DE1041368B

DE1041368B - Airplane with flaps attached to the wing trailing edge

Info

Publication number: DE1041368B
Application number: DED23744A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Silvius Dornier
Original assignee: SILVIUS DORNIER DIPL ING
Current assignee: SILVIUS DORNIER DIPL ING
Priority date: 1956-09-04
Filing date: 1956-09-04
Publication date: 1958-10-16

Description

Flugzeug mit an der Flügelhinterkante angebrachten Klappen Mit der Entwicklung der Flugzeugtriebwerke auf immer größere Leistungen bzw. Schübe muß mit Rücksicht auf günstigere Gleitzahl im Reiseflug in der Flugzeugentwicklung im allgemeinen eine hohe Flächenbelastung angestrebt werden. Für Start und Landung ergibt sich daraus im allgemeinen aber eine sehr hohe Abhebe- bzw. Landegeschwindigkeit Dies ist aus verschiedenen Gründen nachteilig; insbesondere auch wegen der sich dann ergebenden größeren Start-bzw. Landestrecken. Die Nachteile, welche sich bei einer vergrößerten Flächenbelastung ergeben, können zum Teil ausgeglichen werden, wenn das Flügelprofil entsprechend größere Auftriebswerte erlaubt. Dies ist ganz besonders wichtig, wenn ein extremer Kurzstart oder Senkrechtstart unter Ausnützung des in der Größenordnung des Gewichtes liegenden Triebwerksschubs bezweckt wird.Airplane with flaps attached to the trailing edge of the wing Development of aircraft engines on ever greater powers or thrusts must with regard to more favorable glide ratio in cruise flight in aircraft development in generally a high wing loading should be aimed for. For take-off and landing However, this generally results in a very high take-off or landing speed This is disadvantageous for a number of reasons; especially because of the then resulting larger start or. Landing routes. The disadvantages of result in an increased wing loading can be partially compensated, if the wing profile allows correspondingly larger lift values. This is whole especially important if an extreme short or vertical take-off is being exploited the engine thrust, which is in the order of magnitude of the weight, is intended.

Eine Vergrößerung - der Auftriebsbeiwerte ist bekanntlich durch die Anordnung von Spaltklappen in der Nähe der Flügelhinterkante möglich. Die Auftriebserhöhung beruht darauf, daß vor dem heruntergeklappten Ruder an der Unterseite des Flügels die Strömung verzögert wird. Die Druckdifferenz auf beiden Seiten des Schlitzes und die Querschnittsverhältnisse im Spalt beschleunigen die durch den Spalt durchtretende Luft. Dadurch wird der Grenzschicht auf der Flügeloberseite Energie zugeführt und eine Art Absaugung und Beschleunigung verzögerter Grenzschichten bewirkt. Durch diesen Mechanismus wird bei Anstellwinkeln, bei denen am Profil ohne Spaltklappen die Strömung abreißen würde, noch anliegende Strömung mit entsprechend großen Auftriebsbeiwerten erzielt.An increase - the lift coefficient is known to be due to the Arrangement of slotted flaps near the trailing edge of the wing is possible. The increase in lift is based on the fact that in front of the folded down rudder on the underside of the wing the flow is decelerated. The pressure difference on both sides of the slot and the cross-sectional ratios in the gap accelerate the one passing through the gap Air. As a result, energy is supplied to the boundary layer on the upper side of the wing and causes a kind of suction and acceleration of delayed boundary layers. By this mechanism is used at angles of attack where the profile without slotted flaps the flow would stop, flow still present with correspondingly large lift coefficients achieved.

Die mit Durchströmung des Schlitzes an Flügelklappen verbundene Grenzschichtbeeinflussung kann verstärkt werden, wenn der Überdruck vordem Schlitz an der Flügelunterseite über den Anströmstaudruck hinaus vergrößert wird.The boundary layer influence associated with the flow through the slot on the wing flaps can be increased if the overpressure in front of the slot on the underside of the wing is increased beyond the backflow pressure.

