DE102010032224A1

DE102010032224A1 - Aerodynamischer Körper mit Zusatzklappe

Info

Publication number: DE102010032224A1
Application number: DE102010032224A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Friedel
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-01-26
Also published as: WO2012013332A3; US20130214092A1; WO2012013332A2

Abstract

Aerodynamischer Körper (10) mit mindestens einer mit Hilfe eines Führungsmechanismus (25) bewegbar an dem aerodynamischen Körper angeordneten Zusatzklappe (14) und einer Antriebsvorrichtung (22) zur Betätigung der Zusatzklappe (14). Der Führungsmechanismus (25) weist einen Verbindungshebel (16) auf, der an seinem ersten Ende über ein erstes Drehgelenk (18) an dem aerodynamischen Körper angelenkt ist und der an seinem zweiten Ende über ein zweites Drehgelenk (20) an der Zusatzklappe (14) angelenkt ist. Das zweite Drehgelenk (20) ist von einer Hinterkante (21) der Zusatzklappe (14) und von einer Vorderkante (19) der Zusatzklappe (14) beabstandet. Außerdem weist der Führungsmechanismus (25) ein Betätigungselement (24) auf, das mit der Antriebsvorrichtung (22) gekoppelt ist. Das Betätigungselement (24) ist über ein drittes Drehgelenk (26) an der Zusatzklappe (14) angelenkt. Das dritte Drehgelenk (26) ist in Tiefenrichtung (TR) des aerodynamischen Körpers bewegbar angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen aerodynamischen Auftriebskörper mit mindestens einer Zusatzklappe und mit einer Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Zusatzklappe.
Aus der DE 41 07 556 C1 ist eine Antriebs- und Führungsvorrichtung für eine an einem Flugzeugtragflügel angeordnete Klappe, insbesondere für eine Hinterkanten- oder Landeklappe bekannt. Die Antriebs- und Führungsvorrichtung umfasst einen Wagen, an dem die Klappe beweglich gehalten ist und der auf einer Trag- und Führungsschiene verfahrbar ist.
EP 1 312 545 B1 beschreibt einen aerodynamischen Auftriebskörper mit verstellbarer Klappe, das einen vorderen Auftriebskörperbereich sowie einen in der Abströmung liegenden hinteren Auftriebskörperbereich aufweist und durch eine druckseitige sowie eine saugseitige Deckhaut begrenzt ist. Die druckseitige und die saugseitige Deckhaut laufen im hinteren Auftriebskörperbereich in einer Auftriebskörperhinterkante zusammen.
Aufgabe der Erfindung ist, einen aerodynamischen Auftriebskörper mit einer Zusatzklappe zu schaffen, bei der eine Antriebsvorrichtung zum Betätigen der Zusatzklappe einen geringen Platzbedarf hat, der aerodynamisch besonders günstig ist und/oder bei dem die Zusatzklappe aerodynamisch besonders wirksam angeordnet ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den auf diesen rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft einen aerodynamischen Körper, der insbesondere ein Auftriebskörper sein kann, mit mindestens einer mit Hilfe eines Führungsmechanismus bewegbar an dem aerodynamischen Körper angeordneten Zusatzklappe und mit einer Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Zusatzklappe. Der Führungsmechanismus weist einen Verbindungshebel auf, der an seinem ersten Ende über ein erstes Drehgelenk an dem aerodynamischen Körper angelenkt ist und der an seinem zweiten Ende über ein zweites Drehgelenk an der Zusatzklappe angelenkt ist. Das zweite Drehgelenk ist von einer Hinterkante der Zusatzklappe und von einer Vorderkante der Zusatzklappe beabstandet. Ferner weist der Führungsmechanismus ein Betätigungselement auf, das mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt ist.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass das Betätigungselement über ein drittes Drehgelenk an der Zusatzklappe angelenkt ist und dass das dritte Drehgelenk entlang der oder in der Tiefenrichtung des aerodynamischen Körpers bewegbar angeordnet ist.
Die ausklappbare Zusatzklappe dient dazu, insbesondere in bestimmten Reisesituationen den Auftriebsbeiwert des aerodynamischen Körpers zu verändern. Das entlang der Tiefenrichtung des aerodynamischen Körpers bewegbare dritte Drehgelenk trägt dazu bei, dass die Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Zusatzklappe besonders einfach und platzsparend ausgestaltet. Außerdem kann die Antriebsvorrichtung vollständig innerhalb einer Deckhaut des Hauptflügels angeordnet sein, wodurch sich im Reiseflug ein besonders geringer Luftwiderstand ergibt, was aerodynamisch besonders günstig ist.
