DE1165419B - Flugzeugfluegel mit Schlitzen zum Absaugen und Abblasen der Grenzschicht - Google Patents

Flugzeugfluegel mit Schlitzen zum Absaugen und Abblasen der Grenzschicht

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DE1165419B
DE1165419B DER30833A DER0030833A DE1165419B DE 1165419 B DE1165419 B DE 1165419B DE R30833 A DER30833 A DE R30833A DE R0030833 A DER0030833 A DE R0030833A DE 1165419 B DE1165419 B DE 1165419B
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DE
Germany
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outlet
channel
slot
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Application number
DER30833A
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English (en)
Inventor
Fred G Wagner
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Teledyne Ryan Aeronautical Corp
Original Assignee
Ryan Aeronautical Co
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C21/00Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow
    • B64C21/02Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow by use of slot, ducts, porous areas or the like
    • B64C21/025Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow by use of slot, ducts, porous areas or the like for simultaneous blowing and sucking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2230/00Boundary layer controls
    • B64C2230/04Boundary layer controls by actively generating fluid flow
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10Drag reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Flugzeugflügel mit Schlitzen zum Absaugen und Abblasen der Grenzschicht Die Erfindung bezieht sich auf einen Flugzeugflügel mit mehreren in Spannweitenrichtung sich erstreckenden und in dieser Richtung nebeneinanderliegenden Einlaßschlitzen und mehreren daran anschließenden, ebenfalls in Spannweitenrichtungen sich erstreckenden und nebeneinanderliegenden Auslaßschlitzen, die mit den Einlaßschlitzen durch einen Kanal verbunden sind, der parallel zu den Ein- und Auslaßschlitzen liegt und als Strahlpumpe ausgebildet ist.
  • Die bekannten Flügel dieser Art haben den Nachteil ' daß die Strömung von und zu denjenigen Teilen der Ein- und Auslaßschlitze, die parallel neben der Strahlpumpe liegen, um 1801 umgelenkt werden muß. Die Folge davon sind Strömungsverluste und eine ungleichmäßige Verteilung der Strömungsenergie über die Schlitze in Richtung der Spannweite.
  • Nach der Erfindung sind mehrere voneinander getrennte Verbindungskanäle zwischen Ein- und Auslaßschlitzen vorgesehen, und jeder Verbindungskanal ist als Strahlpumpe ausgebildet und führt von einem Einlaßschlitz an zumindest einem benachbarten Ein- oder Auslaßschlitz vorbei zu einem nicht benachbarten Auslaßschlitz.
  • Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß keine Umlenkung der Strömung um 1800 an den Ein- und Ausgängen der Strahlpumpen erforderlich ist und diese so lang bemessen werden können, wie es die Erzielung eines guten Wirkungsgrades notwendig macht.
  • Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß jeder Kanal an einer gleichen Anzahl von benachbarten Schlitzen vorbeigeführt ist und daß in Spannweitenrichtung zu beiden Seiten einer Anzahl von Ein- oder Auslaßschlitzen in solcher Anzahl Aus- bzw. Einlaßschlitze vorgesehen sein können, daß die Summe der letzteren gleich der Anzahl der ersteren ist. Ferner können die Strahlpumpen durch eine gemeinsame Leitung mit einem Gaserzeuger verbunden sein.
  • In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Flugzeugflügels, welche die Anordnung der Ein- und Auslaßschlitze veranschaulicht, F i g. 2 eine Draufsicht auf den hinteren Teil eines Flügels, der teilweise geschnitten ist, um den Verlauf der inneren Kanäle zu veranschaulichen.
  • F i g. 3 in größerem Maßstab einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2, F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2. Wie F i g. 1"zeigt". setzt sich die hintere Kante da Flügels 10 eines Flugzeuges 12 aus drei in Spannweitenrichtung nebeneinanderliegenden Steuerflächen zusammen, nämlich aus einer inneren beblasenen Klappe 14, aus einer mittleren Saugklappe 16 und aus einer äußeren beblasenen Qugrsteuerklappe 18. Bei bestimmten Flugzeugen, wie z. B. bei Deltaflugzeugen, bei Entenflugzeugen oder bei' schwanzlosen Flugzeugtypen, können die Klappen auch Höhenruder sein.
