DE102015120958A1

DE102015120958A1 - Aktives Positionieren von Turbulatorflächenelementen

Info

Publication number: DE102015120958A1
Application number: DE102015120958.6A
Authority: DE
Inventors: Jelmer Wassenaar; Moritz Hübler; Sebastian Nissle; Martin Gurka
Original assignee: DG FLUGZEUGBAU GmbH; Institut fuer Verbundwerkstoffe GmbH
Current assignee: Dg Aviation De GmbH; Leibniz Institut Fuer Verbundwerkstoffe De GmbH
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Ein Aktuatormodul (35) zum ansteuerbaren Erzeugen von Verwirbelungen durch Positionieren von Verwirbelungsflächen (53) entlang eines Flächenelements (33) weist eine längliche Modulgrundplatte (43) und einer Mehrzahl von flächig geformten Biegeaktuatoren auf. Jeder der Biegeaktuatoren umfasst eine Faserverbundplatte mit in den Faserverbund integrierten Formgedächtnisleitern. Die Faserverbundplatte ist an einer Befestigungsseite an der Modulgrundplatte (43) befestigt ist, und die Formgedächtnisleiter sind derart ausgebildet, dass die Faserverbundplatte sich im inaktiven Zustand der Formgedächtnisleiter entlang der Oberfläche der Modulgrundplatte (43) erstreckt und sich im aktiven Zustand ausgehend von der Befestigungsseite von der Oberfläche der Modulgrundplatte (43) weg krümmt. Ferner umfasst das Aktuatormodul (35) eine Anordnung von sich entlang der Modulgrundplatte (43) erstreckenden Versorgungsleitungen zur elektrischen Aktivierung der Biegeaktuatoren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Turbulatoren in der Luftfahrt, insbesondere Turbulatoren zur Beeinflussung der Umströmung der Tragflügen.
In der Luftfahrt werden Turbulatoren an Flächen und Flächenrumpfübergängen eingesetzt. Dabei können Turbulatoren, die allgemein auch als Vortex-Generatoren (VG) bekannt sind, insbesondere den Strömungsabriss kontrollieren. Die Funktionsweise der VG basiert auf erzeugten Wirbel, die eine energiereichere Außenströmung in die Flügeloberflächen-nahe Grenzschicht mischen. Dadurch wird der Strömungsabriss (Grenzschichtablösung) vermieden und es können beispielsweise Auftriebsbeiwerte erhöht und entsprechend die Überziehgeschwindigkeit reduziert werden. Insbesondere bei Laminar-Profilen tritt die Ablösung der Grenzschicht bei Zunahme des Anstellwinkels schlagartig aufgrund des Druckanstiegs auf dem Flügelprofil entgegen der Flugrichtung gesehen ein. Bei Motorflugzeugen der allgemeinen Luftfahrt werden üblicherweise auf einem großen Bereich der Tragflächenoberseite fest installierte Turbulatoren verwendet, die zwar stabilere Langsamflugeigenschaften bieten, aber im Reiseflug für eine schlechtere Energieeffizienz verantwortlich sind. Auch werden bei Motorflugzeugen Vortex-Generatoren am Leitwerk eingesetzt um eine bessere Ruderwirksamkeit, haupsächlich im Langsamflug, zu erzeugen, weil eine Ablösung der Grenzschicht bei ausgeschlagenem Ruder vermieden bzw. verzögert werden kann.
Da VG allerdings auch Widerstand erzeugen, ist insbesondere eine geschwindigkeitsabhängige Einsetzbarkeit wünschenswert. Im eingefahrenen Zustand können beispielsweise gute Schnellflugeigenschaften beibehalten werden, im ausgefahrenen Zustand die Langsamflugeigenschaften aber hin zu einer besseren Steuerbarkeit und geringeren Überziehgeschwindigkeit und damit langsameren Anfluggeschwindigkeit verbessert werden. So sind neben statischen VG-Anordnungen auch einstellbare VG-Konzepte z.B. aus US 6,427,948 B1 und US 2014/0331665 A1 bekannt, die unter anderem auf zum Kippen von Flächen eingesetzten Formgedächtnismaterialien beruhen.
Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System für aktivausfahrbare Turbulatoren bereitzustellen, die insbesondere bei Laminar-Profilen widerstandsoptimiert eingesetzt werden können. Einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, die Integration von VG-Anordnungen in Sandwich-Flächenstrukturen und allgemein in den Flugzeugbau zu erleichtern.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Aktuatormodul nach Anspruch 1 und ein Flügelelement nach Anspruch 8. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Aktuatormodul zum ansteuerbaren Erzeugen von Verwirbelungen durch Positionieren von Verwirbelungsflächen. Das Aktuatormodul umfasst eine länglichen Modulgrundplatte, eine Mehrzahl von flächig geformten Biegeaktuatoren, wobei jeder der Biegeaktuatoren eine Faserverbundplatte mit in den Faserverbund integrierten Formgedächtnisleitern aufweist, die Faserverbundplatte an einer Befestigungsseite an der Modulgrundplatte befestigt ist, und die Formgedächtnisleiter derart ausgebildet sind, dass die Faserverbundplatte sich im inaktiven Zustand der Formgedächtnisleiter entlang der Oberfläche der Modulgrundplatte erstreckt und sich im aktiven Zustand ausgehend von der Befestigungsseite von der Oberfläche der Modulgrundplatte weg krümmt, und eine Anordnung von sich entlang der Modulgrundplatte erstreckenden Versorgungsleitungen zur elektrischen Aktivierung der Biegeaktuatoren.