansteuerungsfunktion enthält, die aufgrund von Eingaben und insbesondere von Soll-Kommandos Verstell-Kommandos zur Verstellung der Vorderkanten-Auftriebskörper 13a erzeugt und an die Vorderkantenauftriebssystem-Antriebsvorrichtung, zur Betätigung des Verstellmechanismus übermittelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Hochauftriebssystem können generell auch nur eine oder mehr als zwei Landeklappen pro Tragflügel vorhanden sein.
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An die Antriebsvorrichtungen können über insgesamt zwei Antriebs-Drehwellen jeweils zur Betätigung der zumindest einen Klappe des Vorderkanten-Auftriebssystems je Tragflügel angekoppelt sein. Aufgrund entsprechender Steuerkommandos versetzt die Ansteuerungsvorrichtung die Antriebs-Drehwellen in Drehung zur Ausübung von Stellbewegungen der mit diesen gekoppelten Verstell-Vorrichtungen der jeweiligen Klappe.
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Die Auftriebskörper sind mittels Lagervorrichtungen am Hauptflügel gelagert, die derart ausgeführt sind, dass die Auftriebskörper innerhalb des bestimmungsgemäßen Verstellbereichs bewegbar sind. Nach einem Ausführungsbeispiel eines Hochauftriebssystems sind an jedem Auftriebskörper 13a zumindest zwei Verstell-Vorrichtungen V1, V2 zur Verstellung der Auftriebskörper vorgesehen. Jeder der Verstell-Vorrichtungen V1, V2 kann ein Übersetzungsgetriebe und eine Verstell-Kinematik sowie optional ein Positionssensor zugeordnet sein. Das Übersetzungsgetriebe ist mechanisch an die jeweilige Antriebs-Drehwelle angekoppelt und setzt eine Rotationsbewegung der jeweiligen Antriebs-Drehwellen in eine Verstellbewegung des Klappenbereichs um, der mit der jeweiligen Verstell-Vorrichtung gekoppelt ist. Mit einem Positionssensor kann die aktuelle Position der jeweiligen Klappe ermittelt und über eine nicht dargestellte Leitung an die Ansteuerungsvorrichtung gesendet werden. Zusätzlich kann an den Enden der Drehwellen-Antriebsstränge ein Asymmetrie-Sensor angeordnet sein, der funktional mit der Ansteuerungsvorrichtung verbunden ist und über diese Leitung einen aktuellen Wert an die Steuerungs- und Überwachungsvorrichtung sendet, der aussagt, ob die Enden der Drehwellen-Antriebsstränge innerhalb eines vorgegebenen Bereichs rotiert werden oder ob eine asymmetrische Drehstellung der Antriebs-Drehwellen gegeben ist. Weiterhin kann an einer Stelle der Antriebs-Drehwellen, der in einem äußeren Bereich des jeweiligen Flügels gelegen ist, jeweils eine Flügelendbereichs-Bremse angeordnet, die bei Betätigung den jeweiligen Antriebsstrang blockieren kann. Jede der Flügelendbereichs-Bremsen ist über eine ebenfalls nicht dargestellte Leitung funktional mit der Ansteuerungsvorrichtung verbunden und kann über diese Leitung von der Ansteuerungsvorrichtung angesteuert und betätigt werden. Im Betrieb ist der normale Ausgangszustand der Flügelendbereichs-Bremse ein nicht-betätigter Zustand, bei dem diese auf die Rotation der Antriebs-Drehwellen nicht eingreifen. Bei einem entsprechenden Steuerungssignal von der Ansteuerungsvorrichtung können die Flügelendbereichs-Bremsen betätigt werden, um den jeweils zugeordneten Antriebs-Drehwelle zu arretieren.
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Weiterhin kann eine oder können mehrere Brems-Vorrichtungen vorgesehen sein, die funktional mit der Ansteuerungsvorrichtung verbunden sind, die bei vorbestimmten Bedingungen die Brems-Vorrichtungen betätigen und damit die Drehwellen-Antriebsstränge arretieren kann.