  • Die unmittelbar vor den Klappen liegende rückwärtige Wand 20 des Flügels weist mehrere in Spannweitenrichtung nebeneinanderliegende Schlitze auf. Vor der Saugklappe 16 sind vier Einlaßschlitze 22, 24 und 26, 28 angeordnet, welche in die Kanäle 32, 34 bzw. 36, 38 münden. Der Kanal 32 führt zu einem Auslaßschlitz 42 am inneren Ende der beblasenen Klappe 14, und der Kanal 34 führt zu einem Auslaßschlitz 44 am äußeren Ende der beblasenen Klappe 14. Die Auslaßschlitze sind so angeordnet, daß die Luft über die Oberseite der Klappe ausgestoßen wird, wenn diese, wie in F i g. 3 gezeigt ist, nach unten geschwenkt ist. Die Kanäle 32, 34 laufen auf einem Teil ihrer Länge parallel nebeneinander. Der Querschnitt der Kanäle kann sich von vom nach hinten verjürtgen, um sich dem Umriß des Flügels anzupassen. Bei der dargestellten Anordnung der Kanäle ist nur beispielsweise angegeben, wie das übergreifen mit gestaffelten Einlaß- und Auslaßschlitzen ausgeführt werden kann. Es können noch verschiedene andere Unterteilungen vorgenommen werden, wie z. B. diagonal unterteilte zusammengesetzte Kanäle, wobei der eine Kanal vor dem anderen verläuft, oder irgendeine ähnliche Aufteilung, je nach dem verfügbaren Platz und den Erfordernissen einer möglichst verlustarmen Strömung.
  • Von primärer Bedeutung ist der Verlauf jedes Kanals von seinem zugehörigen Einlaßschlitz an einem benachbarten Ein- oder Auslaßschlitz vorbei zu einem weiter entfernten Auslaßschlitz, so daß jeder Kanal eine beträchtliche Länge aufweist. Die besondere Art, wie sich die Kanäle übergreifen, ist von sekundärer Bedeutung. Auch ist die Anlage nicht auf Paare von Einlässen, Auslässen und Kanälen beschränkt, sondern jeder Schlitz kann in eine zweckmäßige Anzahl von getrennten Schlitzen und Kanälen unterteilt sein, wobei jeder Kanal eine beträchtliche Länge aufweist.
  • In ähnlicher Weise führt der Kanal 36 vom Einlaßschlitz 26 zu einem Auslaßschlitz 46 am inneren Ende der Quersteuerklappe 18, und der Kanal 38 führt vom Einlaßschlitz 28 zu einem Auslaßschlitz 48 am äußeren Ende der Quersteuerklappe 18. Die Kanäle übergreifen sich in der oben beschriebenen Weise, und jeder Kanal hat eine beträchtliche Länge. Die Auslaßschlitze 46 und 48 sind in der Nähe der Oberseite des Flügels angeordnet, um die Luft auf die Oberseite der Quersteuerklappe 18 auszustoßen.
  • Innerhalb jedes Kanals 32, 34, 36, 38 ist angrenzend an das Einlaßende eine Strahlpumpe angeordnet, die mehrere Düsen 52 aufweist, welche nach dem Auslaßende des Kanals hin gerichtet sind. Der Abschnitt des Kanals zwischen dem Einlaßende und dem Auslaßende ist im wesentlichen gerade und bildet einen Strahlpumpenabschnitt 54. Die übergreifende Anordnung der Kanäle ergibt eine beträchtliche Länge jedes als Strahlpumpenabschnitt verwendeten Kanals. Alle Strahlpumpen 50 werden durch ein Zuleitungsrohr 56 gespeist, das mit einem Gaserzeuger 58 verbunden ist, welcher. in irgendeinem Teil des Flugzeuges angeordnet werden kann. Der Gaserzeuger kann von einem Strahltriebwerk abgezweigt oder ein durch einen Motor angetriebener Kompressor, ein Druckgasbehälter oder sogar ein Behälter für Brennstoff sein, der in den Kanälen verbrannt wird, wenn keine Temperaturbeschränkungen vorgesehen sind.
  • Im Betrieb erzeugen die Düsen 52 eine primäre Gasströmung in der Längsrichtung der Kanäle zu den zugehörigen Auslaßschlitzen, wobei der bekannte Strahlpumpeneffekt bewirkt, daß Sekundärluft durch die Einlaßschlitze 22, 24, 26, 28 angesaugt wird. Bei einer gut wirksamen Strahlpumpe dieser Art ist das Mitnahmeverhältnis von Sekundärluft zur primären Strömung sehr hoch und kann etwa 10-1 oder mehr betragen. Die erforderliche primäre Strömung ist daher im Vergleich zu der sich ergebenden gesamten Auslaßströmung gering. Für eine bestimmte Leistung nimmt die erforderliche Zahl der Düsen der Strahlpumpe mit zunehmender Länge des Strahlpumpenabschnitts ab, so daß wenige Düsen (im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Düsen), im Kanal in der Querrichtung verteilt angeordnet, ausreichend sind.
