DE3103095C2

DE3103095C2 - Flugzeug mit Tragflächen negativer Pfeilung und einem Heckleitwerk

Info

Publication number: DE3103095C2
Application number: DE19813103095
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. 8011 Baldham Löbert
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1981-01-30
Publication date: 1985-05-09
Also published as: DE3103095A1; JPS57144196A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit Tragflächen (30) negativer Pfeilung und einem Heckleitwerk. Die Tragflächen (30) sind aus einem festen Innenflügel (20) und getrennten, frei drehbar gelagerten Flügelspitzen (21, 22) aufgebaut. Die Drehachsen (25, 26) der Flügelspitzen (21, 22) verlaufen in Richtung der Pfeilung der Tragflächen (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit Tragflächen negativer Pfeilung und einem Heckleitwerk.

Flugzeuge der genannten Art sind bekannt. So ist c. B. in »Meyers Lexikon«, Technik und exakte Naturwissenschaften, Bibliographisches Institut Mannheim, Band 2 (Seite 996) das Flugzeug Hansa 320 dargestellt, welches Tragflächen mit negativer Pfeilung aufweist. Die Ausschöpfung des vollen Leistungspotentials ziviler Flugzeuge dieser Art, insbesondere aber auch moderner Kampfflugzeuge, erfordert bei der hier vorgesehenen Konfiguration hochzuverlässige elektrische Steuersysteme, aktiv angetriebene großflächige Ruder zur Abminderung der Böenempfindlichkeit und aufwendige Bauweisen der Tragflächen zur Vermeidung von Divergenzen bei an sich aerodynamisch günstigen Tragflächen negativer Pfeilung.

Aufgabe der Erfindung ist es, Tragflächen der angegebenen Art leistungsoptimal weiterzubilden, die negativ gepfeilte Tragfläche divergenzfrei zu halten und insbesondere in der Anwendung bei Kampfflugzeugen sicherzustellen. (IuB die Ausrichtung der beiden Tnigfliichenspil/.en und des Rumpfes über einen großen Winkelbercich hinweg; geändert werden kann, ohne daß die Flugbahn nennenswert beeinflußt wird.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Tragflächen aus einem festen Innenflügel und getrennten, frei drehbar gelagerten Flügelspitzen aufgebaut sind, wobei die Drehachsen der Flügelspitzen in Richtung der Pfeilung verlaufen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein nach der Erfindung verbessertes Flugzeug mit Tragflächen negativer Pfeilung weist u. a. den Vorteil auf, daß das Flugzeug bei widerstandsoptimaler Schwerpunktlage positive Längsstabilität besitzt und daher mit konventioneller mechanischer Steuerung geflogen werden kann. Die Böenempfindlichkeit wird ohne aktive Steuerung siark reduziert Weiter -stellt sich

ίο eine hohe Rollsteuerwirksamkeit auch bei hohen Staudrücken und großen Anstellwinkeln sowie wirksame Widerstandmodulation ein. Für Kampfflugzeuge ist außerdem die hohe Rumpfzieifähigkeit zu beachten. Insgesamt kann gesagt werden, daß die aerodynamischen Vorteile des Flügels negativer Pfeilung ohne Divergenzprobleme ausgenutzt werden können.

Die Erfindung ist anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Flugzeug 27 mit Tragflächen 30 negativer Pfeilung. Außerdem ist ein Heckleitwerk mit Höhenleitwerk 6,12 und nicht näher dargestellten Seitenleitwerk vorhanden.

Die Tragflächen 30 bestehen aus einem festen Innenflügel 20 und den beiden getrennten Flügelspitzen 21, 22, die in den Drehachsen 25, 26 frei drehbar gelagert sind. Die Drehachsen 25, 26 verlaufen in Richtung der Pfeilung der Tragflächen 30. Die Drehachsen 25,26 fallen näherungsweise mit der 25% Tiefenlinie des Trapezgrundrisses zusammen. Grundsätzlich soll die Lage dicser Drehachse 25, 26 so gewählt werden, daß die mit konstantem Auftriebsbeiwert c_A auswehenden Flügelspitzen 21, 22 eine im Vergleich zur Anstellwinkel-Schwingung des Flugzeuges 27 hohe Eigenfrequenz besitzen.

An den inneren Endkanten 31, 32 der Flügelspitzen 21,22 sind Leitwerksträger 33,34 angebaut, welche verstellbare Steuerflächen 3,9 aufweisen. Die verstellbaren Steuerflächen sind um ihre Querachsen 13, 14 drehbar. Diese Drehung besorgt eir·. im L;i;werksträgcr 33, 34 eingebauter Stellzylinder. Die Leitwerksträger 33, 34 setzen sich vor der Vorderkante der Tragflächen 30 in schlanken Trägern 15, 16 fort, deren Spir/.en den für einen Massenausgleich erforderlichen Ballast aufnehmen. Somit bildet jede Flügelspitze 21,22 für sich allcine eine stabile, über große Anstellwinkel und Auftricbsbeiwertbereiche hinweg austrimmbare Klappenflügel-Leitwerkkombination.

Durch die bereits erwähnte Lage der Drehachsen 25, 26 wird gewährleistet, daß sich die Flügelspitzen 21, 22 im Hinblick auf die Neutralpnnktlage des Flugzeuges sowie die Divergenzgeschwindigkeit der Tragflächen 20 so verhalten, als wären sie nicht vorhanden. Die geringe Spannweite und große Rücklage des verbleibenden Innenflügels verleihen dem Flugzeug eine positive Längs-Stabilität für eine Schwerpunktlage, die bei festen Flügelspitzen der optimal instabilen Lage entsprechen würde, eine sehr geringe Empfindlichkeit gegenüber allen Böen, deren Frequenz unterhalb der Eigenfrequenz der auswehenden Flügelspitzen 21, 22 liegt. Divcrgcn/.iivi-

W) heil, hohe Kollwemligkeit wegen der shirk icilu/ieru-n Kolldiiinpfung sowie eine geringere Druckpiinklwandc-

rung beim Überziehen wegen der geringeren l'rsirekkung der Tragflächen 20 in horizontaler Richtung.

