DE2135629C3

DE2135629C3 - Slotted flap for wings of aircraft

Info

Publication number: DE2135629C3
Application number: DE19712135629
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. T759 Immenstaad Weite
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1976-09-02

Description

Die Erfindung betrifft Spaltklappen für Tragflügel von Luftfahrzeugen, die aus zumindest zwei relativ zueinander verschwenkbaren Teüprofilkörpern bestehen, wobei jeweils ein mit einem vorderen Teilprofilkörper verbundenes, sich nach hinten erstreckendes Profilteil zur Bildung eines glatten Übergangs zwischen zwei Teilprofilkörpern in jeder Schwenkstellung vorgesehen ist.The invention relates to slotted flaps for wings of aircraft, which consist of at least two relatively There are part-profile bodies pivotable to one another, one with a front part-profile body in each case connected, rearwardly extending profile part to form a smooth transition between two part profile bodies is provided in each pivot position.

Derartige Spaltklappen dienen in bekannter Weise zur Erhöhung des Auftriebs während der Start- oder Lamdephase. Die Klappen werden innerhalb der genannten Flugphasen aus einer Lage, in der sie mit dem Tragflügel ein Teil bilden, in eine Stellung verschwenkt, in der zwischen dem Tragflügel und der Klappe ein Düsenspalt gebildet wird. Die von der Profilunterseite zur Profiloberseite geführte Strömung verhindert in bekannter Weise ein vorzeitiges Ablösen der Strömung und vermeidet die sich daraus ergebenden nachteiligen Wirkungen.Such slit flaps are used in a known manner to increase the buoyancy during the launch or Lamb phase. The flaps are in the flight phases mentioned from a position in which they are with the Wing form a part, pivoted into a position in which between the wing and the flap Nozzle gap is formed. The flow from the bottom of the profile to the top of the profile prevents the known way a premature separation of the flow and avoids the disadvantageous resulting therefrom Effects.

Für die Start- bzw. Landephase von V-STOL-Luftfahrzeugen ist es bekannt, Spaltklappen an der Tragflügelhinterkante während des Schwebefluges extern, das heißt z. B. durch die Treibgasstrahlen von Strahltriebwerken, anblasen zu lassen. Der Auftriebsgewinn resultiert in der Schwebeflugphase aus dem Reaktionsanteil, zu dem sich in de·· Transitionsflugphase der Superzirkulationsanteil addiert.For the take-off and landing phase of V-STOL aircraft it is known to have slotted flaps on the wing trailing edge during the hover external, that is z. B. by the propellant gas jets of jet engines to be blown. The gain in lift results in the hover phase from the proportion of the reaction that results in the transition phase the supercirculation share is added.

Sowohl bei von der umgebenden Luft umströmten als auch bei extern angeblasenen Spaltklappen besteht eine Grenze für die Wirksamkeit derartiger Klappen bei Erreichen eines bestimmten Klappenausschlages. Bei Überschreitung dieser Grenze löst sich der aus der düsenförmigen Verengung des Spaltes austretende energiereiche Strahl von der Klappenoberseite ab. Eine wesentliche Ursache, die zur Strömungsablösung führt, besteht darin, daß mit zunehmendem Klappenausschlag im Bereich der engsten Stelle des düsenförmig auslaufenden Klappenspalts der Krümmungsradius der Kbppenoberseite mit zunehmendem Ausschlag abnimmt. Insbesondere bei einem für die Schwebeflugphase bei V-STOL-Flugzeugen erforderlichen Klappenausschlag von etwa 90° trifft die aus dem Düsenspalt an der KliiDDenoberseite austretende Strömung auf den Oberflächenabschnitt der Klappe mit dem Nasenkrümmungsradius, der im allgemeinen 2 bis 3% der Profiltiefe beträgtThere is one both with the surrounding air flowing around and with externally blown slit flaps Limit for the effectiveness of such flaps when a certain flap deflection is reached. at If this limit is exceeded, the emerging from the nozzle-shaped narrowing of the gap is released high-energy jet from the top of the flap. A major cause that leads to flow separation consists in the fact that with increasing valve deflection in the area of the narrowest point of the nozzle-shaped As the valve gap is tapering, the radius of curvature of the upper side of the head decreases with increasing deflection. Especially with a flap deflection required for the hover phase in V-STOL aircraft from about 90 ° the flow emerging from the nozzle gap on the top of the KliiDen meets the Surface portion of the valve with the nose radius of curvature, which is generally 2 to 3% of the Tread depth is

Auf Grund des bekannten Coanda-Effekts foigi aber eine Strahlschicht einer konvex gekrümmten Wand über einen um so größeren Bereich, je größer der Krümmungsradius der Wand im Verhältnis zur Spaltweite ist. However, due to the well-known Coanda effect, foigi a spouted layer of a convexly curved wall over a larger area, the larger the Is the radius of curvature of the wall in relation to the gap width.

