DE102013109489B4

DE102013109489B4 - Aerodynamic component having a structural element for forming a surface with variable air permeability

Info

Publication number: DE102013109489B4
Application number: DE102013109489.9A
Authority: DE
Inventors: Steffen Opitz
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2033-08-31
Also published as: DE102013109489A1

Abstract

Aerodynamisches Bauteil mit einer überströmten Außenhaut (2), über der ein erster Druck herrscht, und einer der Außenhaut (2) rückwärtig gegenüber liegenden weiteren überströmten Außenhaut (3), über der ein von dem ersten Druck abweichender zweiter Druck herrscht, wobei – die Außenhaut (2) und die weitere Außenhaut (3) durch ein Strukturelement (1) zur Ausbildung einer Oberfläche mit veränderbarer Luftdurchlässigkeit ausgebildet sind, – das Strukturelement (1) – eine Außenhaut (2), in der Löcher (4) in einer flächigen Verteilung vorgesehen sind, und – eine der Außenhaut (2) rückwärtig gegenüberliegende weitere Außenhaut (3) mit Löchern (5) aufweist, wobei zwischen den Löchern (4, 5) Fluidpassagen (10) gebildet sind, – das Strukturelement (1) eine Aktuatorik (7) aufweist, die ansteuerbar ist, um die Löcher (4) in der Außenhaut (2) oder die daran anschließenden Fluidpassagen (10) zwischen den Löchern (4, 5) zu öffnen und/oder zu schließen, – die geöffneten Löcher (4) – einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,01 mm bis 1 mm aufweisen, – in einer Flächendichte von nicht mehr als 10 % angeordnet sind und – in mindestens einem Teilbereich der Außenhaut (2) eine Flächendichte von mindestens 0,1 % aufweisen, und – die Aktuatorik (7) in eine die Außenhaut (2) umfassende tragende Struktur des Strukturelements (1) integriert ist und zwischen der Außenhaut (2) und der weiteren Außenhaut (3) angeordnet ist.Aerodynamic component with an overflowed outer skin (2) over which a first pressure prevails, and one of the outer skin (2) rearwardly opposite another overflowed outer skin (3), above which a second pressure deviates from the first pressure, wherein - the outer skin (2) and the further outer skin (3) are formed by a structural element (1) for forming a surface with variable air permeability, - the structural element (1) - an outer skin (2), provided in the holes (4) in a planar distribution are, and - one of the outer skin (2) rearwardly opposite further outer skin (3) with holes (5), wherein between the holes (4, 5) fluid passages (10) are formed, - the structural element (1) an actuator (7 ) which is controllable to open and / or close the holes (4) in the outer skin (2) or the adjoining fluid passages (10) between the holes (4, 5), - d the open holes (4) have a mean diameter in the range from 0.01 mm to 1 mm, are arranged in an areal density of not more than 10% and have a surface density of at least 0 in at least a subsection of the outer skin (2) , 1%, and - the actuator system (7) is integrated into a supporting structure of the structural element (1) which comprises the outer skin (2) and is arranged between the outer skin (2) and the further outer skin (3).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aerodynamisches Bauteil mit einer überströmten Außenhaut, über der ein erster Druck herrscht, und einer der Außenhaut rückwärtig gegenüberliegenden weiteren überströmten Außenhaut, über der ein von dem ersten Druck abweichender zweiter Druck herrscht, wobei die Außenhaut und die weitere Außenhaut durch ein Strukturelement zur Ausbildung einer Oberfläche mit veränderbarer Luftdurchlässigkeit ausgebildet sind.The invention relates to an aerodynamic component with an overflowed outer skin over which a first pressure prevails, and one of the outer skin rearwardly opposite further overflowed outer skin over which there is a deviating from the first pressure second pressure, wherein the outer skin and the outer skin by a structural element for forming a surface with variable air permeability are formed.

Aerodynamische Oberflächen, wie beispielsweise diejenigen eines Flugzeugflügels oder eines Flugzeugrumpfs, sind in der Regel luftundurchlässig. Das Gefieder eines Vogels ist hingegen luftdurchlässig. So ist beispielsweise der besonders leise Flug von Eulen auf luftdurchlässige Fransen an den Flügelhinterkanten zurückzuführen. Mit luftdurchlässigen aerodynamischen Oberflächen sind aber nur unter bestimmten Flugbedingungen Vorteile zu erzielen. Darüber hinaus stellt sich die Frage, wie die Luftdurchlässigkeit bei einer aerodynamischen Oberfläche, beispielsweise eines Flugzeugs, ohne Verlust der Strukturintegrität bereitgestellt werden kann.Aerodynamic surfaces, such as those of an aircraft wing or fuselage, are typically air impermeable. The plumage of a bird, however, is permeable to air. For example, the particularly quiet flight from owls to air-permeable fringes is due to the wing trailing edges. With air-permeable aerodynamic surfaces, however, advantages can only be achieved under certain flight conditions. In addition, the question arises as to how the air permeability on an aerodynamic surface, such as an aircraft, can be provided without loss of structural integrity.

Die US 4 522 360 A offenbart einen Tragflügel, der für Überschallanwendungen eingesetzt werden kann. Der Tragflügel weist auf seiner Oberseite eine Außenhaut mit Löchern auf. Unterhalb der Außenhaut mit den Löchern ist eine Vertiefung gebildet, wobei ein Luftaustausch zwischen der Vertiefung und der Umgebung ausschließlich über die Löcher in der Außenhaut erfolgen kann. Unterhalb der Außenhaut ist eine mit Löchern versehene Platte beweglich gelagert, über deren Bewegung die für den Luftaustausch zur Verfügung stehende freie Durchtrittsfläche durch die Löcher eingestellt werden kann. Bei einem Überschallflug kann Luft entsprechend einem sich in Strömungsrichtung ausbildenden Druckgefälle aus einem in Strömungsrichtung hinteren Bereich des Tragflügels, der sich hinter einer Druckwelle befindet, durch die Löcher in die Vertiefung und über in Strömungsrichtung weiter vorne liegende Löcher in einen Bereich vor der Druckwelle, in dem ein vergleichsweise geringer Druck herrscht, strömen. Durch den so ermöglichten Luftaustausch ergibt sich ein geringerer Widerstandswert für den Überschallbereich. The US 4 522 360 A discloses a hydrofoil that can be used for supersonic applications. The wing has on its upper side an outer skin with holes. Underneath the outer skin with the holes, a depression is formed, wherein an exchange of air between the depression and the environment can take place exclusively via the holes in the outer skin. Underneath the outer skin, a perforated plate is movably supported, by means of which the free passage area available for the exchange of air can be adjusted through the holes. In a supersonic flight, according to a pressure gradient forming in the direction of flow, air can flow from a downstream end of the wing, which is behind a pressure wave, through the holes into the depression and further upstream in the direction of the pressure wave which has a comparatively low pressure, flow. The thus allowed air exchange results in a lower resistance value for the supersonic range.

