DE1781322C - Tragflügel mit einem oder mehreren in Richtung seiner Spannweite sich erstreckenden Holmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff· einer Tragflügel mit einem oder mehreren in Richtung seiner Spannweite sich erstreckenden Holmen. Die Holmr bilden in der Regel mit der Flügilbespannung zusammen einen oder mehrere geschlossene Kästen, weiche 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 F.igendämpfung besteht dabei die Gefahr erhöhter Flatterneigung. Bei Holmen aus Holz ergibt sich dagegen stets die besondrere Schwierigkeit, diesen Werkstoff mit den Beschlagen beispielsweise zur Überleitung der den Flügel belastenden Kräfte in den Rumpf /u verbinden.

Hs ist die Aufgabe der Erfindung, einen Tragflügel der eingangs genannten Art mit Holmen hoher Festigkeit, guten Dämpfungseigenschaften sowie zu\erlässi- icn. organisch mit den Holmen verbundenen Beschlägen zu schaffen. ' '.·

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch, ge-Uist, daß jeder Holm aus miteinander verklebten hochfesten metallischen und nichtmetallischen Materialschichten besteht, die in vertikalen Ebenen liegen und von der Ho.lmWurzel'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 Beschlagen harmonisch verbunden werden oder selbst in derartige Beschläge auslaufen. Die nichtmetallischen Materialschichten sorgen für eine gute Eigendämpfung des gesamten Holmes und verleihen insbesondere bei Verwendung von modernen Kunststoffen dem Holm Leichtbaueigenschaften bei hoher Festigkeit. Ein weiterer Vori^il wird darin gesehen, daß der erfindungsgemäße Holmaufbau die Möglichkeit gibt, mit einfach undbillig herzustellenden Grundstrukturen, nämlich einfachen Flachprofilen, einen Holm annähernd gleicher Festigkeit herzustellen. Zu diesem Zweck wird der gesamte Schichtenblock so aufgebaut, daß die weiter außen heuenden Schichten jeweils von der Holmwurzel ausgehend friher auslaufen als die weiter innen liegenden Schichten. Auf diese Weise ergibt sich ein Holm, dessen Querschnitit 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 Luftfahrzeuge verwendeten Materialien wie Holz, Gewebe oder Metall durch moderne Werkstoffe zu ersetzen. Dazu gehören faserverstärkte Kunststoffe, wie glasfaserverstärkte und härtbare Kunstharze einschließlich Poi>esterharzen und Epoxyharzen, welche sich durch ihr geringes Gewicht bei hoher Festigkeit auszeichnen. Außerdem sind diese Werkstoffe sehr korrosionsfest »nd weisen eine gute Eigendämpfung auf. Ihr weiter τ 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 Flügclbespannung Längsstringer aus harzgetränkten Faserbündeln vorgesehen. Diese Faserbündel habe:; die an sich bekannte Aufgabe, die Biegefestigkeit des Fiügels zu erhöhen. Wegen d-:s in seinem Querschnir diskontinuierlich abnehmenden Holmes sind jedoch, horzgetränkte Faserbündel bei der erfindungsgemaßen Konstruktion besonders günstig als Stringer, da sich diese dem Quersehnittsverlauf des Holmes leicht anpassen lassen.

!n konsequenter Fortführ..ng 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 Stringeni sowie der Flügelbespannung.verklebt sind. ,

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

Fig. 1 eine teifgeschnittene perspektivische Ansicht eines Flügels mit erfindungsgemäß ausgebildeten Holmen,

Fig. 2 schematisch einen Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g. l·.

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

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

.· iDcr.in'iFilg.l'schemiiiiseh 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 ist im Bereich der Flügelspitze 16 angeordnet. Eine Anzahl von im wesentlichen flach und eben ausgebildeten Trägern oder Holmen 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 Z¹J der Ebene liegen, welche die Vorderkante 14 und die hintere Kante 15 enthält. Die Holme 32-40 sind abwechselnd mit den Schaum-Kunststoffelementen 20-29 hintereinander angeordnet und mit diesen Elementen verbunden. Zwischen Teilen der Holme 26 und 37 sowie 37 und 38 befinden sich Brennstoff-Tank-EIemente 43 bzw. 44. Die Tankelemente 43 und 44 sind im wesentlichen im Bereich des Ansatzes 17 angeordnet und mit den daneben liegenden Holmen verbunden. Das Brennstoff-Tank-Elem^nt 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 nicht gezeigte Öffnungen bzw. Leitungen miteinander verbunden sein. An der Vorderkante 14 ist etwa im Bereich der Flügelspitze 16 ein Staurohr 50 angebracht, das seinerseits über Leitungen 51 bzw. 52 angeschlivsen 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 Steuerstang'¹ 55 in Wirkverbindung mit der Steuerklappe 19.