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Flügelelement für ein Luftfahrtzeug, insbesondere für einen Tragflügel oder einen Leitwerksflügel, mit einer Flügeloberfläche, eine sich entlang des Flügelelements, insbesondere entlang der Flügelnase oder entlang eines Ruders, erstreckende Aussparung auf der Flügeloberfläche, und mindestens einem wie zuvor beschriebenen Aktuatormodul, das in der Aussparung angeordnet ist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen flächig geformten Biegeaktuatoren, der eine Faserverbundplatte mit in den Faserverbund integrierten Formgedächtnisleitern aufweist. Die Faserverbundplatte weist ferner eine Befestigungsseite zur Befestigung an einem Flügel oder einer Modulgrundplatte auf. In der Faserverbundplatte sind die Formgedächtnisleiter derart ausgebildet sind, dass die Faserverbundplatte sich in einem inaktiven (d.h. nicht-Verwirbelungen-hervorrufenden) Zustand planar oder in einer Flügelprofilkrümmung erstrecken. Insbesondere führt dies bei montierten Biegeaktoren zu einer Erstreckung des Faserverbundplatte entlang der Oberfläche des Flügels/der Modulgrundplatte. Im aktiven (d.h. Verwirbelungen-hervorrufenden) Zustand krümmt sich die Faserverbundplatte ausgehend von der Befestigungsseite (im eingebauten Zustand krümmt sie sich von der Oberfläche des Flügels/der Modulgrundplatte weg). Im Fall einer Vorkrümmung sind die Krümmungen nicht nur entgegengerichtet, sondern sie verlaufen zusätzlich unter einem Winkel im Bereich von 13° bis 17 °, beispielsweise in einem Winkel von 15°, zueinander. Ferner weist der flächig geformten Biegeaktuatoren Anschlüsse zur elektrischen Aktivierung der Biegeaktuatoren auf. Details der flächig geformten Biegeaktuatoren ergeben sich aus der nachfolgenden Offenbarung. Insbesondere können derartige flächig geformten Biegeaktuatoren eine Dreiecksgrundform, eine Rechtecksgrundform oder eine Trapez-artige Grundform aufweisen, wobei die Befestigungsseiten insbesondere an einer längeren Seite vorgesehen ist. Ausrichtungen der Formgedächtnisleiter können unter anderem senkrecht oder parallel zur Befestigungsseite verlaufen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der Querstabilität eines Flugzeugs insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten und im Kurvenflug. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen von mehreren hierein offenbarten Biegeaktuatoren insbesondere in Aktuatormodulen; Bereitstellen einer Steuerung zur selektiven Aktivierbarkeit der Biegeaktuatoren und/oder Aktuatormodulen; und Aktivieren der Biegeaktuatoren und/oder Aktuatormodulen in Abhängigkeit von Flugparametern, die eine vorzeitige Ablösung einer Grenzschicht stromabwärts der entsprechenden Biegeaktuatoren und/oder Aktuatormodulen hervorrufen würden, beispielsweise in Abhängigkeit von Anstellwinkel, Geschwindigkeit und Ruderstellung. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Detektierens eines derartigen Flugparameters, des Abgleichens des detektierten Flugparameters mit einem Schwellenwert und/oder des Ausgeben eines Steuerbefehls an die Biegeaktuatoren und/oder die Aktuatormodule umfassen.
Durch den Einsatz der hierin offenbarten Konzepte wird neben der Reduzierung von Geräuschemissionen, der Verbesserung der Energieeffizienz vor allem die Sicherheit des Flugzeugs im Langsamflug verbessert. Die hierin offenbarten Konzepte können bei minimalen Bauraum-Anforderungen und geringem Mehrgewicht eine effiziente dezentralisierte Aktorik realisieren. So können werkstoffkonform integrierte Aktuator-Elemente aus einer Formgedächtnislegierung bei einer elektrischen Ansteuerung zum gezielten Positionieren des Turbulators in der Strömung genutzt werden. Die hierin offenbarten Konzepte einer flächigen Integration – basierend auf flächigen Anordnungen von Gedächtnismaterialaktuatoren – ermöglicht sehr flache und leistungsfähige Systeme mit Aktuatoren, die Verformungen (axiale Dehnungen) im einstelligen Prozentbereich, bei einer gleichzeitigen Aktuatorspannung von mehreren hundert Megapascal bewirken können.
Die hierin beschriebenen Konzepte erlauben somit eine Ansteuerung von Turbulatoren mit einem gewichts- und bauraumsparenden Aktorikprinzip, das verwirbelungserzeugende Strukturen aus der Flügeloberfläche kontrolliert in die Strömung bewegen kann.
Insbesondere erlauben die hierin beschriebenen Konzepte die Integration einer hohen Anzahl von im Wesentlichen linear entlang der Flügel angeordneten Aktuatoren kleiner Größe und von geringem Gewicht in Segelflug- und Motorflugflächen (z.B. Trag- oder Leitwerksflächen), insbesondere im Faserverbundbau. Bei Laminar-Profilen lassen sich u.a. die im eingefahrenen Zustand besonders flachen Ausführungsformen einsetzen.
Grundlage ist die Integration von Aktuatoren in leichte faserverstärkte Verbundwerkstoffe (FKV), wobei insbesondere Formgedächtnislegierungen (shape memory alloys: SMA) sich als aktive Elemente anbieten und beispielsweise in Drahtform in flächige Elemente integriert werden können. Dabei kann ein gewünschtes Krümmungsverhalten eines flächigen Elements mit einer zuverlässige Kraftübertragung zwischen SMA und FKV erreicht werden. Durch zunehmende Funktionsintegration können somit Einsparungen im Materialverbrauch, im Bauraum und bei den Herstellungskosten erzielt werden.
Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
1A und 1B schematische räumliche Darstellungen eines Biegeaktuators im inaktiven Zustand und im aktivierten Zustand,
2 ein Paar von zwei symmetrisch angeordneten dreieckförmigen Biegeaktuatoren,
3 ein Paar von zwei symmetrisch angeordneten viereckförmigen Biegeaktuatoren,
4 eine weitere Ausführungsform eines viereckförmigen Biegeaktuators,
5 ein Flügelelement zur Verdeutlichung einer beispielhaften Anordnung von mehreren Aktuatormodulen,
6 eine beispielhafte Ausführungsform eines Aktuatormoduls,
7 eine schematische Seitenansicht eines Paars von beispielhaften Biegeaktuatoren,
8 eine schematische Schnittansicht eines beispielhaften Biegeaktuators in Krümmungsrichtung,
9 eine schematische Seitenansicht eines beispielhaften dreieckförmigen Biegeaktuators mit einem Turbulatorflächenelement,
10 eine schematische Seitenansicht von zwei Paaren von beispielhaften ausgewölbten Turbulatorflächenelementen eines Abdeckbands,
11 eine schematische Aufsicht auf die beiden Paare aus 10,
12 eine schematische Ansicht von zwei Paaren von beispielhaften ausgewölbten individuell ausgebildeten Turbulatorflächenelementen und
13 eine schematische Darstellung von alternativen Ausführungsformen von Aktuatormodulen.
Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass für das Aktivieren von Verwirbelungselementen aktive Hybridstrukturen in eine flächige Faserverbundstruktur zum Verkrümmen der einbindenden flächigen Struktur ausgebildet werden können. Dabei können SMA-Aktuatordrähte in den Faserverbund für eine ansteuerbare Verformung des Faserverbunds aufgenommen werden und der Faserverbund evtl. mit Stützfasern oder Gewebe ergänzt werden. Ankerdrähte können zur elektrischen Versorgung und mechanischen Kopplung von mehreren parallel verlaufenden Aktuatordrähten an den gegenüberliegenden Enden eingesetzt werden. Im Bereich der Ankerdrähte können beispielsweise lokale Verstärkungsmatten vorgesehen werden, um dadurch insbesondere eine lineare Befestigungslinie auszubilden, von der die Verkrümmung der einbindenden flächigen Struktur ausgeht. Hierzu wird insbesondere auf die deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 106 802.8 der Mitanmelderin mit dem Titel „Biegeaktuator mit Formgedächtniselement“, eingereicht am 30. April 2015, verwiesen, die hierin vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Es wurde ferner erkannt, dass derartige faserverstärkte Polymerbaueinheiten, die Bereiche mit ausgerichteten SMA-Strukturen aufweisen, als Aktuatormodule zum ansteuerbaren Erzeugen von Verwirbelungen auf Flugzeugoberflächen und insbesondere zum Aktivieren von Verwirbelungs(Turbulator-)elementen verwendet werden können. Hierin bezieht sich das Aktivieren von Turbulatorelementen auf das Positionieren derselben im umströmten Bereich des Flügels.
Dabei kann das Aktivieren von Turbulatorelementen durch ein elektrisches Aktivieren oder De-Aktivieren der SMA-Strukturen erfolgen.
Die im Folgenden in Zusammenhang mit den 1 bis 4 beispielhaft beschriebenen Biegeaktuatoren können beispielsweise bei Dicken im Bereich von 4 mm und weniger, beispielsweise von 2 mm und weniger, Breiten von 15–50 mm und Längen von 5–30 mm ein Anheben der der Befestigungslinie gegenüberliegenden Seite, beispielsweise der Spitze einer Dreiecksgrundform um 15 mm und mehr ermöglichen. Dabei wiegt ein Aktuator selbst nur wenige Gramm und kann überdies in einer flachen plattenförmigen Form ausgebildet werden, um in einem nicht-aktivierten (inaktiven) Zustand möglichst keinen Widerstand zu erzeugen.
In Zusammenhang mit den 5 bis 13 wird insbesondere die Verwendung von derartigen Faserverbundelementen als Aktuatoren für VG in der Luftfahrt beispielhaft erläutert. Auf einer Flugzeugfläche besteht z.B. die Möglichkeit der Ausrichtung der Krümmungsrichtung durch entsprechendes Ausrichten der Befestigungslinie des Biegeaktuators.
So wurde ferner erkannt, dass durch die Verwendung eines flächenintegrierten Biegeaktuators, der selbst Teil des flexiblen Turbulatorelements ist, auf mechanische Systeme zur Bewegung der zugehörigen Turbulatorflächenelemente verzichtet werden kann. Das Turbulatorflächenelement wird bei Aktivierung in die Strömung gewölbt und erzeugt den gewünschten Wirbel. In einigen Ausführungsformen kann der Biegeaktuator selbst das Turbulatorflächenelement bilden oder er kann als Träger bzw. Auslenker eines Turbulatorflächenelements fungieren.
Im inaktiven Zustand kann das Turbulatorelement flach und im Flügel (bzw. flach auf dem Flügel) integriert anliegen, so dass eine aerodynamisch glatte Fläche entsteht. Die flächenintegrierte Aktorik benötigt dabei nur sehr geringen Bauraum bei minimalem Zusatzgewicht. Der erforderliche Eingriff in die Struktur des Flügels wird durch die ausführbaren dünnen, flexibel gestalteten Turbulatoren nur zu geringen Änderungen der Strukturlasten in der Flügelstruktur führen und bedarf keiner großen Anpassungen des Flügeldesigns. So können gute aerodynamische Leistung durch eine aerodynamisch glatte Oberfläche im eingeklappten Zustand beibehalten werden.
Durch die Verwendung des skalierbaren Aktorikprinzips basierend auf in Modulen angeordneten SMA-Faserverbund-Biegeaktuatoren kann eine dezentrale Aktorik sehr effizient dargestellt werden. Dies erlaubt unter anderem eine individuelle Ansteuerung von Aktuatormodulen. Beispielsweise kann bei Zunahme des Anstellwinkels des zugehörigen Flügels eine schrittweise Aktivierung der Aktuatormodule ausgehend von der Flügelspitze angesteuert werden. Ferner können flugzustandspezifische Aktivierungen erfolgen, beispielsweise im Kreisflug eine Aktivierung des (langsameren) inneren Flügels oder zur Unterstützung der Ruderwirkung eine Aktivierung der vor dem Ruder angeordneten Aktuatormodule.
Hinsichtlich der zugrundeliegenden Biegeaktuatoren, die in Aktuatormodulen zum ansteuerbaren Erzeugen von Verwirbelungen bei Fluggeräten vorgesehen werden können, verdeutlichen die 1 bis 4 beispielhafte Ausführungsformen.
In 1A ist ein inaktiver Zustand eines Biegeaktuators 1 gezeigt. Der Biegeaktuator 1 weist eine dreieckförmige Faserverbundplatte 3 mit in den Faserverbund integrierten Formgedächtnisleitern (schematisch als rechteckiger Formgedächtnisbereich 5 dargestellt) auf. Die Faserverbundplatte 3 ist an einer Befestigungsseite 7 beispielsweise an einer Modulgrundplatte befestigbar. Die Formgedächtnisleiter im Formgedächtnisbereich 5 sind beispielsweise derart ausgebildet, dass die Faserverbundplatte 3 sich im inaktiven Zustand der Formgedächtnisleiter entlang einer Oberfläche einer derartigen Modulgrundplatte, und damit bevorzugt entlang des Profils des Flügels erstreckt.
