DE2114459B2 - Vorrichtung zur Lagerung von Rudern und Wölbungsklappen von Flugzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung von Rudern und Wöibungskiappen von Flugzeugen mit einer Abdeckung des zwischen Ruder und zugehöriger Flosse bzw. Flügel bestehenden Spaltes, die tangential an Flosse und Ruder anschließt.

Zur Vereinfachung wird im folgenden nur von der Lagerung eines Ruders in einer Ruderflosse gesprochen, wobei als Leitwerk die Gesamtheit von Ruder und Flosse bezeichnet wird. Für die Lagerung von Querruder und Wölbungsklappen in einem Flügel, für welche die Erfindung besonders geeignet ist, gilt sinngemäß das gleiche.

Bei einer bekannten Ausführung einer solchen Vorrichtung zur Lagerung von Rudern ist das Ruder um eine feste Achse der Flosse drehbar gelagert. Der dabei entstehende Spalt zwischen Ruder und Flosse wird ohne zusätzliche Vorrichtung von Luft durchströmt, was sehr viel schädlichen Widerstand mit sich bringt und die Ruderwirksamkeit vermindert. Aufgrund dieser bekannten Tatsache wird der Spalt bei leistungsfähigen Flugzeugen häufig mit einem weichen luftdichten Band verklebt. Dies bringt schon nachweislich Vorteile, ist aber immer noch eine sehr unbefriedigende Lösung, da das aufgeklebte Band immer Ecken und Falten bilden muß, wenn sich das Ruder bewegt. Da die Abdecklänge bei verschiedenen Ruderstellungen unterschiedlich ist, muß das Abdeckband in der untersten Rudersteliung eerade straff sein, wobei in der Außenkontur Ecken entstehen. In der nicht ausgeschlagenen Stellung wirft das Band schon Falten, die sich in der nach oben ausgeschlagenen Stellung noch verstärken. Eine günstige, aber selten angewandte Möglichkeit ist diejenige nach der DT-PS 4 24 064, bei welcher die Ruderdrehachse genau in der Flügeloberseite liegt Die Lagerung, die natürlich nicht über die ganze Länge des Ruderr. geht, sondern auf einzelne Stellen beschränkt bleibt, ragt dann wohl über die Kontur hinaus, das Abdeckband

to kann dann aber ohne großen Falten die entstehende scharfe Ecke zwischen Ruder und Flosse überdecken.

Auch dabei entstehen aber noch schädlicher Widerstand und verminderte Ruderwirksamkeit

Eine andere Anordnung gemäß der DE-PS 4 31 986 sieht eine Abdeckung des Ruderspaltes mit Hilfe von speziellen Blechstreifen vor, die gelenkig in der Oberfläche der Flosse gelagert sind und federnd auf das Ruder gedrückt werden, auf welchem sie dann bei einem Ruderausschlag gleiten. Dabei werden die störenden Kanten der Anordnung verringert, aber nicht beseitigt, während die Kräfte zur Bewegung der Ruder infolge der entstehenden Gleitreibungskräfte zu hoch werden.

Entsprechendes gilt für die Anordnung gemäß FR-PS 5 24 814. Dort haben die Abdeckstreifen Schlitze, in welche am Ruder angebrachte Führungsvorrichtungen eingreifen.

Bei einer anderen aerodynamisch günstigen Anordnung nach der DE-PS 3 86 926 wird eine Flügel-Außenhaut aus Metall vorausgesetzt, die ohne Schlitz auf beiden Seiten in die Außenhaut des Ruders übergeht.

Bei einem Ausschlag muß dann die gesamte Außenhaut des Ruders auf diesem gleiten, was wieder viel zu große Kräfte in der Steuerung verursacht.

Schließlich ist schon seit Jahrzehnten immer wieder versucht worden, vor allem bei Segelflugzeugen, die Flossen bzw. Flügeloberseite durchgehend elastisch auszubilden und den hinteren Teil des Leitwerks elastisch zu verformen, wobei nur bei der Unterseite ein Spalt entsteht Allen diesen Lösungen gemeinsam war die Tatsache, daß infolge der am verformbaren Flossenteil auftretenden Luftkräfte und -momente die elastische Flossenoberseite starke Druckkräfte übertragen mußte. Dadurch mußte sie entsprechend stark gestaltet werden und erforderte hohe Kräfte zur Verformung. Aus diesem Grund hat sich bisher keine solche Lösung durchgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ruder so zu lagern, daß die Abdeckung bei jeder Rudersteliung gleiche Länge und über diese Länge annähernd

