DE2423745A1

DE2423745A1 - Verfahren zum daempfen bzw. beseitigen einer wirbelbildung an einem flugzeugfluegel und zum daempfen bzw. beseitigen einer wirbelbildung ausgebildeter flugzeugfluegel

Info

Publication number: DE2423745A1
Application number: DE2423745A
Authority: DE
Inventors: Martin Leesen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-05-16
Filing date: 1974-05-16
Publication date: 1974-12-05
Also published as: CA986082A; GB1436097A; US3881669A

Description

COHAUSZ & FLOPyACK

PAT ENTANWALTS BÜP O 4 DÜSSELDORF 8CHUMANN8TR, 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirfsch.-lng. A. GERBER

Martin Lessen

9 Idelewaod Road

USA-Rochester N. Y* 12. Mai 1974

Verfahren zum Dämpfen bzw. Beseitigen einer ¥irbelbildung_an_einem Flugzeugflügel und zum Dämpfen bzw. Beseitigen einer Wirbelbildung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen bzw. Beseitigen einer Wirberbildung an einem Flugzeugflügel und zum Dämpfen bzw. Beseitigen einer Wirbilbildung ausgebildeten Flugzeugflügel.

Nachziehende Wirbel sind in den Wirbelschleppen der meisten Flugzeugflügel während des Fluegs vorhanden. Sie rühren hauptsächlich von Unterbrechungen in der Oberfläche des Flügels her, und dort treten sie auf, wie diese an den Flügelspitzen, an den Rotorspitzen von Hubschraubern, an Luftschraubenspitzen, Klappenspitzen, Wurzeln von Flügeln und dergleichen vorhanden sind. Nachziehende Wirbel sind allgemein hydrodynamisch stabil und klingen nur langsam aus, hauptsächlich auf Grund einer viskosen oder laminaren Streuung. Aus diesem Grunde bleiben sie :allgemein nach der Entstehung lange zeit bestehen und ziehen um eine erhebliche Strecke hinter dem Flügel her, der sie hat entstehen lassen, beispielsweise bis zu etwa 50 Seemeilen und bis zur Dauer von fünf Minuten.

Bei der praktischen Verwertung der Erfindug ist es erforderlich, die nachziehenden Wirbel hydrodynamisch unstabil zu machen, damit deren Zerstreuung beschleunigt wird. Von einem Mediumstrom sagt man, er sei hydrodynamisch unstabil, wenn eine Störung im Strom mit der Zeit oder äquivalent mit dem Raum wächst. Allgemein sind, selbst im laminaren Strom, Störungen auf Grund von innewohnender Turbulenz immer vorhanden.

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ferner auch auf Grund von Grenzunebenheit und dergleichen. Es sind diese Störungen, die im Stadium der hydrodynamischen !Instabilität, die durch ein Einspritzen eines Mediumstroms im Verfolg der erfindunsgemäßen Lehre entsteht, mit der Zeit und/oder mit dem Saum wachsen, um den nachziehenden Wirbel zu zerstreuen.

Die ¥irbel, die einem großen Plugzeug nachlaufen, besonders bei geringer Geschwindigkeit während des Startens und Landens, stellen eine bekannte und groSe Gefahr für nachfolgende Plugezeuge dar. Sin nachfolgendes Flugzeug, das auf das rotierende Strömungsschema einer solchen nachziehenden v/irbelbildung stößt, kann plötzlich aus seiner !Flugbahn geworfen werden, und es kann daduerch in einen schwerwiegenden Unfall "verwickelt werden. Das Vorhandensein dieser neuzeitlichen Gefahr hat die Auflage von Beschränkungen auf die Plugbahnen und die Abstandsstrecken sich kreuzender und nachfliegender Plugzeuge erforderlich gemacht. Die Beseitigung oder Minderung dieser Gefahr würde eine sichere Erhöhung der Plugdichte in den Bereich von Plughäfen hinein und aus ihnen heraus ermöglichen. Darüber hinaus würde das sicherer Manöver wie Pormationsflug und Betankung in der Luft ermöglichen.

