DE2804018C2

DE2804018C2 - Seitenleitwerk für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE2804018C2
Application number: DE19782804018
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8011 Zorneding Staudacher
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1978-01-31
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE2804018A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Seitenleitwerk für ein Luftfahrzeug, insbesondere bei einer Delta-Konfiguration, das scheibenförmig ausgebildet und symmetrisch zu beiden Seiten der Rumpflängsvertikalebene angeordnet ist

Ein derartiges Seitenleitwerk ist in der US-PS 26 49 265 beschrieben. Es handelt sich hier um einfache, fest angeordnete Endscheiben mit hinterem Ruderteil.

Des weiteren ist in der GB-PS 6 64 058 unter anderem ein um eine horizontale, quer zur Rumpflängsachse verlaufende Achse schwenkbares Seitenleitwerk enthalten, welches als solches optimal an die jeweilige Machzahl angepaßt werden soll.

Durch die US-PS 31 04 079 ist ein Raumflugkörper bekannt geworden, der als Nurflügel-Flugzeug ausgebildet ist, welches am hinteren Ende der Antriebsfläche beiderseits des Rumpfes um Horizontalachsen einschwenkbare Leitwerksteile besitzt, die nur beim Erdflug ausgefahren werden.

Durch die DE-AS 1056482 der Anmelderin ist bereits eine Leitwerksanordnung bekannt geworden, bei der schwenkbare Tragflächenteile am Flügelende in einer senkrechten Ebene nach unten schwenkbar sind. Auch eine Schwenkung solcher Leitwerksanordnungen an den Rügelenden um 45° ist bereits bekannt geworden. Aber auch diese Ausführungsformen gestatten keine extrem großen Anstellwinkel, vor allem nicht bei Deltaflüglern im sogenannten »Post-Stall-Bereich«.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Seitenleitwerk vorzuschlagen, welches auch bei extrem großen Anstellwinkeln hochwirksam bleibt. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß das Seitenleitwerk gemlß Hauptanspruch ausgebildet ist. Die Hauptvorteile dieser Leitwerkskonfiguration bestehen darin, daß auch bei extrem großen Anstellwinkeln ausreichende Giermomente erzeugt werden können, wodurch die Richtungsstabilität erhalten und in besonderen Fällen eine gute Anpassung an den jeweiligen Flugzustand bezüglich der Tragflächengeometrie erreicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er.Hndung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 enthalten, ίο Im übrigen ist die Erfindung anhand der folgenden Zeichnungsbeschreibung an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels;

Fig.2 Einzelheit A gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung;

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B gemäß Fig. 2; Fig.4 eine Seitenansicht in schematischer Darstel lung eines weiteren Ausführungsbeispiels in ver- schwenkter Leitwerksstellung.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 bis 3 sind bei einem strahlgetriebenen Flugzeug 10 an den Tragflügeln U mit den Höhenrudern 12 sogenannte Heckträger 13 angeordnet, deren Enden in zwei Gabelzinken 13a und 13f> auslaufen. Diese Gabelzinken nehmen eine horizontalliegende, quer zur Flugzeuglängsachse angeordnete Drehachse 16 auf, die ihrerseits ein diskusförmig ausgebildetes Seitenleitwerk 14 auf nimmt an dessen Ruder 17 eine Windfahne 15 angeordnet ist Das Seitenleitwerk 14 erzeugt dann unabhängig vom Rumpf-Anstellwinkel λ stabilisierende Seitenkräfte bei Schiebeflug oder Seitenruderbetätigung.

Konventionelle Seitenleitwerke werden meist trapezförmig im Grundriß ausgebildet und starr auf dem Rücken des Rumpfhecks angebracht Für den Flug bei hohen Anstellwinkeln ergeben sich hieraus einschneidende Nachteile. So wird z. B. das Seitenleitwerk vom Rumpf und zum Teil vom Höhenleitwerk abgeschattet und gerät entsprechend der Steigerung des Winkels mehr und mehr in das Nachlauffeld der Flügel-Rumpfund Höhenleitwerkskonfiguration. Dadurch verschlechtern sich entsprechend die jeweiligen lokalen Anström- bedingungen des Seitenleitwerks, d. h. es ergeben sich reduzierter Staudruck und adverse Seitenwinde; der effektive Schiebewinkel am Seitenleitwerk wird kleiner als der geometrische.

