DE102012109233A1 - Flügelkörper - Google Patents

Flügelkörper Download PDF

Info

Publication number
DE102012109233A1
DE102012109233A1 DE201210109233 DE102012109233A DE102012109233A1 DE 102012109233 A1 DE102012109233 A1 DE 102012109233A1 DE 201210109233 DE201210109233 DE 201210109233 DE 102012109233 A DE102012109233 A DE 102012109233A DE 102012109233 A1 DE102012109233 A1 DE 102012109233A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wing
leading edge
shell
wing body
box
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210109233
Other languages
English (en)
Inventor
Jens Bold
Christian Ückert
Olaf Steffen
Christian Hühne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Airbus Operations Ltd
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE201210109233 priority Critical patent/DE102012109233A1/de
Priority to EP13186492.8A priority patent/EP2712803B1/de
Priority to ES13186492.8T priority patent/ES2587910T3/es
Publication of DE102012109233A1 publication Critical patent/DE102012109233A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/26Construction, shape, or attachment of separate skins, e.g. panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/28Leading or trailing edges attached to primary structures, e.g. forming fixed slots

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flügelkörper für ein Flugobjekt mit einem Flügelkasten und einer Flügelvorderkante, wobei die den Flügelkasten bildenden Flügelschalen ein Material aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisen und die Flügelschale und die Flügelvorderkante durch innen liegende Verbindungselemente miteinander zur Bildung eines Strömungsprofils verbunden werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flügelkörper für ein Flugobjekt mit einem Flügelkasten, der aus zwei diametral gegenüberliegenden Flügelschalen gebildet ist und einer in Strömungsrichtung von dem Flügelkasten angeordneten Flügelvorderkante, welche die äußere Strömungsoberfläche der Flügelschale mit der äußeren Strömungsoberfläche der Flügelvorderkante zu einem Strömungsprofil verbindet.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff „Flügelkörper“ diejenigen Elemente eines Flugobjektes verstanden, die von dem Rumpf des Flugobjektes abstehend angeordnet sind und bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Flugobjektes durch Luftschichten angeströmt werden, wodurch spezielle Effekte erzielt werden sollen. So sind die Tragflügel (Tragflächen) sowie die Leitwerke (Höhenleitwerk, Seitenleitwerk) insbesondere Flügelkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung.
  • Die Profilflächen der Flügelkörper von Flugobjekten, wie beispielsweise Tragflächen von Verkehrsflugzeugen, besitzen zunächst grundsätzlich laminare Grenzschichten, die bei heutigen Verkehrsflugzeugen jedoch frühzeitig in turbulente Grenzschichten umschlagen. Eine solche turbulente Grenzschicht weist dabei einen deutlich erhöhten Reibungswiderstand auf als eine laminare Grenzschicht. Die Instabilität der Grenzschicht, die zu dem Umschlag führt, wird durch Formabweichungen, wie sie Lücken und Stufen in der Kontur der Profilfläche darstellen, begünstigt.
  • Zulässige Werte für diese Formabweichungen sind beispielsweise 0,5 mm für Stufen entgegen der Strömungsrichtung sowie 0,1 mm für Stufen in Richtung der Strömung.
  • Werden derlei Formabweichungen insbesondere im Vorderbereich der aerodynamischen Funktionsfläche vermieden, führt dies zu einem späteren Umschlag der Strömung von einer laminaren Grenzschicht in eine turbulente Grenzschicht und somit zu einem erweiterten Bereich der laminaren Profilumströmung (NLF, Natural Laminar Flow). Dies wiederum führt zu einer Widerstandreduzierung und direkter Treibstoffeinsparung bzw. aus der Breguet’schen Reichweitenformel abgeleiteten gesteigerten Reichweite des Verkehrsflugzeuges.
  • Heutige Verkehrsflugzeuge benötigen zur Erzeugung des zur Kompensation der Massenkraft erforderlichen Auftriebs in der Start- und Landephase spezielle Einrichtungen an den Tragflügeln, die als Hochauftriebssysteme bezeichnet werden. Betrachtet man die Luftströmung vor allem im Hinblick auf die Laminarität der Grenzschicht, sind die Hochauftriebssysteme am Vorflügel von übergeordneter Bedeutung. Hierbei werden im Stand der Technik zwei verschiedene Ausführungsformen unterschieden: a) die ausfahrbaren Vorflügel (Slats) und b) die Krueger-Klappen (Krueger-Flaps).
  • Die ausfahrbaren Vorflügel (Slats) sind dabei die Spitze des Flügels und werden auf Schienen geführt nach vorne ausgefahren. Im eingezogenen Zustand hinterlassen sie dabei eine Lücke bzw. einen Absatz auf der Oberseite der aerodynamischen Oberfläche des Flügels, so dass ab diesem Bereich eine laminare Grenzschicht nicht mehr möglich ist. im Gegensatz dazu stören die Krueger-Flaps die aerodynamische Oberfläche auf der Flügeloberseite nicht, da sie aus der Unterseite des Vorflügels ausgeklappt werden.