Dies wird beispielsweise erreicht, wenn der Propellerstrahl oder der Abgasstrahl eines Turbinentriebwerkes unterhalb des Flügels in den Bereich der heruntergeschwenkten Flügelklappe ragt. Im Bereich des Strahles ergibt sich dadurch auf der Flügeloberseite durch den Spalt eine sehr starke Grenzschichtbeschleunigung, wodurch ein Anliegen der Strömung bis zu sehr großen Anstellwinkeln mit entsprechend großer Zirkulation möglich wird.This is achieved, for example, when the propeller jet or the Exhaust jet of a turbine engine below the wing in the area of the swiveled down Wing flap protrudes. This results in the area of the jet on the upper side of the wing through the gap a very strong boundary layer acceleration, which is a concern the flow up to very large angles of attack with a correspondingly large circulation becomes possible.

Die praktische Ausnützung des größeren Anstellwinkels wird nun aber dadurch beeinträchtigt, daß in den Bereichen der Flügelspannweite, wo der Triebwerksstrahl nicht direkt auf die Klappe wirken kann, eine derartige verstärkte Absaugung nicht eintritt und infolgedessen in diesen Gebieten die Strömung abreißt. Da im allgemeinen die Triebwerke im Rumpf selbst oder in Rumpfnähe angeordnet werden, bedeutet dies, daß in diesem Fall bei großen Anstellwinkeln an den Flügelenden ein Abreißen der Srömung auftritt. Dies hebt einerseits die Wirksamkeit der Querruder auf. Andererseits wird im allgemeinen das Abreißen nicht auf beiden Flügelenden zu gleicher Zeit und in gleichem Maße eintreten, so daß infolgedessen aus der Unsymmetrie heraus starke Roll- und Schiebemomente auftreten werden, die zum gefährlichen Abkippen des Flugzeuges führen können.The practical use of the larger angle of attack is now, however affected by the fact that in the areas of the wingspan where the engine jet can not act directly on the valve, not such a reinforced suction occurs and as a result, the flow in these areas is interrupted. Because in general the engines are arranged in the fuselage itself or in the vicinity of the fuselage, this means that in this case at large angles of attack at the wing tips a tearing off of the Flow occurs. On the one hand, this negates the effectiveness of the ailerons. on the other hand In general, the tearing will not occur on both wing tips at the same time and occur to the same extent, so that as a result of the asymmetry strong Rolling and sliding moments will occur, leading to dangerous tilting of the aircraft being able to lead.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flugzeug der genannten Art zu schaffen, bei dem auch bei großen Anstellwinkeln eine anliegende Strömung über der ganzen Spannweite gewährleistet und damit die Abkippgefahr beseitigt ist.The invention is based on the object of providing an aircraft of the type mentioned Creation of a type in which there is an adjacent current even at large angles of attack guaranteed over the entire span, thus eliminating the risk of tipping over.

Das erfindungsgemäße Flugzeug ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen oder mehrere an der Unterseite des Flügels ausfahrbar oder ausklappbar angeordnete zusätzliche Strömungsleitkörper zur verlustarmen Umlenkung des Triebstrahles in Richtung der Flügelspitzen.The aircraft according to the invention is essentially characterized by one or more extendable or foldable arranged on the underside of the wing additional flow guide body for low-loss deflection of the drive jet in Direction of the wing tips.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Flugzeug auch bei geringstem Flugstaudruck gut steuerbar zu machen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der in die Richtung der Spannweite umgelenkte Strahl zur Stabilisierung und/oder Steuerung des Flugzeuges ausgenützt wird, indem durch ihn feststehende Flächen und/oder bewegliche Klappen beaufschlagt werden.Another object of the invention is the aircraft as well to make it easy to control with the lowest air pressure. This is according to the invention achieved by the fact that the beam deflected in the direction of the span for stabilization and / or control of the aircraft is exploited by fixed by him Surfaces and / or movable flaps are acted upon.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung erläutert, die ein erfindungsgemäßes Flugzeug in der Unter- und Vorderansicht zeigt.Further details of the invention are given in an exemplary embodiment explained with reference to the drawing, which shows an aircraft according to the invention in the lower and shows front view.