Bei trapezförmiger Grundrißform reduziert sich mit

so steigendem Anstellwinkel des Rumpfes die effektive Streckung, wird die effektive Pfeilung der Flosse und des Ruders erhöht und die Profilierung des Seitenleitwerks wird zunehmend ungünstiger (Profilaufbau senkrecht zur Vorderkante, die allmählich zur Seiten kante wird).

Aus dem vorher Gesagten geht eindeutig hervor, daß die Stabilitätsbeiträge des Seitenleitwerks im Schiebeflug bei hohen Anstellwinkeln mehr und mehr abgebaut werden, wobei auch gleichzeitig die Seitenruderwirk samkeit verlören geht

Um Flugkörper vom Anstellwinkel weitgehend unabhängig zu machen, wird also vorgeschlagen, das Seitenleitwerk aus seiner herkömmlichen Lage zu entfernen und z. B. aus der Symmetrie-Ebene des Flugkörpers zu bringen. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel geschieht dies durch einen Heckträger 13. Gleichzeitig wird zur Optimierung die Seitenleitwerksform so geändert, daß die bisherigen Nachteile des

trapezförmigen Grundrisses vermieden werden. Es wird eine »Diskusform« in diesem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, wodurch eine radial orientierte Profilierung möglich wird, die eine Unabhängigkeit vom Anstellwinkel gewährleistet

Die F i g. 4 zeigt eine weitere Variante, Hier wird das Seitenleitwerk 14a mit einem deltaförmigen Grundriß zusammen mit den Rudern 18 und einer Windfahne 15a um eine Achse 20 senkrecht zur Symmetrieebene des Flugzeugs 10 frei drehbar aufgehängt Die Windfahne κι 15 ist hinter dem Drehpunkt 20 des Leitwerks — beispielsweise am Seitenruder senkrecht zur Seitenleitwerksebene — angebracht und dreht die Flosse 14 und damit das Ruder 12 stets so, daß ein konstanter Winkel zwischen Anströmung und Vorderkante des Seitenleit- ι^r.

werks bzw, der Drehachse des Ruders erhalten bleibt Dadurch wird nun gewährleistet, daß die effektive Streckung und Pfeilung sowie korrekte Profilierung und Invarianz gegen den Anstellwinkel <x des Rumpfes 10 und gleichbleibende Seitenruderwirksamkeit konstant erhalten bleiben. Durch die freie Drehbarkeit des Seitenleitwerks ist gesichert daß die Windfahne 15 keinen Einfluß auf die Längsstabilität hat da das von ihr gelieferte Auftriebsinkrement unabhängig vom Anstellwinkel erzeugt wird.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird nun ein hochwirksames Seitenleitwerk für alle Anstellwinkel erreicht das frei von Abschirmungen ist und optimal in der Anströmung liegt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Seitenleitwerk für ein Luftfahrzeug, insbesondere bei einer Delta-Konfiguration, das scheibenförmig ausgebildet und symmetrisch zu beiden Seiten der Rumpflängsvertikalebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenleitwerksflächen (14, i4a)um eine horizontale Drehachse (16, 20) quer zur Rumpflängsachse drehbar gelagert sind.

2. Seitenleitwerk nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenleitwerk (14) diskusförmig ausgebildet ist, wobei die horizontale Drehachse (16) im Zentrum des Leitwerks (14) angeordnet ist

3. Seitenleitwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenleitwerk (14aJ delta- bzw. trapezförmig ausgebildet ist, wobei die horizontale Drehachse (20) im vorderen, stumpfwinklig zulaufenden Bereich des Seitenleitwerks (Ha^angeordnet ist

4. Seitenleitwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Zuordnung einer oder mehrerer Windfahnen (15) die fest am Seitenleitwerk montiert sind

5. Seitenleitwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenleitwerksfläche (14, t4a) in einem Heckträger (13) gelagert ist

6. Seitenleitwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Drehachsen (16, 20) mit der Rumpflängsachse in einer Ebene liegen.