DE2951265C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung in einem Flugzeug mit einer überblasenen Tragfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In den vergangenen Jahren gewannen Luftfahrzeuge, die im Reiseflug bei verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten fliegen und auf verhältnismäßig kurzen Strecken starten und landen zunehmende Aufmerksamkeit. Derartige Flugzeuge bezeichnet man im allgemeinen als STOL-Flugzeuge. Um bei geringen Geschwindigkeiten einen ausreichenden Auftrieb zu erzeugen, wird bei solchen STOL-Flugzeugen der Abgasstrahl des Strahlttriebwerkes in Kombination mit einem Klappensystem an der Tragfläche genutzt, um den Abgabstrahl abwärts zu lenken und so den Auftrieb zu erhöhen.

Bei einem Verfahren, mit dem dies erreicht werden kann, wird der Abgasstrahl über die Oberseite der Tragfläche geblasen und mit nach unten vorstehenden Hinterkantenklappen unter Ausnutzung des Coanda-Effektes nach unten gerichtet. Ein Flugzeug dieser Art geht aus der DE-OS 26 22 901 hervor. Die überblasene Tragfläche weist eine bewegliche Hinterkantenklappe auf, die über Zwischenstellungen von einer in eine Ausnehmung des festen Teiles der Tragfläche eingefahrenen Stellung zu einer völlig ausgefahrenen Stellung verbringbar ist. Dabei verlängert die Klappe über die gesamte Bewegung die Saugseite des festen Teiles der Tragfläche nach hinten unten, wobei sie stets in Berührung mit der Hinterkante des festen Teiles der Tragfläche verbleibt. In der DE-OS 26 22 901 ist eine derartige Hinterkantenklappe beschrieben, die aus zwei gegeneinander verschiebbaren Klappenteilen besteht, von denen jedes einen konstanten Krümmungsradius besitzt. Die Betätigungseinrichtung für die beiden Klappenteile weist einen Positionierarm auf, dessen eines Ende mit dem einen Klappenteil verbunden ist und dessen anderes Ende in Bezug auf die Tragfläche um einen feststehenden Drehpunkt verschwenkbar ist. Das andere Klappenteil ist um einen weiteren feststehenden Drehpunkt am Positionierarm verschwenkbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Betätigungseinrichtung zum Verbringen einer einteiligen Hinterkantenklappe von der eingefahrenen Stellung in die völlig ausgefahrene Stellung anzugeben, durch die sichergestellt wird, daß die aerodynamische Oberfläche der Hinterkantenklappe während der gesamten Bewegung der Hinterkantenklappe die Hinterkante der aerodynamischen Oberseite der Tragfläche berührt, wobei die Oberfläche der Hinterkantenklappe stets aerodynamisch zur Oberseite der Tragfläche ausgerichtet bleibt.

Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits genannte Betätigungseinrichtung gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, daß die Betätigungseinrichtung für die Hinterkantenklappe relativ klein ausgeführt werden kann. Es kann daher die Verkleidung der Tragkonstruktion für die Klappe vergleichsweise klein sein, so daß eine Verkleinerung des Strömungswiderstandes erzielbar ist. Da die durch die vorliegende Betätigungseinrichtung bewegte Hinterkantenklappe eine aerodynamische Oberfläche aufweisen kann und nicht einen konstanten Krümmungsradius besitzt, wie die bekannten Hinterkantenklappen, kann eine vergleichbare Auftriebskraft mit einer Hinterkantenklappe erreicht werden, deren Fläche erheblich kleiner ist. Eine verbesserte Steuerung des Flugzeuges ist möglich, weil die durch die vorliegende Betätigungseinrichtung gesteuerte Hinterkantenklappe in jeder Stellung den Widerstandskoeffizienten der Tragfläche optimiert. Die einteilige Hinterkantenklappe läßt sich vergleichsweise kostengünstig herstellen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine isometrische Darstellung eines Flugzeuges mit überblasenen Klappen, in das die Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders gut einbaubar ist;

Fig. 2 einen Schnitt entlang einer in Profiltiefenrichtung verlaufenden Achse einer Tragfläche, an der die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform angebracht ist, wobei die Hinterkantenklappe in der eingefahrenen Stellung gezeigt ist;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, wobei sich aber die Hinterkantenklappe in einer Zwischenstellung befindet;

Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, wobei sich aber die Hinterkantenklappe befindet; in der völlig ausgefahrenen Stellung

Fig. 5 zwei mögliche Klappenstellungen abhängig von der Auslenkung der hinteren Abdeckplatte über der Ausnehmung;

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, wobei jedoch auch die Positionierarme der vorliegenden Betätigungseinrichtung in den beiden Stellungen dargestellt sind;

Fig. 7 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Betätigungseinrichtung;

Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung der zweiten Ausführungsform, wobei sich aber die Hinterkantenklappe der völlig ausgefahrenen Stellung befindet;

Fig. 9 eine den Fig. 7, 8 entsprechende Darstellung der zweiten Ausführungsform wobei zwischen der Abdeckung und der Hinterkantenklappe ein Spalt besteht;

Fig. 10 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Betätigungseinrichtung, wobei die Hinterkantenklappe eingefahren ist,

Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Darstellung der dritten Ausführungsform, wobei die Hinterkantenklappe jedoch völlig ausgefahren ist;

Fig. 12 eine den Fig. 10, 11 entsprechende Darstellung der dritten Ausführungsform, wobei sich zwischen der Abdeckung und der Hinterkantenklappe ein Spalt befindet;

Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 10; und

Fig. 14 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform zur Darstellung der Bewegung des momentanen Drehmittelpunktes sowie der Krümmungsradien der Oberfläche der Hinterkantenklappe.

