DE2002223B - Tragflügel mit Klappen zur Hochauftriebserzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tragflügel mit Klappen zur Hochauftriebserzeugung, die in eingefahrener Stellung in seine Ober- und Unterschale eingebettet und durch Schwenkarme gegenüber dem Tragflügel verschiebbar sind und dabei zugleich eine Anstellwinkeländerung erfahren.

Als Start- und Landehilfe für Luftfahrzeuge sind an Tragflügeln angeordnete Klappen bekannt, die als »natürliche« Mittel der Strömungsbeeinflussung — deren Wirkungsweise also auf rein aerodynamischen Vorgängen und Wirkungen beruht — zur Hochauftriebserzeugung dienen. Solche Flügelklappen sind als sogenannte einfache Endkiappen ein ursächlicher Tragflügelbestandteil und im inneren Spannweitenbereich nach abwärts schwenkbar angeordnet; sie können sich auch über die gesamte Spannweite erstrecken.

Darüber hinaus sind Klappen bekannt, die gegenüber dem Tragflügel in Richtung der Flügelströmung verschiebbar sind und so die Tragflügelfläche der Tiefe nach zusätzlich vergrößern. Derartige Klappen können, wie in der deutschen Patentschrift 683 504 beschrieben, in eingefahrener Stellung in Aussparungen an der Unterseite des Tragflügels eingebettet und aus dieser Lage durch Schwenkarme derart bewegt werden, daß sie beim Ausfahren zugleich eine Anstellwinkeländerung erfahren, deren Größe variabel ist. Diese Klappen sind jedoch für alle Flugzustände, bei denen ein vergrößertes Tragflügelprofil ohne wesentliche Erhöhung des Profil- bzw. Reibungswiderstandes erwünscht ist, beispielsweise für Start und Steigflug, nur begrenzt geeignet. Der zugehörige Tragflügel weist nämlich nach dem Aus- G5 fahren der Klappen an der Unterseite unstetige, den Strömungswiderstand erhöhende Krümmungsänderungen auf. Ferner erzeugen die in ausgefahrener Stellung aus dem Tragflügel herausragenden Verstell- und Führungselemente einen unerwünschten zusatzlichen Luftwiderstand. Diese Klappen sind also im wesentlichen nur für die Landung vorteilhaft.

Bei einem weiteren bekannten Tragflügel (USA.-Patentschrift 2 405 726) mit einer Klappe zur Hochauftriebserzeugung ist diese in eingefahrener Stellung in die Ober- und Unterschale des Tragflügels eingebettet. In dieser Stellung dient die Profilhinterkante der Klappe zugleich als Profllhinterkante des Tragflügels. Die Klappe wird also in eingefahrener Stellung von der Tragflügelschale nur teilweise ummantelt, wobei die zum Ausfahren einen Spalt begrenzenden Hinterkanten der Ober- und Unterschale an der Profilhinterkante der Klappe anliegen. Bei einer derartigen Anordnung muß die Klappe nahezu über ihre gesamte Profiltiefe dieselbe Dicke aufweisen. Dies hat zur Folge, daß der Tragflügel bei voll ausgefahrener Klappe kein aerodynamisch optimales Profil mehr aufweist. In eingefahrener Stellung der Klappe hat der Tragflügel im Bereich seiner Hinterkante (Übergang Ober- und Unterschale / Profilhinterkante, Klappe) keine glatte Oberfläche, was für den Schnellflug von Nschteil ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen für unterschiedliche Flugzustände durch Klappen veränderbaren Tragflügel zu schaffen, dessen Gesamtprofil bei jeder Klappenstellung weitgehend oder ganz in sich geschlossen ist, also weder Spalte noch Einbuchtungen aufweist, und der im Bereich seiner Hinterkante entsprechend der jeweiligen Stellung der Klappen an deren Profil angepaßt werden kann. ?\ιτ Veränderung des Tragflügelprofils die Klappen in einfacher Weise verstellbar

Dazu wird bei einem Tragflügel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ober- und/oder Unterschale des Tragflügels an ihrer Hinterkante mittels der Klappen spreizbar sind.

