DE1756860C - Tragflügel mit veränderbarer Pfeilung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tragflügel mil einem fest angeordneten lnnenllügelteil und einem um eine Moehachse schwenkbaren Λ uUcn Hügel teil.

Durch eine derartige Anordnung sullen die Vorteile eines ungepl'eilten Tragflügels hei niedrigen Fluggeschwindigkeiten, d. h. hoher Auflriehsbeiwerl und Auflriebsanstieg, mit den Vorteilen eines gepfeilten Flügels bei hohen Fluggeschwindigkeiten, d. li. geringer Widerstand und kleiner Auftriehsanstieg, verbunden werden. Die Aufteilung des ge- m samten 'I'raglHigels in einen festen Innenilügel uiitl einen schwenkbaren Außenflügel erfolgt vor allein ileshalb, damit der Neutralpimkt nicht zu stark wandert, obwohl die Flügelstreckung wesentlich geändert wird, und damit weiterhin genügend Platz für den beim Zuriicksehwenken innerhalb der Riimpfkontui verschwindenden Fliigeltei! verbleibt.

Ls ist eine hei,.innte Tatsache, daIi .sich mit der Verstärkung der Pfeilung der AngrilTspunkl der Luftfcraflrcsullicrcndcn des Flügels nach hinten vorschiebt. Da die gleichzeitige Schwerpimktrüekwanderung dieser Verschiebung in aller Regel nicht aufhebt, muß der dadurch hervorgerufene Zuwachs lies kopflastigen Momentes normaler vei->e durch eine entsprechende Trimmimg des Höhenleitwerks, d. h. tlifch einen Zuwachs des Leitwerksabtriebes, ausgeglichen werden. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Erhöhung des schädlichen Trimnnviderstandes und damit eine Verschlechterung der Fhigleistungen.

F.·· sind bereits zahlreiche M.ttel bekannt, den kopflastigen Momcnlcn/.uwaehs ohne gleichzeitige r.rhöhiiiig des schädlichen Trimmvviderstaiides auszugleichen, beispielsweise durch Ausfahren einer zusätzlichen, auftrieblicfernden Leitwerksfläche am Riimpfbug oder auch dadurch, daß die Tragflügel gleichzeitig mit dem Zuriickschwenken nach vorn, d. h. in Flugrichtung verschoben werden, 'leide Maßnahmen sind konstruktiv und gewichtsmäßig sein aufwendig und verringern dadurch die Leistung sowie die Zuverlässigkeit des Flugzeuges.

Ls ist weiterhin bereits bekannt, einen schwenkbaren Außenllügel mittels eines Kugelgelenkes zu lagern und seine Holme in Zwangsführimgsschienen gleitend aufzunehmen, derart, daß bei einer Schwenkbewegung zugleich eine Anslellwinkeläiiderimg erfolgt. Line derartige Lagerung ist jedoch in der Herstellung und Montage teuer, daß sie sehr viel Passungsarbeit für die Lagerungs- und Führungselemente erfordert und da sie mehrere einem starken Verschleiß unterworfene Teile enthält.

Ls ist auch bei Flugzeugen mit um Hochachsen schwenkbaren Tragflächen ohne festen lnnenllügelteil bereits bekannt, eine Beeinflussung des Längskippmomentes dadurch zu erzielen, daß die Schwenkachsen bezüglich der v-)'-Ebcne der darauf senkrecht stehenden Flugzcughochathsc geneigt ist. Bei jeder derartigen Neigung ündcrt sich gleichzeitig mit einer .Schwenkbewegung der Tragfläche auch deren Einstellwinkcl sowie die V-Stcllung mit einer gegenseitigen !'linsenverschiebung. fio

In einem Fall sind die Schwcnkuciisen im wesentlichen nach außen geneigt (deutsche Patentschrift 254 704). Die durch das Zuriickschwenken und die t'Jeichzeitige Hinslellwinkelverringerung auftretende zweifache Kückvcrlugcrung der Auftriebsresultiercnden soll dabei das nach hinten wandernde Gewicht dir Tragflügel selbst kompensieren. Bei einer Neii» re der Scnwenkachsen zur Seite bzw. wie in dem bekannten Lall gleichzeitig nach hinten, liegt die Einstellwinkeländerung zumindest bei einer stärkeren Riickpfeilung bereits im Bereich ihres Minimums, so daß sie nur noch geringe — oder bei Überschreiten des Minimums sogar umgekehrte — Wirkung hat. Das gleiche gilt für die V-Stellung des Flügels, die aus sleueningsteehnischen Gründen mi.t zunehmender Pfeilung ebenfalls zunehmen sollte, um bei kleineren Spannweiten eine ausreichende Rollslabilität zu gewährleisten.