Zunächst wird zum besseren Verständnis der vorliegenden Betätigungseinrichtung ein Flugzeug beschrieben, bei dem diese Betätigungseinrichtung anwendbar ist. Ferner werden die allgemeinen Betriebseigenschaften eines solchen Flugzeuges erläutert. Fig. 1 zeigt ein STOL-Flugzeug 10, für einen Kurzstart und eine Kurzlandung, bei dem die Tragfläche 14 überblasen wird. Das Flugzeug 10 weist einen Rumpf 12, eine hochliegende Tragfläche 14 sowie einen Schwanz mit dem Seitenleitwerk 18 und dem Höhenleitwerk 20 auf. Zwei Triebwerke 22 sind unmittelbar am Rumpf 12 an gegenüberliegenden Seiten desselben angeordnet. Jedes Triebwerk 22 ist an der Vorderkante der Tragfläche 14 so angeordnet., daß sein Strahl durch die nach hinten gerichtete Düse 24 über die Oberseite 26 der Tragfläche 14 austritt. Es sind zwei Gruppen von Außenklappensysteme 28 vorgesehen, die herkömmlich ausgeführt sein können.

In der Nähe des Rumpfes 12 ist an der Tragfläche 14 ein Paar von Hinterkantenklappen 30 vorgesehen, wobei in der Strömungsrichtung gesehen jeweils eine Hinterkantenklappe 30 hinter einem Triebwerk 22 angeordnet ist. Die vorliegende Betätigungseinrichtung dient dazu, diese Hinterkantenklappen 30 zwischen ihrer eingefahrenen und ihrer völlig ausgefahrene, Stellung zu bewegen.

Beim normalen Reiseflug werden die Hinterkantenklappen 30 (und auch die äußeren Klappenelemente des Außenklappensystems 28) eingefahren, wobei die in Profiltiefenrichtung verlaufenden Achsen (Profilachsen) der Klappen 30 und 28 allgemein zur Profilachse der Tragfläche 14 ausgerichtet sind. Die Tragfläche 14 kann so einen für den Reiseflug ausreichenden Auftrieb erzeugen. Soll das Flugzeug 10 landen, werden die äußeren Klappenelemente des Außenklappensystems nach unten gedreht, um bei der geringeren Fluggeschwindigkeit den Auftrieb zu erhöhen. Die Hinterkantenklappen 30 werden ebenfalls nach hinten und nach unten gedreht. Jede Hinterkantenklappe 30 weist eine aerodynamische Oberfläche auf, die den Strahl des Triebwerks 22, nachdem dieser über die Oberseite 26 gestrichen ist, nach unten und nach hinten umlenkt. Es wird also der Strahl des Triebwerkes 22 selbst dazu ausgenutzt, einen Auftrieb zu erzeugen. Das Phänomen, mit dem diese Strahlablenkung bewerkstelligt wird, ist als Coanda-Effekt bekannt.

Die vorliegende Befestigunseinrichtung wurde so konstruiert, daß sie im Zusammenhang mit einem Satz von Hinterkantenklappen 30 in einer bestimmten Konfiguration verwendbar ist. Wie Fig. 2 zeigt, die die Hinterkantenklappe 30 in der eingefahrenen Stellung darstellt, weist die Hinter­ kantenklappe 30 ein vorderes Ende 32, ein Hinterkantenteil 34, eine aerodynamisch wirksame Oberseite 36 sowie eine Unterseite 38 auf. Die Hinterkantenklappe 30 wird in einer Ausnehmung 40 am hinteren Ende der Tragfläche 14 untergebracht. In der eingefahrenen Stellung ist die Unterseite 38 allgemein mit der aerodynamisch wirksamen Unterseite 42 der Tragfläche 14 bündig und verläuft der hintere Teil der oberen Klappenseite 36 von der aerodynamisch wirksamen Oberseite 26 der Tragfläche 14 nach hinten, wobei er zur Oberseite 26 ausgerichtet ist. Das Vorderteil der Oberseite 26 liegt dabei in der Ausnehmung 40 der Tragfläche 14.

Zum Zeck der Analyse sollen hier fünf Punkte entlang der Länge der Oberseite 36 der Hinterkantenklappe 30 in Profiltiefenrichtung betrachtet werden, nämlich ein vorderster Punkt 44 unmittelbar am vorderen Ende 32, ein vorderer Punkt 46 etwa in der Mitte des vorderen Teiles der Oberfläche 36, ein Übergangspunkt 48 dort, wo die Oberfläche 36 auf die Hinterkante der Oberseite 26 trifft, wenn die Hinterkantenklappe 30 sich in der eingefahrenen Stellung befindet, ein hinterer Punkt 50 etwa in der Mitte des hinteren Teiles der Oberfläche 36, und ein hinterster Punkt 52 unmittelbar an den Hinterkantenteil 34 der Hinterkantenklappe 30. Die Oberfläche 26 ist so konturiert, daß der Krümmungsradius der Oberfläche 36 am Punkt 44 sein Minimum hat und in einer logarithmischen Spirale zum Übergangspunkt 54 hin zunimmt. Danach bestimmt sich der Krümmungsradius primär aus der aerodynamischen Profilierung der Oberseite 26 so, daß der Krümmungsradius zwischen den Punkten 48 und 52 erheblich größer wird.

Die vorliegende Betätigungseinrichtung soll die Hinterkantenklappe 30 aus der eingefahrenen Stellung (Fig. 2) über die Zwischenstellungen, von denen Fig. 3 eine zeigt, in die in Fig. 4 gezeigte vollständig ausgefahrene Stellung auf eine Weise bringen, daß die aerodynamisch wirkende Oberfläche 36 der Hinterkantenklappe 30 mit der Hinterkante der Oberseite 26 während der gesamten Bewegung in Berührung bleibt. Hat die Hinterkantenklappe 30 die völlig ausgefahrene Stellung erreicht (Fig. 4), ist die aerodynamische Kontur der Tragfläche 14 und der Hinterkantenklappe 30 derart, daß der Krümmungsradius unmittelbar hinter der Hinterkante der Oberfläche 26 sein Minimum hat.