Nach der USA.-Patentschrift 3 179357 ist zwar ein im Flug veränderbarer Tragflügel bekannt, dessen Fläche im Bereich seiner Hinterkante vergrößert und dessen Profilkrümmung dauei verändert werden kann. Dazu ist jedoch ein komplizierter Mechanismus erforderlich; außerdem muß die Außenhaut des Tragflügels gummielastisch sein und wird dadurch besonders störanfällig.

Demgegenüber wird nach der Erfindung ein veränderbarer Tragflügel durch an seiner Hinterkante aus der Schale heraus bewegbare Klappen erreicht, ohne daß diese und der Tragflügel durch gummielastische Materialien fest verbunden werden müssen. Dennoch vergrößern die Klappen in ausgefahrener Stellung die Tragflügelwölbung und -fläche praktisch nahtlos und ohne Spalt, wobei der Tragflügel entsprechend der jeweiligen Stellung der Klappen an deren Profil angepaßt ist. Diese Anordnung ist damit für den Langsamflug, bei dem ein guter Gleitwinkel erwünscht ist, oder den Steigflug besonders geeignet. In eingefahrener Stellung können die Klappen von der Tragflügelschale vollständig ummantelt sein. Es wird somit in jeder Stellung der Klappen ein aerodynamisch optimales Profil erreicht.

Zur Erhöhung der Festigkeit des zu verwendenden biegsamen Schalenmaterials kann man zumindest den hinteren unteren Teil desselben aus faserverstärktem Kunststoff herstellen.

Damit sich die Klappen beim Ausfahren ohne besondere Führungseinrichtungen nach abwärts bewegen und dabei verdrehen lassen, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Klappen durch Schwenkarme am Tragflügel, angelenkt sind und der flügelfeste Schwenkbolzen zu der Profllebene des Tragflügels und der klappenfeste Schwenkbolzen in der Profllebene der Klappe geneigt ist.

Die Erfindung ist an Hand eines Beispiels, wie in der Zeichnung dargestellt, nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht eines teilweise aufgebrochen dargestellten Tragflügels mit von seiner Schale ummantelten Klappen,

F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht des Tragflügels nach F ί g. 1 bei ausgefahrenen Klappen,

F i g. 3 einen Schnitt in Richtung der Flügeltiefe im Bereich der Hinterkante des Tragflügels nach Fig. 1,

F i g. 4 einen Schnitt wie F i g. 3, jedoch gemäß F i g. 2 und

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines Schwenkarmes.

Der Tragflügel nach F i g. 1 bzw. F i g. 2 ist mit einer Schale 1 versehen, die im Bereich der Hinterkante 2 spreizbar ist. Dabei ist vorgesehen, daß der obere sowie der untere Teil der Schale 1 durch einen Steg 3 miteinander verbunden sind, der bei 60 °/o der Flügeltiefe etwa parallel zur Holmachse 4 verläuft. Außerdem besteht der hintere untere Teil 5 der Schale 1 aus faserverstärktem Kunststoff; die einzelnen Faserfäden dieses Schalenmaterials verlaufen zweckmäßig in Richtung der Flügeltiefe und im wesentlichen parallel zueinander. Damit kann insbesondere dieser Bereich der Schale 1 hohen Biegebelastungen ausgesetzt werden.

Zur Vergrößerung der Tragflügelwölbung und -fläche dienen hinter dem Steg 3 angeordnete und sich in Spannweitenrichtung erstreckende Klappen 6 und 7, die in eingefahrener Stellung (F i g. 1 bzw. F i g. 3) von der Schale 1 vollständig ummantelt und durch Schwenkarme 8 bzw. 9 gegenüber dem Steg 3 verschiebbar sind. Die Schwenkarme 8 und 9 sind mittels Bolzen 10 bzw. 11, die in F i g. 1 bzw. F i g. 2 nur schematisch dargestellt sind, am Steg 3 angelenkt. Dabei sind die Bolzen 10 und 11 gegenüber der Vertikalen in Richtung der Tragflügelwurzel geneigt mit dem Steg 3 fest verbunden. Zur Verbindung der Klappen 6 und 7 mit den Schwenkarmen 8 bzw. 9 sind weitere an den Klappen 6 und 7 befestigte Bolzen 12 bzw. 13 vorgesehen, die ebenfalls geneigt sind, jedoch in Richtung der Holmachse 4 bzw, in einer rechtwinklig zum Steg 3 verlaufenden vertikalen Ebene (vgl. insbesondere Fig.3).
Bei dieser Anordnung können die einzelnen Klap-