Wie in 1B dargestellt krümmen sich im aktiven Zustand die Formgedächtnisleiter im Formgedächtnisbereich 5, und damit die Faserverbundplatte 3, ausgehend von der Befestigungsseite 7 weg von der Flügeloberfläche und beispielsweise der Modulgrundplatte. Dies wird durch den Pfeil 9 in 1B verdeutlicht, wobei die Lage im inaktiven Zustand gestrichelt dargestellt ist.
Beispielsweise ist in den zuvor erläuterten SMA-Strukturen die lokal Krümmung – und damit die Höhe, in die ein aktiviertes, d.h. gekrümmtes, Faserverbundelement aus der Ruhelage abgelenkt werden kann, durch die Drahtposition innerhalb des Faserverbundelements und/oder durch die Anzahl der Drähte einstellbar. Allgemein können spitz zulaufende Grundformen – wie die dargestellte Dreiecksform – eine stärkeres Verbiegen, insbesondere nach außen abnehmende Krümmungsradien aufgrund der zulaufenden und damit kleineren zu verbiegenden Struktur, bewirken.
Allgemein sind Schaltzeiten für das Einnehmen des aktivierten bzw. nicht-aktivierten Zustands im Sekundenbereich und kürzer möglich.
Allgemein kann die anliegende Formgebung dem inaktiven (beispielsweise kalten) Zustand der Biegeaktuatoren entsprechen, so dass nur für den Einsatz beispielsweise bei Start und Landung eine Aktivierung erfolgt und entsprechend elektrische Leistung zur Verfügung gestellt werden muss. In alternativen Ausführungsformen ist der gekrümmte Zustand der inaktive (beispielsweise kalte) Zustand der Biegeaktuatoren, so dass bei Funktionsstörungen eine erhöhte Flugsicherheit sichergestellt wird.
Wie in 2 gezeigt können jeweils Paare von nebeneinander liegenden Biegeaktuatoren 1 derart zueinander angeordnet sind, dass sich eine VG-Einheit ausbildet. Dabei erstrecken sich die Befestigungsseiten 7 der Faserverbundplatten 3 unter einem Winkel α zueinander, insbesondere in einem Winkelbereich von 13° bis 17° (in diesem Fall α/2) bzgl. einer Symmetrieachse, die beispielsweise einer Querachse 11 der Modulgrundplatte entspricht oder entsprechend zu dieser unter einem Winkel verläuft, um einen Einbauwinkel des Aktuatormoduls bezüglich einer primären (dem Aktuatormodul zugeordneten) Anströmrichtung zu kompensieren. Im Rahmen des nachfolgend erläuterten Aktuatormoduls können die Befestigungsseiten 7 insbesondere spiegelsymmetrisch bezüglich einer Querachse der zugehörigen Modulgrundplatte angeordnet sein, wobei diese Querachse im Fall eines auf einem Flügel angeordneten Moduls im Wesentlichen entlang der Längsachse des Flugzeuges verläuft.
2 verdeutlicht ferner eine mögliche bevorzugte Anströmrichtung 13 zur Auslösung der die Grenzschicht erhaltenden Verwirbelungen.
Ferner verdeutlicht 2 schematisch Formgedächtnisleiter 15, die im Wesentlichen senkrecht zur Befestigungsseite 7 (Grundseite der Dreiecksform) verlaufen. Die Formgedächtnisleiter 15 sind beispielsweise lineare Formgedächtnisdrähte, die über Ankerleiter 17 an den Enden miteinander bzw. mit elektrischen (in 2 nur schematisch dargestellten) Versorgungsleitungen 19 verbunden sind. Die Formgedächtnisleiter 15 sind in einem Zentralbereich der Dreiecksgrundform – entsprechend dem Formgedächtnisbereich 5 in 1A – angeordnet. In der vereinfachten Darstellung ist nur ein Paar von Formgedächtnisleitern gezeigt, wobei beispielsweise gemäß der eingangs genannten Anmeldung der Mitanmelderin üblicherweise eine Mehrzahl von Formgedächtnisleitern eingesetzt werden.
Die 3 und 4 zeigen alternative Ausführungsformen von Biegeaktuatoren mit einer rechteckigen Grundform. In 3 ist wiederum ein Paar von spiegelsymmetrisch unter einem Winkel zueinander angeordneten Biegeaktuatoren 21 zur Ausbildung eines VG gezeigt. Die nachfolgend beschriebenen Turbulatorflächen, die insbesondere bei einer Dreiecksgrundform Einsatz finden können, sind bei entsprechender Größe der rechteckigen Grundform somit unter Umständen nicht notwendig, so dass eine entsprechende Vereinfachung des Aufbaus möglich werden kann.
Ferner erlaubt die rechteckige Grundform einen großflächigen Einsatz von Formgedächtnisleitern 15, so dass eine entsprechend starke Verformung bewirkt werden kann. In 3 verlaufen die Formgedächtnisleiter 15 entsprechend im Wesentlichen senkrecht zur jeweilig zugehörigen Befestigungsseite 7.
Dagegen verlaufen in der in 4 gezeigten Ausführungsform eines Biegeaktuators 23 die Formgedächtnisleiter 25 (beispielsweise im nichtaktivierten Zustand) im Wesentlichen parallel zur Befestigungsseite 7. Im aktivierten Zustand krümmen sich die Formgedächtnisleiter 25 an den Enden weg vom Flügel, so dass die Ecken 27 entsprechend angehoben werden. Diese Aufwölbung der der Befestigungsseite 7 gegenüberliegenden Ecken wird durch die Pfeile 29 schematisch verdeutlicht. Die durch die Pfeile 31 angedeutete Anströmung erfolgt in diesem Fall beispielsweise senkrecht zur Befestigungsseite 7, wobei wie erläutert die Aufkrümmung der die Verwirbelung hervorrufenden Flächen bzgl. der Anströmrichtung durch die spezielle (querverlaufende) Anordnung der Formgedächtnisleiter 25 hervorgerufen wird.
Insbesondere bei der Verwendung der Biegeaktuatoren als Turbulatorflächenelemente können die in den 1 bis 4 dargestellten beispielhaften Formgebungen der den Biegeaktuatoren zugrundeliegenden Faserverbundplatten beispielsweise bei Anwendungen in hohen Geschwindigkeitsbereichen für eine ausreichende Durchmischung der Grenzschichten führen.
