DE1506593A1

DE1506593A1 - Anordnung zur Erzeugung von zusaetzlichem Auftrieb an einem Flugzeug

Info

Publication number: DE1506593A1
Application number: DE19671506593
Authority: DE
Inventors: Whittley Donald Charles
Original assignee: DEHAVILLAND AIRCRAFT CANADA; De Havilland Aircraft Co Ltd
Current assignee: DEHAVILLAND AIRCRAFT CANADA; De Havilland Aircraft Co Ltd
Priority date: 1966-04-29
Filing date: 1967-04-19
Publication date: 1969-08-07
Also published as: US3332644A; DE1506593C3; JPS5422677B1; DE1506593B2; GB1172442A

Description

DR. ING. C. HANDZIK '^λ«

Telefon (08 Π) 26 51 11

An ei ti s

deutsche Patentamt 1506593

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i'he de Havilland Aircraft of Canada ίΛ Downsview, Ontario

Anordnung zur Erzeugung von zusätzlichem Auftrieb an einem Flugzeug

Die Erfinduug betrifft ein System und eine Methode zum Erzeugen von Auftrieb Über eineui Tra.<rflügelabschnitt, praktisch unabhängig von der Vorwärtsgeschwindigkeit eines Flugzeugs mit Stahltriebwerk.

Las zur Erfindung angemeldete Flugzeug wird der Einfachheit halber als V/STOL-Flugzeug bezeichnet. Bei Reisegeschwindigkeit und höherer Geschwindigkeit besitzt es die Leistungskennzwerte eines üblichen Strahlantriebsflugzeugs, bei dem das Strahltriebwerk einen Schub in dem im wesentlichen horizontal verlaufenden Antriebsstrahlstrom erzeugt, der unmittelbar von dem Triebwerk ausgeht und der Tragilachenumriü auf Erzeugung von Auftrieb abgestellt ist.

Frühere Versuche über Strahltriebflugzeuge, die bei Heisefluggeschwindigkeit oder höheren Geschwindigkeiten insgesamt oder zum Teil durch Strahlströioe angetrieben wurden, die von der Profilhinterkante de» Tragflächen ausgesandt wurden, dürfen weder in aerodynamischer noch in betrieblicher Hinsiebt mit uer vorliegenden Erfindung verwechselt v.eroen,

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denn bei der Erfindung verläuft dieser Teil des Fluges mit normalem areouynawischeni Verhalten und normaler aerodynamischer h'irkungsweise.

Las erfindungs&einäße Flugzeug weist in seinem Triebwerk Einrichtungen auf, mit denen Luft abgelenkt werden kann, die bei normaler Reisegeschwindigkeit oder hoher Geschwindigkeit vollständig in ueiu Hauptantriebstrahlstrom lnitge führt wird, üie aber während des Startvorgangs oder in den späteren Phasen ues Lantievorgangs abgelenkt und vollstündig innerhalb der x'ragflächenkonstruktion benutzt wird, um die Luft von uer oberen und unteren Tragflügelfläche in solcher weise mitzureißen, uaß uer Strom der Luft über diese Flächen beschleunigt und verstärkt wird, und um diese zusätzlichen Luftmengen abwärts durch die Tragfläche durch eine Umlenkrichtung zu leiten, die durch einen Diffusor

steuerbar ist,

bildende Klappen verwirklicht ist, der/um einen Auftriebschub zu liefern, dessen Kippmoment durch ein Schwanzlast-•üQiäeat auf de» Tragflächaii'jusrsehnitt ausgeglichen wird, das von einem Luftstrom über die Oberseite gebildet wird, der stärker erhöht wurde als der über die Unterseite.