  • Grundsätzlich bestehen derlei Flügelkörper, insbesondere die Tragflügel von Verkehrsflugzeugen, aus einem Flügelkasten, der zwei diametral gegenüberliegende Flügelschalen hat, die mit Hilfe von Holmen und Rippen im Inneren des Flügelkastens gehalten werden, die dabei auch der Einhaltung der geforderten Profilkontur des Flügels dienen. Häufig bildet der Flügelkasten dabei auch einen integralen Treibstofftank. In Strömungsrichtung vor dem Flügelkasten wird nun die Flügelvorderkante befestigt, welche die äußere Strömungsoberfläche des Flügelkastens mit der äußeren Strömungsoberfläche der Flügelvorderkante zu einem Strömungsprofil verbindet und darüber hinaus die bei einigen Flugzeugen vorgesehenen Hochauftriebssysteme am Vorflügel enthält (Slats oder Krueger-Flaps).
  • Bei einem konventionellen Verkehrsflugzeug wird der Flügel bzw. Flügelkörper in der Regel aus einem Aluminiummaterial gefertigt, wobei die Struktur der Flügelvorderkante mit der Struktur des Flügelkastens vernietet wird. Eine solche Nietverbindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass ein entsprechender Bolzen bzw. ein Befestigungsmittel durch die Oberfläche der jeweiligen Struktur geführt wird, wobei an den äußeren Kanten dann ein entsprechender Abschluss vorgesehen ist. Die Vorderflügelkante und eine der Flügelschalen werden hierfür überlappend angeordnet und dann mit mehreren Nietverbindungen verbunden, wobei eine solche Nietverbindung eine zusätzliche Störung auf der Strömungsoberfläche darstellt und somit die Grenzschicht negativ beeinflusst. So wird durch den Nietkopf an der Strömungsoberfläche der Umschlag von einer laminaren in eine turbulente Grenzschicht begünstigt, so dass grundsätzlich eine derartige Nietverbindung im Vorflügelbereich vermieden werden sollte.
  • Zwar gibt es Bestrebungen, den Flügelkörper integral auszubilden, d.h., dass die Vorderkante und der Flügelkasten aus einem einzigen Bauteil gebildet werden. Dies hätte zwar den Vorteil, dass die Strömungsoberfläche frei von Störungen wäre, was sich günstig auf die Laminarströmung auswirkt. Allerdings ist die Flügelvorderkante eines Verkehrsflugzeuges gegenüber Beschädigungen besonders exponiert, so dass es regelmäßig zu sogenannten Vogelschlägen d.h. Zusammenstößen mit Vögeln kommt, die zu Beschädigungen der Struktur der Flügelvorderkante führen. In einer integralen Bauweise wäre nun die Vorderkante nicht mehr austauschbar, so dass die beschädigte Struktur entweder repariert werden müsste oder der komplette Flügel ausgetauscht werden müsste. Aufgrund der Tatsache, dass ein Flügel jedoch wichtige Elemente, wie beispielsweise den Treibstofftank, enthält, ist der vollständige Austausch eines Flügels nur aufgrund einer Beschädigung an der Vorderkante nicht zu rechtfertigen.
  • Aus diesem Grund ist trotz der beschriebenen Problematiken bei der differentiellen Bauweise eines Flügelkörpers und trotz der auf der Hand liegenden Vorteile die differentielle Bauweise allein aus ökonomischen Aspekten vorzuziehen, da nur so ein Austausch und eine Reparatur mit adäquaten Aufwand möglich ist.
  • Darüber hinaus gibt es seit einiger Zeit große Bestrebungen, das Gesamtgewicht eines Flugzeuges zu reduzieren, was zu einer direkten Treibstoffeinsparung führen würde. Allerdings weisen insbesondere Verkehrsflugzeuge eine Vielzahl von tragenden Strukturen auf, die nicht ohne Weiteres einer Leichtbauweise zugänglich sind, da hier Beschädigungen oder Instabilitäten schnell zu einer großen Katastrophe führen können.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Flügelkörper für ein Flugobjekt anzugeben, der gegenüber herkömmlichen Flügelkörpern ein geringeres Gewicht aufweist und zudem eine laminare Grenzschicht begünstigt.
  • Die Aufgabe wird mit dem Flügelkörper der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine Flügelschale ein Material aus einem Faserverbundwerkstoff aufweist und die Flügelschale und die Flügelvorderkante jeweils eine Mehrzahl von in den Innenraum des Flügelkörpers ragende Befestigungselemente aufweisen, an denen Verbindungselemente insbesondere längs in Strömungsrichtung befestigt sind, die jeweils an einem Befestigungselement der Flügelschale und an einem Befestigungselement der Flügelvorderkante derart angeordnet sind, dass die Flügelvorderkante mit dem Flügelkasten zur Bildung des Strömungsprofils verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß wird somit ein Flügelkörper vorgeschlagen, der einen Flügelkasten und ein in Strömungsrichtung vor dem Flügelkasten angeordnete Flügelvorderkante aufweist. Der Flügelkasten ist dabei aus zwei diametral gegenüberliegenden Flügelschalen gebildet, wobei die Flügelvorderkante die äußere Strömungsoberfläche der Flügelschale mit der äußeren Strömungsoberfläche der Flügelvorderkante zu einem Strömungsprofil verbindet. Dabei weist erfindungsgemäß zumindest einer der Flügelschalen ein Material auf, das aus einem Faserverbundwerkstoff besteht. Ein solcher Faserverbundwerkstoff kann beispielsweise CFK sein. Die Flügelschale kann beispielsweise aus den im Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren für Faserverbundwerkstoffe, wie beispielsweise aus vorimprägnierten Faserhalbzeugen (Prepregs), hergestellt sein.