In ι⁷ i g. 2 ist schematisch ein Schnitt durch den Flügel Ϊ0 nach F i g. I 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 !4 durch einen Bespannungsabschnitt 61 miteinander verbunden und ebenso im Bereich der Hinterkante 15 durch einen im wesentlichen vertikal verlaufenden Bespanni/ngsabschnitt 62. Die Bespannung weist somit eine nach außen weisende Oberfläche 64 und ein": auf den Kern zu weisende Fläche 63 auf. Die auf den Kern zu 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 Bespannungsseite 58 und sind damit jeweils befestigt. 2 Leisten 65 sind anliegend an jeder Kernfläche und an jedem Holm 32-40 ausgebildet, Die Leisten 65 erstrecken sich in Längsrichtung der Holme und bestehen aus Verstärkungsfasern, die in einem gehärteten Kunstharz-Klebstoff eingebtuet sind. Eine durch den Holm 37 führende Durchführung 66 verbindet die Tankelemente 43 und 44.

In den Fig. 3 und4 sind schematised in Seiten- und Stirnansicht ein Holm 70 dargestellt. Alle Holme 32-40 sind etwa so ausgebildet, wie der einzeln erläuterte Holm 70. Dies' ι 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 erstes län»s verlaufendes und im wesentlichen eoenes Pi.menr73 mit großer Festigkeit auf dessen Abmessungen etwa dem Umriß des Holmes 70 entsprecnen. EirTzweites bzw. drittes längs verlaufendes Element - 74 bzv 75 ist jeweils auf gegenüberliegenden Seiten ^J de. Elementes 73 angeklebt. Sie erstrecken sich vom Ansatzende 71 aus in Richtung zum flugclspiizonxeitioen Ende 72 wobei sie etwa an der Stelle 76 enden. Die Umrisse der Elemente 74 und 75 entsprechen Jabei etwa dem Umriß des Holmes^ 70 zwischen der Stelle 76 und dem ansatzseitigen Ende 71 In ähnlicher Weise sind eine vierte bzw. fünfte Schicht 77 bzw 78 mit hoher Materialfestigke.t an die Schic!-'.cn 74 .>nd 75 oeklebt: diese weiteren Elemente reu.^n vomansatzscUigcn Ende 71 bis zu einer Stelle 79/,vischen der Stelle 76 und dem ansatzseitigen Eiu.c ?!. Eine sechste bzw. siebente Sl.-.icIu hoher Festigkcu 81 bzw 82 ist jeweils mil den Schielten 77 bzw. 78 ■ -rklebt. Sie erstrecken sich von dem ansatzseit.gen hi ic *o 71 bis zu einer Stelle 83 zwischen der -telle79 ■ d de- Ansatz 71. Eine achte bzw. neunte Schieb ;4 bzw 85 von hoher Festigkeit ist jeweils an die '■ >,■-mente 81 bzw. 82 geklebt. Sie erstrecken sich vom uisatz 71 bis zu einer Stelle 86 zwischen der Stell.· S3 und dem Ansatz 71. Eine zehntr bzw. elfte Schien, oher Festigkeit 87 bzw. 88 ist jeweils an den Schi, n 84 bzw 85 angeklebt. Sie enden bei der Stelle 89 ,-■■.· ischen der Stelle 86 und dem Ansatzende 71. Am ..::■-satzseitieen Ende 71 des Holmes 70 sind öffnung η 91 und 92 (s. F ig. 4) ausgebildet, welche zur BeU-s;.-gune des Flügels an einer entsprechenden Ansatz*·',!ic am Rumpf dienen.

Zweckmäßig werden die Schichten, z. B uw Schicht 73, aus einem Leichtmetall, z. B. Aluminium. Magnesium oder einer Aluminium Map-: sium-Leuierung hergestellt, und die Schichten 74 und 75 sind "aus faserverstärktem Kunststoff, z. ß glasfaserverstärktem Epoxydharz herstellt. Die I-Iemente 77. 78, 84 und 85 bestehen aus einem Meull wie das Element 73 und die Elemente 81, 82, 87 und 88 mis »lasfaserverstärktem Kunstharz, wobei das Fasermarerial in Form eines Gewebes vorliegen s-.-.ll. dessen größte Festigkeit in der Hauptrichtung des Holms liegt. Ersichtlich besteht also ein Holm aus abwechselnden Schichten aus Metal! und verstärktem ausgehärtetem Harz.

Die Holme 32-40 und 70 werden dadurch hergestellt, daß man zunächst die Metallschichten lvw. 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 Jie Kernteile zusammensetzt und dadurch \erklebt, daß man ein mit aushärtbarem Harz gesätligtes Glasgewebe in Längsrichtung in diejenigen Nuten legt, die von den Abkantungea 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 hergestellter 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)

I 781 Patentansprüche:

1. Tragflügel mit einem oder mehreren in Richtung seiner Spannweite sich erstreckenden Holmen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Holm (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 Holmwurzel (71) ausgehend um so kürzer sind, je'weiter sie außen liegen, so daß. sich ein Träger mit stufenweise abnehmender Breite ergibt.

2. Tragflügel· nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß di · nierumetallischen Materialschichten i74. 75. 81. 8*. 87.88) aus harzgetränkten Fasernidtten 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 Faserbundeln vorgesehen sind.