Da jeder Plügel eines Hubschrauberrotors im Plug auch wie ein Tragflügel fungiert, erzeugt ein solcher Plügel ebenfalls einen zugehörigen nachziehenden Wirbel. Während bestimmter Plugmanöver kann ein Eotorflügel auf die nachziehenden Wiferbel stoßen, die von voranlaufenden Plügeln erzeugt worden sind, und damit kann er einem sich schnell und stark ändernden Mediumstromfeld ausgesetzt werden. Wenn das geschieht, entstehen üblicherweise laute und störende Geräusche, die als "Blade slap" bezeichnet werden, und dabei entstehen auch plötzliche Änderungen, in den Plügelbelastungen, die nach einer gewissen Zeit zu einer Ermüdung eines oder mehrerer Plügel führen können.

Auf Seiten der Plugzeugindustrie sind extensive und fortwährende Bemühungen unternommen worden, die Gefahr zu beseitigen, die den nachziehenden Wirbeln inneawohiit, welche beim Plug normalerweise Tragflügeln zugeordnet sind= Bekante Vorschläge sehen Schemen vor, bei denen mit der Einimpfung einer 'Turbulenz in den Wirbel mittels perforierter Plü-

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gelspitzen und Spitzenspoiler, die Uiaorientierung des nachziehenden Wirbels durch die Verwendung verschiedener Flügel- und Spitzenplanfbrmen, Bndplatten und geknickter äußerer Paneele, die Verlagerung des nachziehenden Wirbels durch Blasen in Spannrichtung und unter Winkeln, und die Anordnung von ¥irbelgeneratoren und Strahltriebwerken an den ITiigelspitzen gearbeitet wird. Keines dieser vorgeschlagenen Schemen hat eine zufriedenstellende Lösung des Problems erbracht, weil der hydrodynamische Unstabilitätsmechanismus nicht eingesetzt worden ist. Der Erfindung liegt demgemäß besonders die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Technik zum Beseitigen oder wesentlichen Dämpfen der nachziehenden Wirbel zu schaffen, die Tragflügeln im Plug zugeordnet sind.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren und in einer Torrichtung, bei dem bzw. der eine schnelle und wesentlichen Dämpfung oder Beseitigung eines Wirbels bewirkt wird, der einem Tragflügel während des Flugs folgt. Speziell besteht das erfindungsgemäße Verfahren in dem Einspritzen eines Mediums in den Kern des nachziehenden Wirbels im Einklang mit bestimmten kritischen Kriterien» Für die erfolgreiche praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es entscheidend, daß erstens die Achse des eingespritzten Mediumstroms kolinear und koaxial zur Achse des nachziehenden Wirbels am Punkt oder im wesentlichen am Punkt des Eintritts des Mediumstroms in den Wirbelkern liegt und daß zweitens der Momentenfluß (Rate des Stroms des Moments) des eingespritzten Mediumstroms relativ zum freien Luftstrom ausreichend ist, um im nachziehenden Wirbel eine hydrodynamische !Instabilität entstehen zu lassen.

Im diesem Zusammenhang bedeutet die "Längsachse" eines nachziehenden Wirbels in irgendeiner Sektion des Wirbels die Mittellinie des Wirbels in seiner Bewegungsrichtung vom Tragflügel weg. In dieser Hinsicht ist zu beachten, daß der nachziehende Wirbel gewöhnlich einer gekrümmten Bahn folgt und daß die Längsachse damit gekrümmt ist.

In diesem Zusammenhang bedeutet die "Längsachse des eingespritzten Mediumstroms'' die Mittellinie des Stroms in seiner Fließrichtung.

In diesem Zusammenhang bedeutet ferner der Begriff "freier Luftstrom"

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in der Nähe eines Flugzeugs den Strom am Flugzeug vorbei, der auch vorhanden wäre, wenn das Plugzeug sich nicht dort "befände.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in Mitteln zur Erzeugung, zum Leiten und zum Eichten eines Mediumstroms zur ordnungsgemäßen Einspritzung in den nachziehenden Wirbel und zur Lieferung des gewünschten Mediumstroms.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flugzeugs, wobei die nachziehenden Wirbel von den Flügeln und Klappen gezeigt sind,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Flügel,

Fig. 4 ein Schnitt an der Linie 4-4 der Fig. 1, in dem die Leitungswege und die Düse zum Indern der nachziehenden Wirbel an der Klappe gezeigt sind, und

Fig. 5 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, bei dem ein Flügel gezeigt ist und mit einem Strahltriebwerk gearbeitet wird, um eine Abgabe in den nachziehenden Wirbel vorzunehmen.