  • Aufgrund der Tatsache, dass zumindest eine der Flügelschalen, vorzugsweise beide Flügelschalen sowie besonders vorzugsweise auch die Flügelvorderkante, aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind, kann das Gewicht der tragenden Flügelstruktur gegenüber herkömmlichen Materialien deutlich gesenkt werden, ohne die notwendigen Sicherheitsaspekte zu vernachlässigen. Eine solche Flügelschale kann dabei so hergestellt werden, dass auf der Innenseite eine Vielzahl von sogenannten Stringern (Verstärkungselementen) angeordnet ist, die zu der notwendigen Steifigkeit in Richtung außerhalb der Faserlage führen.
  • Durch die Gewichtsreduzierung kann dabei erheblich an Treibstoff eingespart werden, was eine Vielzahl von ökologischen und ökonomischen Vorteilen hat.
  • Um einen möglichst großen Bereich an dem Flügelkörper zu erzeugen, in dem die Laminarströmung so lang wie möglich aufrecht erhalten bleiben kann, was zu weiteren Treibstoffeinsparungen im Betrieb führt, wird des Weiteren erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Flügelschale und die Flügelvorderkante nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt mit Hilfe von Nieten verbunden werden, sondern über innen liegende Verbindungselemente, die jeweils an Befestigungselementen der Flügelschale und der Flügelvorderkante angeordnet werden. Hierfür weisen die Flügelvorderkante und die Flügelschalen in den Innenraum des Flügelkörpers ragende Befestigungselemente auf, an denen die Verbindungselemente, vorzugsweise in Längsrichtung der Strömungsrichtung, befestigt werden. Dabei wird ein Verbindungselement zumindest an einem Befestigungselement der Flügelschale und an zumindest einem Befestigungselement der Flügelvorderkante angeordnet, so dass Flügelschale und Flügelvorderkante miteinander zur Bildung eines Strömungsprofils verbunden werden.
  • Die Befestigungselemente der Flügelschale und/oder Flügelvorderkante können beispielsweise Verstärkungselemente, wie beispielsweise Stringer, sein, die zusätzlich so ausgeformt sind, dass sie die Verbindungselemente mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Nieten oder Schrauben, aufnehmen können.
  • Der Flügelkörper ist somit des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der Flügelschale und der Flügelvorderkante kein Befestigungsmittel durch die Strömungsoberfläche der Flügelvorderkante und/oder Flügelschale geführt ist. Aufgrund dieser Tatsache ergeben sich an der äußeren Strömungsoberfläche des Flügelkastens keine Störungen im Strömungsweg, was die Aufrechterhaltung einer Laminarströmung in diesem Bereich begünstigt.
  • Dabei haben die Erfinder erkannt, dass durch das Anordnen von Befestigungselementen, die in den Flügelkörper hineinragend vorgesehen sind, und dass an diesen Befestigungselementen angeordnete Verbindungselemente zu einer stabilen Verbindung von Flügelkasten und Flügelvorderkante führen, die den Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt genügen. Insbesondere dann, wenn die Befestigungselemente der Flügelschale und/oder Flügelvorderkante integral aus dem Material der Flügelschale und/oder Flügelvorderkante gebildet sind, wird eine hohe Stabilität und Steifigkeit des gesamten Flügelkörpers erreicht. Denn werden beispielsweise Stringer nachträglich auf das Bauteil aufgeklebt, so bilden sich im Verbindungsbereich oftmals Steifigkeitssprünge, die dazu führen, dass Lasten gerade in diesen Bereichen abgetragen werden, was nicht selten zu einer hohen Beanspruchung führt und in dem sogenannten großflächigen Ablösen der Stringer (Stringer-Debonding) führen kann. Durch die integrale Ausgestaltung der Befestigungselemente kann genau dies vermieden werden.
  • Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist die Tatsache, dass durch die differentielle Bauweise ein Austausch der Flügelvorderkante problemlos möglich ist, so dass beschädigte Flügelvorderkanten abgelöst und ausgetauscht werden können, ohne dass auf eine die Laminarströmung begünstigende Strömungsoberfläche verzichtet werden muss.
  • In der klassischen Konstruktion eines Flügelkastens werden die Flügelschalen mit Hilfe von Holmen und Rippen diametral gegenüberliegend miteinander verbunden, um die auf die Flügelschale wirkenden Luftlasten aufzunehmen und die Einhaltung der geforderten Profilkontur des Flügelkörpers zu gewährleisten. Die Rippen werden dabei meist längs in Strömungsrichtung (beispielsweise axial zur Strömungsrichtung) in dem Flügelkasten angeordnet, während Holme quer zur Strömungsrichtung verlaufen. Es ist nunmehr ganz besonders vorteilhaft, wenn die zur Stabilität notwendigen Rippen an den Befestigungselementen der Flügelschalen befestigt sind und des Weiteren so ausgebildet sind, dass sie bis in den Bereich der Flügelvorderkante hineinragen, so dass die Flügelvorderkante über ihre Befestigungselemente ebenfalls an den im Flügelkasten vorgesehenen Rippen befestigt werden kann. In diesem Fall sind die Verbindungselemente gleichzeitig auch die Rippen des Flügelkastens und verbinden so die Flügelvorderkante mit dem Flügelkasten zu einem Strömungsprofil.
