DE2244095C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Flugzeugen des Enten- oder Tandemtyps - Google Patents

Description

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens eine der mit Abstand vom Flugzeug-Schwerpunkt angeordneten Tragflächen für die Bewegung des Flugzeugs um die Querachse vom Flugzeug-Schwerpunkt weg oder zu diesem hin verschoben wird.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung, bei der mindestens eine der Tragflächen mit einem langgestreckten Träger verbunden ist, welcher in mit Abstand zueinander angeordneten Lagern längsverschiebbar gelagert ist

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Flugzeugs des Ententyps, bei dem der Abstand der einen Tragfläche gegenüber dem Flugzeug-Schwerpunkt veränderbar ist,

Fig.2 eine Seitenansicht eines Flugzeugs wie in Fig. 1, bei dem die eine Tragfläche sowohl in ihrem Abstand gegenüber 3em Flugzeug-Schwerpunkt veränderbar als auch um ifre Querachse verschwenkbar ist,

F i g. 3 eine weiter^ Ausführungsform der verstellbaren Tragfläche in ausgefahrener (F i g. 3a) und eingezogener Lage (F i g. 3b),

F i g. 4 eiise dritte Ausführungsform der verstellbaren Tragfläche,

Fig.5 eine Stirnansicht des Flugzeugs nach Fig. 1, bei dem eine der Tragflächen um die Flugzeuglängsachse schwenkbar ist, mit eingezeichneten Auftriebsvektoren,

Fig.6—10 eine schematische Darstellung e'ner Steuerung eines Flugzeugs mit einer Tragfläche mit zwei Bewegungsmöglichkeiten, mit Querschnitten im vergrößerten Maßstab (F i g. 7 —10),

Fig. 11 & 12 eine schematische Darstellung einer Steuerung eines Flugzeugs, bei der die eine Tragfläche in zwei gegensinnig verwindbare Teilflächen unterteilt ist,

Fig. 13&14 eine schematische Darstellung einer Steuerung eines Flugzeugs, bei der die eine Tragfläche Verwindungsklappen aufweist.

In dem in F i g. 1 —4 schematisch dargestellten Entenflugzeug läuft der Flugzeugrumpf 1 an seinem hinteren Ende 2 schneidenförmig aus. Die ungefähre Lage des Schwerpunkts des Flugzeugs ist mit 3 bezeichnet. In Flugrichtung gesehen liegt die eine Tragfläche 4 hinter dem Schwerpunkt 3, während die andere Tragfläche 5, z. B. die kleinere, an der vorderen Spitze des Flugzeugrumpfs 1 angeordnet ist. In Fig. 1 ist in gestrichelter Darstellung eine Verschiebung der Tragfläche 5 in eine Lage 5' in einem größeren Abstand zum Schwerpunkt 3 dargestellt. Obwohl hierbei keine Veränderung des Einstellwinkels erfolgt, erhält man durch Veränderung des Abstandes der Tragfläche 5 eine sehr feinfühlige Steuerbarkeit des Flugzeugs. Durch Pfeile ist der Auftriebsvektor der Haupttragfläche 4 und der Tragfläche 5 dargestellt, siehe F i g. 1 und 2.

In F i g. 2 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, wie der Abstand der Tragfläche 5 gegenüber dem Flugzeug-Schwerpunkt 3 verändert werden kann. Die Tragfläche 5 ist auf einen langgestreckten gebogenen Träger 6 montiert, der in nicht näher dargestellten Führungen 7, T gelagert ist. Durch den gebogenen Träger 6 erreicht man, daß jedem Abstand zum Flugzeug-Schwerpunkt 3 der Tragfläche 5 ein bestimmter Anstellwinkel der Tragfläche 5 zugeordnet ist. Hierbei kann bei geringerem Abstand der Tragfläche 5 vom Flugzeug-Schwer-Dunkt 3 der Anstellwinkel derselben kleiner sein als bei größerem Abstand der Tragfläche 5". Bei dieser Ausführungsform weist die Tragfläche 5 zwei Bewegungsmöglichkeiten auf, nämlich eine Bewegung annähernd in Flugzeuglängsachse und eine Drehung um eine Querachse.

