DE2114459B2 - Vorrichtung zur Lagerung von Rudern und Wölbungsklappen von Flugzeugen - Google Patents
Vorrichtung zur Lagerung von Rudern und Wölbungsklappen von FlugzeugenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
- B64C9/14—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots
- B64C9/16—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing
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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)
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 ·
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=5802714
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Country Status (1)
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1971
- 1971-03-25 DE DE2114459A patent/DE2114459C3/de not_active Expired
Also Published As
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