Es hat sich herausgestellt, daß diese spezielle Kontur der Oberseite 26 der Hinterkantenklappe 30 mehrere Vorteile hat. Zunächst kann die Hinterkantenklappe 30 im Vergleich zu den überblasenen Klappen des Standes der Technik mit einem im wesentlichen konstanten Krümmungsradius eine äquivalente Auftriebskraft, aber mit erheblich geringerer Klappenflächengröße erreichen. Weiterhin kann die Hinterkantenklappe 30 den Widerstands­ koeffizienten der Tragfläche 14 für eine gegebene Änderung der Winkelstellung der Hinterkantenklappe 30 besser variieren, so daß eine verbesserte Steuerung des Flugzeuges möglich ist. Darüberhinaus ist die von der Hinterkantenklappe 30 verursachte Nickbewegung schwächer als bei einer herkömmlichen Hinterkantenklappe mit im wesentlichen konstanter Krümmung und die Kosten und das Gewicht dieser einteiligen Hinterkantenklappe 30 mit zunehmendem Krümmungsradius sind erheblich niedriger als die Kosten der aus zwei Teilen bestehenden überblasenen Klappen mit konstantem Krümmungsradius nach dem Stand der Technik. Schließlich läßt sich die vorliegende Betätigungseinrichtung kleiner ausführen als die für die überblasenen Klappen mit konstantem Krümmungsradius nach dem Stand der Technik verwendeten Betätigungseinrichtungen, so daß eine wesentlich kleinere Verkleidung der Tragkonstruktion für die Klappen mit geringerem Strömungswiderstand beim Reiseflug möglich ist.

Im folgenden wird im Zusammenhang mit den Fig. 2, 3 und 4 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Betätigungseinrichtung erläutert, die allgemein mit 54 bezeichnet ist. Diese Betätigungseinrichtung 54 weist ein armförmiges Lagerteil 56 auf, das mit seinem oberen vorderen Ende am Ort 58 am unteren hinteren Teil der Tragfläche 14 befestigt ist. Um das Lagerteil 56 ortsfest zu halten, ist eine starre Stange 60 vorgesehen, die mit dem hinteren Ende am Ort 62 in der Mitte des Lagerteiles 56 und mit dem vorderen Ende 64 an der Unterseite der Tragfläche 14 an einem vor dem Ort 62 liegenden Punkte befestigt ist. Das Lagerteil 56 hat einen nach hinten vorstehenden Bereich 66, der etwas unterhalb der Profilachse der Tragfläche 14 liegt.

Ein vorderer Positionierarm 68 ist mit seinem unteren Ende schwenkbar mit dem Armteil 66 an einem hinteren vorderen ersten Ort 72 verbunden. Das obere Ende des Positionierarmes 68 ist schwenkbar mit der Unterseite der Hinterkantenklappe 30 an einem oberen vorderen zweiten Ort verbunden.

Ein hinterer Positionierarm 70 ist mit seinem unteren Ende am hinteren Armteil 66 an einem unteren hinteren dritten Ort 76 verschwenkbar befestigt, der in geringem Abstand hinter dem unteren vorderen ersten Ort 72 liegt. Mit dem oberen Ende ist der hintere Positionierarm 70 schwenkbar mit der Unterseite der Hinterkantenklappe 30 am oberen hinteren vierten Ort 78 befestigt, der hinter dem zweiten Ort 74 liegt. Der Abstand zwischen dem ersten und dem dritten Ort 72, 76 ist wesentlich geringer als der Abstand zwischen dem zweiten und vierten Ort 74, 78 so daß bei eingefahrener Hinterkantenklappe 30 (Fig. 2) die beiden Positionsierarme 68, 70 von den unteren Orten 72, 74 zu den oberen Orten 74, 78 nach oben auseinanderstreben.

Bei der hier speziell dargestellten Anordnung durchstößt die Achse 80 des vorderen Positionierarmes 68 (eine durch die beiden Orte 72, 74 verlaufende Linie) die Oberfläche 36 geringfügig vor dem Punkt 46, d. h., wie bereits erwähnt, etwa in der Mitte des Vorderteiles der Oberfläche 36. Wenn sich die Hinterkantenklappe 30 in der eingefahrenen Stellung befindet, verläuft diese Achse 80 unter einem etwas geringeren als einem rechten Winkel zu einer Linie, die die Oberfläche 36 am Schnittpunkt der Achse 80 mit der Oberseite 36 tangiert und mit stärkerer Neigung nach vorn als die Achse 82 des hinteren Positionierarmes 70.

Die Achse 82 verläuft durch die beiden Orte 76, 78. Bei eingefahrener Hinterkantenklappe 30 (Fig. 2) verläuft die Achse 82 durch die Oberfläche 36 etwa im mittig gelegenen Übergangspunkt 48 und bildet einen etwas kleineren als einen rechten Winkel mit einer Linie, die die Oberfläche 36 vor deren Schnittpunkt mit der Achse 82 tangiert. Die beiden Positionierarme 80, 82 schneiden sich im Punkt 84 a, der etwa unter den beiden unteren Orten 72, 76 liegt. Dieser Punkt 84 a stellt den augenblicklichen Drehpunkt der Hinterkantenklappe 30 dar, wenn diese sich in der in Fig. 2 dargestellten Stellung befindet.

Ein Betätigungselement in der Form eines Hydraulik-Zylinders 86 ist mit seinem vorderen Ende am Ort 88 mit dem oberen vorderen Teil des Lagerteiles 56 und mit seinem hinteren Ende am Ort 90 mit dem vorderen Positionierarm 68 etwa in deren Mitte desselben verbunden. Dieser Zylinder 86 wird ausgefahren, um die Hinterkantenklappe 30 nach hinten in die ausgefahrene Stellung zu bringen. Er wird eingezogen, um die Hinterkantenklappe 30 in die eingefahrene Stellung zurückzubringen.