Der aerodynamische Körper kann ein Hauptflügel eines Tragflügels sein, der zusätzlich zu dem Hauptflügel und der Zusatzklappe noch Vorflügel oder weitere Klappen umfassen kann. Alternativ dazu ist der aerodynamische Auftriebsköper beispielsweise ein Vorflügel des Tragflügels oder eine der Klappen des Tragflügels, die bewegbar an dem Hauptflügel angeordnet sind. Die Klappe, an der die Zusatzklappe angelenkt ist, kann beispielsweise eine Steuerklappe und insbesondere ein Spoiler oder eine Hochauftriebsklappe und insbesondere eine Hinterkantenklappe sein. In diesem Zusammenhang kann die Zusatzklappe auch als Mini-Hinterkantenklappe ausgeführt sein. Dabei kann die Mini-Hinterkantenklappe derart ausgeführt sein, dass deren Klappentiefe 0,3 bis 7% der Flügeltiefe des Hauptflügels beträgt, wenn die Mini-Hinterkantenklappe am Hauptflügel angeordnet ist, oder dass deren Klappentiefe 0,3 bis 7% der Flügeltiefe der Klappe beträgt, wenn die Mini-Hinterkantenklappe an einer Klappe angeordnet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Zusatzklappe auf der bestimmungsgemäß vorgesehenen Druckseite oder Unterseite des aerodynamischen Körpers angeordnet und ist in Richtung hin zu der Druckseite oder nach unten ausklappbar. In anderen Worten ist die Zusatzklappe bei bestimmungsgemäßem Einsatz an der Unterseite des aerodynamischen Körpers angeordnet und ist nach unten ausklappbar. Alternativ dazu ist die Zusatzklappe auf der Saugseite des aerodynamischen Körpers angeordnet und ist in Richtung hin zu der Saugseite ausklappbar.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das dritte Drehgelenk im vorderen Bereich der Zusatzklappe angeordnet. Der vordere Bereich ist der der aerodynamischen Vorderkante des Hauptflügels bzw. der Klappe, an dem bzw. an der die Zuatzklappe jeweils angeordnet ist, zugewandte oder nahe gelegene Bereich der Zusatzklappe. Bei der Ausführungsform mit der Anordnung der Zusatzklappe an einer Klappe wird beim Ausklappen der Zusatzklappe eine Hinterkante der Zusatzklappe mit zunehmendem Ausklappweg in Tiefenrichtung weiter nach hinten verschoben, wodurch die Wirksamkeit der Zusatzklappe zunimmt. Alternativ dazu ist das dritte Drehgelenk im hinteren Bereich der Zusatzklappe angeordnet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das dritte Drehgelenk an einem Schlitten angeordnet, der in Tiefenrichtung bewegbar in einer Führungsvorrichtung geführt ist, die je nach dem, ob die Zusatzklappe am Hauptflügel oder an der Klappe angeordnet ist, am Hauptflügel oder an der Klappe angeordnet ist. Dies stellt eine besonders einfache und wirksame Möglichkeit dar, das dritte Drehgelenk in Tiefenrichtung zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind das Betätigungselement und das dritte Drehgelenk in jeder Position der Zusatzklappe innerhalb der Beplankung, also der Außenhaut des Hauptflügels angeordnet. Dies ermöglicht, dass in keiner Stellung der Zusatzklappe ein Luftwiderstand aufgrund des Betätigungselements oder des dritten Drehgelenks erhöht wird.
