DE2054205A1 - Strahlgetriebenes Flugzeug mit Einrichtungen zur Ausblasung von Gasen - Google Patents

Strahlgetriebenes Flugzeug mit Einrichtungen zur Ausblasung von Gasen

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DE2054205A1
DE2054205A1 DE19702054205 DE2054205A DE2054205A1 DE 2054205 A1 DE2054205 A1 DE 2054205A1 DE 19702054205 DE19702054205 DE 19702054205 DE 2054205 A DE2054205 A DE 2054205A DE 2054205 A1 DE2054205 A1 DE 2054205A1
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longitudinal
wing
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DE19702054205
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English (en)
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Andreas 8015 Marktschwaben Mederer
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Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C21/00Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow
    • B64C21/02Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow by use of slot, ducts, porous areas or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2230/00Boundary layer controls
    • B64C2230/06Boundary layer controls by explicitly adjusting fluid flow, e.g. by using valves, variable aperture or slot areas, variable pump action or variable fluid pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2230/00Boundary layer controls
    • B64C2230/20Boundary layer controls by passively inducing fluid flow, e.g. by means of a pressure difference between both ends of a slot or duct
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T50/10Drag reduction

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Description

  • Strahlgetriebenes Flugzeug mit Einrichtungen zur Ausblasung von Gasen Die Erfindung betrifft ein strahlgetriebenes Flugzeug mit Einrichtungen zur Ausblasung von Gasen am Tragflügel. Derartige Einrichtungen dienen in der Regel zur Beeinflussung der Grenzschicht oder der Zirkulation der Flügel strömung zum Zwecke der Auftriebsverbesserung.
  • Es ist bereits ein Flügel bekannt, bei dem der hintere Profilsektor um eine Achse derart schwenkbar ist, daß ein Teil dieses Sektors auf der Profiloberseite, ein anderer Teil auf der Profilunterseite übersteht. Gleichzeitig wird zwischen dem Flügel und dem aufgeklappten Profilsektor ein Schlitz geöffnet, welcher die Profiloberseite mit der Profilunterseite verbindet. In diesen Schlitz wird aus dem Flügelinneren By-pass-Luft ausgeblasen, welche mit Hilfe des Ejektor-Effektes Umgebungsluft ansaugt und sich mit dieser vermischt. Auf diese Weise wird eine Hubkraft erzeugt, welche den Flügel STOL- oder VTOL-Eigenschaften geben soll. (The Augmentor-Wing by D.C. Whittley. The De Havilland Aircraft of Canada, Ltd. ICAS Congress 1964). Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die erzielbare Hubstrahlfläche nur gering und die Hubkraft dadurch begrenzt ist. Außerdem greift die Hubkraft in der Nähe der Flügelhinterkante an, was zu einer starken Zunahme des positiven Nickmomentes führen muß, welches durch eine zusätzliche Ausblasung am Flugzeugbug oder -heck kompensiert werden muß. Als weiterer Nachteil wird angesehen, daß eine Beeinflussung der Grenzschicht und der Zirkulation des eigentlichen Flügels wegen der Anordnung dieser Einrichtung in der Nähe der Klügelhinterkante nur begrenzt möglich ist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flugzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Ausblaseeinrichtung gleichzeitig zur Erzeugung eines für VTOL-Eigenschaften tusreichenden Hubschubes sowie zu einer wirkungsvollen Beeinflutung der Flügeluaströmung geeignet ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tragflügel ganz oder teilweise in mehrere im wesentlichen in Spannweitenrichtung sich erstreckende Längskästen unterteilt ist, welche jeweils u. Längsachsen drehbar gelagert sind, wobei jeder der Längskästen wenigstens mit einem ebenfalls in Längsrichtung verlaufenden Ausblaseschlitz oder dgl. versehen ist, dessen Mündung in der Grenswand zu dem in Profilti-fenrichtuFg folgenden Längskasten angeordnet iet. Die Ausblaseschlitze sind dabei erfindungsgemäß jeweils an innerhalb der Längekästen verlaufende Gasleitungen angeschlossen.
  • In Normallage liegen die Längekästen alle aneinander an und bilden ein geschlossenes, lückenloses aerodynamisches Profil.
