DE2657714A1

DE2657714A1 - Aircraft wing with cascade configuration - has horizontal aerofoil section blades mounted in frame with wing section top and bottom members

Info

Publication number: DE2657714A1
Application number: DE19762657714
Authority: DE
Inventors: Reinhard Oster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1976-12-20
Publication date: 1978-06-22

Abstract

The aircraft wing comprises arrays of aerofoil blade cascades (2) mounted in a frame replacing the usual wing. The frame has wing-section top (3) and bottom (4) members with flat vertical end (5) and intermediate (6) plates. The frame width equals or exceeds the projected cascade width. The angle of attack, blade angle, cascade height to blade width ratio, blade stagger and overall wing profile are chosen in combination to give max. efficiency over flying speed range. Entire cascade assemblies or individual blades can be rotatable about an axial axis. Each blade can have an axially hinged trailing portion.

Description

Auftriebsvorrichtung für ein Tragflügel-Flugzeug Lifting device for a hydrofoil aircraft

Die Erfindung betrifft eine Auftriebsvorrichtung für ein Tragflügelflugzeug mit einer sich beiderseits des Flugzeugrumpfes erstreckenden Tragflügelanordnung, die mehrere übereinander angeordnete Tragflügel aufweist.The invention relates to a lifting device for a hydrofoil aircraft with a wing assembly extending on both sides of the fuselage, which has several hydrofoils arranged one above the other.

Auftriebsvorrichtungen dieser Art sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Ihr Aufbau bietet jedoch keine entscheidenden Vorteile gegenüber derzeit überwiegend gebauten TragflUgelanordnungen mit nur einem Tragflügel, sei es an jeder Seite des Rumpfes oder über den Rumpf hinweg zu beiden Seiten durchgehend.Buoyancy devices of this type come in a wide variety of designs known. However, their structure does not offer any decisive advantages over the current one predominantly built hydrofoil arrangements with only one hydrofoil, be it on each Side of the trunk or across the trunk to both sides.

Es ist auch eine Auftriebsvorrichtung bekannt, bei der die Tragflügelanordnung einen größeren Haupttragflügel mit einer nach unten aufklappbaren Ausnehmung aufweist, in der ein Schaufelgitter während des Schnellflugs abgeschlossen gelagert ist. Für den Langsamflug wird die Ausnehmung aufgeklappt und das Schaufelgitter nach unten und vorn herausgeschwenkt, so daß es mit der An- und Abströmrichtung der Luft etwa gleiche Winkel einschließt und der Luft vor und hinter dem Schaufelgitter in der jeweiligen Strömungsrichtung gleiche Querschnitte zur Verfügung stehen. Dabei entsteht die Auftriebswirkung nicht oder nur zu einem sehr geringen Teil durch Stauwirkung unter dem Haupttragflügel, sondern unmittelbar an den Ablenkschaufeln entsprechend der der durchströmenden Luft aufgezwungenen Richtungsänderung. Diese Anordnung ist nicht nur aufwendig, sondern erfordert auch einen sehr stabilen Haupttragflügel, der sämtliche Auftriebskräfte in den Flugzeugrumpf überträgt. Der Haupttragflügel hat ein entsprechend dickes Profil, das besonders bei hohen Geschwindigkeiten einen hohen Luftwiderstand bietet.A lifting device is also known in which the airfoil assembly has a larger main wing with a recess that can be folded downwards, in which a shovel grille is stored locked during high-speed flight. For the slow flight the recess is opened and the blade grille down and swiveled out at the front so that it approximates the inflow and outflow direction of the air encloses the same angle and the air in front of and behind the blade grille in the the same cross-sections are available for each direction of flow. This creates the buoyancy effect is not or only to a very small extent due to the damming effect under the main wing, but directly on the deflector vanes accordingly the change in direction imposed on the air flowing through. This arrangement is not only complex, but also requires a very stable main wing, all the lift forces in the aircraft fuselage transmits. Of the Main wing has a correspondingly thick profile, especially at high speeds offers high air resistance.

