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Vereinigte Flugtechnische Werke
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Gesellschaft mit beschränkter Haftung Flugzeug mit Doppelleitwerk
Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit am TragflUgel zu beiden Seiten des Rumpfes
und mit Abstand zu diesem angeordneten, ein Doppelleitwerk bildenden Leitwerksflossen
sowie mit an Tragfitigel angeordneten Hinterkantenklappen.
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Derartige Flugzeuge sind seit langem bekannt. Die Leitwerksflossen,
die gemeinsam das Seitenleitwerk bilden, weisen dabei im allgemeinen einen trapezförmigen
Grundriß auf, wobei die Drehachsen der Seitenruder entweder angenähert senkrecht
zur Flugzeuglängsachse
stehen oder aber unter einem Winkel gegenüber
dieser nach rückwärts geneigt sind.
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Die mit einer solchen Anordnung erzielbaren Anstellwinkel werden,
wie auch bei Flugzeugen mit konventionellens in der Symmetrieebene des Flugzeugs
angeordneten Seitenleitwerk, dadurch begrenzt, daß bei zunehmendem Anstellwinkel
die Leitwerksflossen von Trag flügel bzw. Rumpf weitgehend abgeschattet werden.
Dadurch verschlechtern sich die Anströmbedingungen und demzufolge auch die Wirksamkeit
des Seitenleitwerks ganz erheblich.
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Es sind daher bereits Anordnungen bekannt, bei denen diese Nachteile
durch geeignete konstruktive Maßnahmen behoben werden sollen.
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Insbesondere ist aus der DE-OS 28 04 018 ein Flugzeug der eingangs
genannten Art bekannt, bei dem die Leitwerksflossen über Heckträger am Tragflügel
angeordnet sind und dabei um eine horizontale Drehachse quer zur Rumpflängsachse
drehbar gelagert sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein strahlgetriebenes r.'ugzeug
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf konstruktiv möglichst einfache
Weise die Steuerbarkeit des Flugzeugs im gesamten Anstellwinkelbereich gewährleistet
ist. Insbesondere soll durch die Erfindung auch bei fest angeordneten Leitwerksflossen
die Wirksamkeit des Seitenleitwerks bei hohen Anstellwinkeln sichergestellt werden.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie vorsieht, daß in demjenigen
Spannweitenbereich des Tragflügels, der zwischen dem Rumpf und den Fußpunkten der
Leitwerksflossen liegt, unmittelbar vor den llinterkantenklappen Belüftungsklappen
angeordnet sind, die mit ihrem der Vorderkante des Tragflügels zugewandten Ende
angelenkt sind und in ihrer nach oben verschwenkten Stellung jeweils einen-Kanal
zwischen der Unterseite und der Oberseite des Tragflügels freigeben, dessen Austrittsöffnung
in Flugrichtung vor der Drehachse der jeweiligen
Seitenruder der
Leitwerksflossen liegt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß die Seitenruder
bei jedem vom Flugzeug eingenommenen Anstellwinkel in ausreichender Weise angeströmt
werden so daß ihre Wirksamkeit auch bei großen Anstellwinkeln gewahrt bleibt. Dies
gilt insbesondere auch für den Bereich relativ kleiner Machzahlen im subsonischen
Bereich, d.h. etwa bei Mach 0,1 bis Mach 0,4.
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Zwar sind bereits Flugzeuge mit konventionellem Seitenleitwerk bekannt,
bei denen versucht wurde, durch im Tragflügel angeordnete Belilftungsklappen die
Wirksamkeit der Querruder und damit ebenfalls die Steuerbarkeit dieser Flugzeuge
zu verbessern4 Die Beltiftungsklappen erstrecken sich bei diesen bekannten Flugzeugen
zu beiden Seiten des Rumpfes in Spannweitenrichtung nahezu über die gesamte Flügelbreite.
Versuche der Anmelderin, diese Maßnahme bei einem Flugzeug der eingangs genannten
Art anzuwenden, erbrachten jedoch nicht nur keine Steigerung der Ruderwirksamkeit,
sie hatten vielmehr zugleich erhebliche negative Auswirkungen auf die Längsstabilität
des Flugzeugs, die auch durch zusätzlich angebrachte Trimmflächen, beispielsweise
in Form von Entenflügeln, nicht mehr kompensiert werden konnten.
