Umströmter Körper mit Schlitzen, die von einer Strömungsseite zur
anderen führen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung
der Strömungsleistung bei mit flüssigen oder gasförmigen Medien umströmten Körpern,
insbesondere Quertriebskörpern von Luftfahrzeugen.Flow around body with slots, which from one flow side to the
others lead The invention relates to a device for automatic control
the flow rate of bodies around which liquid or gaseous media flow,
in particular transverse drive bodies of aircraft.
Es sind schon Vorkehrungen bekannt, durch welche die Profilform von
Tragflügeln selbsttätig dem Staudruck angepaßt wird. Es ist ferner bekannt, Höhensteuer
oder Bremsklappen entgegen einer sie in Normallage haltenden Federkraft selbsttätig
zu verstellen. Insbesondere ist es bekannt, durch Spalte, Düsen oder Schlitze, deren
Öffnungsbreite wahlweise einstellbar ist, einen Strömungsanteil von der einen zur
anderen Profilseite abzuleiten, um ein Abreißen der Strömung zu vermeiden. Die Steuerung
erfolgt hier in Abhängigkeit vom Staudruck, also mittelbar von der Strömungsgeschwindigkeit.
Wird eine vorbestimmte Staudruckgröße überschritten, so tritt die Verstellvorrichtung
in Tätigkeit. Man kann diesen Vorrichtungen zwar den sogenannten Umschlagspunkt
und den Ablösungspunkt der Strömung an den Profilen variieren, doch geschieht das
auf Kosten der Leistung. Die bekannten Einrichtungen berücksichtigen nicht die am
Strömungsprofil abgegebene Leistung, sondern streben nur dahin, nach Erreichen einer
gewissen Strömungsgeschwindigkeit einen Teil der Strömung abzusaugen, um Strömungsablösung
zu vermeiden bzw. um gewisse Flugzustände besser als bisher zu beherrschen. Demgegenüber
stellt sich die Erfindung die Aufgabe, bei jedweden herrschenden Strömungsverhältnissen
keine Fehlleistungen mehr auftreten zu lassen.Precautions are already known by which the profile shape of
Hydrofoils are automatically adapted to the dynamic pressure. It is also known to control elevation
or brake flaps automatically counter to a spring force holding them in the normal position
to adjust. In particular, it is known by gaps, nozzles or slots, their
Opening width is optionally adjustable, a flow portion from one to the
on the other side of the profile in order to avoid a break in the flow. The control
takes place here as a function of the dynamic pressure, i.e. indirectly on the flow velocity.
If a predetermined dynamic pressure value is exceeded, the adjusting device occurs
in action. You can call these devices the so-called transfer point
and vary the separation point of the flow at the profiles, but it does
at the expense of performance. The known facilities do not take into account the am
Flow profile output power, but only strive to achieve a
certain flow velocity to suck off part of the flow in order to detach the flow
to avoid or to control certain flight conditions better than before. In contrast
The invention sets itself the task in any prevailing flow conditions
not to let any more mistakes occur.
Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß durch Auswerten
der Differenzen der an beiden Seiten des Strömungsprofils auftretenden Leistungsanteile
bzw. Leistungszweige so viel der auf der einen Seite überschüssigen leistungserzeugenden
Strömung auf die andere Seite des Profils abgeleitet wird, daß am Ende des Profils
die Leistungsdifferenz Null ist. Es ist bekannt, daß z. B. bei einem Tragflügel
eines fliegenden Flugzeuges über dem Tragflügelprofil ein Sog und unter dem Tragflügelprofil
ein Druck herrscht. Bei hohen Fluggeschwindigkeiten, die nahe an Mach 1 und darüber
liegen, kann ein Abreißen der Strömung zur Gefahr werden. Man hat deshalb die Profilform
der Tragflächen auch bei diesen hohen Geschwindigkeiten entsprechend ausgestaltet.