so konstante Krümmung haben kann. Der Querschnitt durch die Abdeckung soll immer annähernd ein Kreisbogen bzw. ein Geradenstück konstanter Länge sein. Die Abdeckung muß dabei nur ihre eigene Form einhalten, wobei sie in Ruder und Flosse verklebt sein darf. Sie muß außer den Kräften, die sie in ihrer eigenen Form halten, keinerlei andere Kräfte übertragen. Dadurch kann sie sehr dünn ausgeführt werden, und es sind keine wesentlichen Kräfte erforderlich, um sie zu verformen.

Eine Bewegung des Ruders, die dieser Forderung in einer idealen Weise entsprechen würde, kann dadurch beschrieben und auch sehr einfach formelmäßig erfaßt werden, daß die Abdeckung tangential in Flosse und Ruder übergehen und bei gleicher Länge jeweils genau konstante Krümmung über diese Längen haben soll. Für diese Idealbewegung kann die Bahn jedes Ruderpunktes ohne Schwierigkeiten errechnet werden. Sie ist keine Kreisbahn. Deshalb ist bisher keine Vorrichtung

bekannt, mit welcher diese Idealbewegung auf einfache Weise realisiert werden kann.

Eine sehr gute Annäherung an eine derartige !dealbewegung erhält man erfindungsgemäß, indem man die Lagerung mit Hilfe von zwei jeweils von verschiedenen Lagerpunkten des Ruders zu zwei verschiedenen Lagerpunkten der Flosse führenden Schwingen als sogenannte Viergelenkbogen ausbildet, wobei die Lagerpunkte der Flosse die zur nicht ausgeschlagenen Stellung des Ruders gehörenden Krümmungsmittelpunkte der Bahnen sind, welche die Lagerpunkte des Ruders bei der Bewegung mit exakt konstanter Krümmung der Abdeckung beschreiben wurden. Diese nicht kreisförmigen Bahnen werden bei der erfindungsgemäSen Anordnung durch Kreisbahnen angenähert

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben und erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Lagerung eines Ruders in seiner nicht ausgeschlagenen Stellung,

F i g. 2 für nach unten und

F i g. 3 für nach oben geschwenktes Ruder.

In der Zeichnung ist bei 1 eine Flosse angedeutet, an welcher ein Ruder 2 gelenkig derart gelagert ist daß eine zum Verschließen des zwischen der Flosse 1 und dem Ruder 2 entstehenden, nicht näher bezeichneten Spaltes dienende Abdeckung 4 tangential in die Flosse und das Ruder übergehen kann und während der Ruderbewegungen nach Fig.2 und 3 eine gleiche Länge mit annähernd konstanter Krümmung über diese Länge beibehält

Zur Annäherung an die eingangs geschilderte Idealbewegung ist die nachfolgend erläuterte Vorrichtung vorgesehen. Diese enthält einen Viergelenkbogen, welcher von zwei Schwingen 9 und 10 gebildet ist, weiche in Lagerpunkten 5 und 6 an einem abgekröpften, mit der Flosse 1 verbundenen Ausleger A gelagert sind. Von diesen Lagerpunkten 5 und 6 führen die Schwingen 9 und 10 zu jeweils einem von zwei verschiedenen Lagerpunkten 7 und 8 am Ruder 2. Die Lagerpunkte 5 und 6 sind so gewählt, daß sie die zur nicht ausgeschlagenen Stellung des Ruders 2 gehörenden Krümmungsmittelpunkte derjenigen Bahnen sind, welche die Anlenkpunkte 7 und 8 des Ruders bei der Bewegung mit exakt konstanter Krümmung der Abdeckung 9 beschreiben würden.

