DE2813188A1

DE2813188A1 - Aircraft tail unit rudder - includes second turning axis parallel to normal axis and covered with flap also acting as spoiler

Info

Publication number: DE2813188A1
Application number: DE19782813188
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Herbst
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-03-25
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2813188B2

Abstract

The rudder produces an aerodynamic momentum on the tail unit, on the wind surfaces and/or on the stern of the fuselage of aircraft for flights at high or very high angles of attack. The rudder is fitted apart from a normal turning axis with a second turning axis parallel to its normal axis (A) and located between the central and rear areas. Inside the combination made up of the surface (1) and the rudder (2) a further fulcrum is fitted around which the rudder (2) may be rotated within the limits of an angle. The fulcrum is located in the rear of the surface (1) and to cover the housing slot (4) a flap (3) is fitted which can in addition act as a spoiler.

Description

Ruder zur aerodynamischen Momentenerzeugung an FlugzeugenRudder for aerodynamic torque generation on aircraft

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ruder zur aerodynamischen Momentenerzeugung, insbesondere am Höhenleitwerk, an den Tragflächen und/oder am Rumpfheck von Flugzeugen für den Flug im Bereich hoher bis sehr hoher Anstellwinkel. In diesen Flugbereichen reißt bei konventionellen Ruderkonfigurationen die Strömung ab, womit die Ruder ihre Wirksamkeit verlieren. Derartige Stromungszustände sind insbesondere für Anstellwinkel jenseits des Höchstauftriebs charakteristiscn. Verbleibende Rudertqirksamkeiten konventioneller Querruderkonfigurationen zeigen darüberhinaus bei hohen Anstellwinkeln ein adverses Roll-Giervernalten.The invention relates to a rudder for aerodynamic torque generation, especially on the horizontal stabilizer, on the wings and / or on the fuselage tail of aircraft for flight in the range of high to very high angles of attack. In these flight areas With conventional rudder configurations, the current tears off, causing the rudder lose their effectiveness. Such flow conditions are particularly important for angles of attack beyond the maximum lift characteristic. Remaining rowing efficiencies conventional aileron configurations also show at high angles of attack an adverse roll of greed.

Ein steuerbarer Flug, auch bei sehr hohen Anstellwinkeln, ist insbesondere für Kampfflugzeuge von besonderer Bedeutung.A controllable flight, even at very high angles of attack, is particular of particular importance for combat aircraft.

Bei einer durch die US-PS 3,870,253 bekannten Konfiguration weist der zwischen den Triebwerksgondeln liegende Rumpf eine die Triebwerksgondel verbindende scharfe Hinterkante auf, wobei das Rumpfende als Ruder ausgebildet ist zum Zwecke der Längstrimmung und Nicksteuerung. Diese Anordnung verliert ihre ivirksamkeit, wenn sich die Strömung zwangsläufig auf der Rumpfo,oerseite bei hohen Anstellwinkeln ablöst.In one configuration known from US Pat. No. 3,870,253 the fuselage between the engine nacelles connects the engine nacelle sharp trailing edge, the end of the fuselage being designed as a rudder for the purpose the longitudinal trim and pitch control. This arrangement loses its effectiveness, if the current is inevitably on the hull, top side at high angles of attack replaces.