  • Die Ausblaseschlltse sind dabei i allgemeinen von dem jeweils benachbarten Längekasten abgedeckt und können nicht wirksam werden. Der Flügel wirkt in dieser Stellung der Längskästen wie ein normaler, bekannter Tragflügel. Wenn die Längekästen um ihre Achsen gedreht werden, öffnen sich zwischen ihnen jeweils Ejektorkanäle, welche die Flügeloberseite mit der Flügel unterseite werbinden. Gleichzeitig werden die Ausblaseschlitze freigelegt. Die aus den Ausblaseschlitzen strömenden Druckgase durchfließen die Ejektorkanäle von oben nach unten, und saugen dabei Umgebungsluft an. Dadurch wird der Hub schub beträchtlich erhöht, wobei gleichzeitig Druck und Geschwindigkeit dieser Gase durch die Vermischung mit Umgebungsluft vermindert werden.
  • Die Folge davon ist ein geringerer Strahllärm sowie eine geringere Bodeneronion. Da die Ejektorkanäle den gesamten Flügel oder einen wesentlichen Bereich des Flügeln überdecken, läßt sich mit Hilfe dieser Einrichtung eine sehr große Hubstrahlfläche erzielen, so daß auch entsprechende Hubkräfte erzeugt werden können. Durch die Stellung der Längskästen kann außerdem die Richtung der Hubstrahlen beeinflußt werden, so daß auf diese Weise eine Steuerung des Flugzeuges möglich ist.
  • Die Einrichtung gibt auch die Möglichkeit, die beim Vorwärtsflug sich einstellende Flügelumströmung positiv zu beeinflussen.
  • Auch hierbei ergibt sich wiederum als erhbblicher Vorteil, daß im wesentlichen die gesamte Flügelfäche von den Ausblaseöffnungen erfaßt wird, so daß die Flügelströmung in jeder Fliigelregion beeinflußbar ist.
  • Bei einem Merkmal der Erfindung weisen außer dem Nasen- und Endkasten die Längskästen etwa die Form einer Raute auf, die in Normallage ein lückenloses Profil formen. Diese Rauten, die aus aerodynamischen Griinden natürlich abgerundet sein sollen, stellen ihrerseits wieder strömungsgünstige Profile dar, welche verhältnismäßig geringe Strömungsverluste ergeben.
  • Nach einem weiteren Nerkmal der Erfindung sind die Langskästen gleichsinnig und gleichmäßig oder gleichsinnig gestaffelt verstellbar. Eine gleichmäßige Verstellung wird vorwiegend dann angewendet, wenn der Tragflügel reinen llubschub erzeugen soll.
  • Bei einer gestaffelten Verstellung nehmen die Verdrehwinkel der Längskästen beispielsweise von vorne nach hinten gleichmäßig zu. Diese Stellung der Längskästen wird vorwiegend bei einem Übergang von der VTOL-Phase zur aerodynamiscli getragenen Phase Verwendung finden.
  • Erfindungsgemäß sollen die Gaszufuhr zu den einzelnen Ausblaseschlitzen bzw. die Winkellage der Längskästen getrennt regelbar sein, so daß beispielsweise zum Zwecke einer Steuerung des Flugzeuges die Schub- bzw. Auftriebskräfte der Flügel unsymmetrisch geregelt werden können.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ausblaseschlitz des die Flügelhinterkante bildenden Längskastens auf dessen Oberseite angeordnet ist. Dieser Ausblaseschlitz bewirkt dabei in an sich bekannter Weise eine Verbesserung der Flügelumströmung im Bereich der Flügelhinterkante.
  • Ein Ausführungsbetopiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Flugzeug mit einem in mehrere Längskästen aufgeteilten Tragflügel in einer Seitenansicht,wobei der Tragflügel im Wurzelbereich geschnitten ist; Fig. 2 ein Flugzeug gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht; Fig. 3 einen Tragflügel des Flugzeuges gemäß Fig. 1 in STOL-Stellung; Fig. 4 einen Tragflügel gemäß Fig. 3 in Langsamflugstellung.
  • Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Flugzeug 1 weist in konventioneller Weise einen Rumpf 2, einen Tragflügel 3 sowie ein Leitwerk 4 auf. Im Rumpf sind zwei nebeneinander liegende Strahltriebwerke 5 angeordnet, welche ihre Schubgase wahlweise durch Schubdüsen 6 nach hinten ausstoßen können oder über Abzweigungen 7, 8 den beiden Tragflügelhälften 9, 10 zuleiten können. Zwischen den Abzweigungen 7, 8 besteht eine Verbindungoleitung 11, welche es ermöglicht, Leistungsunterschiede der beiden Triebwerke auszugleichen und die beiden Flügelhälften in jedem Fall symmetrisch zu beaufschlagen.
  • Jede der Tragflügelhälften 9, 10 besteht jeweils aus mehreren Längskästen 12, die um ihre etwa in Spannweitenrichtung verlaufenden Längsachsen 13 drehbar im stumpf gelagert sind. Randbögen 14, 15 fixieren die Längskästen 12 relativ zueinander.
