DE1908476U - Flugzeug. - Google Patents

Description

UIr. Winter PA 790CC1 Al mm

Patentingenieur Γ*h_a III Q D / * J H ]fio4
(K) Bremen 1, Emii-Trinkler-Sir. ß " ^F

Telefon: 444246

S¹W 2250 a Bremen, den 14.11.1962

Focke-Wulf Gesellschaft mit "beschränkter Haftung,

Bremen-Flughafen

Ausbildung einer Spoilersteuerung an Plugzeugen

oder Flugkörpern

Unter einem Spoiler wird ein senkrecht oder nahezu senkrecht aus dem Strak der äußeren Begrenzungswand eines
Flugzeugs herausragender meist- aus- und -einfahrbar angeordneter χl&clier Störkörper verstanden, dessen Aufgabe
es ist, eine quer zur Flugrichtung wirkende Kraft auf
die den "Spoiler, d. h. den Störkörper tragende Wand auszuüben, wenn diese Wand von einem strömendem Medium,
z. B. von der Außenluft oder von einem Gasstrahl bespült wird. Die Wand kann dabei Teil der Beplankung eines Trag· flügeis oder des Leitwerkes aber auch Teil der Innenwand einer Schubdüse sein.

Spoiler finden dann Anwendung, wenn mit geringen Verstell kräften und kleinen Verstellwegen schnell eine relativ
große Querkraft im Sinne einer Steuerwirkung erzielt
werden soll.

Vor einem herausgestellten Spoilerkörper entsteht ein Au; stau der Außenluft oder vorbeiströmender Gase. Dies
hat ein Abreißen der an der Wand anliegenden strömenden
Grenzschicht zur Folge, wodurch wiederum vor dem Spoilerkörper ein Strömungstotgebiet entsteht, was die Wirkung
des Spoilers gegenüber reibungsloser Strömung stark---- vermindert. — . " -

- 2

— 2 —

Die Erfindung verfolgt nun den Zweck, diese Wirkungsminderung ganz zu vermeiden und darüber hinaus die Wirkung von Spoilern noch wesentlich zu vergrößern, ohne daß größere Störkörper mit entsprechend kräftigeren Verstellorganen zur Anwendung gelangen müssen.

Erfindungsgemäß wird dies grundsätzlich dadurch erreicht, daß in Flugrichtung vor den Störkörpern innerhalb ihres Staubereiches in der den Störkörper tragenden Begrenzungswand, z. B. in dem Beplankungsblech eines Flugzeugbauteils, Durchbrechungen angeordnet sind, die so wirken, daß ein Druckausgleich zwischen den beiden Wandseiten erfolgen kann. Die Stauluft fließt dabei kontinuierlich nach der dem Spoiler entgegengesetzten Wandungsse it. e ab.

Bringt man die Durchbrechungen mit einer Absaugevorrichtung in Verbindung, so läßt sich die Wirkung noch weiter steigern.-

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Wirkungssteigerung eines Spoilers, vorzugsweise für Flugkörper mit Überschallströmung und gerade aufsitzendem Verdichtungsstoß ist darin zu erblicken, daß man die in Flugrichtung am weitesten vorn befindlichen Durchbrechungen einer vor dem Spoiler befindlichen Gruppe solcher Durchbrechungen in einem Gebiet reibungsloser Strömung anordnet.

Wegen der erheblichen Verbesserung des Wirkungsgrades von Spoilern ist man in der Lage, diese Steuermittel bei neuzeitlichen Schnellflugzeugen an Tragflügeln und Leitwerksflossen geringer Dicke anzuwenden, da die Spoilerkörper klein gehalten werden können und keine raumsperrenden Betätigungsglieder im Innern solcher Bauteile erfordern."Auch am hinteren Rand der relativ" dünnen Wandung von Schubdüsen schneller spindelförmiger Flugkörper, z. B. Raketen, lassen sich Spoiler einbauen,

_ 3 —

die in Verbindung mit in der Stauzone vor den Spoilern vorgesehenen Wanddurchbrechungen einen sehr guten Wirkungsgrad aufweisen.

Die Wirkungsweise und Ausbildung von erfindungsgemäß ausgeführten Spoilersteuerungen wird nach- . ^; stehend an Hand der Zeichnung erläutert:

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die bekannte Wirkungsweise eines Spoilers ohne Wanddurehbrechung an einem Überschallflugkörper;

Pig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Sonderfall, wenn nämlich auf der den Spoilerkörper aufweisenden Wand eine Grenzschicht nicht vorhanden wäre.

