DE2125971A1

DE2125971A1 - Steuerklappenanordnung für Flugzeuge

Info

Publication number: DE2125971A1
Application number: DE19712125971
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen 8000 München Schwärzler
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker GmbH, 2800 Bremen
Priority date: 1971-05-26
Filing date: 1971-05-26
Publication date: 1972-12-07
Also published as: DE2125971C3; GB1368347A; FR2138629A1; US3799474A; FR2138629B1; DE2125971B2

Description

Vereinigte Plugtechnische '.Yerke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Steuerklappenanordnung für Flugzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerklappenanordnung für Flugzeuge, wobei die Steuerklappe beim Schwenken in beiden Richtungen einen aerodynamisch wirksamen Durchtrittsspalt freigibt.

Es ist bekannt, eine Steuerklappe in beiden Richtungen zu verschwenken und jeweils einen aerodynamisch wirksamen Spalt freizugeben, damit die Strömung bei großen Steuerausschlagen nicht abreißen kann. Große Steuerausschläge sind insbesondere für Steuerklappenanordnungen an Xippflügelflugzeugen von großer Bedeutung, um bei *

senkrechter Flügelstellung eine aerodynamische Giersteuerung mit einer ausreichenden Gierbeschleunigung zu erzielen.

Bei einer bekannten Anordnung 13t vorgesehen, den Spalt beiderseits durch zusätzliche Klappen in der neutralen Lage der Steuerklappe abzudecken und derart kinematisch mit dem Flugzeagprofil und der !"teuerklappe zu verbinden, daß beim /erschwenken der üteuorklappe jeweils die Strömung von der Druckseite zur Caugseits des Profils durch dsn Spalt geleitet wird.

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Es bestehen bei dieser bekannten Anordnung die Mängel, daß der eigentliche Kanal und der Austrittsspalt nicht nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestaltet werden können und ein erheblicher Aufwand für die Kinematik der Spaltklappen erfolgen muß. Ferner entsteht eine relativ große G-esamttiefe der Anordnung, die zur Wirksamkeit der Steuerausschläge nicht ausgenutzt werden kann.

Weiterhin sind im wesentlichen zur Auftriebserzeugung Klappenanordnungen bekannt, die aus mehrteiligen an der Flügelhinterkante hintereinander angeordneten und gemeinsam in gegenseitiger Abhängigkeit verschieden weit ausfahrbare und in einer Richtung verschwenkbare Spaltklappen aufweisen. Zwischen den einzelnen Klappenteilen werden dabei Durchtrittsspalte gebildet. Klappenanordnungen dieser Art betreffen eine andere Sattung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine wirkungsvolle Klappenanordnung für große SteuerauDQchläge in beiden Richtungen zu schaffen, die beim Verschwenken jeweils die Strömung von der Druckseite zur Saugseite des Profils durch einen zugeordneten Durchtrittsspalt ermöglidit .Darüber hinaus soll eine Ausnutzung des vorhandenen Einbauvolumens im Flügel gewährleistet und dabei eine einfache Kinematik ermöglicht v/erden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß erreicht durch mindestens zwei hintereinander angeordnete Teilklappen, von denen die hintere Teilklappe an der vorderen Teilklappe zum Schwenken in der einen uichtung

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und die vordere Teilklappe am Flugzeugprofil zum gemeinsamen Schwenken beider Teilklappen in der anderen Richtung derart angelenkt ist, daß beim Schwenken der hinteren Teilklappe ein Durchtrittsspalt zwischen beiden Teilklappen und beim Schwenken beider Teilklappen ein Durchtrittsspalt vor der vorderen Teilklappe entsteht.

Durch die Bildung von jeweils der Strömungsrichtung zugeordnete Durchtrittsspalte ist es möglich, eine optimale Gestaltung des eigentlichen Kanals und des Austrittsspalts nach aerodynamischen Gesichtspunkten durchzuführen.