  • Die Längskästen 12 sind mit innerhalb angeordneten Gasleitungen 16 versehen, welche jeweils über Anschlußstücke 17 an die Abzweigung 7, 8 angeschlossen sind.
  • Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist jeder Längskasten 12 mit einem Ausblaseschlitz 18 ausgestattet, welcher sich etwa über die gesamte Länge des Längskastens zieht. Dieser Ausblaseschlitz 18 steht mit der Gasleitung 16 in Verbindung und wird über diese mit Heißgas aus den Triebwerken 5 versorgt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Stellung wird eine große Heißgasmenge über die Ausbiaseschlitze Schräg nach unten und hinten ausgeblasen, wobei durch den sich zwischen den Längskästen einstellenden Ejektoreffekt Umgebungsluft angesaugt wird. Diese Umgebungsluft vermischt sich mit dem Heißgas und ergibt so einen verhältnismäßig geschlossenen, nach abwärts gerichteten Schubstrahl von gegenüber der reinen lleißgasmenge größerer Masse, geringerer Temperatur und geringerer Geschwindigkeit. Insgesamt ergibt sich ein Schub.gewinn sowie ein weniger aggressiver Schubstrahl, so daß die Bodenerosion sowie die Lärmbelästigung verringert werden.
  • Fig. 4 zeigt eine Flügeleinstellung, bei der die Längskästen 12 von der Flügelvorderkante zur Flügelhinterkante zunehmend verdreht werden. Diese Einstellung ist beispielsweise für extremen Langsamflug vorgesehen, bei dem bereits eine Flügelanströmung von vorne vorliegt. Der aus den einzelnen Ausblaseschlitzen 18 ausgeblasene Heißgasstrom kann entsprechend der Einstellung der Längskästen unterschiedlich sein, so daß beispielsweise im Bereich der Flügelvorderkante mehr eine Beeinflussung der Flügelgrenzschicht bzw. der Zirkulation stattfindet, während im Bereich der Flügelhinterkante eine echte Schlbsteigerung mittels Ejektoreffekt bewirkt wird.
  • Es sind auch noch weitere Flügeleinstellungen möglich, bei denen beispielsweise aus allen Ausblaseschlitzen 18 nur eine für eine Grenzschichtbeeinflussung ausreichende geringe EIe ißgnsmenge ausgeblasen wird.
  • Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung läßt sich also allgemein ein Flügel verwirklichen, welcher dem Flugzeug VTOL- und STOL-Eigenschaften verleiht, welcher extrem hohe Auftriebsbeiwerte ermöglicht, und welcher außerdem eine für den Schnellflug gün -stige Profilform annehmen kann. Es ist weiterhin daran gedacht, mit Hilfe der gesteuerten Ausblasung auch den mit Superzirkulation bezeichneten Strömungszustand einzuleiten und aufrecht zu erhalten.
  • Durch eine unsymmetrische Regelung der Flügel einstellung sowie der Heißgasausblasung ist es außerdem möglich, das Flugzeug um sämtliche Achsen zu steuern. Zur Erzielung eines Gier-Steuermomentes werden beispielsweise die beiden Flügelhälften unterschiedlich eingestellt, so daß sich auf einer Flugzellgseite eine größere nach hinten gerichtete Schubkouponente ergibt als auf der anderen Flugzeugseite. Das Rollmoment wird durch unterschiedlichen Heißgasdurchlaß in den beiden Flügelhälften erzeugt. Um ein Nickmoment aufzubringen, wird beispielsweise der lleißgasdurchsatz im Bereich der Flügelhinterkante gegenüber dem Heißgasdurchnatz in der Flügelvorderkante erhöht bzw. erniedrigt. Für die Starttransition werden beide Flügelhälften beispielsweise gleicbsnäßig von der in Fig. 3 dargestellten Stellung in die in Fig. 1 gezeigte Flügeleinstellung verdreht, wobei gleichzeitig der lleigasanteil, welcher aus den Flügeln ausgeblasen wird, verringert und der Heißgasanteil in der Schubdüse 6 erhöht wird.
  • Zur Steuerung des Heißgasflusses können in an sich bekannter Weise in den Abzweigungen 7, 8 oder in den Verbindungsstücken 17 Ventile vorgesehen sein, die der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht näher dargestellt werden. Ein weiteres Ventil ist in der Verbindungsleitung 11 vorgesehen, so daß beispielsweise bei Ausfall eines Triebwerkes eine symetrische Beaufschlagung der beiden Flügelhälften gewährleistet werden kann.
  • Der die Flügelhinterkante bildende Längskasten 19 weist einen Ausblasschlitz 20 auf, welcher auf der Oberseite dieses Längskastens mündet. Der Längskasten 19 kann in an sich bekannter Weise bei geringer Anstellung als auftriebserhöhende Klappe, bei starker Anstellung jedoch als Bremsklappe wirken, wobei die den Ausblaseschlitz 20 verlassenden Heißgase zur fleeinflussung der Klappengrenzschicbt dienen.