Es ist festgestellt worden, daß der Wirbel, der beim Flug einem Tragflügel folgt, wesentlich gedämpft oder ganz beseitigt werden kann, daß ein Mediumstrom in den Kern des nachziehenden Wirbels unter bestimmten kritischen Bedingungen eingespritzt wird. Für die erfolgreiche praktische Durchführung der Erfindung ist demgemäß entscheidend, daß die Längsachse des eingespritzten Mediumstroms im wesentlichen kolinear und koaxial zur Längsachse des Kerns des nachziehenden Wirbels verläuft und daß der eingespritzte Mediumstrom mit einem Momentenfluß in bezug auf den freien Luftstrom eingespritzt wird, der eine solche Größe hat, daß der dadurch modifizierte nachziehenden Wirbel hydrodynamisch unstabil gemacht wird.

Während jedes gasförmige Medium zum Einspritzen in den Kern des Wirbels

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verwendet werden kann, ist Luft das zweckmäßigste und wirtschaftlichste Medium für einen solchen Zweck, und deshalb wird sie ganz entschieden "bevorzugt. '

Für die erfolgreiche praktische Durchführung der Erfindung ist entscheidend, daß die Achse des eingespritzten Mediumstroms im wesaentlichen kolinear und koaxial zur Längsachse des nachlaufenden Wirbels verläuft. Versuche zur merklichen Dämpfung oder Beseitigung eines nachziehenden Wirbels durch das Einspritzen eines Mediumstroms in den nachziehenden · Wirbel längs einer anderen Achse als der, die im wesentlichen kolinear und koaxial zur Längsachse des getrennten nachziehenden Wirbels liegt, haben sich als nicht erfolgreich erwiesen. Insbesondere besteht vorzugsweise eine Fehlflucht von nicht mehr als vier Grad. Anderenfalls gehen ein Teil der günstigen Ergebnisse der Erfindung verloren.

Wie vorstehend erwähnt, ist es entscheidend, daß die Längsachse des eingespritzten Mediumstroms im wesentlichen kolinear und koaxial zur Längsachse des Kerns des nachziehenden Wirbels an oder im wesentlichen an dem Punkt des Eintritts des Stroms in den Wirbelkern liegt. Solange dieses Kriterium einer im wesentlichen vorliegenden Kolinearität und Koaxialität am Punkt des Eintritts erfüllt wird, ist der Einspritzpunkt nicht für die praktische Durchführung der Erfindung kritisch. Eine wesentliche Dämpfung oder Beseitigung eines nachfolgenden Wirbels kann also durch eine solche kolineare und koaxiale Einspritzung eines Mediumstroms entweder stromaufwärts oder stromabwärts vom Punkt des Abgangs des nachziehenden Wirbels von der oberen Fläche des Tragflügels erreicht werden. Ein Einspritzen nach dem Abgang erzeugt bessere Ergebnisse und wird damit entschieden bevorzugt.

Das Kriterium der Koaxialität und Kolinearität erfordert eine Bestimmung des Strömungswegs des nachfolgenden Wirbels über die Oberseite des Tragflügels hinweg, ferner auch den Bereich des Abgangs des nachziehenden Wirbels vom Tragflügel. Sowohl der Strömungsweg als auch der Bereich des Abgangs für einen nachziehenden Wirbel hängen von der betreffenden Form des Tragflügels und in Maßen auch von den Betriebsbedingungen des Flugzeugs ab. In Hinsicht auf einen Tragflügel oder Eotorflügel können je-

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doch die Änderungen in den Eigenschaften des nachziehenden Wirbels gewöhnlich durch einen Satz Konstruktionsbedingungen für die Mittel zum Einspritzen des Mediums aufgenommen werden, so daß eine feststehende Mediumeinspritzeinrichtung gewöhnlich für die erfindungsgemäßen Zwecke adäquat arbeitet. In Hinsicht auf eine Klappe und miteunter auch in Hinsicht auf einen Flügel oder einen SRotorflügel kann eine bewegliche Mediumeinspritzeinrichtung vorteilhaft sein, um Änderungen in der Position der Achse des nachziehenden Wirbels in Bezug auf den Tragflügel aufzunehmen. Bs ist beispielsweise festgestellt worden, daß der Punkt der Wirbeltrennung' für einen feststehenden Flügel mit einer rechteckigen Spitze gewöhnlich an der Obeseite des (Dragflügels direkt über einem Punkt an der Flügelsehne liegt, der etwa 75$ der Strecke längs einer solchen Sehne von der vorderen Kante zur hinteren Kante an oder sehr nahe an der Sptitze des Flügels ausmacht. Der Strömungsweg eines Wirbels, der von einem solchen Tragflügel abgeht, hat ebenfalls eine charakteristische Gestalt.