Bisher sind Gebläsesysteme mit Abwärtsgerichtetent Schub in Verbindung mit bestimmten Tragfiechenkonstruktionen vorgesehen gewesen, um eine Hub komponente in vertikaler Richtung bis zu einem unmittelbaren Vertikalstart zu erzielen, jedoch sind derartige bekannte Anordnungen nicht unmittelbar geeignet für die Verhältnisse, wie sie in der Endphase eines Landeanflugs auftreten, wie er für eine Art Flugzeug mit kurzer Landestrecke bei einen relativ hohen Wert der Flügelstreckung der Tragfläche erforderlich ist· Es ist erforderlich - und das ist in der Erfindung verwirklicht -, daß in steuerbarer Weise große Luftmengen von der Ober- und der Unterseite der Tragfläche aufgefangen uad abwärts und rückwärts in den Strahlstrom geleitet werden, um eine vertikale Schubkomponente zu liefern,

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die zuni.aiit, wenn die Hauptschubkomponente des Triebwerks in 'vaa^erechter Uichtung abnimmt, wozu unter Aufrechterhaltung der sonstigen Bedingungen Nebenluft weggeführt wird, wodurch eine allmähliche Änderung der Hub- und Schubverhältnisse des uiit geringen Geschwindigkeiten startenden und landenden Flugzeugs hervorgerufen wird.

(ieuiaß der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, mindestens ein Strahltriebwerk vorzusehen, etwu je ein Triebwerk auf der Tragfläche auf jeder Seite der Symmetrielüngsebcne in gleichen Abständen von dieser Ebene, wobei jedoch die Nebcnluftstrüme von jedem Triebwerk erzeugt und einstellbar von jedeui Triebwerk dem zugehörigen llauptstrahlstrom oder stattdessen den internen Strahlströmen in der Tragflächeniionstruktion zuführbar sind, jedoch in gleichem Maße auf beiden Flugzeugseiten, so daß ein Ausfall eines der Triebwerke in beliebiger Steuerstellung ciie Strahlstrome auf beiden Flugzeugseiten in gleicher -eise automatisch beeinflußt und keine Notfallmaßnahme irgendwelcher Art durch den Flugzeugführer erforderlich macht.

Zum Verändern der aerodynamischen Verhältnisse sind bisher oChon Luftmengen von der Oberseite oder aer Unterseite verwendet worden. So benutzte z. B. Steinmetz eine anjder Unterseite liegende äußere Venturidüse, um Oberseitenluft anzusaugen und die aerouynauiischen Verhältnisse einzustellen, xieuri Coanda wird als bahnbrechend bei der Anwendung sog. üoanda-Schlitze in den äußeren Profilhinterkanten angesehen, mit denen ein Antriebschub durch Ausnützung eines äußeren Luftiaitfuhrungsphiiuoinens bei Luft erzeugt wird, die zwangsweise über eine gekrümmte Fläche geführt wird (Coanda-Effekt), und steuerbare aerodynamische Verhältnisse zur Folge hat. dadurch soll aber eine Erzeugung von Schub für freien Flug, d. ii. bei Heise- und bei höheren Geschwindigkeiten, erfolgen und in der Hauptsache der Schubeffekt de» Hauptstrahlstroms

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des Triebwerks bei Hochgeschwindigkeiteflügen ersetzt werden. Ferner hat Kobert Pouit Hochgeschwindigkeitsflüge unter Ausnutzung von Oberseitenluft in Verbindung mit Coanda-Schliteen über eine Klappeneinrichtung vorgeschlagen, wobei die Klappenanordnuhg außerdem dazu benutzt werden kann, eine Komponente mit abwärtsgerichtetem Schub zu erzeugen, während die aerodynamischen Verhältnisse geändert werden durch Absaugen an der Tragflächenvorcierkante, um die Stabilität wahrscheinlich während der Schlußphasen eier Landevorgünge aufrechtzuerhalten, wenn die Stabilität am stärksten gefährdet ist. Außerdem hat Arthur Ii. Wood vorgeschlagen, Luft von üer oberen und unteren Grenzfläche mit einem äußeren Coanda-Schlitz in der Weise zu verwenden, daß die Luft umgeleitet wird, jedoch nur durch Außenseiteniiiitführung, um eine Rückführung dieser äußeren Luft aufgrund des Coanda-Effekts in Form einer liückiührungsbewegung des Luftstroms zu erreichen, statt als irgendwie gearteter Strahlstrom.