Pig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine

mit Spoiler versehene Wand mit erfindungsgemäß im Staubereich des Spoilerkörpers vorgesehenen Wanddurchbrechungen.

Fig. M- zeigt einen Querschnitt durch eine mit Spoiler versehene Wand, wobei auf der dem Spoiler abgekehrten Wandseite ein Umlenkkörper für die durch die Durchbrechungen strömende Luft vorgesehen ist. Der Umlenkkörper bildet zusammen mit der Wandrückseite einen Führungskanal für die durch die Wanddurchbrechungen strömende Luft.

Fig, 5 zeigt eine Ausführung, bei welcher der Störkörper (Spoiler) in bestimmter WirJs stellung einen Verschluß für den Führungskanal nach Fig. 4- bildet.

Auf der einseitig von einem gasförmigen Medium im wesentlichen parallel zur Wandebene bespülten Wand 1 steht ein im Winkel von 90° aus der Wand herausgefahrener flacher Störkörper (Spoiler) 2, vor dem sich ein Strömungstotgebiet 3 gebildet hat, das vpn einer Grenzschicht 4 überströmt wird. Auf dem Strömungstotgebiet 3 bilden sich zwei im Winkel zur Ebene der Wand 1 sich erstreckende Verdichtungsstöße 5 und 6, die sich zu einem gemeinsamen Verdichtungsstoß 7 vereinigen. Die Hauptströmungsrichtung der ungestörten Strömung ist in Pig. 1 mit dem Pfeil 8 bezeichnet worden. Der aus der Wand T ausfahrbare und wieder einfahrbare Spöilerkörper 2 kann in Richtung des Doppelpfeils 9 verstellt werden»

Wäre nun keine Grenzschicht vorhanden, so würde sich vor dem Spoiler 2 ein senkrecht zur Wand 1 sich erstreckender sehr starker Verdichtungsstoß 10 ausbilden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Druck hinter einem solchen gerade aufsitzenden Verdichtungsstoß 10 ist wesentlich höher als hinter einem schrägen Verdichtungsstoß 5, woraus sich bei Überschallströmung etwa eine doppelt so starke auf die Wand 1 ausgeübte Querkraft ergibt.

Ebenso kann die Wirkung eines Spoilers in Unterschallströmung durch Beseitigung der Grenzschicht erhöht werden, jedoch nicht in gleich starkem Maße wie in Überschallströmung.

Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis werden nun, wie es beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dargestellt ist, in Flugrichtung vor den Störkörpern 2, also vor den Spoilern innerhalb ihres Staubereiches 3 in der die Spoiler aufweisenden Wand 1 Durchbrechungen 11 angeordnet, z. B. in Form von Bohrlöchern oder Schlitzen, durch welche die

Grenzschicht infolge des lib erdrücke s vor dem Spoiler abfließen kann. Hierdurch erhält man eine wesentliche Verbesserung der Spoilerwirkung, im Grenzfall etwa eine Verdoppelung, d. h. bei gleichem Aufwand für die Steuerorgane kann der Effekt verdoppelt werden.

Anstelle der Durchbrechungen können auch durchlässige Stellen, z. B. durch Einbau von Sieb- oder Filterkörpern in der Wand vorgesehen werden.

Eine weitere Verbesserung der Spoilerwirkung ist möglich, wenn man die Durchbrechungen oder durchlässigen Stellen in der Wand mit einer bekannten Vorrichtung zum Absaugen der Grenzschicht kombiniert.

Bei Anordnung der Spoiler in der Fähe oder unmittelbar am hinteren Rand der Wand 1 ergeben sich günstige BinbaumÖglichkeiten bei gutem Wirkungsgrad des Spoilers. Man kann dabei unter Umständen auf die Grenzschichtabsaugung ganz verzichten.

