DE2238623C3 - Strömungskörper mit einem festen Teil und einem daran schwenkbar gelagerten, durch einen Spalt getrennten Steuerflächenteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungskörper mit einem festen Teil und einem daran schwenkbar gelagerten, durch einen Spalt getrennten Steuerflächenteil und mit eines« am festen Teil befestigten, den Spalt begrenzenden Endkasten. Als Bejnpiel hierfür sei eine Ausführung der Ruderstruktcr bei Flugzeugen genannt, die einen Spalt zwischen beweglichem Ruderteil und fester Zellenstruktur aufweisen und diesen Spalt, im Querschnitt gesehen unter aerodynamischer Belastung nahezu konstant hält

Bei aerodynamischen Flugzeugsteuerungen werden häufig zur Erhöhung der Ruderwirksamkeit zwischen beweglichem Ruderteil und fester Zellenstruktur durchgehende Spalte vorgesehen, die einen Luftaustausch zwischen der Druck- und Saugseite bei aerodynamischen Profilen gestattet, wie dies in bekannter Weise bei Höhen-, Seitenleitwerk oder am Querruder usw. ausgeführt ist

Diese durchgehenden Spalte, die unter dem Begriff Slot bekannt sind, erhalten ihre volle Wirksamkeit nur durch einen möglichst konstanten Öffnungsquerschnitt während aller vorkommenden Lastfälle im Flug.

Bei Flugzeugmustern größerer Bauart, treten auf Grund der Elastizität des Strukturmaterials erhebliche Relativbewegungen auf, die zwischen den einzelnen Baukomponenten sich als Verschiebung zeigen, wie z. B. zwischen einem Flossenendkasten und einem daran anschließenden Ruder. Ein zwischen Flossenendkasten und Ruder befindlicher Spalt, wird durch diese Relativbewegung in seinem Öffnungsquerschnitt verändert, so daß der Luftdurchsatz beeinflußt wird. Die Beeinflussung des Luftdurchsatzes bewirkt eine Verschlechterung der Ruderwirksamkeit und ergibt dadurch eine negative Auswirkung auf die jeweiligen aerodynamischen Flugzeugsteuerungen. Einen weiteren wesentlichen Punkt stellt das hohe Spannungsniveau an der Verbindungsstelle zwischen oberer und unterer Behäutung, z. B. an solchen genannten Flossenendkasten dar, die durch aerodynamische Belastungen hervorgerufen werden.

Bekannte Ausführungen, bei denen sich zwischen dem

Flossenendkasten und dem Ruder ein Spalt befindet, besitzen sogenannte Distanzhalter in der Spaltöffnung, Dabei ergibt sich unter Belastung der genannten Zellenkomponenten eine nachteilige Veränderung der Spaltöffnung und zwar zwischen den Distanzhaltern, Weiterhin ist die Spaltöffnung an der Stelle der Distanzhalter unwirksam und beeinträchtigt den Luftdurchsatz ebenfalls. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die

ίο genannten aerodynamischen Nachteile zu vermeiden und eine Spaltöffnung zu schaffen, die bei allen Belastungsfällen während des Fluges nahezu konstant gehalten wird.

Das Ziel der Erfindung wird bei einem Strömungskör-

per der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das obere Behäutungsteil des Endkastens mit dem unteren Behäutungsteil derart nachgiebig verbunden ist, daß die Steifigkeit des Endkastens gleich ist der Steifigkeit der das Schwenklager des Steuerflächentei les tragenden Aufhängung.

Durch diese Ausführung werden die Steifigkeiten von festem und beweglichen Teil einander angeglichen, so daß bei Relativbewegungen der einzelnen Strukturteile, wie z. B. zwischen Flossenendkasten und Ruder, der Spaltquerschnitt erhalten bleibt und der erforderliche Luftdurchsatz aufrecht erhalten wird. Die Ausführung des festen Ruderteiles ergibt weiterhin den Vorteil, daß das Materialspannungsniveau im Bereich der Verbindung zwischen oberer und unterer Behäutung an der Stelle des maximalen Biegemomentes gesenkt wird. Die auftretenden Querkräfte können durch Rippen, die z. B. in die obere und untere Behäufung integriert sind, aufgenommen werden. Vorteilhaft wirkt sich dabei auch die Sandwichschalenbauweise der Behäutung aus, die aus Waben mit glasfaserverstärkter Kunststoffbeschichtung besteht und dadurch einen entsprechend niedrigen Ε-Modul aufweisen, der bei der relativ großen Verformung der betreffenden Strukturteile erforderlich wird.

