DE2844476A1

DE2844476A1 - Quertriebskoerper, insbesondere flugzeugtragfluegel

Info

Publication number: DE2844476A1
Application number: DE19782844476
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Zimmer
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1980-04-17
Also published as: JPS6358758B2; SE441915B; JPS5551700A; GB2031821A; FR2438584A1; IT7968986A0; SE7908404L; IT1119389B; US4281812A; IL58240A; GB2031821B; FR2438584B1; DE2844476C2; IL58240A0

Description

DORNIER GMBH
7990 Friedrichshafen

Reg. 2443

Quertriebskörper, insbesondere Flugzeugtragflügel

Die Erfindung betrifft Quertriebskörper, insbesondere FlugzeugtragflUgel mit veränderbarer Profilform in Verbindung mit einer Verstelleinrichtung .

Für die Konzeption von Quertriebskörpern, beispielsweise Flugzeugtragflügel, bestehen unabhängig von der Art des Fluggerätes für das der Tragflügel vorgesehen ist, grundsätzliche Probleme. Problematisch ist, daß Tragflügel unter sehr unterschiedlichen Betriebszuständen maximal arbeiten sollen.

Beim Start und im Steigflug soll das Tragflügelprofil einen hohen Auftriebsbeiwert aufweisen und es soll eine günstige Gleitzahl erreicht werden. Diese Forderungen sollen auch im Manöverflug bei transsonischen Machzahlen erfüllt werden. Zur Realisierung wäre ein relativ stark gewölbter und verwundener Flügel am besten geeignet. Im Reiseflug bei Unterschallgeschwindigkeiten und insbe-

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sondere bei Überschallgeschwindigkeiten ergeben sich jedoch nur kleine Auftriebsbeiwerte, so daß eine starke Verwindung und Wölbung nicht erforderlich, bzw. hinsichtlich der Erzeugung von zusätzlichem Luftwiderstand nicht erwünscht ist.

Um zu einem Tragflügelprofil zu kommen, das sämtliche gestellte Forderungen erfüllt, sind Profilierungen bekannt geworden, deren Wölbung und Verwindung den unterschiedlichen Betriebszuständen anpassbar ist.

Zur Verwirklichung sind Tragflügelausbildungen mit flexiblen Beplankungen und beweglichen Profilteilen an Vorder- und Hinterkante in Verbindung mit Verstellgetrieben bekannt geworden. Die Verstellgetriebe sind dabei mehr oder weniger aufwendige kinematische Systeme, die an den flexiblen Beplankungen der Tragflügel angreifen.

Es sind ferner zur Verwirklichung eine Fülle von unterschiedlichen, verstellbaren Klappensystemen an Tragflügelvorder- und hinterkante bekannt, die untereinander bzw. mit dem Tragflügel in bestimmten Ausfahrstellungen durchströmte Spalte bilden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tragflügelaufbau mit veränderlicher Profilform vorzusehen, der auch auf sehr dünne, für Überschallgeschwindigkeiten geeignete Tragflügel anwendbar ist. Es ist

ferner dabei Aufgabe, den bei bisherigen Ausführungen von Tragflügeln mit veränderbarer Profilform auftretenden Luftwiderstand wesentlich zu verringern bei gleichzeitiger Verbesserung der Funktionssicherheit der Verstellglieder und der Teile des Tragflügels.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Profilierung des Tragflügels durch zwei oder mehrere in der Art einer Gelenkkette aneinander anschließende, an den einander zugewandten Stirnseiten in Abständen Rücksprünge für den gegenseitigen, gelenkigen Eingriff über Schwenkachsen aufweisende, je aus Lagerabschnitten und Bandabschnitten bestehende Gelenkbandteile gebildet ist. Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung wird erreicht, daß der Nasenradius der jeweils günstigen Profilform (Profildicke und Profilwö'lbung) angepaßt wird. Ferner ist gleichzeitig eine geschlossene Profilform ohne wesentliche Spalte geschaffen und damit der Luftwiderstand auf einen geringstmöglichen Wert reduziert. Infolge der Ausbildung der die Profilform bildenden Gelenkbandteile in Verbindung mit dem Verstellgetriebe ist die erfindungsgemäße Ausführung auch bei sehr dünnen Tragflügeln verwendbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Oberflächen der Lager- bzw. Bandabschnitte unmittelbar Teile der