Bei dem Ausführungsbeispiel liegen in der in F i g. 1 dargestellten, nicht ausgeschlagenen Stellung des Ruders 2 die vier Punkte 5, 6, 7 und 8 des Viergelenkbogens auf einem gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreieck, und zwar so, daß die Punkte 5,6 und 8 auf der Basisseite dieses Dreiecks und der Punkt 7 an der 9C-Spitze liegen. Der Flossenlagerpunkt 5 der Schwinge 9 liegt in der Mitte der zwischen Flosse 1 und Ruder 2 in der nicht ausgeschlagenen, in F i g. 1 dargestellten Stellung geradlinig verlaufenden Abdekk'ing 4, mit welcher die Schwinge 10 in dieser Stellung ebenso wie der in dieser Stellung in geradliniger Verlängerung der Schwinge 10 liegende Endabschnitt E des Auslegers A einen Winkel von 45° einschließt Der Ruderlagerpunkt 7 für die Schwinge 9 liegt auf dem mit einer strichpunktierten Linie angedeuteten, auf die Abdeckung 4 gefällten Lot in einer Entfernung von 30 oder 40% der Länge der Abdeckung 4. Die Schwinge 10 ist unter 45° gegen dieses Lot nach vorne geneigt. Der zur Schwinge 10 gehörende Ruderlagerpunkt 8 ist in der Stellung nach F i g. 1 von der Abdeckung 4 gleich weit entfernt wie der Ruderlagerpunkt 7 der ersten Schwinge 9, wobei der Abstand der beiden Flossenlagerpunkte 5 und 6 bei 9,50% bzw. 9,95% der Länge der Abdeckung 4 gewählt ist.

Die Berechnung der bei der Idealbewegung entstehenden Bahnen zweier verschiedener Ruderpunkte 7 und 8 sowie die Ermittlung der Krümmungsmittelpunkte dieser beiden Bahnen an denjenigen Bahnpunkten, die zum nicht ausgeschlagenen Ruder gehören, erfolgt mit bekannten Methoden. Man verbindet dann die ausgewählten Ruderpunkte 7 und 8 durch zwei Schwingen 9 und 10 mit den zugehörigen Krümmungsmittelpunkten 5 und 6, die dadurch Lagerpunkte in der Flosse werden. Damit erhält man insgesamt einen Viergelenkbogen, bei welchem das Ruder 2 gleichzeitig die Verbindung zweier Gelenke 7 und 8 darstellt. Die damit erreichte Lagerung des Ruders 2 ergibt eine Ruderbewegung, bei welcher die Abdeckung konstante Länge und annähernd konstante Krümmung haben kann, ohne daß sie Kräfte übertragen muß.

Es zeigt sich, daß die in Fig.2 und 3 beschriebene Ruderbewegung sich nur wenig von der Bewegung bei der Lagerung in einer festen Achse unterscheidet Alle Antriebe dieses Ruders können damit in konventioneller Weise durchgeführt werden. Man muß lediglich anstelle der üblichen Lagerung mit fester Achse vorfertigbare Viergelenkbogen benutzen und kann den Ruderspalt elastisch verschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für eine Lagerung von Rudern und Wölbungsklappen von Flugzeugen mit einer Abdekkung des zwischen Ruder und dazugehöriger Flosse bzw. Flügel bestehenden Spaltes, die tangential an Ruder und Flosse anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung mit Hilfe von zwei jeweils von verschiedenen Lagerpunkten (7, 8) des Ruders (2) zu verschiedenen Lagerpunkten (5,6) der Flosse (!) führenden Schwingen (9, 10) als sog. Viergelenkbogen ausgebildet ist, wobei die Lagerpunkte (5, 6) in der Flosse (1) die zur nicht ausgeschlagenen Ruderstellung gehörenden Krümmungsmittelpunkte derjenigen Bahnen sind, welche die zugshörigen Lagerpunkte (7, 8) des Ruders (2) bei der Bewegung mit exakt konstanter Krümmung der Abdeckung (4) beschreiben würden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht ausgeschlagenem Ruder die vier Lagerpunkte (5, 6, 7 und 8) des Viergelenkbogens auf einem rechtwinkligen gleichschenkligen Dreieck liegen, wobei der Flossenlagerpunkt (5) der ersten Schwinge (9) in der Mitte zwischen Flosse (1) und Ruder (2) der in dieser Stellung geradlinigen Abdeckung (4) liegt, der Ruderlagerpunkt (7) der ersten Schwinge (9) auf dem zugehörigen Lot auf der Abdeckung (4) in einer Entfernung von 30 oder 40% der Abdecklänge, die zweite Schwinge (10) unter 45° gegen die erste nach vorn geneigt ist, ihr Ruderlagerpunkt (8) gleich weit weg von der Abdeckung (4) ist wie der Ruderlagerpunkt (7) der ersten Schwinge (9) und der Abstand der beiden, zusammen mit dem Ruderlagerpunkt (8) auf der Hypotenuse liegenden Flossenlagerpunkte (5, 6) 9,50% bzw. 9,95% der Abdecklänge beträgt ·