An der Hinterkante des zweckmäßig mindestens 10° nach hinten gepfeilten Flügels 1 sind die zweckmäßig ebenfalls gepfeilten Klappen 2 angeordnet, die mit der Flügelhinterkante den Spalt 3 bilden. An der Unterseite des Flügels ist im Bereich des Triebwerkstrahles mindestens ein ausfahr- oder ausklappbarer Umlenkkörper 4 angeordnet, der eine verlustarme Umlenkung des, Triebstrahles in Richtung der Flügelspitzen und der äußeren Bereiche des Spalts 3 bewirkt. Die das Abreißen der Strömung verhindernde Durchströmung auf die Oberseite im Bereich des Außenflügels kann noch dadurch verstärkt werden, daß man die Spaltbreite nach außen hin zunehmen läßt.At the rear edge of the arrow, which is expediently swept back by at least 10 ° Wing 1, the useful also arrowed flaps 2 are arranged with the trailing edge of the wing form the gap 3. On the bottom of At least one wing that can be extended or folded out in the area of the engine jet Deflection body 4 arranged, the low-loss deflection of the jet in Direction of the wing tips and the outer areas of the gap 3 causes. The the Tearing off the flow preventing flow to the top in the area of the The outer wing can be reinforced by moving the gap width outwards can increase.

Die Ausnützung des Triebstrahles zur Stabilisierung und Steuerung des Flugzeugs im Langsamflug erfolgt durch die an den Flügelspitzen angeordneten Klappen 6. Diese sind so ausgebildet - gegebenenfalls sind mehrere Klappen mit verschiedenen Drehachsen angeordnet - daß der in Flügellängsrichtung umgelenkte Triebstrahl noch einmal nach oben oder unten bzw. nach hinten oder vorne abgelenkt wird. Die Ausschläge auf beiden Flugzeugseiten können sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch erfolgen. Damit kann der Triebstrahl zur Steuerung um alle drei Achsen verwendet werden. Infolge der großen Hebelarme sind die erzeugten Momente sehr groß. Das bisher erforderliche zweite Steuersystem für den kritischen Schwebezustand, wie Hilfsrotoren oder Druckluftausblasung, kann dadurch entfallen. Bei geeigneter Lage der Drehachsen und entsprechender Klappengröße kann mit dem gleichen Klappensystem auch im Normalflug gesteuert werden.The use of the drive jet for stabilization and control of the aircraft in slow flight takes place through the arranged on the wing tips Flaps 6. These are designed in this way - there may be several flaps with different ones Axes of rotation arranged - that the propulsion jet deflected in the longitudinal direction of the wing is still is deflected once up or down or backwards or forwards. The rashes Both sides of the aircraft can be symmetrical or asymmetrical. This means that the jet can be used to steer around all three axes. As a result of the large lever arms, the moments generated are very large. The previously required second control system for critical levitation, such as auxiliary rotors or compressed air blow-out, can thus be omitted. With a suitable position of the axes of rotation and the corresponding flap size can be controlled with the same flap system in normal flight.

Eine Verstärkung der Durchströmung auf den Oberflügel und der Beaufschlagung der Klappen 6 und somit sowohl eine Erhöhung des Auftriebes als auch eine bessere Steuerbarkeit im Langsamflug läßt sich erzielen, wenn der Außenflügel nach unten abgebogen ist, wie Fig. 2 zeigt.A strengthening of the flow on the upper wing and the impact of the flaps 6 and thus both an increase in lift and a better one Controllability in slow flight can be achieved when the outer wing is down is bent, as Fig. 2 shows.