Am hinteren Ende der aerodynamisch wirkenden Oberseite 26 befindet sich eine starre Platte 92. Ein diagonal verlaufendes Glied 94 ist mit dieser Platte 92 und der Konstruktion der Tragfläche 14 verbunden, um die Platte 92 in einer festen Lage zu halten. Ein oder mehrere Wirbelerzeuger 96 sind auf der Oberseite 26 am Ort der Platte 92 angeordnet.

Der hintere Teil 98 der Platte 92 besteht aus einem mäßig flexiblen elastischen Werkstoff, der nach unten federbelastet ist, so daß das äußerste hintere Ende 100 des Teiles 98, für eine Gleitberührung mit der Oberfläche 36 nach unten gedrückt wird. In der in Fig. 2 gezeigten speziellen Anordnung liegt bei eingefahrener Hinterkantenklappe 30 der Teil 98 geringfügig unter einer Linie, die man als die ideale aerodynamische Kontur von der Oberfläche 26 zur Oberfläche 36 betrachten würde und die durch die gestrichelte Linie 102 in Fig. 14 angedeutet ist. Diese geringe Abweichung von der Linie 102 ist jedoch hinsichtlich einer möglichen Änderung der Luftströmung über den Oberflächen 26, 36 während des Reiseflugs unbedeutend.

Die Betätigungselemente für die Hinterkantenklappe 30 befinden sich in einer geeigneten Verkleidung mit einem Vorderteil 104 a und einem Hinterteil 104 b. Das Vorderteil 104 a ist mit der Unterseite der Tragfläche 14, das Hinterteil 104 b mit der Unterseite der Hinterkantenklappe 30 verbunden. Wenn sich die Hinterkantenklappe 30 in ihre verschiedenen Ausfahrstellungen dreht, trennen sich die Teile 104 a, 104 b der Verkleidung einfach voneinander, wie Fig. 3 zeigt.

Es wird nun die Funktion der vorliegenden Betätigungseinrichtung beschrieben. Befindet sich das Flugzeug 10 im Reiseflug, ist die Hinterkantenklappe 30 voll eingefahren, so daß zusammen mit der Tragfläche 14 ein widerstandsarmes Profil entsteht. Befindet sich das Flugzeug 10 im Kurzstrecken-An- oder Abflug, wird der Hydraulik-Zylinder 86 ausgefahren, um die Hinterkantenklappe 30 nach unten und nach hinten zu bewegen. Bei der vorliegenden Betätigungseinrichtung erfolgt dies so, daß, obgleich der Krümmungsradius der Oberfläche 36 nach vorn hin abnimmt, derjenige Teil der Oberseite 26, der sich unmittelbar am hinteren Ende 100 der Platte 92 befindet, sich nicht wesentlich vertikal verschiebt. Weiterhin nähert sich der am hinteren Ende 100 befindliche Teil der Oberfläche 36 immer weiter einem tangentialen Übergang in die aerodynamische wirksame Oberseite 26 an, wo das hintere Ende 100 beginnt, während die Hinterkantenklappe 30 in die völlig ausgefahrene Stellung verschwenkt wird.

Fig. 3 zeigt die Hinterkantenklappe 3 in einer Zwischenstellung etwa in der Mitte zwischen der eingefahrenen und der völlig ausgefahrenen Stellung. In diesem Zustand sind die beiden Achsen 80, 82 des vorderen und des hinteren Positionierungsarmes 68, 70 um die Orte 72, 76 verschwenkt worden, so daß die beiden Achsen 80, 82 sich im Punkt 84 b, d. h. dem momentanen Drehmittelpunkt der Hinterkantenklappe 30 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung schneiden. Es ist also erkennbar, daß, während die Hinterkantenklappe 30 aus der eingefahrenen Stellung (Fig. 2) in die in Fig. 3 gezeigte mittige Zwischenstellung läuft, ihr Drehmittelpunkt vom Punkte 84 a sich im wesentlichen nach vorn zum Punkt 84 b verschiebt. Obgleich jedoch der Krümmungsradius vom Punkt 48 zum Punkt 46 abnimmt, findet im wesentlichen keine Auslenkung des Endes 100 statt.

Fig. 4 zeigt die Hinterkantenklappe 30 in der völlig ausgefahrenen Stellung. Wie ersichtlich, haben sich in dieser Stellung die beiden Achsen 80, 82 des vorderen und des hinteren Positionierungsarmes 68, 70 so weit verschoben, daß der momentane Drehmittelpunkt nach oben zu einem Punkt 70 c nahe dem Ort 72 des vorderen Positionierarmes 68 verschoben hat. Während also die Hinterkantenklappe 30 aus der mittigen Zwischenstellung (Fig. 3) in die in Fig. 4 gezeigte völlig ausgefahrene Stellung läuft, läuft, während der Krümmungsradius der Oberseite 36 am hinteren Ende 100 abnimmt, der momentane Drehmittelpunkt von 84 b zu 84 c nach oben, um diesen Teil der Oberfläche 36 am hinteren Ende 100 der Ausnehmung in der gleichen vertikalen Höhe zu halten. Die Art und Weise, wie die Konstruktionselemente angeordnet sind, dies zu erreichen, wird später unter Bezug auf die Fig. 4, 5 und 6 erläutert.

Fig. 7-9 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Betätigungseinrichtung. Den Elementen der ersten Ausführungsform entsprechende Elemente sind mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die aber mit einem Hochstrich (′) ergänzt sind.