Die Befestigung des beweglichen Ruderteiles am festen Ruderteil bzw. Leitwerkflosse erfolgt über einen Verband, dessen Verformung entsprechend der des festen Ruderteiles angepaßt ist Dabei ist eine konstante Spaltquerschnittsöffnung bei allen auftretenden Lastfäl len am Flugzeug gewährleistet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Aufbau eines festen Teiles eines Strömungskörpers im Schnitt

so Fig.2 die Verformung des festen Teils und die Befestigung eines beweglichen Steuerflächenteiles schematisch.

Die F i g. 1 stellt einen Endkasten 1 eines festen Höhenleitwerkteiles dar sowie die Spaltöffnung 2 und das bewegliche Steuerflächenteil 3, ζ. Β. ein Höhenruder

3. Der Endkasten 1 besteht im einzelnen aus dem nur angedeutetem Hinterholm 4, der oberen Behäutung 5 und der unteren Behäutung 6.

Die Belastungen, die durch die Luftkräfte auf die

Ruderteile wirken, ergeben eine elastische Verformung dieser Teile. Die obere und untere Behäutung 5 bzw. 6 sind in einer Sandwichschalenbauweise hergestellt, wobei die Deckschichten 5' und 6' von Waben 10 aus Glasfaser verstärktem Kunststoff bestehen. Diese obere und untere Behäutung 5 bzw. 6 ist zusätzlich noch durch integrierte Rippen 7 und 8, die zur Aufnahme der Querkräfte dienen, ausgesteift. Um das maximale Biegemoment, das an der Verbindungsstelle Il beider

Behäutungen 5,6 auftritt, zu verkleinern, ist ein Gelenk 9 an der Verbindungsstelle tt der Behäutungen 5_t 6 angeordnet. Durch das Gelenk 9 ist eine definierte Verformung des hinter dem Hinterholm 4 liegenden Endkastens 1 gegeben und etwaige Zonen, in denen Spannungsspitzen auftreten, werden weitestgehend vermieden,

Fig,2 stellt schematisch das feste Teil des Strömungskörpers, die Spaltöffnung 2 und das bewegliche Steuerflächenteil 3, sowie die Aufhängung 12 des Ruders in ausgezogener Linie dar. Weiter zeigt die Figur in gestrichelter Linie die Lage 1' des Endkastens 1, die Lage 12' der Aufhängung 12 und die Lage 3' des beweglichen Steuerflächenteiles im belasteten Zustand. Dabei kann der Figur entnommen werden, daß die Spaltöffnung 2 bzw. 2' im Querschnitt gesehen im belasteten und unbelasteten Zustand gleich bleibt und nur die Strukturteile insgesamt ihre Lage verändern. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Steifigkeit des Endkastens 1 der Steifigkeit der Aufhängung 12 mit dem daran gelagerten beweglichen Steuerflächenteil 3 gleich ist Der Luftdurchsatz durch die Spaltöffnung ist bei dieser gezeigten Ausführung nicht weiter gestört, was sich vorteilhafterweise auf die Ruderwirksamkeit

ίο auswirkt Ein weiterer Vorteil dieser gezeigten Anordnung stellt der einfache Aufbau der Struktur und das relativ niedrige Gewicht dar. Selbstverständlich kann diese gezeigte Ausführung auch an anderen Stellen des Flugzeuges verwendet werden, an denen Spaltöffnungen benötigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Strömungskörper mit einem festen Teil und einem daran schwenkbar gelagerten, durch einen Spalt getrennten Steuerflächenteil und mit einem am festen Teil befestigten, den Spalt begrenzenden Endkasten, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Behäutungsteil (5) des Endkastens (1) mit dem unteren Behäutungsteil (6) derart nachgiebig verbunden ist, daß die Steifigkeit des Endkastens (1) gleich ist der Steifigkeit der das Schwenklager des Steuerflächenteiles (3) tragenden Aufhängung (12).

2. Strömungskörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gelenkige Verbindung (9) der Dehäutungsteile (5,6).

3. Strömungskörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endkasten (1) in Sandwichschalenbauweise mit Waben (10) aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgeführt ist

4. Ströiuipigskörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Querkräfte im Endkasten (1) integrierte Rippen (7,8) angeordnet sind.