Ein zuverlässiges Betätigen der Zusatzklappe kann beispielsweise dadurch gewährleistet sein, dass der Verbindungshebel zumindest bei vollständig eingeklappter Zusatzklappe mindestens einen Winkel von 5° mit einer Verbindungsgeraden einschließt, die durch das zweite und das dritte Drehgelenk geht. Der Winkel kann auch als Übertragungswinkel bezeichnet warden. Bei Winkeln kleiner 5° nähert sich der Führungsmechanismus seiner Totlage an. Je näher der Führungsmechanismus seiner Totlage ist, desto mehr Kraft ist nötig, um ihn zu betätigen, und es kann sogar zu einer Verzögerung bei der Betätigung auftreten. Aufgrund der evtl. großen Kraft müssen die Komponenten besonders stabil ausgestaltet sein. Den Führungsmechanismus außerhalb der Totlage zu betreiben, ermöglicht folglich, einfache und leichte Komponenten verwenden zu können, insbesondere eine Antriebsvorrichtung mit geringer Leistung, die dann ebenfalls einfacher und leichter ausgestaltet sein kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das erste Drehgelenk zumindest in der eingeklappten Stellung der Zusatzklappe von einer Vorderkante des aerodynamischen Körpers gesehen in Tiefenrichtung hinter dem zweiten Drehgelenk angeordnet. Dies bewirkt, dass bei der Bewegung des dritten Drehgelenks in Tiefenrichtung nach hinten die Zusatzklappe ausklappt und bei einer entgegengesetzten Bewegung wieder einklappt. Ferner trägt dies zum zuverlässigen Betätigen der Zusatzklappe bei. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das erste Drehgelenk zumindest in der eingeklappten Stellung der Zusatzklappe in Tiefenrichtung gesehen vor dem zweiten Drehgelenk angeordnet. Dies bewirkt, dass bei der Bewegung des dritten Drehgelenks in Tiefenrichtung nach vorne die Zusatzklappe ausklappt und bei einer entgegengesetzten Bewegung wieder einklappt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen hinteren Bereich eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen aerodynamischen Körpers mit eingeklappter Zusatzklappe,
2 einen Querschnitt durch den hinteren Bereich des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen aerodynamischen Körpers mit teilweise ausgeklappter Zusatzklappe,
3 einen Querschnitt durch den hinteren Bereich des ersten Ausführungsbeispiels des aerodynamischen Körpers mit vollständig ausgeklappter Zusatzklappe,
4 einen Querschnitt durch den hinteren Bereich eines zweiten Ausführungsbeispiels des aerodynamischen Körpers mit eingeklappter Zusatzklappe,
5 einen Querschnitt durch den hinteren Bereich des zweiten Ausführungsbeispiels des aerodynamischen Körpers mit teilweise ausgeklappter Zusatzklappe,
6 einen Querschnitt durch den hinteren Bereich eines dritten Ausführungsbeispiels des aerodynamischen Körpers mit teilweise ausgeklappter Zusatzklappe,
7 einen Querschnitt durch den hinteren Bereich eines vierten Ausführungsbeispiels des aerodynamischen Körpers mit eingeklappter Zusatzklappe,
8 einen Querschnitt durch den hinteren Bereich des vierten Ausführungsbeispiels des aerodynamischen Körpers mit teilweise ausgeklappter Zusatzklappe.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Beschreibung des erfindungsgemäßen aerodynamischen Körper wird Bezug genommen auf das z. B. in der 1 eingetragene Koordinatensystem KS mit einer Spannweitenrichtung SW, einer Tiefenrichtung TR und einer Flügel-Dickenrichtung DR jeweils des aerodynamischen Körpers.
1 zeigt einen Schnitt durch einen in Tiefenrichtung TR gesehen hinteren Bereich eines aerodynamischen Körpers in Form eines Hauptflügels 12. Der aerodynamische Auftriebskörper kann ein Hauptflügel 12 eines Tragflügels 10 insbesondere eines Passagier- oder Frachtflugzeugs sein. Alternativ dazu kann der aerodynamische Auftriebskörper ein Vorflügel des Tragflügels 10 oder eine Klappe des Tragflügels 10, die an dem Hauptflügel 12 des Tragflügels 10 angeordnet ist, beispielsweise eine Hinterkantenklappe oder eine Steuerklappe wie ein Spoiler. Eine optional vorgesehene Hinterkante 13 des Hauptflügels 10 ist lediglich teilweise dargestellt und gestrichelt angedeutet. Die einer Saugseite S1 zugewandte Oberseite und die einer Druckseite S2 zugewandte Unterseite des Hauptflügels 12 können an der Hinterkante 13 spitz zusammenlaufen. Die Saugseite S1 und die Druckseite S2 ergeben sich aus der Umströmung des aerodynamischen Körpers 10 aufgrund einer diesen mit einer Strömungsrichtung S bestimmungsgemäß anströmenden Strömung.