Darüber hinaus haben Bertin & Co. (Frankreich) Verfahren mit Verwendung von Doppelklappen vorgeschlagen, durch die in Verbindung mit einem Strahlverstärkungssystem Auftrieb und Schub in Verbindung mit der üblichen Tragflächenoberfläche erzeugt werden sollen. Liese Erfindungen sind jedoch in tier Hauptsache auf Strahlverstärkungssysteme gerichtet, die beweglich sind und zur Erzeugung zusätzlichen Auftriebs abwärts gerichtet werden können, vermutlich bei geringen Geschwindigkeiten, also bei Start und Landung. Jedoch ist die Anwendung eines nach unten gerichteten Zusatzsystems nicht neu, und während Bertin & CoI verschiedenartige Kombinationen von Verstärkungesystemen mit beweglichen Klappen angeben, dienen diese allgemein dem einzigen Zweck, mit unterschiedlichen Mitteln die Wirkung des Verstärkungssystems in bestimmte Richtungen zu lenken.

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Erfindungsgemäß ist eine andere Art Coanda-Schlitz innen in einer Tragflächenkonstruktion in eineiu den Flügel durchsetzenden opalt zwischen einem starren und einem beweglichen Tragflächenteil vorgesehen. Der bewegliche Tragflächenteil umfaßt obere und untere Klappenteile, die relativ zu dew feststehenden Tragflächenteil beweglich sind, um zwei Betriebsweisen herbeizuführen, nämlich eine bloße Schubverstärkung und eine kombinierte Hub- und Schubverstärkung, je nach der speziellen Einstellung i.er beweglichen Teile der Tragflächenkonstruktion.

Bisher führte die Anwendung hoher Auf triebs-Koeffize^inten, die durch Gebläse in der Tragfläche oder durch abvärtsgerichtete Strahlströuie hervorgerufen wurden, zu einem weit achtern liegenden Druckzentrum, so daß sich schwierige Steuerungsprobleme ergaben. Bei dem erfindungsgeiaäßen Schub-Verstärkungssystem könnte das Druckzentrum ebenfalls hinter dem erwünschten Platz des Druckzentrunis liegend erwartet werden, jedoch wird erfindungsgemäß dieser Nachteil beseitigt, indem für die von eier Oberseite mittels der oberen Klappe eingeführte Luft eine größere Öffnung vorgesehen ist als für die von der Unterseite mittels uer unteren Klappe eingeführte Luft. Gemäß der Erfindung wird daher Zusatzluft über die Tragflächenseite durch unterschiedliche Einführung großer Luftmengen von der Ober- und uer Unterseite durch den genannten Splat angezogen, um ein schwanzlastiges Moment hervorzurufen. Dadurch wird das Druckzentrum nach vorn verschoben, wenn die Geschwindigkeit der Oberflächenluft-Strömung zunimmt, und eine Trimmung bei dynamischen brücken von nur 0,3 kg/m (2 pounds per square foot) erreicht, die eine geringe Vorwärtsgeschwindigkeit von etwa 40 km/std. darstellen. Der zusätzliche Hubfaktor wird als Hubfaktor bemerkenswert bei etwa 80 km/std. und nimat oberhalb dieser Geschwindigkeit schnell zu. Oberhalb von etwa 80 km/std. bleibt das Druckzentrua in seiner Lage unverändert, bis es

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bei freiem Flug bei Heise- oder höherer Geschwindigkeit und Schließung aller Klappen die Lage erreicht, die durch die üblichen aerodynamischen Verhältnisse des Tragflächenumrisses bestimmt ist.

Unter Berücksichtigung des oben Gesagten wird mit der Erfindung eine neuartige Tragflächenkonstruktion mit innerem Goanda-Schlitz in Vorschlag gebracht, mit der Luftmengen von der Tragflächenober- und -Unterseite angesaugt werden und bei der ein« erfindungsgemäße Fangklappe benutzt wird, um große Luftmengen von der Tragflächenoberseite durch die inneren Coanda-Schiitze in üer Tragfläche nach unten mitzunehmen.

..eitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Grundrißp}an eines Teils einer i'lugzeugtragflächenkonstruktion mit der Anordnung von Nebenstromleitungen für Luft von den Strahltriebwerken, in Richtung der Tragflächenspannweite verlaufend;

Fig. 2 einen vertikalen Mittelschnitt dnrch einen Flügel nach Fig. 1 mit der Gesamtanordnung der Nebenstromleitungen für die Luft zum erfindungsgemäß vorgesehenen Schlitz in Tragflächenspannweite;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Flugzeugtragflächenkonstruktion und die Stellung für reine Schubkrafterhöhung;

Fig. k eine schematische Ansicht der Konstruktion nach

Figi 3 in Stellung zur AuftrfebsverStärkung, wobei die Klappenteile nach unten und rückwärts gerichtet sind, um Schub und Auftrieb zu verstärken;

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Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausfuhr un es form mit einer anderen Art der Anbringung ein.er Gelenkanordnung für den Umleitungsteil der Verstärkungseinrichtung zum Erreichen einer Steuerung der Grenzschicht sowie einen zusätzlichen Durchlaß zum Mitführen von Luft, wie er allgemein verwendet wird;

Fig. 6 eine schematische Ansicht der Konstruktion nach Fig. 5 mit einer Darstellung der Einstellung l'ür Auftrieb durch Abwärtsrichten der Zusatzeinrichtung wie auch für Schub.

Fig. 1 läßt erkennen, daß erfindungsgemäß für die Verwendung von Zusatzluft aus Strahltriebwerken 10 und Ii Rohrleitungen 12 und 13 im Genause/Triebwerks 10 und Hohlleitungen lh und 15 in aem Gehäuse des Triebwerks vorgesehen sind und daß die Leitungen in Bpannweitenrichtung längs beider Tragflächenteile 16 und 17 verlaufen; demnach tragen beide Triebwerke 10 und 11 zur Lieferung von Luft für das Zusatzsystem in den Tragflächenfeldern bei.

Bei dieser Ausführungβform werden zweckmäßigerweise zwei Luftleitungen 16 und 19 im Tragflächenfeld l6 und Leitungen und 21 im Tragflächenfeld 17 vorgesehen. Diese Leitungen liegen vorzugsweise übereinander (Fig. 2). Eine über die Spannweite verlaufende DUse 22 leitet bei Betätigung des Systeme umgeleitete Luft nach hinten durch obere Klappenteile 23 und untere Klappenteile 2k, wie noch näher beschrieben wird. Die erforderlichen Steuerventile sind natürlich in einer besonderen Anlage untergebracht, jedoch sind die Zeichnungen, wie erfähnt, nur schematische Darstellungen zur Erläuterung der funktionswichtigen Teile des Hilfsflügelsystems, weil die sonstigen Hilfsmittel

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und Hilfseinrichtungen an sich bekannt sind.

Fig. 7 stellt eine Kurve des üruektoeffizienten bei einer üblichen Druckverteilung an der Oberseite und einen rechnerischen Auftriebskoeffizienten für den Flug bei hoher Unterschallgeschwindigkeit dar. Die gestrichelte Kurve zeigt die mit der Erfindung erreichbare Verbesserung bei Anwendung der Erfindung in der in Fig. 3 gezeigten Weise während des Reiseflugs.

In manohen Anwendungsfällen ist es erwünscht, den Horizontalschub abzulenken (vgl. Fig. 2, Leitung 77 und DUse 78); das ist besonders wichtig für die Landung zum Erreichen einer steilen Anflugbahn. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Umgehungsströmung ungleichmäßig verlaufen zu lassen, um jegliches Hollmoment auszugleichen, das dann entstünde, wenn ,ein Triebwerk ausgefallen ist und das andere Triebwerk weiterarbeitet. Der Wert der ungleichen Verteilung, der durch das weiterarbeitende Triebwerk verursacht wird, ist wegen der Zunahme des Auftriebs ganz gering, der in jedem Fall von den FlUgelabschnitten hervorgerufen wird. Zur Erhöhung der Sicherheit beim Triebwerksausfall kann demnach jedes Triebwerk durch zwei Triebwerke ersetzt werden, obwohl die ungleichmäßige Zufuhr der aufgeteilten Gase die Momentenverhältnisse ausgleicht, die beim Ausfall eines Triebwerks entstehen können.