Bei einer anderen bekannten Auftriebsvorrichtung mit mehreren schräg von vorn nach hinten aufsteigend übereinander angeordneten Tragflügeln sind zwischen einem obersten und einem untersten gewölbten Haupttragflügel mehrere llilfstragflügel mit flachen oberen und unteren Flächen angeordnet. Die hinteren Teile aller Tragflügel sind wie Landeklappen nach unten schwenkbar. Bei größter Geschwindigkeit sind die Tragflügel so eingestellt, daß die Haupttragflügel die ganze Last tragen. Die Haupttragflügel müssen daher ebenfalls entsprechend dick bemessen sein, so daß sie einen hohen Luftwiderstand bieten.In another known buoyancy device with several obliquely from front to back ascending one above the other arranged wings are between an uppermost and a lowermost arched main wing, several airfoil wings arranged with flat top and bottom surfaces. The rear parts of all the wings can be swiveled down like landing flaps. At the highest speed they are Wing adjusted so that the main wings carry the full load. The main wings must therefore also be dimensioned accordingly thick, so that they have a high air resistance Offer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auftriebsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei gegebenem Auftrieb einen geringeren Luftwiderstand bietet und/oder sehr gute Kurzstart- und Kurzlande-(STOL-)Eigenschaften hat.The invention is based on the object of a buoyancy device of the type mentioned at the beginning, which is less for a given buoyancy Air resistance offers and / or very good short take-off and short landing (STOL) properties Has.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anströmwinkel, der Schaufelwinkel, das Teilungsverhältnis, die Staffelung und das Profil von ein Schaufelgitter bildenden Tragflügeln der Tragflügelanordnung so gewählt und/oder wählbar sind, daß in allen Fluggeschwindigkeitsbereichen ein optimaler Schaufelgitter-Effekt erzielt wird.According to the invention, this object is achieved in that the angle of attack, the blade angle, the division ratio, the graduation and the profile of a Airfoil lattice forming airfoils of the airfoil arrangement so selected and / or it is possible to select an optimal blade grid effect in all airspeed ranges is achieved.

Auf diese Weise wird eine Widerstandsverringerung erreicht, da die Tragflügel im Gitter aufgrund der gitterartigen Konstruktion ein dünneres Profil haben können, was eine Verminderung der Stirnwiderstandsfläche gibt, und außerdem ist damit eine optimalere Führung der Strömung gewährleistet. Sodann wird im Langsamflug ein Abreißen der Strömung durch den Schaufelgitter-Effekt verzögert.In this way, a drag reduction is achieved, since the Airfoil in the grid has a thinner profile due to the grid-like construction can have, which gives a reduction in the forehead resistance area, and also this ensures more optimal guidance of the flow. Then is in slow flight stalling of the flow is delayed by the blade grille effect.

Um den erforderlichen Auftrieb bei jeder gewünschten Geschwindigkeit zu erzielen, können die Tragflügel des Gitters jeweils um eine eigene, senkrecht zu ihrem Profil stehende Achse relativ zum Flugzeugrumpf gleichzeitig um gleiche oder verschiedene Winkel schwenkbar sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Tragflügelgitter um eine Achse schwenkbar ist. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, daß der hintere Teil der Tragflügel des Gitters relativ zum vorderen um gleiche oder verschiedene Winkel schwenkbar ist. Von diesen Möglichkeiten können auch zwei oder alle kombiniert werden.To get the necessary lift at any desired speed to achieve, the wings of the grille can each to get your own axis perpendicular to its profile relative to the fuselage at the same time be pivotable by the same or different angles. There is another possibility in that the wing grille is pivotable about an axis. A third possibility is that the rear part of the wing of the grille is relative to the front is pivotable by the same or different angles. Of these options you can also two or all of them can be combined.