An Versuchen, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen, hat es bislang nicht gefenlt. Es sei hierzu auf die beiden eigenen Patentanmeldungen P 27 56 107.5 und P 28 04 018.8 sowie auf die darin benandelte Literatur verwiesen.So far it has tried to eliminate the disadvantages indicated not liked. Please refer to the two own patent applications P 27 56 107.5 and P 28 04 018.8 and the literature referred to therein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ruder der eingangs beschriebenen Art mit möglichst einfachen Mitteln so anzuordnen bzw. auszubilden, daß auch bei sehr hohen Anstellwinkeln ihre Wirksamkeit erhalten bleibt. Gelöst ist diese Aufgabe in überraschend einfacher Weise dadurch, daß das Ruder neben seiner nerkömmlichen Drehachse parallel zu dieser in seinemmittleren bis hinteren Bereich eine zweite Drehachse besitzt. Diese Lösuna bringt den Vorteil, daß das Ruder über den gesamten Anstellwinkelbereich sowohl am Flügel wie auch am Leitwerk voll angeströmt wird. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, daß das Ruder bei kleinen Anstellwinkeln und anliegender Strömung um seine herkömmliche Drehachse gedreht wird. Bei großen Anstellwinkeln, sobald die Gefahr der Strömungsablösung besteht, wird das Ruder um die erfindungsgemäße zweite Achse gedreht, wodurch das Ruder im Zustand einer vollen Anströmung verharren kann. Der Antrieb des erfindungsgemäßen Ruders kann elektromotorisch und/oder durch hydraulische Aktuator über Viergelenke erfolgen. Durch die Erfindung ist es möglich, daß bei geeigneter Kombination der lleck-und Flügelruder-Ausschläge bei ungeänderter Flugbahn der Winkel des Rumpfes zur Flugbahn geändert werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch ein proverses Roll-Gierverhalten aus.The invention is based on the object of the oars described above Art to be arranged or trained with the simplest possible means so that even with very high angles of attack their effectiveness is retained. This task has been solved in a surprisingly simple way by the fact that the rudder next to its conventional A second axis of rotation parallel to this in its middle to rear area Has axis of rotation. This Lösuna has the advantage that the rudder over the entire The angle of attack area is fully exposed to both the wing and the tail unit. In the context of the invention it is provided that the rudder at small angles of attack and adjacent flow is rotated about its conventional axis of rotation. With big ones Angle of attack, as soon as there is a risk of flow separation, the rudder becomes rotated about the second axis according to the invention, whereby the rudder in the state of a full flow can persist. The drive of the rudder according to the invention can be carried out by an electric motor and / or by a hydraulic actuator via four-jointed joints. The invention makes it possible, with a suitable combination of the leak and Wing rudder deflections with unchanged flight path the angle of the fuselage to the flight path can be changed. The arrangement according to the invention is characterized by a proverses Roll-yaw behavior.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Flächenprofil mit Ruder in Neutralstellung; Fig. 2 ein Flächenprofil mit negativ angestelltem Ruder im Flug mit großem Anstellwinkel; Fig. 3 ein Flächenprofil mit Ruder gemäß Fig. 2, wobei das Ruder um einen spitzen Winkel zusätzlich nach unten weggeführt ist; Fig. 4 und 4a eine Flächen-Ruder-Einheit mit Spoilerklappe, die in Neutralstellung als Abdeckklappe fungiert; Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Ruderbefestigung an einer aerodynamischen Fläche.The invention is explained in more detail with reference to the following description of the drawings explained. 1 shows a surface profile with the rudder in the neutral position; Fig. 2 shows a surface profile with a negatively inclined rudder in flight with a large angle of attack; 3 shows a surface profile with a rudder according to FIG. 2, the rudder being pointed around a point Angle is also led away downwards; 4 and 4a a surface rudder unit with spoiler flap that functions as a cover flap in the neutral position; Fig. 5 a Top view of a rudder attachment on an aerodynamic surface.

Gemäß der Fig. 1. besitzt ein Flächenprofil 1 ein Ruder 2, welches in herkommlicner Weise um eine Achse A drehbar gelagert ist. Die Acnse A läßt ein Drehen des Ruders 2 innernalb des Winkelbereichs Orzu. Mit dieser Anordnung können normale Anstellwinkel beherrscht werden.According to FIG. 1, a surface profile 1 has a rudder 2, which is mounted rotatably about an axis A in a conventional manner. The Acnse A lets in Turn the rudder 2 within the angular range Orzu. With this arrangement you can normal angles of attack can be controlled.

Um auch bei größeren AnstellwinkelnDd entsprechend den Fig. 2 und 3 die Ruderwirksamkeit aufrecht zu erhalten, ist erfindungsgemäß im mittleren bis hinteren Bereich h des Ruders 2 ein weiterer Drehpunkt B vorgesehen. Wird das Ruder bei großen Anstellwinkeln qC um den Punkt B gemäß den Fig. 2 und 3 um den Winkel ç aus der Neutralstellung herausgedreht, so verbleibt es dank der Erfindung im Anströmungsbereicn Vg und damit funktionsfähig. Der erfindungsgemäße Effekt wird noch verbessert, wenn bei großen Anstellwinkeln gemäß der Fig. 3 der Punkt B um einen im hinteren Teil der Fläche 1 liegenden Punkt C um den Winkel g nach unten abgedreht wird. Hierdurch verharrt das Ruder mit Sicherheit bei großen Anstellwinkeln in einem funktionsoptimalen Anströmungsbereich.In order to also with larger angles of attack Dd according to FIGS 3 to maintain the rowing effectiveness is, according to the invention, in the middle to A further pivot point B is provided in the rear area h of the rudder 2. Will take the helm at large angles of attack qC around point B according to FIGS. 2 and 3 by the angle ç rotated out of the neutral position, it remains thanks to the invention in the inflow area Vg and thus functional. The effect according to the invention is further improved if at large angles of attack according to FIG. 3, point B by one in the rear part the point C lying on the surface 1 is rotated downwards by the angle g. Through this the rudder will certainly remain functionally optimal at large angles of attack Inflow area.

