DE1280057B - Flugzeugfluegel mit Saugoeffnungen oder poroesen Elementen in der Aussenhaut - Google Patents

Description

• Flugzeugflügel mit Saugöffnungen oder porösen Elementen in der Außenhaut Die Erfindung bezieht sich auf einen Flugzeugflügel mit Saugöffnungen oder porösen Elementen in der Außenhaut in Richtung der Flügelspannweite und unter diesen liegenden, zu ihnen ausgerichteten Kammein, wobei jede Kammer mit in Richtung der Flügelspannweite verlaufenden Saugleitungen im Inneren der Flügelwand in Verbindung steht.
• Es ist bereits ein derartiger Flugzeugflügel bekannt, bei dem die Luft durch eine Reihe von Drosselöffnungen gesaugt wird, die mit einer darunter angeordneten Sammelvorrichtung in Verbindung stehen. Somit durchdringen die Schlitze oder porösen Elemente nicht direkt die Wandung, sondern sind in durchgehenden Leitungen angeordnet, welche die Kammern durchdringen, so daß die Luft durch die porösen Elemente, Kammern und Leitungen in einer Hauptleitung oder in mehreren Leitungen gesammelt wird, die mit einer Saugquelle im Innern der Anordnung in Verbindung stehen.
• Dabei kann die Saugquelle auch im Innern des Flugzeugs angeordnet sein. Die mit den Kammern und der Saugquelle in Verbindung stehenden Leitungen können getrennt zu jeder Kammer führen oder mit einer Reihe von Kammern in Verbindung stehen, jedoch nimmt in jedem Fall die Querschnittsfläche der Kammern in Richtung auf die Saugquelle proportional zu dem verstärkten Saugstrom zu, und zwar in einem gewissen Verhältnis zu der Gesamtzahl der damit in Verbindung stehenden porösen Bauelemente.
• Der Innenraum des Flügels wird in der Regel für die Unterbringung von Brennstofftanks verwendet, und daher ist es wesentlich, jede Volumenverringerung des Flügelinneren bei dem Einbau dieses Leitungssystems zu vermeiden.
• Es ist weiter bereits bekannt, daß es zweckmäßig ist, bei unterschiedlichen Flughöhen verschiedene Saugstärken an verschiedene Teile anzulegen. Bisher hat man die Einstellung auf einen gewissen Höhenbereich, z. B. 3000 bis 5000 m, bei der Fertigung des Flügels vorgenommen in der Annahme, daß das Flugzeug vorzugsweise in diesen Höhen fliegen wird. Es kann aber zweckmäßig sein, diese Einstellung zu ändern, wenn das Flugzeug in anderen Höhen fliegen soll, und in dem bekannten Fall ist es außerordentlich kostspielig oder überhaupt nicht möglich, eine diesbezügliche Änderung der Einstellung vorzunehmen.
• Darüber hinaus ist es nicht zweckmäßig, die Änderung der Einstellung durch Abschalten oder Drosseln einiger der porösen Bauelemente vorzunehmen, weil hierdurch Störströmungen entsehen, die die beabsichtigte stabilisierende Wirkung der Absaugung aufheben und zu einer Zerstörung des laminaren Flusses führen können.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und den eingangs erwähnten Flugzeugflügel so zu verbessern, daß eine Verstellung der Saugkraft in verschiedenen Bereichen während des Fluges möglich ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Saugleitungen in längliche Ab- teilungen durch luftdichte Querwände unterteilt sind, eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen in Richtung der Flügelsehne über eine Mehrzahl von Kanälen mit den Saugleitungen in Richtung der Flügelspannweite in Verbindung steht und je eine Anordnung für das Steuern der Saugkraft jeder Verbindungsleitung in Richtung der Flügelsehne vorgesehen ist, wobei jede Verbindungsleitung in Richtung der Flügelsehne an einer oder mehreren Hauptleitungen angeschlossen ist, die zu einer Saugquelle im Innern des Flugzeugs führen. Dadurch ist es nicht nur möglich, die Verstellung der Saugkraft an größeren Bereichen gleichmäßig vorzunehmen und nicht etwa in der erwähnten nachteiligen Weise an jedem einzelnen Schlitz oder porösen Bauelement, sondern die Einstellung kann auch entweder bei der Wartung des Flugzeugs oder sogar Während des Fluges erfolgen, wobei man sich den verschiedenen Flughöhen in jedem Fall anpassen kann.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Flugzeugflügel mit einem Querruder oder einer Landeklappe und zwei hinteren sich in Richtung der Flugzeugspannweite erstreckenden Streben, wobei der restliche innere Aufbau des Flügels weggelassen ist; F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer Platte, die ein Teil der äußeren Wand des Flügels bildet; F i g. 3 ist eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht eines anderen Plattenaufbaus.