Ferner besteht der Vorteil, daß das vorhandene Einbauvolumen vollkommen für die Gteuerklappe zur Verfügung steht. Die unterschiedliche Steuerflächengröße in beiden richtungen wirkt hierbei ebenfalls vorteilhaft, da Steuerklappen an gewölbten Tragflügel- oder Leitwerksprofilen bei positiven und negativen Ausschlägen einen unsymmetrischen '.Virksamkeitsverlauf aufweisen und deshalb insbesondere bei einer Giersteuerung im Schwebeflug eines Kippflügelflugzeuges ausgeglichen werden müssen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jede Teilklappe auf jeder Profilseite einen Anlenkpunkt aufweist, die Anlenkpunkte der Teilklappen auf der einen Profilseite zur Bildung eines Viergelenks miteinander verbunden and die Anlenkpunkte a-.if der anderen Trofilseite je für sich am Flugzeugprofil angelenkt sind,

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wobei die Anlenkung der hinteren Teilklappe über einen Hebel an der dem Anlenkpunkt gegenüberliegenden Profilseite erfolgt.

Hierdurch wird zum Antrieb der Teilklappen eine einfache Kinematik mit zwei Totpunktlagen geschaffen, die es ermöglichen, mit nur einem Stellzylinder die Steuerbewegungen durchzuführen.

Um eine Bewegung der Teilklappen zueinander auf ein Minimum zu begrenzen, wird vorgeschlagen, daß die Anlenkpunkte auf jeder Profilseite nahezu in einem Punkt vereinigt sind.

Weiterhin ist zur Erzielung günstiger Hebelarme vorgesehen, daß die Anlenkpunkte über Haltearme an den Teilklappen bzw. am Plugzeugprofil angeschlossen sind.

Zur Beschleunigung der Strömung ist ferner vorgesehen, daß der Durchtrittsspalt zwischen bzw. vor den Teilklappen in Strömungsrichtung düsenförmig ausgebildet ist.

Die Erfindung i3t in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen :

Fig. 1 bis 3 Prinzipdarstellungen der Teilklappen ·

am Flugzeugprofil in der neutralen Lage sowie in der Stellung bei negativem und positivem Ausschlag,

Pig. 4 bis 6 Darstellungen gemäß Fig. 1 bis 3

mit Anlenkpunkten und Stellantrieben,

Fig. 7 bis 9 Darstellungen gemäß ^pig. 1 bis 3 mit einer Anordnung der Teilklappen über ein Viergelenkgetriebe,

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Fig. 10 bia 12 Darstellungen gemäß Pig. 7 bis 9

mit einem Stellantrieb.

An einem Plugzeugprofil 1 sind zwei hintereinanderliegende Teilklappen 2 und 3 angeordnet. Die Teilklappen 2 und 3 bilden zusammen eine strömungsgünstige Steuerklappe, wobei die hintere Teilklappe 3 ebenfalls als vollständige Steuerklappe ausgebildet ist und die vordere Teilklappe 2 einen Vergrößerungsteil darstellt.

Die Teilklappen 2 und 3 sind dabei so angeordnet, daß beim Schwenken in einer Richtung beispielsweise bei negativem Ausschlag beide Teilklappen 2 und 3 gemeinsam verschwenkbar sind und einen Durchtrittsspalt 4 zwischen dem Flugzeugprofil 1 und der vorderen Teilklappe 2 freigeben. Beim Schwenken in der anderen Richtung positiver Ausschlag - wird nur die hintere Teilklappe 3 verschwenkt und gibt dabei einen Durchtrittsspalt 5 zwischen den Teilklappen 2 und 3 frei. Hierdurch entsteht für jede Strömungsrichtung ein zugeordneter Durchtrittsspalt 4 bzw. 5f der jeweils in Strömungsrichtung durch die Hinterkante des Flugzeugprofils 1 bzw. der zugeordneten Teilklappe 2 düsenförmig eingeengt und für die Strömungsrichtung nach aerodynamischen Gesichtspunkten optimal ausgelegt ist.