Bei einer anderen bekannten Konstruktion sind die Schweiikaehsen nach vorn geneigt (deutsche Patentschrift 82(1540). Die Neigung nach vorn hai den Nachteil, daß der Einstellwinkel des seitlich sich erstreckenden Flügels gerade in seinem Maximum liegt, so daß bei einer Zurückschwenkimg zunächst der Einstellwinkel im wesentlichen gleich bleibt. Außerdem wird durch diese Anordnung die Möglichkeit nicht umfaßt, den Flügel aus einer vorgcsrhwenkten Position negativer Pfeilung über die exakte seitliche Position in eine Position positiver Pfeilung /u verschwenken, da dabei im Maximum ein Umkehrpunkl der Einstellwinkeländerung passiert würde.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Tragflügel der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher in einem beliebigen praktisch vorkommenden Schwenkbereich beim Zurückschwenken stets eine eindeutig negative Einstellwinkeländerung sowie eine positive Änderung der V-Stellung aufweist.

Diese Aufgabe wird erlindungsgemäß gelöst durch die Kombination der beiden bekannten Linzelmei!.-male:

a) Neigung der Schwenkachse nach vorn,

b) Neigung der Schwenkachse nach außen.

Diese Anordnung bringt die Einstellwinkeländerung des schwenkbaren Außenflügelteils in eine solche Phase zum Schwenkungswinkel, daß im praktisch vorkommenden Schwenkwinkelbereich zwischen eventuell leichter Vorpfcilung (negative Pfeilung) bis zu starker Riickpfeilung der Einsteilwinkel sich stets gleichsinnig abnehmend ändert, ohne daß ein Umkehrpunkt passiert wird. Gleichzeitig nimmt die V-Stellung im genannten Bereich stets zu.

Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich insbesondere aus der Kombination des erfindungsgemüß gelagerten Außenflügelteils mit einem festen Inncnflügcltcil. Wird nämlich nur der Außcnflügeltcil zurückgeschwcnkt, so verkleinert sich nur dessen Einstellwinkel, so daß bei gleichem Gcsamtauftiicb des Tragflügels der Auftriebsanteil des zurückgeschwenkten Teils sich verringert, der des festen Innenlliigelteils jedoch erhöht. Der Innenflügelteil übernimmt den Aiiftriebsvcrlust des Außenflügelteils. Auf diese Weise kann der durch das Zuriickschwenken und die damit notwendigerweise verbundene Anslellwinkclvcrringerung hervorgerufene Auftriebsverlust ohne Auftriebsantcil des arrodynamisch ungünstigen Rumpfe» kompensiert werden.

Die Verschiebung der Auftriebsresulticrenden nach vorn führt dazu, daß kein oder nur ein geringer Trirtimablrieb am Leitwerk erforderlich ist. Zwar muß bei zurUckgcschwenktcm Außcnflügeltcil mit geringem Einslellwinkel bei gleicher Fluggeschwindigkeit ein etwas höherer Anstellwinkel geflogen werden, um den erforderlichen Auftrieb zu erreichen, jedoch dient die zurUckgeschwenkte Lage der Flügel dem Plug mit hohen Geschwindigkeiten, so daß bei

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diesen eine negative Anstellung des Fliiggmp
vermieden werden kann. Da außerdem infolge des geringen kopflastigen Moments kleinere Trimm- «hlriebe erforderlich sind, wird eine zweifache Widerstaiulsverringerung erzielt. Die Stärke des 'j durch die Erfindung sich ergebenden EITektes hängt von der Neigung der Schwenkachse ab.

Das Anheben der Flügelspitze hat zusätzlich noch ilen Vorteil, daß der Höhenabstand zu einem am !Rumpf angeordneten Höhenleitwerk beim Zurückschwenken größer wird, wenn das Höhenleitwerk ursprünglich in der Ebene des vorgcpfcillcn Flügels iider darunter gelegen hat.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Außenflügel in seiner vorgeschwenkten Lage einen positiven Einstellwinkel aufweist. Es ergeben sich dadurch in bekannter Weise Vorteile bei Start und Landung, da bereits beim Ro'len am Boden der Flügel einen Auftrieb liefern kann, welcher ein positives Moment um den Auflagepunkt des Hauptfahrwerks und dadurch besgcie Normalstartmöglichkeit (Aufrichten) bewirkt. Außerdem ist bei gegebenem 'Anstellwinkel der Rumpfbug des Flcugzcuges weiter nach unten geneigt, •o dall der Pilot eine bessere Sicht hat.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt eier Außenflügel in seiner vorgeschwenkten Lage etwa horizontal, d. h. etwa in der durch die Fhigzcuglängs- und -querachse bestimmten Ebene. Damit ergibt sich bei zurückgeschwenkter Lage des Flügel-Iiußcntcils eine positive V-Form, was sich in bekannter Weise günstig auf die Schiebe-Rollmomente auswirkt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Neigung der Schwenkachse vei Jindcrbar ist. Dabei kann durch eine Veränderung tier Größe des Neigungswinkels die Stärke des Ellektes bcr'immt werden, während eine Änderung der Neiguiigsriehtiing die Phasen der sinusförmigen Änderungen der Anstellung und V-Steiliing becm-Pußt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden naher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 scheinatisch eine Draufsicht auf einen Mügel mit variabler Pfeilung,

F ig. 2 eine Seitenansicht eines Flügels gemäß

Fig· I.