Aber diese Anpassung wird nur der einen Berechnung bzw. dem Versuch zugrunde liegenden
Geschwindigkeit gerecht. Da die Änderung der Leistungsanteile keine geradlinige
Funktion der Geschwindigkeit ist, kann man eine Leistungsregelung nicht mit von
nur einer einzelnen Meßstelle gegebenen Impulsen steuern. Erfindungsgemäß wird der
erforderliche Ausgleich durch Differenzbildung zweier Werte geschaffen. Dieses wird
dadurch erreicht, daß die Leistungsdifferenz der an beiden Seiten des umströmten
Profilkörpers auftretenden Leistungsanteile bzw. Leistungszweige, beispielsweise
in Form von Druck, Geschwindigkeit oder Temperatur, durch Anordnung mehrerer zur
Messung der wirkenden Strömungsleistung beider Leistungszweige -geeigneter Einrichtungen.
am Profilkörper gemessen wird und danach die Regelung der Ableitung der auf der
einen Seite überschüssigen Strömungsleistung auf die andere Seite des umströmten
Profilkörpers so gesteuert wird, daß am Ende des Profils die Differenz der Strömungsleistungen
gleich Null ist.According to the invention, this is achieved by evaluating
the differences in the power components occurring on both sides of the flow profile
or service branches so much of the surplus power generating on the one hand
Flow to the other side of the profile is diverted that at the end of the profile
the difference in performance is zero. It is known that e.g. B. in a hydrofoil
of a flying aircraft a suction above the airfoil and under the airfoil
there is pressure. At high airspeeds that are close to Mach 1 and above
a break in the flow can become a danger. You therefore have the profile shape
the wings are designed accordingly even at these high speeds.
But this adjustment will only be the basis of one calculation or the experiment
Speed fair. Since the change in the performance shares is not a straight line
Is a function of the speed, a power control cannot be used with
only control pulses given to a single measuring point. According to the invention
necessary compensation created by forming the difference between two values. This will
achieved in that the difference in performance on both sides of the flowed around
Profile body occurring power components or power branches, for example
in the form of pressure, speed or temperature, by arranging several for
Measurement of the effective flow rate of both service branches -suitable facilities.
is measured on the profile body and then the regulation of the derivation of the
one side excess flow power to the other side of the flow around
Profile body is controlled so that at the end of the profile the difference in flow rates
equals zero.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. 1 einen Querschnitt der Tragfläche eines Flugzeuges mit schwenkbarer
Klappe, Abb. 2 einen Querschnitt der Tragfläche eines Flugzeuges mit schwenk- und
verschiebbarer Klappe, Abb. 3 einen Querschnitt der Tragfläche eines Flugzeuges
mit eingebauter Vorrichtung zur Auswertung und Regelung.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
It shows Fig. 1 a cross section of the wing of an aircraft with swivel
Flap, Fig. 2 shows a cross section of the wing of an aircraft with swivel and
sliding flap, Fig. 3 is a cross section of the wing of an aircraft
with built-in device for evaluation and control.
In der Abb. 1 ist ein Tragflächenprofil 1 dargestellt, an dem eine
Klappe 2 schwenkbar um eine feste Achse angeordnet ist, die zum Druckmittelpunkt
des Tragflächenprofils einen konstanten Abstand aufweist, wobei das Tragflächenprofil
1 und die Klappe 2 durch den Spalt 3 voneinander getrennt sind. In der Abb. 2 sind
zwei Meßfühler 4 und 5 an dem Profilkörper 1
dargestellt, an dem eine Klappe
2 schwenkbar um eine Achse angeordnet und zum Druckmittelpunkt des Tragflächenprofils
innerhalb des Koordinatensystems 7 über einen Regelkreis veränderbar ist.In Fig. 1, a wing profile 1 is shown, on which a flap 2 is pivotably arranged about a fixed axis which is at a constant distance from the center of pressure of the wing profile, the wing profile 1 and the flap 2 being separated from each other by the gap 3. In Fig. 2, two sensors 4 and 5 are shown on the profile body 1 , on which a flap 2 is arranged pivotably about an axis and can be changed to the pressure center of the airfoil within the coordinate system 7 via a control loop.
In Abb. 3 ist eine Steuerung im einzelnen gezeigt. Von den Meßfühlern
4 und 5 führen Ölleitungen 8
und 9 zu einem Zylinder, dessen Stellkolben
10, der in seinen Bewegungen durch eine sich gegen den Federteller 11 abstützende
Feder 12 gedämpft ist, mit einem am Profilkörper drehbar gelagerten Winkelhebel
14 zusammenarbeitet. Der Winkelhebel 14 besitzt einen Kontaktarm, der zwischen zwei
stationäre Kontakte eines Polumschalters 15 reicht. Vom Polumschalter 15 führen
elektrische Leitungen zu einem Servomotor 16, dessen Welle 17 bis in eine mit der
Kappe 2 fest verbundene Spindelmutter geleitet ist. Die Klappe 2 selbst ist durch
Lenker 18 und 19 mit dem Profilteil 1 verbunden. Je nachdem, ob der Stellkolben
10 über den Winkelhebel 14 dessen Kontaktarm an den einen oder anderen Kontakt des
Polumschalters 15 bewegt, wird der Motor 16 in seiner Drehrichtung umgesteuert und
verringert oder vergrößert den Spalt zwischen dem Profilteil 1 und der Klappe 2.
