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Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter
Haftung Vorrichtung zum Ausfahren eines Vorflügels aus Tragflächen von Luftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Ausfahren eines Vorflügels aus
Tragflächen von Luftfahrzeugen, insbesondere aus zugespitzten Tragflächen.
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Zur Verminderung der Grenzschichtreibung und zur Erhöhung des Maximalauftriebs
eines Tragflügels werden an der Flügelnase Vorflügel ausgefahren. Beim Ausfahren
bildet sich zwischen Flügelnase und Vorflügel ein Spalt aus, dr kontinuie-*lich
wächst, bis der Vorflügel seine Endlage erreicht hat. Durch diesen Spalt wird der
Grenzschicht des umströmten Tragflügels auf der Saugseite neue Energie aus der Iiauptströmung
zugeführt. Die Grenzschicht des Tragflügels wird dabei durch die durch den Vorflügelspalt
hindurchtretende Hauptströmung derart beschleunigt, daß sie trotz Verzögerung am
Tragflügelende nicht mehr abreißen kann und somit der Reibungswiderstand des gesamten
Tragflügels vermindert wird.
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Die der Grenzschicht zugeführte Energie muß genau bemessen sein. ueber
die Spaltweite läßt sich in Abhängigkeit vom Flügelprofil die Energiemenge steuern.
Bei kontinuierlich abnehmender Flügeltiefe von Flügelinnenschnitt bis zum FlUgelaußenschnitt
- also bei Flügel zuspitzung - muß auch die Spaltweite kontinuierlich abnehmen.
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Die bisher bekannten Vorrichtungen zum Ausfahren eines Vorflügels
steuern die der Grenzschicht zugeführte Energiemenge nicht.
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Das Scherensystem arbeitet mit einem schwenkbaren Scherenarm, der
zwar einen großen Ausfahrweg, aber keine kontinuierliche abnehmende Spaltweite zuläßt.
Eine Anpassung der Spaltweite an die abnehmende Flügeltiefe ist hier nur sprungweise
durch mehrere kurze Vorflügelsegmente möglich.
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Weiterhin sind Rollen- und Schxnensysteme zum Ausfahren eines Vorflügels
bekannt, die ebenfalls nicht zum Ausfahren mit kontinuierlich abnehmender Spaltweite
geeignet sind. Eine weitere Anforderung an das Rollen- und Schxnensystem hinsichtlich
des Platzbedarfs wird durch die beschränkten räumlichen Verhältnisse im Tragflügel
gestellt. Da sich üblicherweise die Kraftstofftanks bis zum Vorderholm erstrecken,
steht nur der verhältnismäßig schmale Raum zwischen Flügelnase und Vorderholm auf
der gesamten Tragflügellänge zur Verfügung. Sowohl nach dem Rollcnsystem als auch
nach dem Schienensystem sind Abdichtungen beim Ausfahren der Rollen- bzw. Schienenführungen
an den Durchstoßen des Tanks erforderlich; denn zur Erzielung des notweidigen Ausfahrweges
müssen die Rollen- bzw. Schienenführungen so lang bemessen sein, daß sie in eingefahrenem
Zustand weit in den Tank hineinragen.
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Einen noch größeren Platzbedarf hat das bekannte Gleitkurbelsystem.
Hier muß der Flügeltank in mehrere Sektionen aufgeteilt werden, da das Kurbel gestänge
im eingefahrenen Zustand den Platz der gesamten Flügeltiefe ausfüllt.
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Die Beanspruchung des ausgefahrenen Vorflügels ist im Flugbe trieb
besonders hoch. Normal- und Querkräfte belasten die Führungen des Vorflügels und
machen eine zusätzliche Funktions-Sicherung gegen den Ausfall eienes Vorriohtungselerents
notwendig. Die Funktionssicherung der Führungen ist bei keinem
der
bekannten Auafahrvorrichtungen für Vorflügel vorhanden ohne besondere zusätzliche
W1t Maßnahmen. Beim Bruch einer Schiene am einfachen Schienensystem oder Rollensystem,
eines Gelenkhebels beim Scherensystem oder einer Kurbel beim Gleitkurbelsystem können
die Vorflügel nicht mehr bewegt werden. Zudem haben die Schienen-Rollen-Führungen
den Nachteil, durch ihre weit auseinanderliegenden Zweipunktführungen leicht zu
verkanten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einer Vorrichtung von
hoher Führungsgenauigkeit den Vorflügel aus der Tragfläche eines Flugzeugs möglichst
weit auszufahren. Die Vorrichtung soll beim Ausfahren über eine kontinuierlich zunehmende
Spaltweite verfügen und im Tragflügel zwischen Vorderholm und Flügelnase unterzubringen
sein. Bein Bruch eines Vorrichtungselements ist die volle Funktionsfähigkeit zu
sichern.
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Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß zwischen Vorflügel undTragfläche
mindestens zwei Ausfahrelemente angelenkt sind, die aus jeweils einem Kniehebelpaar
und zwei Stützstreben be stehen, deren Länge und Lagerpunkte intsprechend der Ausfahrbahn
des Vorflügels bemessen sind.
