DE2035445A1 - Verfahren zur Widerstandsverminderung für senkrecht startende und landende Flugzeuge - Google Patents
Verfahren zur Widerstandsverminderung für senkrecht startende und landende FlugzeugeInfo
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Description
Vereinigte Flugtechnische Kerke-Fokker
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
und landende Flugzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hiderstandsverrainderung für ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug, das mit einer Triebwerksanlage zur Erzeugung von Vertikalschub und einer Absauge- oder Ausblaseanlage zur Beeinflussung der Grenzschichtströmung an der Flugzeugoberfläche
ausgerüstet ist.
Vergleicht man senkrecht startende und landende Flugzeuge mit
horizontal (konventionell) startenden Flugzeugen, so ergeben sich bei gleichen Einsatzbedingungen für beide Flugzeugtypen
höhere Betriebskosten für den Senkrechtstarter. Dieser Nach teil des senkrecht startenden Flugzeuges ergibt sich hauptsächlich
aus seinem höheren Gewicht, das durch die zusätzliche Triebwerksanlage zur Erzeugung von Vertikalschub bedingt ist,
die im übrigen während des Ilorizontalfluges außer Betrieb gesetzt
ist. Dieser zusätzliche Raum— und Gewichtsaufwand für
den Senkrechtstarter hat zur Folge, daß sich bei gleichem Abf lu^gowtoht gegenüber dem Horizontalstar tor - gleiche Reich-, weite und Fluggeschwindigkeit vorausgesetzt'— eine geringere NutzLir.t ergibt b/.w. bei gleicher Nutzlast ein größeres Ah
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den Senkrechtstarter hat zur Folge, daß sich bei gleichem Abf lu^gowtoht gegenüber dem Horizontalstar tor - gleiche Reich-, weite und Fluggeschwindigkeit vorausgesetzt'— eine geringere NutzLir.t ergibt b/.w. bei gleicher Nutzlast ein größeres Ah
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Daraus resultieren in beiden Fällen höhere Betriebskosten, be~ dingt durch eine größere bespülte Flugzeugoberfläche, damit
größeren aerodynamischen Widerstand und damit höheren Treibstoff verbrauch.
Es sind Flugzeuge bekannt, die durch Absaugen oder Ausblasen die
Grenzschichtströmung am Tragflügel derart beeinflussen, daß eine Vii derstandsverrainderung und eine gleichzeitige Auftriebserhohung erreicht wird. Beim Ausblasen befinden sich an der
Oberseite des Tragflügels, meist hinter der Profilnase und kurz vor den Hinterkantenklappen, in Längsrichtung des Tragflügels
verlaufende Schlitze, durch die Druckluft ausgeblasen wird. Die erforderlichen Druckluftmengen wurden dabei bisher hinter den
Verdichterstufen von Strahltriebwerken entnommen oder von
speziell dafür vorgesehenen Kompressoren geliefert.
Beim Absaugeverfahren ist ein großer Teil der Tragflügeloberflache perforiert, so daß an diesen Öffnungen in der Behäutung die Grenzschichtströmung beschleunigt und nach innen in
den Tragflügel abgesaugt werden kann. Der erforderliche Unter™
druck wird durch eine eigens für das Absaugen installierte Absaugepumpe geliefert.
Bei beiden Verfahren - Ausblasen und Absaugen — wird versucht,
einerseits an den kritischen Stellen ein Umschlagen der laminaren
in die turbulente Strömung zu verhindern und andererseits a.n
bevorzugten Stellen ein Ablösen der Strömung zu-vermeiden, um
somit eine Widerstandsvertai-rulerung zu erreichen.
KLne ähnliche Anordnung nLrd Ln der OS 1 531.422 vorgeschlagen»
HirrboL handelt er, /sich allörd» nt7.« um eine Gi-enzschich tbeein-C
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-9-
Für den Fall, daß, zum Betrieb einer Ausblaseanlage dem für die
Schuberzeugung bestimmten Strahltriebwerk Verdichterluft entnommen
wird, ergibt sieh eine nicht unwesentliche Verminderung der Triebwerksleistung und eine Verschlechterung des Wirkungsgrades.
Für die andere Lösung von zusätzlichen Aggregaten zu»
Ausblasen bzw. Absaugen bedingen die Kompressoren bzw* Puttpen
eine nachteilige Gewichtserhöhung des Flugzeuges, die ihrerseits den infolge der Widerstandsverminderung durch Grenzschichtbeeinflussung
erreichten Gewinn herabsetzt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit
von senkrecht startenden und landenden Flugzeugen, insbesondere durch Verminderung des aerodynamischen
Widerstandes«
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Energie zum Betrieb der Absauge- oder Ausblaseanlage während des
aerodynamisch getragenen Fluges von der zur Erzeugung von Ver—
tikalschub bestimmten Triebwerksanlage geliefert und deren
verbleibender Schub durch Strahlumlenkung zum Vortrieb des Flugzeuges
herangezogen wird.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Hubtriebwerksbzw. Hubgebläseanlage des Flugzeuges, die normalerweise während
des Reisefluges außer Betrieb gesetzt ist und dadurch als wi— derstandserhöhender Ballast im Flugzeug mitgefiihrt wird, der
Energieerzeugung zur Grenzschichtkontrolle dient. Es kann aufgrund der Erfindung eine Energieerzeugüngsanlage, die bisher
während des Reisefluges nicht genutzt wurde, für einen Zweck eingesetzt" werden, der zugleich einer Widerstandseinsparung dient,
die Betriebskosten senkt und damit die Wirtschaftlichkeit des
Senkrechtstarters gegenüber dem Horizontalstarter entscheidend
verbessert.