In der WO 2006/ 097 552 A1 ist ein Tragflügel offenbart, in dessen Außenhaut eine Zelle eingesetzt ist, deren äußere Oberfläche mit der Oberfläche der Außenhaut fluchtet. In der äußeren Oberfläche der Zelle ist eine Öffnung vorgesehen, durch die der Zelle zugeführte Druckluft von der Zelle in die Umgebung strömen kann, wobei über den Luftstrom Einfluss auf die Strömung entlang der Oberfläche des Tragflügels genommen werden kann. Um den Luftstrom kontrollieren zu können, ist ein Aktuator vorgesehen, mit dem die Öffnung wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann. In the WO 2006/097 552 A1 is disclosed an airfoil, in the outer skin of a cell is used, whose outer surface is aligned with the surface of the outer skin. In the outer surface of the cell, an opening is provided through which compressed air supplied to the cell can flow from the cell to the environment, whereby the flow of air can be used to influence the flow along the surface of the wing. In order to control the air flow, an actuator is provided with which the opening can be selectively opened and closed.

Aus der US 2009 / 0 210 103 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem es möglich ist, einzelne Löcher in einer Außenhaut eines Tragflügels wahlweise zu öffnen und zu schließen. Dazu ist in jedem Loch ein Ventilelement vorgesehen, über das ein Luftaustausch mit der Umgebung selektiv unterbrochen und ermöglicht werden kann.From the US 2009/0 210 103 A1 a method is known with which it is possible to selectively open and close individual holes in an outer skin of an airfoil. For this purpose, a valve element is provided in each hole, via which an air exchange with the environment can be selectively interrupted and made possible.

Die US 2003 / 0 085 324 A1 offenbart ein Strukturelement, das einem Luftstrom ausgesetzt ist. Um die Strömung im Bereich einer an das Strukturelement angrenzenden Grenzschicht beeinflussen zu können, ist in der US 2003 / 0 085 324 A1 vorgeschlagen, einen Abschnitt des Strukturelements mit Löchern zu versehen, wobei durch die Löcher ein Luftstrom von einem Bereich außerhalb des Strukturelements in einen Bereich innerhalb des Strukturelements und umgekehrt ermöglicht ist. Als ein konkretes Anwendungsbeispiel ist ein Rotorblatt genannt, dessen Hinter- und/oder Vorderkante einen solchen mit Löchern versehenen Abschnitt aufweist. The US 2003/0 085 324 A1 discloses a structural element exposed to airflow. In order to influence the flow in the region of an adjacent to the structural element boundary layer is in the US 2003/0 085 324 A1 proposed to provide a portion of the structural element with holes, wherein the airflow through the holes from an area outside the structural element in a region within the structural element and vice versa is made possible. As a concrete example of application, a rotor blade is called whose rear and / or front edge has such a perforated section.

Die WO 2007/ 072 259 A2 offenbart einen Tragflügel, wobei auf der Unterseite einer Landeklappe des Tragflügels Löcher vorgesehen sind, über die Luft aus einem Innenraum des Tragflügels herausgeblasen oder eingesogen werden kann, um eine laminare Strömung im Bereich der Landeklappe auch bei einem Verschwenken der Landeklappe sicherzustellen.The WO 2007/072 259 A2 discloses a wing, wherein on the underside of a landing flap of the wing holes are provided, can be blown out or sucked through the air from an interior of the wing to ensure a laminar flow in the region of the flap even with a pivoting of the flap.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aerodynamisches Bauteil mit einem Strukturelement zur Ausbildung einer Oberfläche mit veränderbarer Luftdurchlässigkeit aufzuzeigen, bei dem die Luftdurchlässigkeit gezielt in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen ein- und abgeschaltet werden kann, und das trotz hoher Strukturintegrität ausreichend leichtgewichtig ist, um im Flugzeugbau Verwendung finden zu können.The invention has for its object to provide an aerodynamic component with a structural element for forming a surface with variable air permeability, in which the air permeability can be selectively switched on and off depending on external conditions, and which is sufficiently lightweight despite high structural integrity to To be able to use aircraft construction.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein aerodynamisches Bauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 10 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils. Die Patentansprüche 11 und 12 sind auf Verwendungen des erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils, bei einem Hubschrauberrotorblatt oder Tragflügel gerichtet.The object of the invention is achieved by an aerodynamic component with the features of independent claim 1. The dependent claims 2 to 10 relate to preferred embodiments of the aerodynamic component according to the invention. The claims 11 and 12 are directed to uses of the aerodynamic component according to the invention, in a helicopter rotor blade or wing.

Bei einem erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteil mit einer überströmten Außenhaut, über der ein erster Druck herrscht, und mit einer der Außenhaut rückwärtig gegenüberliegenden weiteren überströmten Außenhaut, über der ein von dem ersten Druck abweichender zweiter Druck herrscht, werden die Außenhäute durch ein Strukturelement mit zwei einander rückwärtig gegenüberliegenden mit Löchern versehenen Außenhäuten ausgebildet, wobei eine Aktuatorik des Strukturelements zum Öffnen und Schließen der Löcher in den Außenhäuten bzw. daran anschließender Fluidpassagen zwischen den Außenhäuten angeordnet ist.In an aerodynamic component according to the invention with an overflowed outer skin, over which a first pressure prevails, and with a skin which is opposite the outer skin at the rear and over which there is a second pressure deviating from the first pressure, the outer skins are formed by a structural member having two mutually rearwardly facing perforated skins, wherein an actuator of the structural member for opening and closing the holes in the outer skins and subsequent fluid passages between the outer skins is arranged.