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Mechanische Fehler bei den Auftriebskörper-Betätigungsmechanismen wie z. B. ein Klemmen eines Bestandteils eines Klappen-Betätigungsmechanismus oder der Drehwellen-Antriebsstränge oder ein Bruch einer Antriebs-Drehwelle eines Drehwellen-Antriebsstranges kann zu unerwünschtem Verhalten der Vorrichtung wie z. B. einer asymmetrischen Betätigung der Klappenelemente führen, was die Ansteuerungsvorrichtung mittels der von Asymmetrie-Sensoren übermittelten Signale feststellt. Daraufhin sendet die Ansteuerungsvorrichtung ein Abschaltsignal an die Bremsvorrichtung und/oder an die Flügelendbereichs-Bremse, um die Flügelendbereichs-Bremsen zu betätigen und die Antriebs-Drehwellen zu arretieren. Bei einer nicht zulässigen Abweichung der von der Ansteuerungsvorrichtung ermittelten Soll-Positionen von den mittels der Positionssensoren erfassten Ist-Positionen sendet die Ansteuerungsvorrichtung ein Betätigungs-Signal an die Flügelendbereichs-Bremse sowie an die Brems-Vorrichtungen zur Arretierung beider Wellenstränge.
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Der Tragflügel 10a weist, wie aus der Darstellung der 1 hervorgeht, einen Hauptflügel 10 und eine Anordnung von mindestens zwei Vorderkanten-Auftriebskörpern oder Vorderkanten-Verstellkörpern 13a auf. In Bezug auf eine bestimmungsgemäß an dem Flügel 10a auftretenden Umströmung mit einer Anströmrichtung S weist der Strömungskörper 10 eine Vorderkante VK auf und eine Hinterkante HK auf. Die Vorderkante VK ist bezogen auf die Anströmrichtung S stromaufwärts und die Hinterkante HK stromabwärts gelegen. Die Vorderkanten-Auftriebskörper sind an der Vorderkante 11 angeordnet, die in der 1 in einer zurückgezogenen bzw. eingefahrenen Position dargestellt sind, in der die Vorderkanten-Auftriebskörper 13a nahe an dem Hauptflügel 10 anliegen.
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Erfindungsgemäß ist an dem Tragflügel 10a eine Verbindungsvorrichtung K vorgesehen, die an jeweils zwei benachbarte Vorderkanten-Auftriebskörper 13a mittels jeweils einer Kopplungsvorrichtung K1, K2 gekoppelt ist. Zur Veranschaulichung sind in der 4 die beiden einander gegenüber liegenden Randbereiche 13.1 und 13.2 von jeweils zwei benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörpern 13a, 13b bezeichnet. Für die Verbindungsvorrichtung K kann eine Längsrichtung L-K definiert werden, die durch die Zentren oder Kraftanschlusspunkte der Kopplungsvorrichtungen verläuft. Dabei kann die Verbindungsvorrichtung K generell stabförmig gebildet sein. Die Verbindungsvorrichtung K ist erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass bei einem Bruch einer Verstellvorrichtung V1, V2 eines Vorderkanten-Auftriebskörpers 13a auf diesen einwirkende äußere Kräfte über die jeweilige Verbindungsvorrichtung K auf den jeweils benachbarten und über diese angekoppelten Vorderkanten-Auftriebskörper 13a übertragen werden.
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Die Verbindungsvorrichtung K ist nach einer Ausführungsform der Erfindung derart ausgeführt und an jeweils zwei benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörper 13a gekoppelt ist, dass zwischen der Verbindungsvorrichtung K und zumindest einer der, jedoch vorzugsweise jeder der Vorderkanten-Auftriebskörper 13a zumindest in deren eingefahrenem Zustand ein kontrollierter Freilauf besteht. Auf diese Weise übt die Verbindungsvorrichtung K im intakten Zustand des Hochauftriebssystems, also bei intakten Lagervorrichtungen und Verstellvorrichtungen, keine Kräfte auf die Vorderkanten-Auftriebskörper 13a aus. Das Lagerspiel kann insbesondere an jeder Ankopplung von Verbindungsvorrichtung K am Vorderkanten-Auftriebskörper 13a zwischen 1 mm und 15 mm und vorzugsweise zwischen 2 und 7 mm betragen.
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In der 2 ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Tragflügels 10a in einem Zustand dargestellt, in dem sich die zugehörigen, über jeweils zwei Verstellvorrichtungen V1, V2 am Hauptflügel 10 verstellbaren Vorderkanten-Auftriebskörper 13a in einer ausgefahrenen Position befinden, wobei sich jeder der Vorderkanten-Auftriebskörper 13a in einem normalen Zustand befinden, bei dem insbesondere der jeweilige Vorderkanten-Auftriebskörper 13a sowie auch die Kraftübertragung der Verstellvorrichtungen V1, V2 unbeschädigt sind. Dass die „Verstellvorrichtungen V1, V2 unbeschädigt sind” soll in diesem Zusammenhang insbesondere bedeuten, dass die Verstellvorrichtungen V1, V2 den jeweiligen Vorderkanten-Auftriebskörper 13a bei den gemäß Auslegung des Flugzeugs angenommenen Luftlasten stabil halten.