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umströmten Fläche des Tragflügelprofils bilden. Diese Ausbildung erlaubt, daß auf zusätzliche, die Profilkontur bildende Beplankungen verzichtet werden kann« Die Gelenkbandteile bzw. deren Lagerund Bandabschnitte sind entsprechend der vorgesehenen Profilform gekrümmt ausgebildet. Die ineinander eingreifenden Lagerabschnitte der Gelenkbandteile stellen in jeder Gelenkstellung einen strömungsgUnstigen Übergang vom einen zum anderen Gelenkbandteil her.

Dadurch, daß der vordere Tragflügelteil durch die Gelenkbandteile gebildet ist und mindestens drei Gelenkbandteile vorgesehen sind, welche Abschnitte der Profilober- und Profilunterseite, sowie die Profilnase einschließen, kann durch Relativverstellung der Gelenkbandteile gleichzeitig die Änderung der Profildicke und der ProfilkrUmmung, sowie die Änderung des Nasenradius bewirkt werden.

Es ist ferner in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die das Ende der Gelenkkette an der Profilober- bzw. der Profilunterseite bildenden Gelenkbandteile jeweils an eine an feststehenden Flügelteilen eingespannte flexible Beplankung des Tragflügels anschließen, daß ferner Gelenkbandteile der Profiloberseite bzw. der Profilunterseite mit Hilfe von Gelenken Über Stutzelemente (Schwenkhebel) in trieblicher Verbindung stehen und daß außerdem nach einem weiteren Merkmal die Gelenkbandteile gemeinsam mit den

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Stützelementen (Schwenkhebel) eine Viergelenkkette bilden. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht durch Anschluß eines oder mehrerer Glieder der Gelenkkette an einen Stellmotor gleichzeitig eine Veränderung der Profilform in Bezug auf die Profilkrümmung und die Profildicke. Der Radius und die Dicke der Profilnase ist mit Hilfe des vorderen Gelenkbandteiles dabei ebenfalls zwangläufig einstellbar.

Schließlich besteht eine weitere Ausgestaltung noch darin, daß innerhalb der Kontur des Tragflügels an den Gelenkbandteilen bzw. den flexiblen Beplankungsteilen im Sinne einer Änderung der Profilform senkrecht zur horizontalen Bezugsebene des Tragflügels sich an feststehenden Teilen abstützende Stellglieder angeordnet sind. Es ist in Verbindung damit außerdem noch ein Merkmal der Erfindung, daß an der oberen und unteren flexiblen Beplankung bzw. den mit diesen verbundenen Gelenkbandteilen Verstellkulissen mit Führungsnuten in der horizontalen Bezugsebene des Tragflügels fest angebracht sind, wobei in die Nuten durch Schwenken um geneigte Achsen gegenüber der Bezugsebene Bewegungen in vertikaler Richtung ausführende Stellhebel eingreifen. Diese Art der Betätigungseinrichtung beansprucht geringstmöglichen Raum und eine Unterbringung auch in sehr dünnen, für Überschallgeschwindigkeiten geeignete Tragflügel.

Zur Vereinfachung der Fertigung ist es zweckmäßig, die Flügelnase zylindrisch auszubilden, wie in Fig. 1 angedeutet. Damit können

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stranggepreßte Formstücke für die Gelenkbandteile verwendet werden. Auch die Stellhebel und Gelenkhebel bzw. auch die Schwenkachsen der Verstelleinrichtung können je aus gleich ausgebildeten Teilen bestehen. Die Gelenkbandteile können leicht ausgetauscht werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 in Perspektive, schematisiert einen Flugzeugtragflügel mit Andeutung der Gelenkbandteile am vorderen Flügelteil in Verbindung mit Verstellgliedern,