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Erst durch die erfindungsgemäß vorgesehene Maßnahme, die BelUftungsklappen
ausschließlich in demjenigen Tragflugelbereich anzuordnen, der in Spannweitenrichtung
zwischen Rumpf und Fußpunkt der Leitwerksflossen liegt, wurde in überraschender
Weise zugleich eine Steigerung der Querruder- und der Seitenruderwirksamkeit erzielt,
ohne daß dadurch die Längsstabilität in dem oben beschriebenen Maß beeinträchtigt
wird.
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Um die Auswirkungen der Belüftungsklappen auf die Längsstabilität
dabei noch weiter zu verringern, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
daß die jeweils unmittelbar hinter den
Belüftungsklappen angeordneten
Hinterkantenklappen gleicher Breite zugleich als Auftriebsklappen und als Trimmklappen
ausgebildet sind.
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Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung kann insbesondere dadurch
noch weiter verbessert werden, daß der Flugzeugrumpf im Bereich der Belüftungsklappen
und Triumklappen sowie diese Klappen selbst so geformt sind daß zwischen dem Rumpf
und den geöffneten seit ich Klappen keine Luft /-vorbeiströmen kann. Dies wird auf
einfache Weise dadurch erreicht, daß der Rumpfquerschnitt in diesem Bereich möglichst
rechteckig ausgebildet wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung insbesondere mit DeltaflUgeh
sind die Belüftungsklappen so innerhalb des Tragflügels hinso sichtlich der FlUgeltiefe/mEgeordnetw
daß die unmittelbar hinter ihnen liegenden Trimmklappen auf einer Linie mit den
übrigen, in Spannweitenrichtung weiter außerhalb angeordneten Hinterkantenklappen
liegen.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das Trapezflügel
aufweist, liegen die-Trimmklappen um einen Abstand gegen-Uber den übrigen Hinterkantenklappen
nach hinten versetzt, der in etwa der Tiefe der Trinmklappen entspricht. Hierdurch
wird eine größere Innentiefe des Tragflügels erzielt und ein größeres Moment hinsichtlich
des Neutralpunktes erzielt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Heckträger, über
die die Leitwerksflossen mit dem Tragflügel verbunden sindw so in die Leitwerksflossen
integriert, daß die dem Flugzeugrumpf zugewandten Innenflächen des Seitenleitwerks
eine möglichst glatte Fläche bilden. In Zusammenhang mit einer entsprechenden Formgebung
der Belüftungs- bzw. Trimmklappen wird auf diese Weise das Entstehen eines Totwassergebietes
zwischen Klappen und Leitwerksflossen
vermieden. Da somit die
Rumpfströmung voll zur Beaufschlagung des Seitenleitwerks erfaßt wird5, wird die
Manövrierfähi keit durch diese Maßnahme weiter verbessert.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der er£indungsgemäßen Anordnung
sind die Drehachsen der Seitenruder so angeordnet, daß diese hinter der Tragflügelhinterkante
liegen und in Bezug auf die Flug richtung negativ (nach vorn) geneigt sind. Die
negative Pfeilung ist dabei so gewählt, daß im Bereich hoher Anstellnkel eine zur
Flugrichtung möglichst senkrechte Anströmung der Seitenruder gewährleistet wird.
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Um die Seitenstabilität im Bereich hoher Anstelltinkel zusätzlich
zu verbessern, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß die Leitwerksflossen
auf der Tragflügelunterseite in Form von zusätzlichen Finnen fortgesetzt sind.
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Um eine optimale Anströmung des Seitenleitwerks bei der erfindungsgemäßen
Anordnung zu erreichen, ist ferner vorgesehen, daß die Leitwerksflossen in Spannweitenrichtung
so weit nach außen versetzt angeordnet sind, daß sie im Trenngebiet zwischen Flügelwirbel
und Rumpfströmung liegen.
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Weiter wird vorgeschlagen, daß von den in Spannweitenrichtung nach
außen an die Leitwerksflossen anschließenden Hinterkantenklappen die jeweils inneren
als reine Auftriebshilfe ausgebildet sind, während die äußeren als Auftriebshilfen
mit überlagerter Querruderfunktion ausgebildet sind Diese Anordnung hat den Vorteils
daß in Zusammenhang mit der erfindungsgemäß torgesehenen Belüftungseinrichtung auch
bei hohen Anstellwinkeln eine optimale Wirksamkeit der Querruder gewährleistet ist.