An dem Hauptflügel 12 ist mit Hilfe eines Führungsmechanismus 25 eine Zusatzklappe 14 bewegbar angeordnet, von deren Stellung abhängig die aerodynamisch wirksame Fläche des Tragflügels 10 verändert werden kann. Eine Länge der Zusatzklappe 14 entspricht beispielsweise zwischen 0,5 und 50 Prozent der Länge des aerodynamischen Körpers in Tiefenrichtung TR. Die Zusatzklappe 14 befindet sich in 1 in eingeklapptem Zustand und ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich strichförmig dargestellt. Grundsätzlich weist die Zusatzklappe 14 jedoch eine nicht vernachlässigbare Dicke auf. Beispielsweise kann eine der Druckseite S2 zugewandte Unterseite der Zusatzklappe 14 in Reiseflugstellung, also bei eingeklappter Zusatzklappe, mit der Unterseite des Hauptflügels 12 fluchten. Dadurch verringert sich ein Luftwiderstand eingeklappter Zusatzklappe 14. Dies führt zu einer Reduktion der Lärmemission und des Treibstoffverbrauchs, was zu einer Erhöhung der Reichweite des Flugzeugs führt. Ferner kann auf eine Verkleidung verzichtet werden, da die Zusatzklappe 14 selbst als Verkleidung dient, wodurch Gewicht eingespart werden kann, was wiederum zu einer Verringerung des Treibstoffverbrauchs führt.
Der Führungsmechanismus 25 weist einen Verbindungshebel 16, ein erstes Drehgelenk 18, ein zweites Drehgelenk 20, ein drittes Drehgelenk 26 und ein Betätigungselement 24 auf. Der Führungsmechanismus 25 dient dazu, die Zusatzklappe 14 beweglich an dem aerodynamischen Körper zu lagern und in ihrer Klappbewegung zu führen. Der Verbindungshebel 16 ist einerseits über ein erstes Drehgelenk 18 an dem Hauptflügel 12 und andererseits über ein zweites Drehgelenk 20 an der Zusatzklappe 14 angelenkt. Die Länge des Verbindungshebels 16 kann insbesondere 0,25 bis 2,5 Prozent der Flügeltiefe des aerodynamischen Körpers betragen. Das erste Drehgelenk 18 ist an einem Holm 29 des Hauptflügels 12 angeordnet. Das erste Drehgelenk 18 ist beispielsweise in Tiefenrichtung TR gesehen in einem hinteren Bereich des aerodynamischen Körpers angeordnet, der von einer Hinterkante des aerodynamischen Körpers einen Abstand hat, der nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht mehr als 0,25 Prozent der Flügeltiefe des aerodynamischen Körpers entspricht. Das zweite Drehgelenk 20 ist fest an der Zusatzklappe 14 angeordnet und ist sowohl von einer Vorderkante 19 der Zusatzklappe 14 als auch von einer Hinterkante 21 der Zusatzklappe 14 beabstandet.
Im vorderen Bereich der Zusatzklappe 14, insbesondere an der Vorderkante 19 ist die Zusatzklappe 14 über das dritte Drehgelenk 26 an dem Hauptflügel 12 angelenkt. Der vordere Bereich der Zusatzklappe 14 liegt bei eingeklappter Zusatzklappe 14 in Strömungsrichtung gesehen vorne an der Zusatzklappe 14. Das dritte Drehgelenk 26 ist über das Betätigungselement 24, beispielsweise eine Hubstange, mit einer Antriebsvorrichtung 22 gekoppelt. Das dritte Drehgelenk 26 ist in Tiefenrichtung TR bewegbar angeordnet und kann mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 22 und dem Betätigungselement 24 in Tiefenrichtung TR verschoben werden. Das Verschieben des dritten Drehgelenks 26 in Tiefenrichtung TR gesehen nach hinten bewirkt das Ausklappen der Zusatzklappe 14. Alternativ dazu kann das dritte Drehgelenk 19 auch mit Hilfe eines Exzenters in Tiefenrichtung TR bewegt werden. Die Antriebsvorrichtung 22 kann insbesondere gebildet sein aus einem elektrisch oder hydraulisch arbeitenden Aktuator, beispielsweise einen Linear-Aktuator, der direkt auf das Betätigungselement 24 wirkt, oder einem Dreh-Aktuator, der über eine Spindel auf das Betätigungselement 24 wirkt. Alternativ dazu kann die Antriebsvorrichtung 22 durch eine passive Kopplung gebildet sein, durch die aufgrund einer vorgegebenen Mechanik die Bewegung der Zusatzklappe 14 an eine Bewegung des aerodynamischen Körpers, beispielsweise dem Vorflügel oder der Klappe, gebunden ist. Eine Bewegung des aerodynamischen Körpers bewirkt dann eine Ein- oder Ausklappbewegung der Zusatzklappe 14.