Das genaue Profil bzw. der genaue Strömungsweg und die Lage des Abgangsbereichs für einen Wirbel, der einer besonderen Tragflügelform folgt, kann experimentell durch herkömmliche Methoden und Vorrichtungen bestimmt werden. Ein Beispiel ist eine Strömungssichtbarkeitsmachungsmethode, um die Demarkation der Wirbelbahn zu erreichen, und dabei wird mit kleinen Hydrogen- oder Heliumbläschen neutralen Auftriebs gearbeitet, die damit an Stromlinien entlangwandern. In der Nähe des nachziehenden Wirbels laufen diese Stromlinien in Wendelform um die Längsachse des Wirbels, und dieser kann damit lokalisiert und photographisch aufgezeichnet werden.

Es ist ferner festgestellt worden, daß der eingespritzte Mediumstrom mit einem Momentenfluß eingespritzt werden muß, der eine ausreichende Größe hat, bezogen auf den freien Luftstrom, um den modifizierten nachziehenden Wirbel hydrodynamisch aunstabil zu machen. Wenn der Strom hydrodynamisch unstabil gemacht wird, wachsen Elementarstörungen an, die immer vorhanden sind.. Die Energie vom kombinierten axialen und wirbelnden Strom wird in Störungeenergie umgewandelt, die bewirkt, daß die gerichtete Strömungsenergie in Turbulenz zerstreut wird. Der Momentenfluß

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kann gemäß der Erfindung erhöht oder verringert werden, basierend auf drei veränderlichen Bedingungen, und zwar wie folgt: (1) die freie Luftgeschwindigkeit, (2) der induzierte Rücktrieb (der vom Angriffswinkel des Tragflügels abhängt) und (3) die Strecke, bei der der nachziehende Wirbel im wesentlichen zerstreut werden soll. Demgemäß können für einen bestimmten Tragflügel veränderliche Strömungsraten des eingespritzten Mediums erforderlich sein, um die vorstehenden veränderlichen Bedinungen zu erfüllen. Deshalb muß die Quelle des eingespritzten Mediums mit Mitteln zum Zuleiten des eingespritzten Mediums mit einer Strömungsrate versehen sein, die für den Bereich vorhergesehender Betriebsbedingungen adäquat ist. In der Praxis sind die Bedignungen des Startens und Landens für ein bestimmtes Flugzeug ausreichend limitiert, so daß eine Größe des Momentenflusses für eine Zerstreuung des Wirbels sorgt, der einem bestimmten Punkt am Tragflügel folgt. Für den Normalflug kann eine andere Größe erforderlich sein.

Gemäß Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Flugzeug in Start- oder Landelage gezeigt, das ein Fügelpaar mit ausgefahrenen und nach unten gedrückten Klappen an den hinteren Rändern aufweist. Das Flugzeug selbst ist allgemein mit 10 bezeichnet, die Flügel sind allgemein mit 12 bezeichnet, und die Klappen sind allgemein mit 14 bezeichnet. Oblgleich sich die nachfolgende Beschreibung auf den linken Flügel gemäß der Darstellung in Fig. 1 bezieht, versteht es sich, daß die Vorrichtung für den rechten Flügel identisch mit der Vorrichtung für den linken Flügel ist, außer dass es sich dabei um ein Spiegelbild dazu handelt.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, entstehen drei nachziehende Wirbel an jeder der Flügeleinheiten. Es kann auch noch ein vierter Wirbel an der Flügelwurzel vorhanden sein. Ein erster Wirbel 16 geht vom Haupttragflügel an einer Stelleab , die mit 16 bezeichnet ist, die Abgangsstellen für die beiden Wirbel, die an jeder Klappe 14 entstehen, sind jeweils mit 18 .und 20 bezeichnet.