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Schließlich ist vorgesehen, den durch die Belüftung des Seitenleitwerke
auftretenden Verlust an Längsstabilität durch ein zusätzliches
Entenleitwerk
auszutrimmen. Durch eine V-Stellung der Entenflügel können dadurch zugleich die
für ein seitliches Versetzen des Flugzeugs erforderlichen Seitenkräfte erzielt werden.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. Dabei zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugs
in Seitenansicht, Fig. 2 eine Darstellung des Flugzeugs nach Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 eine Frontansicht des Flugzeugs nach Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt entlang
der Linie IV-IV in Fig. 2, h g. 5 bis 8 eine entsprechende Darstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Flugzeugs.
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Tn den Figuren sind gleiche Bauteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich um ein strahigetriebenes Kampfflugzeug mit Deltaflügel.
Das Flugzeug weist ein Seitenleitwerk in Form eines Doppelleitwerks auf, bei dem
die beiden Leitwerksflossen 1 und 2 zu beiden Seiten des Rumpfes 3 über Heckträger
4, 5 am rragflügel 6 gehaltert sind. Der Abstand hunter dem die Leitwerksflossen
1, 2 dabei in Spannweitenrichtung gegenüber der Flugzeuglängsachse versetzt angeordnet
sind, ist so gewählt, daß die Leitwerksflossen im Trennbereich zwischen der Flügelwirbel-
und der Rumpfströmung liegen.
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Ferner sind die Leitwerksflossen 1 2 mit Hilfe der Heakträger 4, 5
gegenüber dem Tragflügel so weit nach hinten versetzt angeordnet,
daß
die Drehachsen A, A' der Seitenruder 7, 8 hinter der Hinterkante des Tragflügels
6 liegen. Die Drehachsen A, A' sind dabei in bezug auf die Rugzeuglängsachse nach
vorn geneigt, d.h. negativ gepfeilt. Zusätzlich zu den Leitwerksflossen sind außerdem
zwei Finnen 9, 10 am Tragflügel 6 bzw. den Heckträgern 4, 5 befestigt, durch die
die Leitwerksflossen 1 2 auf der Unterseite des Tragflügels 6 fortgesetzt werden.
Leitwerksflossen 1, 2 sowie Finnen 9, 10 sind jeweils so auf den dem Rumpf 3 benachbart
liegenden Seiten der Heckträger 4, 5 angeordnet, daß deren Innenseiten zusammen
mit den Hecktrigern eine möglichst plane, absatzlose Fläche bilden.
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Der Tragflügel 6 weist in seinem Hinterkantenbereich ein System von
mehreren Klappen auf. Es sind dies zunächst die Belüftungsklappen 11 und 12, die
im Bereich zwischen Flugzeugrumpf 3 und dem Fußpunkt der Leitwerksflossen 1 bzw.
2 angeordnet sind. Diese Belüftungsklappen 11, 12 sind mit ihrem der Vorderkante
des Tragflügels 6 zugewandten Ende am Tragflügel nach oben verschwenkbar angelenkt.
In ihrer nach oben verschwenkten Stellung geben sie jeweils einen Kanal zwischen
der Unterseite und der Oberseite des Tragflügels frei, dessen Austrittsöffnung jeweils
vor der Drehachse A, A' des zugeordneten Seitenruders 7, 8 liegt. Die Belüftungsklap
pen 11 12 sowie die ihnen benachbart liegenden Bereiche des Rumpfes 3 sowie der
Leitwerksflossen 1, 2 sind in ihrer Breite und Formgebung so aufeinander abgestimmt,
daß die Belüftungsklappen,1l, 12 in jeder Schwenkstellung ohne Zwischenraum an diesen
anliegen. Dabei weist insbesondere der Rumpf 3 in diesem Bereich einen angenähert
rechteckigen Querschnitt auf.
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Die unmittelbar hinter den BelUftungsklappen 11 und 12 angeordneten
Hinterkantenklappen 13 und 14 sind so ausgelegt, daß sie sowohl als Auftriebshilfen
als auch als Trimmklappen fungieren. Sie werden deshalb im folgenden als Trimmklappen
13, 14 bezeichnet. Bei
dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind Belüftungs und Trimmklappen, die angenähert die gleiche
Breite aufweisen, so in Bezug auf die Flügeltiefe angeordnet, daß die Trimmklappen
13, 14 vollständig in die Kontur des Tragflügels integriert sind.