Fig. 3 eine Rückansicht eines Flügels gemäß den

Fi g. 1 und 2,

F"ig. 4 einen Schnitt durch einen Mügel gemäß F i £. 1 entsprechend der Linie IV-IV,

F~ig. 5 ebenfμl!s einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV, jedoch bei zurückgepfeilten: Flügel.

Der au einem Flugzeugrumpf 1 befestigte Tragflügel besteht aus einem festen fnne;iflügeltcil 2 und einem schwenkbaren Außenflügelteil 3. Der Außenflügelteii ist um die zur Sehnenebene des Außenflügelteils geneigte Achse 4 schwenkbar. Der Schwenkbereich des Außenflügclteils liegt etwa zwischen einem Pfcilwinkel φ der Vorderkante von 20 bis 70°.

Die Neigung der Schwenkachse 4 in der ZY-Ebene ist beispielsweise Λ,, die Neigung in der ZK-Ebene istiV. wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Ist der Winkel ft, groß und der Winkel iV klein, so erfolgt beim Zurückschwunkcn des Außeiillügels 3 anfangs vorwiegend eine Anhebuiig der Außenllügelspilze, während die Abnahme des Einsiellvvinkels 1 anfangs gering ist. Ist demgegenüber der Winkel Λ groll um 'ler Winkel Λ, klein, so ergibt sich beim Zuriickschwenken anfangs eine starke Verminderung des Einstellwinkels r bei zunächst nur geringer Anhehuni: der AuüenlHigelspitze. In den Fig. 2 und 3 ist der Deutlichkeit halber eine stark übertriebene Aiihebung der Aul'eniUigelspkze sowie ein bis zu einem negativen Winkel;., veränderter Einstellwinkel dargestellt.

Wie weiterhin aus F i g. 2 hervorgeht, ist der Einstellwinkel >, des ungepfeilten Flügels positiv, so dall sich für die Start- und Landellugplwse sowie für das Rollen am Boden in bekannter Weise die weiter vorn beschriebenen Vorteile er^.-oen.

In F i g. 4 ist ein Schnitt tlirch einen ungepfeilten Flügel entsprechend der Linie IV-IV dargestellt. F.s ergibt sich em Profil mit einer verhältnismäßig geringen Profiltiefe /, und infolgedessen großer relaiiver Profildicke. Der Einstellwinkel i, ist, wie bereits an Hand der F i g. I erläutert, positiv.

Durch das Ziirückschwenken des Flügels ergibt sich entlang der Schnittlinie IV-IV ein Profil mit einer erheblich größeren Profilliefe /.,, so daß es eine für den Schnellllug günstigere, weil geringere relative Profildicke aufweist. Außerdem ist die Profilsehne nicht mehr gerade wie in Fig. 4, sondern >m Sinne einer negativen Profilwölbung geknickt. Wie bereits beschrieben, wird auf diese Weise das kopflastige Flügelmoment verringert, so daß die durch die Schwenkung hervorgerufene Verlagerung des AuI-triebsmittelpi.inktes nach hinten teilweise oder ganz kompensiert werden kann und keine bzw. nur eine geringere Trimmung durch das Höhenleitwerk erforderlich ist.

Claims (4)

Patentansprüche"

1. Tragflügel mit einem fest angeordnelen Innenflügelteil und einem um eine Hochachse schwenkbaren Außenflügelteil, gekennzeichnet durch die Kombination der beiden bekannten Einzelmcrkmale:

a) Neigung der Schwenkachse (4) nach vorn,

b) Neigung der Schwenkachse (4) nach außen.

2. Tragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Außenllügelteil (3) in seiner nach vorn geschwenkten Lage einen positiven Einstellwinkel (r,) aufweist.

3. Tragflügel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß jeder Außenllügelteil (3) in seiner nach vorn geschwenkten Lage etwa in der durch die Flugzeuglängsachse (X) und -querachse (Y) gegebenen Ebene liegt.

4. Tragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung (Λ,, Λ..) der Schwenkachse (4) veränderbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen