DE1781322B - Tragflügel mit einem oder mehreren in Richtung seiner Spannweite sich er streckenden Holmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tragflügel mit einem oder mehreren in Richtung seiner Spannweite sich erstreckenden Holmen. Die Holme bilden in der Regel mit der Flügelbespannung zusammen einen oder mehrere geschlossene Kästen, welche zur Aufnahme der den Flügel belastenden Quer-, Biege- sowie Torsions-Kräfte geeignet sind.

Bei den bisher bekannten Flügelkonstruktionen sind die Holme regelmäßig aus einem einheitlichen Material, beispielsweise Aluminium oder Holz, gefertigt. Bei reinen Metallholmen mit ihrer geringen Eigendämpfung besteht dabei die Gefahr erhöhter Flatterneigung. Bei Holmen aus Holz ergibt sich dagegen stets die besondere Schwierigkeit, diesen Werkstoff mit den Beschlagen beispielsweise zur Überleitung der den Flügel belastenden Kräfte in den Rumpf zu verbinden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Tragflügel der eingangs genannten Art mit Holmen hoher Festigkeit, guten Dämpfungseigenschaften sowie zuverlässigen, organisch mit den Holmen verbundenen Beschlägen zu schaffen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Holm aus miteinander verklebten hochfesten metallischen und nichtmetallischen Materialschichten besteht, die in vertu.alen Ebenen liegen und von der Holmwurzel ausgehend um so kürzer sind, je weiter sie außen liegen, so daß sich ein Träger mit stufenweise abnehmender Breite ergibt.

Die metallischen Schichten verleihen dem Holm insbesondere hohe Druckfestigkeit. Außerdem können sie mit den erforderlichen Beschlägen harmonisch verbunden werden oder selbst in derartige Beschläge auslaufen. Die nichtmetallischen Materialschichten sorgen für eine gute Eigendämpfung des gesamten Hohnes und verleihen insbesondere bei Verwendung von modernen Kunststoffen dem Holm Leichtbaut^:genschaften bei hoher Festigkeit. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß der erfindungsgemäße Holmaufbau die Möglichkeit gibt, mit einfach und billig herzustellenden Grundstrukturen, nämlich einfachen Flachprof ^:Ien, einen Hohn annähernd gleicher Festigkeit herzustellen. Zu diesem Zweck wird der gesamte Schichtenbiock so aufgebaut, daß die weiter außen liegenden Schichten jeweils von der Holmwurzd ausgehend früher auslaufen als die weiter innen liegenden Schichten. Auf diese Weise ergibt sich ein Hohn, dessen Querschnittt zur Flügelspitze hin entsprechend seiner Belastung ständig abnimmt.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß die nichtmetallischen Materialschichten aus harzgetränkten Fasermatten bzw. -bündeln hergestellt sind. In den letzten Jahren ist man dazu übergegangen, die bei der Herstellung von Flügeln für Luftrahrzeuge verwendeten Materialien wie Holz, Gewebe oder Metall durch moderne Werkstoffe zu ersetzen. Dazu gehören faserverstärkte Kunststoffe, wie glasfaserverstärkte und härtbare Kunstharze einschließlich Polyesterharzen und Epoxyharzen, welche sich durch ihr geringes Gewicht bei hoher Festigkeit auszeichnen. Außerdem sind diese Werkstoffe sehr korrosionsfest und weisen eine gute Eigendämpfung auf. Ihr weiterer großer Vorteil ist, daß sie in einfacher Weise beliebig formbar sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, sind längs der Innenkanten zwischen den Holmen und der Flügelbespannung Längsstringer aus harzgetränkten Faserbündeln vorgesehen. Diese Faserbündel haben die an sich bekannte Aufgabe, die Biegefestigkeit des Flügels zu erhöhen. Wegen des in seinem Querschnitt diskontinuierlich abnehmenden Holmes sind jedoch harzgetränkte Faserbündel bei der erfindungsgemäßen Konstruktion besonders günstig als Stringer, da sich diese dem Querschnittsverlauf des Holmes leicht anpassen lassen.

In konsequenter Fortführung des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft, einen Tragflügel mit erfindungsgemäß ausgebildeten Holmen in an sich bekannter Weise so aufzubauen, daß zwischen den Holmen jeweils Stützkerne aus härtbaren Schaumstoffen angeordnet sind, welche mit den Holmen, den Stringern sowie der Flügelbespannung verklebt sind.

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

F i g. 1 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht eines Flügels mit erfindungsgemäß ausgebildeten Holmen,

F i g. 2 schematisch einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 schematisch in Seitenansicht einen Holm bzw. Träger des Flügels und

F i g. 4 schematisch eine Draufsicht des Trägers nach Fig. 3.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Flügel ist im ganzen mit 10 bezeichnet. Der Flügel 10 weist einen im wesentlichen aus dem Kern bestehenden Innenteil 11 und eine im ganzen mit 12 bezeichnete Bespannung auf. Die Vorderkante des Flügels 10 ist mit 14, die hintere Kante mit 15, die Flügelspitze mit 16 und der Flügelansatz mit 17 bezeichnet. Eine erste Steuer- oder Trimmklappe 18 und eine zweite derartige Klappe 19 sind schwenkbar an der Hinterkante 15 des Flügels 10 angebracht. Der Innenteil 11 des Flügels weist eine Anzahl von zellenartig angeordneten bzw. ausgebildeten Kunststoffschaumelementen 20-31 auf. Das Schaumelement 20 ist im wesentlichen an der Vorderkante 14 angeordnet, das Element 29 im Bereich der Hinterkante 15 und die Elemente 22-28

eines hinter dem anderen dazwischen. Das Schaumelement 31 hat im wesentlichen die Gestalt einer Flügelspitze und ibt im Bereich der Flügelspitze 16 angeordnet. Eine Anzahl von im wesentlichen flach und eben ausgebildeten Trägern oder Höhnen 32-40 sind parallel zueinander und mit Abstand von dem Ansatz 17 bis zur Flügelspitze 16 reichend angeordnet Die Holme 32-40 liegen in im wesentlichen parallelen Ebenen, die ihrerseits im wesentlichen senkrecht zu der Ebene liegen, welche die Vorderkante 14 und die hinteis Kante 15 enthält. Die Holme 32-40 sind abwechselnd mit den Schaum-Kunststoffelementen 20-29 hintereinander angeordnet und mit diesen Elenenten verbunden. Zwischen Teilen der Holme 36 und 37 sowie 37 und 38 befinden sich Brennstoff-Tank-Elemente 43 bzw. 44. Die Tankelemente 43 und 44 sind im wesentlichen im Bereich des Ansatzes 17 ingeordnet und mit den daneben liegenden Holmen verbunden. Das Brennstoff-Tank-Element 44 weist einen Auslaß 46 im wesentlichen im Bereich des Ansatzes 17 und einen Füllstutzen 48 mit Deckel 49 auf.

Die einzelnen Brennstoff-Tank-Elemente 43 und 44 können gegebenenfalls auch über nirht gezeigte öffnungen bzw. Leitungen miteinander verbunden sein. An der Voiderkante 14 ist etwa im Bereich der Flügelspitze 16 ein Staurohr 50 angebracht, aas seinerseits über Leitungen 51 bzw. 52 angeschlossen ist, die durch den im Bereich der Vorderkante 14 befindlichen Teil des Kerns Il laufen. Eine erste Steuerstange oder Betätigungsstange 54 steht in Wirkverbindung mit der Steuerklappe 18 und eine zweite Steuerstange 55 in Wirkverbindung mit der Steucrklappe 19.

In Fi₀.2 ist schematisch ein Schnitt durch den Flügel 10 nach F i g. 1 in der Weise dargestellt, daß die verstärkte Bespannung im Schnitt erscheint. Die Verspannung 12 besteht aus einem oberen Abschnitt 58 und einem unteren Abschnitt 59, wobei diese Teile der Verspannung im wesentlichen die obere bzw. untere Gesamtoberfläche des Flügels bilden. Die Abschnitt 58 und 59 sind im Bereich der Flügelvorderkante 14 durch einen Bespannungsabschnitt 61 miteinander verbunden und ebenso im Bereich der Hinterkante 15 durch euien im wesentlichen vertikal verlaufenden Bespannungsabschnitt 62. Die Bespannung weist somit eine nach außen weisende Oberfläche 64 und eine auf den Kern zu weisende Fläche 63 auf. Die auf den Kern ?.u weisende, innere Oberfläche 63 ist im Bereich des Kerns mit diesem verbunden, so daß ein einheitliches Bauteil entsteht. Die Holme 32-40 erstrecken sich jeweils von der Unterseite des Bespannungsabschnitts 59 bis zur gegenüberliegenden oberen Bespannungsscite 58 und sind damit jeweils befestigt. 2 Leisten 65 sind anliegend an jeder Kernflächc 63 und an jedem Holm 32-40 ausgebildet. Die Leisten 65 erstrecken sich in Längsrichtung der Holme und bestehen aus Verstärkungsfasem, die iß einem gehärteten Kunstharz-Klebstoff eingebettet sind. Eine durch den Holm 37 führende Durchführung 66 verbindet die Tankelemente 43 i'nd 44.