Der Verbindungshebel 16 und eine imaginäre Gerade durch das zweite und dritte Drehgelenk 20, 19, die aufgrund der strichförmigen Darstellung in den Figuren durch die Zusatzklappe 14 repräsentiert ist, schließen vorzugsweise in jeder Stellung der Zusatzklappe 14, insbesondere in der eingeklappten Stellung, einen Winkel, insbesondere einen Übertragungswinkel α von mindestens 5° ein. Dadurch befindet sich der Führungsmechanismus 25 permanent außerhalb seiner Totlage. Das trägt dazu bei, dass nur eine geringe Kraft nötig ist, um die Zusatzklappe 14 zu bewegen. Dadurch kann der Aktuator der Antriebsvorrichtung 22 relativ klein gewählt sein, wodurch eine besonders schnelle Verstellung möglich ist. Ferner können sowohl der Aktuator, als auch der Führungsmechanismus 25 relativ leicht und einfach ausgestaltet sein, was ebenfalls zu einer schnellen Verstellbarkeit beiträgt.
2 zeigt die Zusatzklappe 14 in teilweise ausgeklappter Stellung. In der teilweise ausgeklappten Stellung ist das dritte Drehgelenk 19 gegenüber der eingeklappten Stellung um eine erste Strecke 30 entlang der Tiefenrichtung TR hin zu der Hinterkante 13 des Hauptflügels 12 verschoben. Dies bewirkt zunächst eine Spannung zwischen dem Verbindungshebel 16 und der Zusatzklappe 14. Dieser Spannung nachgebend bewegt sich das zweite Drehgelenk 20 in Richtung Druckseite S2 und sowohl der Verbindungshebel 16 als auch die Zusatzklappe 14 klappen nach unten aus. Insbesondere dreht sich die Zusatzklappe 14 um eine durch das dritte Drehgelenk 26 vorgegebene Achse. Zusätzlich wird die gesamte Zusatzklappe 14 in Tiefenrichtung TR nach hinten verschoben, insbesondere wird die Hinterkante 21 der Zusatzklappe 14 um eine zweite Strecke 34 in Tiefenrichtung TR nach hinten verschoben, wodurch sich die aerodynamische Wirksamkeit der Zusatzklappe 14 erhöht. Insbesondere verbessern sich dadurch der Auftrieb und der Maximal-Auftrieb bei ausgeklappter Zusatzklappe 14. Dass das dritte Drehgelenk 19 entlang der Tiefenrichtung TR verschoben wird, bedeutet in diesem Zusammenhang und nachfolgend, dass das dritte Drehgelenk 19 in einer Richtung verschoben wird, die parallel zu zumindest einer Richtungskomponente der Tiefenrichtung TR verschoben wird.
3 zeigt die Zusatzklappe 14 in vollständig ausgeklappter Stellung. Insbesondere schließen die Zusatzklappe 14 und die Unterseite des Hauptflügels 12 einen Ausklappwinkel β von 60 Grad ein. Alternativ dazu können die Zusatzklappe 14 und die Unterseite des Hauptflügels 12 in vollständig ausgeklappter Stellung der Zusatzklappe 14 einen Ausklappwinkel β von ca. 90 Grad einschließen. In der vollständig ausgeklappten Stellung ist das dritte Drehgelenk 19 gegenüber der teilweise ausgeklappten Stellung um eine weitere, insbesondere eine dritte Strecke 32 in Richtung der Hinterkante 13 des Hauptflügels 12 verschoben. Dies bewirkt eine fortschreitende nach unten gerichtete Bewegung des zweiten Drehgelenks 20 in Richtung Druckseite S2 und sowohl der Verbindungshebel 16 als auch die Zusatzklappe 14 klappen weiter nach unten aus. Zusätzlich wird die Hinterkante 21 der Zusatzklappe 14 um eine vierte Strecke 36 in Tiefenrichtung TR weiter nach hinten verschoben, wodurch sich die aerodynamische Wirksamkeit der Zusatzklappe 14 weiter erhöht.
