DE102022124533A1

DE102022124533A1 - Tragflügel oder Höhenleitwerk für ein Flugobjekt

Info

Publication number: DE102022124533A1
Application number: DE102022124533.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2042-09-24
Also published as: DE102022124533B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tragflügel oder ein Höhenleitwerk für ein Flugobjekt, wobei der Tragflügel oder das Höhenleitwerk ein Profil aufweist, an dessen Oberseite wenigstens zwei verschwenkbare Klappen und/oder an dessen Unterseite wenigstens zwei verschwenkbare Klappen jeweils in unterschiedlichem Abstand zu einer Vorderkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes ausgebildet sind. Erfindungsgemäß sind die Klappen jeweils aus einer mittels eines Scharniers an dem Profil befestigten Platte oder Plattenkonstruktion ausgebildet; ist eine Vorderklappenlänge wenigstens einer näher an der Vorderkante angeordneten vorderen Klappe geringer als eine Hinterklappenlänge einer weiter als die wenigstens eine vordere Klappe von der Vorderkante entfernt angeordneten hinteren Klappe; und ist der jeweilige Öffnungsbereich der Klappen ausschließlich zu der Vorderkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes ausgerichtet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tragflügel oder ein Höhenleitwerk für ein Flugobjekt, wobei der Tragflügel oder das Höhenleitwerk ein Profil aufweist, an dessen Oberseite wenigstens zwei verschwenkbare Klappen und/oder an dessen Unterseite wenigstens zwei verschwenkbare Klappen jeweils in unterschiedlichem Abstand zu einer Vorderkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes ausgebildet sind.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Tragflügelprofile bekannt, bei welchen auf der Unterseite und/oder der Oberseite eine oder mehrere ausklappbare Klappen vorhanden sind.
In den Druckschriften US 1,869,253 A , US 1,773,225 A , US 1,818,322 A und US 3,454,239 A sind jeweils Tragflügel für Flugzeuge offenbart, an deren Unterseite eine oder mehrere schwenkbare, von hinten nach vorn öffnende Klappe(n) ausgebildet ist/sind. In den Druckschriften US 2,070,705 A und FR 2116264 A sind Tragflügel für Flugzeuge beschrieben, die sowohl auf ihrer Unterseite als auch auf ihrer Oberseite ausfahrbare Klappen aufweisen, die in unterschiedlichen Richtungen geöffnet werden können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aerodynamischen Eigenschaften eines Tragflügels oder Höhenleitwerks zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch einen Tragflügel oder ein Höhenleitwerk für ein Flugobjekt, wobei der Tragflügel oder das Höhenleitwerk ein Profil aufweist, an dessen Oberseite wenigstens zwei verschwenkbare Klappen und/oder an dessen Unterseite wenigstens zwei verschwenkbare Klappen jeweils in unterschiedlichem Abstand zu einer Vorderkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes ausgebildet sind, gelöst, wobei die Klappen jeweils aus einer mittels eines Scharniers an dem Profil befestigten Platte oder Plattenkonstruktion ausgebildet sind; eine Vorderklappenlänge wenigstens einer näher an der Vorderkante angeordneten vorderen Klappe geringer als eine Hinterklappenlänge einer weiter als die wenigstens eine vordere Klappe von der Vorderkante entfernt angeordneten hinteren Klappe ist; und der jeweilige Öffnungsbereich der Klappen ausschließlich zu der Vorderkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes ausgerichtet ist.
Der erfindungsgemäße Tragflügel bzw. das erfindungsgemäße Höhenleitwerk hat im Vergleich zu bisherigen Tragflügeln bzw. Höhenleitwerken deutlich verbesserte aerodynamische Eigenschaften, insbesondere eine erhöhte Tragfähigkeit. So kann beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Tragflügel bzw. Höhenleitwerk im Vergleich zu bekannten Tragflügeln bzw. Höhenleitwerken ein annähernd vier- oder sogar sechsfacher Auftrieb erreicht werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich bei der Landung, bei welcher die Landestrecke im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen auf weniger als 40 % reduziert werden kann, zumal nach dem Aufsetzen voll gebremst werden kann. Auch die Landeenergie kann auf etwa 30 % verringert werden.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine schwenkbare Klappe im Funktionsbetrieb des Tragflügels oder Höhenleitwerks nur in einem spitzen Öffnungswinkel öffenbar.
Durch den begrenzten Öffnungswinkel wird die Gegenluftströmung beim Fahren oder Fliegen voll ausgenutzt und die jeweilige Klappe kann nicht nach hinten zurückklappen.
In einer bevorzugten Variante der vorgenannten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine der wenigstens einen vorderen Klappe zwischen der Vorderkante und einem Holm des Tragflügels oder Höhenleitwerks angeordnet und die hintere Klappe zwischen dem Holm und einer Hinterkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerks angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Tragflügel oder das Höhenleitwerk in einer Draufsicht auf den Tragflügel oder das Höhenleitwerk beginnend von einer Montageseite bis zu einer Außenseite des Tragflügels oder Höhenleitwerkes einen Innenabschnitt, bei dem die Vorderkante und die Hinterkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes parallel zueinander verlaufen, und wenigstens einen Außenabschnitt, in dem die Vorderkante und die Hinterkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes aufeinander zu verlaufen, auf.
Bei einer vorteilhaften Variante dieser Ausführungsform weist der Außenabschnitt in der Draufsicht auf den Tragflügel oder das Höhenleitwerk beginnend von einem der Montageseite gegenüberliegenden Ende des Innenabschnittes bis zu der Außenseite des Tragflügels oder Höhenleitwerkes einen Mittenabschnitt, in dem die Vorderkante und die Hinterkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes in einem ersten Verjüngungswinkel aufeinander zu verlaufen, und einen Endabschnitt, in dem die Vorderkante und die Hinterkante des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes in einem zweiten Verjüngungswinkel, der größer als der erste Verjüngungswinkel ist, aufeinander zu verlaufen, auf.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist der Außenabschnitt in der Draufsicht auf den Tragflügel oder das Höhenleitwerk an einem der Montageseite gegenüberliegenden Ende des Innenabschnittes von dem Innenabschnitt nach hinten in einem stumpfen Winkel abgewinkelt, wobei auch ein Holm des Tragflügels oder Höhenleitwerkes an einem Übergang von dem Innenabschnitt zu dem Außenabschnitt abgewinkelt ist.
Es ist ferner von Vorteil, wenn an dem Innenabschnitt und an dem Mittenabschnitt jeweils wenigstens zwei der Klappen jeweils nacheinander in Profiltiefenausrichtung des Tragflügels oder Höhenleitwerkes ausgebildet sind, und an dem Endabschnitt keine Klappe ausgebildet ist.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist/sind ein an der Vorderkante befindlicher vorderer Bereich des Profils und/oder ein an einer Hinterkante des Profils befindlicher hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerkes nach unten gekrümmt.
Es ist auch günstig, wenn ein an der Vorderkante befindlicher vorderer Bereich des Profils und/oder ein an einer Hinterkante des Profils befindlicher hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerkes nach oben gekrümmt ist/sind
Zusätzliche Vorteile ergeben sich, wenn ein an der Vorderkante befindlicher vorderer Bereich des Profils und/oder ein an einer Hinterkante des Profils befindlicher hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerkes nach vorn und nach hinten verschwenkbar ist/sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Holm des Tragflügels oder Höhenleitwerkes um seine Längsachse verdrehbar oder verdreht.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei

1 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung, an dessen Unterseite eine kleine vordere Klappe und eine größere hintere Klappe ausgebildet sind, in einer Querschnittsansicht während eines Starts oder eines schnellen Steigflugs eines Flugobjektes zeigt;
2 schematisch den Tragflügel aus 1 in einer Querschnittsansicht während eines langsamen Steigflugs eines Flugobjektes zeigt;
3 schematisch den Tragflügel aus den 1 und 2 in einer Querschnittsansicht während einer Landung eines Flugobjektes zeigt;
4 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung, an dessen Unterseite und an dessen Oberseite jeweils eine kleine vordere Klappe und eine größere hintere Klappe ausgebildet sind, in einer Querschnittsansicht während eines Starts oder eines schnellen Steigflugs eines Flugobjektes zeigt, wobei nur die an der Unterseite befindlichen Klappen geöffnet sind;
5 schematisch den Tragflügel aus 4 in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei nur die an der Oberseite befindlichen Klappen geöffnet sind;
6 schematisch den Tragflügel aus den 4 und 5 in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei nur die kleine vordere Klappe an der Oberseite geöffnet ist;
7 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung mit verschieden ausgebildeten Abschnitten in einer Draufsicht zeigt;
8 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Tragflügels oder gemäß der vorliegenden Erfindung mit verschieden ausgebildeten Abschnitten in einer Draufsicht zeigt;
9 schematisch noch eine weitere Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung mit verschieden ausgebildeten Abschnitten in einer Draufsicht zeigt;
10 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei ein vorderer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerks nach unten gekrümmt ist;
11 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei ein vorderer Bereich und ein hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerks nach unten gekrümmt sind;
12 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei ein vorderer Bereich und ein hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerks nach oben gekrümmt sind;
13 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Mehrzahl von entlang der Unterseite angeordneten kleinen Klappen in einer Querschnittsansicht zeigt;
14 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Mehrzahl von entlang der Unterseite angeordneten kleinen Klappen, an welche sich eine hintere große Klappe anschließt, in einer Querschnittsansicht zeigt; und
15 schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer ausfahrbaren Klappe zeigt.

In den Figuren ist die vorliegende Erfindung jeweils anhand eines Tragflügels demonstriert. Anstelle des jeweiligen Tragflügels kann jedoch auch ein Höhenleitwerk mit gleichen Eigenschaften ausgebildet werden. Daher sind sämtliche der folgenden Ausführungen analog auch auf ein Höhenleitwerk anwendbar.
Die gezeigten Querschnittsansichten entsprechen jeweils dem Profil des jeweiligen Tragflügels. Die gezeigten Profile sind vorzugsweise Laminarprofile, also Profile, die so geformt sind, dass sich die umströmende Luft über eine möglichst lange Strecke gleichförmig und parallel zur Oberfläche bewegt. Grundsätzlich kann jedoch bei der vorliegenden Erfindung nur die Oberseite des jeweiligen Profils als Laminarprofil ausgebildet sein. Ebenso sind Normalprofile als Profil des jeweiligen Tragflügels geeignet.
In den Figuren jeweils verwendete gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen konstruktiven Elementen oder Merkmalen dieser Elemente, sodass deren Beschreibung hinsichtlich einer Figur auch für die weiteren Figuren zutrifft.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels 1a gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht, wobei der Querschnitt von einer eine Vorderkante 2 umfassenden Vorderseite zu einer eine Hinterkante 3 umfassenden Hinterseite des Tragflügels 1a, also durch das Profil des Tragflügels 1a, verläuft.
An einer Unterseite 5 des Tragflügels 1a sind eine vordere Klappe 6 und eine hintere Klappe 7 ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kommt nur eine einzige vordere Klappe 6 und nur eine einzige hintere Klappe 7 zum Einsatz. Sowohl die vordere Klappe 6 als auch die hintere Klappe 7 sind drehbeweglich an einem Korpus des Tragflügels 1a angebracht. Dadurch sind die Klappen 6, 7 des Tragflügels 1a verschwenkbar. Die Klappen 6, 7 öffnen jeweils von vorn nach hinten, sodass ein jeweiliger Öffnungswinkel δ, ε zu einer Vorderseite des Tragflügels 1a hin ausgerichtet ist.
Die hintere Klappe 7 besitzt eine Hinterklappenlänge L, die größer als eine Vorderklappenlänge I der vorderen Klappe 6 ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die Hinterklappenlänge L dreimal so lang wie die Vorderklappenlänge I. Dabei beträgt die Hinterklappenlänge L etwa 15 % der Länge der Unterseite 5 und die Vorderklappenlänge I etwa 5 % der Länge der Unterseite 5.
Die vordere Klappe 6 ist in dem dargestellten Profil in einem ersten Drittel des Tragflügels 1a angebracht. Die hintere Klappe 7 ist in einem hinteren Drittel des Tragflügels 1a angebracht.
An einer Oberseite 4 des Tragflügels 1a sind in der gezeigten Ausführungsform keine Klappen ausgebildet.
Im Inneren des Tragflügels 1a befindet sich ein quer zu dem Profil, von einer Montageseite 11 bis zu einer Außenseite 12 des Tragflügels 1a verlaufender Holm 10.
Der Tragflügel 1a ist an einem hier nicht gezeigten Flugobjekt, wie beispielsweise an einer Seite eines Kleinflugzeuges, montiert, könnte jedoch auch an einer Drohne montiert sein. In 1 ist der Tragflügel 1a schematisch während eines Starts oder eines schnellen Steigflugs des Flugobjektes gezeigt. In diesem Status ist die vordere Klappe 6 mit einem Öffnungswinkel δ von etwa 30° geöffnet, während die hintere Klappe 7 mit einem Öffnungswinkel ε von etwa 10° geöffnet ist.