Die zuvor beschriebenen Biegeaktuatoren können beispielsweise auf Flächen von Segelflugzeugen oder Motorflugzeugen zur Verwirbelung oberflächennaher Strömungsschichten eingesetzt werden. 5 zeig beispielhaft ein Flügelelement 33 eines Segelflugzeugs, das eine Sequenz von 16 Aktuatormodulen 35 aufweist, die nasenseitig des Holms auf der Flügeloberseite in den Faserverbundaufbau des Flügelelements 33 integriert wurden. Entsprechend kann das Ablösungsverhalten der Grenzschicht im Wesentlichen über die gesamte Länge des Flügelelements 33 insbesondere abschnittsweise (d.h. modulweise) beeinflusst werden.
Ferner ist ein 5 eine querruderspezifische Aufreihung von Aktuatormodulen 35' gezeigt. Die Aktuatormodule 35' können zusätzlich oder alternativ auf der Fläche vorgesehen werden, um durch die rudernahe Lage insbesondere für die Verbesserung des Strömungsverlaufs bei nach unten ausgeschlagenem Querruder eine entsprechende Verwirbelung zu erzeugen und damit die Wirksamkeit des Querruders und allgemein die Querstabilität zu erhöhen.
Die zuvor angesprochene modulare Ansteuerung kann beispielsweise durch eine Steuerungseinheit 36 erfolgen. Die Steuerungseinheit 36 ist mit den Aktuatormodulen und insbesondere den Biegeaktuatoren wirkverbunden. Sie kann beispielsweise in Abhängigkeit des Anstellwinkels, der Fluggeschwindigkeit und/oder des (vorgenommenen oder beabsichtigten) Querruderausschlags die Aktivierung der Biegeaktuatoren beispielsweise modulspezifisch oder innerhalb eines Moduls biegeaktuatorspezifisch veranlassen oder die Aktivierung zurücksetzten. Entsprechend können Steuerungssequenzen beispielsweise für Start und Landung oder den Kurvenflug vorgesehen werden. Beispielsweise können Schwellwerte für Parameter des Flugzustands (Anstellwinkel, Fluggeschwindigkeit, Ruderausschlag) vorgesehen werden, bei deren Überschreiten die Aktivierung veranlasst wird.
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Aktuatormoduls 35. Es umfasst fünf Paare von Biegeaktuatoren 1, wobei die dreiecksförmige Faserverbundplatten 3 gestrichelt für den inaktiven Zustand angedeutet und ausgelenkte Turbulatorflächenelemente 37 als durchgezogenen Rechtecke für den aktivierten Zustand der Biegeaktuatoren 1 gezeigt sind. Jedes Paar beansprucht z.B. einen Bereich a von 100 mm, so dass sich eine Gesamtlänge L des Aktuatormoduls von 0,5 m ergibt. Eine Breite B des Aktuatormoduls 35 in Anströmrichtung 7 beträgt beispielsweise 50 mm.
7 verdeutlicht eine Seitenansicht eines beispielhaften Aktuatormoduls 35 ohne Turbulatorflächenelemente. Man erkennt ein Paar von Biegeaktuatoren 1, deren dreiecksförmigen Faserverbundplatten 3 sich im aktivierten Zustand (durchgezogene Linien) über eine Oberfläche 39 des Flügelelements 33 (im Schnitt dargestellt) erheben. Ferner erkennt man eine in einer Aussparung 41 des Flügelelements 33 (z.B. durch Klebung oder doppelseitiges Klebeband) befestigte Modulgrundplatte 43. Eine Dicke Dm der Modulgrundplatte 43 beträgt beispielsweise wenige Millimeter, z.B. 4 mm und ändert sich entlang der Anströmrichtung 13 im Wesentlichen nicht.
Der Aufbau des Flügelelements 33 im Bereich der Aussparung umfasst eine Außenlage aus CFK-Laminat mit Faserrichtung in +/–45° um den Torsionskräften, die auf den Flügel wirken, zu widerstehen. Abgesehen von der Aussparung 41 definiert diese Außenlage das Flügelprofil. Die dünnwandige Konstruktion der Außenlage ist zur Vermeidung von Verformungen in eine Sandwichstruktur aufgenommen. Die Sandwichstruktur umfasst ferner eine Hartschaumlage mit einer Dicke beispielsweise im Bereich von 3 mm bis 6 mm und eine Innenlage, die wiederum aus CFK-Laminat mit Faserrichtung ebenfalls in +/–45° aufgebaut ist. Die Schaumlage der Sandwichstruktur ermöglicht es, die Aussparung mit einer an die Dicke Dm angepassten Tiefe vorzusehen, so dass die Aktuatormodule bündig im Flügelprofil untergebracht werden können. Zu Gewährleistung einer erforderlichenen Beulsteifigkeit, die aufgrund der Verjüngung der Schaumlage im Bereich der Aussparung 41 reduziert sein kann, kann zur Kompensation lokal zusätzliches Laminat in der Außenlage und/oder Innenlage vorgesehen werden.
Ein Boden 41A der Aussparung 41 wird durch die Außenlage gebildet und weist in der Ausführungsform gemäß 7 beispielhaft eine Wölbung auf. Die Wölbung entsteht z.B. durch den Faserverbundaufbau des Flügelelements 33 und entspricht im Wesentlichen der erforderlichen Profilform im Bereich der Aussparung. Aufgrund seiner im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke Dm verläuft auch eine Oberseite 35A des Aktuatormoduls 35 im Wesentlichen gemäß dem erforderlichen Flügelprofil. Letzteres kann beispielsweise ferner auf die Faserverbundplatten 3 Biegeaktuatoren 1 im inaktiven Zustand und/oder auf ein nachfolgend erläutertes Abdeckband übertragen werden.
Der inaktiven Zustand der Faserverbundplatten 3 ist in 7 gestrichelt angedeutet. Man erkennt, dass sich die Faserverbundplatten 3 leicht gekrümmt im Wesentlichen gemäß dem Profil des Flügelelements 33 über die Aussparung hinweg erstrecken. Es sei angemerkt, dass aufgrund der Anordnung unter einem Winkel zur Strömungsrichtung 13 die Krümmung der Faserverbundplatten 3 insbesondere unter einem Winkel zur Ausrichtung der Formgedächtnisleiter 15 in der Ausführungsform gemäß beispielsweise den 1 bis 3 erfolgt. In diesem Sinne kann in einigen Ausführungsformen die Formgebung der Faserverbundplatten 3 und damit der Formgedächtnisleiter 15 einer Profilform entsprechen, die bei Aktivieren der Biegeaktuatoren zu einer durch die Anordnung der Formgedächtnisleiter 15 bedingte Verformung führt. Dies gilt analog für die Ausführung gemäß 4, wobei hier allerdings aufgrund der orthogonalen Ausrichtung der Formgedächtnisleiter 15 zur Strömungsrichtung 31 lineare Formgedächtnisleiter 15 eingesetzt werden können.