Zur Durchführung der Schwenkbewegungen greifen gemäß Fig. 4 bis 6 an jeder Teilklappe 2 und 3 auf jeder Profilseite 6 und 1 Haltearme 8 und 9 bzw. 10 und 11 an, die mit den Teilklappen 2 und 3 jeweils fest verbunden sind und an ihren freien Enden Anlenkpunkte 12,13 bzw. 14,15 aufweisen. Ferner ist auf der Profilseite 6 ein flugzeugfester Haltearm 16 angeordnet, der an seinem freien Ende

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einen Anlenkpunkt 17 aufweist. Die Anlenkpunkte 13 und der Haltearme 9 und 11 auf der Profilseite 7 sind miteinander verbunden. Auf der Profilseite 6 ist ferner der Haltearm 8 der vorderen Teilklappe 2 über seinen Anlenkpunkt mit dem Anlenkpunkt 1f des flugzeugfesten Haltearmes 16 verbunden, wobei in diesem Ausführungsbeispiel an dem dadurch gebildeten Gelenkpunkt zusätzlich ein hydraulischer Zylinder 18 angeift, der mit seinem freien Ende am Anlenkpunkt 14 des Haltearmes 10 der hinteren Teilklappe angreift. Es ist außerdem ein weiterer hydraulischer Zylinder 19 zwischen dem flugzeugfesten Haltearm 16 und dem Haltearm 8 der vorderen Teilklappe 2 angeordnet.

Der Bewegungsablauf der Steuerklappenanordnung erfolgt wahlweise über die hydraulischen Zylinder 18 und 19· Bei einem negativen Ausschlag wird nur der Zylinder 19 ausgefahren und schwenkt beide Teilklappen 2 und 3 um den aus den Anlenkpunkten 12 und 17 gebildeten Drehpunkt am flugzeugfesten Haltearm 16. Dadurch wird der Durchtrittsspalt 4 zwischen Flugzeugprofil 1 und der vorderen Teilklappe 2 freigegeben und es wird eine Durchströmung von der Druckseite zur Saugseite erzielt. Bei dieser Schwenkbewegung befindet sich der Zylinder in Ruhestellung.

Bei einem positiven Ausschlag wird nur der Zylinder 13 betätigt und der Zylinder 19 befindet sich in der Ruhelage. Hierbei wird die hintere Teilklappe 3 um den aus den Anlenkpunkten 13 und 15 gebildeten Drehpunkt am Haltearm der vorderen Teilklappe 2 verschwenkt. Es entsteht der Durchtrittsspalt 5 zwischen den beiden Teilklappen 2 und und ist hierbei wiederum der Durchströmrichturig angepaßt.

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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 bis 9 sind die beiden Teilklappen 2 und 3 über ein Viergelenkgetriebe angeordnet. Bei dieser Anordnung befindet sich gegenüber dem vorgenannten Ausführungsbeispiel an der Profilseite 7 ebenfalls ein flugzeugfester Haltearm 20 mit einem Anlenkpunkt 21 an seinem freien Ende. Bei dieser Anordnung sind die Haltearrae 9 und 11 der Teilklappen 2 und 3 wieder auf der Profilseite 7 über ihre Anlenkpunkte 13 und 15 verbunden und der Haltearm 8 der vorderen Teilklappe 2 am flugzeugfesten Haltearm 16 angelenkt. Der Haltearm 10 der hinteren Teilklappe 3 steht über einen Hebel 22 mit dem flugzeugfesten Haltearm 20 auf der Profilseite J in Verbindung. Damit sich für jede Schwenkrichtung angenähert eine Totpunktlage ergibt und beim Verschwenken der Teilklappen 2 und 3 keine nennenswerten Bewegungen der Teilklappen 2 und 3 zueinander ergeben, liegen auf jeder Profilseite 6 bzw. 7 die Anlenkpunkte 12,17 und 14 bzw. 13»15 und 21 in Ruhelage der Teilklappen 2 und 3 nahe beieinander.

Beim Verschwenken in negativer Richtung werden beide Teilklappen 2 und 3 unter Bildung einer angenäherten Totpunktlage um einen Drehpunkt aus den Anlenkpunkten 12,14,17 bewegt und geben einen der Strömungsrichtung angepaßten Durchtrittsspalt 4 frei.