Fig. 2 den vorderen Teil eines Flugzeugtragflügels, in einem in Richtung der Profiltiefe geführten senkrechten Querschnitt,

Fig. 3 den vorderen Tragflügelteil in gleicher Darstellungsweise, wie in Fig. 2, jedoch dem gegenüber geänderter Profilform bzw. Profilkrümmung,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus dem vorderen Tragflügelteil in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 einen weiteren Ausschnitt aus dem vorderen Tragflügelteil in perspektivischer Darstellung,

Fig. 6 in einem Ausschnitt aus dem vorderen Tragflügelteil in einer Draufsicht auf die Flügelunterseite Teile des Verstellgetriebes,

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Fig. 7 in einem in Richtung der Profiltiefe des Tragflügels geführten senkrechten Schnitt Einzelheiten des Verstellgetriebes und

Fig. 8 in gleicher Darstellungsweise wie in Fig. 7 Einzelheiten des Verstellgetriebes, jedoch in gegenüber Fig. 7 geänderter Verstellung und entsprechender Profilform bzw. Profilkrümmung.

In Fig. 1 ist die eine Hälfte eines gepfeilten Flugzeugtragwerks dargestellt und insgesamt mit 2 bezeichnet. 3 stellt das vordere Tragflügelteil mit der Flügelnase dar.

Wie im einzelnen bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel aus den Fig. 2 bis 8 zu erkennen ist, setzt sich das vordere Tragflügelteil 3 aus dem vorderen TragflUgelholm 5 und den die TragflUgeloberseite bzw. Tragflügelunterseite bildenden flexiblen Beplankungen 6 bzw* 7 zusammen. Die Beplankungen sind einseitig am vorderen FlUgelholm 5 fest eingespannt. Zur Bildung der Flügelnase sind gelenkbandförmige Bauteile 10, 11 bzw. 12 vorgesehen, die je aus Gelenkbandabschnitten 14 mit Gelenkbohrungen und an diese Abschnitte 14 anschließenden Wandteilen 16 bestehen. Die Gelenkbänder 10, 11 bzw. 12 weisen gemäß Fig. 4 im Bereich der Lagerabschnitte 14 Rücksprünge 19, 19' auf. In diese Rücksprünge 19, 19^: greifen die zwischen den RücksprUngen belassenen Teile 18, 18* der Lagerabschnitte 14 scharnierförmig/ ein. Die ineinander eingreifenden Gelenkbänder

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sind um gemeinsame Gelenkachsen 20 schwenkbar. Die Gelenkbandteile bestehen hierbei aus stranggepreßten Teilen. Die Oberflächen 21 der Lagerabschnitte 14 bzw. die Oberflächen 22 der Bandabschnitte 16 der Gelenkbandteile 10, 11 bzw. 12 gehen stetig ineinander Über und bilden einen Teil der in der Strömung liegenden Tragflügelflächen. Die Tragflügelteile lassen sich auf einfache Weise montieren bzw. demontieren. Bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel sind drei Gelenkbänder, nämlich 10, 11 bzw. 12 zur Bildung des Profilvorderteils 3 in der Art einer Gelenkkette aneinander angeschlossen, wobei die beiden Enden der Gelenkkette d. h. die Gelenkbänder 10 bzw. 12 an die obere bzw. untere flexible Beplankung 6 bzw. 7 fest angeschlossen sind. Der übergang von den Oberflächen 21 bzw. 22 der Gelenkbandteile 10 bzw. 12 in die Oberflächen 23 bzw. 24 der oberen bzw. unteren Beplankung 6 bzw. 7 ist ohne Zwischenraum vorgesehen.

Unabhängig von dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist es ohne weiteres möglich, eine größere, als hier gezeigte Anzahl von Gelenkbandteilen zur Bildung des Tragflügelprofils mit in Richtung der Profiltiefe kurzer bemessenen Bandabschnitten anzuordnen. Es ist z.B. denkbar, fUr den Überwiegenden Teil des Tragflügels gelenkig aneinander anschließende Gelenkbandteile vorzusehen. An den Gelenken müssen dann in bekannter Weise Stutzelemente angreifen, die fUr die Änderung der Profilform zwangsgeführt sind.