Es ist eine Hochauftriebseinrichtung für Tragflügel von Luftfahrzeugen mit einer mehrteiligen Spaltklappe bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist an der Tragflügelunterseite bzw. der Klappenunterseite eine profilförmige Ausnehmung für die Aufnahme der Klappen im eingefahrenen Zustand vorgesehen. Diese Einrichtung ist insofern nachteilig, als die voll ausgefahrene Spaltklappe ungleichmäßige Änderungen der Krümmung ihrer Oberfläche aufweist.It is a high-lift device for wings of aircraft with a multi-part slotted flap known. In this known device, one is on the wing underside or the flap underside profile-shaped recess for receiving the flaps in the retracted state. This Device is disadvantageous in that the fully extended slit flap uneven changes the curvature of its surface.

Es ist weiter ein Tragflügel mit Spaltklappen bekannt, wobei die Spaltklappen mittels Schwenklageranordnungen in Verbindung mit Verstelleinrichtungen voneinander unabhängig und unterschiedlich schwenkbar angeordnet sind.A hydrofoil with slotted flaps is also known, the slotted flaps by means of pivot bearing arrangements in connection with adjustment devices arranged independently and pivotable in different ways are.

Es ist ferner eine Spaltklappenanordnung an Tragflügelr. von Luftfahrzeugen bekannt, bei der die Spaltklappen sowohl um eine gemeinsame als auch um getrennte Lagerungen schwenkbar sind. Zusätzlich sind dort Mittel vorgesehen, die die Klappen im Sinne eines vone^;nander unabhängigen Bewegungsablaufs beeinf'ussen. It is also a slotted flap arrangement on hydrofoils. known from aircraft in which the slotted flaps are pivotable both about a common and about separate bearings. In addition, means are provided there that the flaps in the sense of a vone ^; Influence independent movement sequences.

Gegenüber dem Bekannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine Spaltklappe so auszubilden, daß auch bei großen Ablenkwinkelstellungen der Spaltklappe ein Abreißen der Strömung an der Klappenoberseitc verhindert wird.Compared to the known, it is the object of the invention to design a slotted flap so that also with large deflection angle positions of the slotted flap, the flow at the flap top is torn off is prevented.

Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß das sich nach hinten erstreckende Profilteil des vorderen Teilprofilkörpers in eine Ausnehmung des hinteren Teilprofilkörpers einfahrbar ist und daß die Krümmung der Spaltklappenoberseite stromab einen abnehmenden Verlauf aufweist. Eine solche erfindungsgemäße Ausbildung der Spaltklappen bringt den weientlichen Vorteil, daß auch bei einem Klappenausschlag von nahezu 90° der relativ stark gewölbte Flächenabschnitt der Klappenoberseite mit dem Nasenradius innerhalb des Klappenspalts liegt. Es ist damit erreicht, die Profilwölbung der Kiappenoberseite dem jeweiligen Klappenausschlag so anzupassen, daß der Krümmungsradius der Profiloberseite vom Ausgang des Düsenspalts stromab einen bestimmten Wert im Verhältnis zur Profiltiefe nicht unterschreitet. Am Ausgang des Düsenspalts an der Klappenoberseite trifft die Strömung auf einen Flächenabschnitt der Profilwölbung mit einem wesentlich größeren Radius als der der Profilnase der Klappe. Unter Berücksichtigung des bekannten Coanda-Effekts wird damit die Neigung des Strahls zur Ablösung an der Profiloberfläche der Klappen wesentlich vermindert. Es hat sich ferner gezeigt, daß mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Spaltklappe °ine wesentliche Herabsetzung der Umlenkverluste erreichbar ist. Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung enthält Anspruch 2.According to the invention, the set object is achieved in that the rearwardly extending profile part of the front partial profile body can be moved into a recess of the rear partial profile body and that the Curvature of the slotted flap top has a decreasing course downstream. Such according to the invention Forming the slotted flaps has the slight advantage that even with a flap deflection of almost 90 ° is the relatively strongly curved surface section of the upper side of the valve with the nose radius lies within the flap gap. It is thus achieved that the profile curvature of the top of the cap adjust the respective flap deflection so that the radius of curvature of the profile top from the exit of the Downstream nozzle gap does not fall below a certain value in relation to the profile depth. At the At the exit of the nozzle gap on the top of the flap, the flow hits a surface section of the curvature of the profile with a much larger radius than that of the profile nose of the flap. Taking into account the known Coanda effect is thus the tendency of the beam to detach on the profile surface of the Flaps significantly reduced. It has also been shown that by means of the inventively designed Slit flap ine a substantial reduction in the deflection losses can be achieved. Another advantageous one An embodiment of the invention contains claim 2.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown.