Dabei sind sowohl die vordere Klappe 6 als auch die hintere Klappe 7 nach vorn geöffnet. Das heißt, ihre jeweiligen Öffnungsbereiche sind zu der Vorderseite des Tragflügels 1a, also zu einer Vorderkante 2 des Profils des Tragflügels 1a, und damit auch zu einer Vorderseite des Flugobjektes ausgerichtet. Damit tritt beim typischen Vorwärtsfahren und -fliegen des Flugobjektes Luft direkt in die Öffnung der beiden Klappen 6, 7 ein. Die Klappen 6, 7 setzen mit ihrer Innenseite der Luft einen Widerstand entgegen. Dadurch entsteht ein hoher Auftrieb.
2 zeigt schematisch den Tragflügel 1a aus 1 in einer Querschnittsansicht während eines langsamen Steigflugs des Flugobjektes. In diesem Status ist nur die vordere Klappe 6 an der Unterseite 5 des Tragflügels geöffnet und die hintere Klappe 7 ist geschlossen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die vordere Klappe 6 mit einem Öffnungswinkel δ von etwa 30° geöffnet. Der Auftrieb ist dadurch geringer als in dem Status, der in 1 dargestellt ist, und damit optimal für den langsamen Steigflug.
3 zeigt schematisch den Tragflügel 1a aus den 1 und 2 in einer Querschnittsansicht während einer Landung des Flugobjektes. In diesem Status sind beide Klappen 6, 7 geöffnet. Im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Startbetrieb sind die Klappen 6, 7 jedoch etwa doppelt so weit geöffnet. Beispielsweise sind beide der Klappen 6, 7 mit Öffnungswinkeln δ, ε von jeweils etwa 60° geöffnet. Damit bietet die jeweilige Innenseite der Klappen 6, 7 der Luft einen hohen Widerstand, der zur Verlangsamung des Flugobjektes und schließlich zum Sinken des Flugobjektes führt.
4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Tragflügels 1b gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht. Der Tragflügel 1b weist sowohl an seiner Unterseite 5 als auch an seiner Oberseite 4 jeweils nach vorn öffnende vordere Klappen 6, 8 und hintere Klappen 7, 9 auf. Dabei sind an der Oberseite 4 eine einzige vordere Klappe 8 und eine einzige hintere Klappe 9 ausgebildet, wobei auf der Unterseite 5 auch nur eine einzige vordere Klappe 8 und eine einzige hintere Klappe 9 ausgebildet sind. Die Klappen 6, 7, 8, 9 sind jeweils drehbeweglich an einem Korpus des Tragflügels 1b angebracht und damit verschwenkbar. Damit kann ein den Tragflügel 1b bzw. wenigstens zwei der Tragflügel 1b aufweisendes Flugobjekt, beispielsweise ein Flugzeug, mit dem Höhen- und Seitenruder gesteuert werden.
Die an der Unterseite 5 befindlichen Klappen 6, 7 sind bei dem Tragflügel 1b wie bei dem Tragflügel 1a aus den 1 bis 3 ausgebildet. Die an der Oberseite 4 befindlichen Klappen 8, 9 des Tragflügels 1b sind hinsichtlich ihrer Position und Ausführung etwa symmetrisch zu den Klappen 6, 7 ausgebildet. Das heißt, die an der Oberseite 4 befindliche hintere Klappe 9 ist etwa dreimal so lang wie die an der Oberseite 4 befindliche vordere Klappe 8. Die Hinterklappenlänge L der hinteren Klappe 9 beträgt etwa 15 % der Länge der Oberseite 4, und die Vorderklappenlänge I der vorderen Klappe 8 beträgt etwa 5 % der Länge der Oberseite 4.
In 4 ist der Tragflügel 1b während eines Starts oder eines schnellen Steigflugs eines Flugobjektes gezeigt, wobei nur die an der Unterseite 5 befindlichen Klappen 6, 7 geöffnet sind. Die Öffnungsbereiche der Klappen 6, 7 sind jeweils zu einer Vorderkante 2 des Profils des Tragflügels 1b ausgerichtet. Dabei ist die vordere Klappe 6 an der Unterseite mit einem Öffnungswinkel δ von etwa 30° und die hintere Klappe 7 an der Unterseite 5 mit einem Öffnungswinkel ε von etwa 10° geöffnet. Damit verhält sich ein Flugobjekt mit dem Tragflügel 1b während des Startbetriebs wie ein Flugobjekt mit dem Tragflügel 1a, d. h. wie oben beschrieben.