Eine in Fig. 3 dargestellte mögliche AusfUhrungeform der erfindungsgemäßen Klappenanordnung weist eine insgesamt mit 25 bezeichnete untere Klappenanordnung und eine insgesamt mit 26 bezeichnete obere Klappenanordnung 26 auf, die an dem feststehenden Teil 27 einer Tragfläche angebracht sind. Die in Spannweltenrichtung verlaufenden

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Leitungen 28 und 29 führen Luft in die in Spannweitenrichtung liegende Coanda-Austrittsuüse 30, uie im Betrieb Luft nach rückwärts lenkt, vie durch den Pfeil angedeutet ist· Nötigenfalls kann eine untere Lippe 32, die einen Teil der Düse 30 darstellt, dazu dienen, die Strömung von der Düse auf die Coandaflache zu leiten, wie sie bei 33 auf der unteren Klingenanordnung vorgesehen ist*

Fig. 3 stellt die Betriebsweise des Systems für Schubveratärkung dar, wobei der Spalt bei 34 geöffnet und der Klappenwinkel in diesem Fall gerade Null ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten Stellung kai.η das Verstärkungssystem in Betrieb gesetzt werden, ehe die Klappenanordnung i'ür Flug bei geringer Geschwindigkeit benutzt wird. Ein weicher Übergang vom Norualflug zum Landeflug bei geringer Geschwindigkeit läßt sich am besten erreichen, wenn der übergang des Schubes aus den Haupttriebwerken auf das Zusatzsystem bei Null-Stellung der Klappe erfolgt, was zum glatten Übergang von Hochgeschwindigkeitsflug zum Flug bei niedriger Geschwindigkeit beiträgt.

In Fig. 4 ist das System nach Fig. 3 in der Stellung mit herunter geschwenkten Klappen gezeigt, und man erkennt, daß der zusätzliche Schub, angedeutet durch die Pfeile 35, nach abwärts-rückwärts geleitet wird, um Auftrieb und Schub gleichzeitig hervorzurufen. Wenn die Anordnung sich in dieser Stellung befindet, biegt die Coandafläche 33 den Luftstrom in der durch den Pfeil 36 angedeuteten Weise von der Düse 30 nach abwärts, um durch den Abschnitt der Zusatzanordnung die Luft von der Tragflächenoberseite im Sinne des Pfeils 38 abzusaugen und Luft von der Unterseite der Klappenanordnung 25 in Sinne des Pfeils 39 mitzunehmen.

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Es ist von Bedeutung, daß die Coandafläche 33 sich mit der unteren Klappenanordnung 25 dreht, wodurch den Ilechenwerten nahekommende Verhältnisse für mittlere Klappenwinkel aufrechterhalten werden. Ferner erhöht die Aufrechterhaltung der Geometrie der Klappenanordnung während aller Winkellagen der Klappen die Möglichkeit der Klappenanordnung, starken Auftrieb mit geringen Widerstand oder starken Auftrieb in Verbindung mit hohem Widerstand bei sehr großen Klappenwinkeln zu erzielen. Durch Kombination der drehbaren Coandafläche mit einer gleichbleibenden Geometrie von Klappe und Verstärker, wird der stufenlose Übergang von hoher zu niedriger Geschwindigkeit und uer umgekehrte Übergang von niedriger zu hoher Geschwindigkeit erheblich vereinfacht.

Der mit 40 bezeichnete zusätzliche Schlitz in der oberen Klappe saugt Luft über die Fläche 50 an, wodurch die Strömung leichter um die gekrümmte Fläche gelangen kann und die zugehörige Strömung über die Fläche 42 der oberen Klappe bis zu ganz extremen Klappenwinkeln aufrechterhalten wird.

Die obere Klappenanordnung 26 steht mit der unteren Klappenanordnung 25 über die Streben 43 und 44 in Verbindung; die Streben sind mit Anordnungen 45 bzw. 46 zum Ein- und Ausfahren versehen, wodurch der gegenseitige Abstand zwischen den Klappenanordnungen und damit der Querschnitt des Diffusorabschnitts 37 verändert werden kann; ferner läßt sich der eingeschlossene Winkel des Diffusorabschnitts 37 verändern. Bei den Ein- und Ausfahranordnungen 45 und 46 kann ebenso wie bei der Anordnung ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Betrieb vorgesehen werden, je nach der gewählten Gesamtkonstruktion. Die Klappenanordnung wird in erster Linie durch den Arbeitszylinder 48 bewegt, und die untere Klappenanordnung 25 ist an dem Punkt 49 angelenkt, der das Drehzentrum für

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die Coandaflache 33 darstellt.