Die in den Fig. 7-9 gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 2-4 gezeigten ersten Ausführungsform in der Art und Weise der Anbringung des hinteren Positionierungsarmes 70′, derart, daß die Hinterkantenklappe 30′ im ausgefahrenen Zustand einen Schlitz bilden kann. Wie bei der ersten Ausführungsform liegt auch eine Hinterkantenklappe 30′ mit einem vorderen Ende 32′, einem Hinterkantenteil 34′, einer aerodynamisch wirkenden Oberfläche 36′ und einer Unterseite 38′ vor. An einem Lagerteil 56′ sind der vordere und der hintere Positionierungsarm 68′ bzw. 70′ angebracht. Ein Hydraulik-Zylinder 86′ ist zwischen das vordere Ende des Lagerteiles 56′ und den vorderen Positionierarm 68′ gelegt. Der vordere Positionierungsarm 68′ ist unmittelbar mit der Hinterkantenklappe 30′ an einem oberen vorderen zweiten Ort 74′ und schwenkbar mit dem Lagerteil 56′ an einem unteren vorderen ersten Ort 72′ verbunden.

Wie oben bereits erwähnt, liegt der Hauptunterschied der zweiten Ausführungsform in der Anbringung des hinteren Positionierungsarmes 70′. Mit seinem oberen Ende ist der Positionierungsarm 70′ un­ mittelbar schwenkbar am oberen hinteren vierten Ort 78′ mit der Hinterkantenklappe 30 verbunden, wie bei der ersten Ausführungsform. Mit seinem unteren Ende ist der Positionierungsarm 70′ jedoch schwenkbar am Ort 106 an einem Zwischenschwenkteil 108 befestigt. Dieses Zwischenteil 108 ist am Ort 110 schwenkbar am hinteren Ende des Armteiles 66′ und mit dem vorderen Ende am Ort 112 am hinteren Ende eines Hydraulik-Zylinders 114 befestigt, dessen vorderes Ende am Ort 116 am Lagerteil 56′ befestigt ist.

Zur Beschreibung der Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform wird zunächst auf die Fig. 7-9 verwiesen. Beim normalem Betrieb bleibt der Hydraulik-Zylinder 114 eingezogen, so daß das Zwischenteil 108 festliegt. Wenn daher die Hinterkantenklappe 30′ aus der in Fig. 7 gezeigten eingefahrenen in die in Fig. 8 gezeigte völlig ausgefahrene Stellung (über die hier zur übersichtlicheren Darstellung weggelassenen Zwischenlagen) verfahren wird, ist die Funktionsweise im wesentlichen die, die oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform anhand der Fig. 2, 3 und 4 beschrieben worden ist. Dies bedeutet, daß die Hinterkantenklappe 30′ sich so nach hinten unten dreht, daß ihre Oberfläche 36′ an der aerodynamisch wirkenden Oberseite 26′ am hinteren Ende 100′ der Ausnehmung bleibt. Das Zwischenteil 108 ist also so angeordnet, daß der Ort 106 an der gleichen Stelle liegt wie der Ort 76 der ersten Ausführungsform und daß der Ort 110 des Zwischenteiles 108 etwas hinter dem Ort 106 liegt. Beim normalem Klappenbetrieb wird das Zwischenteil 108 gegen einen Anschlag 113 gedrückt, der auf dem Armteil 66′ sitzt und das Zwischenteil 108 am Drehen in Aufwärtsrichtung hindert. Die Lasten auf dem hinteren Positionierarm 70′ sind über den vollen Klappenausfahrbereich Zuglasten. Da der hintere Positionierungsarm 70′ auf das Zwischenteil 108 vor dem Ort 110 und an einem Punkt vor der Achse 82 einen Zug ausübt, wird das Zwischenteil 108 immer gegen den Anschlag 113 gezogen, so daß es als ausfallsichere Totpunktschwinge wirkt.

Die Aufgabe des Zwischenteiles 108 ist, der Hinterkantenklappe 30′ die Schlitzbildung zu ermöglichen, wenn diese sich in der ausgefahrenen Stellung befindet. Wenn also die Hinterkantenklappe 30′ vollständig oder fast vollständig ausgefahren ist und ein Vortriebsverlust eingetreten ist, so daß man den Widerstand verringern und die überblasene Hinterkantenklappe 30′ zu einer geschlitzten aerodynamisch wirksamen Klappe umstellen will, wird der Hydraulik-Zylinder 114 ausgefahren, um das Zwischenteil 108 nach unten und nach hinten um seinen Drehpunkt 110 zu schwenken. Dadurch wird der hintere Positionierarm 70′ so bewegt, daß das Hinterkantenteil 34′ angehoben und das vordere Ende 32′ abgesenkt werden und folglich zwischen der Hinterkante 100′ der Ausnehmung und der Oberseite 36′ ein Spalt 118 entsteht.

Die Fig. 10-13 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Betätigungseinrichtung. Elemente, die Elementen der ersten und zweiten Ausführungsform entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei diese Bezugszeichen aber mit einem doppelten Hochstrich (″) ergänzt sind. Die dritte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der zweiten, wobei jedoch der hintere Positionierarm 70″ mit dem hinteren Ende an beweglichen Konstruktionselementen angebracht ist. Da die anderen Hauptbestandteile im wesentlichen die gleichen wie die der ersten beiden Ausführungsformen sind und dazu dienen, die Hinterkantenklappe 30″ auf im wesentlichen die gleiche Weise in ihre verschiedenen Ausfahrstellungen zu bewegen wie in den beiden ersten Ausführungsformen, werden die Hauptbestandteile der dritten Ausführungsform nicht weiter beschrieben.

Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Betätigungseinrichtung ist das untere hintere Ende des Lagerteiles 56″ als Gleitführung 120 ausgeführt, die allgemein zu der der Profilachse der Tragfläche 14″ ausgerichtet ist. Insbesondere weist diese Gleitführung 120 ein Gehäuse 122 auf, in dem zwei parallele Stangen 124 liegen. Ein als Gleitelement dienendes Zwischenteil 126 ist auf den Stangen 124 gelagert. Mit dem unteren Ende ist das Zwischenteil 126 am Ort 129 mit dem hinteren Ende eines Hydraulik-Zylinders 130 verbunden, dessen anderes Ende am Lagerarm 56″ befestigt ist.

