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Wölbklappe für Flugzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wölbklappe, die vornehmlich an
der in Flugrichtung hinteren Seite der Tragfläche eines Flugzeuges verschwenkbar
angeordnet und deren aerodynamischer Form weitgehend angepaßt ist. Wölbklappen dieser
Art dienen zur Beeinflussung des Auftriebs bzw. der Geschwindigkeit und der Richtung
eines in der Luft befindlichen Flugzeuges.
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Die Aufgabe der Erfindung wird in einer Verbesserung der herkömmlichen
gattungsgemäßen Vorrichtungen insbesondere dahingehend gesehen, daß durch zusätzliche
Flächen- und Spannweitenvergrößerungen bzw. -verkleinerungen gewissermaßen eine
Verfeinerung des bekannten Systems erreicht wird. Gemäß der Erfindung wird diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß im wesentlichen in der Symmetrieebene der Wölbklappe
verlaufend wenigstens eine an ihrem freien Ende offene und an ihrem gegenüberliegenden
Ende bis in den Anlenkbereich der Klappe an der Tragfläche ragende schlitzförmige
Ausnehmung vorgesehen ist, in der ein den Ausmaßen dieser Ausnehmung angepaßter
flächiger Körper ein- und ausfahrbar gelagert ist. Auf diese Weise erhält man eine
sogenannte Hochauftriebswölbklappe, die über zusätzliche Möglichkeiten der Flächen-und
Spannweitenvergrößerung bzw. -verkleinerung auch eine zusätzliche Vergrößerung bzw.
Verkleinerung der Flächenbelastung des
Flugzeuges besitzt und dadurch
erhöhten Einfluß auf Geschwindigkeit und Richtung hat. Die Ausnehmung und der in
ihr gelagerte flächige Körper können sich natürlich auch mehr oder weniger über
die ganze Länge der Tragfläche erstrecken. Mehrere solcher Vorrichtungen an einer
Tragfläche besitzen.den Vorteil, daß sich über verschieden weit ausgefahrene Flächenkörper
eine sehr individuelle und feinfühlige Beeinflussung erreichen läßt. In diesem Zusammenhang
ist es auch zweckmäßig, wenn die Ausfahrrichtung des flächigen Körpers mit der Längsachse
des Flugzeugrumpfes einen spitzen Winkel bildet.
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-Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird sodann darin gesehen,
daß die Ausfahrweite des flächigen Körpers an das Ausmaß der Verschwenkung der Klappe
gekoppelt ist. Dies ist insofern vorteilhaft, weil z. B. der Schnellflug eine total
ausgerichtete Wölbklappe mit eingezogenem Flächenkörper erfordert. Das andere Extrem,
nämlich der Langsamflug bzw. der Landeanflug erfordert dagegen weitestgehend abgewinkelte
Wölbklappen mit maximal ausgefahrenem Flächenkörper. Zwischenstellungen mit wenig
abgewinkelter Wölbklappe und geringfügig ausgefahrenem Flächenkörper führen zum
Gleitflug. Wird dieser Effekt einseitig verstärkt, so kommt man zum Kreisflug.
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Was nun den Bewegungsmechanismus anbetrifft, so kann einmal das Ausfahren
des flächigen Körpers beim Betätigen der Klappe durch Kopplung mit dem Klappenmechanismus
selbsttätig erfolgen. Zum anderen ist es aber auch denkbar, daß das Ausfahren und
Zurückholen der Klappe elektromotorisch oder manuell erfolgt. In letzterem Falle
kann die Klappe entweder über Steuerstangen und deren Verbindungsmittel untereinander
sowie zu den zu steuernden Organen oder über Hebel- und Seilzug erfolgen. Sofern
die Betätigung über Steuerstangen erfolgt,ist es von Vorteil, wenn jeweils die eine
Steuerstange am geschlossenen Ende der Ausnehmung und die andere Steuerstange als
Teil des Gelenks über die ganze Länge
der Ausnehmung verlaufen,
beide Steuerstangen untereinander durch eine Übersetzung und die Steuerstange mit
dem flächigen Körper durch einen Segmenthebel verbunden sind/ist. Der flächige Körper
ist zweckmäßigerweise innerhalb der Ausnehmung in verschiedenen Stellungen einrastbar
gehaltert. Die Rastvorrichtungen können dabei unterschiedlich ausgelegt sein: Diejenige
für den total eingezogenen Flächenkörper kann am schwächsten ausgebildet sein, weil
sich in diesem Zustand das Eigengewicht des Flächenkörpers auf die gesamte Auflagefläche
innerhalb der Ausnehmung verteilt.