4 zeigt einen Querschnitt durch einen in Tiefenrichtung TR des aerodynamischen Körpers 10 gesehen hinteren Bereich eines alternativen Ausführungsbeispiels des Tragflügels 10 mit dem aerodynamischen Körper, insbesondere dem Hauptflügel 12. Der Tragflügel 10 weist den Hauptflügel 12 und die Zusatzklappe 14 auf, von deren Stellung abhängig die aerodynamisch wirksame Fläche des Tragflügels 10 verändert werden kann. Die Hinterkante 13 des Hauptflügels 12 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich teilweise dargestellt und gestrichelt angedeutet. Die Oberseite und die Unterseite des Hauptflügels 10 können an der Hinterkante 10 spitz zusammenlaufen.
Die Zusatzklappe 14 befindet sich in 4 in eingeklapptem Zustand und ist aus Gründen der Übersichtlichkeit wiederum strichförmig dargestellt. Grundsätzlich weist jedoch auch diese Zusatzklappe 14 eine nicht vernachlässigbare Dicke auf. Beispielsweise kann eine der Druckseite S2 zugewandte Unterseite der Zusatzklappe 14 in Reiseflugstellung, also in eingeklapptem Zustand, mit der Unterseite des Hauptflügels 12 fluchten. Dies ist während des Reiseflugs aerodynamisch besonders günstig und ermöglicht, auf eine Verkleidung zu verzichten.
Die Zusatzklappe 14 ist über den Verbindungshebel 16 mit dem Hauptflügel 12 gekoppelt. Der Verbindungshebel 16 ist einerseits über das erste Drehgelenk 18 an dem Hauptflügel 12 und andererseits über das zweite Drehgelenk 20 an der Zusatzklappe 14 angelenkt. Das erste Drehgelenk 18 ist an dem Hauptflügel 12 über einen Holm 29 angelenkt. Das zweite Drehgelenk 20 ist fest mit der Zusatzklappe 14 verbunden und ist sowohl von der Vorderkante 19 der Zusatzklappe 14 als auch von der Hinterkante 21 der Zusatzklappe 14 beabstandet.
Im vorderen Bereich der Zusatzklappe 14, insbesondere an der Vorderkante 19, ist die Zusatzklappe 14 über das dritte Drehgelenk 26 an dem Hauptflügel 12 angelenkt. Das dritte Drehgelenk 26 ist an einem Schlitten 40 gelagert. Der Schlitten 40 ist mit Hilfe einer Führungsvorrichtung, insbesondere einer Führungsschiene 42 entlang der Tiefenrichtung TR geführt und kann entlang der Führungsschiene 42 in Tiefenrichtung TR bewegt werden. Der Schlitten 40 ist über das Betätigungselement 24 mit der Antriebsvorrichtung 22 gekoppelt und kann mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 22 und dem Betätigungselement 24 entlang der Tiefenrichtung TR verschoben werden. Das Verschieben des Schlittens 40 entlang der Tiefenrichtung TR bewirkt das Verschieben des dritten Drehgelenks 26 entlang der Tiefenrichtung TR nach hinten, was zu dem Ausklappen der Zusatzklappe 14 führt.
Der Verbindungshebel 16 und die imaginäre Gerade durch das zweite und dritte Drehgelenk 20, 26 schließen auch bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise in jeder Stellung der Zusatzklappe 14, insbesondere in der eingeklappten Stellung, einen Winkel von mindestens 5° ein. Dadurch befindet sich der Führungsmechanismus 25 permanent außerhalb seiner Totlage.
5 zeigt die Zusatzklappe 14 des zweiten Ausführungsbeispiels in teilweise ausgeklappter Stellung. In der teilweise ausgeklappten Stellung ist der Schlitten 40 gegenüber der eingeklappten Stellung in Richtung der Hinterkante 13 des Hauptflügels 12 nach hinten verschoben. Dies bewirkt zunächst eine Spannung zwischen dem Verbindungshebel 16 und der Zusatzklappe 14. Dieser Spannung nachgebend bewegt sich das zweite Drehgelenk 20 in Richtung Druckseite S2 und sowohl der Verbindungshebel 16 als auch die Zusatzklappe 14 klappen nach unten aus. Zusätzlich wird die Hinterkante 21 der Zusatzklappe 14 in Tiefenrichtung TR nach hinten verschoben, wodurch sich die aerodynamische Wirksamkeit der Zusatzklappe 14 erhöht.