10988S/01
Das erfindungsgemäße Verfahren wirkt sieh besonders dann vorteilhaft
aus, wenn man im Vergleich mit konventionell startenden Flugzeugen neben gleicher Fluggeschwindigkeit und
gleicher Nutzlast große Reichweiten zugrunde legt. Dann nämlich erweist sich die erfindungsgemäße Widerstandsverminderung
als Gewinn infolge eines geringeren Treibstoffbedarfes.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung in den Figg. 1 und 2 dargestellt und werden im folgenden näher
beschrieben»
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgeführte Absaugeanlage für ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug mit Hubtriebwerken.
Im Flugzeugrumpf ist das Hubtriebwerk 11 eingebaut, das sich seine erforderliche Luftmenge durch den Einlauf 12 ansaugt
und die Austrittsgase durch die Strahlumlenkvorrichtung 13 im aerodynamisch gestützten Flug waagerecht austreten läßt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Strömung nur am Tragflügel abgesaugt; sie kann jedoch ebenfalls durch eine solche
Anlage an der Rumpfoberfläche abgesaugt werden. Der Tragflügel
17 ist in seiner Außenhaut perforiert: es sind zahlreiche Öffnungen 18 vorgesehen, die in Verbindung mit den Absaugeleitungen
l6 stehen. Die Energie für den Betrieb der Absaügeanlage liefert dabei das Hubtriebwerk 11, dem hinter seinen
Verdichterstufen Druckluft entnommen wird, die ihrerseits durch
die Strahlpumpe 14 in die Absaugeleitung 16 austritt und somit durch Ejektorwirkung den erforderlichen unterdruck zum Absaugen
liefert. Bei Nachtbetrieb der 'Absaugeanlage - als© im Senkrechtflug
während der Schwebephase - werden die Absaugeleitungen l6 durch das Absperrventil 15 vom Hubtriebwerk getrennt«
Beim aerodynamisch getragenen Flug dagegen ist das Absperrventil 15 geöffnet, und die Grenzschichtströmung am Tragflügel
wird durch die Öffnungen l8 in den Tragflügel abgesaugt, wobei die Luft durch die Leitungen 16 zur Strahlpumpe 14 strömt
und dahinter ins Freie austritt. Der verbleibende Schub des Hubtriebwerks wird dabei durch die Strahluralenkvorrichtung 13
zum Vortrieb des Flugzeuges herangezogen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2
dargestellt? es zeigt im Prinzip die gleiche Lösung wie in Fig. 1 mit dem Unterschied, daß hier über dem Tragflügel ausgeblasen
wird.
Das im Flugzeugrumpf installierte Hubtriebwerk 21, zu dem die
Luft durch den Einlauf 22 eintritt und durch die Strahlumlenkvorrichtung
23 wieder austritt, liefert die erforderliche Druckluft
für die Grenzschichtkontrolle. Der Tragflügel 27 weist an seiner Saugseite — einmal unmittelbar hinter der Profilnase und
zum anderen kurz vor den Hinterkantenklappen - Schlitze 28 auf, die in Längsrichtung parallel zur Vorder— bzw. Hinterkante des
Tragflügels verlaufen. Diese Schlitze 28 sind mit der Zuleitung
26 verbunden, die ihrerseits durch das Absperrventil 25 gegebenenfalls von der Druckluftsamraelringleitung 24 des Hubtriebwerks
21·getrennt werden kann.
In beiden dargestellten erfindungsgemäßen Lösungen,Fig. 1 bzw.
Fig. 2, ist eine Anlage zur Grenzschichtkontrolle am Tragflügel vorgesehen, bei der die zum Betrieb erforderliche Energie vom
Hubtriebwerk geliefert wird, dessen Vertikalschub während>des
Horizontalfluges nicht erforderlieh ist. Es sei darauf hingewiesen,
daß statt der Hubtriebwerke für den Betrieb einer Absaugeoder Ausblaseanlage ebenso Hubgebläse erfolgreich eingesetzt werden
können. Ebenso läßt sich die Grenzschichtkontrolle auf analoge Weise an geeigneten Stellen der Rumpfoberfläche durchführen,
womit eine weitere Widerstandsverminderung des Flugzeuges erreicht
würde.
10988S/0124
Claims (1)
- Γ ^\ PatentanspruchVerfahren zur Widerstandsverminderung für ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug mit einer Triebwerksanlage zur Erzeugung von Vertikalschub, dadurch gekennzeichnet , daß die zur Erzeugung von Vertikalschub bestimmte Triebwerksanlage während des aerodynamisch getragenen Flugesa) zur Erzeugung der Energie zum Betrieb einer an sich bekannten Absauge- oder Ausblaseanlage zur Beeinflussung der Grenzschichtströmung an der Flugzeugoberfläche verwendet undb) durch Strahlumlenkung des Restschubes zur zusätzlichen Vortriebserzeugung herangezogen wird.109885/0124
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DE (1) | DE2035445A1 (de) |
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- 1970-07-17 DE DE19702035445 patent/DE2035445A1/de active Pending
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1971
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- 1971-06-23 US US00155837A patent/US3801048A/en not_active Expired - Lifetime
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