Der Flügel gemäß Fig. 1 ist ein gerader Flügel, und die Form der in Fig. 1 gezeigten Klappe ist ebenfalls die eines geraden Flügels. Wie nachste-

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hend noch im einzelnen zu erläutern sein wird, sind die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung jedoch auf gerade Flügel und auf Flügel anderer Form anwendbar.

Bei dargestellten geraden Flügel entsteht der nachziehende Wirbel an einem Punkt, der/etwa 75 Prozent der Strecke vom vorderen Rand /bei des Flügels zum hinteren Hand des Flügels an oder in der Nähe des äußeren Rands des Flügels liegt. Damit entstehen" an jedem Flügel des Flugzeugs drei nachziehende Wirbel.

Wie am besten aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist der Flügel 12 eine sich quer erstreckende Leitung 22 auf, die sich von einer ^Luftzufuhr wie vom Kompressor eines der Strahltriebwerke oder· von einem hilfsbetriebenen Kompressor bis zu einem Punkt in der Nähe des äußren Spitze des Flügels erstreckt. Die Querschnittsform, der Leitung 22 kann so ausgelegt werden, daß sie bequem in den Flügel paßt, und das ist für die Erfindung nicht relevant, solange der Flügel Stromlinienform hat.

Die genaue Lage der Leitung 22 ist nicht kirtisch, obgleich sie zweckmäßigerweise längs eines ausreichenden Teils des Flügels geführt ist, damit den Düsen Luft zugeführt werden kann, welche nachstehend nach zu beschreiben sein wierden. Die Luft tritt an den Stellen 16, 18 und 20 an dem Flügel bzw. an der Klappe aus.

Vie in Fig. 2 ersichtlich, steht die Leitung 22 mit einer sich nach hinten erstreckenden Leitung 26 in einer Mediumverbindung, die die Leitung 22 mit einem Wirbelgenerator 28 verbinden kann, wobei es sich dabei um ein wahlweise anwendbares Merkmal der Erfindung handelt, und wenn dieser vorhanden ist, steht er mit dem Eingangsende der Abgabedüse 30 in Verbindung. Wenn ohne Wirbelgenerator gearbeitet wird, ist die Leitung 26 direkt mit der Düse 30 verbunden.

Die betreffende Größe der Leitung 26 ändert sich entsprechend dem betreffenden Tragflügel, und sie führt direkt nach hinten von der Leitung 22 zum Wirbelgenerator 28.

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Mit dem Ausgangsende der Leitung 26 ist der Wirbelgenerator 28 verbunden, bei dem es sich um ein wahlweise anwendbares Merkmal der Erfindung handelt. Der Wirbelgenerator 28 weist mehrere gekrümmte Lamellen auf, die ortsfest um die Peripherie der Leitung herum angeordnet sind, in der sie enthalten sind, und sie sind nach rechts oder links gekrümmt, um der Bewegung der durchströmenden Luft >eine entsprechende Drehkompenente zu verleihen. Die Richtung des Wirbels, die der Luft verliehen wird, ist entgegengesetzt zur Drehbewegung des nachziehenden Wirbels, der verstreut werden soll. Die Funktion des Wirbelgenerators besteht darin, der aus der Düse 30 ausgespritzten Luft in bezug auf den zu zerstreuenden Wirbel eine entgegengesetzte Drehstraömungsgeschwindigkeit zu verleiehn. Diese Bedingung lä.ßt einen Zustand hydrodynamischer Unstabilität entstehen, bekannt als Taylor-Gortler-TJnstabilität, und zwar nahe an der Düse, die im Kernstrom des nachziehenden Wirbels eine Turbulenz entstehen läßt.