5 zeigt schematisch den Tragflügel 1b aus 4 in einer Querschnittsansicht, wobei nur die an der Oberseite 4 befindlichen Klappen 8, 9 geöffnet sind und die an der Unterseite 5 befindlichen Klappen 6, 7 geschlossen sind. Die Öffnungsbereiche der Klappen 8, 9 sind jeweils zu einer Vorderkante 2 des Profils des Tragflügels 1b ausgerichtet.
6 zeigt schematisch den Tragflügel 1b aus den 4 und 5 in einer Querschnittsansicht, wobei nur die kleine vordere Klappe 8 an der Oberseite 4 geöffnet ist. In dem gezeigten Beispiel ist die vordere Klappe 8 mit einem Öffnungswinkel δ' etwa 30° geöffnet. Der Öffnungsbereich der Klappe 8 ist zu einer Vorderkante 2 des Profils des Tragflügels 1b ausgerichtet.
7 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels 1c gemäß der vorliegenden Erfindung mit verschieden ausgebildeten Abschnitten A, B, C in einer Draufsicht. Die gezeigte Draufsicht stellt den Tragflügel 1c beginnend von einer Montageseite 11 bis zu einer Außenseite 12 des Tragflügels 1c dar.
In dieser Ausrichtung weist der Tragflügel 1c zunächst einen Innenabschnitt A auf, bei dem die Vorderkante 2 und die Hinterkante 3 des Profils des Tragflügels 1c parallel zueinander verlaufen. An den Innenabschnitt A schließt sich ein Außenabschnitt B, C an. In dem Außenabschnitt A laufen jeweils die Vorderkante 2 und die Hinterkante 3 des Profils des Tragflügels 1c nach außen hin aufeinander zu.
In der in 7 gezeigten Ausführungsform setzt sich der Außenabschnitt B, C aus einem an den Innenabschnitt A direkt angrenzenden Mittenabschnitt B, in dem die Vorderkante 2 und die Hinterkante 3 des Profils des Tragflügels 1c in einem ersten Verjüngungswinkel α aufeinander zu verlaufen, und einem Endabschnitt C, in dem die Vorderkante 2 und die Hinterkante 3 des Profils des Tragflügels 1c in einem zweiten Verjüngungswinkel β aufeinander zu verlaufen, zusammen. Beide der Verjüngungswinkel α, β sind spitze Winkel. Dabei ist der zweite Verjüngungswinkel β größer als der erste Verjüngungswinkel α.
Bei dem Tragflügel 1c können an der Unterseite 5 und/oder an der Oberseite 4 des Innenabschnitts A beispielsweise zwei schwenkbare Klappen vorgesehen sein, deren Öffnungsbereiche jeweils zu einer Vorderkante 2 des Profils des Tragflügels 1c ausgerichtet sind. Für einen langsamen Steigflug wird beispielsweise nur eine vordere dieser Klappen geöffnet. Für einen Start oder einen schnellen Steigflug wird zusätzlich die hintere der Klappen geöffnet.
Darüber hinaus können an einer Unterseite 5 und/oder an der Oberseite 4 des Mittenabschnittes B des Tragflügels 1c drei weitere Klappen ausgebildet sein, die ebenfalls zur Vorderseite des Tragflügels 1c hin geöffnet werden können. Werden zwei dieser Klappen zusätzlich zu den beiden Klappen an dem Innenabschnitt A geöffnet, dient das einem schnellen Steigflug. Die dritte Klappe an dem Mittenabschnitt B kann zur Steuerung genutzt werden.
Vorzugsweise ist an dem Endabschnitt C keine Klappe ausgebildet. An dem Endabschnitt C wird dadurch kein Auftrieb generiert.
In dem Beispiel von 7 wurde eine Tragfläche des Tragflügels 1c in drei Abschnitte A, B, C untergliedert. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist eine Untergliederung der Tragfläche in beliebig viele Abschnitte möglich. Je höher die Anzahl der Abschnitte, umso ungünstiger wird jedoch das Nutzen-Kosten-Verhältnis.
In der in 8 gezeigten weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragflügels 1d weist der Außenabschnitt nur einen einzigen Abschnitt B' auf. In diesem Abschnitt B' verlaufen die Vorderkante 2 und die Hinterkante 3 des Profils des Tragflügels 1d in einem Verjüngungswinkel aufeinander zu. Der Tragflügel 1d stellt damit eine vereinfachte Variante des Tragflügels 1c aus 7 dar. Bei dem Tragflügel 1d können beispielsweise an dem Innenbereich A, wie auch bei dem Innenbereich A des Tragflügels 1c, zwei Klappen nacheinander in der Profiltiefenrichtung T von vorn nach hinten an der Unterseite 5 und/oder an der Oberseite 4 ausgebildet sein. Die Funktionsweise dieser Klappen ist wie oben zu dem Tragflügel 1c beschrieben.