Wesentlich ist somit, dass die hierin vorgeschlagenen Konzepte es erlauben können, zum einen die Formgebung hinsichtlich der Verwirbelungserzeugung vorzusehen, aber andererseits es auch ermöglichen können, den Profilverlauf im nicht-ausgefahrenen Zustand nicht oder nur gering zu beeinflussen.
Ferner sind in 7 schematisch elektrische Versorgungsleitungen 45 angedeutet. Die Formgebung der Aussparung gemäß 7 umfasst ferner einen als Einspannfeder wirkenden Überstand 47, unter den sich eine Stufe 49 des Längsrandes der Modulgrundplatte 43 einhaken kann. In alternativen Ausführungsformen kann diese Einspannkonfiguration auf beiden oder auf keiner Längsseite der Modulgrundplatte 43 vorgesehen sein.
Die Modulgrundplatte kann beispielsweise ein „weiches“ Obermaterial aufweisen, dass auf einer dünnen Faserplatte aufgebracht ist (siehe auch GFK-Platte 55 in 8). Bei der Verwendung zweier gegenüberliegender Überstande 47 kann die Modulgrundplatte 43 zwischen diesen eingespannt werden, wobei sich die dünne Faserplatte sowie das weiche Obermaterial an die Formgebund des Bodens 41A anpasst. Dadurch kann wiederum die Oberseite des Aktuatormoduls entsprechend an das Flügelprofil angepasst werden.
Ferner erkennt man, dass die Flügeloberseite – in der Ausführungsform gemäß 7 auf beiden Seite – eine Stufe 51 aufweist, die sich entlang der Aussparung 41 erstreckt und zum bündigen Einkleben eines Längsrandbereichs eines Abdeckbands (nicht explizit in 7 gezeigt) vorgesehen ist. Werden in das Abdeckband – wie in 11 gezeigt – die Turbulatorflächenelemente integriert, die Dicke Dm der Modulgrundplatte 43 entsprechend gewählt und das Abdeckband beispielsweise mit den Böden der Stufen 51 (einseitig oder beidseitig) sowie der Oberseite der Modulgrundplatte 43 verklebt, ergibt sich ein profilgemäßer Oberflächenverlauf des Flügelelements im inaktiven Zustand der Biegeaktuatoren. Im aktivierten Zustand der Biegeaktuatoren wird der profilgemäßer Oberflächenverlauf im Bereich der Turbulatorflächenelemente unterbrochen.
8 zeigt einen schematischen Schnitt und 9 eine Seitenansicht des Aktuatormoduls 35 zur Verdeutlichung der Krümmung des Biegeaktuators 1, wobei in diesem Beispiel ein auf die Faserverbundplatte 3 der Dicke Da geklebte Turbulatorflächenelement 53 der Dicke Dt dargestellt ist. Die Dicken Da und Dt liegen beispielsweise im Bereich von 1 mm bzw. im Bereich von 0.2 mm. Der inaktive Zustand ist in 8 gestrichelt dargestellt.
Als Teil des Aktuatormoduls 35 ist der Biegeaktuator 1 an seiner Befestigungsseite 7 an der Modulgrundplatte 43 befestigt und die Modulgrundplatte 43 weist beispielsweise die bereits angesprochene GFK-Platte 55 auf.
In 9 verdeutlicht der Pfeil 57 den Vorgang des Aufklappens eines Turbulatorflächenelements 53. Zur Verdeutlichung ist die zugrunde liegende, die Verformung veranlassende Faserverbundplatten 3 gestrichelt angedeutet. Bei maximaler Krümmung erreicht das Turbulatorflächenelement 53 eine Höhe h, die – je nach Größe des Turbulatorflächenelements 53 und der bewirkten Krümmungsradien bzw. des bewirkten Verlaufs des Krümmungsradius – im Millimeterbereich bis hin zu einigen Zentimetern, beispielsweise bei 15 mm und mehr, liegen kann. Die Auslenkung und damit die Höhe h ist so gewählt, dass je nach Flügelprofil, Geschwindigkeitsbereich, Position des Aktuatormoduls 35, 35' auf dem Flügel, ... die gewünschte oberflächennahe Verwirbelung hervorgerufen werden kann.
10 zeigt eine Seitenansicht von zwei Paaren von zusammenwirkenden Turbulatorflächenelementen 53 in Sichtweise entgegen der Strömungsrichtung 13 aus 6. Man erkennt die gekrümmten über die Flügeloberfläche 39 herausragenden Turbulatorflächenelemente 53, die zur Verwirbelungen stromabwärts führen.
11 zeigt eine zur 10 gehörende Aufsicht. Man erkennt wieder die beiden Paare von zusammenwirkenden Turbulatorflächenelementen 53. Jedes Turbulatorflächenelement 53 wird durch eine Biegeaktuator ansteuerbar verformt. Man erkennt ferner einer Aussparungsstruktur 59 in der Modulgrundplatte 43, die ein Versenken der Biegeaktuatoren in die Modulgrundplatte 43 ermöglichen und entsprechend zu einem Aufliegen der Turbulatorflächenelemente 53 auf der Modulgrundplatte 43 führen. Ist die Oberseite der Modulgrundplatte 43 profilgemäß gekrümmt, wie in Verbindung mit 7 erläutert, verläuft auch das Turbulatorflächenelement 53 weitgehend profilgemäß.