Mit dem Ausgang des Wirbelgenerators' 28 ist die Düse 30 verbunden, deren Aufgabe es ist, Luft, die durch deie Leitung 22 und die Leitung 26 transportiert wird, in den Kern bzw. in die Mitte des nachziehenden Wirbels 40 über der Oberseite des Flügels 12 abzugeben, der sich an der Stelle 16 vom Flügel trennt. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, hat der nachziehende Wirbel 4^ eine mit 42 bezeichnete Mittellinie. Obgleich die Mittellinie als eine gerade Linie schematisch dargestellt ist, ist sie gewöhnlich gerkümmt, sie ist jedoch in beleibiger Entfernung des Wirbels vom Flügel identifizierbar. Die Düse 30 gibt Druckluft in eine Richtung ab, die kolinear und koaxial zur Achse 42 des Wirbels am Punkt de»Eintritts des Luftstroms in den Wirbelkern liegt. Der Abgabepunkt kann an der Flügelfläche sein, wie daregestellt, und er kann auch wirkungsvoll an irgendeinem anderen Punkt im Abstand von der Flügelfläche liegen, ferner auch länegs der Längsachse des Wirbels. Wie ausführlicher nachstehend beschrieben, wird der aus der Düse 30 abgegebene Luftstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit solcher Größe abgegeben, daß er eine Größe des Momentenflus'ses hat, bezogen auf den freien Luftstrom, der ausreicht, um den nachziehenden Wirbel, mit dem er sich kombiniert, hydrodynamisch unstabil zu machen.

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Torzugsweise wird ein Fluchtungsfehler von nicht mehr als vier Grad zwischen der Einspritzrichtung des Luftstroms aus der Düse 30 und der Achse 42 des Wirbels 40 am Eintrittspunkt des Luftstroms in den Wirbelkern zugelassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Die Form der Achse 42 des nachziehenden ¥irbels 40 in bezug auf den Flügel 12 kann in der vorstehend beschriebenen Weise bestimmt werden, und sie ändert sich in Abhängigkeit von der Form und dem Angriffswinkel des Tragflügels. Beispielsweise ist für den dargestellten Flügel der Winkel in bezug auf die Längsachse (d.h. die Achse von vorn nach hinten) des Flügels 12 grobgenommen gleich dem Angriffswinkel des Flügels. Deshalb ist die Düse so angeordnet, daß Luft mit etwa dem Angriff winkel in bezug auf die Längsachse des Flügels abgegeben wird. Obgleich die Düse so dargestellt ist, daß sie an der Flügeloberfläche abgibt, kann sie sich über die Flügelfläche hinaus erstrecken, oder sie kann im Abstand von der Flügelfläche angeordnet sein. Die kritischen Kriterien für die Düsenanordnung sind, daß sie in einer koaxialen und kolinearen Richtung in bezug auf die Achse des nachziehenden Wirbels am Eintrittspunkt des Mediumstroms in den Kern des Wirbels abgeibt.

Fig. 4 zeigt den Teil der dargestellten Vorrichtung zum Zerstreuen der nachziehenden Wirbel 50 unf 60, die an der Oberseite der Flügelkalappe 14 entstehen und sich von dieser etwa an den Punkten 18 und 20 an den Rändern der Flügelklappe 14 trennen. Gemäß Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Leitung 22 in einer direkten Druckmittelverbindung mit einer Leitung 3Ί steht, die über ein Gelenkknie mit einem Teleskopdüsenabschnitt 38 verbunden ist, der an seinem entfernten Ende in der Klappe I4 angeordnet ist. Die Düse ist drehbar in der Klappe I4 gelagert und erstreckt sich durch deren Oberseite. Die Leitung 34 und die Düse 38 sind durch hydraulische oder sonstige geeignete Mittel drehbar, die im Flügeal (nicht dargestellt) angeordnet sind, und zwar aus der gestrichelt in Fig. 4 gezeigten Position, in der die Leitung 34 im wesentlichen im Flügel 12 sitzt (durch ein geeignetes Loch in dessen Unterseite), in die ebenfalls dargestellte Lage, in der die Klappe ausgefahren und abgesenkt ist. Der Abgabewinkel der Düse 38 in bezug auf die Klappe 14 wird damit

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,geändert, je nach der Position der Klappe. Diese Verbindung ist so ausgelegt, daß die Düse immer koaxial und kolinear mit dem nachziehenden Wirbel von der Klappe am Eintrittspunkt in den Kern des Wirbels abgibt.

Die sepziellen Konstruktionsbedingungen der Düse bezüglich Größe und Form der Klappe werden in der vorstehend beschriebenen Weise bestimmt, um die gewünschte Große des Momentenflusses zu erzeugen.