• In den F i g. 2 und 3 zeigen die Pfeile A und B die Richtung der Flugzeugspannweite und der Flugzeugsehne. In der F i g. 1 ist die Außenwand des Flügels gezeigt, die aus zwei Schichten aufgebaut ist, wie es im einzelnen in den F i g. 2 oder 3 wiedergegeben ist. Der innere Aufbau des Hügels weist die herkömmlichen, sich in Richtung der Flügelsehne (nicht gezeigt) und der Flügelspannweite erstreckenden Streben auf, von denen die hintere Strebe 2 benachbart zu der Landeklappe 3 und die nächst vordere Strebe 4 wiedergegeben sind. Zwischen diesen Streben ist eine Hauptleitung 5 angeordnet, die über die Flügelwurzel mit einer Saugquelle herkömmlichen Aufbaus verbunden werden kann und keinen Bestandteil der Erfindung darstellt. Diese Streben mit den oberen und unteren Wänden des Flügels bilden einen Tunnel, und die Hauptleitung 5 ist als eine Art Auskleidung hierfür ausgebildet.
• Die Leitung 5 besteht aus einem halbstarren Material, wie Fiberglas oder einem Kunststoff, der verstärkt sein kann, doch handelt es sich nicht unbedingt um ein Material, das einen Teil des Flügelaufbaus bildet, so daß dasselbe nicht die normalen Belastungen in dem Rahmen des Flügels aufzunehmen braucht. Die Leitung 5 besitzt jedoch vorzugsweise, wie in F i g. 1 gezeigt, eine derartige Größe, daß sie eng anliegend eine Auskleidung zwischen den oberen und unteren Außenwänden 1 und den Streben 2 und 4 bildet. Die Leitung 5 ist bei 6 mit einer Öffnung versehen, durch die die Saugkraft auf das Innere der Wand, wie weiter unten beschrieben, übertragen wird, und diese Öffnungen werden durch Ventile 7 gesteuert, die über Stangen 8 von Vorrichtungen 9 betätigt werden, die von der Außenseite des Flügels aus leicht zugänglich sind, wenn das Flugzeug durch das Wartungspersonal zwischen den Flügen überprüft wird. Die F i g. 2 zeigt einen Abschnitt einer Platte der oberen Außenwand 1, die mit schmalen Schlitzen mit einer Breite von z. B. 0,127 mm versehen ist. Diese Schlitze können jedoch durch Streifen eines durchlässigen Materials oder durch Perforationslinien mit dem gleichen Durchmesser wie die Breite der Schlitze gebildet sein. Die porösen Bauelemente liegen somit in Form von Linien vor, die sich in Richtung der Flügelspannweite erstrecken. Unter der Haut 11 liegt ein plattenartiges Bauelement 12, das unter den Schlitzen 10 Reihen kleiner Öffnungen 13 besitzt. Die Haut 11 und die Platte 12 sind durch Trennelemente 14 zwischen den Schlitzen 10 unter Ausbilden von Kammern 15 getrennt, die sich in Richtung der Flügelspannweite erstrecken. Leitungen 16 sind im Inneren eines Wellblechs 17 angeordnet, wobei dessen obere Teile 18 an der Platte 12 befestigt sind und die Leitungen 16 durch die Löcher 13 und die Kammern 15 mit den Saugschlitzen 10 in Verbindung stehen. Das Wellblech 17 ist mit seinen flachen unteren Teilen 19 an einer zwischengeordneten Platte oder Blech 20 befestigt, das die offenen Wellungen an der unteren Seite unter Ausbilden von Leitungen 21 parallel zu den Leitungen 16 schließt. Die Platte 20 ist mit Öffnungen 22 versehen, die z. B. einen Durchmesser von 19 mm besitzen können. Eine Wand der Leitungen 16 ist mit Öffnungen 32 mit z. B. einem Durchmesser von 3,18 mm versehen, wodurch sich eine Verbindung von den Schlitzen 10 zu der Unterseite der Platte 20 ergibt.