  • Um die Stabilität des Flügelkörpers weiter zu erhöhen und somit die auf die Flügelschalen wirkenden Luftlasten besser aufnehmen zu können, ist es des Weiteren vorteilhaft, wenn die Flügelvorderkante und die Flügelschale in einem Überlappungsbereich zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Ein bei dieser Überlappung entstehender Oberflächenabsatz in der Strömungsoberfläche kann dann beispielsweise vorteilhafterweise mit Hilfe eines Füllmaterials geglättet werden, um die Aufrechterhaltung der Laminarströmung zu begünstigen. Mit „Glätten“ eines Oberflächenabsatzes ist im Sinne der vorliegenden Erfindung gemeint, dass aufgrund einer Überlappung entstehende Stufen und Störungen im Strömungsprofil mit Hilfe eines Füllmaterials so ausgefüllt und ausgeformt werden, dass keine Störungen durch Absätze oder Stufen in dem Strömungsprofil verbleiben, die den Übergang in eine turbulente Grenzschicht der Strömung begünstigen.
  • Dabei ist es letztendlich unerheblich, ob die Flügelvorderkante im Überlappungsbereich unter die Flügelschale geschoben ist, was zu einer Überlappung führt, bei dem die Flügelvorderkante in den Innenraum des Flügelkörpers zeigt oder ob die Flügelschale unter die Flügelvorderkante geschoben ist, was zu einer Überlappung führt, bei der die Flügelschale in den Innenraum des Flügelkörpers zeigt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die beiden Flügelkörperelemente – Flügelschale und Flügelvorderkante – in dem Überlappungsbereich zusätzlich miteinander verbunden, so dass in diesem Bereich neben den Verbindungselementen eine zusätzliche stabilitätsfördernde Verbindung erzeugt wird. Hierfür weist das Flügelkörperelement, das unter das andere Flügelkörperelement geschoben wird, ein L-Profil auf, das vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung an der Abschlusskante des einen Flügelkörperelementes befestigt ist. die Befestigung kann dabei mit Hilfe von Befestigungsmitteln erfolgen, die durch die Oberfläche des Flügelkörperelementes geführt ist. das andere Flügelkörperelement weist entsprechende L-Profil-Aufnahmen auf, mit denen die L-Profile form- und kraftschlüssig befestigt werden können.
  • Mit „quer“ zur Strömungsrichtung ist nicht zwangsläufig rechtwinklig gemeint. Vielmehr ist anzustreben, dass die L-Profile in Spannweitenrichtung angeordnet sind.
  • Aufgrund der Tatsache, dass das Flügelkörperelement, welches die L-Profile mit den durch die Oberfläche geführten Befestigungsmitteln aufweist, unter das andere Flügelkörperelement geschoben ist und somit dass durch die Oberfläche geführte Befestigungsmittel sich in dem Überlappungsbereich befindet, weist der gesamte Flügelkörper trotz dieser Befestigungsmittel keine durch die Strömungsoberfläche geführte Befestigungsmittel auf, wie beispielsweise Nieten oder Schrauben, so dass auch hier weiterhin die Aufrechterhaltung einer laminaren Strömung begünstigt wird. Eventuell entstehende Absätze können dann wieder mit Hilfe eines Füllmaterials geglättet werden.
  • Es hat sich hierbei als vorteilhaft herausgestellt, wenn das erste Flügelkörperelement, welches unter das zweite Flügelkörperelement geschoben wird, die Flügelvorderkante ist, die unter die Flügelschale geschoben wird.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 – schematische Darstellung eines Schnittes durch den Flügelkörper;
  • 2 – schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels mit zusätzlichen Befestigungsmitteln.
  • 1 zeigt schematisch den Schnitt durch einen Flügelkörper 1, an dem ein Flügelkasten 2 und eine in Strömungsrichtung S vor dem Flügelkasten 2 angeordnete Flügelvorderkante 3 verbunden sind. Der Flügelkasten 2 weist zwei diametral gegenüberliegende Flügelschalen 4a, 4b auf, die über ein Verbindungselement 8 und nicht dargestellte Holme miteinander verbunden sind. Sowohl die Flügelvorderkante 3 als auch die Flügelschalen 4a, 4b weisen eine äußere Oberfläche 5 auf, die auch als Flügelhaut bezeichnet, die Strömungsoberfläche des Flügelkörpers 1 bildet.
  • Sowohl die Flügelschalen 4a, 4b des Flügelkastens 2 als auch die Flügelvorderkante 3 weisen nach innen ragende Befestigungselemente 6a, 6b, 7 auf, an denen ein Verbindungselement 8 befestigt werden kann, um so den Flügelkasten 2 mit den Flügelschalen 4a, 4b und die Flügelkante 3 zur Bildung eines gemeinsamen Strömungsprofils zu verbinden.
  • In der schematischen Darstellung von 1 ist aufgrund der Schnittzeichnung genau ein Verbindungselement 8 gezeigt, das sich längs in Strömungsrichtung S des Flügelkörpers 1 erstreckt. Im Ausführungsbeispiel der 1 kann es sich bei dem Verbindungselement 8 beispielsweise um eine Rippe des Flügelkastens 2 handeln, die im vorderen Bereich 8a in Richtung des Flügelvorderkastens 3 so ausgeformt und ausgebildet ist, dass es an den Verbindungselementen 7 der Flügelvorderkante 3 befestigt werden kann.