9 zeigt schematisch noch eine weitere Ausführungsform eines Tragflügels 1d gemäß der vorliegenden Erfindung mit verschieden ausgebildeten Abschnitten A'', B'', C'' in einer Draufsicht. Ein Innenabschnitt A" des Tragflügels 1d liegt direkt an einer Montageseite 11 des Tragflügels 1d. An den Innenabschnitt A" schließt sich in Richtung einer der Montageseite 11 gegenüberliegenden Außenseite 12 des Tragflügels 1 d ein Außenabschnitt B'', C'' an. Eine Vorderkante der Außenabschnittes B'', C'' ist an einem der Montageseite 11 gegenüberliegenden Ende des Innenabschnittes A'' von einer Vorderkante des Innenabschnittes A'' nach hinten in einem stumpfen Winkel γ abgewinkelt, also gegenüber einer Längsachse abgeschrägt. Der stumpfe Winkel γ beträgt etwa 60°. Dabei ist ein Holm 10 des Tragflügels 1e an einem Übergang D von dem Innenabschnitt A'' zu dem Außenabschnitt B'', C'' leicht, also in einem Winkel von etwa 5°, nach vorn abgewinkelt.
Der Tragflügel 1e eignet sich insbesondere für Großflugzeuge, die nahe Schallgeschwindigkeit fliegen können. Der Tragflügel 1 e ist vor allem für große Flughöhen geeignet.
An den Abschnitten A'' und B'' können schwenkbare Klappen 6, 7, 8, 9 wie bei den vorherigen Ausführungsformen vorgesehen sein. Auf die vorhergehende Beschreibung wird hiermit verwiesen.
10 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels 1f gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht. Ein vorderer Bereich des Tragflügels 1f ist nach unten gekrümmt oder gewölbt. Die Krümmung oder Wölbung ist entsprechend dem Pfeilen E veränderbar. Der Tragflügel 1f ist damit formvariabel. Hierzu weist der Tragflügel 1f in seinem vorderen Innenbereich eine Konstruktion auf, die - wie es schematisch dargestellt ist - ein mittels eines Kolbens 15 in wenigstens einer Länge einstellbares Gestänge 13, 14 aufweist.
11 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels 1g gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht. Bei dem Tragflügel 1g sind ein vorderer Bereich und ein hinterer Bereich des Tragflügels 1g nach unten gekrümmt oder gewölbt. Die Krümmung oder Wölbung ist jeweils entsprechend den Pfeilen E, F veränderbar. Der Tragflügel 1g ist damit formvariabel. Hierzu weist der Tragflügel 1f in seinem vorderen Innenbereich als auch in seinem hinteren Innenbereich eine Konstruktion auf, die - wie es schematisch dargestellt ist - jeweils ein mittels eines Kolbens 15 in wenigstens einer Länge einstellbares Gestänge 13, 14; 13', 14' aufweist.
12 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels 1h gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht. Dabei sind ein vorderer Bereich und ein hinterer Bereich des Tragflügels 1h entsprechend den Pfeilen G, H nach oben gekrümmt oder gewölbt. Die Form der Krümmung oder Wölbung ist variabel einstellbar.
Darüber hinaus ist bei dem Tragflügel 1h der vordere Teil entsprechend dem Pfeil J und der hintere Teil entsprechend dem Pfeil K jeweils nach beiden Seiten schwenkbar.
13 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels 1i gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht. Der Tragflügel 1i weist eine Mehrzahl von entlang der Unterseite 5 angeordneten dreh- bzw. verschwenkbare Klappen 6 auf. Die Klappen 6 sind kurze Klappen, wie sie beispielsweise anhand der vorderen Klappe 6 in 1 oben beschrieben sind. Auf die diesbezügliche Beschreibung wird hiermit verwiesen. Die Mehrzahl an Kurzklappen 6 dient einer Erhöhung des Auftriebs.
Der Tragflügel 1i eignet sich insbesondere für Hubschrauber, kann aber auch an als Flügel an einem Windkraftwerk eingesetzt werden.
