DE1506593B2

DE1506593B2 - Flugzeugtragflügel mit Hinterkantenklappen

Info

Publication number: DE1506593B2
Application number: DE1506593A
Authority: DE
Inventors: Donald Charles Islington Ontario Whittley (Kanada)
Original assignee: De Havilland Aircraft Co Ltd
Current assignee: De Havilland Aircraft Co Ltd
Priority date: 1966-04-29
Filing date: 1967-04-19
Publication date: 1974-06-27
Also published as: US3332644A; JPS5422677B1; DE1506593A1; DE1506593C3; GB1172442A

Description

Das Hauptpatent betrifft einen Flugzeugtragflügel mit Hinterkantenklappen, die in abwärts geschwenkter Stellung einen Diffusorspalt längs der Spannweite bilden, in den ein Druckgas geleitet wird. Sein Gegenstand ist dadurch gekennzeichnet, daß die obere Düsenwand aus zwei hintereinanderliegenden, um die gleiche Achse schwenkbaren Klappen besteht, von denen die vordere zur Auftriebserhöhung nach oben geöffnet wird, um Luft von der Oberseite des Tragflügels einzulangen, während die hintere zugleich mit der die untere Düsenwand bildenden Klappe in bekannter Weise nach unten verschwenkt wird.

Eine weitere Verbesserung dieser Einrichtung, insbesondere eine Vergrößerung des Durchsatzes der durch den Düsenspalt strömenden Luft, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die oberen Klappen zur Bildung des Düsenspaltes aus ihrer Normalstellung heraus parallel zur unteren Klappe nach oben und vorne verschiebbar sind und daß an der Vorderkante der vorderen oberen Klappe eine weitere unabhängig schwenkbare Fangklappe angelenkt ist, die Luft aus dem oberen Bereich des Tragflügels in den Düsenspalt umleitet.

Des weiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die beiden hintereinanderliegenden oberen Klappen zu einer Klappe zusammengefaßt sind und ein Spalt zwischen der Klappe und der daran unabhängig schwenkbar angelenkten Fangklappe angeordnet ist.

Ferner wird erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, daß die oberen Klappen und die untere Klappe unabhängig an der Tragfläche angelenkt sind und ihre Steuerung in einem positiven Klappenwinkel erfolgt.

Hierdurch wird erreicht, daß in steuerbarer Weise große Luftmengen von der Ober- und der Unterseite der Tragflächen aufgefangen und abwärts und rückwärts in den Strahlstrom geleitet werden, um eine vertikale Schubkomponente zu liefern, die zunimmt, wenn die Hauptschubkomponente des Triebwerks in waagerechter Richtung abnimmt, wozu unter Aufrechterhaltung der sonstigen Bedingungen Nebenluft weggeführt wird, wodurch eine allmähliche Änderung der Hub- und Schubverhältnisse des mit geringen Geschwindigkeiten startenden und landenden Flugzeugs hervorgerufen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

ίο Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Grundrißplan eines Teils einer Flugzeugtragflächenkonstruktion mit der Anordnung von Nebenstromleitungen für Luft von den Strahltricbwerken, in Richtung der Tragflächenspannweite verlaufend,

F i g. 2 einen vertikalen Mittelschnitt durch einen Flügel nach F i g. 1 mit der Gesamtanordnung der Nebenstromleitungen für die Luft zum Schlitz in Tragflächcnspannweite,

F i g. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Flugzeugtragflächenkonstruktion und die Stellung für reine Schuberhöhung,

Fig.4 eine schematische Ansicht der Konstruktion nach F i g. 3 in Stellung zur Auftriebsverstärkung, wobei die Klappenteile nach unten und rückwärts gerichtet sind, um Schub und Auftrieb zu verstärken,

F i g. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit einer anderen Gelenkanordnimg für die Hinterkantenklappen sowie einem zusätzlichen Durchlaß zum Mitführen von Luft,

F i g. 6 eine schematische Ansicht der Konstruktion nach F i g. 5 mit einer Darstellung der Einstellung für Auftrieb und

F i g. 7 den Verlauf des als Kurve gezeichneten Druckkoeffizienten über den Umriß eines Hochgeschwindigkeitstragflügels.