  • Es ist selbstverständlich, dass der vollständige Flügelkörper eine Vielzahl derlei Verbindungselemente 8 (bzw. Rippen) aufweist, um so die notwendige Verbindungsstabilität zu erreichen. Das Verbindungselement ist dabei an einem Befestigungselement 6a der Flügeloberschale 4a sowie an Befestigungselementen 6b der Flügelunterschale 4b befestigt und stabilisiert so zunächst den Flügelkasten 2. Im vorderen Bereich 8a des Verbindungselementes 8 ist das Verbindungselement 8 mit den dortigen Befestigungselementen 7 der Flügelvorderkante 3 befestigt, so dass Flügelkasten 2 und Flügelvorderkante 3 zur Bildung eines gemeinsamen Strömungsprofils miteinander verbunden sind. In einem entstehenden Überlappungsbereich 9, in dem die Flügelvorderkante 2 unter die Flügelschalen 4a, 4b geschoben wurde, ist ein hierdurch entstandener Absatz in der Flügelhaut 5 mittels eines Füllmaterials 10 geglättet.
  • Die Befestigungselemente 6a, 6b, 7 können beispielsweise L-förmige, in den Innenraum des Flügelkörpers 1 ragende Elemente sein, die integral aus den Faserverbundwerkstoff der Flügelschalen 4a, 4b und/oder der Flügelvorderkante 3 gebildet sein können. Durch eine integrale Ausbildung dieser L-förmigen Verbindungselemente 6a, 6b, 7 wird eine besonders hohe Stabilität dieser Befestigungselemente gewährleistet, so dass die notwendige Stabilität zum Halten der verbundenen Elemente trotz Verwendung eines Faserverbundwerkstoffes erreicht werden kann.
  • Mittels einer solchen Verbindung wird es nunmehr möglich, einen Flügelkörper herzustellen, dessen äußere Strömungsoberfläche bzw. Flügelhaut 5 die Aufrechterhaltung einer Laminarströmung begünstigt, da keinerlei die Strömung störenden Stufen oder Absätze in der Flügelhaut 5 vorhanden sind. Insbesondere ist der Flügelkörper 1 dadurch gekennzeichnet, dass keinerlei Nieten oder andere durch die äußere Strömungsoberfläche 5 geführten Befestigungsmittel vorhanden sind, so dass ein vollständig glatte Strömungsoberfläche 5 erreicht werden kann. Dabei haben die Erfinder erkannt, dass mit Hilfe eines derartigen Verbindungskonzeptes die auf den Flügelkörper wirkenden Luftlasten mit Hilfe dieser Konstruktion soweit aufgenommen werden können, dass es zu keinen Deformationen in der Strömungsoberfläche 5 kommt, die den Wechsel von einer laminaren Grenzschicht zu einer turbulenten Grenzschicht begünstigt. Vielmehr kann auch bei auftretenden hohen Luftlasten und Beanspruchungen des Flügelkörpers 1 die Laminarströmung aufrecht erhalten werden.
  • 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine zusätzliche Befestigung im Überlappungsbereich 9 des Flügelkörpers. Das hier dargestellte Beispiel zeigt die Überlappung der Flügelvorderkante 3 mit der Flügeloberschale 4a, wobei die Flügelvorderkante 3 im Überlappungsbereich 9 unter die Flügelvorderkante 4a geschoben ist.
  • In diesem Bereich ist an der äußeren Kante der Flügelvorderkante 3 ein L-Profil 11 an der Flügelvorderkante 3 angeordnet. Das L-Profil 11 ist dabei mit Hilfe eines durch die Oberfläche der Flügelvorderkante 3 geführten Befestigungsmittel 12 an der Flügelvorderkante 3 vorzugsweise lösbar befestigt. Im Überlappungsbereich 9 ist diese Durchführung des Befestigungsmittels 12 durch die Oberfläche der Flügelvorderkante 3 jedoch unkritisch, da in diesem Bereich die äußere Oberfläche unter die Flügeloberschale 4a geschoben ist und die Flügeloberschale 4a in dem Überlappungsbereich 9 keinerlei Strömungsstörungselemente aufweist.
  • Die Flügeloberschale 4a weist des Weiteren L-Profil-Aufnahmen 13 auf, die beispielsweise die Vorderkanten-Stringer der Flügeloberschale 4a sein können. Diese Vorderkanten-Stringer verlaufen quer zur Strömungsrichtung und ragen in den Innenraum des Flügelkörpers. Über ein weiteres Befestigungsmittel 14, beispielsweise eine Niete oder eine Schraube, kann nun das an der Flügelvorderkante 3 angeordnete L-Profil an der L-Profil-Aufnahme 13 der Flügeloberschale 4a angeordnet werden und so die Flügelvorderkante 3 fest mit den Flügelkasten 2 verbinden. Ein in der Strömungsoberfläche 5 entstehender Absatz aufgrund der Überlappung im Überlappungsbereich 9 wird mit Hilfe eines Füllmaterials 10 geglättet.
  • Mittels dieser Befestigung wird es darüber hinaus möglich, die Zwischenbereiche zwischen den einzelnen Rippen (in Spannweitenrichtung) im Überlappungsbereich fest zu verbinden, um die entsprechenden auftretenden Luftlasten ohne Profilumformung aufzunehmen.
  • Die Rippen 8 im Ausführungsbeispiel der 1 können beispielsweise an speziell vorgesehenen Rip-Caps als Befestigungselemente 6a, 6b angeordnet werden, die längs zur Strömungsrichtung L-förmig oder I-förmig ins Innere des Flügelkörpers 1 ragen. Der verwendete Füllstoff kann beispielsweise ein Polymer sein.