• An der Unterseite der Platte 20 ist ein zweites gewelltes Teil 23 befestigt, das vermittels seiner oberen Teile 24 an dem Blech 20 befestigt ist, wodurch Leitungen 25 ausgebildet werden, in die sich die öffnungen 22 öffnen. Die Leitungen 25 sind in Richtung der Flügelsehne angeordnet. Die Unterseite der Wellungen in dem Bauteil 23 ist vorzugsweise durch ein plattenartiges Bauteil 26 unter Ausbilden von Leitungen 29 zwischen den Leitungen 25 verschlossen, und in den Leitungen 25 können luftdichte Unterteilungen 30 ähnlich den weiter unten beschriebenen Unterteilungen 28, vorgesehen sein.
• Die sich in Richtung der Flügelsehne erstreckenden Leitungen 25 sind an ihren hinteren Enden mit einer herkömmlichen Anordnung für das Befestigen derselben in einem saugdichten Verhältnis an den öffnungen 6 (F i g. 1) versehen. Die Platte 26 ist hier so gezeigt, daß dieselbe an einem sich in Richtung der Flügelsehne erstreckenden Rahmenelement 27 des Flügels befestigt ist.
• Wie in der F i g. 2 gezeigt, sind die Leitungen 16 mit querseitigen Unterteilungen 28 versehen, die während des Aufbaues der Wand luftdicht im Inneren der Leitungen befestigt werden, wodurch die Leitungen längsseitig in eine Mehrzahl Abteilungen unterteilt werden, deren jede mit einer vorherbestimmten Länge einer der Schlitze 10 in Verbindung steht. Die Länge der Abteilungen kann über die gesamte Länge in Richtung der Flügelbreite schwanken. Es wurde gefunden, daß die Länge der Abteilungen kleiner sein sollte, wo die Größe der Druckveränderung in Richtung der Flügelspannweite an der Außenseite der Flügelwand größer ist, z. B. benachbart zu der vorderen Kante und der hinteren Kante des Flügels. Da die Leitung 25 durch das Loch 22 mit einer Abteilung einer Leitung in Richtung der Flügelspannweite verbunden ist, ergibt sich, daß durch Verändern der Länge der Abteilungen durch entsprechende Lageanordnung der Unterteilungen 28 die gewünschte Verteilung der Abteilungslänge erzielt werden kann. Es ist daher zweckmäßig, daß die Länge der Abteilung über die Flügeltiefe unterschiedlich ist, wie z. B. an der hinteren und vorderen Kante oder benachbart zu der Motorengondel an dem Flügel. Weiterhin wird in ähnlicher Weise die Anordnung der Unterteilungen 30 und der Öffnungen 31 zu einem Verbessern der Saugsteuerung über die Flügelfläche führen.
• Während in der F i g. 1 eine einzelne Leitung 5 als Haupfleitung gezeigt ist, kann es sich hierbei natürlich auch um eine Anzahl von derartigen Leitaggen. handeln, und wenn es sich bei der Leitung 5 um eine einzige Leitung handelt, wird dieselbe vorzugsweise unterschiedlichen Querschnitt, ausgehend von einem kleinsten Querschnitt an oder benachbart dem Ende entfernt von der Saugquelle, z. B. der Flügelspitze, bis zu einem größten Querschnitt an oder benachbart zu der Saugquelle aufweisen, so daß der Querschnitt mit der Anzahl der Abteilungen zunimmt, von wo aus die Luft abgesaugt wird, so daß der gesamte Unterdruck im Inneren der Wandanordnung in etwa bei dem gewünschten Wert an diesem Teil des Bauelementes gehalten wird. Andererseits können über die Länge in Richtung der Flügelspannweite verschiedene der Leitung 25 gruppenweise mit verschiedenen Leitungen 5 verbunden werden, deren Querschnitt in Richtung auf die Saugquelle zunimmt und die alle Seite-an-Seite oder übereinander oder Seite-an-Seite und übereinander in der Weise angeordnet sind, wie es bezüglich der einzelnen Leitungen 5 in der F i g. 1 gezeigt ist.
• Wenn auch die Leitungen 16, 21, 25, 29 in der F i g. 2 so gezeigt sind, daß dieselben aus gewellten Bauelementen bestehen, versteht es sich, daß jeder geeignete Aufbau Anwendung finden kann, wie z. B. senkrechte Blechteile oder geneigte Blechteile, die entweder mit Flanschen versehen sind, die z. B. vermittels Schweißens an den Platten 12 und 20 befestigt sind, oder es kann sich um ebene Platten handeln, deren obere und untere Kanten direkt mit den Platten 12 und 20 verschweißt sind.
