DE2830371C2

DE2830371C2 -

Info

Publication number: DE2830371C2
Application number: DE2830371A
Authority: DE
Inventors: Roger A. Houston Tex. Us Thompson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1988-03-10
Also published as: FR2397977A1; GB2001024B; DE2830371A1; FR2397977B1; GB2001024A; CA1105915A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstärkung des Auftriebs eines Flugzeugtragflügels mit einem im Bereich dessen Vorderkante angeordneten, sich nach vorne erstreckenden Finger mit zwei Seitenkanten, mit deren einer ein Wirbel erzeugbar ist.

Die Ablösung der Grenzschicht von der Oberfläche eines Flugzeugtragflügels oder einer Flugzeugtragfläche tritt mit zunehmendem Anstellwinkel immer weiter vorn an der Oberfläche der Tragfläche bezüglich deren hinteren Endes auf. Deshalb ist es bei größeren und schwereren Flugzeu gen notwendig, daß progressiv zunehmende Start- und Lan degeschwindigkeiten beibehalten werden, um ein Überziehen der Tragflügel und einen Verlust ihres Auftriebsvermö gens zu verhindern. Aufgrund dieses Sachverhaltes ist es von Vorteil, das Auftriebsvermögen oder den Auftrieb von Flugzeugtragflügeln durch effizientere Nutzung der Luft strömung über das Oberteil der Tragflügeloberfläche zu steigern.

Aus der DE-AS 18 09 593 ist eine Einrichtung bekannt, deren Zweck darin besteht, das Aufplatzen des bei Pfeil flügeln stets vorhandenen Wirbels auf der Oberfläche des Tragflügels zu verhindern. Dies wird durch die unter einem Winkel zur Flugrichtung verlaufende Führungskante eines Spoilers bewirkt. Er unterteilt den Wirbel über dem Pfeilflügel dadurch in Segmente, daß er selbst einen einzigen Wirbel erzeugt, der entgegengesetzt zur Drehrich tung des Wirbels des Pfeilflügels umläuft.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, den Auftrieb eines Tragflügels von Flugzeugen bei großen An stellwinkeln zu erhöhen, ohne daß die Strömung auf der Flügeloberfläche abreißt.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Finger mit Abstand über der oberen Fläche des Trag flügels vorgesehen ist und dessen zwei Seitenkanten so angeordnet sind, daß die auftreffende Luftströmung ent gegengesetzte Wirbel erzeugt, die vom Finger aus über der oberen Fläche des Tragflügels verlaufen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden jeweils zwei Wirbel erzeugt, die entgegengesetzt umlaufen und unab hängig davon wirksam sind, ob irgendein Wirbel auf dem Flügel erzeugt wird oder nicht. Der Flügel selbst ist bei Anwendung der Erfindung keiner baulichen Beschränkung un terworfen.

Die Finger können entweder direkt oder unter Einhaltung eines vorbestimmten Abstandes durch Anordnung entspre chender Ansätze od. dgl. oberhalb am Tragflügel angeord net sein. Die sich nach vorne erstreckenden Finger hem men die auf sie auftreffende Luftströmung mit vorbestimm ten Anstellwinkeln, so daß entgegengesetzte Wirbel er zeugt werden, die über der oberen Oberfläche des Tragflü gels nach hinten verlaufen, wenn sich die Luftströmung nach oben und über die seitlichen Kanten der Finger be wegt. Die entgegengesetzten Wirbel erstrecken sich nach hinten und über die obere Oberfläche des Tragflügelpro fils, um die Art der Luftströmung über der oberen Ober fläche des Tragflügelprofils zu verändern und dessen Auftrieb zu verstärken.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung meh rerer Ausführungsbeispiele sowie der schematischen Zeich nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines Tragflügels mit einer Tragflügel auftriebsvorrichtung;

Fig. 2 eine Stirnansicht des Gegenstands der Fig. 1 entsprechend den Linien 2-2;

Fig. 3 einen Schnitt des Tragflügels der Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Tragflügelauftriebsvorrichtung;

Fig. 5 eine teilweise Darstellung einer abgewandelten Anordnung der Tragflügelauftriebsvorrichtung am Tragflügel eines Flugzeugs;

Fig. 6 bis 12 alternative Ausführungsformen der Vorrichtung.