  • Wenn die Saugklappe 16 gesenkt ist, um die Einlaßschlitze freizugeben, wird Luft von der Oberseite des Flügels 10 angesaugt, was bei geringen Geschwindigkeiten ein Zusammenbrechen des Auftriebs infolge des Abreißens der oberen Luftströmung verhindert. Die durch die Einlaßschlitze 22, 24 angesaugte Strömung wird durch die Strahlpumpenwirkung verstärkt und durch die Auslaßschlitze 42, 44 über die Oberseite der beblasenen Klappe 14 ausgestoßen, welche bei geringer Geschwindigkeit ebenfalls gesenkt ist. Der Auftrieb des Flügels wird, da- durch wesentlich verstärkt. Die durch die Einlaßschlitze 26, 28 angesaugte Luft wird durch die Auslaßschlitze 46, 48 in ähnlicher Weise über die Oberseite der Quersteuerklappe 18 ausgestoßen, wodurch die Wirkung dieser Klappe wesentlich erhöht wird, sei diese in der angehobenen oder in der gesenkten Stellung.
  • Der Deutlichkeit halber ist in den F i g. 1 und 2 die Luftströmung durch den einen Kanal jedes Paares durch voll ausgezogene Pfeile und die Luftströmung durch den anderen Kanal jedes Paares durch die Pfeile mit einer Doppellinie angegeben.
  • Innerhalb des Kanalsystems ist die Luftströmung keinen plötzlichen Richtungsänderungen unterworfen, und die Kanäle können so ausgebildet werden, daß die Strömungsenergie sich gleichmäßig über die Länge der Ein- und Auslaßschlitze verteilt.
  • Im Gegensatz hierzu kann die Anordnung bekannter Systeme mit der Verbindung des Einlaßschlitzes 22 mit dem unmittelbar benachbarten Auslaßschlitz 44 verglichen werden. Die einströmende Luft wird einer plötzlichen Richtungsänderung unterworfen, und die nutzbare Länge des Strahlpurnpenabschnitts ist zu kurz. Um bei einer solchen Anordnung die Länge des Strahlpumpenabschnitts zu vergrößern, wäre die Verwendung von Leitflächen erforderlich, die weitere Strömungsverluste mit sich bringen.
  • Die unterteilten, gestaffelten Kanäle nüt sich übergreifenden Abschnitten ergeben eine maximale Länge des Strahlpumpenabschnitts in einem Minimum an Raum. Das ganze System kann in einem üblichen Flügel hinter dem hinteren Holm 60 in einem Teil des Flügels angeordnet werden, der verhältnismäßig wenig beansprucht ist. Die unterteilten Kanäle weisen den weiteren Vorteil auf, daß die Grenzschichtbeeinflussung in ausgewählten Bereichen örtlich verändert werden kann. Beispielsweise liegt bei einem Flugzeug mit mehreren Triebwerken der Bereich, unmittelbar hinter dem Triebwerk in einer turbulenten Luftströmung, und eine Vergrößerung der Wirksamkeit der Grenzschichtbeeinflussung in diesem Bereich kann die dadurch verursachten Verluste aufheben. Andere Anwendungen der veränderlichen Strömung sind für den Fachmann leicht erkennbar. Die Grenzschichtbeeinflussung braucht nur gewünschtenfalls auf die Klappen Anwendung zu finden, obwohl das Beblasen von Steuerklappen von beträchtlicher Wichtigkeit ist, da die Wirksamkeit der aerodynamischen Steuerung bei geringen Geschwindigkeiten infolge der verringerten Luftströmung über die Flächen abnimmt.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung ist in den Zeichnungen schematisch wiedergegeben. Die Ausbildung der Steuerklappen und der Schlitze kann für verschiedene Typen von Flugzeugen sehr unterschiedlich sein.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Flugzeugflügel mit mehreren in Spannweitenrichtung sich erstreckenden und in dieser Richtung nebeneinanderliegenden Einlaßschlitzen und mehreren sich daran anschließenden und sich in der gleichen Richtung erstreckenden Auslaßschlitzen, die mit den Einlaßschlitzen durch einen Kanal verbunden sind, der parallel zu den Ein-und Auslaßschlitzen liegt und als Strahlpumpe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere voneinander getrennte Kanäle vorgesehen sind, von denen jeder als Strahlpumpe ausgebildet ist und von einem Einlaßschlitz an zumindest einem benachbarten Ein- oder Auslaßschlitz vorbei zu einem nicht benachbarten Auslaßschlitz fährt.
  2. 2. Flugzeugflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal an einer gleichen Anzahl von benachbarten Schlitzen vorbeigeführt ist. 3. Flugzeugflügel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Spannweitenrichtung zu beiden Seiten einer Anzahl von Ein-oder Auslaßschlitzen (22, 24, 26, 28) in solcher Anzahl Aus- bzw.
  3. Einlaßschlitze (42, 44, 46, 48) vorgesehen sind, daß die Summe der letzteren gleich der Anzahl der ersteren ist.
  4. 4. Flugzeugflügel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpen (50) durch eine gemeinsame Leitung (56) mit einem Gaserzeuger (58) verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1006 354, 1014 703; USA.-Patentschriften Nr. 2 890 843, 2 910 254.
DER30833A 1960-07-29 1961-07-27 Flugzeugfluegel mit Schlitzen zum Absaugen und Abblasen der Grenzschicht Pending DE1165419B (de)

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