In der Ausführungsform gemäß 11 sind die Turbulatorflächenelemente 53 klappenförmig in einem Abdeckband 54, beispielsweise in einem vorgebogenen Mylar-Band, eingeschnitten. Das Abdeckband hat beispielsweise eine im Wesentlichen der Profilform entsprechende Vorwölbung in transversaler Richtung. Das Abdeckband erstreckt sich entlang der Aussparung über das mindestens eine Aktuatormodul hinweg und bildet eine kontinuierlich Profilformverlängerung über der Aussparung. Dabei sind die Turbulatorflächenelemente 53 derart klappenförmig in das Abdeckband eingearbeitet, dass das Abdeckband in stationären Bereichen 61 des mindestens einen Aktuatormoduls 35 an der die Aussparungsstruktur 59 umgebende Oberfläche der Modulgrundplatte 43 angebracht (beispielsweise aufgeklebt oder mit doppelseitigem Klebeband angeheftet) werden kann. Die Turbulatorflächenelemente 53 sind entsprechend an den jeweils zugeordneten Faserverbundplatten 3 befestigt. Beispielsweise stellt bei einem derartigen U-förmigen Ausschnitt der Turbulatorflächenelemente 53 mit einer Breite b (z.B. 30 mm bis 45 mm) und Länge l (z.B. 12,5 mm bis 37,5 mm) nur noch die Befestigungsseite 7 eine Verbindung zum stationären Bereich 61 dar. In 11 ist die Aussparung durch das Abdeckband vollständig abgedeckt und stellt im inaktiven Zustand der der Formgedächtnisleiter, d.h. der Biegeaktuatoren, eine profiltreue Oberfläche dar.
Im Gegensatz zur Ausführungsform der 11, bei der die Turbulatorflächenelemente 53 aus einem durchgehenden, beispielsweise mehrere Aktuatormodule abdeckenden, Abdeckband herausgearbeitet wurde, ist in der Ausführungsform der 12 auf jeder Faserverbundplatte 3 ein entsprechend geformtes individuelles Turbulatorflächenelement 53' angebracht. Bei entsprechend geringer Dicke Dt des Turbulatorflächenelements 53' kann beispielsweise in Anwendungsfällen, bei denen eine laminare Strömung nicht oder nur kaum vorliegt, die Verwirbelung im aktivierten Zustand der Formgedächtnisleiter, d.h. der Biegeaktuatoren, erfolgen und im inaktiven Zustand der Formgedächtnisleiter, d.h. der Biegeaktuatoren, legen sich die Turbulatorflächenelemente 53' ausreichend auf der Modulgrundplatte 43 an. Dies kann beispielsweise bei Motorflugzeugen ausreichend die gewünschte Aerodynamik bereitstellen.
Neben der zuvor angesprochenen Verklebung des Turbulatorflächenelemente auf dem Biegeaktuator kann alternativ ein unverklebtes Aufliegen des Turbulatorflächenelements auf dem Biegeaktuator vorgesehen werden. Letzteres setzt insbesondere voraus, dass die Materialwahl es dem Turbulatorflächenelement erlaubt, der vom Biegeaktuator vorgegebenen Verkrümmung im Wesentlichen in seiner Form zu folgen.
Materialbeispiele für die Modulgrundplatte umfassen sowohl steife als auch verformbare Materialien, insbesondere elastisch verformbare Materialien wie Kautschuk, Silikon, und Polymerkunststoffe. Ferner können harte Kunststoffe, die aufgrund geringer Materialdicken entsprechend verformbar sind, eingesetzt werden. Materialbeispiele für die Turbulatorflächenelemente und/oder das Abdeckband umfassen Mylar (Polyethyleentereftalaat) sowie allgemein vorformbare und elastisch verformbare (krümmbare) Materialen beispielsweise aus Polymerkunststoff.
Im Gegensatz zur Ausführungsformen der 11 und 12, bei der die Turbulatorflächenelemente 53 eingesetzt werde, wird in den Ausführungsformen der 13 auf Turbulatorflächenelement verzichtet und stattdessen den Biegeaktuator selbst als Turbulatorflächenelement der Strömung ausgesetzt.
In einem ersten Beispiel in 13 sind zwei beispielsweise gemäß 3 rechteckig ausgeführte Biegeaktuator 21' gezeigt, die auf einer Modulgrundplatte 43' eine VG-Einheit ausbilden. Beispielsweise bei rudernahen Anwendungen kann unter Umständen auf eine Versenkbarkeit der Biegeaktuator 21' in der Modulgrundplatte 43' verzichtet werden. Im Unterschied dazu basiert das zweite Beispiel eines VG-Einheit in 13 auf in der Modulgrundplatte 43' in Aussparungen 59' versenkbare Biegeaktuator 1', beispielsweise mit dreiecksförmiger Grundform (siehe z.B. 1 und 2). Letztere Ausführung kann insbesondere bei Flugzeugen mit hohen Langsamfluggeschwindigkeiten Anwendung finden.
Obwohl hierin beispielhaft die Anordnung von Turbulatoren auf der Oberseite eines Flügels diskutiert wurde, können diese alternativ oder ergänzend ebenso auf Unterseite eines Flügels oder auf den Seiten des Leitwerks vorgesehen werden. In diesem Sinne wird hierin die Oberfläche eines Flügelelements als nach oben unten oder zur Seite weisend verstanden.
Allgemein kann das Aktuatormodul und entsprechend die Modulgrundplatte streifenförmig, d.h. mit einer länglichen dünnen Grundform, ausgebildet werden.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6427948 B1 [0003]
US 2014/0331665 A1 [0003]
DE 102015106802 [0028]

Claims

Aktuatormodul (35) zum ansteuerbaren Erzeugen von Verwirbelungen durch Positionieren von Verwirbelungsflächen auf einer Flügeloberfläche mit einer länglichen Modulgrundplatte (43), einer Mehrzahl von flächig geformten Biegeaktuatoren (1), wobei jeder der Biegeaktuatoren (1) eine Faserverbundplatte (3) mit in den Faserverbund integrierten Formgedächtnisleitern (15, 25) aufweist, die Faserverbundplatte (3) an einer Befestigungsseite (7) an der Modulgrundplatte (43) befestigt ist, und die Formgedächtnisleiter (15, 25) derart ausgebildet sind, dass die Faserverbundplatte (3) sich im inaktiven Zustand der Formgedächtnisleiter (15, 25) entlang der Oberfläche der Modulgrundplatte (43) erstreckt und sich im aktiven Zustand ausgehend von der Befestigungsseite (7) von der Oberfläche der Modulgrundplatte /43) weg krümmt, und einer Anordnung von sich entlang der Modulgrundplatte erstreckenden Versorgungsleitungen (45) zur elektrischen Aktivierung der Biegeaktuatoren (1).