In Fig.3a und b ist eine Ausführungsform schematisch dargestellt, bei der ebenfalls eine Bewegungsmöglichkeit der Tragfläche 5 mit zwei Freiheitsgraden vorliegt, wobei jedoch keine feste Zuordnung des Anstellwinkels der Tragfläche 5 mit dem Abstand gegenüber dem Flugzeug-Schwerpunkt 3 besteht. Der Tragflügel 5 ist auf einem langgestreckten Träger 8 montiert, der in einem nicht dargestellten Gelenk längsverschieblich und neigbar gelagert ist.

In F i g. 4 ist eine weitere Lagerung der Tragfläche 5 dargestellt, die um eine Querachse schwenkbar auf einem langgestreckten Träger 9 gelagert ist, der in nicht näher dargestellten Führungen 10, 10' längsbeweglich gelagert ist Es besteht demnach für die Tragfläche 5 eine zweifache Bewegungsmöglichkeit, wobei jedoch keine bestimmte Zuordnung zwischen dem Anstellwinkel und dem Abstand der Tragfläche 5 vom Flugzeug-Schwerpunkt 3 vorliegen muß.

In F i g. 5, die eine Ansicht des Flugzeugs von vorne darstellt, ist die Tragfläche 5 um die Flugzeuglängsachse schwenkbar gelagert Der voll ausgezogene Teil stellt den Auftriebsvektor bei horizontaler Lage der Tragfläche 5 dar, während der kurz und der lang gestrichelte Pfeil die Lage des Auftriebsvektors bei der entsprechend gestrichelten Lage der Tragfläche 5 zeigen. Mit Hilfe dieser Anordnung erreicht man eine sehr feinfühlige und wirksame Seitensteuerung des Flugzeugs.

Es ist auch möglich, diese Bewegungsmöglichkeit der Tragfläche 5 mit den anderen Bewegungsmöglichkeiten, wie sie in F i g. 1 bis 5 gezeigt sind, zu kombinieren. Der Tragflügel 5 kann hierbei bis zu drei Bewegungsmöglichkeiten aufweisen, nämlich eine Bewegung in der Flugzeuglängsachse, eine Drehung um die Querachse und eine Drehung um die Längsachse.

Die beschriebene Steuerung eignet sich für Flugzeuge ohne Hilfsflächen, insbesondere für Flugzeuge des Enten- und Tandemtyps, die sich bisher wegen ihrer geringen Steuerbarkeit nicht durchsetzen konnten, und ermöglicht damit eine Steuerung für diese Flugzeuge, die derjenigen anderer Flugzeuge in keiner Weise nachsteht.

In den Fig.6—14 wird gezeigt, wie die in den Fig. 1—5 schematisch dargestellten Bewegungsmöglichkeiten praktisch verwirklicht werden können.

In F i g. 6 ist eine an einem langgestreckten Träger 11 befestigte Tragfläche 5 längsverschieblich gelagert. Der Träger 11 ist in Kugelführungen 12 (F i g. 7) und im Abstand davon in zwei drehbaren Rollen 13 gelagert, die ihrerseits in schräg zur Flugzeuglängsachse angeordneten U-Profilschienen 14 laufen, die auf der Innenseite eines Rohrkörpers 15 befestigt sind. Der Rohrkörper 15 ist in Kugelführungen 16 (F i g. 8) und in einem Zapfenlager 17 (Fig. 10) schwenkbar, jedoch nicht längsbeweglich gelagert. Das Zapfenlager 17 stützt sich mit Streben 18 am Rumpf 1 ab.

Über zwei Rollen 38,19 läuft eine endlose Kette oder ein endloses biegsames Glied 20, das mittels eines Gelenkes 21 mit einer von einem Steuerknüppel 22 verschiebbaren Schubstange 23 gekuppelt ist. Das Glied 20 ist mit einem längsbeweglichen Gelenk 24 mit der Welle 11 verbunden, wobei das eine Trum der Glieder 20 mit dem Gelenk 24 im Innern der Rohrkörper 15 verläuft. In Wirklichkeit ist die Neieune der U-Profilschienen 14

wesentlich geringer. Als Pedale ausgebildete Steuerglieder 25 sind mittels eines Gestänges 26 über Gelenke 26a mit dem Rohrkörper 15 verbunden und dienen der Schwenkung des Rohrkörpers 15 und damit der Welle 11 mit dem Flügel 5.