Zur Verbesserung der Ruderwirkung kann auf der Oberseite der Fläche 1 gemäß Fig. 4 ein an sich bekannter Spoiler 3 vorgesehen sein.To improve the rowing effect, you can use the top of the surface 1 according to FIG. 4, a spoiler 3 known per se can be provided.

Hierdurch wird erreicht, daß die Zirkulation um das Ruder möglichst wenig durch Anstellwinkeleffekte beeinträchtigt wird. Der Spoiler 3 dient im Normalflugzustand zur Abdeckung des Ruderspalts 4.This ensures that the circulation around the rudder is as possible is little affected by angle of attack effects. The spoiler 3 is used in the normal flight condition to cover the rudder gap 4.

Durch geeignete Lage der Drehachse wird bei Spoilerausschlag ein Spalt 10 geöffnet, der zu einer Wirksamkeitserhöhung führt (Vermeidung von Nichtlinearitäten). Die Klappe 3 kann auch insbesondere bei dünnen Profilen entsprechend Figur 4a die gesamte Profiltiefe ausfüllen und dann im hochgeklappten Zustand eine entsprechend große Öffnung freigeben.A suitable position of the axis of rotation creates a gap in the event of a spoiler deflection 10 opened, which leads to an increase in effectiveness (avoidance of non-linearities). The flap 3 can also in particular with thin profiles according to Figure 4a Fill in the entire profile depth and then one accordingly when folded up free large opening.

Wenn es sich ausschließlich darum handelt, den Ruderspalt 4 abzudecken, wäre auch eine Lösung derart vorstellbar, daß ein Abdeckblech in der Lage 3' gemäß Pfeilrichtung 6 in der Ebene 5 verschiebbar angeordnet ist. Hiermit könnte in relativ einfacher Weise eine ein- oder auch beidseitige Ruderspaltabdeckung erzielt werden.If it is only a matter of covering the rudder gap 4, a solution would also be conceivable such that a cover plate in position 3 'according to FIG Direction of arrow 6 is arranged displaceably in plane 5. This could be in relative terms a single or double-sided rudder gap cover can be achieved in a simple manner.

Das erfindungsgemäß zu betätigende Ruder 2 wird vorteilhaft über zwei Außenarme 7 und 8 an einer Fläche 1 am Flugzeug angelenkt.The rudder 2 to be operated according to the invention is advantageous over two Outer arms 7 and 8 articulated to a surface 1 on the aircraft.

Der Antrieb des Ruders 2 erfolgt zweckmäßig elektromotorisch durch Stabmotore 9 oder über einen entsprechend ausgebildeten Viergelenkrahmen. Hierzu ist es nötig, daß die Enden der Achsen A und B jeweils in entsprechende Vertiefungen der Arme 7 und 8 undrenbar einrasten, so daß bei entsprechenden Einsatz der Stabmotoren das Ruder um den gewünschten Winkel gedreht wird.The rudder 2 is expediently driven by an electric motor Rod motors 9 or a correspondingly designed four-bar frame. For this it is necessary that the ends of axes A and B are each in corresponding recesses of the arms 7 and 8 lock in place, so that when the rod motors are used accordingly the rudder is turned to the desired angle.

Zur Realisierung einer Drehung des gesamten Ruders um den Punkt C müssen die beiden Arme in diesem Bereich entsprechende Drengelenke besitzen.For realizing a rotation of the entire rudder around point C. Both arms must have corresponding twisting joints in this area.

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Claims

P a t e n t a n 5 p r ü c h e 1. Rudder for aerodynamic torque generation, especially on the horizontal stabilizer, on the wings and / or on the fuselage tail of aircraft for flight in the range of high to very high angles of attack, therefore k e n n shows that the rudder is parallel to its conventional axis of rotation (A) to this in its middle to rear area (h) a second axis of rotation (B) owns.

2. Rudder according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that Another pivot point (C) is provided within the surface (1) / rudder (2) combination around which the rudder (2) can be rotated in the range of the angle (t).

3. Rudder according to claim 2, characterized in that g ek e n n z e i c h n e t that the pivot point (C) is arranged in the rear area of the surface (1).

4. Rudder according to claims 1 to 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that a flap (3) is provided to cover the rudder gap (4), which can also act as a spoiler, which can be opened depending on the position of the axis of rotation a gap can be ventilated.

5. rudder according to claims 1 to 4, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that it is suspended from the aircraft by two outer arms (7) and (8) is in which the axes (A) and (B) optionally for storage purposes are insertable, and that the rudder via a corresponding drive, for example Can be rotated around points A or B via a four-bar frame.