Im Zusammenhang mit der Funktionsbeschreibung dieser dritten Ausführungsform wird nun auf die Fig. 10, 11 verwiesen. Wie sich aus der Beschreibung der ersten Ausführungsform und aus den Fig. 10, 11 unmittelbar ergibt, wird die Hinterkantenklappe 30″ auf im wesentlichen die gleiche Weise, wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform aus der in Fig. 10 gezeigten eingefahrenen Stellung in die völlig ausgefahrene Stellung bewegt (Fig. 11).

Wie jedoch die Fig. 11, 12 zeigen, gelangt die Hinterkantenklappe 30″ auf eine etwas andere Weise in die Schlitzlage (Fig. 12) als bei der zweiten Ausführungsform. Wenn die Hinterkantenklappe 30″ völlig ausgefahren ist (Fig. 11) wird zur Bildung eines Spaltes 118″ der Hydraulik-Zylinder 130 ausgefahren. Dadurch wird das Zwischenteil 126 nach hinten bewegt. Infolgedessen bewegt sich der hintere Positionierarm 70″ ebenfalls nach hinten, derart daß dabei die Hinterkantenklappe 30″ um den oberen vorderen Ort 74″ gedreht wird und das vordere Ende 32″ der Hinterkantenklappe 30″ nach unten schwenkt, so daß der Spalt 118″ entsteht. Wie bereits erwähnt, wird die Hinterkantenklappe 30″ in die Schlitzlage bewegt, um bei einem Vortriebsausfall den Widerstand zu verringern und einen Auftrieb durch Öffnen des Spaltes 118″ zu erzeugen.

Anhand der Fig. 14 wird nun das Zusammenwirken der Bestandteile der vorliegenden Betätigungseinrichtung weiter erläutert werden. Fig. 14 zeigt eine Betätigungseinrichtung, die fast identisch mit derjenigen der Fig. 2-4 ist. Die Größenverhältnisse und die Anordnung der Bestandteile sind jedoch geringfügig anders gewählt, um die Funktionsgenauigkeit zu verbessern. Da die Bestandteile der Fig. 14 im wesentlichen die gleichen sind wie in den Fig. 2-4, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es wird darauf verwiesen, daß in Fig. 14 die Länge und die relative Zuordnung der beiden Positionierungsarme 68, 70 gegenüber denen der Fig. 2-4 so geändert ist, daß der Ort 72 des vorderen Positionierungsarmes 68 geringefügig über dem Ort 76 des hinteren Positionierarmes 70 liegt.

Die Bewegung des momentanen Drehmittelpunktes der Hinterkantenklappe 30 bei der Bewegung aus der in Fig. 14 durch durchgehende Linien dargestellten Stellung in die in Fig. 14 gestrichelt dargestellte, völlig ausgefahrene Stellung ist durch das Bezugszeichen 140 angezeigt. Wie ersichtlich, durchläuft dabei der momentane Drehmittelpunkt einen etwa kreisförmigen Bogen über fast 180°. Am Anfang läuft der Drehmittelpunkt nach unten und nach vorne, dann nach oben und nach vorne und schließlich (beim Einlaufen der Hinterkantenklappe 30 in die völlig ausgefahrene Stellung fast vertikal nach oben.

Weiterhin ist der sich ändernde Krümmungsradius des Vorderteiles der Oberseite 36 (zwischen den Punkten 44, 48) in Fig. 14 als Radienfolge allgemein durch das Bezugszeichen 142 angedeutet. Wie zu ersehen ist, nimmt die Länge der Radien in den verschiedenen Stellungen fortwährend zu, wenn man über den vorderen Bereich der Oberfläche 36 nach hinten fährt. Die verschiedenen Mittelpunkte (d. h. die Krümmungsmittelpunkte für die Punkte, zu denen die Radien 142 gezogen sind) liegen auf einer Kurve 144, deren oberes Ende sich am Ort 146 und deren unteres Ende sich am Ort 148 befinden. Der Ort 146 ist der Krümmungsmittelpunkt für den Punkt 44 der Oberfläche 36, während der Punkt 148 der Krümmungsmittelpunkt für einen dem Punkt 48 sehr nahe liegenden Punkt ist.

Wie bereits erwähnt, ist das hintere Ende 100 des hinteren Teiles 98 über der Ausnehmung geringfügig verkürzt und gegenüber der erwünschten, idealen aerodynamischen Kontur 102 abgesenkt. Diese Unstetigkeit zwischen dem hinteren Ende 100 des Teiles 98 und der Oberseite 36 in der völlig ausgefahrenen Stellung ist erheblich. Das hintere Ende des Teiles 98 ist gegenüber der idealen aerodynamischen Kontur 102 um 3° bis 5° nach unten geneigt. Ist also die Hinterkantenklappe 30 vollständig nach unten ausgelenkt, beginnt das hintere Ende 100 des Teiles 98, die Strömung um 3° bis 5° nach unten zu lenken. Da der vordere Punkt 44 der Hinterkantenklappe 30 tangential zu dem hinteren Ende 100 verläuft, erfolgt eine weitere Umlenkung um 3° bis 5° des Düsenstrahles, bevor dieser die Oberseite 36 erreicht.