Die Düse gibt damit Luft kolinear und koaxial zur Achse des nachziehenden Wirbels 50 am Eintrittspunkt in den Wirbelkern ab. Wegen der Winkelposition der Klappe 14 in bezug auf die Waagrechte SAchse des Flügels 12, die sich während des Flugs ändert, ändert sich der Winkel, den der nachziehende Wirbel 50 in bezug auf Die achse der Klappe I4 bildet. Der Abgabewinkel der Düse 38 in bezug auf die Achse der Klappe muß deshalb im Einklang damit geändert werden. Diese Beziehung kann durch drehbare lagerung der Düse 38 erreicht werden, wie das vorstehend beschrieben worden ist.

Die SLeitungen und Mechanismen, die am anderen Ende der Klappe I4 angeordnet sind, um den nachziehenden Wirbel §60 zu ztierstreuen, welcher am Punkt 20 entsteht, sind in Größe und Ausführung ähnlich denen, die in Fig. 4 dargestellt sind.

Bei einem Flügel, der einen nachziehenden Wirbel hat, welcher über der Flügelwurzel entsteht, kann ein Luftzufuhr- und Düsenmechanismus ähnlich dem eingesetzt werden, wie er im Zusammenhang mit der Flügelspitze beschrieben worden ist, wobei dieser koaxial und kolinear mit der Achse des Wurzeis an der Flügelwurzel am Eintrittspunkt in den Kern des Wirbels abgibt.

Fig. 5 zeigt ein weiterees Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem statt der Verwendung einer Hochdruckleitung, wie das in Fig. 1 bis 4 dargestellt worden ist, ein Stautriebwerk 80 drehbar an der äußeren Spitze des Flügels 12 zum Zwecke der Zerstreuung des nachziehenden Wirbels 40' gelagert ist, der sich am Punkt 16' vom Flügel terennt. Das Stautriebwerk 80 erzeugt einen Abstrahl mit einem Momentenfluß und mit einem Abstrahlwinkel, wie er vorstehend im Zusammenhang mit den Düsen beschrieben worden ist, um den nachziehenden Wirbel zu zerstreuen. Der Abgabe-

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winkel des Jetauspuffs ändert sich entsprechend der Form des Flügels nach Bedarf, um in einer kolinearen und koaxialen Richtung in bezug auf die Achse 42^f des nachfolgenden ¥irbels 40' am Eintrittspunkt in den Kern des nachziehenden Wirbels abzugeben. Das Stauiriebwerk kann gegebenenfalls drehbar an der Flügelspitze oder an irgendeiner anderen geeigneten Lage gelagert sein, so daß es sich aus einer Winkelposition zur Zerstreuung eines nachfolgenden Wirbels in eine optimale Lage als Antriebskraft für das Flugzeug drehen kann.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der !Pragflügel eine NACA-OO12-Profil, eine Sehne von 21,2 Zoll, eine Halbspannweite von 5 Fuß und eine Terdrallung von 0,35 Grad pro Fuß, wodurch ein größer werdender Angriffswinkel in Richtung auf die Spitze entsteht. Die Strömungsgeschwindigkeit des freien "Siftstroms betrug 150 Fuß pro Sekunde. Die Düse ware eine Unterschallausführung mit einem runden Querschnitt und mit einem Durchmesser von 1,25 Zoll. Die Strömungsrate von Luft durch die Düse betrug 0,J8 Pfund pro Sekunde mit einer Stagnationstemperatur, die gleich der Stagnationstemperatur des freien Stroms war. Die Düsenabgabe lag am Punkt bei 75/ί der Sehnenlänge vom vorderen Rand und 0,85 Zoll von der rechtwinklig abgetrennten Flügelspitze. Der Angriff winkel de3?s Tragflügels betrug 9» 5 Grad aian der Spitze, und der Düseninjektionswinkel lag in Richtung von 9>5 Grad nach oben gegen die Längsachse des Tragflügels. Bei 6,5 Sehnenlängen stromabwärts von dem Tragflügel wurde festgestellt, daß die Spitzenströmgeschwindigkeit des injizierten Wirbels weniger als 10 Prozent der eines Wirbels betrug, der unter den gleichen Bedingungen entstand und bei dem eine Injektion nicht erfolgte.