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Aus Gewichtsgrüden ist es vorteilhaft, die Stützstreben am Kniegelenk
zu lagern. Zueckmäßigerweise greifen die Stellglieder an den am Flügeltorderholm
befestigten Schenken des Kniehebelpaares an und bewirken die Ausfahrbewegung der
Vorrichtung durch Einknicken oder Straffen der Kniegelenke.
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Die Vorflügelgelenke des Kniehebelpaares lassen sich zu einem Gelenk
zusammenfassen. Dann wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine proportionale
Spaltweite am zugespitz ten Flügel erzielt, wenn eines der Kniehebelpaare verkürzt
ist und mindestens ein Vorflügelgelenk axial verschieblich in Flügel richtung ist.
Zur Vermeidung großer Ausschnitte in der Flügelnase kann man die am Vorflügel angelenkten
Schenkel der Kniehebel
parabelförmig biegen und sie mit der konvexen
Seite zueinandergewandt befestigen. Die beschriebene Erfindung hat den Vorteil,
auf engem Raum durch Verwendung von zwei Kniehebeln eine weit ausfahrbare Vorrichtung
unterzubringen.
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Zu den weiteren Vorteilen gehört es, daß eine Ausfahrkurve, die kontinuierlich
wachsende proportionale Spaltweiten zwischen Vorflügel und Tragfläche ermöglicht,
durch zwei Stützstreben erreicht wird. Diese garantieren durch spielfreie Gelenke
eine exakte und klemmfreie Führung, die auch bei Bruch einer Strebe noch die volle
Funktionsfähigkeit besitzt. Zusammen mit der Kniehebellagerung bestehen am Vorderholm
4 Befestigungspunkte je Ausfahrelement, in die auch Querkräfte eingeleitet werden
können. Da die Spaltweite experimentell an das Flügelprofil angepaßt werden muß,
ist es von Vorteil, die Ausfahrwege der Vorrichtung leicht variieren zu können.
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Durch Einsparungen von Dichtungen und Verstärkungen an Durchstoßöffnungen
von Tanks gelingt es, das Gewicht der Ausfahrvorrichtung sehr gering zu halten.
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Ein Ausführungsbeispiel wird in der Zeichnung dargestellt und im folgenden
erläutert: Fig. 1 Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausfahren eines Vorflügels
und Fig. 2 Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausfahren eines Vorflügels Fig.
3 Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausfahren eines Vorflügels mit parabelförmig
gebogenen Schenkeln Das Ausfahren des Vorflügels 1 aus dem Tragflügel 2 geschieht
über die Schenkel 3,4 bzw. 5,6 der Kniehebel, die zusätzlich durch Stützstreben
7,8 auf einen-bestimmten Ausfahrbogen festgelegt
sind. Die Gelenke
9 bis 12, am Vorderholm 13 befestigt, sind einfache Kugelgelenke, während die Gelenke
14,15 aus einem kombinierten Kugeldrehachsengelenk und das Gelenk 16 aus einem Doppelachsengelenk
mit den Drehachsen 16 a,b bestehen, das neben einer Drehbewegung des Vorflügels
auch noch dessen beträchtliche seitliche Verschiebung erlaubt. Dies ist bei wenigstens
einem der Ausfahrelemente notwendig, uenn bei Fliigelzuspitzung proportinal wachsende
Spaltwerte verlangt werden. In Figur 3 sind statt der geraden Schenkel 3,4 parabelförmig
gebogene 18,19 verwendet worden. Der hydraulische Stellzylinder 17 ist zwischen
den Schenkeln 3,5 der Kniehebel befestigt.
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Beim Ausfahren strafft der Stellzylinder 17 die eingeknickten Schenkel
3,5. Zur Erzielung kontinuierlich wachsender proportionaler Spaltweiten an zugespitzten
Fiel, nuß nun bei zwei Ausfahrelementen das eine weiter als das andere ausgefahren
werden. Dies erreicht man durch Steuerung der Zylinder 17 oder auf mechanischen
Wege entweder durch Veränderung der Hebelübersetzung oder durch einen verschobenen
Angriffspunkt der Stellzylinder 17. Die Hinterkant des Vorflügels 1 wird aus einer
Lage parallel zur Flügelvorderkante 2 in eine nicht parallele Endlage verfahren.
Daher muß sich aus geometrischen Gründen das Vorflügellager 16 a axial zum Lagerpunkt
16 b verschieben lassen.
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Mit zunehmender Strömung durch den Spalt wächst die Bedeutung der
aerodynamischen Gestaltung von Tragflügelnase und Ausfahrvorrichtung. Insbesondere
die Ausschnitte für die Schenkel 4,6 beim Durchstoßen der Tragflügel 2 müssen möglichst
klein gehalten werden. Dies wird erfindungsgemäß durch zwei parabelförmig gebogene
Schenkel 18,19 erreicht, die von den Gelenken 14,15 ausgehend, auf einem Parabelbogen
zusammenlaufen und im Gelenk 16 b geminsan gelagert sind.