F i g. 1 läßt erkennen, daß für die Verwendung von Zusatzluft aus Strahltriebwerken 10 und 11 Rohrleitungen 12 und 13 im Gehäuse eines Triebwerks 10 und Rohrleitungen 14 und 15 in dem Gehäuse des Triebwerks 11 vorgesehen sind und daß die Leitungen in Spannweitenrichtung 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 Ausführungsform werden zweckmäßigerweise zwei Luftleitungen 18 und 19 im Tragflächenfeld 16 und Leitungen 20 und 21 im Tragflächenfeld 17 vorgesehen. Diese Leitungen liegen vorzugsweise übereinander (Fig. 2). Eine über die Spannweite verlaufende Düse 22 leitet bei Betätigung des Systems umgeleitete Luft nach hinten durch obere Klappenteile 23 und untere Klappenteile 24, wie noch näher beschrieben wird.

Die erforderlichen Steuerventile sind in einer besonderen Anlage untergebracht.

F i g. 7 stellt eine Kurve des Druckkoeffizienten bei der üblichen Druckverteilung an der Flügeloberseite und einen rechnerischen Auftriebskoeffizienten für den Flug bei hoher Unterschallgeschwindigkeit dar. Die gestrichelte Kurve 76 zeigt die erreichbare Verbesserung bei Anwendung der Hinterkantenklappen in der in F i g. 3 gezeigten Weise während des Reiseflugs.

In F i g. 2 wird ein weiteres Hilfsmittel erkennbar.

das den Übergang von Motorschub bei Reisegeschwindigkeit zu Landeanfluggeschwindigkeit mittels der Motorleitung 77 erleichtert, die Luft abwärts durch die Strahldüse 78 leitet. Diese Blasöffnungen an den beiden

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Motoren 10 und 11 bewirken einen Vertikalschub für durch die Strömung leichter um die gekrümmte Fläche

das Flugzeug und können durch geeignete Ventilanord- gelangen kann und die zugehörige Strömung über die

nungen wahlweise gesteuert werden, so daß sie in kriti- Fläcne 42 der oberen Klappe bis zu ganz extremen

sehen Bereichen des Übergangs von der normalen Rei- Klappenwinkeln aufrechterhalten wird,

scgeschwindigkeit zu der durch die Klappen unterstüt- 5 Die obere Klappenanordnung 26 steht mit der unte-

ztcn Landegeschwindigkeit wirksam werden. Je nach ren Klappenanordnung 25 über die Streben 43 und 44

Umständen können verschiedenartige Kombinationen in Verbindung; die Streben sind mit Anordnungen 45

von Vertikalschub und Auftrieb infolge Klappenstel- bzw. 46 zum Ein-und Ausfahren versehen, wodurch der

lung hergestellt werden. gegenseitige Abstand zwischen den Klappenanordnun-

Bei der Landung ist es vorteilhaft, die Uingehungs- io gen und damit der Querschnitt des Diffusorabschnitts

strömung ungleichmäßig verlaufen zu lassen, um jegli- 37 verändert werden kann; ferner läßt sich der einge-

ches Rollmoment auszugleichen, das dann entstünde, schlossene Winkel des Diffusorabschnitts 37 verändern,

wenn ein Triebwerk ausgefallen ist und das andere Bei den Ein- und Ausfahranordnungen 45 und 46 kann

Triebwerk weiterarbeitet. ebenso wie bei der Anordnung 47 ein hydraulischer,

Der Wert der ungleichen Verteilung, der durch das 15 pneumatischer oder elektrischer Betrieb vorgesehen

weiterarbeitende Triebwerk verursacht wird, ist wegen werden, je nach der gewählten Gesamtkonstruktion,

der Zunahme des Auftriebs ganz gering, der in jedem Die Klappenanordnung wird in erster Linie durch den

Fall von den Flügelabschnitten hervorgerufen wird. Zur Arbeitszylinder 48 bewegt, und die untere Klappenan-