Claims (9)

  1. Flügelkörper (1) für ein Flugobjekt mit – einem Flügelkasten (2), der aus zwei gegenüberliegenden Flügelschalen (4a, 4b) gebildet ist, und – einer in Strömungsrichtung (S) vor dem Flügelkasten (2) angeordneten Flügelvorderkante (3), welche die äußere Strömungsoberfläche (5) der Flügelschalen (4a, 4b) mit der äußeren Strömungsoberfläche (5) der Flügelvorderkante (3) zu einem Strömungsprofil verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Flügelschale (4a, 4b) ein Material aus einem Faserverbundwerkstoff aufweist und die Flügelschale (4a, 4b) und die Flügelvorderkante (3) jeweils eine Mehrzahl von in den Innenraum des Flügelkörpers (1) ragende Befestigungselemente (6a, 6b, 7) aufweisen, an denen Verbindungselemente (8) befestigt sind, die jeweils an einem Befestigungselementen (6a, 6b) der Flügelschale (4a, 4b) und an einem Befestigungselementen (7) der Flügelvorderkante (3) derart angeordnet sind, dass die Flügelvorderkante (3) mit dem Flügelkasten (2) zur Bildung des Strömungsprofils verbunden ist.
  2. Flügelkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (6a, 6b) der Flügelschale (4a, 4b) und/oder der Flügelvorderkante (3) integral aus dem Material der Flügelschale (4a, 4b) und/oder Flügelvorderkante (3) gebildet sind.
  3. Flügelkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelschalen (4a, 4b) des Flügelkastens (2) und die Flügelvorderkante (3) ein Material aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisen.
  4. Flügelkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelschale (4a, 4b) und die Flügelvorderkante (3) in einem Überlappungsbereich (9) zumindest teilweise überlappend angeordnet sind.
  5. Flügelkörper (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Überlappungsbereich (9) durch die Überlappung der Flügelschale und der Flügelvorderkante entstehender Oberflächenabsatz mit einem Füllmaterial (10) geglättet ist.
  6. Flügelkörper (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich (9) an dem unter das erste Flügelkörperelement (4a) geschobenen zweiten Flügelkörperelement (3) ein oder mehrere L-Profile (11) mittels durch die Oberfläche des zweiten Flügelkörperelementes geführten Befestigungsmitteln (12) befestigt sind, wobei die L-Profile (11) in den Innenraum des Flügelkörpers (1) ragend angeordnet sind, und wobei das erste Flügelkörperelement (4a) in den Innenraum des Flügelkörpers ragende L-Profil-Aufnahmen (13) hat, an denen die L-Profile (11) des zweiten Flügelkörperelementes mit Befestigungsmitteln (14) befestigt sind.
  7. Flügelkörper (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die L-Profile und die L-Profil-Aufnahmen quer zur Strömungsrichtung in den Innenraum des Flügelkörpers ragend angeordnet sind.
  8. Flügelkörper (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flügelkörperelement die Flügelschale und das darunter geschobene zweite Flügelkörperelement die Flügelvorderkante ist.
  9. Flügelkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente Flügelkastenrippen (8) sind, die zur Befestigung der Flügelvorderkante in diese hineinragend ausgebildet sind.
DE201210109233 2012-09-28 2012-09-28 Flügelkörper Withdrawn DE102012109233A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210109233 DE102012109233A1 (de) 2012-09-28 2012-09-28 Flügelkörper
EP13186492.8A EP2712803B1 (de) 2012-09-28 2013-09-27 Flügelkörper
ES13186492.8T ES2587910T3 (es) 2012-09-28 2013-09-27 Cuerpo de ala