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Für die Verstellung der Gelenkbandteile ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, die innerhalb des Raumes, der durch die Gelenkbandteile 10, 11 bzw. 12 und die flexible Beplankung 6 bzw. 7 gebildet ist, liegt. Dazu sind an den Gelenkbandteilen 10 und 12 Lagervorsprünge 28 bzw. 29 gebildet, an die über Schwenkachsen 31 Gelenkhebel 30 angreifen. Es ist dabei verteilt über die Tragflügelspannweite eine Anzahl derartiger Gelenkhebel angeordnet. Der Gelenkhebel 30 ist mit den Gelenkbandteilen 10, 12 über Vielfachgelenke verbunden, wie Fig. 5 zeigt. Die Gelenkbandteile 10, 11 bzw. 12 bilden gemeinsam mit den Gelenkhebeln 30 eine Viergelenkkette. An der Innenseite des Gelenkbandteiles 10 sind ebenfalls auf die Spannweite des Tragflügels 2 verteilt eine Anzahl von Verstellkulissen 34 fest angeordnet, die kreisförmige Führungsnuten 35 aufweisen und seitlich durch senkrechte Wände 37 abgeschlossen sind (Fig. 6). Die Führungsnuten 35 liegen in zur Tragflügelbezugsebene E-E parallelen Ebenen bzw. in einer gemeinsamen parallelen Ebene und dienen für den Eingriff von Stellhebeln 40 (Fig. 6). Diese Stellhebel 40 lagern sich über Lagerbohrungen an Schwenkachsen 39, wobei letztere an Lagervorsprüngen 36 am vorderen Tragflügelholm gehalten sind. Die Schwenkachsen 39 sind gegenüber der Bezugsebene E-E des Tragflügels geneigt angeordnet, so daß der Stellhebel 40 bei seiner Schwenkbewegung gegenüber der Bezugsebene E-E eine Vertikalbewegung auf einer Kreisbahn ausführt.

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Die Stellhebel 40 weisen Durchbrechungen 44 für den Durchgriff einer Schaltstange 45 auf, die mittels Lagerzapfen 46 in die Stellhebel 40 gelenkig eingreift. Die Schaltstange 45 schließt an einen in Fig. 1 angedeuteten Stellmotor an. Die Stellhebel 40 sind an ihrem in die Führungsnut 35 eingreifenden Ende mit Führungsrollen 41 versehen. Die maximalen Ausschlagstellungen der Stellhebel 40 sind mit A bzw. B aus Fig. 6 ersichtlich. Die Ausschlagstellung A entspricht dabei der in Fig. 2 gezeigten Profilform für den Schnellflug, während die Ausschlagstellung B gemäß Fig. 3 die Profilform für den Langsamflug bzw. für Start und Landung angibt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführung ist dabei wie folgt:

Die Flügelnase 4 kann zwischen den beiden Extremstellungen gemäß Fig. 2 und 7 bzw. Fig. 3 und 8 in ihrer Profilform verändert werden. Die Verstellung erfolgt dabei durch Betätigung der Schaltstange 45, durch die die Stellhebel 40 um ihre Lagerbolzen 39 gleichsinnig geschwenkt werden. Über den Eingriff der Stellhebel 40 in die Führungsnut 35 der Verstellkulissen 34 wird infolge der geneigten Lagerachsen 39 der Stellhebel 40 gemeinsam mit der flexiblen Beplankung 6 mit dem daran festen Gelenkbandteil 10 z.B. aus einer Stellung gemäß Fig. 2 abwärts in eine Stellung gemäß Fig. 3 gedrückt. Diese Bewegung wird durch die Viergelenkkette, gebildet