Sodann ist es günstig, wenn das Tragflügelgitter zwischen zwei vertikal übereinander angeordneten Rahmen-Tragflügeln angeordnet ist, deren Tiefe mindestens gleich der maximalen Vertikalprojektionstiefe des Tragflügelgitters ist und die an den Enden (Flügel spitzen) durch eine vertikale Platte verbunden sind. Die Rahmen-Tragflügel erhöhen die Gesamtfestigkeit der Anordnung, während die End-Platte zur Verringerung der Randwirbel an den Tragflügel-Enden und damit zur weiteren Reduzierung des Luft widerstands beiträgt.It is then advantageous if the wing grille is vertical between two superimposed frame wings is arranged, the depth of at least is equal to the maximum vertical projection depth of the airfoil and the at the ends (wing tips) are connected by a vertical plate. The frame wing increase the overall strength of the assembly while reducing the end plate the tip vortex at the wing ends and thus to further reduce the air resistance contributes.

Ferner kann dafür gesorgt sein, daß die Rahmen-Tragflügel durch mindestens eine weitere vertikale Platte verbunden sind und in den durch die Rahmen-Tragflügel, die Platten und den Flugzeugrumpf begrenzten Fächern je ein Tragflügelgitter angeordnet ist.It can also be ensured that the frame wing by at least another vertical plate connected and inserted into the frame by the wing, the panels and the fuselage bounded compartments each arranged a wing grille is.

Diese Ausbildung ergibt eine fachwerkartige Aussteifung der Tragflügelanordnung.This training results in a truss-like stiffening of the wing assembly.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher beschrieben.Preferred exemplary embodiments are described below on the basis of a schematic Drawing described in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tragflügelanordnung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Flugzeugs mit einer Tragflügelanordnung nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 eine Vorderansicht eines Flugzeugs mit einer Tragflügelanordnung, die mehr als zwei Tragflügelgitter aufweist, die E'ig. 5 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele von verstellbaren Tragflügelanordnungen und Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Tragflügelanordnung.They show: FIG. 1 a cross section through an airfoil arrangement, FIG. 2 is a perspective view of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view View of an aircraft with a wing arrangement according to FIGS. 1 and 2, Fig. 4 is a front view of an aircraft having an airfoil assembly that extends more than has two hydrofoil grids, the E'ig. 5 to 7 different embodiments of adjustable wing assemblies and FIG. 8 is a perspective view another wing assembly.

Die an jeder Seite eines Flugzeugrumpfes ausgebildeten Tragflügelanordnungen nach den Fig. 1 bis 4 weisen ein oder mehrere Tragflügelgitter 1 nach Art eines Schaufelgitters einer Strömungsmaschine auf. Dieses Tragflügelgitter 1 besteht aus mehreren in gleichen Abständen schräg übereinander in einer von hinten nach vorn geradlinig aufsteigenden Ebene angeordneten Tragflügeln 2 mit gewölbtem Profil.The wing assemblies formed on each side of an aircraft fuselage 1 to 4 have one or more airfoil grids 1 in the manner of a Blade grille of a turbomachine. This wing grille 1 consists of several at equal intervals diagonally one above the other in one from back to front linearly ascending plane arranged airfoils 2 with a curved profile.

Die Tragflügelgitter 1 sind in einem Rahmen angeordnet, der aus zwei vertikal übereinander angeordneten gewölbten Tragflügeln 3 und 4 sowie diese Tragflügel 3, 4 an den Enden und zwischen den Tragflügelgittern 1 verbindenden vertikalen Platten 5 und 6 besteht.The wing grilles 1 are arranged in a frame, which consists of two arched wings 3 and 4 arranged vertically one above the other, as well as these wings 3, 4 at the ends and between the airfoil grids 1 connecting vertical plates 5 and 6 consists.

