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Ausfahrbare und schwenkbare Tragflügelklappe.
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Die Erfindung betrifft eine ausfahrbare und schwenkbare Tragflilgelklappe
nach DBP Nr. . . . . . . (Az. P 14 56 025.9), bestehend aus einer Vorklappe und
Hauptklappe, welche eine Doppelspaltklappe bilden und die relativ zum Flügel sowie
gegeneinander über wechselseitig angeordnete Kulissen und Rollen beweglich gelagert
sind.
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Derartige Klappen haben die Aufgabe, einen Flugzeugtragflügel, dessen
Profil normalerweise für Reiseflugbedingungen ausgelegt ist, an die verschiedenen
anderen Flugbedingungen, insbesondere Langsamflug sowie Start und Landung,anzupassen.
Zu diesem Zweck wird meist die Forderung gestellt, daß die Klappe außer den beiden
Endstellungen auch verschiedene Zwischenstellungen einnehmen kann.
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Es ist z.B. typisch für Doppelspaltklappen, daß sich die gesamte Ausfahrbewegung
in zwei Phasen aufteilt, wobei zunächst die Klappe als ganzes ohne jede Spaltöffnung
im Sinne einer Vergrößerung der-FlUgelfläche sowie der Profilwölbung verschoben
und geringfügig verschwenkt wird, worauf in der zweiten Phase im wesentlichen eine
weitere Verschwenkung unter gleichzeitiger Öffnung zweier Spalte erfolgt.
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Diese Forderung ist jedoch mit den herkömmlichen Klappenantrieben
nicht oder nur unter Inkaufnahme großer Nachteile möglich.
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Es ist bereits eine Einrichtung bekannt, bei der die Bewegungen der
Vor- und hauptklappe als Drehbewegungen um verschiedene Dreh-
pole dargestellt sind. (US-Patentschrift 2 908 454). Da jedoch diese Drehpole meistens
weit außerhalb des Profilumrisses liegen, ergeben sich störende Vorsprünge, welche
trotz sorgfältiger Verkleidung den Widerstand des Flügels erheblich erhöhen.
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Es ist auch bereits eine Lösung bekanntgeworden, bei der Doppelspalt-NasenklappenUber
in Kulissen geführte Rollen am
Tragflügel angeordnet sind (US-Patentschrift 2 938 6SO)'. Wenn die Führungsschienen
bei eingezogener Klappenlage jedoch innerhalb
des Flügelprofils
untergebracht sein sollen, was einer Forderung nach einem sauberen, widerstandsarmen
Flügelprofil entspricht, dann können diese Schienen jeweils nur schwach gee krümmt
sein. Damit ist jedoch die Forderung nach einer starken Schwenkung der Klappen nicht
zu erfüllen, da diese entsprechend der Schienenform im wesentlichen nur eine translatorische
Bewegung durchführen können.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine weitgehend beliebige, alle Forderungen
der Flügelaerodynamiker erfüllende Klappenbewegung erlaubt, welche im eingefahrenen
Zustand keiner lei über die Profilkontur hinausragende Vorsprünge aufweist und welche
überdies mit einer möglichst einfachen Betätigungsvorrichtung auskommt.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen mit der Vorklappe
fest verbundenen, über Rollen bzwO Schienen jeweils in passenden Schienen bzw. Rollen
des Tragf lügels gelagerten Kulissenträger, Welcher seinerseits ulissen für die
bewegliche Lagerung der Hauptklappe aufweist, wobei zum Antrieb der Doppel spaltklappe
ein einziger, auf den KulissentrAger wirkender Antriebsmotor od.dgl und zur Steuerung
der Relativbewegung der Hauptklappe gegenüber dem Kulissenträger eine an der Hauptklappe
angreifende Stoßstange vorgesehen ist, Die Lagerung und Betätigung der Vorklappe
entspricht damit genau der im Hauptpatent angegebenen Lösung. Dadurch, daß jeweils
im. Flügel sowie im Kulissenträger eine Rolle angeordnet ist, wobei die Rolle des
Kulissenträgere mit einer im Flügel angeordneten Schiene und die Rolle des Flügels
mit mit.einer im Kulissenträger angeordneten Schiene zusammenwirken, verkleinert
sich beim Ausfahren des Kulissenträgers der Rollenabstand, so daß für die anschließende
Schwenkbewegung die FGhrungsschienen nur geringe Krümmungsradien aufweisen müssen-,
wodurch die Schienen nicht über die Profilkontur hinausragen müssen.