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aus den Gelenkbandteilen 10, 11 und 12 sowie den Gelenkhebeln 30 durch Aufrichten der Hebel 30 und des Gelenkbandteiles 11 aus der aus Fig. 2 gezeigten geneigten Lage bewirkt. Daraus ergibt sich, wie in Fig. 3 dargestellt, eine gegenüber Fig. 2 geänderte Profilform des Tragflügelvorderteils 3 und zwar in dem Sinne, daß die Profilkrümmung und die Profildicke sowie der Nasenradius zwangläufig geändert wird. Mit Hilfe des Verstellgetriebes 45, 40 und die Verstellkulissen 34 in Verbindung mit der Viergelenkkette, gebildet durch die Gelenkbandteile 10, 11 und 12 sowie die Gelenkhebel 30, ist entsprechend dem Grad der Verstellung eine geänderte Profilform zwangläufig einstellbar und in jeder Stellung ein starrer Flügelverband gebildet.

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Claims

Patentansprüche :

1. Quertriebskörper, insbesondere Flugzeugtragflügel mit veränderbarer Profilform in Verbindung mit einer Verstelleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (3) der Profilierung des Tragflügels (2) durch zwei oder mehrere in der Art einer Gelenkkette aneinander anschließende, an den einander zugewandten Stirnseiten in Abständen Rücksprünge (19) für den gegenseitigen, gelenkigen Eingriff über Schwenkachsen (39) aufweisende, je aus Lagerabschnitten (14) und Bandabschnitten (16) bestehende Gelenkbandteile (10, 11, 12) gebildet ist.

2. Quertriebskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (21 bzw. 22) der Lager- bzw. Bandabschnitte (14 bzw. 16) unmittelbar Teile der umströmten Fläche des Tragflügelprofils bilden und bündig ineinander übergehen.

3. Quertriebskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Tragflügelteil (3) durch die Gelenkbandteile

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ORIGINAL INSPECTED

gebildet ist und mindestens drei Gelenkbandteile (1O₇ 11, 12) vorgesehen sind, welche Abschnitte der Profilober- und Profilunterseite, sowie die Profilnase einschließen.

4. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch "gekennzeichnet, daß die das Ende der Gelenkkette an der Profilober- bzw. der Profilunterseite bildenden Gelenkbandteile (10, 12) jeweils an eine an feststehenden Flügelteilen (5) eingespannte'flexible Beplankungen (6 bzw. 7) des Tragflügels (2) anschließen.

5. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gelenkbandteile (10 bzw. 12) der Profiloberseite bzw. der Profilunterseite mit Hilfe von Gelenken (28, 29, 31) über Stützelemente (Schwenkhebel) (30) in trieblicher Verbindung stehen.

6. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkbandteile (10, 11, 12) gemeinsam mit den Stützelementen (30) eine Viergelenkkette bilden.

7. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Teile der Profiloberseite bzw. Profilunterseite bildenden Gelenkbänder (10 bzw. 12) in Richtung ihrer Längserstreckung entgegengesetzt relativ gegeneinander verstellbar sind.

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8. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kontur des Tragflügels (2, 3) an den Gelenkbandteilen (10, 12) bzw. den flexiblen Beplankungsteilen (6, 7) im Sinne einer Änderung der Profilform senkrecht zur horizontalen Bezugsebene (E-E) des Tragflügels (2, 3), sich an feststehenden Teilen (5) abstützende Stellglieder (34, 40, 45) angeordnet sind.

9. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den oberen und unteren flexiblen Beplankungen (6 bzw. 7) bzw. den mit diesen verbundenen Gelenkbandteilen (10 bzw. 12) Verstellkulissen (34) mit Führungsnuten (35) in der horizontalen Bezugsebene (E-E) des Tragflügels (2) fest angebracht sind, wobei in die Nuten (35) durch Schwenken um geneigte Achsen (39) gegenüber der Bezugsebene (E-E) Bewegungen in vertikaler Richtung ausführende Stellhebel (40) eingreifen.

10. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Stellhebel (40) des Tragflügels (2) gemeinsam an eine sich in Richtung der TragflUgelspannweite erstreckende Schaltstange (45) angeschlossen sind.

11. Quertriebskörper nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strömung liegenden Oberflächen (21, 22) der Lager-

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abschnitte (14) und der Bandabschnitte (16) stetig ohne Absatz ineinander Übergehen.

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