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3 zeigt den in der 2 dargestellten Ausschnitt des Tragflügels 10a in einem Zustand, in dem eine Verstellvorrichtung V1' der Verstellvorrichtungen eines Vorderkanten-Auftriebskörpers 13a' insofern beschädigt ist. Die Beschädigung der Verstellvorrichtung V1' kann aufgrund des Einwirkens äußerer Kräfte oder aufgrund eines Fehlers in der Verstellvorrichtung V1' selbst erfolgt sein. Die in Bezug auf die Erfindung relevante Beschädigung ist dabei derart, dass die betroffene Verstellvorrichtung V1' nicht die im Betrieb des Flugzeugs gemäß Auslegung oder tatsächlich auftretenden Belastungen aufnehmen kann. Ein derartiger Schadensfall kann aufgrund äußerer Kräfte beispielsweise aufgrund eines Vogelschlags auftreten. Der Schadensfall kann hierbei insbesondere der Bruch eines kraftübertragenden Verstellteils wie einer Schubstange oder der Bruch eines Gelenks der Verstellvorrichtung V1' sein. Die Wirkung dieser Schadensfälle ist insbesondere, dass der Randbereich, der in Spannweitenrichtung des Hochauftriebskörpers 13a' gesehen an derjenigen Seite des Hochauftriebskörpers 13a' gelegen ist, an der die beschädigte Verstellvorrichtung V1' gelegen ist, von dieser nicht lagestabil an dem Hauptflügel 10 gehalten werden kann und sich unter dem Einfluss der äußeren Kräfte oder der Luftlasten gegenüber dem Hauptflügel 10 laufend bewegt. Der jeweils betroffene Vorderkanten-Auftriebskörper 13a' wird bei der Beschädigung einer Verstellvorrichtung V1' noch von der zumindest einen weiteren intakten oder unbeschädigten Verstellvorrichtung – in den 3 und 4 die Verstellvorrichtung V2 – wie vorgesehen stabil gehalten. In diesem Zustand ist der jeweilige Vorderkanten-Auftriebskörper 13a' an dem Endbereich (in der 4 der Endbereich mit dem Bezugszeichen 13.2), der auf der in Spannweitenrichtung gesehen derselben Seite liegt wie die beschädigte Verstellvorrichtung V1', von dem Hauptflügel 10 entkoppelt oder gelöst, d. h. nicht mehr stabil an diesem gehalten.
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Dementsprechend ist in der 4 derjenige Vorderkanten-Auftriebskörper 13a', der von einer Verstellvorrichtung V1' wegen deren Beschädigung nicht mehr stabil am Hauptflügel 10 gehalten wird, in gestrichelten Linien und zur Veranschaulichung in einem Zustand dargestellt, in dem dieser winklig zu demselben Vorderkanten-Auftriebskörper 13a' mit intakten Verstellvorrichtungen V1, V2 gelegen ist. Der Vorderkanten-Auftriebskörper mit der beschädigten Verstellvorrichtung V1' ist in der 4 mit dem Bezugszeichen 13a'' versehen. Schematisch soll durch die winklige Lage des Verstellkörpers 13a'' veranschaulicht werden, dass der Verstellkörper 13a'' nicht über Verbindungsvorrichtungen K mit benachbarten Verstellkörper 13a verbunden ist und aufgrund des Schadensfalls an dem Endbereich 13.2' mit der beschädigten Verstellvorrichtung V1' eine wesentlich stärkere Auslenkung erfährt als an dem Endbereich 13.1' mit der intakten Verstellvorrichtung V2.