Die obere Klappenanordnung 26 ist mit einer vorgeschalteten oberen Klappe 50 versehen, die durch eine Kolbeniueclianik 51 uit der Klappenanordnung 26 verbunden 1st und eine angelenkte Spitze 52 besitzt, die von der Kolbenmechanik 53 betätigt wird·

In uen Figuren 5 und 6 ist eine weitere AusfUhrungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei trägt ein feststehender Tragflächenteil 54 eine untere Klappenanordnung 55 und eine obere Klappenanordnung 56; diese Klappen sind an Punkten 57 bzw. 58 angelenkt. Ein Paar Umströmungsleitungen 59 und 60 fuhren einer Düse 6l Luft zu, so daß Luft in Richtung ues Pfeile 63 Über die Coandaflache 62 geleitet wird.

Ein Aroeitekolben 64 bewirkt die Änderung des Klappenwinkels der Klappenanordnungen 55 und 56, und ein Arbeitskolben 65 verändert den Vvluke 1 eines Dlffusorabschnitts In ähnlicher Weise wie in Fig. h dargestellt, ist eine vorgeschaltete obere Klappe 67 an der oberen Klappenanordnung 56 vorgesehen, die von eine· Kolben 68 betätigt wird. Bei dieser AusfUhrungsform ist eine dritte, durch Pfeil 69 angezeigte Durchtrittsöffnung in der unteren Klappenanordnung 55 vorgesehen, welche Luft bei 70 in den stromabwärts gelegenen Teil des Dlffusors 66 einleitet, um eine Steuerung der Grenzschicht herbeizuführen. Dieser Durchlaß unterstützt einen Luftdurchlaß 71 bei 72, der ebenfalls zur Steuerung der Luftgrenzschicht dient, welche über die Außenseite der oberen Klappenanordnung 56 streicht«

Fig. 7 zeigt den Verlauf des als Kurve 73 gezeichneten Druckkoeffizienten Cp über dem Umriß eines Hochgeschwindigkeitstragflügels 74. Die Kurve 73 zeigt eine übliche Druckverteilung an uer Oberseite mit einem Auftriebskoeffizienten,

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wie er bei einer üblichen Konstruktion für Flüge im oberen Unterschallbereich auftritt. Es ist wichtig, daß der Druckabfall im Abschnitt 75 allmählich erfolgt, um Ablösung und Auftriebsverlust zu vermeiden. Die Erfindung hat eine Druckverteilung zur Folge, wie sie gestrichelt gezeichnet ist; die Kurve umschließt eine etwa gleiche Fläche, deren Maximalwert geringer ist und bis an die rückwärtige Kante ausgedehnt ist mit der Tendenz, im Bereich 76 dann anzusteigen, wenn die obere bzw. untere Klappe 42 bzw. 25 in der in Fig. 3 gezeigten Weise geöffnet sind, während die Schubgase in die mit den Leitungen 28, 29 verbundenen Öffnungen gedrückt werden. Unter diesen Umständen wird die Machzahl, bei der Widerstandsanstieg eintritt, wesentlich erhöht, oder anders ausgedrückt, es läßt sich eine wesentlich höhere effektive Geschwindigkeit erreichen, ohne daß eine Grenzgeschwindigkeit über den Tragflächen erreicht wird. Es läßt sich also eine höhere effektive Geschwindigkeit mit dem Flugzeug erreichen, bevor ein durch die Machzahl hervorgerufener Wiederstandsanstfeg einsetzt. Das läßt sich mit der erfindungsgemäßen Konstruktion der oberen und unteren Diffusorklappen erreichen, wobei eine der Klappen relativ zu der anderen Klappe verstellbar ist oder in sonstiger Weise selbständig gegenüber dem Querschnitt der Tragfläche verändert werden kann (vgl. Fig. 2 bis k). Bei der erlindungsgemäßen Ausführungsform nach den Flg. 5 und sind jedoch sowohl die obere wie die untere Umlenkklappenanordnung an dem Tragflächenquörschnitt angelenkt und können sich daher nur bei positiven Klappenwinkeln öffnen. In laden Fällen bewirkt jedoch das Anbringen eines oberen vorspringenden Teils das Aufnehmen großer überschüssiger Luftmengen in der Weise, daß die Auftriebeigenschaften des Systems erheblich verbessert werden, während für alle Klappenwinkel die anliegende Strömung über die obere rückwärtige Seite der oberen Klappe beibehalten ist·