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Durch die Stoßstange wird bewirkt, daß die Bewegung der Hauptklappe
gegenüber dem Kulissenträger mit der Bewegung des Kuiissenträgers selbst zwangsgekoppelt
ist. Auf diese Weise ist für die verwickelte Bewegung der gesamten Doppelspaltklappe
nur ein einziger Antriebsmotor, beispielsweise eine Schraubenspindel, erforderlich.
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Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stoßstange
als am Tragflügel schwenkbar gelagertes Teleskoprohr ausgebildet ist, welches in
einer ersten Ausfahrphase der Doppelspaltklappe auf seine Arbeitslänge ausgezogen
wird und eine hydraulische Verriegelung zur Fixierung dieser Lage aufweist. Diese
Teleskopstange dient gleichzeitig auch als Abstützung der iIauptklappe in ihren
hochbelasteten Lagen.
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Eine weitere Vereinfachung ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß
die Stoßstange an einem mit dem Kulissenträger flügelseitig gelenkig verbundenen,
in den Flügelkulissen geführten Schlitten angelenkt ist. Während der Ausfahrbewegung
der Doppelspaltklappe, während der sich also sowohl der Schlitten als auch der Kulissenträger
im wesentlichen in geraden Führungsschienen bewegen, ändert sich die Winkellage
des Schlittens zum Kulissenträger nicht, so daß auch die Stoßstange ihre relative
Lage zum Schlitten und Kulissenträger beibehält. Ge langt jedoch in der zweiten
Ausfahrphase der Kulissenträger in den gekrümmten oder abgewinkelten Teil der Führungsschiene
des Flügels, so ändern Schlitten und Kulissenträger ihre gegenseitige Winkellage,
und die Stoßstange verschiebt wegen ihrer unveränderlichen Länge die mit ihr verbundene
Hauptklappe gegenüber dem Kulissenträger, so daß sich zwischen Vor-und Hauptklappe
ein Spalt öffnet.
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Zur Fixierung der Hauptklappe in ihrer dem geschlossenen Spalt entsprechenden
Lage ist erfindungsgemäß eine an der Buptklappe und am Kulissenträger befestigte
Zugfeder vorgesehen.
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Die Kraft dieser Zugfeder ist so bemessen, daß sie den evt.
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auf die Klappen wirkenden aerodynamischen Kräften widersteht und
andererseits durch den Klappenantrieb ohne zu großen Energieaufwand überwunden werden
kann.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Scnnitt durch ein Flügelprofil
bei eingefahrenen Klappen; Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1,wobei die Klappen
in zwei verschiedenen ausgefahrenen Stellungen dargestellt sind; Fig. 3 eine andere
Ausführung des Stoßstangenantriebs für die Hauptklappe.
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Der Flügel 1 ist in herkömmlicher Weise aus mehreren Biegeholmen
2 sowie einer torsionaufnehmenden Beplankung 3 aufgebaut.
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Mit dieser Flügelstruktur fest verbunden ist einerseits die gekrümmte
Schiene 4 sowie andererseits die Rolle 5.
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,Der bewegliche Kulissenträger 6 weist seinerseits eine Rolle 7 auf,
welche in der Schiene 4 läuft, sowie eine gekrümmt Schiene 8, welche entlang der
fest mit dem Flügel verbundenen Rolle 5 gleitet. Zum Antrieb des Kulissenträgers
6 dient eine durch einen nicht näher dargestellten Motor betriebene Antriebsstange
9, welche über einen Zapfen 10 mit dem Kulissenträger beweglich verbunden ist.
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Die Vorklappe 11 ist mit dem Kulissenträger 6 starr verbunden und
bewegt sich mit diesem entlang der durch die Schienen 4 und 8 vorgegebenen Bahn.
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Die Hauptklappe 12 ist gegenüber dem Kulissenträger 4 verschiebbar
gelagert. Die Lagerung erfolgt über die beiden mit der llauptklappe 12 festverbundenen
Rollen 13, 14, welche sich in den
Führungsschienen 15, 16 des Kulissenträgers
bewegt.
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Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig. 1,wobei jedoch die Klappen
in zwei verschiedenen ausgefahrenen Stellungen dargestellt sind. Bei einer Betätigung
der Antriebsstange 9 im Sinne einer Ausfahrbewegung der Klappen wird der Kulissenträger
6 mitsamit dem fest damit verbundenen Vorflügel 11 sowie dem Hauptflügel 12 entsprechend
der Form der Schienen 4 und 8 nach hinten bewegt. Dabei bildet sich zunäscht zwischen
der Beplankung 3, dem Vorflügel 11 und dem Hauptflügel 12 noch kein Spalt , da der
Vorflügel an der Beplankung anliegt und der Hauptflügel beispielsweise durch eine
nicht näher dargestellte, an der Vorklappe und der riauptklappe an den Punkten 23
befestigte Feder in seinedam Vorflügel anliegenden Stellung festgehalten wird. Die
Stoßstange 17 wird bei dieser Phase auf die dargestellte Länge ausgezogen und in
dieser Stellung hydraulisch fixiert. Diese Klappenstellung ist in der Fig. 2 strichpunktiert
dargestellt.
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bei einer weiteren Betätigung der Betätigungsstange 9 führt der Kulissenträger
im wesentlichen eine Schwenkbewegung aus, so daß er in die mit durchgehenden Linien
gezeichnete Stellung gelangt. Der fiktive Momentanpol dieser Schwenkbewegung fällt
nicht mit dem Schwenkpunkt der Stoßstange 17 zusammen, so daß diese wegen ihrer
unveränderlichen Länge die Klappe 12 relativ zum Kulissenträger nach hinten verschiebt.
Wie Fig. 2 zeigt, bilden sich in dieser Stellung zwischen der Vorklappe 11 und der
Flügelbepiankung 3 einerseits sowie zwischen der Vorklappe und der Hauptklappe jeweils
ein Luftspalt, Welche eine die Grenzschicht beeinflussende Wirkung haben.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres AusfAhrungsbeispiel für die Betätigung der
Hauptklappe 312. Die Betätigung und Lagerung des Kulissenträgers, der Vorklappe
sowie der-Hauptklappe im Kulissenträger entsprechen genau der in den Fig. 1 und
2 dargestellten Ausführungsform und sind deshalb nicht näher dargestellt. Im Ubrigen
sind alle übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Anstelle
der längenveränderlichen und in ihrer Länge fixierbaren Stoßstange 17 tritt eine
Konstruktion, bei der am flügelseitigen Endpunkt des Kulissenträgers 6 ein Schlitten
angelenkt ist, welcher mittels der mit dem Kulissenträger gemeinsamen Rolle 7 sowie
einer weiteren Rolle 19 in der Schiene 4 geführt ist. Der Schlitten 18 trägt einen
Zapfen 20, an dem eine in ihrer Länge unveränderliche Stoßstange 21 angelenkt ist.
Das freie Ende 22 der Stoßstange ist gelenkig mit der Hauptklappe 312 verbunden.
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Solange sich der Kulissenträger 6 sowie der Schlitten 18 im wesentlichen
auf dem geraden Teil der Schiene 4 entlang bewegen, behält die Stoßstange 21 ihre
relative Lage zu beiden Bauteilen bei. In der zweiten Ausfahrphase des Kulissenträgers,
in der dieser sich in dem abgewinkelten Stück der Schiene 4 bewegte ändert sich
die gegenseitige Winkellage des Kulissenträgers 6 sowie des Schlittens 18 in der
Weise, daß die Stoßstange 21 die Hauptklappe 312 im Sinne einer oeffnung des Spaltes
zwischen der Hauptklappe und der Vorklappe verschiebt. Auf diese Weise ist für die
gesamte Klappenbewegung ein einziger Antrieb, nämlich die Antriebsstange 9 ausreichend,
so daß die im ersten Ausführungsbeispiel erforderliche hydraulische Fixierung der
Stoßstange 17 entfallen kann.