In der Außenhaut des Strukturelements sind Löcher in einer flächigen Verteilung vorgesehen. Die Aktuatorik des Steuerelements ist ansteuerbar, um die Löcher in der Außenhaut oder daran anschließende Fluidpassagen zu öffnen und/oder zu schließen. Der Außenhaut liegt die weitere Außenhaut rückwärtig gegenüber, wobei die Aktuatorik zum Öffnen und Verschließen der Löcher in der Außenhaut und der weiteren Außenhaut zwischen den beiden Außenhäuten angeordnet ist. Die geöffneten Löcher weisen dabei einen nur kleinen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,01 mm bis 1 mm auf. Auch die Flächendichte, in der die Löcher vorgesehen sind, ist gering. Die nachfolgenden Angaben beziehen sich auf die Flächendichte der geöffneten Löcher als Prozentsatz der Gesamtöffnung der Löcher bezogen auf die gesamte Oberfläche. Insgesamt beträgt die Flächendichte der Löcher nicht mehr als 10 %. In mindestens einem Teilbereich der Außenhaut liegt sie bei mindestens 0,1 %. Das heißt, in allen mit Löchern versehenen Teilbereichen der Außenhaut liegt die Flächendichte der Löcher zwischen 0,1 % und 10 %. In the outer skin of the structural element holes are provided in a planar distribution. The actuator of the control is controllable to open the holes in the outer skin or subsequent fluid passages and / or close. The outer skin is the other outer skin opposite the rear, wherein the actuator is arranged to open and close the holes in the outer skin and the other outer skin between the two outer skins. The open holes have a small mean diameter in the range of 0.01 mm to 1 mm. The area density, in which the holes are provided, is low. The following information refers to the area density of the opened holes as a percentage of the total opening of the holes in relation to the entire surface. Overall, the area density of the holes is not more than 10%. In at least a portion of the outer skin, it is at least 0.1%. That is, in all the perforated portions of the skin, the area density of the holes is between 0.1% and 10%.

Auch wenn hier und in der Definition der Patentansprüche explizit der Durchmesser und die Flächendichte der Löcher definiert sind, betreffen diese Angaben auch daran anschließende Fluidpassagen. Konkret betreffen die Angaben zum Durchmesser und der Flächendichte die effektive Größe der durch die Löcher und etwaiger daran anschließender Fluidpassagen bereitgestellten Kanäle, durch die ein Fluid hindurchtreten kann. Soweit hier nur die Löcher beschrieben werden, wird davon ausgegangen, dass die dahinter liegenden Fluidpassagen bei geöffneten Löchern wenigstens denselben freien Durchmesser aufweisen. Außerdem wird davon ausgegangen, dass die Tiefe der Löcher und die Länge der sich anschließenden Fluidpassagen zusammen nicht mehr als 20 mm, in der Regel nicht mehr als 10 mm betragen.Even if the diameter and the area density of the holes are explicitly defined here and in the definition of the claims, these details also relate to subsequent fluid passages. Specifically, the diameter and areal density data refer to the effective size of the channels through which holes and any subsequent fluid passages pass through which fluid can pass. As far as only the holes are described here, it is assumed that the fluid passages lying behind have at least the same free diameter when the holes are open. In addition, it is assumed that the depth of the holes and the length of the subsequent fluid passages together are not more than 20 mm, usually not more than 10 mm.

Neben der geringen Größe und Dichte der Löcher zeichnet sich das erfindungsgemäße aerodynamische Bauteil mit dem Strukturelement dadurch aus, dass die Aktuatorik zum Öffnen und/oder Schließen der Löcher bzw. daran anschließender Fluidpassagen in eine die Außenhaut ausbildende tragende Struktur des Strukturelements integriert ist. Das heißt, an die Löcher sind keine externen Ventile oder dergleichen angeschlossen, sondern Außenhaut und Aktuatorik sind zu einer tragenden Struktur kombiniert. Diese tragende Struktur weist eine geringe Dicke von selten mehr als 20 mm, in der Regel nicht mehr als 10 mm auf.In addition to the small size and density of the holes, the aerodynamic component according to the invention with the structural element is characterized in that the actuator for opening and / or closing the holes or subsequent fluid passages is integrated into a supporting structure of the structural element forming the outer skin. That is, no external valves or the like are connected to the holes, but the outer skin and the actuator are combined into a supporting structure. This supporting structure has a small thickness of rarely more than 20 mm, usually not more than 10 mm.

Durch die veränderbare und damit insbesondere einschaltbare Luftdurchlässigkeit des Strukturelements können zum Beispiel aerodynamische Oberflächen ausgebildet werden, mit denen ein Strömungsabriss bei hohen Anstellwinkeln durch eine gezielte Durchströmung der Oberfläche verzögert und somit ein mit der Oberfläche erzielter Auftrieb aufrechterhalten werden kann. Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht in der Laminarhaltung oder Relaminarisierung einer Strömung über die Oberfläche. Darüber hinaus kann die Vergrößerung des Bereichs, in dem ein Druckausgleich an Tragflächen- oder Klappenenden erfolgt, die Intensität und Größe eines Flügelspitzen- bzw. Klappenwirbels beeinflussen. Dies ist insbesondere für Drehflügler von Interesse, bei denen der Wirbel an der Blattspitze über mehrere Rotorumläufe in der Rotorebene verbleibt und somit Lärm sowie Vibrationen verursachen kann.By the variable and thus in particular switchable air permeability of the structural element, for example, aerodynamic surfaces can be formed with which a stall at high angles of attack delayed by a targeted flow through the surface and thus a buoyancy achieved with the surface can be maintained. Another possible use is the laminar retention or relaminarization of a flow over the surface. In addition, increasing the area in which pressure equalization occurs at wing or flap ends may affect the intensity and size of a winglet swirl. This is of particular interest for rotorcraft in which the vortex at the blade tip remains over several rotor revolutions in the rotor plane and thus can cause noise and vibration.

Die Ausbildung des Strukturelements als lasttragendes Material mit schaltbarer Luftdurchlässigkeit ermöglicht die Beeinflussung der Strömung über die Oberfläche des Strukturelements auch in Bereichen hoher mechanischer Beanspruchung, wie beispielsweise den Rotorblättern eines Hubschraubers.The formation of the structural element as load-bearing material with switchable air permeability makes it possible to influence the flow over the surface of the structural element even in areas of high mechanical stress, such as the rotor blades of a helicopter.

Vorzugsweise weisen die geöffneten Löcher bei dem erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteil einen Durchmesser von nicht mehr als 0,5 mm auf. Das heißt, die einzelnen Löcher sind typischerweise sehr klein. Zudem ist die bevorzugte Flächendichte der geöffneten Löcher vorzugsweise nicht größer als 3 %. Zusammen bedeutet dies aber immer noch, dass die Anzahl der Löcher pro cm² eine Größenordnung von 10 aufweist. Die Gesamtöffnung der Löcher ist damit fein über die Oberfläche verteilt.The open holes in the aerodynamic component according to the invention preferably have a diameter of not more than 0.5 mm. That is, the individual holes are typically very small. In addition, the preferable area density of the opened holes is preferably not larger than 3%. Together, however, this still means that the number of holes per cm ^{2 has} a magnitude of 10. The total opening of the holes is thus finely distributed over the surface.