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In der 4 ist der in 2 dargestellte Detailbereich D mit der Verbindungsvorrichtung K vergrößert und perspektivisch dargestellt. Jeder Verstellkörper 13a weist zwei Endbereiche 13.1 und 13.2 auf. Die Verstellkörper 13a sind dabei in Spannweitenrichtung S-T hintereinander verstellbar an dem Hauptflügel 10 (nicht gezeigt) angeordnet. Zwischen den einander benachbarten Endbereichen 13.1 und 13.2 nebeneinander gelegener Vorderkanten-Auftriebskörper 13a ist die Verbindungsvorrichtung K angeordnet, die sich in ihrer Längsrichtung L-K erstreckt und über die die nebeneinander liegenden Endbereiche 13.1, 13.2 benachbarter Vorderkanten-Auftriebskörper 13a miteinander verbunden sind. Beispielhaft und nicht einschränkend ist in 4 die Verbindungsvorrichtung K als ein stabförmiges kreisrundes Element dargestellt. Alternativ dazu kann die Verbindungsvorrichtung K auch durch Baugruppe mit mehreren Untereinheiten realisiert sein. Generell kann die wobei die Verbindungsvorrichtung K eine quadratische oder rechteckige äußere Form aufweisen kann.
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Die Verbindungsvorrichtung K fungiert dabei als mechanische Kopplung zwischen zwei benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörpern 13a. Wenn ein Schadensfall ähnlich dem in 3 dargestellten auftritt, das heißt, wenn eine der Haltevorrichtungen 15' abreißt, hält die Verbindungsvorrichtung K die lose Seite des Verstellkörpers 13, so dass ein beschädigter Vorderkanten-Auftriebskörper 13a' nahezu seine bestimmungsgemäße Position beibehält. Dies kann sogar in den Fällen bewerkstelligt werden, in denen beide, oder mit anderen Worten alle Haltevorrichtungen 15 eines Verstellkörpers 13 zerstört sind. Erfindungsgemäß können Verbindungsvorrichtungen K auch beidseitig einen Vorderkanten-Auftriebskörper 13a mit benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörpern 13a verbinden. Auf diese Weise kann eine entlang der Spannweitenrichtung S-T verlaufende zusammenhängende Kette von Vorderkanten-Auftriebskörpern 13a gebildet sein, von denen jeweils zwei über jeweils eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtungen K miteinander gekoppelt sind. Wenn demnach ein Vorderkanten-Auftriebskörper 13a', der sich zwischen zwei Vorderkanten-Auftriebskörper 13a befindet, beschädigt wird und eine Verstellvorrichtung V1 oder V2 zerstört wird, kann der Vorderkanten-Auftriebskörper 13a' an dem Endbereich (in der 4 der Endbereich 13.2'), an dem eine Verstellvorrichtung derart beschädigt ist, dass diese den angelenkten Endbereich nicht mehr stabil an dem Hauptflügel halten kann, von dem jeweils benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörper 13a in einem vorbestimmten Bereich relativ zum Hauptflügel gehalten. Dadurch kann auf besonders einfache Weise verhindert werden, dass im Schadensfall ein beschädigter Vorderkanten-Auftriebskörper 13a' vollständig abfällt oder sich mit benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörper 13a verklemmt.
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In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Verbindungsvorrichtung K mit unterschiedlichen Materialeigenschaften vorgesehen sein, die in Spannweitenrichtung S-T einen ersten Elastizitätswert aufweist und in Tiefenrichtung T-T einen zweiten Elastizitätswert bereitstellt. Bei diesem Elastizitätswert handelt es sich im Wesentlichen um einen Dehnungswert. Durch diese verschiedenen elastischen Eigenschaften kann erreicht werden, dass der Vorderkanten-Auftriebskörper 13a im Wesentlichen in Anströmrichtung F, d. h. also in Flugzeugtiefenrichtung T-T, eine hohe Steifigkeit aufweist. Dadurch bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Robustheit gegenüber Vogelschlag oder Stößen, die durch aufschlagende Partikel entstehen, auf. Der Stoßimpuls, der beispielsweise durch einen Vogel, der auf eine Vorderkanten-Auftriebskörper 13a auftrifft, entsteht, wird zum einen über die Verstellvorrichtungen V1, V2 der Vorderkanten-Auftriebskörper 13a auf den Hauptflügel 10 übertragen und zum anderen über die Verbindungsvorrichtungen K auf benachbarte Vorderkanten-Auftriebskörper 13a verteilt. Somit wird die Kraft über mehrere Verstellvorrichtungen V1, V2 auf den Hauptkörper 10 geleitet, so dass jeder einzelne Vorderkanten-Auftriebskörper 13a einer niedrigeren absoluten Kraft ausgesetzt wird.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen erfolgt die Krafteinleitung in den Hauptkörper nur über die Haltevorrichtungen des Verstellkörpers 13. Somit wird die abzufedernde Kraft auf eine geringere Zahl von Bauteilen verteilt. Die Struktur der vorliegenden Erfindung bietet dadurch den Vorteil, dass sie seltener der Gefahr ausgesetzt ist, an die Grenze ihrer mechanischen Belastbarkeit zu stoßen, da die Kraft auf eine größere Anzahl von Verstellvorrichtungen V1, V2 verteilt wird und somit die Kraft in jedem Bauteil reduziert wird.