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des aerodynamischen Körpers. Die Zusatzklappe 14 ist über den Verbindungshebel 16 mit dem Hauptflügel 12 gekoppelt.
Der Verbindungshebel 16 ist einerseits über das erste Drehgelenk 18 an dem Hauptflügel 12 und andererseits über das zweite Drehgelenk 20 an der Zusatzklappe 14 angelenkt. Das zweite Drehgelenk 20 ist fest mit der Zusatzklappe 14 verbunden und ist sowohl von der Vorderkante 19 der Zusatzklappe 14 als auch von der Hinterkante 21 der Zusatzklappe 14 beabstandet. Im Bereich der Vorderkante 19 ist die Zusatzklappe 14 über das dritte Drehgelenk 26 an dem Hauptflügel 12 angelenkt. Das dritte Drehgelenk 26 ist über den Schlitten 40 und das Betätigungselement 24 mit der Antriebsvorrichtung 22 gekoppelt. Das erste Drehgelenk 18 ist zumindest bei eingeklappter Zusatzklappe 14 und bei der gezeigten Variante sogar in teilweise ausgeklappter Stellung der Zusatzklappe 14 in Tiefenrichtung TR gesehen vor dem zweiten Drehgelenk 20 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel klappt daher im Gegensatz zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen die Zusatzklappe 14 bei einer Bewegung des Schlittens 40, insbesondere des dritten Drehgelenks 26, in Tiefenrichtung TR nach vorne aus und bei einer Bewegung des Schlittens 40 nach hinten wieder ein
7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des aerodynamischen Körpers mit der Zusatzklappe 14. Die Zusatzklappe 14 ist über das dritte Drehgelenk 26 an dem Hauptflügel 12 und über das zweite Drehgelenk 20 an dem Verbindungshebel 16 angelenkt, der über das erste Drehgelenk 18 an dem Hauptflügel angelenkt ist. Bei eingeklappter Zusatzklappe 14 ist in Strömungsrichtung von vorne gesehen zunächst das erste Drehgelenk 18, dann das zweite Drehgelenk 20 und dann das dritte Drehgelenk 26 angeordnet. Das dritte Drehgelenk 26 ist wiederum in Tiefenrichtung TR bewegbar angeordnet und zu diesem Zweck mit dem mit der Antriebsvorrichtung 22 gekoppelten Betätigungselement 24 verbunden.
8 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel gemäß 7, wobei die Zusatzklappe 14 teilweise ausgeklappt ist und wobei das dritte Drehgelenk 26 entsprechend in Strömungsrichtung nach vorne verschoben ist. Bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen klappt die Zusatzklappe 14 aus ihrem eingeklappten Zustand derart heraus, dass eine Öffnung des Ausklappwinkels β zumindest anfangs in Strömungsrichtung gerichtet ist. Im Gegensatz dazu klappt bei dem vierten Ausführungsbeispiel die Zusatzklappe 14 aus ihrem eingeklappten Zustand derart heraus, dass die Öffnung des Ausklappwinkels β zumindest anfangs entgegen der Strömungsrichtung gerichtet ist und dass eine Innenseite der Zusatzklappe 14, die in eingeklapptem Zustand dem Hauptflügel 12 zugewandt ist, aufgrund der Luftströmung in ausgeklapptem Zustand einem Staudruck ausgesetzt ist.