Die Wirksamkeit der Stabilisierung bzw. der Steuerung durch die Klappen 6 kann durch die Anordnung einer in Richtung der Flügelspannweite verlaufenden niederen Leitklappe 7 hinter der Flügelnase des Außenflügels gesteigert werden. Der umgelenkte Strahl verläuft dann zum Teil zwischen den beiden Klappen entlang des Flügels in Richtung auf die Steuerungsklappen 6: Die Steuerbarkeit im Langsamflug kann auch dadurch verbessert werden, daß ein Teil 5 des Flügelteiles, der im Bereich des Heckleitwerkes liegt, klappenlos bleibt. Dadurch erhält das Heckleitwerk eine direkte Beaufschlagung durch den Triebstrahl. Die der Ab- und Umlenkung dienenden Klappen sind hinsichtlich ihrer Lage zum Flügel so angeordnet und hinsichtlich ihrer Größe so bemessen, daß die Resultierende des abgelenkten Strahles annähernd durch den Schwerpunkt geht. Infolgedessen treten bei der Betätigung der Klappen keine oder nur solche Momente auf, die leicht aussteuerbar sind. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die die vorwiegende Ablenkung des Triebwerkstrahles nach unten verursachenden Klappen in Schwerpunktnähe angeordnet sind.The effectiveness of the stabilization or control by the flaps 6 can be achieved by arranging a lower one running in the direction of the wingspan Guide flap 7 can be increased behind the wing nose of the outer wing. The diverted one The beam then runs in part between the two flaps along the wing Direction of the control flaps 6: The controllability in slow flight can also can be improved in that a part 5 of the wing part, which is in the area of the tail unit lies, remains flapless. This gives the tail unit a direct impact through the drive jet. The flaps used to deflect and deflect are with regard to their position to the wing so arranged and dimensioned in terms of their size so that the resultant of the deflected beam goes approximately through the center of gravity. As a result, no or only such moments occur when the flaps are actuated that are easily controllable. This is essentially achieved in that the flaps causing the predominant downward deflection of the engine jet are arranged near the center of gravity.

Die beschriebene Möglichkeit zur Beeinflussung der Strömung, insbesondere in Verbindung mit den gekrümmten Leitblechen, gibt eine weitgehende Möglichkeit, auch die Eigenschaften des Flugzeuges zu beeinflussen. Mit der Zirkulation kann der Gesamtauftrieb vergrößert oder verkleinert werden. Dies kann erfindungsgemäß ausgenützt werden zur Gleitwinkelsteuerung für Flugmanöver sowie zur Verbesserung des Auftriebsverhaltens von sehr dünnen Tragflügeln.The described possibility of influencing the flow, in particular in connection with the curved guide plates, there is an extensive possibility of also influence the characteristics of the aircraft. With the circulation can the total lift can be increased or decreased. This can according to the invention are used for glide angle control for flight maneuvers and for improvement the lift behavior of very thin wings.

Claims

PATENT CLAIM: 1. Airplane with attached to the wing trailing edge Flaps and marked with one or more engines arranged in front of the wing can be extended or folded out by one or more on the underside of the wing arranged additional flow guide body (4,7) for low-loss deflection of the Propulsion jet in the direction of the wing tips.

2. Aircraft according to claim 1, characterized characterized in that on the wing parts lying outside in the direction of the span behind the wing nose a lower one running in the direction of the wingspan Guide flap (7) is arranged.

3. Aircraft according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the beam deflected in the direction of the span for stabilization and / or control of the aircraft is exploited by fixed by him Surfaces and / or movable flaps are acted upon.

4. Airplane according to claim 3, characterized; that flaps (6) are attached to the wing tips, the beam running in the direction of the span up or down or can deflect in a backwards or forwards direction, with rashes on both Aircraft sides can be done both symmetrically and asymmetrically.

5. Airplane according to claim 4, characterized in that those located on the wing tips Flaps (6) are dimensioned and arranged in such a way. that they are in high-speed flight without any influence of the beam running in the direction of the span to control the longitudinal and Transverse axis are fully or partially enabled.

6. aircraft according to claim 1 to 5, characterized in that to increase the effect of the additional flow guide body the wing tips with the flaps (6, 7) arranged on them are bent downwards are.

7. Aircraft according to claim 1 to 5, characterized in that a section (5) of the wing, which is located directly in the area of the drive jet and in front of your tail fin, remains flapless, so that the tail stabilizer receives an impact by the drive jet even with low air pressure . Publications considered: French patents nos. 1 042 656, 971229 and addendum 55 544; Interavia magazine, 1951, p.252, image below left.