Obgleich die Erfindung im Zusammenhang mit einem geraden Flügel beschrieben worden ist, ist sie gleichermaßen auf Flügel mit Planformen anwendbar, die nicht gerade Flügel sind. Die Lage und die Form der Achse des nachziehenden Wirbels vom Flügel kann experimentell für jeden Flügel in der vorstehend beschriebenen Weise bestimmt oder theoretisch bestimmt werden.

Die Lehre gemäß der Erfindung ist im gleichen Maße auf die Flügel eines

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Hubschrauberrotors anwendbar, und die Größe, der Abgabewinkel, der Abgabepunkt und die Betriebsbedingungen der Düse zum Zerstreuen von nachziehenden Wirbeln von Flügeln von Hubschrauberrotoren sind im wesentlichen identisch mit jenen, die vorstehend im Zusammenhang mit ]?lugzeugflügeln beschrieben worden sind, und sie werden entsprechend den vorstehend angegebenen Prinzipien bestimmt.

Ansprache

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Dämpfen bzw. Beseitigen reiner Wirbelbildung an einem Flügel im Flug, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mediumstrom in den Wirbel in eine solche Sichtung injiziert wird, daß die Längsachse des einjizierten Mediumstroms im wesentlichen kolinear und koaxial zur Längsachse des Wirbels im wesentlichen am Eintrittspunkt des Stroms in den Kern des nachziehenden Wirbels liegt und daß der Mediumstrom dabei einen Momentenfluß mit einer solchen Größe in bezug auf den des freien Luftstroms hat, das Hder nachziehende Wirbel hydrodynamisch unstabil gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium Gas gewählt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium Luft ist.

4« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung, mit der der Mediumstrom injiziert wird, innerhalb von etwa vier Grad zur kolinearen und koaxialen Sichtung der Längsachse des Wirbels im wesentlichen am Eintrittspunkt des Stroms in den Kern des nachziehenden Wirbels liegt.

5. Flügel mit einer Obeseite, an der ein Wirbel entsteht und von der aus dieser nachzieht, wobei der nachziehende Wirbel einen Kern hat und eine gekrümmte Längsachse hat, gekennzeichnet durch eine Einspritzvorrichtung an dem Flügel zum Injizieren eines Mediums in den nachziehenden Wirbel in eine Richtung im wesentlichen koaxial und kolinear zur Achäe an dem Eintrittspunkt in den Wirbelkern mit einem Momentenfluß in einer Größe in bezug auf den freien Luftstrom am Flügel, der den modifizierten nachziehenden Wirbel hydrodynamisch unstabil macht.

6. Flügel nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung einen langgestreckten Kanal in dem Flügel mit einem ersten und

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,einem zweiten Ende, eine Druckluftquelle, Mittel zur Verbindung des ersten Indes des Kanals mit der Druckluftquelle, eine Düse mit einer Längsachse, Mittel am Flügel zur Lagerung der Düse so, daß deren Achse sich in eine Richtung im wesentlichen kolinear und koaxial zur Achse des Wirbels am Eintrittspunkt des Abstroms aus der Düse in den Kern des Wirbels erstreckt, und Mittel zur Verbindung der Düse mit dem Kanal aufweist.

7· Flügel nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel zur Wirbelerzuegung, die zwischen der Düse und dem Kanal angeordnet sind.

8. Flügel nach Anspruch 5, 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung ein Stautriebwerk, Mittel zur Lagerung des Stautriebwerks an dem Flügel aufweist, wobei das Stautriebwerk eine Abströmende hat, das kolinear und kaoaxial zur Achse des nachziehenden Wirbels am Eintrittspunkt des Abstroms in den Kern des Wirbels gerichtet ist.

9. Flügel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Flügel eines Lfugzeugs mit feststehenden Flügeln handelt.

10. Flügel nach Anspruch 5ι dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Flügel eines Flugzeugs mit verstellbaren Flügeln handelt.

11. Flügel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Eotorflügel eineö Flugzeugs mit rotierenden Flügeln handelt.

12. Flügel nach Anspruch 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Drehbaren Lagerung der Düse zur Änderung deren Winkel in bezug auf die Längsachse des Flügels.

13· Flügel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Flügel um eine Klappe eines Flugzeugs mit feststehenden Flügeln handelt.

14· Flügel nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel in bezug auf die Längsachse des Flügels drehbar gelagert sind.

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