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Die Rastvorrichtung für den maximal ausgefahrenen Flächenkörper dagegen
muß am kräftigsten ausgebildet sein, weil sie nahezu das gesamte Gewicht des Flächenkörpers
zu halten hat. Zwischen den beiden Extremlagen befinden sich sodann eine ganze Reihe
entsprechend abgestufter Rastvorrichtungen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird ferner darin gesehen, daß
auch der flächige Körper mit einer schlitzförmigen Ausnehmung versehen ist, in der
ein weiterer Flächenkörper ein- und ausfahrbar gelagert ist. Es leuchtet ein, daß
diese Art der Verschachtelung im Bedarfsfalle auch noch weiter ausgebaut werden
kann. Zweckmäßigerweise bestehen dabei Klappe und Flächenkörper aus ein und denselben
Materialien.
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Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden
Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen.
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Es zeigt: Fig. 1 die an der Tragflächenrückseite befestigte Hochauftriebswölbklappe
und ihre Bewegungsrichtung, Fig. 2 die an der Tragflächenrückseite angelenkte Klappe
im Schnitt - in Stellung "Schnellflug",
Fig. 3 die Klappe gemäß
Fig. 1 - in Stellung "Gleitflug", Fig. 4 die Klappe gemäß Fig. 1 - in Stellung "Kreisflug",
Fig. 5 die Klappe gemäß Fig. 1 - in Stellung "Landung' und Fig. 6 den Steuermechanismus
für den in der Klappe eingelassen Flächenkörper - in Draufsicht sowie bei zum Teil
herausgebrochener Klappenwand.
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In Fig. 1 sind mit den Bezugszahlen 5 der Rumpf eines Flugzeuges und
mit 2 seine Tragflächen bezeichnet. An der in Flugrichtung hinteren Seite dieser
Tragflächen sind in herkömmlicher Weise über ein aus den Figuren 2 bis 5 ersichtliches
Gelenk 6 je eine sich über die ganze Länge der Tragfläche erstreckende Wölbklappe
1 befestigt. Das Gelenk 6 befindet sich im äußersten unteren Bereich der Tragfläche
2. Ein nach der Innenseite der Tragfläche gerichteter dreieckförmiger Einschnitt
7 gewährleistet der Wölbklappe beim Verschwenken den nötigen Spielraum. Bei einem
weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Gelenk auch
in einem anderen - z. B. im äußersten oberen - Bereich angeordnet sein und der die
Bewegungsfreiheit gewährleistende Einschnitt eine andere geometrische Form aufweisen.
Die Form der Wölbklappe 1 ist dabei aus aerodynamischen Gründen der Form der übrigen
Tragfläche angepaßt.
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Wie insbesondere die Figuren 2 bis 5 erkennen lassen, verläuft vom
freien Ende der Wölbklappe 1 in Richtung gelenkseitiges Ende die schlitzförmige
Ausnehmung 3 und in dieser der ihr größenmäßig angepaßte flächige Körper 4, der
entweder elektromotorisch oder aber manuell über im folgenden noch näher zu erläuternde
Steuerstangen 9 und 9' sowie über entsprechende Verbindungsmittel 10 und 11 ein-
und ausfahrbar ausgebildet ist, die sich über einen im Cockpit des Flugzeugs befindlichen
Hebel bedienen
lassen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können
die Bewegungsvorgänge in adäquater Weise auch über Hebel und Seilzug erfolgen. Die
in Fig. 1 mit dem Doppelpfeil 8 angedeutete Bewegungsrichtung bildet mit der Längsachse
des Flugzeugrumpfes 5 einen spitzen Winkel. Die Ausfahrweite des Flächenkörpers
4 ist dabei an das Ausmaß der Verschwenkung der Wölbklappe 1 gekoppelt: Bei Schnellflug
( Fig. 2) sind die Wölbklappen 1 beider Tragflächen 2 vollständig ausgestreckt und
die Flächenkörper 4 eingezogen. Im Gleitflug (Fig. 3) sind die Wölbklappen ein klein
wenig gesenkt und die Flächenkörper 4 etwa zu einem Viertel ihrer Gesamtlänge ausgefahren.