Die Tiefe der Rahmen-Tragflügel 3 und 4, das ist die Länge der Profilsehne am betrachteten Flügelquerschnitt, ist mindestens gleich der maximalen Tiefe einer vertikalen Projektion der Tragflügelgitter 1 auf die Rahmen-Tragfläche 3 oder 4. Der Profilquerschnitt der Rahmen-Tragflächen 3, 4 ist größer als der der Gitter-Tragflächen 2. Die Gesamtdicke (oder Höhe) der Tragflügelanordnung 1 bis 6 kann der eines herkömmlichen Einzelflügels gleicher Tragfähigkeit bzw. Festigkeit entsprechen. Dennoch kann die Flügeltiefe und Spannweite dieser Anordnung bei vergleichbarem Auftrieb kleiner als die eines Einzelflügels gewählt werden. Gleichzeitig ergibt sich wegen des Abstands der Tragflügel ein geringerer Staudruck. Mit anderen Worten, der Auftriebsbeiwert dieser Tragflügelanordnung liegt höher als der eines Einzeltragflügels gleicher Tragfähigkeit. Dies erklärt sich im wesentlichen damit, daß die zahlreichen gewölbten Tragflächen der Gitteranordnung die anströmende Luft in einem verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitt und dementsprechend größere Luftmassen nach unten umlenken. Darüber hinaus besteht wegen der verhältnismäßig geringen Tragflügeltiefe und der gegenseitigen aerodynamischen Beeinflussung der Tragflügel des Gitters auch bei großem Anstellwinkel in geringerem Maße die Gefahr, daß die Luftströmung auf der Oberseite der Tragflügel abreißt. Dies verbessert die Langsamflugeigenschaften, insbesondere für den Landeanflug. Die Wölbung aller Tragflächen und ein positiver Einstellwinkel zwischen der Flugzeug-Längsachse und der Profilsehne stellen sicher, daß auch im Schnellflug, insbesondere bei Maximalgeschwindigkeit des Flugzeugs, noch ein hinreichender Auftrieb trotz geringer Flügeltiefe herrscht. Die Platte 5 am Ende der Tragflügelanordnung verringert eine Randwirbelbildung.The depth of the frame wings 3 and 4, that is the length of the chord on the wing cross-section under consideration, is at least equal to the maximum depth of a vertical projection of the wing grilles 1 onto the frame wing 3 or 4. The profile cross-section of the frame wings 3, 4 is larger than that of the grid wings 2. The overall thickness (or height) of the airfoil assemblies 1 to 6 may be that of a conventional one Single leaf correspond to the same load-bearing capacity or strength. Nevertheless, the The wing depth and wingspan of this arrangement are smaller with a comparable lift can be chosen as that of a single wing. At the same time results because of the distance the wing has a lower dynamic pressure. In other words, the lift coefficient this wing arrangement is higher than that of a single wing Load capacity. This explains essentially with the fact that the numerous curved wings of the grid arrangement the incoming air in one relatively large flow cross-section and correspondingly larger air masses deflect downwards. In addition, there is because of the relatively small wing depth and the mutual aerodynamic influence of the wings of the grille as well at a large angle of attack to a lesser extent the risk of the air flow occurring the top of the wing tears off. This improves the slow flight characteristics, especially for the landing approach. The curvature of all the wings and a positive one The angle of incidence between the aircraft longitudinal axis and the profile chord ensure that even in high-speed flight, especially at the maximum speed of the aircraft, there is still sufficient lift despite the shallow wing chord. The plate 5 at the end of the wing assembly reduces tip vortex formation.

Die Fig. 5 bis 7 stellen schematisch verschiedene Möglichkeiten zur Verstellung des Einstellwinkels, d.h. des Winkels zwischen der Profil sehne der Tragflügel 2 und der Flugzeug-Längsachse, oder des Anstellwinkels bzw. Anströmwinkels oc, d.h. des Winkels zwischen der Profil sehne und der Bewegungs- oder Anströmrichtung A und gegebenenfalls des Schaufelwinkels ß dar, wobei t die Teilung und 2 die Länge der Profil sehnen des Schaufelgitters 1 bezeichnet.FIGS. 5 to 7 show schematically different possibilities Adjustment of the setting angle, i.e. the angle between the profile tendons Wing 2 and the aircraft longitudinal axis, or the angle of attack or angle of attack oc, i.e. the angle between the profile chord and the direction of movement or flow direction A and possibly the blade angle β, where t is the pitch and 2 is the length the profile tendons of the blade grille 1 denotes.