Die Außenhaut des Strukturelements kann, was für die Ausbildung von aerodynamischen Oberflächen vorteilhaft ist, nicht nur einfach, sondern auch doppelt, d. h. in zwei Richtungen gekrümmt sein. Dies ist durch die Integration der Aktuatorik in die Außenhaut möglich, deren Aufbau entsprechend auch dieselben Krümmungen wie die Außenhaut aufweist.The outer skin of the structural element, which is advantageous for the formation of aerodynamic surfaces, not only simple but also double, d. H. be curved in two directions. This is possible by integrating the actuator into the outer skin, whose construction also has the same curvatures as the outer skin.

Nach einer noch weiter konkretisierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils sind die Außenhaut und die weitere Außenhaut des Strukturelements Deckschichten einer Sandwichkonstruktion, bei der die Außenhäute senkrecht zu ihren Haupterstreckungsrichtungen durch Abstandhalter aneinander abgestützt sind. Diese Abstandhalter stellen die Strukturintegrität des Strukturelements sicher. An ihnen können sich auch Kräfte der Aktuatorik abstützen.According to a still more concrete embodiment of the aerodynamic component according to the invention, the outer skin and the further outer skin of the structural element are cover layers of a sandwich construction, in which the outer skins are supported by spacers perpendicular to their main extension directions. These spacers ensure the structural integrity of the structural element. Actuator forces can also be supported on them.

Beispielsweise kann die Aktuatorik Verschlusskörper aufweisen, die zum Verschließen einzelner Löcher in der Außenhaut oder daran anschließender Fluidpassagen verschoben und/oder verformt werden. Dabei bedeutet das Verschließen einzelner Löcher oder daran anschließender Fluidpassagen durch die Verschlusskörper, dass jeweils ein Verschlusskörper einer kleinen Anzahl oder auch nur einem einzigen Loch bzw. einer einzigen Fluidpassage zugeordnet ist. By way of example, the actuator system can have closure bodies which are displaced and / or deformed for closing individual holes in the outer skin or subsequent fluid passages. In this case, the closing of individual holes or subsequent fluid passages through the closure body means that in each case one closure body is assigned a small number or even a single hole or a single fluid passage.

Die Aktuatorik des Strukturelements kann durch Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Felds, Hervorrufen eines Stroms oder einer Strömung oder Beaufschlagung mit einer Kraft oder einem Druck ansteuerbar sein. Dabei können diese Größen extern zur gezielten Ansteuerung der Aktuatorik aufgebracht werden. Einige dieser Größen treten aber auch bei der Benutzung des erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils an bzw. in dem Strukturelement ohne zusätzliche Maßnahmen auf. Auch dann können sie zur Ansteuerung des Strukturelements genutzt werden. So kann die Aktuatorik durch eine Durchströmung der durch Löcher in der Außenhaut oder der daran anschließenden Fluidpassagen oder einen über der Außenhaut herrschenden Druck ansteuerbar sein.The actuation of the structural element can be controlled by applying an electric and / or magnetic field, causing a current or a flow or by applying a force or a pressure. These variables can be applied externally for targeted activation of the actuator. However, some of these variables also occur when using the aerodynamic component according to the invention or in the structural element without additional measures. Even then they can be used to control the structural element. Thus, the actuator can be controlled by a flow through the pressure prevailing through holes in the outer skin or the subsequent fluid passages or over the outer skin pressure.

Sowohl bei einer Ansteuerung durch extern aufgebrachte Größen als auch durch im Betrieb des erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils an oder in dem Strukturelement auftretende Größen kann die Aktuatorik zum selektiven Öffnen und/oder Schließen der Löcher in ausgewählten Bereichen der Außenhaut ansteuerbar sein. So können je nach Betriebsbedingungen selektiv unterschiedliche Löcher bzw. daran anschließende Fluidpassagen auf Luftdurchlässigkeit geschaltet werden, um beispielsweise die Strömung über der Außenhaut in unterschiedlichen Bereichen des Strukturelements zu beeinflussen.Both in a control by externally applied sizes as well as occurring in the operation of the aerodynamic component according to the invention on or in the structural element sizes, the actuator for selectively opening and / or closing the holes in selected areas of the outer skin can be controlled. Thus, depending on the operating conditions, selectively different holes or adjoining fluid passages can be switched to air permeability in order, for example, to influence the flow over the outer skin in different regions of the structural element.

Das erfindungsgemäße aerodynamische Bauteil kann insbesondere zur Ausbildung einer Hinterkante eines Hubschrauberrotorblatts oder eines Tragflügels Verwendung finden. Bei der Hinterkante kann es sich um diejenige einer beweglichen Klappe an dem Hubschrauberrotorblatt oder Tragflügel handeln.The aerodynamic component according to the invention can be used in particular for forming a trailing edge of a helicopter rotor blade or a wing. The trailing edge may be that of a movable flap on the helicopter rotor blade or wing.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, when talking about an element, it should be understood that there is exactly one element, two elements or more elements. These features may be supplemented by other features or be the only characteristics that make up the product in question.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.

1 illustriert ein erstes Konzept zur Ausbildung eines Strukturelements. 1 illustrates a first concept for forming a structural element.

2 bis 10 illustrieren weitere Konzepte zur Ausbildung eines Strukturelements. 2 to 10 illustrate further concepts for forming a structural element.

11 skizziert eine Verwendung eines Strukturelements zur Ausbildung einer Hinterkante eines Rotorblatts. 11 outlines a use of a structural element to form a trailing edge of a rotor blade.

12 illustriert eine Verwendung Strukturelemente bei einem Tragflügel; und 12 illustrates a use of structural elements in a hydrofoil; and

13 skizziert die Auswirkungen einer Verwendung eines Strukturelements zur Ausbildung einer Flügelspitze eines Tragflügels. 13 outlines the effects of using a structural element to form a wing tip of an airfoil.