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Aus dem Ubenstehenden ergibt sich, daß die Erfindung ein Hilfstragflächensystem darstellt, das eine obere und eine untere Kippenanordnung aufweist, zwischen denen ein Diffusorabschnitt liegt; ferner sind Mittel zum Verändern ues Klappenvviukels vorgesehen, um den Übergang vom Hochgeschwindigkeitsflug zum Flug mit geringer Geschwindigkeit zu ermöglichen. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist uie Möglichkeit, die Coandaflache während des Übergangs zu drehen, um den "jump Coanda"-Effekt aufrechtzuerhalten. Im Bereich der Klappenanordnung sind zusätzliche Einrichtungen vorgesehen, um einen zusätzlichen Luftstrom längs der Strömungsflächen des DIffusorquerscimitts aufrechtzuerhalten, damit eine Steuerung der Grenzschicht erleichtert wird.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Anbringung von Hilfseinrichtungen, durch die der Verstärkerschlitz und Diffusor des Systems bei einem Klappenwinkel Null geöifnet werden kann, was den Übertritt von Schubkraft aus dem Haupttriebwerk in das Verstärkungssystem ohne gleichzeitige Auftriebserzeugung erlaubt. Auf diese r.eise kann eier erste Schubtlbergang vorgenommen werden, bevor die zweite Stufe der verringerten Fluggeschwindigkeit durch Anwenden des Klappenwinkels eingesetzt wird; dieser übergang verläuft gleichmäßig durch sorgfältige Steuerung der Geometrie der Elnzeleleuente,während des Übergangs und durch Einfuhren steuernuer Luftströmungen.

Die Erfindung betrifft ferner allgemein das beschriebene zwischengeechaltete Auftriebssystem, das vor allem bei Geschwindigkeiten unter der Reisegeschwindigkeit wirksam wird, um die Auftriebskomponente in den Tragflächenelementen im wesentlichen unabhängig von der Vorwärtsgeschwindigkeit zu erzeugen. Fernörjwirkt die Erfindung

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einen im wesentlichen konventionellen Tragflächenquerschnitt bei Heisegeschwindigkeit und höheren Geschwindigkeiten, und das eingeschaltete Auftriebssystea bei Geschwindigkeiten unter lieisegeschwindigkeit, betrieben durch Umleitungsluft aus dem Stahltriebwerk. Darüber hinaus soll durch die Erfindung bei Reisegeschwindigkeit die Klappeneinstellung mit Winkel Null benutzt werden, weil bei dieser Einstellung kein zusätzlicher Auftrieb von dem Verstärkersystem erzeugt wird, denn es findet nur eine Übertragung von Vorwärtsschub aus dem Haupttriebwerk in das TragflächenverstUrkersystem statt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Möglichkeit, eine bloße Strahlschubverstärkung in den Tragflächenverstärkungssystem zu erzielen, ohne Auftrieb hervorzurufen, und die Möglichkeit, die bloße Strahlschubverstärkung je nach dem benutzten Klappenwinkel teilweise in Auftrieb umzuwandeln. Es kann also ein Flugzustand aus einer veränderlichen Kombination von Schub und Auftrieb hergestellt werden, der wechselnde Auftriebskräfte zwischen Null und dem Auftrieb bei maximaler Klappenauslenkung umfaßt. Der zweifache Übergang von Motorsihub zu Tragflächenverstärkerschub und von konventionellen Tragflächenauftrieb zu dem durch das Verstärkungssystem hervorgerufenen kann unabhängig und wahlweise hervorgerufen werden, wodurch eine vollständige Steuerung des Obergange von Hochgeschwindigkeit oder Heisegeschwindigkeit herab zu niedriger oder Landegeschwindigkeit möglich ist.