S pen 6 und 7 ohne zusätzliche Lenk- und Führungselemente teilweise oder vollständig aus dem Tragflügel heraus bewegt werden, wobei sie die Schale 1 spreizen. Dazu brauchen die Schwenkarme 8 und 9 lediglich in Richtung der Hinterkante 2 verschwenkt

to zu werden, was durch eine einfache Stoßstange möglich ist. Die Klappen 6 und 7 werden dabei entsprechend der Neigung der Bolzen 10,12 bzw, 11,13 zwangsweise nach abwärts bewegt und gedreht; in ausgefahrener Stellung bleibt die Schale 1 durch die

is Klappen 6 und 7 gespreizt. Das Gesamtprofil des Tragflügels ist also auch nach dem Ausfahren in sich geschlossen. Soweit erforderlich, können für die einzelnen Klappen 6 und 7 weitere Schwenkarme vorgesehen sein. Um bei ausgefahrenen Klappen 6 und 7

ao ein Ablösen der Strömung im Bereich der Tragflügelhinterkante 2 zu vermeiden, können diese jeweils mit einem Spalt zur Grenzschichtbeeinflussung versehen sein.

Die in ausgefahrener Stellung der Klappen 6 und 7

as an die gespreizte Schale 1 des Tragflügels stoßenden Klappenkanten können jeweils mit einer Fase versehen sein, damit jene zum Einfahren wieder leicht in den Tragflügel hinein verschiebbar sind; die Schale 1 braucht dann also praktisch nicht stärker gespreizt zu werden. Auch wird dadurch ein nahezu fugenloser Übergang zwischen der Schale 1 und den ausgefahrenen Klappen 6 und 7 erreicht.

Als Schwenkarme 8 bzw. 9 sind, wie insbesondere F i g. 5 zeigt, solche mit nach einer Seite verjüngtem

Profil vorgesehen, deren gegabelte Enden gegeneinander verdreht sind; die einzelnen Gabelschenkel 14,15 und 16,17 sind dabei mit Bohrungen für die Bolzen 10 oder 11 bzw. 12 oder 13 versehen. Der obere Gabelschenkel 14 des dem Steg 3 zugeordneten Schwenkarmes ist gegenüber dem unteren Gabelschenkel 15 nach abwärts geneigt. Derartige Schwenkarme sind bei eingefahrener Klappe zur Flügelspitze hin gerichtet. Auf diese Weise kann &·τ Hohlraum hinter dem Steg 3 für die Klappen 6 und 7 nahezu voll ausgenutzt werden.

Für die Dimensionierung des Tragflügels hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit braucht im wesentlichen nur das Profil von der Tragflügelnase bis zum Steg 3 berücksichtigt zu werden, welches somit aus

einem an sich bekannten tragenden Tragflügelverband bestehen kann. Mit einem nach der Erfindung gebauten Modell konnte ein einwandfreies Funktionieren der Anordnung nachgewiesen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Tragflügel mit Klappen zur Hoohauftriebserzeugung, die in eingefahrener Stellung In seine Ober- und Unterschale eingebettet und durch Schwenkarme gegenüber dem Tragflügel verschiebbar sind und dabei zugleich eine Anstellwinkeländerung erfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und/oder Unterschale des Tragflügels an ihrer Hinterkante (2) mittels der Klappen (6, 7) spreizbar sind.

2. Tragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (1, S) im Bereich der Hinterkante (2) aus faserverstärktem Kunststoff besteht.

3. Tragflügel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur der untere Teil (5) der Schale (1) aus faserverstärktem Kunststoff besteht.

4. Tragflügel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen durch Schwenkarme am Tragflügel angelenkt sind und der flügelfeste Schwenkbolzen zu der Profilebene des Tragflügels und der klappenfeste Schwenk- as bolzen in der Profilebene der Klappe geneigt ist.