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Sie liegen damit auf gleicher Höhe wie die weiteren Hinterkantenklappen
15 bis 18. Von diesen sind die weiter innen liegenden Klappen 15 und 16 als reine
Auftriebshilfen ausgebildet, während die äußeren Klappen 17 und 18 als kombinierte
Auftriebshilfen und Querruder, sogenannte Flaperons, ausgebildet sind.
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Zusätzlich zum Tragflügel 6 weist das erfindungsgeräße Flugzeug ein
aus den Flügeln 19 und 20 bestehendes Entenleitwerk auf. Dieses ist etwa im hinteren
Bereich der Pilotenkanzel 21 am Flugzeugrumpf 3 angebracht. Die Entenflügel 19,
20 weisen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine negative V-Stellung
auf.
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Die Ansteuerung der Belüftungsklappen 11, 12 sowie der Trimmklappen
13, 14 ist so ausgelegt, daß die Belüftungsklappen unabhängig von den Trimmklappen
betätigt werden können. Letztere können dabei sowohl nach oben als auch nach unten
verschwenkt werden, während die Belüftungsklappen entsprechend ihrer Funktion nur
nach oben verschwenkbar sind.
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Bei Flugmanövern, bei denen das Flugzeug relativ große Anstellwinkel
einnimmt, werden die Belüftungsklappen 11, 12 mit Öffnungswinkeln z ausgeschlagen,
deren Wert vom jeweiligen Anstellwinkel ct abhängt und eine optimale Anströmung
der Seitenruder 7, 8 gewährleistet, wodurch die Steuerwirkung des Seitenleitwerks
auch in einer derartigen Fluglage gewahrt bleibt. Zugleich wird dadurch auch die
Wirksamkeit des Querruders positiv beeinflußt. Zugleich werden die Trimmklappen
13, 14 um einen Winkel qr ausgestellt, um die durch die Belüftung des Seitenleitwerks
auftretende Beeinträchtigung der Längsstabilität zu kompensieren. Zum gleichen Zweck
kann ferner zusätzlich das Entenleitwerk betätigt werden. Infolge
der
negativen Pfeilung der Seitenruder 7, 8 ist dabei zugleich sichergestellt, daß diese
in etwa senkrecht angeströmt werden und damit gerade in derart extremen Fluglagen
voll wirksam sind.
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Das in den Figuren 5 bis 8 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Flugzeugs unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen
im Wesentlichen darin, daß es sich bei dem Tragflügel in diesem Fall um einen Trapezflügel
handelt und daß die Entenflügel in diesem Fall eine positive V-Stellung aufweisen.
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Da sämtliche Bauteile die gleiche Funktion wie vorstehend beschrieben
ausüben, wurden sie, obwohl in ihrer äußeren Form teilweise etwas abgewandelt, auch
in diesen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Um die in vergleichweise geringere Innentiefe des Trapezflügels zu
vergrößern, sind die Belüftungsklappen 11, 12 bzw. Trimmklappen 13, 14 um einen
Abstand d in Bezug auf die Flügeltiefe nach hinten versetzt angeordnet, der in etwa
einer Klappentiefe entspricht. Dadurch wird erreicht, daß die Trimmklappen 13, 14
ein möglichst grosses Moment in Bezug auf den Neutralpunkt und somit eine möglichst
große Wirksamkeit aufweisen.
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Die Flügel 19, 20 des Entenleitwerks sind im Fall des hier dargestellten
Ausführungsbeispiels in positiver V-Stellung angeordnet.
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Ihre Wirkung sowohl bezüglich des Austrimmens als auch bezüglich der
Erzeugung von Seitenkräften für das laterale Versetzen ist dabei in etwa die gleiche
wie bereits vorstehend beschrieben. Insgesamt entspricht die Wirkungsweise der in
den Figuren 5 bis 8 dargestellten Anordnung derjenigen nach den Figuren 1 bis 4.
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BEZUGSZEICHENLISTE 1, 2 Leitwerksflossen 3 Rumpf 4, 5 Heckträger 6
Tragflügel 7, 8 Seitenruder 9, 10 Finnen 11, 12 Belüftungsklappen 13, 14 Trimmklappen
15, 16 Auftriebsklappen 17, 18 Flaperons 19, 20 Entenflügel 21 Pilotenkanzel A,
A' Drehachsen der Seitenruder
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