Diese Besonderheit ist in Fig. 5 verdeutlicht, wo die Hinterkantenklappe 30 in den zwei Stellungen 30 a, 30 b gezeigt ist. Die Stellung 30 a stellt diejenige Lage dar, in der die Hinterkantenklappe 30 sich befindet, wenn das hintere Ende 100 der Abdeckplatte der Ausnehmung wie am Ort 100 a weiter nach hinten verlaufen würde, um die gewünschte Kontur 102 besser anzunähern. Die Stellung 30 b zeigt die Lage, die gilt, wenn das hintere Ende 100 der Abdeckplatte sich am Ort 102 b befindet, d. h. in dem bevorzugten Ort, den Fig. 14 zeigt. Bei verkürzter und abgesenkter Abdeckplatte 98 (vergl. Fig. 14) kann man daher eine größere Abwärtsauslenkung der Hinterkantenklappe 30 (vergl. Ort 30 b) erreichen und gleichzeitig die Hinterkantenklappe 30 weiter vorn in die voll nach unten ausgefahrene Stellung bringen. Auf diese Weise verschiebt man den Auftriebsmittelpunkt, den die Hinterkantenklappe 30 in der völlig nach unten ausgefahrenen Stellung erzeugt, nach vorne, so daß das bei ausgefahrenen Klappen auf das Flugzeug wirkende Nickmoment geringer wird.

Das Verkürzen und Absenken des hinteren Endes 100 der Deckplatte 98 erbringt einen weiteren Vorteil. Während der Bewegung der Hinterkantenklappe 30 aus der eingefahrenen in die völlig ausgefahrene Stellung verringert sich die Winkelunstetigkeit zwischen der Oberfläche 36 und dem hinteren Ende 100 der Deckplatte 98, so daß die Drehbewegung der Hinterkantenklappe 30 für eine gegebene gradlinige Bewegungslänge an der Berührungsstelle zum hinteren Ende 100 der Deckplatte 98 größer ist. Weiterhin ist die gradlinige transla­ torische Bewegung der Vorderkante 44 der Hinterkantenklappe 30 kürzer. Diese zusätzliche Drehung und verringerte Translation der Hinterkantenklappe 30 verkürzen den Radius, um den die Hinterkantenklappe 30 dreht. Die beiden Positionierungsarme 68, 70 lassen sich daher kürzer ausführen als sie sein müßten, wenn man das hintere Ende 100 weiter nach hinten ziehen und anheben würde, um die aerodynamische Kontur 102 besser zu approximieren. Es sei hier auf Fig. 6 verwiesen, wo die Positionierungsarme 68 b, 70 b in einer Lage gezeigt sind, in der die Hinterkantenklappe 30 b dem verkürzten und nach unten ausgelenkten hinteren Ende 100 b der Deckplatte 98 angepaßt ist. Wie ersichtlich, befinden sich die Drehmittelpunkte der Positionierungsarme 68 b, 70 b am Ort 72 b bzw. 76 b.

Befindet sich die Hinterkantenklappe 30 jedoch in der Stellung 30 a wie Fig. 6 zeigt, und steht sie in Berührung mit dem hinteren Ende 100 a, das nach hinten gezogen und angehoben ist, um der aerodynamischen Kontur 102 zu entsprechen, liegt die Hinterkantenklappe 30 a hinter der Hinterkantenklappe 30 b und nimmt einen geringeren Neigungswinkel ein. Um die Anforderungen der Klappenstellung in Fig. 6 zu bestimmen, wurde die Lage der Positionierungsarme 68, 70 ermittelt. Die Ergebnisse sind durch die Positionierungsarme 68 a, 70 a angegeben, wie dies erkennbar ist, liegen in diesem Fall die Positionierungsarme 68 a, 70 a erheblich weiter unter der Hinterkantenklappe 30. Indem man also das hintere Ende 100 der Deckplatte 98 der Ausnehmung in die Lage 100 b statt der Lage 100 a bringt, erreicht man eine Verkürzung der Positionierarme 68, 70, verringert deren Gewicht und verringert weiterhin die Tiefe der Verkleidung für die Klappenlagerung und damit den Strömungswiderstand im Reiseflug.

Wenn also die Hinterkantenklappe 30 am Anfang aus der eingefahrenen Stellung heraus mäßig nach unten geschwenkt wird, läuft der Drehmittelpunkt nach vorne, während der Krümmungsmittelpunkt des hinteren Endes 100 der Deckplatte 98 nach oben läuft. Nähert sich die Hinterkantenklappe 30 der nach unten völlig ausgelenkten Stellung läuft der Krümmungsmittelpunkt des hinteren Endes 100 fast vertikal. Die Anpassung dieser Bewegungen aneinander ergib im wesentlichen keine vertikale Bewegung des hinteren Endes 100 selbst und bewirkt eine gute Anpassung der Oberflächenkontur der Oberseite 36 und des hinteren Endes der Deckplatte 98, so daß die Winkelunstetigkeit entfällt. die bei der eingefahrenen Hinterkantenklappe 30 an dem hinteren Ende 100 vorliegt.

Claims (9)