Nach Fig. 5 sind alle Tragflügel 2 des Tragflügelgitters 1 um eine eigene Achse 7 drehbar, und zwar alle Tragflügel 2 gleichzeitig, ohne daß sich der Neigungswinkel der Tragflügel-Gitterebene, z.B. der mit allen Drehachsen 7 zusammenfallenden Ebene, ändert.According to Fig. 5, all the wings 2 of the wing lattice 1 are around one own axis 7 rotatable, namely all the wings 2 at the same time without the Angle of inclination of the wing lattice plane, e.g. that which coincides with all axes of rotation 7 Level, changes.

Nach Fig. 6 sind die hinteren Teile 8 aller Tragflügel 2 entsprechend herkömmlichen Landeklappen gleichzeitig um eine Achse 9, z.B. aus der Schnellfluglage nach unten, schwenkbar. Diese Ausführung wird bevorzugt, weil sie gleichzeitig eine Veränderung des Tragflügel-Profils ermöglicht.According to Fig. 6, the rear parts 8 of all wings 2 are corresponding conventional landing flaps at the same time around an axis 9, e.g. from the high-speed flight attitude down, swiveling. This version is preferred because it is also a Change of the wing profile allows.

iiizch Fig. 7 ist das Tragflügelgitter 1 als ganzes um eine gemeinsame achse 10 schwenkbar, wobei die Tragflügel 2 durch Platten 11 starr verbunden sind.iiizch Fig. 7 is the airfoil lattice 1 as a whole around a common Axis 10 can be pivoted, the wings 2 being rigidly connected by plates 11.

Lig. 8 stellt ein weiteres, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dar, bei dem pille Tragflügel 2' des Tragflügelgitters 1' gleich ausgebildet sind und sich der Abstand bzw. die Teilung der Tragflügel 2' zum äußeren Lnde hin verringert. außerdem sind die Tragflügel 2' in Draufsicht trapezförmig.Lig. 8 represents a further, particularly advantageous embodiment represents, in the pill airfoil 2 'of the airfoil lattice 1' are formed the same and the distance or the pitch of the wings 2 'decreases towards the outer land. In addition, the wings 2 'are trapezoidal in plan view.

bie Ausführungen nach den Fig. 5 bis 8 können auch kombiniert werden.The embodiments according to FIGS. 5 to 8 can also be combined.

.)le Auftriebsvorrichtung kann zusätzlich mit Luftschrauben versehen sein, die den Antrieb bewirken. Statt dessen können auch reine Strahltriebwerke vorgesehen sein..) le buoyancy device can also be provided with propellers be that cause the drive. Instead, pure jet engines can also be used be provided.

Claims

Patent claims) hoist device for a hydrofoil aircraft with a wing assembly extending on both sides of the fuselage, which has several wings arranged one above the other, d a d u r c h g e k e It should be noted that the angle of attack (cm), the blade angle (), the division ratio (t / l), the staggering and the profile of a blade grid (1, 1 ') forming airfoils (2, 2 ') of the wing arrangement are selected and / or can be selected so that in all airspeed ranges an optimal shovel grid effect is achieved.

2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the wings (2) of the wing grid (1) each have their own, axis (7) perpendicular to its profile relative to the aircraft fuselage at the same time are pivotable by the same or different angles.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the wing grille (1) is pivotable about an axis (10).

4. Device according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e it is not possible to state that the rear part (8) of the wing (2) of the grille (1) Can be pivoted relative to the front by the same or different angles.

5. Device according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e it is not indicated that the airfoil grille (1) is between two vertically one above the other arranged frame wings (3, 4) is arranged, the depth of which is at least equal the maximum vertical projection depth of the wing grille (1) is and connected at the ends ('wing tips) by a vertical plate (5) are.

6. Apparatus according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the frame wing (3, 4) by at least one more vertical or inclined plate (6) are connected and in the by the frame wing (3, 4), the plate (5, 6) and the fuselage bounded compartments each with a wing grille (1) is arranged.