Durch Betätigen des Steuerknüppels 22 und der Pedale 25 kann der Tragflügel 5 längsverschoben und verschwenkt werden, wobei wegen der schräg im Rohr angeordneten U-Profilschienen 14 beim Längsverschieben des Trägers 11 gleichzeitig eine Änderung der Neigung des Trägers 11 gegenüber der Flugzeug-Längsachse auftritt.

Bei größeren Flugzeugen sind die Kräfte zum Verschwenken der Tragfläche 5 schon beträchtlich, weshalb die Einleitung der Schwenkung zweckmäßig mit Hilfe der Luftkräfte vorgenommen wird, wobei die Tragfläche entweder in zwei gegensinnig verwindbare Teiltragflächen 5a, 5b (Fig. 11 und 12) unterteilt ist oder die Tragfläche 5c Verwindungsklappen 50a, 50b (Fig. 13 und 14) aufweist. 2ü

In F i g. 11 und 12 sind die Pedale 25 über Gelenke 25', 25" mittels eines biegsamen Gliedes 36 über eine Rolle 33, Ausgleichsrollen 27, 28 zur Kompensation der Längsverschiebung des Rohres 11 und eine Rolle 29 mit Gelenken 30,31 der Flügelteile 5a, 6b verbunden, die um eine Achse 32 schwenkbar sind. Die in Fig. 11 und 12 nicht erläuterten Bezugszeichen sind mit denjenigen in F i g. 6 bis 10 identisch.

In Fig. 13 und 14 werden anstelle von Flügelteilen Verwindungsflügel 50a, 506 in gleicher Weise mittels der Pedale 25 betätigt wie in F i g. 11 und 12.

In den F i g. 6—14 ist die Steuerung mit mechanischen Mitteln gelöst, jedoch sind auch hydraulische oder elektrische Mittel verwendbar. Die Anwendung solcher Mittel stellt nach Kenntnis der beschriebenen Steuerung nur eine fachmännische Aufgabe dar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung von Flugzeugen des Enten- oder Tandemtyps mit mindestens je einer vor und hinter dem Flugzeug-Schwerpunkt angeordneten, dauernd Auftrieb annähernd in Richtung der Hochachse des Flugzeugs liefernden Tragfläche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der mit Abstand vom Flugzeug-Schwerpunkt angeordneten Tragflächen für die Bewegung des Flugzeugs um die Querachse vom Flugzeug-Schwerpunkt weg oder zu diesem hin verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Tragflächen um eine zur Flugzeuglängsachse parallele Achse für die Seitenbewegcng des Flugzeugs um die Flugzeughochachse geschwenkt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Tragflächen (4, 5, Sc) mit einem langgestreckten Träger (6,8,9,11) verbunden ist, welcher in mit Abstand zueinander angeordneten Lagern (7,7'; 10,10'; 12,13) längsverschiebbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Träger (6, 8,9,11) um seine Längsachse drehbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des die Tragfläche (4,5,5c) tragenden langgestreckten Trägers (6) in einer Seitenansicht auf das Flugzeug gekrümmt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Träger (11) in einer vorderen Führung (12) und in einer hinteren Führung (13) in Form von in einem Rohrkörper (15) schräg zur Flugzeuglängsachse angeordneten Führungsprofilen (14) längsverschieblich und neigbar geführt ist, wobei der Rohrkörper (15) um seine Längsachse in Lagern (16,17) drehbar gelagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Träger (11) mittels eines über Rollen (38,19) geführten endlosen, biegsamen Gliedes (20) verschiebbar ist, wobei das biegsame Glied (20) einerseits über eine Kupplung (24) mit dem Träger (11) und andererseits über ein Gelenk (21) mit einem Steuerglied (22, 23) verbunden ist und daß der Rohrkörper (15) über ein Gestänge (26, 26') mittels eines weiteren Steuergliedes (25) drehbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am langgestreckten Träger (11) angeordnete Tragfläche (5) in zwei gegensinnig verschwenkbare Flügelteile (5a, 5b) geteilt und mittels des weiteren Steuerglieds (25) über ein biegsames Glied (36) betätigbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am langgestreckten Träger (11) angeordnete Tragfläche (5c) gegensinnig verschwenkbare Hilfsflügel (50a, 5Oi^ aufweist, die mittels des weiteren Steuergliedes (25) über ein biegsames Glied (36) betätigbar sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Flugzeugen des Enten- oder Tandemtyps mit mindestens je einer vor und hinter dem FJugzeug-Schwerpunkt angeordneten, dauernd Auftrieb annähernd in Richtung der Hochachse des Flugzeugs liefernden Tragfläche.