1. Betätigungseinrichtung in einem Flugzeug mit einer überblasenen Tragfläche (14) mit mindestens einer beweglichen Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″), die über Zwischenstellungen von einer in eine Ausnehmung (40, 40′, 40″) des festen Teiles der Tragfläche (14), eingefahrenen Stellung zu einer völlig ausgefahrenen Stellung verbringbar ist, wobei die Klappe (30, 30′, 30″) über die gesamte Bewegung die Saugseite des festen Teils der Tragfläche (14) nach hinten unten verlängert und stets in Berührung mit der Hinterkante (100, 100′, 100″) des festen Teils der Tragfläche (14) verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung umfaßt: ein Lagerteil (56, 56′, 56″), das sich in der eingefahrenen Stellung der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30′′) unterhalb derselben befindet, einen vorderen Positionierarm (68, 68′, 68″), dessen unteres Ende an einem unteren vorderen ersten Ort (72, 72′, 72″) verschwenkbar mit dem Lagerteil (56, 56′, 56″) und dessen oberes Ende an einem oberen vorderen zweiten Ort (74, 74′, 74″) verschwenkbar mit der Hinterkanten­ klappe (30, 30′, 30″) verbunden sind, einen hinteren Positionierarm (70, 70′, 70″), dessen unteres Ende an einem unteren hinteren dritten Ort (76, 76′, 76″) verschwenkbar mit dem Lagerteil (56, 56′, 56″) und dessen oberes Ende an einem oberen hinteren vierten Ort (78, 78′, 78″) verschwenkbar mit der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) verbunden sind, wobei der zweite Ort (74, 74′, 74″) und der vierte Ort (78, 78′, 78″) voneinander durch eine größere erste Entfernung und der erste Ort (72, 72′, 72″) und der dritte Ort (76, 76′, 76″) voneinander durch eine kleinere zweite Entfernung beabstandet sind, derart, daß sich der vordere Positionierarm (68, 68′, 68″) und der hintere Positionierarm (70, 70′, 70″) in der eingefahrenen Stellung der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) von dem Lagerteil (56, 56′, 56″) aus voneinander divergierend nach oben erstrecken, wobei der erste (72, 72′, 72″), zweite (74, 74′, 74″), dritte (76, 76′, 76″) und vierte Ort (78, 78′, 78″) so positioniert sind, daß bei der eingefahrenen Stellung der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) eine durch den ersten (72, 72′, 72″) und zweiten Ort (74, 74′, 74″) gezogene erste Linie und eine durch den dritten (76, 76′, 76″) und vierten Ort (78, 78′, 78″) gezogene zweite Linie sich in einem Mittelpunkt schneiden, der ein momentaner Drehpunkt (140) der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) ist, und der momentane Drehpunkt (104) sich während der Bewegung der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) zwischen ihrer eingefahrenen Stellung und ihrer ausgefahrenen Stellung derart verschiebt, daß die Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) sich so dreht, daß die Saugseite der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) stets an der hinteren Kante (100, 100′, 100″) anliegt, und wobei der erste (72, 72′, 72″), zweite (74, 74′, 74″), dritte (76, 76′, 76″) und vierte (78, 78′, 78″) Ort so angeordnet sind, daß der momentane Drehpunkt (140) stets über den Krümmungsmittelpunkt des Berührungsbereiches der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) mit der hinteren Kante (100, 100′, 100″) gehalten wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (72, 72′, 72″), zweite (74, 74′, 74″), dritte (76, 76′, 76″) und vierte Ort (78, 78′, 78″) so angeordnet sind, daß dann, wenn sich die Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) von ihrer eingefahrenen Stellung in Richtung auf eine Zwischenstellung bewegt, der momentane Drehpunkt (140) sich in einer Richtung mit einer im wesentlichen nach vorne gerichteten Bewegungs­ komponente bewegt, und daß dann, wenn die Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) sich ihrer vollkommen ausgefahrenen Stellung nähert, der momentane Drehpunkt (140) eine Auswärtsbewegung mit einer im wesentlichen vertikalen Bewegungskomponente erfährt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn sich die Hinterkantenklappen (30, 30′, 30″) in ihrer eingefahrenen Stellung befindet, der erste Ort (72, 72′, 72″) und der zweite Ort (74, 74′, 74″) so angeordnet sind, daß die erste Linie sich von dem ersten Ort (72, 72′, 72″) nach oben und vorne neigt, und die zweite Linie vertikaler verläuft als die erste Linie.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ausnehmungsbereich (40, 40′, 40″) überdeckende Bereich der Tragfläche (14) unter einem Winkel von der idealen aerodynamischen Oberfläche nach unten und hinten neigt, um den Berührungsbereich der Saugseite der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) an einem Ort (48, 48′, 48″) zu berühren, der vor einem Ort liegt, an dem sich die ideale aerodynamische Oberfläche (102) und die Saugseite der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) treffen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenteil (108, 126) vorgesehen ist, das beweglich an dem Lagerteil (56′, 56″) befestigt ist, daß das untere Ende des vorderen Positionierarmes (68′, 68″) oder des hinteren Positionierarmes (70′, 70″) an dem Zwischenteil (108, 126) derart befestigt ist, daß die Bewegung des Zwischenteiles (108, 126) eine Drehung des vorderen Endes der Hinterkantenklappe (30, 30′, 30″) nach unten bewirkt, so daß der Berührungsbereich der Saugseite (36′, 36″) der Hinterkantenklappe (30′, 30″) sich von der hinteren Kante (100′, 100″) wegbewegt, um einen Spalt (118′, 118″) zwischen der Tragfläche (14) und der Hinterkantenklappe (30′, 30″) zu bewirken.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (126) gleitbar an dem Lagerteil (56″) befestigt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (126) an dem unteren Ende des hinteren Positionierarmes (70″) befestigt und so angeordnet ist, daß eine nach hinten gerichtete Gleitbewegung desselben den hinteren Positionierarm (70″) nach hinten bewegt und eine Abwärtsdrehung des vorderen Endes der Hinterkantenklappe (30″) bewirkt.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (108) verschwenkbar an dem Lagerteil (56′) befestigt ist, und daß ein Betätigungsglied (114) vorgesehen ist, durch das das Zwischenteil (108) um einen Drehpunkt (110) derart bewegbar ist, daß eine Abwärtsdrehung des vorderen Endes der Hinterkantenklappe (30′) erzielt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (108) an dem Lagerteil (56′) an einem fünften Ort (110) befestigt ist, der so angeordnet ist, daß dann, wenn sich die Hinterkantenklappe (30′) in ihrer völlig ausgefahrenen Stellung befindet, der fünfte Ort (110) sich unterhalb der zweiten Linie befindet, daß das Betätigungsglied (114) so angeordnet ist, daß das Zwischenteil (108) nach unten bewegt wird, um das vordere Ende der Hinterkantenklappe (30′) nach unten zu drehen, wobei dann, wenn sich die Hinterkantenklappe (30′) in ihrer völlig ausgefahrenen Stellung befindet, auf die Hinterkantenklappe (30′) einwirkende aerodynamische Kräfte versuchen, das Zwischenteil (108) in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung zu ziehen, in der es sich bewegt, um das vordere Ende der Hinterkantenklappe (30′) nach unten zu bewegen.