1 zeigt schematisch ein Strukturelement 1 in zwei Betriebsstellungen (a) und (b). Das Strukturelement 1 umfasst eine obere Außenhaut 2 und eine untere Außenhaut 3, die einander rückwärtig gegenüberliegen und mit paarweise fluchtenden Löchern 4 bzw. 5 versehen sind. Die beiden Außenhäute 2 und 3 sind durch hier nicht dargestellte, sondern nur durch eine Linie 6 symbolisierte Abstandhalter in definiertem Abstand miteinander verbunden. Zwischen den Außenhäuten 2 und 3 ist eine ansteuerbare Aktuatorik 7 vorgesehen. Diese Aktuatorik 7 umfasst einen mit Durchgangslöchern 8 versehenen Körper 9. In der Betriebsstellung des Strukturelements 1 gemäß 1(a) bilden die Durchgangslöcher 8 Fluidpassagen 10 zwischen den paarweise fluchtenden Löchern 4 und 5 aus. Dadurch ist das Strukturelement 1 in dieser Betriebsstellung luftdurchlässig. In der Betriebsstellung gemäß 1(b) ist der Körper 9 hingegen in Richtung eines Pfeils 11 ausgerückt; dies ist durch eine Kraft in Richtung des Pfeils 11 verursacht, die gegenüber dem restlichen Strukturelement 1 wirkt. In der Folge sind die Durchgangslöcher 8 gegenüber den Löchern 4 und 5 versetzt, so dass keine Fluidpassagen zwischen den Löchern 4 und 5 verbleiben oder anders gesagt die Löcher 4 und 5 in den Außenhäuten 2 und 3 verschlossen sind. So ist eine schaltbare Luftdurchlässigkeit des Strukturelements 1 durch Verschieben des Körpers 9 realisiert. Dabei kann der Körper 9, was in 1 nicht dargestellt ist, durch eine elastische Gegenkraft zu der Kraft in Richtung des Pfeils 11 abgestützt sein und ohne die Kraft in Richtung des Pfeils 11 in seine in 1(a) gezeigte Stellung zurückkehren. 1 schematically shows a structural element 1 in two operating positions (a) and (b). The structural element 1 includes an upper skin 2 and a lower outer skin 3 facing each other backwards and with paired holes 4 respectively. 5 are provided. The two outer skins 2 and 3 are not represented by here, but only by a line 6 symbolized spacers connected to each other at a defined distance. Between the outer skins 2 and 3 is a controllable actuator 7 intended. This actuatorics 7 includes one with through holes 8th provided body 9 , In the operating position of the structural element 1 according to 1 (a) form the through holes 8th fluid passages 10 between the pairs aligned holes 4 and 5 out. This is the structural element 1 permeable to air in this operating position. In the operating position according to 1 (b) is the body 9 while in the direction of an arrow 11 disengaged; This is by a force in the direction of the arrow 11 caused, which is opposite to the rest of the structural element 1 acts. As a result, the through holes are 8th opposite the holes 4 and 5 offset, leaving no fluid passages between the holes 4 and 5 remain or, in other words, the holes 4 and 5 in the outer skins 2 and 3 are closed. So is a switchable air permeability of the structural element 1 by moving the body 9 realized. In doing so, the body can 9 , what in 1 is not shown, by an elastic reaction force to the force in the direction of the arrow 11 be supported and without the force in the direction of the arrow 11 in his in 1 (a) return shown position.

In 2 ist eine Ausführungsform des Strukturelements 1 gezeigt, die bezüglich der Aktuatorik 7 von der Ausführungsform gemäß 1 abweicht. Darüber hinaus ist ein Abstandhalter 12 zwischen den Außenhäuten 2 und 3 gezeigt. Gemäß 2 können die Fluidpassagen zwischen den Löchern 4 und 5 durch eine Kraft in Richtung eines Pfeils 13 auf den Körper 9 verschlossen werden. Dabei beult der Körper 9 in den Löchern 4 und 5 gegenüberliegenden Bereichen 14 und 15 aus und verschließt damit die Löcher 4 und 5, was mit durchgezogener Linie dargestellt ist. Mit gestrichelter Linie ist der Körper 9 in seiner kraftfreien Ausgangslage dargestellt, in der er die Löcher 4 und 5 nicht verschließt.In 2 is an embodiment of the structural element 1 shown with respect to the actuator 7 from the embodiment according to 1 differs. In addition, a spacer 12 between the outer skins 2 and 3 shown. According to 2 Can the fluid passages between the holes 4 and 5 by a force in the direction of an arrow 13 on the body 9 be closed. The body bulges 9 in the holes 4 and 5 opposite areas 14 and 15 and thus closes the holes 4 and 5 , which is shown by a solid line. Dashed line is the body 9 shown in his powerless starting position in which he made the holes 4 and 5 does not close.

Bei der Ausführungsform des Strukturelements 1 gemäß 3 wird auch eine Kraft in Richtung des Pfeils 13 zur Ansteuerung der Aktuatorik 7 ausgeübt. Diese Kraft 13 deformiert ein Kraftumlenkelement 16. Durch Ausbeulen dieses Kraftumlenkelements 16 wird der Körper 9 hier parallel zu den Außenhäuten 2 und 3 verschoben, bis er sich an die eine Außenhaut 2 anlegt und die Löcher 4 darin verschließt, weil die Durchgangslöcher 8 in dem Körper 9 versetzt zu den Löchern 4 angeordnet sind. Die Löcher 5 in der Außenhaut 3 werden nicht unmittelbar durch den Körper 9 verschlossen. Die Fluidpassagen zwischen den Löchern 4 und 5 werden aber bereits durch den Verschluss der Löcher 4 unterbrochen. In 3 ist der Kraftübertragungskörper 16 in ausgebeulter Stellung mit durchgezogener Linie und in nicht ausgebeulter Stellung mit gestrichelter Linie dargestellt. Der Körper 9 ist zweimal wiedergegeben, und zwar in seinen beiden den beiden Stellungen des Kraftübertragungskörpers 16 entsprechenden Stellungen.In the embodiment of the structural element 1 according to 3 also becomes a force in the direction of the arrow 13 for controlling the actuators 7 exercised. This power 13 deforms a force deflecting element 16 , By buckling this Kraftumlenkelements 16 becomes the body 9 here parallel to the outer skins 2 and 3 moved until it touches the one outer skin 2 applies and the holes 4 it closes because the through holes 8th in the body 9 offset to the holes 4 are arranged. The holes 5 in the outer skin 3 are not directly through the body 9 locked. The fluid passages between the holes 4 and 5 but already by the closure of the holes 4 interrupted. In 3 is the power transmission body 16 in baggy position shown by a solid line and in non-baggy position with a dashed line. The body 9 is reproduced twice, in its two the two positions of the power transmission body 16 corresponding positions.