Gemäß Fig. 1 bis 3 ist ein Tragflügel eines Flugzeugs insgesamt mit 10 bezeichnet. Der Tragflügel 10 weist ein bekanntes Tragflügel profil auf; vgl. Fig. 3, die gesondert von den übrigen Bauteilen eines Flugzeugs wie Rumpf od. dgl. das Profil zeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Tragflügel 10 sowohl ein herkömmlicher, gerader oder ein angewinkelter Flügel sein kann, wobei er dennoch mit einer Auftriebsvorrichtung 12 versehen sein kann. Der Tragflügel oder die Tragfläche 10 weist eine Vorderkante 14 sowie eine Hinterkante 16 auf. Weiterhin sind eine obere Fläche 18 sowie eine untere Fläche 20 vorgesehen; sie stellen die Verbindung zwischen der Vorder- und der Hinterkante 14, 16 her. Die Breite C des Tragflügels 10 ist der Abstand der Vorderkante 14 und der Hinterkante 16 des Tragflügels 10. Lediglich aus Definitions gründen wird davon ausgegangen, daß der Tragflügel 10 durch eine Luftströmung angezeigt durch einen Vektor 22 angetrömt wird, die das vordere Ende des Tragflügels 10 von vorne und unten unter einem vorbestimmten Anstellwinkel 24 bezüglich einer Horizontallinie trifft.

Im Bereich der Vorderkante 14 des Tragflügels 10 ist wenigstens ein Finger 30, vorzugsweise jedoch eine Anzahl von Fingern 30 seitlich mit Abstand zueinander vorgesehen, welche sich nach vorne erstrecken. Wie aus den Figuren zu entnehmen ist, sind die Finger 30 mit einer Vorderkante 32 sowie einer Hinterkante 34 versehen; auch weisen sie eine obere Fläche 36 sowie eine untere Fläche 38 auf. Letztere schneiden sich in Seitenkanten 40 A und 40 B. Wie im folgenden noch genauer beschrieben werden wird, definieren die Finger 30 bei Ansicht längs der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1 eine vorbestimmte Querschnittsfläche. Gemäß den Fig. 2 und 4 sind die Finger 30 im Querschnitt bikonvex ausgebildet. Sie sind direkt auf der oberen Fläche 18 des Tragflügels 10 im Bereich dessen Vorderkante 14 befestigt (vgl. Fig. 2) oder alternativ gemäß Fig. 5 mit vorbestimmten Abstand H über der oberen Fläche 18 durch Anordnung entsprechender Abstandshalter 42 od. dgl. Auch können die Finger 30 verschwenkbar angeordnet sein.

Unabhängig von der Befestigungsart sind die Finger 30 seitlich zueinander mit einem vorbestimmten Abstand L zwischen zwei be nachbarten Fingern 30 angeordnet. Aus Fig. 4 ergibt sich, daß jeder Finger 30 eine bestimmte Länge e, eine bestimmte Breite w sowie eine bestimmte Höhe h aufweist. In der Praxis weist jeder Tragflügel 10 so ausgebildete und bemessene Finger 30 auf, daß entgegengesetzte Wirbel 50 A, 50 B hinreichender Größe und Stärke erzeugt werden, so daß sie noch in Takt sind, wenn sie das hintere Ende des Flügels 10 erreicht haben. Beispielsweise sind die Ab messungen der Finger 30 bezogen auf die Breite C des Tragflügels 10 wie folgt: vorderer Überstand des Fingers 30 über die Vorderkante 14 des Flügels 10 hinaus (Abstand 43 gemäß Fig. 1) 0,29 C; Breite w des Fingers 0,167 C und Abstand L zwischen den Fingern 30 gleich 0,333 C.