Erhöhung der Sicherheit beim Triebwerksausfall kann Ordnung 25 ist an dem Punkt 49 angelenkt, der das

demnach jedes Triebwerk durch zwei Triebwerke er- 20 Drehzentrum für die Coandafläche 33 darstellt,

setzt werden, obwohl die ungleichmäßige Zufuhr der Die obere Klappenanordnung 26 ist mit einer vorge-

aufgeteilten Gase die Momentenverhältnisse aus- schalteten oberen Klappe 50 versehen, die durch eine

gleicht, die beim Ausfall eines Triebwerks entstehen Kolbenmechanik 51 mit der Klappenanordnung 26 ver-

können. bunden ist und eine angelenkte Spitze 52 besitzt, die

Eine in F i g. 3 dargestellte mögliche Ausführungs- 35 von der Kolbenmechanik 53 betätigt wird,
form der Klappenanordnung weist eine insgesamt mit In den Fig.5 und 6 ist eine weitere Ausführungs-25 bezeichnete untere Klappenanordnung und eine ins- form dargestellt. Hierbei trägt ein feststehender Traggesamt mit 26 bezeichnete obere Klappenanordnung flächenteil 54 eine untere Klappenanordnung 55 und auf, die an dem feststehenden Teil 27 einer Tragfläche eine obere Klappenanordnung 56; diese Klappen sind angebracht sind. Die in Spannweitenrichtung verlau- 30 an Punkten 57 bzw. 58 angelenkt. Ein Paar Umströfenden Leitungen 28 und 29 führen Luft in die in mungsleitungen 59 und 60 führen einer Düse 61 Luft zu, Spannweitenrichtung liegende Coanda-Austrittsdüse so daß Luft in Richtung des Pfeils 63 über die Coanda-30, die im Betrieb Luft nach rückwärts lenkt, wie durch fläche 62 geleitet wird.

den Pfeil 31 angedeutet ist. Nötigenfalls kann eine unte- Ein Arbeitskolben 64 bewirkt die Änderung des

re Lippe 32, die einen Teil der Düse 30 darstellt, dazu 35 Klappenwinkels der Klappenanordnungen 55 und 56,

dienen, die Strömung von der Düse auf die Coandaflä- und ein Arbeitskolben 65 verändert den Winkel eines

ehe zu leiten, wie sie bei 33 auf der unteren Klappcnan- Diffusorabschnitts 66. In ähnlicher Weise wie in F i g. 4

Ordnung vorgesehen ist. dargestellt, ist eine vorgeschaltete obere Klappe 67 an

F i g. 3 stellt die Betriebsweise des Systems für der oberen Klappenanordnung 56 vorgesehen, die von Schubverstärkung dar, wobei der Spalt bei 34 geöffnet 40 einem Kolben 68 betätigt wird. Bei dieser Ausführungsund der Klappenwinkel in diesem Fall gerade Null ist. form ist eine dritte, durch Pfeil 69 angezeigte Durch-Bei der in F i g. 3 gezeigten Stellung kann das Verstär- trittsöffnung in der unteren Klappenanordnung 55 vorkungssystem in Betrieb gesetzt werden, ehe die Klap- gesehen, welche Luft bei 70 in den stromabwärts gelepenanordnung für Flug bei geringer Geschwindigkeit genen Teil des Diffusors 66 einleitet, um eine Steuerung benutzt wird. Ein weicher Übergang vom Normalflug 45 der Grenzschicht herbeizuführen. Dieser Durchlaß unzum Landeflug bei geringer Geschwindigkeit läßt sich terstützt einen Luftdurchlaß 71 bei 72, der ebenfalls zur am besten erreichen, wenn der Übergang des Schubes Steuerung der Luftgrenzschicht dient, welche über die aus den Haupttriebwerken auf das Zusatzsystem bei Außenseite der oberen Klappenanordnung 56 streicht.
Null-Stellung der Klappe erfolgt, was zum glatten F i g. 7 zeigt den Verlauf des als Kurve 73 gezeichne-Übergang von Hochgeschwindigkeitsflug zum Flug bei 50 ten Druckkoeffizienten Cp über dem Umriß eines niedriger Geschwindigkeit beiträgt. Hochgeschwindigkeitstragflügels 74. Die Kurve 73