F i g. 1 zeigt eine an der Hinterkante eines Flugzeugtragflügels angeordnete Spaltklappe im Querschnitt, wobei die Spaltklappe im eingefahrenen Zustand dargestellt ist.F i g. 1 shows a slotted flap arranged on the trailing edge of an aircraft wing in cross section, the split flap is shown in the retracted state.

F i g. 2 zeigt die Spaltklappe gemäß F i g. 1 inF i g. 2 shows the split flap according to FIG. 1 in

21 35 62S21 35 62 S.

Ausfahrstellung, gleichfalls quergeschniiten dargestellt.Extended position, also shown cross-sectioned.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Spaltklappe in Ausfahrstellung, quergeschnitten dargestellt F i g. 3 shows a further embodiment of the slotted flap in the extended position, shown in cross section

Bei den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungen sind die Spaltklappen an der Hinterkante des Tragflügels eines Luftfahrzeuges angeordnet. Die Tragflügel ist dabei mit 1 und die Spaltklappe mit 2 bezeichnet. Der Tragflügel weist im Bereich seiner Hinterkante eine Ausnehmung 3 auf, die in ihrer Form dem vorderen Teil des Profils der Spaltklappe entspricht, so daß im Einfahrzustand die Spaitklappe 2 zusammen mit dem Tragflügel 1 ein Profilteil bildet ( F i g. 1).In the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the slotted flaps are on the trailing edge of the wing an aircraft arranged. The wing is denoted by 1 and the slotted flap is denoted by 2. the The wing has a recess 3 in the region of its trailing edge, the shape of which corresponds to the front part corresponds to the profile of the slit flap, so that in the retracted state, the Spitklappe 2 together with the Wing 1 forms a profile part (FIG. 1).

Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, wird in Ausfahrstellung der Spaltklappe 2 zwischen dem Tragflügel 1 und der Klappe 2 ein Düsenspalt 5 gebildet. Die Spaltklappe 2 besteht aus zwei relativ gegeneinander bewegbaren Teilprofilkörpern 6 bzw. 7. Am Tragflügel 1 ist ein Steg 9 angeordnet, an dem sich über eine Lagerung It beideTeilprofilköi per 6 bzw. 7 mittels eines Steges 10 lagern. Die Lagersicge 9 bzw. 10 weisen in ihrem Querschnitt in bezug auf die Strömungsrichtung Tropfenform auf. Zur Verstellung der beiden Teilprofilkörper 6 bzw. 7 gegeneinander ist der hinlere Teilprofilkörper 7 über einen Lagersteg 14 und eine Lagerung 15 am Lagersteg 10 für die gemeinsame Lagerung beider Teilprofilkörper 6 bzw. 7 schwenkbar angeordnet. Die Profiloberseite der Spaltklappe 2 unterteilt sich wie üblich in Flächenabschnitte unterschiedlicher Krümmung. Dabei setzt sich die Profiloberfläche des Teilprofilkörpers 6 aus dem Flächenabschnitt 17' des Nasenteiles 17 und den daran anschließenden Flächenabschnitt 19 zusammen, während der Teilprofilkörper 7 den sich zur Klappenhinterkante erstreckenden Flächenabschnitt 20 aufweist. Am Teilprofilkörper 6 ist ein Profilteil 22 angeordnet, dessen Oberseite einen Flächenabschnitt 19' aufweist In den Teilprofilkörper 7 ist eine Ausnehmung 23 eingearbeitet, in die das Profilteil 22 eingefahren werden kann. Die Flächenabschnitte 19 und 19' des Teilprofilkörpers 6 weisen den gleichen Krümmungsradius R auf, der größer als der Radius r des Nasenteiles 17 ist. Es ist ferner eine Dichtleiste 27 in die Ausnehmung des Teilprofilkörpers 7 eingesetzt, die in jeder Relativstellung der beiden Teilprofilkörper 6 bzw. 7 am Profilteil 22 anliegt und einen Druckausgleich zwischen der Profilunter- und ProfUoberiseite der Spaltklappe verhindert.As can be seen in FIGS. 1 and 2, in the extended position of the slotted flap 2, a nozzle gap 5 is formed between the wing 1 and the flap 2. The split flap 2 consists of two partial profile bodies 6 and 7, respectively, which can move relative to one another. A web 9 is arranged on the wing 1, on which both partial profile bodies 6 and 7 are supported by means of a web 10 via a bearing It. The bearing sicge 9 and 10 have the shape of a drop in their cross-section in relation to the direction of flow. To adjust the two partial profile bodies 6 and 7 against each other, the rear partial profile body 7 is pivotably arranged via a bearing web 14 and a bearing 15 on the bearing web 10 for the common bearing of both partial profile bodies 6 and 7, respectively. The profile top side of the split flap 2 is divided, as usual, into surface sections of different curvatures. The profile surface of the partial profile body 6 is composed of the surface section 17 'of the nose part 17 and the adjoining surface section 19, while the partial profile body 7 has the surface section 20 extending to the rear edge of the flap. A profile part 22 is arranged on the partial profile body 6, the upper side of which has a surface section 19 '. A recess 23 is incorporated in the partial profile body 7, into which the profile part 22 can be inserted. The surface sections 19 and 19 ′ of the partial profile body 6 have the same radius of curvature R , which is greater than the radius r of the nose part 17. There is also a sealing strip 27 inserted into the recess of the partial profile body 7, which rests in every relative position of the two partial profile bodies 6 and 7 on the profile part 22 and prevents pressure equalization between the profile bottom and top of the gap flap.

Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß F i g. 1 und 2 ist wie nachfolgend beschrieben.The mode of operation of the device according to FIG. 1 and 2 is as described below.

Innerhalb des Marschfluges des Luftfahrzeuges nimmt die Spaltklappe 2 die in Fig. 1 gezeigte Lage zum Tragflügel 1 ein. Der Tragflügel 1 und die Spaltklappe 2 bilden dabei ein gemeinsames Profil. Zur Erzielung eines Hochauftriebes während der Start- bzw. Landephase wird die Spaitklappe 2 aus der in F i g. 1 gezeigten Neutralstellung in eine Schwenkstellung bewegt ( F i g. 2). Zu diesem Zweck werden die beiden Teilprofilkörper 6 und 7 gemeinsam um die Lagerung 11 in eine Stellung wie aus Fig. 2 ersichtlich geschwenkt. Die Schwenkung erfolgt dabei soweit daß die Strömung im Düsenspalt 5 von der Tragflügelunterseite zur Tragflügeloberseite beim Austritt aus dem Düsenspalt 5 an der Tragflügelhinterkante 4 als Wandstrahl den Flächenabschnitt 19, 19' der Spaltklappenoberseite mit dem gegenüber dem Nasenradius r größeren Radius R umströmt. Zur Vergrößerung des Ablenkwinkels der Spaltklappe 2 unter Beibehaltung der Lage des Flächenabschnittes 19 des Teilprofilkörpers 6 gegenüber dem Flugzeugtragflügel 1 wird nunmehr der Teilprofilkörper 7 um seine Lagerung 15 relativ gegen den Teilprofilkörper 6 verschwenkt. Dadurch wird der Flächenabschnitt 19' des Profilteiles 22 aus der Ausnehmung 23 freigegeben und bildet nunmehr eine Fortsetzung des Flächenabschnittes 19 des Teilprofilkörpers 6 bzw. einen Übergang zum Flächenabschnitt 20 des Teilprofilkörpers 7. Da die aus dem Düsenspalt 5 austretende Luft auf die Flächenabschnitte 19 bzw. 19' des Teilprolilkörpers 6 trifft, die einen wesentlich größeren Radius R als der Flächenabschnitt 17' des Nasenteiles 17 aufweisen, folgt die Strömung der Profiloberseite auch bei größerer Ablenkung bzw. Winkelstellung der Spaltklappe, und es wird ein vorzeitiges Ablösen der Strömung an der Profiloberseiie der Spaltklappe 2 vermieden.During the cruising flight of the aircraft, the slotted flap 2 assumes the position relative to the wing 1 shown in FIG. 1. The wing 1 and the slotted flap 2 form a common profile. To achieve high lift during the take-off or landing phase, the split flap 2 is made from the structure shown in FIG. 1 moved into a pivoting position (FIG. 2). For this purpose, the two partial profile bodies 6 and 7 are pivoted together about the bearing 11 into a position as shown in FIG. The pivoting takes place so far that the flow in the nozzle gap 5 from the underside of the wing to the upper side of the wing when exiting the nozzle gap 5 at the wing trailing edge 4 flows as a wall jet around the surface section 19, 19 'of the gap flap top with the larger radius R compared to the nose radius r . To increase the deflection angle of the slotted flap 2 while maintaining the position of the surface section 19 of the partial profile body 6 relative to the aircraft wing 1, the partial profile body 7 is now pivoted about its bearing 15 relative to the partial profile body 6. As a result, the surface section 19 'of the profile part 22 is released from the recess 23 and now forms a continuation of the surface section 19 of the partial profile body 6 or a transition to the surface section 20 of the partial profile body 7. 19 'of the partial profile body 6, which have a significantly larger radius R than the surface section 17' of the nose part 17, the flow follows the upper side of the profile even with greater deflection or angular position of the slotted flap, and there is a premature separation of the flow at the upper profile Split flap 2 avoided.