4 zeigt in zwei Teilbildern (a) und (b) eine weitere Ausführungsform des Strukturelements 1. Hier sind die Abstandhalter 12 als längenveränderliche Linearaktuatoren 17 ausgebildet und Teil der Aktuatorik 7. Bei fester Höhe des Körpers 9 mit den Durchgangslöchern 8 zwischen den Außenhäuten 2 und 3 werden die Fluidpassagen zwischen den Löchern 4 und 5 in den Außenhäuten 2 und 3 durch Verringerung des Abstands der Außenhäute 2 und 3 verschlossen, wobei auch hier die Durchgangslöcher 8 versetzt zu den Löchern 4 und 5 in den Außenhäuten 2 und 3 angeordnet sind. Konkret kann es sich bei den Abstandhaltern 12 in Form von Linearaktuatoren 17 um Piezostapel handeln. Diese können zur Vermeidung einer Zugbelastung unter eine definierte Druckvorspannung gesetzt sein. 4 shows in two partial images (a) and (b) a further embodiment of the structural element 1 , Here are the spacers 12 as variable-length linear actuators 17 trained and part of the actuator 7 , At fixed height of the body 9 with the through holes 8th between the outer skins 2 and 3 become the fluid passages between the holes 4 and 5 in the outer skins 2 and 3 by reducing the distance of the outer skins 2 and 3 closed, whereby here also the through holes 8th offset to the holes 4 and 5 in the outer skins 2 and 3 are arranged. Specifically, it can be at the spacers 12 in the form of linear actuators 17 to act on piezo stack. These can be set to avoid a tensile load under a defined compressive prestress.

5 illustriert ein ähnliches Detailkonzept für das Strukturelement 1 wie es in 4 gezeigt ist. Auch 5 umfasst zwei Teildarstellungen (a) und (b). Gemäß 5 haben die Abstandhalter 12 zwischen den Außenhäuten 2 und 3 jedoch eine konstante Länge. Stattdessen ist der Körper 9 mit den zu den Löchern 4 und 5 versetzten Durchgangslöchern 8 dickenveränderlich ausgebildet. Bei maximaler Dicke gemäß 5(a) verschließt er so die Fluidpassagen zwischen den Löchern 4 und 5, während sie bei reduzierte Dicke gemäß 5(b) offen sind. 5 illustrates a similar detail concept for the structural element 1 as it is in 4 is shown. Also 5 includes two partial representations (a) and (b). According to 5 have the spacers 12 between the outer skins 2 and 3 but a constant length. Instead, the body is 9 with those to the holes 4 and 5 offset through holes 8th formed variable in thickness. At maximum thickness according to 5 (a) so he closes the fluid passages between the holes 4 and 5 while at reduced thickness according to 5 (b) are open.

6 illustriert ein Konzept für das Strukturelement 1, bei dem die Aktuatorik 7 durch Beaufschlagung mit einem Druck p aktiviert wird, um die Fluidpassagen 10 zwischen den Löchern 4 und 5 zu verschließen. Begrenzt werden die Fluidpassagen 10 dabei durch flexible Wände 18, die ihrerseits Druckkammern 19 begrenzen, welche zwischen den Außenhäuten 2 und 3 ausgebildet sind. Durch Beaufschlagung der Druckkammern 19 mit dem Druck p verformen sich die flexiblen Wände so, dass sie die Fluidpassagen 10 verschließen. Dies ist in Bezug auf die flexiblen Wände 18 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Die unverformten flexiblen Wände 18, die die Fluidpassagen 10 freigeben, sind hingegen mit gestrichelten Linien wiedergegeben. 6 illustrates a concept for the structural element 1 in which the actuators 7 is activated by applying pressure p to the fluid passages 10 between the holes 4 and 5 to close. The fluid passages are limited 10 with flexible walls 18 , which in turn pressure chambers 19 limit which between the outer skins 2 and 3 are formed. By applying the pressure chambers 19 with the pressure p, the flexible walls deform so that they pass the fluid 10 close. This is in terms of the flexible walls 18 shown by solid lines. The undeformed flexible walls 18 that the fluid passages 10 release, however, are shown with dashed lines.

7 illustriert ein anderes Detailkonzept für das Strukturelement 1, bei dem die Aktuatorik 7 auf die Beaufschlagung mit einem Druck p ausgelegt ist. Der Druck p erhöht hier den Durchmesser flexibler Schläuche 20, die mit ihrem erhöhten Durchmesser die Fluidpassage zwischen den Löchern 4 und 5 blockieren, was mit durchgezogener Linie dargestellt ist. Der reduzierte Durchmesser der flexiblen Schläuche 20 ohne Beaufschlagung mit dem Druck p ist hingegen mit gestrichelten Linien wiedergegeben. 7 illustrates another detailed concept for the structural element 1 in which the actuators 7 is designed to be pressurized with a pressure p. The pressure p increases the diameter more flexible here hoses 20 with their increased diameter, the fluid passage between the holes 4 and 5 block what is shown by a solid line. The reduced diameter of flexible hoses 20 without exposure to the pressure p, however, is shown with dashed lines.

Auch bei dem Konzept gemäß 8 sind flexible Schläuche 20 zwischen den mit Abstandhaltern 12 auf festem Abstand gehaltenen Außenhäuten 2 und 3 vorgesehen. Hier wird jedoch nicht jedes Paar von Löchern 4 und 5 individuell mit einem Druckschlauch 20 verschlossen, wenn sich dieser mit aufgrund des Drucks p vergrößertem Außendurchmesser an die Außenhäute 2 und 3 anlegt. Vielmehr wird die Durchströmung des Zwischenraums zwischen den Außenhäuten 2 und 3 durch die mit ihrem aufgrund des Drucks p vergrößerten Durchmesser direkt aneinander anliegenden flexiblen Schläuche 20 für die Passage von Fluid blockiert. Also according to the concept 8th are flexible hoses 20 between the ones with spacers 12 outer skins held at a fixed distance 2 and 3 intended. Here, however, not every pair of holes 4 and 5 individually with a pressure hose 20 closed, when this with due to the pressure p increased outer diameter of the outer skins 2 and 3 invests. Rather, the flow through the gap between the outer skins 2 and 3 by with their due to the pressure p enlarged diameter directly adjacent flexible hoses 20 blocked for the passage of fluid.