In Fig. 4 ist das System nach F i g. 3 in der Stellung zeigt eine übliche Druckverteilung an der Flügelobertnit heruntergeschwenkten Klappen gezeigt, und man seite mit einem Auftriebskoeffizienten, wie er bei einer erkennt, daß der zusätzliche Schub, angedeutet durch üblichen Konstruktion für Flügel im oberen Unterdie Pfeile 35, nach abwärts-rückwärts geleitet wird, um 55 schallbereich auftritt. Es ist wichtig, daß der Druckab-Auftrieb und Schub gleichzeitig hervorzurufen. Wenn fall im Abschnitt 75 allmählich erfolgt, um Ablösung die Anordnung sich in dieser Stellung befindet, biegt und Auftriebsverlust zu vermeiden. Die Anordnung hat die Coandafläche 33 den Luftstrom in der durch den eine Druckverteilung zur Folge, wie sie gestrichelt gePfeil 36 angedeuteten Weise von der Düse 30 nach ab- zeichnet ist; die Kurve umschließt eine etwa gleiche wärts, um durch den Abschnitt 37 der Zusatzanordnung 60 Fläche, deren Maximalwert geringer ist und bis an die die Luft von der Tragflächenoberseite im Sinne des rückwärtige Kante ausgedehnt ist mit der Tendenz, im Pfeils 38 abzusaugen und Luft von der Unterseite der Bereich 76 dann anzusteigen, wenn die obere bzw. un-Klappenanordnung 25 im Sinne des Pfeils 39 mitzuneh- tere Klappe 42 bzw. 25 in der in F i g. 3 gezeigten Weimen. se geöffnet sind, während die Schubgase in die mit den

Es ist von Bedeutung, daß die Coandafläche 33 sich 65 Leitungen 28, 29 verbundenen Öffnungen gedrückt

mit der unteren Klappenanordnung 25 dreht. werden. Unter diesen Umständen wird die Machzahl,

Der mit 40 bezeichnete zusätzliche Schlitz in der bei der Widerstandsanstieg eintritt, wesentlich erhöht,

oberen Klappe saugt Luft über die Fläche 50 an, wo- 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 Widerstandsanstieg einsetzt. Das läßt sich mit der beschriebenen 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 bis4). Bei der Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6 sind jedoch sowohl die obere wie die untere Umlcnkklappenanordnung an dem Tragflächenquerschnitt angelenkt und können sich daher nur bei positiven Klappenwinkeln öffnen. In beiden Fällen bewirkt jedoch das Anbringen eines oberen vorspringenden Teils das Aufnehmen großer überschüssiger Luftmengen in der Weise, daß die Auftriebseigenschaften des Systems erheblich verbessert werden, während für alle Klappcnwinkel die anliegende Strömung über die obere rückwärtige Seite der oberen Klappe beibehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flugzeugtragfliigel mit zwei hintereinander angeordneten oberen und einer unteren Hinterkantenklappe, die in geschwenkter Stellung einen Düsenspalt bilden, wobei die vordere obere Klappe so schwenkbar ist, daß Luft von der Oberseite des Tragflügels in den Düsenspalt leitbar ist nach Hauptpatent 1285 894, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Klappen (50, 42) zur Bildung des Düsenspaltes aus ihrer Normalstellung heraus parallel zur unteren Klappe (25) nach oben und vorne verschiebbar sind und daß an der Vorderkante der vorderen oberen Klappe (50) eine weitere unabhängig schwenkbare Fangklappe (52, 67) angelenkt ist, die Luft aus dem oberen Bereich des Tragflügels in den Düsenspalt umleitet.

2. Flugzeugtragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hintereinanderliegenden oberen Klappen (50, 42) zu einer Klappe (56) zusammengefaßt sind und ein Spalt (71) zwischen der Klappe (56) und der daran unabhängig schwenkbar angelenkten Fangklappe (67) angeordnet ist.

3. Flugzeugtragflügel nach Anspruch 1 und bzw. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Klappen und die untere Klappe unabhängig an der Tragfläche angelenkt sind.