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210109233 DE102012109233A1 (de) 2012-09-28 2012-09-28 Flügelkörper

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012109233A1 true DE102012109233A1 (de) 2014-04-03

Family

ID=49263198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210109233 Withdrawn DE102012109233A1 (de) 2012-09-28 2012-09-28 Flügelkörper

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2712803B1 (de)
DE (1) DE102012109233A1 (de)
ES (1) ES2587910T3 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112914A1 (de) 2012-12-21 2014-06-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Strömungskörper-Bauelement
EP3078587A1 (de) 2015-04-08 2016-10-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelkörper
DE102015105298A1 (de) 2015-04-08 2016-10-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelstruktur für Flugobjekte

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3243743B1 (de) * 2016-05-11 2021-05-05 Airbus Operations Limited Flugzeugverbindung
EP3330174B1 (de) * 2016-12-02 2019-10-30 Airbus Operations, S.L. Flugzeugstabilisatorvorderkantenintegration mit einem torsionskasten und rumpf
CN109572996B (zh) * 2018-12-04 2022-04-19 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种考虑温度变化的尾翼抗鸟撞附加蒙皮前缘结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863117A (en) * 1987-01-07 1989-09-05 Roland Riout Profiled wing for controlled deformation and application thereof to beating wing aircraft
US20100065687A1 (en) * 2008-04-02 2010-03-18 Airbus Uk Limited Aircraft structure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565595A (en) * 1981-09-30 1986-01-21 The Boeing Company Method of making composite aircraft wing
WO2003073032A1 (en) 2002-02-26 2003-09-04 Mikros Manufacturing, Inc. Capillary evaporator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863117A (en) * 1987-01-07 1989-09-05 Roland Riout Profiled wing for controlled deformation and application thereof to beating wing aircraft
US20100065687A1 (en) * 2008-04-02 2010-03-18 Airbus Uk Limited Aircraft structure