Wie aus F i g. 3 zu erkennen ist, ist zwischen den beiden Teilprofilkörpern 6 und 7 eine gegen die Profilunterseite der Spaltklappe 2 offene Wirbelkammer 40 gebildet, deren Zentrum über Kanäle 41 mit der Ausnehmung 23 des Teilprofilkörpers 7 in ständiger Verbindung steht. Zwischen dem Teilprofilkörper 6 und dem Teilprofilkörper 7 ist ein in die Ausnehmung 23 mündender Absaugspalt 42 für die Absaugung der Grenzschicht an der Profiloberseite der Spaltklappe vorgesehen. Im ausgefahrenen Zustand der Spaltklappe 2 und bei eine Relativschwenkstellung zueinander einnehmenden Teilprofilkörpern 6 bzw. 7 bildet sich in der Kammer 40 ein stehender Wirbel aus, in dessen Kern ein Unterdruckgebiet entsteht. Über die Kanäle 41, die Ausnehmung 23 und den Absaugspalt 42 wird mittels des im Wirbeikern vorhandenen Unterdruckgebietes die Grenzschicht an der Klappenoberseile abgesaugt und damit eine verbesserte Umströmung an der Klappenoberseite gewährleistet.As shown in FIG. 3 can be seen, is between the two partial profile bodies 6 and 7 against the Profile underside of the gap flap 2 formed open vortex chamber 40, the center of which via channels 41 with the Recess 23 of the partial profile body 7 is in constant communication. Between the partial profile body 6 and the partial profile body 7 is a suction gap 42 opening into the recess 23 for the suction of the Boundary layer provided on the top side of the profile of the split flap. In the extended state of the split flap 2 and with a relative pivoting position to one another occupying partial profile bodies 6 and 7 is formed in the chamber 40 from a standing vortex, in the core of which a negative pressure area is created. Via the channels 41, the recess 23 and the suction gap 42 are created by means of the negative pressure area present in the vortex core the boundary layer on the upper flap ropes is sucked off and thus an improved flow around it the top of the flap guaranteed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

'[Patent claims:

1. Slit flap for wings of aircraft that can be pivoted relative to one another from at least two Part profile bodies consists, each one with a front part profile body connected, rearwardly extending profile part to form a smooth transition between two partial profile bodies are provided in each pivot position, characterized in that that the rearwardly extending profile part (22) of the front partial profile body (6) in a recess (23) of the rear partial profile body (7) is retractable and that the curvature of the slotted flap top has a decreasing profile downstream.

2. SpaUklappe according to claim 1, dadusch characterized in that the partial profile body (7) is pivotable about a center point (15) with a radius (R) which is larger than the radius (r) of the nose part (17) of the gap flap (2) .