Die Finger 30 können jegliche der Ausbildungen gemäß Fig. 6 bis 11 aufweisen. Sie können entweder nach oben gebogen sein, vgl. die Seitenansicht gemäß Fig. 6, weiterhin nach unten ent sprechend Fig. 7 oder T-förmigen Querschnitt aufweisen, wie sich aus der Stirnansicht der Fig. 8 ergibt. Weiterhin können die Finger 30 in der Draufsicht trapezförmig ausgebildet sein, wobei die kurze (Fig. 9) oder die lange Basis (Fig. 10 und 11) vor der Vorder kante 14 angeordnet sind. Die Seiten des Trapezes können gerade (Fig. 10), gezackt (Fig. 9) oder bogenförmig (Fig. 11) ausge bildet sein, unabhängig davon, ob die kurze oder lange Basis vorne vorgesehen ist. Schließlich können die Finger 30 in der Draufsicht auch dreieckig ausgebildet sein.

Wie erwähnt können Mittel vorgesehen sein, um die Finger 30 in ihre nach vorne reichende Stellung im Bereich der Vorderkante 14 des Tragflügels 10 zu halten sowie die Finger 30 in eine im Trag flügel 10 vorhandene Ausnehmung (nicht gezeigt) einzuziehen oder sie in einer mittleren Stellung zwischen diesen beiden Lagen anzuordnen. Wie sich aus Fig. 5 ergibt, können die Finger 30 verschwenkbar angeordnet sein, beispielsweise bei 44, wobei die Befestigungsstellen des Fingers 30 am Abstandshalter 42 oder zwischen dem Abstandshalter 42 und der oberen Fläche 18 des Tragflügels 10 vorge sehen sind, so daß der Finger 30 nach oben oder unten und/oder seitlich bewegbar ist, wenn dies in gewissen Situationen notwendig ist. Eine Einrichtung zur Steuerung der Bewegungen der Finger 30 kann vorgesehen sein.

Während des Betriebs bewirkt die Auftriebsvorrichtung 12 mit den Fingern 30 eine Änderung der Luftströmung bezüglich der oberen Fläche 18 des Tragflügels 10. Dies wird als Wirkung eines entgegengesetzten Wirbelsystems (Fig. 1 und 2) angenommen, das von den Fingern 30 aus nach hinten verläuft. Wenn der Vektor 22 der Luftströmung auf die unteren Flächen 38 der Finger 30 auftrifft, bewegt sich die Strömung nach oben und um die seitlichen Kanten 40 A und 40 B der Finger 30 zur Erzeugung entgegengesetzter Wirbel 50 A und 50 B, vgl. Fig. 1 und 2. Wie sich aus der Stirnansicht ergibt (Fig. 2) rotiert der Wirbel 50 A im Uhrzeigersinn bei seiner Bewegung nach hinten über die obere Fläche 18 des Tragflügels 10 . Der Wirbel 50 B hingegen läuft entgegen dem Uhrzeigersinn bei seiner nach hinten gerichteten Bewegung über die obere Fläche 18 des Tragflügels 10 um.

Als Folge dieser gegenläufigen Drehung der Wirbel 50 A, 50 B stellt sich eine Anhebung des Auftriebs des Tragflügels 10 für einen gegebenen Anstellwinkel ein. So sind bei größeren Anstellwinkeln geringere Luftgeschwindigkeiten erforderlich, um den Auftrieb des Tragflügels 10 bei einem vorbestimmten Wert zu halten. Somit können bei Einsatz der Auftriebsvorrichtung 12 Starts und Landungen bei geringeren Geschwindigkeiten und mit kürzeren Rollbahnen durchgeführt werden.