• Die Ventile 6 sind in der F i g. 1 so gezeigt, daß dieselben durch Stangen vermittels der Vorrichtung 9 betätigt werden. Es kann sich jedoch als zweckmäßig ,erweisen, mehr als eines der Ventile gleichzeitig zu steuern, wie z. B. drei oder vier Ventile, die die Ab- teilungen unter einer Fläche in dem Flügel steuern, wo sich eine Einstellung des Grenzschichtenflusses als zweckmäßig während des Aufbaues des Flügels erweist. Zu diesem Zweck können die Ventile unter Federbelastung stehende Klappenventile in Öffnungen in der Wand der Leitungen 25 oder in einer Wand sein, die die Leitungen 25 oder einige derselben schließt und mit einer Reihe exzentrischer Nocken verbunden sein, die an einer Welle angeordnet sind, welche bei einem Drehen von der unteren Seite des Flugzeuges aus dazu führt, daß der gewünschte Öff- nungsgrad der Ventilgruppe gegen die Schließwirkung der zugeordneten Federn erreicht wird.
• Die F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform nach der F i g. 2 mit ähnlicher Plattenanordnung, wobei die Außenhaut 11 Schlitze 10, Trennteile 1.4, die Platte 12 sowie die in Abteilungen unterteilten Durchtritte 16 besitzt, die sich in Richtung der Flügelspannweite erstreckende Leitungen bilden. Die Platte 20 ist auch hier vorgesehen und weist Löcher 22 auf, jedoch sind die sich in Richtung der Flügelsehne erstreckenden Leitungen nicht durch die untere Platte 26, wie in der F i g. 2 gezeigt, geschlossen. Auch hier können die gewellten Bauelemente 19 durch die wahlweise Anordnung gebildet werden, wie sie unter Bezugnahme auf die F i g. 2 beschrieben ist. Es versteht sich, daß der obige Plattenaufbau, der in Form eines Schichtkörpers vorliegt, sehr steif sein würde und somit z. B. für einen Flügelaufbau mit geringstmöglicher Anzahl innerer Bauelemente geeignet sein würde. Hierdurch können spezifische Einzelheiten des Aufbaues herausgearbeitet werden, da die Anordnung des Flügels als solche entwickelt ist und die aerodynamischen Eigenschaften des Flügels sich durch aerodynamische Anforderungen des Flugzeuges und somit der Betrag der Verteilung der erforderlichen Saugkraft über den FIU-gel ergeben, um eine wirksame Grenzschichtsteuerung für die vorgesehenen Flugbedingungen zu erzielen. Wenn auch ohne Anwenden der Ventile die Anordnung für einen spezifischen Höhenbereich des Flugzeuges während des Fluges angewandt werden können, ermöglicht doch die Anordnung der Ventile 7, daß selbst geringfügige Veränderungen des laminaren Flusses über die Flügellänge während der abschließenden Bauarbeiten des Flügels eingestellt werden können, und selbst eine weitere Einstellung durch das Bodenpersonal erfolgen kann, nachdem das Flugzeug mehrere Stunden lang geflogen ist, sowie eine derartige Einstellung von Zeit zu Zeit während der Lebensdauer des Flugzeuges erfolgen kann.
• Die Außenhaut 11 mit ihren Schlitzen 10 kann in bekannter Weise hergestellt, werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Flugzeugflügel mit Saugöffnungen oder porÖ-sen Elementen in der Außenhaut in Richtung der Flügelspannweite und unter diesen liegenden, zu ihnen ausgerichteten Kammern, wobei jede Kammer mit in Richtung der Flügelspannweite verlaufenden Saugleitungen im Inneren der Flügelwand in Verbindung steht, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Saugleitungen (16) in längliche Abteilungen durch luftdichte Querwände (28) unterteilt sind, eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen (25) in Richtung der Flügelsehne über eine Mehrzahl von Kanälen (Öffnungen 22, 32) mit den Saugleitungen* (16) in Richtung der Flügelspannweite in Verbindung steht und je eine Anordnung für das Steuern der Saugkraft jeder Verbindungsleitung (25) in Richtung der Flügelsehne vorgesehen ist, wobei jede Verbindungsleitung (25) in Richtung der Flügelsehne an eine oder mehrere Hauptleitungen (5) angeschlossen ist, die zu einer Saugquelle im Inneren des Flugzeuges führen.