Bei dem in 9 in zwei Teilabbildungen (a) und (b) dargestellten Konzept ist der Körper 9 der Aktuatorik 7 lamellenförmig mit normal zu den Außenhäuten 2 und 3 verlaufenden Lamellen ausgebildet. Zwischen diesen Lamellen verbleiben gemäß 9(a) Fluidpassagen 10, die die Löcher 4 und 5 miteinander verbinden. Durch Zusammendrücken des Körpers 9 in Richtung der Pfeile 13 werden diese Fluidpassagen 10 beseitigt. Damit ist auch die Luftdurchlässigkeit des Strukturelements 1 zwischen den Außenhäuten 2 und 3 in der Betriebsstellung gemäß 9(b) nicht mehr gegeben.At the in 9 The concept shown in two partial illustrations (a) and (b) is the body 9 the actuatorics 7 lamellar with normal to the outer skins 2 and 3 running lamellae formed. Between these slats remain according to 9 (a) fluid passages 10 that the holes 4 and 5 connect with each other. By squeezing the body 9 in the direction of the arrows 13 become these fluid passages 10 eliminated. This is also the air permeability of the structural element 1 between the outer skins 2 and 3 in the operating position according to 9 (b) not given anymore.

Gemäß 10 ist bei dem Strukturelement 1 zwischen jedem Paar von Löchern 4 und 5 in den Außenhäuten 2 und 3 eine Kugel 21 mit einer Querbohrung 22 vorgesehen. Wenn die Querbohrung 22 mit den Löchern 4 und 5 fluchtet, ist das Strukturelement 1 luftdurchlässig. Dies ist links in 10 dargestellt. Bei Orientierung der Querbohrung 22 parallel zu den Außenhäuten 2 und 3 ist hingegen keine Luftdurchlässigkeit gegeben. Dies ist in 10 rechts dargestellt. Die Kugeln 21 können insbesondere als elektrische Dipole ausgebildet sein, was in 10 ganz links angedeutet ist, oder als magnetische Dipole, was in 10 halb links angedeutet ist. Damit kann durch das Anlegen äußerer elektrischer bzw. magnetischer Felder die Richtung der Querbohrungen 22 vorgegeben werden und damit die Luftdurchlässigkeit des Strukturelements 1.According to 10 is at the structural element 1 between each pair of holes 4 and 5 in the outer skins 2 and 3 a ball 21 with a cross hole 22 intended. If the cross hole 22 with the holes 4 and 5 Aligns is the structural element 1 permeable to air. This is left in 10 shown. With orientation of the transverse bore 22 parallel to the outer skins 2 and 3 On the other hand, there is no air permeability. This is in 10 shown on the right. The balls 21 can in particular be designed as electric dipoles, which is in 10 indicated on the left, or as magnetic dipoles, which is in 10 half left indicated. Thus, by the application of external electric or magnetic fields, the direction of the transverse bores 22 be given and thus the air permeability of the structural element 1 ,

Soweit in den voranstehenden Figuren mit Pfeilen 11 und 13 Kräfte bzw. Verschiebungen angedeutet sind, können diese durch in das Strukturelement 1 integrierte Linearaktuatoren aufgebracht werden. Diese Linearaktuatoren können elektrisch-mechanische Wandler und/oder sogenannte Smart Materials umfassen. Es kann aber auch eine Krafteinleitung durch einen externen pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieb erfolgen.As far as in the preceding figures with arrows 11 and 13 Forces or displacements are indicated, this can through in the structural element 1 integrated linear actuators are applied. These linear actuators may include electro-mechanical transducers and / or smart materials. But it can also be an introduction of force by an external pneumatic, hydraulic or electric drive.

11 illustriert schematisch ein Rotorblatt 23 eines Hubschraubers, das unter einem größeren Anstellwinkel α zur Horizontalen ausgerichtet ist. Um die bei dieser Anstellung des Rotorblatts 23 an dessen Hinterkante 24 auftretenden Wirbel 31 abzumindern, ist die Hinterkante 24 unter Verwendung eines Strukturelements 1 ausgebildet, das eine schaltbare Luftdurchlässigkeit aufweist. Diese schaltbare Luftdurchlässigkeit kann gezielt bei dem großen Anstellwinkel α eingeschaltet werden und sorgt dann für einen nicht nur punktuellen Druckausgleich am hinteren Ende der Hinterkante 24, sondern bereits über die Profiltiefe des Strukturelements 1 hinweg. Dabei kann das Einschalten der Luftdurchlässigkeit nicht nur von extern, sondern auch durch einen besonders großen Druckunterschied zwischen der Oberseite 25 und der Unterseite 26 des Rotorblatts 23 ausgelöst werden. 11 schematically illustrates a rotor blade 23 a helicopter, which is aligned at a larger angle α to the horizontal. To the in this employment of the rotor blade 23 at the rear edge 24 occurring vortex 31 mitigate, is the trailing edge 24 using a structural element 1 formed, which has a switchable air permeability. This switchable air permeability can be selectively switched on at the large angle of attack α and then ensures not only punctual pressure equalization at the rear end of the trailing edge 24 but already on the profile depth of the structural element 1 time. In this case, switching on the air permeability not only from the outside, but also by a particularly large pressure difference between the top 25 and the bottom 26 of the rotor blade 23 to be triggered.

12 illustriert schematisch die Verwendung von zwei Strukturelementen 1 zur Ausbildung einer Oberseite 27 und einer Unterseite 28 eines Tragflügels 29 nahe dessen Hinterkante 30. Bei jedem der Strukturelemente 1 an der Oberseite 27 und der Unterseite 28 handelt es sich um eines mit zwei Außenhäuten und dazwischen liegender Aktuatorik, weil das Strukturelement 1 eine geringere Dicke als die Profilhöhe im Bereich des Einsatzes der Strukturelemente 1 aufweist. Eine typische maximale Dicke eines Strukturelements 1 wie in den 1 bis 10 gezeigt liegt bei 10 mm. 12 schematically illustrates the use of two structural elements 1 to form a top 27 and a bottom 28 a wing 29 near its trailing edge 30 , For each of the structural elements 1 at the top 27 and the bottom 28 it is a with two outer skins and intervening actuator, because the structural element 1 a smaller thickness than the profile height in the area of use of the structural elements 1 having. A typical maximum thickness of a structural element 1 like in the 1 to 10 shown is 10 mm.