Jeder der vorstehenden Finger 30 erzeugt die oben beschriebenen, entgegengesetzten Wirbel 50 A und 50 B, die die obere Fläche 18 abdecken. Da sie über die obere Fläche 18 des Tragflügels 10 nach hinten wandern, verursachen sie Änderungen der Luftströmung über der oberen Fläche 18 des Tragflügels 10, die sich erheblich über die Dickedimension 52 (Fig. 2) der Wirbel 50 A, 50 B hinaus erstrecken. Als Folge der Wirbel 50 A, 50 B streicht die Luftströmung über der oberen Fläche 18 des Tragflügels 10 solange nicht vorwärts über dem Trag flügel 10 (das Charakteristikum des Zustandes des Überziehens), bis große Anstellwinkel weit über dem normalen Überziehbereich erreicht sind. Die sich von dem Tragflügel 10 nach vorne erstreckenden Finger 30 erzeugen verstärkten Auftrieb des Tragflügels 10 über einen weiten Bereich des Anstellwinkels nämlich von sehr kleinen Anstellwinkeln (bei denen selbst mit herkömmlichen Tragflügeln kein Überziehen auftritt) über Anstellwinkel im herkömmlichen Überziehbereich bis zu vergleichs weise großen Anstellwinkeln.

Wie sich aus Fig. 12 ergibt, können die Finger 30 im Bereich der Vorderkante 14′ eines Pfeilflügels 10′ zum Einsatz gelangen. Falls erforderlich können die vorderen Kanten 32′ längs einer gemeinsamen Ebene geneigt sein, vgl. ebenfalls Fig. 12. Die unter einem Winkel verlaufenden vorderen Kanten 32′ können dabei parallel zur Vorderkante 14′ des Pfeilflügels 10′ verlaufen. Dies muß jedoch nicht der Fall sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Verstärkung des Auftriebs eines Flugzeugtragflügels mit einem im Bereich dessen Vorderkante angeordneten, sich nach vorne erstrec kenden Finger mit zwei Seitenkanten, mit deren einer ein Wirbel erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Finger (30) an der oberen Fläche (18, 18′) des Tragflügels (10, 10′) vorge sehen ist und dessen zwei Seitenkanten (40 A, 40 B) so angeordnet sind, daß die auftreffende Luftströmung entgegengesetzte Wirbel (50 A, 50 B) erzeugt, die vom Finger (30) aus über der oberen Fläche (18, 18′) des Tragflügels (10, 10′) verlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Finger (30) mit Abstand nebeneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Finger (30) Abstandhalter (42) oberhalb der oberen Fläche (18, 18′) des Tragflügels (10, 10′) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Finger (30) bezüglich der oberen Fläche (18, 18′) des Tragflügels (10, 10′) nach oben und unten verschwenkbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (30) um eine vertikale Achse seitlich verschwenkbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (30) im Querschnitt senkrecht zur Flugrichtung bikonvex ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (30) im Querschnitt senkrecht zur Flugrichtung T-förmig ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (30) be züglich der oberen Fläche (18, 18′) des Tragflügels (10, 10′) aufwärts gebogen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (30) bezüglich der oberen Fläche (18, 18′) des Trag flügels (10, 10′) nach unten gebogen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (30) in der Draufsicht trapezförmig ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die lange Basis des trapezförmigen Fingers (30) im Bereich der Vorderkante (14, 14′) des Tragflügels (10, 10′) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die kurze Basis des trapezförmigen Fingers (30) im Bereich an der Vorderkante (14, 14′) des Tragflügels (10, 10′) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Seiten des trapezförmigen Fingers (30) gerade ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Seiten des trapezförmigen Fingers (30) kurvenförmig ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, daurch gekennzeich net, daß die Vorderkanten (32, 32′) der Finger (30) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (14, 14′ ) des Tragflügels (10, 10′) gerade ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der Tragflügel (10) des Flugzeugs ein Pfeilflügel (10′) ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß die Vorderkanten (32′) der Finger (30) parallel zu der Vorderkante (14′) des Pfeilflügels (10′) angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (30) in der Draufsicht ein Rechteck sind.