14 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Tragflügels 1j gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht. Der Tragflügel 1j weist eine Mehrzahl von entlang der Unterseite 5 angeordneten vorderen Klappen 6, an welche sich eine hintere Klappe 7 anschließt, auf. Die hintere Klappe 7 ist länger als die vorderen Klappen 6. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die vorderen Klappen 6 alle gleich lang. Die hintere Klappe 7 eine Hinterklappenlänge L auf, die etwa dreimal so groß wie die Vorderklappenlänge I der vorderen Klappen 6 ist.
Jede Klappe der Mehrzahl an vorderen Klappen 6 ist vorzugsweise wie die vordere Klappe 6 aus 1 ausgebildet, auf deren obige Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Die hintere Klappe 7 ist vorzugsweise wie die hintere Klappe 7 aus 1 ausgebildet, auf deren obige Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Der Tragflügel 1j eignet sich insbesondere Flugzeuge zum Landen. Dabei wird die gegenüber dem Tragflügel 1i bei dem Tragflügel 1j zusätzlich verwendete hintere, größere Klappe 7 wird bei der Landung geöffnet.
Alle der oben beschriebenen Klappen 6, 7 können auch ausgefahren werden, sodass sie im geöffneten Zustand durchgängig einen Abstand von einer Außenhaut des Tragflügels oder Höhenleitwerks aufweisen. Dies ist schematisch anhand des in 15 gezeigten Tragflügels 1k dargestellt. Hier ist beispielsweise die vordere Klappe 8 an der Oberseite 4 des Tragflügels 1k auf der Seite des Scharniers 16' der Klappe 8 um eine Ausfahrlänge m eines Ausfahrmoduls ausgefahren. Damit weist die Klappe 8 an ihrem vorderen freien Ende einen Abstand M zur Außenhaut des Tragflügels 1k auf, der noch größer ist, als es durch ein einfaches Verschwenken der Klappe 8 erreichbar wäre. Vorzugsweise entspricht der Abstand M etwa dem Dreifachen der Ausfahrlänge m. Hierdurch kann der Auftrieb noch weiter gesteigert werden. Die Form der ausfahrbaren Klappe 8 ist vorzugsweise der Form des Tragflügels 1k angepasst, also vorzugsweise gewölbt. Je weiter sich die Klappe 8 an der Vorderseite des Tragflügels 1k befindet und/oder umso länger die Klappe 8 ist, umso stärker ist typischerweise die Wölbung.
Auch die hintere Klappe 9 und/oder wenigstens eine der auf der Unterseite 5 des Tragflügels 1k befindlichen Klappen 6, 7 kann/können ebenfalls ausfahrbar gestaltet sein.
Die oben beschriebenen Klappen 6, 7, 8, 9 sind jeweils als eine Platte oder Plattenkonstruktion ausgebildet. Die jeweilige Platte oder Plattenkonstruktion ist jeweils, wie es in 1 schematisch gezeigt ist, mittels eines Scharniers 16, 17; 16', 17' direkt oder indirekt über das jeweilige Ausfahrmodul an dem Profil des Tragflügels 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k befestigt. Die jeweilige Platte oder Plattenkonstruktion ist vorzugsweise flach oder keilförmig, aber nicht tropfenförmig, mit einer an das Profil des Tragflügels 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k angepassten Wölbung ausgebildet. Die Dicke der Platte oder Plattenkonstruktion ist vorzugsweise homogen und wesentlich geringer als ihre Länge und Breite. An ihrem dem Scharnier 16, 17; 16', 17` zugewandten Ende ist die Platte oder Plattenkonstruktion an das Scharnier 16, 17; 16', 17' angepasst, besitzt also eine entsprechende Aufhängung oder Bohrung. An ihrem freien Ende kann die jeweilige Platte oder Plattenkonstruktion abgeschrägt sein und/oder ein Verschluss- oder Einrastelement aufweisen.
Hinter der großen hinteren Klappe 7 befindet sich vorzugsweise keine Klappe, deren Länge geringer als die der hinteren Klappe 7 ist.
Vor der wenigstens einen kleinen vorderen Klappe 6 befindet sich vorzugsweise keine Klappe, deren Länger größer als die der wenigstens einen kleinen vorderen Klappe 6 ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 1869253 A [0003]
US 1773225 A [0003]
US 1818322 A [0003]
US 3454239 A [0003]
US 2070705 A [0003]
FR 2116264 A [0003]

Claims

Tragflügel oder Höhenleitwerk (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) für ein Flugobjekt, wobei der Tragflügel oder das Höhenleitwerk (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) ein Profil aufweist, an dessen Unterseite (5) wenigstens zwei verschwenkbare Klappen (6, 7) und/oder an dessen Oberseite (4) wenigstens zwei verschwenkbare Klappen (8, 9) jeweils in unterschiedlichem Abstand zu einer Vorderkante (2) des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6, 7, 8, 9) jeweils aus einer mittels eines Scharniers an dem Profil befestigten Platte oder Plattenkonstruktion ausgebildet sind; eine Vorderklappenlänge (I) wenigstens einer näher an der Vorderkante (2) angeordneten vorderen Klappe (6) geringer als eine Hinterklappenlänge (L) einer weiter als die wenigstens eine vordere Klappe (6) von der Vorderkante (2) entfernt angeordneten hinteren Klappe (7) ist; und der jeweilige Öffnungsbereich der Klappen (6, 7, 8, 9) ausschließlich zu der Vorderkante (2) des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) ausgerichtet ist.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6, 7, 8, 9) im Funktionsbetrieb des Tragflügels oder Höhenleitwerks (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) nur in einem spitzen Öffnungswinkel (δ, ε; δ', ε') öffenbar sind.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der wenigstens einen vorderen Klappe (6) zwischen der Vorderkante (2) und einem Holm (10) des Tragflügels oder Höhenleitwerks (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) angeordnet ist und die hintere Klappe (7) zwischen dem Holm (10) und einer Hinterkante (3) des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerks (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) angeordnet ist.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragflügel oder das Höhenleitwerk (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) in einer Draufsicht auf den Tragflügel oder das Höhenleitwerk (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) beginnend von einer Montageseite (11) bis zu einer Außenseite (12) des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) einen Innenabschnitt (A), bei dem die Vorderkante (2) und die Hinterkante (3) des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) parallel zueinander verlaufen, und wenigstens einen Außenabschnitt (B, C; B'; B'', C''), in dem die Vorderkante (2) und die Hinterkante (3) des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) aufeinander zu verlaufen, aufweist.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenabschnitt (B, C) in der Draufsicht auf den Tragflügel oder das Höhenleitwerk (1c) beginnend von einem der Montageseite (11) gegenüberliegenden Ende des Innenabschnittes (A) bis zu der Außenseite (12) des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1c) einen Mittenabschnitt (B), in dem die Vorderkante (2) und die Hinterkante (3) des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1c) in einem ersten Verjüngungswinkel (α) aufeinander zu verlaufen, und einen Endabschnitt (C), in dem die Vorderkante (2) und die Hinterkante (3) des Profils des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1c) in einem zweiten Verjüngungswinkel (β), der größer als der erste Verjüngungswinkel (α) ist, aufeinander zu verlaufen, aufweist.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenabschnitt (B'', C'') in der Draufsicht auf den Tragflügel oder das Höhenleitwerk (1e) an einem der Montageseite (11) gegenüberliegenden Ende des Innenabschnittes (A'') von dem Innenabschnitt (A'') nach hinten in einem stumpfen Winkel (γ) abgewinkelt ist, wobei auch ein Holm (10) des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1e) an einem Übergang (D) von dem Innenabschnitt (A'') zu dem Außenabschnitt (B'', C'') nach vorn abgewinkelt ist.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Innenabschnitt (A) und an dem Mittenabschnitt (B) jeweils wenigstens zwei der Klappen (6, 7, 8, 9) jeweils nacheinander in Profiltiefenausrichtung (T) des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1c) ausgebildet sind, und an dem Endabschnitt (C) keine Klappe ausgebildet ist.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Vorderkante (2) befindlicher vorderer Bereich des Profils und/oder ein an einer Hinterkante (3) des Profils befindlicher hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1f, 1g) nach unten gekrümmt ist/sind.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Vorderkante (2) befindlicher vorderer Bereich des Profils und/oder ein an einer Hinterkante (3) des Profils befindlicher hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1h) nach oben gekrümmt ist/sind.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Vorderkante (2) befindlicher vorderer Bereich des Profils und/oder ein an einer Hinterkante (3) des Profils befindlicher hinterer Bereich des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) nach vorn und nach hinten verschwenkbar ist/sind.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Holm (10) des Tragflügels oder Höhenleitwerkes (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k) um seine Längsachse verdrehbar oder verdreht ist.
Tragflügel oder Höhenleitwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Klappen (6, 7, 8, 9) ausfahrbar ist.