13 zeigt die Auswirkungen der Verwendung eines Strukturelements 1 im Bereich der Flügelspitze 32 eines Tragflügels 29. Bei Luftdurchlässigkeit des Strukturelements 1 beschränkt sich der Druckausgleich um die Flügelspitze 32 nicht allein auf Umströmungen 33, aus denen ein Flügelspitzenwirbel 34 resultiert. Vielmehr teilt sich die Zirkulation an der Flügelspitze 32 neben dem Flügelspitzenwirbel 34 auf weitere schwächere Wirbel 35 auf, die aus Durchströmungen 36 des Strukturelements 1, d. h. des Tragflügels 29, von seiner Unterseite 28 auf seine Oberseite 27 resultieren. Trotz der grundsätzlich gleichbleibenden Zirkulation an der Flügelspitze 32 wird so durch die mit dem Strukturelement 1 bewirkte Luftdurchlässigkeit des Tragflügels 29 im Bereich der Flügelspitze 32 der Flügelspitzenwirbel 34 abgemindert. Durch die veränderbare Luftdurchlässigkeit des Strukturelements 1 können diese Abminderung und alle damit verbundenen Effekte je nach den aktuellen Flugbedingungen abgeschaltet werden. 13 shows the effects of using a feature 1 in the area of the wing tip 32 a wing 29 , With air permeability of the structural element 1 the pressure compensation is limited around the wing tip 32 not alone on the flow around 33 that make up a wing-tip vertebra 34 results. Rather, the circulation divides at the wing tip 32 next to the wing tip vortex 34 on further weaker vortex 35 on, coming from flows 36 of the structure element 1 ie the wing 29 , from its bottom 28 on his top 27 result. Despite the basically constant circulation at the wing tip 32 is so by the with the structural element 1 caused air permeability of the wing 29 in the area of the wing tip 32 the wing tip vertebrae 34 mitigated. Due to the variable air permeability of the structural element 1 This mitigation and any associated effects can be disabled depending on the current flight conditions.

Ein Strukturelement 1 kann aus Metallen, insbesondere Leichtmetallen und ggf. Formgedächtnislegierungen zur Ausbildung der Aktuatorik hergestellt werden. Häufig ist jedoch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen bevorzugt. Insbesondere können hybride Systeme zum Einsatz kommen, und zwar sowohl aus Metallen und Faserverbundwerkstoffen als auch verschiedenen Metallen oder verschiedenen Faserverbundwerkstoffen, um die Außenhäute einerseits und die Aktuatorik zwischen den Außenhäuten andererseits auszubilden.A structural element 1 can be made of metals, in particular light metals and possibly shape memory alloys for the formation of the actuator. Frequently, however, the use of fiber composites is preferred. In particular, hybrid systems can be used, both of metals and fiber composites as well as different metals or different fiber composites to form the outer skins on the one hand and the Aktuatorik between the outer skins on the other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Strukturelement structural element
22: Außenhaut shell
33: Außenhaut shell
44: Loch hole
55: Loch hole
66: Linie line
77: Aktuatorik actuators
88th: Durchgangsloch Through Hole
99: Körper body
1010: Fluidpassage fluid passage
1111: Pfeil arrow
1212: Abstandhalter spacer
1313: Kraft, Pfeil Power, arrow
1414: Bereich Area
1515: Bereich Area
1616: Kraftübertragungskörper, Kraftübertragungselement Power transmission body, power transmission element
1717: Linearaktuator linear actuator
1818: flexible Wand flexible wall
1919: Druckkammer pressure chamber
2020: flexibler Schlauch, Druckschlauch flexible hose, pressure hose
2121: Kugel Bullet
2222: Querbohrung cross hole
2323: Rotorblatt rotor blade
2424: Hinterkante trailing edge
2525: Oberseite top
2626: Unterseite bottom
2727: Oberseite top
2828: Unterseite bottom
2929: Tragflügel Hydrofoil
3030: Hinterkante trailing edge
3131: Wirbel whirl
3232: Flügelspitze pinion
3333: Umströmung flow around
3434: Flügelspitzenwirbel Wing tip vortex
3535: Wirbel whirl
3636: Durchströmung flow
pp: Druck print
αα: Anstellwinkel angle of attack

Claims

Aerodynamic component with an overflowed outer skin ( 2 ), over which a first pressure prevails, and one of the outer skin ( 2 ) backward opposite another overflowed outer skin ( 3 ), over which there is a second pressure deviating from the first pressure, wherein - the outer skin ( 2 ) and the further outer skin ( 3 ) by a structural element ( 1 ) are formed to form a surface with variable air permeability, - the structural element ( 1 ) - an outer skin ( 2 ), in the holes ( 4 ) are provided in a planar distribution, and - one of the outer skin ( 2 ) rearward opposite further outer skin ( 3 ) with holes ( 5 ), wherein between the holes ( 4 . 5 ) Fluid passages ( 10 ), - the structural element ( 1 ) an actuator ( 7 ), which is controllable to the holes ( 4 ) in the outer skin ( 2 ) or the subsequent fluid passages ( 10 ) between the holes ( 4 . 5 ) to open and / or close, - the open holes ( 4 ) - have a mean diameter in the range of 0.01 mm to 1 mm, - are arranged in an areal density of not more than 10%, and - in at least part of the outer skin ( 2 ) have a surface density of at least 0.1%, and - the actuators ( 7 ) in a the outer skin ( 2 ) comprehensive structural structure of the structural element ( 1 ) and between the outer skin ( 2 ) and the further outer skin ( 3 ) is arranged.

Aerodynamic component according to claim 1, characterized in that the opened holes ( 4 ) have a diameter of not more than 0.5 mm.

Aerodynamic component according to one of the preceding claims, characterized in that the opened holes ( 4 ) are arranged in an areal density of not more than 3%.

Aerodynamic component according to one of the preceding claims, characterized in that the outer skin ( 2 ) is curved.

Aerodynamic component according to claim 4, characterized in that the outer skin ( 2 ) is doubly curved.

Aerodynamic component according to one of the preceding claims, characterized in that the outer skin ( 2 ) and the further outer skin ( 3 ) Are cover layers of a sandwich construction in which the outer skins ( 2 . 3 ) perpendicular to their main extension directions by spacers ( 12 ) are supported on each other.

Aerodynamic component according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 7 ) Has closure bodies which are suitable for closing individual holes ( 4 ) in the outer skin ( 2 ) or subsequent fluid passages ( 10 ) and / or deformed.

Aerodynamic component according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 7 ) is controllable by applying an electric and / or magnetic field, causing a current or a flow or by applying a force or a pressure (p).

Aerodynamic component according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 7 ) by a flow through the holes ( 4 ) in the outer skin ( 2 ) or the subsequent fluid passages ( 10 ) or one above the outer skin ( 2 ) prevailing pressure is controllable.

Aerodynamic component according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 7 ) for selectively opening and / or closing the holes ( 4 ) or the subsequent fluid passages ( 10 ) in selected areas of the outer skin ( 2 ) is controllable.

Rotor blade ( 23 ) or wings ( 29 ) with a trailing edge ( 24 or 30 ), which is designed as aerodynamic component according to one of the preceding claims.

Rotor blade ( 23 ) or wings ( 29 ) according to claim 11, characterized in that the trailing edge ( 24 . 30 ) is the trailing edge of a movable flap.