2. 2. Flugzeugflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitungen (16) und die Verbindungsleitungen (25) in verschiedenen Schichten angeordnet sind, derart, daß die Verbindungsleitungen (25) unterhalb der Saugleitungen (16) verlaufen, wobei die beiden Schichten durch eine Platte (20) voneinander getrennt sind. 3. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Saugleitungen (16) Zwischenleitungen (21) laufen, welche eine Verbindung zwischen den Sangöffnungen (Schlitzen 10) und Kammern (15) einerseits und den Verbindungsleitungen (25) andererseits herstellen. 4. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd jeweils eine Saugleitung (16) und eine Zwischenleitung (21) angeordnet sind. 5. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Saugleitungen (16) und die Verbindungsleitungen (25) trennenden Platte (20) im Bereich der Zwischenleitungen (21) Öffnungen (22) angeordnet sind, die Zwischenleitungen (21) andererseits durch Öffnungen (32) in den Seitenwänden der Saugleitungen (16) mit diesen verbunden sind und daß die Verbindungsleitungen (25) ebenfalls Unterteilungen aufweisen. 6. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als obere Begrenzung der Zwischenleitungen (21) die untere Platte (12) der Flügelaußenwand (1) vorgesehen ist und gleichzeitig zur Abdichtung dient. 7. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (12) für das Abdecken der inneren Seite der Kammern (15) mit darin vorgesehenen öffnungen (13) angeordnet ist, die zu den Saugleitungen (16) in Richtung der Flügelspannweite führen. 8. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß seine Außenwand (1) im wesentlichen aus zwei plattenartigen Elementen (Außenhaut 11 und Platte 12) besteht, zwischen welchen ein poröses Trennelement (14) angeordnet ist, und daß Lücken im Trennelement (14) die den Schlitzen (10) zugeordneten Kammein (15) bilden. 9. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbindungsleitung (25) mit einer oder einigen Abteilungen in einer lokalisierten Fläche der Außenwand (1) verbunden und an der Anschlußstelle zur Hauptleitung (5) mit einer Anordnung (6, 7, 8) für das Steuern des Volumens des Flusses versehen ist. 10. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (6,7,8) vor dem hinteren sich in Richtung der Flügelspannweite erstreckenden Hohn (2) angebracht ist und durch diesen hindurch von außerhalb einstellbar ist. 11. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung Ventile (7) aufweist, die einzeln oder in Gruppen eingestellt werden können. 12. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitungen (16) und bzw. oder die Verbindungsleitungen (25) aus gewellten Bauelementen (17) gebildet sind, die mit ihren Berührungsstellen an der unteren Platte (12) der Flügelaußenwand (1) bzw. an der trennenden Platte (20) befestigt sind. 13. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitungen (16) und bzw. oder die Verbindungsleitungen (25) durch plattenartige Bauelemente gebildet sind, die Flansche aufweisen, vermittels derer sie an den Grenzbäuten an jeder Kante befestigt, vorzugsweise verschweißt sind. 14. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbindungsleitungen bildende gewellte Bauelement (23) durch eine Platte (26) nach unten abgeschlossen ist, welche auf dem Rahmenelement (27) des Flügels befestigt ist (F i g. 2). 15. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbindungsleitungen bildende gewellte Bauelement (23) unmittelbar auf dem Rahmenelement des Flügels, befestigt ist und zwar in demjenigen Bereich, in welchem das gewellte Bauelement an der trennenden Platte (20) angebracht ist, wobei an dieser Stelle der Scheitel des gewellten Bauelements verbreitert ist (F i g. 3). 16. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitung (5) mit unterschiedlichem Querschnitt ausgeführt ist, derart, daß der kleinste Querschnitt sich an dem der Saugquelle entfernten Ende, z. B. an der-Flügelspitze befindet, und von dort der Querschnitt mit der Anzahl der Abteilungen (Ansätze der Verbindungsleitungen 25), von wo aus die Luft abgesaugt wird, zunimmt. 17. Flugzeugflügel nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hauptleitungen (5) angeordnet sind, die gruppenweise mit Verbindungsleitungen (25) kombiniert und gegebenenfalls mit sich in Strömungsrichtung vergrößerndem Querschnitt ausgeführt sind.