Da aber der Impuls der durch die Durchbrechungen 11 unter Druck austretenden Luft- oder Gasstrahlen, die durch Pfeile 12 angedeutet sind, dem gewünschten Spoilereffekt entgegenwirkt, ist erfindungsgemäß durch Anordnung von Luftleitkörpern oder besser gesagt Luftumlenkkörpern 13 Sorge getragen werden, daß dieser Effekt sich nicht ungünstig auswirken kann. Diese Umlenkkörper sind, wie es in den Figuren 4- und 5 gezeigt ist, unter Bildung eines" Luftkanals 14 parallel zur Wand 1 und mit Abstand von dieser geführt. Die Ablaufkante 15 ist unter dem Spoiler 2 hindurchgeführt, so daß sie das hintere Ende der Wand 1 überragt. Es empfiehlt sich, die Ablaufkante etwas in Richtung zur verlängerten Wandebene hin abzubiegen. Man ■kann dadurch den aus dem Führungskanal 14 austretenden Strahl in die Richtung der Hauptströmung 8 -oder sogar

im Winkel dazu in diese hinein umlenken, wie es in Fig. zum Ausdruck kommt.- Wird die Weite des Führungskanals 14 und seine Querschnittsform der Größe und Form des Spoilerkörpers 2 angepaßt, so kann man mit diesem "bei entsprechender Verstellung den Führungskanal ganz abdecken. Die Strömung an der dem Kanal 14 entgegengesetzten Seite der Wand 1 kann dann ungestört fließen, weil dann der Spoilerkörper an dieser Seite der Wand 1 aus der Begrenzungsebene der Wand nicht vorsteht.

- 7 - Schutzansprüche

Claims (10)

Patentingenieur fi| 7 1 fiS)Bremenr.EmiUTrinidsr-fflr.5 _ 9 _ KH. / Telefon: 44« 46 ' I1W 2250 a Bremen, den 14.11.1962 Schutzansprüche

1. Ausbildung von Spoilersteuerungen an Flugzeugen oder Flugkörpern mit Schubdüse, wobei flache Störkörper (2) aus der im Strom der Außenluft liegenden äußeren Begrenzungswand (1) des Flugkörpers herausbewegt und wieder hineinbewegt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß in Flugrichtung vor den Störkörpern (2) innerhalb ihres Staubereiches (3) in der Begrenzungswand (1) des Flugkörpers Durchbrechungen angeordnet sind, die so wirken, daß die Stauluft oder Grenzschicht nach der anderen Wandseite abfließen kann.

2. Spoilersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen aus Bohrlochreihen oder einer Gruppe von Schlitzen bestehen, die sich etwa parallel zum Störkörper (2) erstrecken und deren Länge etwa der Störkörperbreite entspricht.

3· Spoilersteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (11) an eine an sich bekannte Vorrichtung zur Grenzschichtabsaugung angeschlossen sind.

4. Spoilersteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite der die Durchbrechungen aufweisenden Wand mit Abstand von dieser Umlenkkörper (13) für das durch die Durchbrechungen abströmende oder abgesaugte gasförmige Medium vorgesehen sind. - -■

5· Spoilersteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkkörper (13) aus im wesentlichen nach hinten ein- oder mehrfach abgebogenen parallel und/oder

auch, im Winkel zur Hauptströmung (8) sich erstreckenden Blechen (13,15) "bestehen.

6. Spoilersteuerung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufkante (15) äes Umlenkbleches das Ende der Wand (1) überragt und im Winkel zur verlängerten Wandebene gerichtet ist, derart, daß der umgelenkte Strahl in die Hauptströmung (8) hinter dem Spoiler eingeleitet wird.

7· Spoilersteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Durchbrechungen (11), wie z. B. Bohrlöchern oder Schlitzen, ein oder mehrere durchlässige Felder, die einen Druckausgleich ermöglichen, z. B. Filterkörper aus Drahtgespinst, vorgesehen sind.

8. Spoilersteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung oder Anordnung des z. B. quer zur Wandebene ausschiebbaren Störkörpers, daß dieser in vorbestimmter Wirklage den aus der Innenfläche der Begrenzungswand (1) und den Umlenkkörpern (13) gebildeten Gasführungskanal (14) ganz oder teilweise verschließt.

9· Spoilersteuerung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Störkörper mit den zugeordneten Wanddurchbrechungen für den Druckausgleich in der in Flugrichtung hinten befindlichen Randzone des Strömungsprofils angeordnet sind.

10. Spoilerausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei Flugkörpern mit Überschallströmung und gerade aufsitzendem Verdichtungsstoß (Fig. 2), dadurch gekennzeichnet, daß die in Flugrichtung vorn befindlichen Durchbrechungen vor dem Spoiler in einem Gebiet reibungsloser Strömung angeordnet sind.