Claims (12)

  1. Patentansprüche
    trahlgetriebenes Flugzeug mit Einrichtungen zur Ausblasung von Gasen am Tragflügel, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Tragflügel (3) ganz oder teilweise in mehrere im wesentlichen in Spannweitenrichtung sich erstreckende Längskästen (12) unterteilt ist, welche jeweils um Längsachsen (13) drehbar gelagert sind, wobei jeder der Längskästen wenigstens mit einem ebenfalls in Längsrichtung verlaufenden Ausblaseschlitz (18) oder dergl. versehen ist, dessen Mündung in der Grenzwand zu dem in Profiltiefenrichtung folgenden Längskasten angeordnet ist.
  2. 2. Flugzeug nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Ausblaseschlitze (18) jeweils an innerhalb der tngakästen verlaufende Gasleitungen (16) angeschlossen aind.
  3. 3. Flugzeug nach den Ansprüchen i und 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß außer dem Nasen- und Endkasten die Längskästen (12) etwa die Form einer Raute aufweisen, die in Normallage ein lückenloses Profil formen.
  4. 4. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n -r e i c h n e t , daß die Längskästen (12) gleichsinnig und gleichmäßig verstellbar sind.
  5. 5. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Längskästen (12) gleichsinnig gestaffelt verstellbar sind.
  6. 6. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bia 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ausblaseschlitze (18) in an sich bekannter Weise mit Kompressorluft versorgt werden.
  7. 7. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ausblaseschlitze (18) in an sich bekannter Weise mit heißen Triebwerksgasen versorgt werden.
  8. 8. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei Verwendung von mehreren Gaserzeugern diese durch kommunizierende Leitungen (11) verbunden sind.
  9. 9. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gasleitungnn (16) für alle Längskästen getrennt regelbar sind.
  10. 10. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Winkellage der L-;ngskasten (12) bei den beiden Flügelhälften (14,ins) getrennt geregelt werden kann.
  11. li. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei Normalstellung der Längskästen (12) der Zulauf zu den Gasleitungen (10) bzw. den Ausblaseschlitzen (18) automatisch gesperrt ist.
  12. 12. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Ausblaseschlitz (20) des die Flügelhinterkante bildenden Längskastens (19) auf dessen Oberseite angeordnet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2737016A1 (de) * 1976-08-30 1978-03-02 Ball Brothers Res Corp Verfahren zur erzeugung einer tragflaechenschubkraft und tragflaeche zur auftriebssteuerung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2737016A1 (de) * 1976-08-30 1978-03-02 Ball Brothers Res Corp Verfahren zur erzeugung einer tragflaechenschubkraft und tragflaeche zur auftriebssteuerung

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