Im Kreisflug (Fig. 4) ist die Wölbklappe einer Tragfläche 2 stärker gesenkt und
ihr Flächenkörper etwa zur Hälfte bis zu zwei Drittel ausgefahren. Bei der Landung
(Fig.5) dagegen sind die Wölbklappen beider Tragflächen weitestgehend abgewinkelt
und die Flächenkörper maximal ausgefahren. Selbstverständlich sind bedarfsweise
auch beliebig viele Zwischenstellungen ein- oder beidseitig möglich.
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Bei einem anderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
kann eine Tragfläche auch in mehrere Wölbklappen mit ihnen zugeordnete Ausnehmungen
und Flächenkörpern unterteilt sein. Auch kann letzterer - wie in Fig. 3 angedeutet
- wiederum eine schlitzförmige Ausnehmung 3 und diese ihrerseits einen ein-und ausfahrbar
gelagerten Flächenkörper 4. enthalten; dieses Ineinanderschachteln läßt sich bedarfsweise
- ähnlich dem bekannten russischen Kinderspielzeug "die Puppe in der Puppe" - beliebig
fortsetzen.
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Wie Fig. 6 veranschaulicht, verläuft die Steuerstange 9 am geschlossenen
Ende der Ausnehmung 3 über deren ganze Länge. Bei ihrer in Pfeilrichtung 12 verschobenen
Stellung befindet sich der Flächenkörper 4 in der mit ausgezogener Linie gezeichneten
Stellung, die einen eingezogenen Flächenkörper zeigt. Die die Verbindung zwischen
diesem Flächenkörper und der Steuerstange
herstellende Übersetzung
10 besteht aus einem Winkelhebel.
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Der kleinere Arm dieses hebels ist mit seinem freien Ende an der Steuerstange,
während der größere Arm mit seinem freien Ende an dem Flächenkörper befestigt ist.
Wenn man nun die Steuerstange in Pfeilrichtung 13 betätigt, verschwenkt die Übersetzung
um den Drehpunkt 14 und nimmt nacheinander -zusammen mit dem Flächenkörper - die
gestrichelt angedeuteten Stellungen ein. Die hier dargestellten Stellungen entsprechen
denjenigen in den Figuren 2 bis 5. Parallel zu der Steuerstange 9 verläuft - als
Teil des Gelenks 6 - die ebenfalls aus den Figuren 2 bis 5 ersichtliche Steuerstange
9', während die Verbindung zwischen der Steuerstange 9 und dem Flächenkörper 4 über
einen sogenannten Segmenthebel 11 erfolgt. Ein entsprechender Steuermechanismus
läßt sich selbstverständlich auch für den Flächenkörper 4 realisieren.
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Denkbar ist es ferner, daß das Ausfahren des Flächenkörpers 4 beim
Verschwenken der Klappe 1 durch sein Eigengewicht selbsttätig erfolgt, wobei der
Flächenkörper 4 in den einzelnen Stellungen einrastbar ausgebildet ist. Dabei muß
die Rastvorrichtung für den eingezogenen Flächenkörper (Schnellflug) am leichtesten
und diejenige für den am weitesten ausgefahrenen Flächenkörper (Landung) gar nichttlösbar
ausgebildet sein.
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Dazwischen befinden sich beliebig viele Zwischenstufen, wobei jeweils
ein etwas stärkeres Abwinkeln einer Wölbklappe das Lösen einer Rastvorrichtung und
das sich anschließende Ausfahren des Flächenkörpers 4 bis zur nächststärkeren Rastvorrichtung
zur Folge hat.
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Insgesamt gesehen erhält man auf diese Art und Weise eine den einzelnen
Flugzeugtypen individuell anpaßbare und außerdem beliebig feinfühlig gestaltbare
Hochauftriebswölbklappe.
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*/ bzw. nur in Rückholrichtung
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