Die Drehgelenke 18, 20, 26 sind vorzugsweise Axialgelenke. Alternativ dazu können ein, zwei oder alle drei Drehgelenke 18, 20, 26 auch als Kugellager ausgebildet sein. Die Drehgelenke 18, 20, 26 sowie das Betätigungselement 24 und die Antriebsvorrichtung 22 befinden sich in jeder Stellung der Zusatzklappe 14 innerhalb des Hauptflügels 12. Dadurch kann gegenüber herkömmlichen Antriebssystemen von Zusatzklappen 14 auf eine Verkleidung der Komponenten verzichtet werden, wodurch das Gewicht reduziert wird.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann das erste Drehgelenk bei allen Ausführungsbeispielen bei eingeklappter Zusatzklappe in Tiefenrichtung vor dem zweiten Drehgelenk angeordnet sein. Ferner kann die Antriebsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels auch bei den anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Tragflügel
12: Hauptflügel
13: Hinterkante Hauptflügel
14: Zusatzklappe
16: Verbindungshebel
18: erstes Drehgelenk
19: Vorderkante Zusatzklappe
20: zweites Drehgelenk
21: Hinterkante Zusatzklappe
22: Antriebsvorrichtung
24: Betätigungselement
25: Führungsmechanismus
26: drittes Drehgelenk
29: Holm
30: erste Strecke
32: dritte Strecke
34: zweite Strecke
36: vierte Strecke
40: Schlitten
42: Führungsschiene
S1: Saugseite
S2: Druckseite
TR: Tiefenrichtung
SW: Spannweitenrichtung
DR: Dickenrichtung
α: Übertragungswinkel
β: Ausklappwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4107556 C1 [0002]
EP 1312545 B1 [0003]

Claims

Aerodynamischer Körper (10) mit mindestens einer mit Hilfe eines Führungsmechanismus (25) bewegbar an dem aerodynamischen Körper angeordneten Zusatzklappe (14) und mit einer Antriebsvorrichtung (22) zur Betätigung der Zusatzklappe (14), der Führungsmechanismus (25) aufweisend: • einen Verbindungshebel (16), der an seinem ersten Ende über ein erstes Drehgelenk (18) an dem aerodynamischen Körper angelenkt ist und der an seinem zweiten Ende über ein zweites Drehgelenk (20) an der Zusatzklappe (14) angelenkt ist, wobei das zweite Drehgelenk (20) von einer Hinterkante (21) der Zusatzklappe (14) und von einer Vorderkante (19) der Zusatzklappe (14) beabstandet ist, • ein Betätigungselement (24), das mit der Antriebsvorrichtung (22) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (24) über ein drittes Drehgelenk (26) an der Zusatzklappe (14) angelenkt ist und dass das dritte Drehgelenk (26) entlang der Tiefenrichtung (TR) des aerodynamischen Körpers (10) bewegbar angeordnet ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aerodynamische Auftriebskörper als Hauptflügel (12) eines Tragflügels (10) ausgebildet ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aerodynamische Auftriebskörper als Klappe ausgebildet ist, die ausklappbar an einem Hauptflügel (12) eines Tragflügels (10) angeordnet ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem die Zusatzklappe (14) an der Druckseite (S2) des aerodynamischen Körpers angeordnet ist und zu der Druckseite (S2) hin ausklappbar angeordnet ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzklappe (14) auf einer Saugseite (S1) des aerodynamischen Körpers angeordnet ist und in Richtung hin zu der Saugseite (S1) ausklappbar ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Drehgelenk (26) im vorderen Bereich der Zusatzklappe (14) an der Zusatzklappe (14) angelenkt ist, wobei der vordere Bereich bei eingeklappter Zusatzklappe (14) in Strömungsrichtung gesehen vorne an der Zusatzklappe (14) ausgebildet ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Drehgelenk (26) zur Kopplung des Betätigungselements (24) mit der Zusatzklappe (14) im in Bezug auf die Tiefenrichtung (TR) hinteren Bereich der Zusatzklappe (14) angeordnet ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Drehgelenk (26) an einem Schlitten (40) angeordnet ist, der entlang einer Tiefenrichtung (TR) bewegbar in einer Führungsvorrichtung geführt ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (24) und das dritte Drehgelenk (26) in jeder Position der Zusatzklappe (14) innerhalb einer Deckhaut des aerodynamischen Körpers angeordnet sind.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungshebel (16) bei vollständig eingeklappter Zusatzklappe (14) mindestens einen Winkel von 5° mit einer Verbindungsgeraden einschließt, die durch das zweite und das dritte Drehgelenk (20, 26) verläuft.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drehgelenk (18) mindestens in der eingeklappten Stellung der Zusatzklappe (14) von der aerodynamischen Vorderkante des Hauptflügels (12) gesehen in Tiefenrichtung (TR) hinter dem zweiten Drehgelenk (20) angeordnet ist.
Aerodynamischer Körper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drehgelenk (18) mindestens in der eingeklappten Stellung der Zusatzklappe (14) in Tiefenrichtung (TR) gesehen vor dem zweiten Drehgelenk (20) angeordnet ist.