Beim Schwenken oder Verschieben einer Tragfläche ist es bekannt (v. Mises/Hohenemser, Fluglehre, Verlag Springer 1957, Seiten 253 und 257/258), daß die resultie rende Luftkraft dieser Tragfläche ebenfalls geschwenkt oder verschoben wird.

Bei Flugzeugen des Enten- und Tandemtypä, bei denen jedoch nur tragende, aber keine eigentlichen Steuer- und Leitflächen vorhanden sind, kann nicht in genü- gend wirksamer Weise gesteuert werden, da beim Betätigen der Ruder eine Änderung der Auftriebskraft der Tragfläche auftritt die gegenüber derjenigen im Normalflug unter Umständen klein und durch den Maximalauftrieb des Flügelprofils beschränkt ist. Es sind somit

μ einer Vergrößerung bzw. Verminderung des Auftriebs der Tragfläche, welche Änderungen Voraussetzung für das Steuern sind, verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt Das Steuern eines Flugzeugs erfolgt deshalb in bekannter Weise dadurch, daß an Hilfsflächen ange brachte Ruder in ihrer Lage verstellt werden und da durch eine Luftkraft erzeugen, die eine Lageänderung des Flugzeugs bewirkt Da diese Hilfsflächen im Normalflug höchstens eine ganz geringe Auftriebskraft erzeuger, besteht ein genügender Spielraum zur Varia- tion dieser Auftriebskraft zu Steuerungszwecken.

Es ist ein Flugzeug mit horizontal verschiebbarer Schwanzfläche bekannt (US-PS 34 93 197), um durch Änderung der Flugzeuggeometrie Auftriebsstabilität und gute Steuerung beim Langsamflug, d. h. bei Start und Landung, zu erreichen. Im Zwischen- und Überschallflug ist die Schwanzfläche unmittelbar an der Flügelhinterkante angeordnet, um die aerodynamischen Auswirkungen klein zu halten. Dies verlangt aber die Verwendung von Tragflächen mit geringem Auftrieb und dementsprechend geringer Auftriebsänderung in Abhängigkeit von der Mach-Zahl. Beim Langsamflug dagegen ist die Schwanzfläche am Rumpfende angeordnet und es liegt die übliche Steuerung mit an Hilfsflächen angebrachten Rudern vor.

Bei einem weiteren bekannten schwanzlosen oder halb-schwanzlosen Flugzeug mit einer Hauptsteuerung am Hauptflügel wird die Längssteuerung und Längsstabilität durch eine kleine drehbare Hilfsfiäche am vorderen Rumpfende erreicht die nicht zur Auftriebserzeu- gung im Normalflug ausgelegt sondern eine reine Steuerfläche ist. Deshalb treten die bei Auftrieb erzeugenden Tragflächen auftretenden Probleme nicht auf. (US-PS 24 30 793). Es ist weiter ein normales Flächenflugzeug mit einer Hauptfläche und einer schwanzseitig angeordneten Steuerfläche bekannt (GB-PS 4 77 395), bei dem vor dem Hauptflügel ein als Gleichgewichtseinrichtung bezeichneter Hilfsflügel angeordnet ist. Dieser ist im normalen Flug nicht wirksam, sondern soll das vertikale Sinken bei normaler Fluglage ermöglichen. Auch hier treten die Probleme von Auftrieb erzeugenden Tragflächen nicht auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß bei ei- nem Flugzeug des Enten- und Tandemtyps eine genügend große Änderung der Auftriebskraft der Tragfläche zum exakten Steuern des Flugzeugs zur Verfügung steht.