Beim Verschwenken in positiver Richtung wird nur die hintere Teilklappe 3 unter Bildung einer angenäherten Totpunktlage um einen Drehpunkt aus den Anlenkpunkten -13*15,21 bewegt und gibt ebenfalls einen Durchtritts-, spalt 5 zwischen den Teilklappen 2 und 3 frei.

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Diese Anordnung eignet sich insbesondere auch für kleinere Bewegungen der Steuerklappe, da bei kleinen Bewegungen ein Drehpunkt innerhalb des Plügelprofils gebildet wird (Schnittpunkt der Strecken 14,21 und 12,13).

Zur Betätigung der Anordnung gemäß Fig. 10 bis 12 ist ein hydraulischer Zylinder 23 etwa in der Mitte der Steuerklappe vorgesehen. Der Zylinder 23 ist an der Profilseite 6 im Punkt 24 am Flugzeugprofil 1 angelenkt und greift mit seinem freien Ende an einem Arm 25 eines zweiarmigen Hebels 26 an. Der Hebel 26 ist an der vorderen Teilklappe 2 schwenkbar gelagert und ist mit seinem anderen Arm 27 mit einer Koppelstange 28 verbunden, wobei die Koppelstange mit ihrem freien Ende am Punkt 29 am Haltearm 11 der hinteren Teilklappe 3 an der Profilseite 7 angreift.

3ei einer Schubbewegung des Zylinders 23 erfolgt ein Schwenken beider Teilklappen in negativer Richtung, während bei einer Zugbewegung eine Schwenkbewegung der hinteren Teilklappe in positiver Richtung eintritt. In beiden Richtungen wird dabei der der Durchströmrichtung zugeordnete Durchtritts3palt 4 bzw. 5 freigegeben.

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Claims

Pat entansprüche

(1. fcteuerklappenanordnung für Plugzeuge, wobei die Steuerklappe beim Schwenken in beiden Richtungen einen aerodynamisch wirksamen Durchtrittsspalt freigibt, gekennzeichnet durch mindestens zwei hintereinander angeordnete Teilklappen (2,3), von denen die hintere Teilklappe (3) an der vorderen Teilklappe (2) zum Schwenken in der einen Richtung und die vordere Teilklappe (2) am Flugzeugprofil (1) zum gemeinsamen Schwenken beider Teilklappen (2,3) in der anderen Richtung derart angelenkt ist, daß beim Schwenken der hinteren Teilklappe (3) ein Durchtrittsspalt (5) zwischen beiden Teilklappen (2,3) und beim Schwenken beider Teilklappen (2,3) ein Durchtrittsspalt (4) vor der vorderen Teilklappe (2) entsteht,
2. Klappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Teilklappe (2,3) auf jeder Profilseite (6,7) einen Anlenkpunkt (12,14 bzw. 13»15) aufweist, die Anlenkpunkte der Teilklappen auf der einen Profilseite (7) zur Bildung eines Viergelenks miteinander verbunden und die Anlenkpunkte auf der anderen Profilseite (6) je für sich am Flugzeugprofil (1) angelenkt sind, wobei die Anlenkung der hinteren Teilklappe (3) über einen Hebel (22) an der dem Anlenkpunkt (14) gegenüberliegenden Profilseite (7) erfolgt.

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3. iilappenano rdnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Arienkpunkte (12,14,17 bzw. 13,15,21) auf jeder Profilseite (6 bzw. 7) nahezu in einem Punkt vereinigt sind.
4. Steuerklappenanordnung nach Anspruch 1 bis 3₍ dadurch gekennzeichnet , daß die Anlenkpunkte (12,13, 14,15,17,21) über rialtearme (8,3,10,11,16,20) an den Teilklappen (2,3) bzw. am Flugzeugprofil· (1) angeschlossen sind.
5. Steuerklappenanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchtrittsspalt (4 bzw. 5) zwischen bzw. vor den Teilklappen (2,3) in Strömungsrichtung düsenförmig ausgebildet ist.

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