Aktuatormodul (35) nach Anspruch 1, wobei sich eine Befestigungsseite (7) unter einem Winkel, insbesondere von 13° bis 17°, zu einer Querachse (11) der Modulgrundplatte (43) bzw. einer primären dem Aktuatormodul (35) zugeordneten Anströmrichtung (13) erstreckt und/oder die Verkrümmung in einer Ebene unter einem Winkel, insbesondere von 13° bis 17°, zu einer Querachse (11) der Modulgrundplatte (43) bzw. einer primären dem Aktuatormodul (35) zugeordneten Anströmrichtung (13) erzeugbar ist, und insbesondere jeweils Paare von nebeneinander liegenden Biegeaktuatoren (1) derart zueinander angeordnet sind, dass sich die Befestigungsseiten (7) der Faserverbundplatten (3) unter einem Winkel zueinander, insbesondere in einem Winkelbereich von 25° bis 35°, erstrecken, und insbesondere spiegelsymmetrisch bezüglich einer Querachse (11) der Modulgrundplatte (43) bzw. einer primären dem Aktuatormodul (35) zugeordneten Anströmrichtung (13) angeordnet sind.
Aktuatormodul (35) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Modulgrundplatte (43) eine auf der Oberfläche der Modulgrundplatte vorgesehene, an die Form der Biegeaktuatoren angepasste Aussparungsstruktur (59) aufweist, so dass die Biegeaktuatoren (1) im inaktiven Zustand der Formgedächtnisleiter in der Aussparungsstruktur (59) versenkbar sind und zusammen mit der verbleibenden, die Aussparungsstruktur (59) umgebenden Oberfläche der Modulgrundplatte eine plane oder im eingebauten Zustand eine profilangepasste Moduloberfläche bilden.
Aktuatormodul (35) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Biegeaktuatoren (1) eine Dreiecksgrundform aufweist, die an einem sich entlang einer Befestigungsdreiecksseite erstreckenden Streifen zur Befestigung an der Modulgrundplatte und zur elektrischen Versorgung der integrierten Formgedächtnisleiter vorgesehen ist, wobei sich die Formgedächtnisleiter (15) senkrecht zur Befestigungsdreiecksseite verlaufen und insbesondere als linear ausgebildete über eine Mehrzahl von Ankerleitern (17) verbundene Formgedächtnisdrähte in einem Zentralbereich der Dreiecksgrundform vorgesehen sind.
Aktuatormodul (35) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit, insbesondere elastisch verformbaren, jeweils auf den Faserverbundplatten (3) angeordneten, insbesondere befestigten, Turbulatorflächenelementen (53).
Aktuatormodul (35) nach Anspruch 5, wobei die Turbulatorflächenelemente (53) Teil eines Abdeckbands sind, das sich entlang der Modulgrundplatte (43) erstreckt und einen Rahmenbereich aufweist, in dem die Turbulatorflächenelemente (53) insbesondere klappenförmig vorgesehen sind, wobei der Rahmenbereich an einer einem stationären Bereichen (61) des Aktuatormoduls (35) entsprechenden Oberfläche der Modulgrundplatte (43) befestigt ist und insbesondere die Turbulatorflächenelemente (53) an den jeweils zugeordneten Faserverbundplatten (3) befestigt sind.
Aktuatormodul (35) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modulgrundplatte (43) an mindestens einer Längsseite stufenförmig, insbesondere zum Eingreifen in eine Führung, ausgebildet ist, und/oder aus einem verformbaren Material ausgebildet ist, insbesondere aus einem elastischen verformbaren Material wie Kautschuk, Silikon, Polymerkunststoff, und/oder eine starren Materiallage (55) aufweist, auf der ein vorformbares Material vorgesehen ist, und/oder eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke im Bereich von 2 mm bis 5 mm aufweist, und insbesondere eine Breite im Bereich von 30 mm bis 60 mm und/oder eine Länge im Bereich von 400 mm bis 1000 mm aufweist.
Flügelelement (33) für ein Luftfahrtzeug, insbesondere für einen Tragflügel oder einen Leitwerksflügel, mit einer Flügeloberfläche (39), eine sich entlang des Flügelelements (33), insbesondere entlang der Flügelnase oder entlang eines Ruders, erstreckende Aussparung (41) auf der Flügeloberfläche (39), und mindestens einem Aktuatormodul (35) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das in der Aussparung (41) angeordnet ist.
Flügelelement (33) nach Anspruch 8, ferner mit einem, insbesondere vorgewölbten, Abdeckband (54), das sich entlang der Aussparung (41) über das mindestens eine Aktuatormodul (35) hinweg erstreckt und eine kontinuierlich Profilform über der Aussparung (41) ausbildet, wobei Turbulatorflächenelemente (53) klappenförmig in dem Abdeckband (54) vorgesehen sind und das Abdeckband (54) in stationären Bereichen des mindestens einen Aktuatormoduls (35) an der die Aussparungsstruktur (59) umgebende Oberfläche der jeweiligen Modulgrundplatte (43) befestigt ist und insbesondere die Turbulatorflächenelemente (53) an den jeweils zugeordneten Faserverbundplatten (3) befestigt sind.
Flügelelement (33) nach Anspruch 9, wobei die Turbulatorflächenelemente (53) sich im aktivierten Zustand aus der Flügeloberfläche (39) herauswölben und insbesondere paarweise eine Vortexgeneratorstruktur ausbilden.
Flügelelement (33) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein Boden (41A) der Aussparung (41) eine Wölbung aufweist, die im Wesentlichen der erforderlichen Profilform im Bereich der Aussparung (41) aufweist und die das Aktuatormodul (35) aufgrund seiner im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke (Dm) auf das Abdeckband (54) überträgt.
Flügelelement (33) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Flügeloberseite (39) mindestens auf einer Seite der Aussparung (41) eine Stufe (51) zum Einkleben eines Längsbereichs des Abdeckbands (54) aufweist, und/oder mindestens eine Längswand der Aussparung einen als Einspannfeder wirkenden Überstand (47) aufweist, unter den ein Seitenbereich, insbesondere eine Stufe (49), des Aktuatormoduls (35) zur Befestigung eingreift, und/oder das Aktuatormodul (35) in die Aussparung eingeklebt oder mit doppelseitigem Klebeband in der Aussparung (41) befestigt ist.