An Stelle der vorstehend beschriebenen elektrischen Servosteuerung kann auch eine
mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder gemischt arbeitende Servosteuerung treten.In Fig. 3 a control is shown in detail. Oil lines 8 and 9 lead from sensors 4 and 5 to a cylinder whose actuating piston 10, which is damped in its movements by a spring 12 supported against spring plate 11, cooperates with an angle lever 14 rotatably mounted on the profile body. The angle lever 14 has a contact arm that extends between two stationary contacts of a pole-changing switch 15. Electrical lines lead from the pole changer 15 to a servomotor 16, the shaft 17 of which is guided into a spindle nut firmly connected to the cap 2. The flap 2 itself is connected to the profile part 1 by means of links 18 and 19. Depending on whether the actuating piston 10 moves its contact arm to one or the other contact of the pole changer 15 via the angle lever 14, the direction of rotation of the motor 16 is reversed and reduces or increases the gap between the profile part 1 and the flap 2 The electrical servo control described above can also be operated by a mechanical, hydraulic, pneumatic or mixed servo control.
Beim Umströmen des Flügels teilt sich der flüssigkeits- oder gasförmige
Strom in zwei Teile, nämlich einen, der an der oberen Fläche des Profilkörpers 1
abfließt und dort einen Unterdruck erzeugt, und einen, der an der unteren Seite
entlangfließt und einen Druck gegen die Profilfläche ausübt. ES muß vermieden werden,
daß an einem dieser beiden Teilströme eine nochmalige Teilung auftritt, die in Form
eines sich von der Profilfläche ablösenden Wirbels nunmehr keine Leistung an das
Profil abgibt.When flowing around the wing, the liquid or gaseous one divides
Stream into two parts, namely one that is attached to the upper surface of the profile body 1
flows off and there creates a negative pressure, and one that on the lower side
flows along and exerts pressure against the profile surface. IT must be avoided
that at one of these two substreams another division occurs, which is in the form
a vortex detaching itself from the profile surface now no longer has any power to the
Submit profile.
Außer der Strömungsgeschwindigkeit ist auch der statische Druck des
Strömungsmediums für die Leistung maßgebend. Mindestens einer dieser Bezugswerte
muß daher zur Ermittlung der Spaltbreite herangezogen werden. Erfindungsgemäß sind
deshalb an bevorzugten Stellen des Profils Meßfühler, z. B. Druckmeßdosen, angebracht,
die die an ihnen auftretenden Werte, z. B. Drücke, zum Zwecke der Differenzbildung
einem Stellglied übertragen, welches unmittelbar oder aber mit Hilfe des Servomotors
die Verstellung übernimmt. Beispielsweise sind in Abb. 2 zur Steuerung der Klappe
am Profilkörper 1 zwei Meßfühler 4 und 5 vorgesehen, mit denen die in Druck umgesetzte
Strömungsgeschwindigkeit des Mediums -- hier der Luft - an der Tragflächenober-
und Unterseite ermittelt wird. Beide Meßfühler wirken auf ein Stellglied ein, das
mittels eines Regelkreises die Klappe 2 schwenkt oder in Koordinatenrichtung 7 verstellt.In addition to the flow velocity, the static pressure of the
Flow medium is decisive for the performance. At least one of these reference values
must therefore be used to determine the gap width. Are according to the invention
therefore at preferred points of the profile sensor, z. B. pressure cells attached,
the values occurring on them, z. B. Pressures, for the purpose of forming the difference
transmitted to an actuator, which directly or with the help of the servo motor
takes over the adjustment. For example, Fig. 2 shows how to control the flap
on the profile body 1 two sensors 4 and 5 are provided, with which the converted into pressure
Flow velocity of the medium - here the air - on the wing surface
and bottom is determined. Both sensors act on an actuator that
The flap 2 pivots or adjusted in the coordinate direction 7 by means of a control circuit.