Neben den bereits erwähnten Steuerflächen 3, 9 ;in den Leitwerksträgern 33, 34 sind weiter ansicucrbar Nascnklappen 4,10 an den Inncnflügeln 20 sowie 1,7 an den Flügelspitzen 21, 22, Hinterkantcnklappcn 5, Il an den Innenflügeln 20 sowie Hinterkantenkhippcn 2, 8 nn

P; den Flügelspitzen 21,22 und die bereits erwähnten Höft" henleilwerke 6, 12 und das nicht dargestellte Seitenru-1 der.

i<! Die Nasenklappen bzw. Hinterkantenklappen 1 bis 5

in und 7 bis 11 werden in Abhängigkeit vom Anstellwinkel 'ι und der Machzahl so ausgeschlagen, daß die ungefi trimmte Tragflächen-Rumpf-Kombination den gering-Kj sten Widerstand aufweisL In diesem Zustand tragen die /| Flügelspitzen 2t, 22 den Auftrieb, der erforderlich ist, 'υ um die resultierende Spannweitenverteilung in die ellip- fi tische Form zu bringen. Danach wird die Schwerpunkt-S lage so gewählt, daß das über das Höhenleitwerk 6, 12 j£ getrimmte Flugzeug 27 den geringsten Gesamtwider- % stand besitzt.

Ά Ausgehend von diesen widerstandsoptimalen Klap-

~!i pcnausschlägen erfolgt die Nicksteuerung durch gleich- ψ sinnigen Ausschlag der Steuerflächen 3,9 in Verbindung \i mit einem hierzu gegensinnigen Ausschlag des Höhenftj leitwerks 6.12; die Rollsteuerung durch gegensinnigen "K Ausschlag der Steuerflächen 3, 9. Der Widerstand des ^ Flugzeuges kann bei konstantem Gesamtauftrieb durch positiven Ausschlag dieser beiden SteuerP.ächen 3, 9 ir. '■'; Verbindung mit einem hohen negativen '-löhenleit-V Werksausschlag wirksam moduliert werden. Die symmetrische Betätigung der Hinterkantenklappen 5, 11 der ' ; Innenflügel 20 in Kombination mit dem Höhenleitwerk 6, 12 führt schließlich zu einer großen Rumpfzielfähigkeit. Die Flügelspitzen 21, 22 können über die Hinterkantenklappen 2. Steuerfläche 3 bzw. Hinterkantenklappe 8, Steuerfläche 9 unabhängig voneinander und vom restlichen Flugzeug 27 in einem großen Winkelbereich präzise ausgerichtet werden.

Da der aerodynamische Anstellwinkel der auswehenden Flügelspitzen 21, 22 ausschließlich durch die Ausschlagwinkel der Hinterkantenklappe 2 und Steuerfläehe 3 bzw. Hinterkantenklappe 8 und Steuerfläche 9 bestimmt wird, sind die Flügelspitzen 21, 22 absolut übcrzichsicher. Die Konfiguration besitzt daher eine uneingeschränkte Rollsteuerwirksamkeit in jeder denkbaren Flugsituation.

Bei Transportflugzeugen ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Verringerung des Flügelgewichts, da die Flügclbiegemomentenbelastung beim Abfangen mit maximalem Lastvielfachen (n — 2,5) durch die auswehenden Flügelspitzen beträchtlich abgemindert wird. Diese Wirkung läßt sich noch steigern, wenn der c_A-Wert der Fiögelspitzen 21, 22 im Manöverflug proportional dem Zusatzlas!vielfachen (n-1) durch positiven Anschlag der Ruder 3,9 reduziert wird.

-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

55

b5

Claims

Patentansprüche:

1. Flugzeug mit Tragflächen negativer Pfeilung und einem Heckleitwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (30) aus einem festen Innenflügel (20) und getrennten, frei drehbar gelagerten Flügelspitzen (21,22) aufgebaut sind, wobei die Drehachsen (25,26) der Flügeispitzen (21,22) in Richtung der Pfeilung der Tragflächen (20) verlaufen.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Drehachsen (25, 26) so gewählt wird, daß die mit konstantem Auftriebsbeiwert auswehenden Flügelspitzen (21, 22) eine im Vergleich zur Anstellwinkelschwingung des Flugzeuges (27) hohe Eigenfrequenz besitzen.

3. Flugzeug nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelspitzen (21, 22) an ihren inneren Endkanten (31, 32) angebaute, nach hinten verlaufende Leitwerksträger (33, 34) aufweisen, weiche mit um ihre Querachse (13,14) verstellbaren Steuerflächen (3,9) ausgerüstet sind.

4. Flugzeug nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitwerksträger (33, 34) vor der Vorderkante der Tragfläche (30) zur Aufnahme des für einen Massenausgleich notwendigen Ballast in einem Träger (15,16) fortsetzen.

5. Flugzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die festen lnnenflüge· (20) als auch die Flügelspitzen (21, 22) mit unabhängig von^inande' verstellbaren Nasenklappen (1,4,7,10) und verstellbaren Hinterkantenklappen (2,5,8„ 11) ausgerüste- sind.