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112914A1 (de) 2012-12-21 2014-06-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Strömungskörper-Bauelement
EP3078587A1 (de) 2015-04-08 2016-10-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelkörper
DE102015105298A1 (de) 2015-04-08 2016-10-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelstruktur für Flugobjekte
WO2016162374A1 (de) 2015-04-08 2016-10-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelstruktur für flugobjekte
DE102015105299A1 (de) 2015-04-08 2016-10-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelkörper
US10661886B2 (en) 2015-04-08 2020-05-26 Deutsches Zentrum Luft- Und Raumfahrt E.V. Wing structure for flying objects
DE102015105298B4 (de) 2015-04-08 2021-12-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Flügelstruktur für Flugobjekte und Verfahren zum Austausch einer Flügelvorderkante bei einer Flügelstruktur

Also Published As

Publication number Publication date
EP2712803B1 (de) 2016-05-18
ES2587910T3 (es) 2016-10-27
EP2712803A1 (de) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2712803B1 (de) Flügelkörper
DE102007019692B4 (de) Flügel-Rumpf-Sektion eines Flugzeugs
DE102015105298B4 (de) Flügelstruktur für Flugobjekte und Verfahren zum Austausch einer Flügelvorderkante bei einer Flügelstruktur
DE102012000564B4 (de) Urformwerkzeug und Verfahren für die Fertigung eines aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden aerodynamisch geformten Luftfahrzeugbauteils
DE19950403A1 (de) Verfahren zum und Flugzeug mit Mitteln zum Reduzieren der Wirbelstärke des Flügelhauptwirbelpaars
WO2009083262A2 (de) Flügel-rumpf-strukturbauteil zur verbindung von zwei tragflügeln und einer rumpfsektion an einem flugzeug
EP1312545A2 (de) Aerodynamisches Profil mit verstellbarer Klappe
DE102009050747A1 (de) Flugzeug mit mindestens zwei Seitenleitwerken in nicht zentraler Anordnung
DE102005038851A1 (de) Fachwerk-Mittelkasten für einen Flügel
DE102012002310A1 (de) Flugzeug mit mindestens zwei Flugzeugrümpfen und einer ersten Tragflügelanordnung mit mindestens zwei nicht verbundenen Tragflügelabschnitten
EP3078587B1 (de) Flügelkörper
DE102016123096B4 (de) Steuerflächenbauteil für eine Auftriebshilfevorrichtung eines Luftfahrzeugs sowie Herstellungsverfahren hierfür
DE102011084433A1 (de) Komponente, Verstärkungsbauteil, Strukturanordnung, Luft- oder Raumfahrzeug sowie Verfahren
DE102011108883B4 (de) Strömungskörper mit einem Basiskörper und einer Vorderkante
DE102021105806B4 (de) Aerodynamischer Profilkörper für Luftfahrzeuge
DE102014201040A1 (de) Luftfahrzeug
DE102007024372A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Lärmreduzierung an einem Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs
DE102019114098A1 (de) Strömungskörper für ein Luftfahrzeug mit einer massiven Hinterkantenkomponente
DE102010014633A1 (de) Tragflügel eines Flugzeugs
EP0737616B1 (de) Rumpfheck für ein Verkehrsflugzeug
DE19810687A1 (de) Bauprinzip und System zur Herstellung von Raumflugkörpern und Flugzeugen mit integriertem Seiten- und Höhenleitwerk kombiniert mit herkömmlichen Tragflügel
DE102023102200B3 (de) Aerodynamischer Profilkörper für Luftfahrzeuge
DE102016109026A1 (de) Aerodynamischer Profilkörper für Flugobjekte
DE102005015338B4 (de) Seitenleitwerkanschluss
DE102016121507B4 (de) Tragflügel mit droop nose und hybrider laminisierung der strömung durch absaugung sowie verkehrsflugzeug mit einem paar solcher tragflügel

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: AIRBUS OPERATIONS LIMITED, GB

Free format text: FORMER OWNER: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 51147 KOELN, DE

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V, DE

Free format text: FORMER OWNER: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 51147 KOELN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE

R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R120 Application withdrawn or ip right abandoned