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Andererseits kann die Verbindungsvorrichtung K in Spannweitenrichtung S-T des Tragflügels 10a eine höhere Elastizität aufweisen, d. h. einen höheren Dehnungsmesswert bereitstellen. Dies bietet den Vorteil, dass in Spannweitenrichtung S-T benachbarte Vorderkanten-Auftriebskörper 13a elastisch miteinander in Verbindung stehen. Das heißt, sofern ein Schadensfall aufgetreten ist, werden Kräfte, die an dem losen Vorderkanten-Auftriebskörper 13a wirken, gedämpft auf benachbarte Bauteile übertragen. Wenn demnach aufgrund der Strömung starke Auftriebskräfte an einer einseitig losen Vorderkanten-Auftriebskörper 13a' wirken, wird dieser Impuls durch die elastische Verbindungsvorrichtung gedämpft auf die benachbarte Vorderkanten-Auftriebskörper 13a übertragen. Äußere Kräfte werden im Fall eines beschädigten Verstellkörpers 13 über eine Verbindungsvorrichtung K, insbesondere wenn diese auf vorgespannte Weise an benachbarten Vorderkanten-Auftriebskörpern 13a befestigt ist, zwischen diesen übertragen und über denen ihre Haltevorrichtungen 15 in den Hauptkörper 10 eingeleitet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die beispielhaft und nicht einschränken in 5 dargestellt ist, ist die Verbindungsvorrichtung K nicht einstückig ausgebildet, sondern als Baugruppe ausgeführt. In diesen Ausführungsformen durch ein erstes, in der Längsrichtung L-K steifes oder starres Verbindungsteil 71 und ein zweites, in der Längsrichtung L-K steifes oder starres Verbindungsteil 72 verwendet wird, wobei das erste Verbindungsteil 71 an einem ersten Vorderkanten-Auftriebskörper 13a und das zweite Verbindungsteil 72 an einem zweiten, benachbart neben dem ersten Vorderkanten-Auftriebskörper 13a gelegenen Vorderkanten-Auftriebskörper 13a insbesondere drehfest befestigt ist. Die Verbindungsteile 71 und 72 sind jeweils miteinander über ein elastisches Lager 73, das insbesondere als Gummilager ausgeführt sein kann, verbunden. Ein derartiges Lager kann als sogenanntes Bushing ausgeführt sein, bei denen es sich um räumliche Gebilde handelt, die in verschiedenen und z. B. den drei Raumachsen unterschiedliche elastische Eigenschaften aufweisen. Das Bushing ist aus einer ersten, inneren Armierung 75, die von einem elastischen Material 76, beispielsweise Gummi, umgeben ist, und einer äußeren Armierung 77, die das elastische Material 76 umgibt, gebildet, so dass das elastische Material von den Armierungen 75, 77 eingefasst ist. Die innere Armierung 75 ist Teil einer Achse 71a oder bildet eine Aufnahme einer Achse 71, die an dem ersten Verbindungsteil 71 gekoppelt ist oder befestigt ist. Die Armierungen können kreisrunde Querschnittsflächen aufweisen. Durch Vorsehen verschiedener Gummiarten bzw. von Gummi mit verschiedenen Materialkennwerten in Richtung in verschiedenen Raumachsen als Füllstoff zwischen den Armierungen können verschiedene Steifigkeiten/Elastizitäten der Lager in den verschiedenen Raumachsen erzielt werden. Ferner können auch Luft-Alveolen 78 in der Gummimasse 76 zur Beeinflussung der elastischen Werte vorgesehen sein, die in Bezug auf die Längsrichtung L-K an verschiedenen Stellen zwischen den Armierungen 75, 77 gelegen sind. Auch auf diese Weise können die Elastizitäten des Lagers in verschiedenen Richtungen definiert werden. Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine Verbindungsvorrichtung K geschaffen werden, die in Tiefenrichtung T-T eine hohe Steifigkeit aufweist oder starr ist und in Spannweitenrichtung S-T elastisch ist.
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Das beschriebene Lager 73 kann auch jeweils eine Kopplungsvorrichtung K1, K2 bilden.