In den F i g. 3 und 4 sind schematisch in Seiten- und Stirnansicht ein Holm 70 dargestellt. Alle Holme 32-40 sind etwa so ausgebildet, wie der einzeln erläuterte Holm 70. Dieser Holm ist ein langgestrecktes, im wesentlichen ebenes Bauelement mit einem ansatzseitigen Ende 71 und einem der Flügelspitze entsprechenden Ende 72. Der Holm 70 weist zunächst ein erites längs verlaufendes und im wesentlichen ebenes Element 73 mit großer Festigkeit auf, dessen Abmessungen etwa dem Umriß des Hohnes 70 entsprechen. Ein zweites bzw. drittes längs verlaufendes Element

74 bzw. 75 ist jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Elementes 73 angeklebt. Sie erstrecken sich vom Ansatzende 71 aus in Richtung zum flügelspitzenseitigen Ende 72, wobei sie etwa an der Stelle 76 enden. Die Umrisse der Elemente 74 und 75 entsprechen dabei etwa dem Umriß des Hohnes 70 zwischen der Stelle 76 und dem ansatzseitigen Ende 71. In ähnlicher Weise sind eine vierte bzw. fünfte Schicht '7

. bzw. 78 mit hoher Materialfestigkeit an die Schichten

74 und 75 geklebt; diese weiteren Elemente reichen vom ansatzseitigen Ende 71 bb zu einer Stelle 79 zwischen der Stelle 76 und dem «csatzseitigen Ende 71. Eine sechste bzw. siebente Schicht hoher Festigkeit 81 bzw. 82 ist jeweils mit den Schichten 77 bzw. 78 verklebt. Sie erstrecken sich von dem ansatzseitigen Ende

so 71 'ns zu einer Stelle 83 zwischen der Stelle 79 und dem Ansatz 71. Eine achte bzw. neunte Schicht 84 bzw. 85 von hoher Festigkeit ist jeweils an die Elemente 81 bzw. 82 geklebt. Sie erstrecken sich vom Ansatz 71 bis zu einer Stelle 86 zwischen der Stelle 83 und dem Ansatz 71. Eine zehnte bzw. elfte Schicht hoher Festigkeit 87 bzw. 88 ist jeweils an den Schichten 84 bzw. 85 angeklebt. Sie enden bei der Stelle 89 zwischen der Stelle 86 und dem Ansatzende 71. Am bnsatzseitigen Ende 71 des Holmes 70 sind Öffnungen

91 und 92 (s. F i g. 4) ausgebildet, welche zur Befestigung des Flügels an einer entsprechenden Ansatzstelle am Rumpf dieaen.

Zweckmäßig werden die Schichten, z. B. d'e Schicht 73, aus einem Leichtmetall, z. B. Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium/Magnesium-Legierung hergestellt, und die Schichten 74 und

75 sind aus faserverstärktem Kunststoff, z.B. glasfaserverstärktem Epoxydharz hergestellt. Die Elemente 77, 78, 84 und 85 bestehen aus einem Metall wie das Element 73 und die Elemente 81, 82. 87 und 88 aus glasfaserverstärktem Kunstharz, wobei das Fasermaterial in Form eines Gewebes vorliegen soll, dessen größte Festigkeit in der Hauptrichtung des Holms liegt. Ersichtlich besteht also ein Holm aus abwechselnden Schichten aus Metall und verstärktem ausgehärtetem Harz.

Die Holme 32-40 und 70 werden dadurch hergestellt, daß man zunächst die Metallschichten bzw. die nichtmetallischen Schichten einzeln herstellt und diese Schichten dann miteinander verklebt oder auf andere geeignete Weise miteinander verbindet.

Man stellt die Streifen 65 her, indem man die Holme und die Kernteile zusammensetzt und dadurch verklebt, daß man ein mit aushärtbarem Harz gesättigtes Glasgewebe in Längsrichtung in diejenigen Nuten legt, die von den Abkantungen an den Kunststoffblöcken und den jeweils daneben liegenden Holmen gebildet werden. Die vorgefertigten Bespannungsabschnitte werden dann mit den Schaumelementen, den Kanten der Holme und den Streifen verklebt. Die Streifen erhöhen die Festigkeit des ganzen Bauteils. Ein so hergestellte«· Flügel ist äußerst fest und weist eine niedrige Biegefrequenz auf, und zwar im Vergleich mit nach bekannten Verfahren hergestellten

Flügeln sowohl hinsichtlich der natürlichen Schwingungen als auch der Torsionsschwingungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Tragflügel mit einem oder mehreren in Richtung seiner Spannweite sich erstreckenden Holmen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohn (71) aus miteinander verklebten hochfesten metallischen (73,77,78,84,85) und nichtmetallischen Materialschichten (74, 75, 81, 82, 87, 88) besteht, die in vertikalen Ebenen liegen und von der Hohnwurzel (71) ausgehend um so kürzer sind, je weiter sie außen liegen, so daß sich ,'in Träger mit stufenweise abnehmender Breite ergibt.

2. Tragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmetallischen Materialschichten (74,75,81,82,87,88) aus harzgetränkten Fasermatten bzw. -bündeln hergestellt sind.

3. Tragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Innenkanten zwischen den Holmen und der Flügelbespannung Längsstringer (65) aus harzgetränkten Faserbündeln vorgesehen sind.