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Quertriebsfläche, insbesondere Luftfahrzeugflügel Die Erfindung betrifft
Quertriebsflächen, insbesondere Luftfahrzeugflügel mit beweglichen Flügelklappen
an den Hinterkanten und mit flachen Rückstoßstrahlen aus Strahldüsen, die nebeneinander
auf der oberen Fläche des Flügels vor der Klappenvorderkante angeordnet und so mit
Abstand voneinander vorgesehen sind, daß ein Teil der Hauptströmung über den Flügel
hinweg zwischen denselben einströmt und sich mit den Strahlströmen zu mischen vermag.
Dadurch entsteht ein langer Flächenstrahl geringer Schichtstärke, welcher über die
Sogseite der Klappen hinwegströmt. Die Klappen, dienen dabei dazu, den vom Flächenstrahl
beim Verlassen der Hinterkante der Klappen mit der Quertriebsfläche gebildeten Winkel
zu verändern, um dadurch eine Änderung der Strömung auf der Quertriebsfläche und
somit eine Änderung des Quertriebes zu bewirken. Die Düsen sind vor der Vorderkante
der Klappen so angebracht, daß ein Vermischen von Strahlfläche und Luftströmung
vor der Hinterkante der Klappen stattfindet.
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Damit eine größtmögliche Verstärkung der Strahlströme erzielt werden
kann, wird es zweckmäßig so eingerichtet, daß möglichst viel der sich entlang den
Quertriebsflächen bewegenden, Luftströmung sich mit den Strahlenströmen vermischt.
Dies wird gemäß der Erfindung in erster Linie dadurch erreicht, daß die Breite jeder
Düse kleiner als die Höhe und der Abstand der Düsen ist. Dabei wird erfindungsgemäß
der Hauptteil der sich zwischen den Düsen bewegenden Luftströmung zur Ergänzung
des Hauptteiles der Strömung der Strahlenströme durch die Düsen, herangezogen, während
ein großer Kontaktbereich zwischen den Strahlenströmen und der Hauptströmung das
Mischen besonders günstig beeinflußt.
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In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, die
Düsenbreite und -höhe relativ zur Flügelsehne klein zu halten. So kann erfindungsgemäß
beispielsweise jede der Düsen eine Breite von ungefähr 0,3 bis 1% und eine Höhe
von ungefähr 4 bis 5% der Flügelsehne aufweisen. Der Abstand der Düsen voneinander
kann dabei gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ungefähr gleich der Höhe derselben
sein. Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der Erfindung können die Strahlenströme
bei Streckenflug in einen Bereich größten Unterdruckes übergehen, so daß die Vermischungsverluste
auf ein Kleinstmaß herabgemindert werden. Gemäß der Erfindung kann sich dieser Bereich
größten Unterdruckes zwischen 50 und 80% der Flügelsehne von der Führungskante entfernt
befinden.
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Schließlich ist es noch ein Zweck der Erfindung, ein Flugzeug zu schaffen,
welches mit einem Paar Tragflächen versehen ist, die eines oder mehrere der vorgeschriebenen
Merkmale aufweisen. Die Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der sie erläuternden
Zeichnung beschrieben werden, und zwar zeigt Fig. 1 die Ansicht eines erfindungsgemäß
ausgebildeten. Flugzeuges in räumlicher Darstellung, Fig. 2 und 3 schaubildliche
Darstellungen, welche das Prinzip bzw. die Wirkungsweise der Erfindung veranschaulichen,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 5 eine Ansicht, in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4 gesehen.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, setzt sich das Flugzeug aus dem Rumpf 1,
den Tragflächen 2a 2 b und dem Schwanzstück 3 mit dem üblichen Steuerruder 3a und
dem Höhensteuer 3b zusammen. Höhen- oder Auftriebssteuermittel einschließlich der
Tragflächenklappe 4, welche in einem größeren Maßstab in Fig. 4 dargestellt ist,
erstrecken sich über die volle Spannweite der Hinterkanten der Tragflächen, und
zwar im wesentlichen von einem Tragflächenaußenende zum anderen.
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Der Vortriebsstrahl wird durch Strahlmaschinen 5 über Strahlrohr 6
und Düsen 7 zum Vortriebsausstoß gebracht. Wie sich aus den. Fig. 2 und 3 ergibt,
welche schaubildlich die Wirkungsweise zu erläutern be stimmt sind, wird der Düsenstrahl
von kleinen ge-
sonderten Düsen 7 ausgestoßen, welche! eine: Reihe bilden,
die sich entlang dem Spann der Tragfläche,
und zwar oberhalb des
Flügels und beträchtlich vor der Hinterkante, erstreckt, wobei Zwischenräume zwischen
den Düsen für die Luftströmung über den Flügel hinweg zwischen diesen (Düsen) vorhanden
sind. Die Düsenstrahlen, und die Luft vermischen sich und folgen der oberen Fläche
des Flügels 2b, und das Gemisch verläßt den Flügel in Form eines langen dünnen Schichtkörpers
oder Strömungskörpers, welcher über die angelenkte Tragflächenklappe 4 hinwegströmt.
Der Strömungskörper kann nach unten, wie in Fig. 3 gezeigt, abgelenkt werden, und
zwar durch eine nach unten gerichtete Bewegung der Tragflächenklappe 4.
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Wie sich am besten aus Fig. 4 erkennen läßt, sind die Maschinen, welche
in der Tragfläche vor dem hinteren Spant 8 angeordnet sind, von der üblichen Bauart,
bei welcher ein Verdichter 5a, eine Gasturbine 5 b, welche den Verdichter antreibt,
und ein Verbrennungssystem 5c vorgesehen sind, welches Luft vom Verdichter her übermittelt
erhält und Verbrennungsprodukte als Arbeitsmittel nach der Turbine liefert. Jede
weist einen Satz von kurzen Düsenstrahlrohren 6 auf, welche sich nach oben vom Turbinenauslaß
her nach dem entsprechenden Satz von nach rückwärts ausstoßenden Strahldüsen oberhalb
des Oberteils der Tragfläche gekrümmt erstrecken. Auf dem Oberteil des Tragflügels
ist an einer solchen Stelle, daß der hinterste Teil eines jeden (Hohlbauteils) in
einem gewissen Abstand in Richtung vor der Hinterkante der Tragfläche und in oder
vor einem Gebiet von maximaler Relativluftgeschwindigkeit, wie vorbeschrieben worden
ist, endigt, eine Reihe von kleinen Hohlbauteilen in der Form von Halb-Fischschwänzen
7 vorgesehen, welche mit Abstand voneinander vorgesehen sind, sich jedoch praktisch
über den gesamten Tragflächenspann erstrecken. Diese bilden die vorerwähnten. Düsen
7. Jede derselben weist natürlich eine Höhenabmessung oberhalb des Oberteils der
Tragfläche auf, welche klein ist im Vergleich zu den Abmessungen des Flügels. Eine
Strahldüsenöffnung, welche, wie in Fig. 5 angedeutet, eine Tiefenabmessung d von
etwa 4 bis 5% der Flügelsehnenabmessung sowie eine Breite w von etwa 0,3 bis 1%
der Flügelsehnenabmessung aufweisen und welche durch Verstärkungsbauteile 7a in
eine Anzahl von Teilaussparungen oder -öffnungen aufgeteilt sein kann, und zwar
je eine über der anderen, ist am Hinterende eines jeden Fischschwanzes vorgesehen.
Der Abstand p der Düsen 7 ist etwa gleich der Düsentiefenabmessung d. Die Düsen
sind nach rückwärts gerichtet und weisen eine kleine Neigung vom Flügel 2b weg oder
in Richtung auf diesen zu auf. a Die Hinterkante des Flügels 2b wird durch die vorerwähnte
angelenkte Tragflächenklappe 4 gebildet, welche ein kleineres Ausmaß in Sehnenrichtung
aufweisen kann, als dies bei den üblichen Tragflächenklappen der Fall ist, das beispielsweise
in der Größenordnung von 5% der Tragflächensehne liegen kann. Beim gewählten Ausführungsbeispiel
kann die Anlenkung vermittels des Anlenkstifts 9 eine solche sein, daß wenigstens
in den nach unten gerichteten Stellungen - und möglicherweise in allen Stellungen
- der Klappe ein Spalt zwischen der Klappe 4 und dem festen Teil des Flügels 2b
für den Durchgang von Luft vorhanden ist, welche nach oben hin von unten her und
über die obere Fläche der Klappe strömen kann. Bei dieser Ausführungsform endigt
außerdem der feste Teil des Flügels 2 b hinten in einer Düsenaussparung 10a, welche
sich entlang dem Flügel im wesentlichen von Flügelspitze zu Flügelspitze erstreckt
und so gerichtet ist, daß Luft von Stutzen 1C her ausgelassen wird, um über die
obere: Fläche der Klappe 4 in Kontaktberührung mit dieser zu strömen. Das Gemisch
von. Luft und heißem Gas von den Hauptdüsen 7 her strömt dann über die Klappe 4
zusammen mit der Luft von der hinteren Düse 10a her.
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Rohre 11 vom Auslaß eines jeden Verdichters 5 a - oder wenigstens
einigen der Verdichter - her erstrecken sich nach rückwärts durch den Flügel hindurch
zwischen den Strahlrohren 6 und führen über ein Rückschlagventil 12 nach einer Sammelleitung
13 und von dort nach der hinteren Düse 10a, wodurch ein Nebenschlußweg zum Verbrennungssystem
und der Turbine geschaffen. wird. Alternativ kann die Luft, welche aus der hinteren
Düse 10a ausströmt; auch durch gesonderte erdic:hte.r geliefert werden, welche.
von einigen oder allen Gasturbinen angetrielaern werden.
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Der Boden einer jeden Düse 7 liegt vorzugsweise etwas oberhalb der
oberen Fläche des Flügels 2b. Eine: Reihe von Luftabgabedüsen 14, welche sich unterhalb
der Düsen. 7 erstrecken, können. je mit Luft beliefert werden, welche von einem
Rohr 15 aus einer Niederdruckstufe des zugehörigen Verdichters 5a abgezweigt worden
ist:, oder sie können auch von besonderen Verdichtern beliefert werden, welche speziell
hierfür vorgesehen: sind und welche von allen oder einigen der Gasturbinen angetrieben.
werden.
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Die Düse 14 ist typisch für eine mögliche Reihe solcher Düsen, von
denen jede an einer verschiedenen Stelle zwischen den Düsen. 7 und der hinteren
Düse 10a. vorgesehen ist und alle. sich über den Flügelspann im wesentlichen von
Flügelspitze zu Flügelspitze erstrecken, wobei sie mit Luft auf einem der vorbeschriebenen
Wege versorgt wird.
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Es ist ersichtlich, daß die, angelenkte Tragflächenklappe 4 ähnlich
derjenigen ist, die bereits in der deutschen Auslegeschrift 1021249 (Patentanmeldung
P 11679 KI /62b) behandelt und insbesondere in Fig.9 derselben dargestellt ist.
Da durch das Anheben und Absenken: der Klappen 4 der Vortriebsstrahl angehoben und
abgesenkt wird, kann das Steuergerät für das Luftfahrzeug so betätigt werden, daß
die beiden Klappen. 4 als Äquivalent für die Höhensteuerung angehoben und abgesenkt
werden und daß die beiden Klappen 4 an den. Flügeln 2a. und 2b in verschiedener
Weise als Äquivalent für die Verwindungssteuerung betätigt werden.. Daher kann zu
diesem Zweck die Steuervorrichtung für die Flügelklappen 4 und für das Höhenruder
3 b in der aus der deutschen Auslegeschrift 1013 174 beschriebenen Weise ausgebildet
sein. Auf beide vorerwähnten deutschen Auslegeschriften wird vollinhaltlich Bezug
genommen. Die relativen Abmessungen des Schwanzstückes 3 und der übrige Teil des
Luftfahrzeuges können so ausgebildet werden, wie dies in der letztgenannten älteren
Patentschrift ausgeführt worden ist.
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Bei einem abgeänderten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der Flügel
oder die, Tragfläche ein stufenweise abgesetztes Teilstück bekannter Ausbildung,
wie es in der Umrißlinie durch 2 c in Fig. 6 veranschaulicht ist. Die Hauptstrahldüsenöffnungen
7a und die Luftdüsenöffnunge;n.14a unterhalb derselben sind in der Nähe der Stufe
oder des Buckels 2 d, jedoch etwas davor, vorgesehen.