In Fig. 2 wird ein weiteres Hilfsmittel erkennbar, das den Übergang von Motorschub bei ileisegeschwindlgkeit zu Landeanfluggeschwindigkeit mittels der Motorleitung 77 erleichtert, die Luft abwärts durch die Strahldüse 78 leitet. Diese Blasöffnungen an den beiden Motoren IO und 11 bewirken einen Vertikalschub für das Flugzeug und können durch geeignete Ventilanordnungen wahlweise gesteuert werden,

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so daß sie in kritischen Bereichen des Übergangs von der normalen Reisegeschwindigkeit zu der durch die Klappen unterstützten Landegeschwindigkeit wirksam werden. Je nach Umständen können verschiedenartige Kombinationen von Vertikalschub und Auftrieb infolge Klappenstellung hergestellt werden.

Die Erfindung umfaßt auch alle Variationsiuöglichkeiten der Ausbildung einzelner Elemente.

- 17 Patentansprüche:

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Claims

_ ₁₆ _ TSÜB5F3

Patentansprüche

Anordnung zur Erzeugung von zusätzlichem Auftrieb an einem Plugzeug mit Backbord- und Steuerbord-Tragflächen, zur Hervorrufung einer starken Komponente in Auftriebsrichtung mit Hilfe der Tragflächen unter der Wirkung daran angebrachter rückwärtiger Klappenanordnungen, gekennzeichnet durch rückwärtige obere und untere Klappenanordnungen, von denen mindestens eine an der zugehörigen Tragfläche gelenkig angebracht und um uiese Gelenkachse zur Steuerung des Klappwinkels bewegbar ist, durch Einrichtungen, welche in der Normallage die oberen und die unteren Klappen nahe beieinander stehend halten und die obere Klappenanordnung relativ zu eier unteren vorwärts-aufwärts bewegen können, durch Mittel zum Lenken von Schubgasen von den Tragflächen her in einen Spalt, der durch die Öffnungsbewegung der oberen Klappe relativ zu der unteren Klappe entsteht, wodurch erhebliche Luftmengen von der Oberseite der Tragflächen in und durch den Spalt geleitet werden, sowie durch eine unabhängig schwenkbare vorspringende Klampe, die die Vorderkante der oberen Klappe darstellt und in steuerbarer weise in den durch die voneinander getrennten Klappenanordnungen gebildeten Spalt überschüssige Luft aus den Bereichen oberhalb Tragflügelumrisses der Tragflächen umlenkt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klappe an die Tragfläche angelenkt und die obere Klappe vorwärts-aufwärts relativ zu der unteren Klappe während der Einleitung von Schubgasen in den entstandenen Spalt bewegbar ist, um die Fluggeschwindigkeit zu erhöhen, bevor sie infolge des Einsetzens einer durch die Machzahl veranlaßten Widerstandserhöhung begrenzt wird. 909832/0090

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3. Anordnung nach Anspruch 1, uadurch gekennzeichnet, daß beide Klappenanordnungen unabhängig an uer Tragfläche angelenkt sind und daß die Trennung der Klappen voneinander durch deren Bewegung in einem poHitiven Klappenwinkel erfolgt.
4. Verfahren zum Erhöhen der Fluggeschwindigkeit bei einem Flugzeugflügel mit einer rückwärtigen Klappenanordnung durch Verzögern des Einsetzens einer kritischen Widerstandserhbhung infolge von Kompressibilitätserscheinungen, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Klappenanordnung in obere und untere Klappen aufgeteilt wird, daß diese schwenkbar an dem rückwärtigen Teil der Tragfläche angebracht werden, daß bei Unterschallgeschwindigkeit und kleinen Klappenwinkeln die obere Klappenanordnung relativ zu der unteren Klappenanordnung nach oben bewegt wird, um einen Spalt zwischen den beiden Klappenelementen entstehen zu lassen, wobei dieser Spalt sich bis oberhalb der Oberseite der Tragfläche erstreckt, um oberhalb der Tragflächenoberseite strömende Luft abzufangen und in den Spalt zu leiten, und daß Schubgase in den Spalt geleitet werden, um überschüssige Luft mit aufgefangener Luft von der Oberseite der Tragfläche in den Spalt einströmen zu lassen.

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