DE3411425C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen, flexiblen Hochauftriebs- Schlitzflügel für Hängegleiter und Ultraleichtflugzeuge.

Die gegenwärtigen Hängegleiter und Ultraleichtflugzeuge sind wegen ihrer großen Flügelfläche und Spannweite in böiger Luft schwer um die Längsachse zu steuern, außerdem ist ihre Spanne zwischen Min­ dest- und Reisegeschwindigkeit zu gering. Eine Verbesserung er­ fordert, daß die benötigte Start- und Landegeschwindigkeit (ca. 20 km/h), und die Reisegeschwindigkeit (ca. 60 km/h) bei kleinerer Flügelfläche, geringerer Spannweite, und mit weniger Leergewicht als jetzt erreicht werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hängegleiter und ein Ultraleichtflugzeug zu schaffen, der bzw. das bei verbes­ serter Leistung kleinere Abmessungen aufweist und besser steuerbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterentwicklungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Es wird erfindungsgemäß von der üblichen Delta-Nurflügelform ab­ gegangen und zum Rechteckflügel mit Mehrfachprofil übergegangen, wie es heute bei jedem Großflugzeug angewandt wird, unter Abwand­ lung auf die speziellen Randbedingungen des Flugs der Hängegleiter und Ultraleichtflugzeuge.

Die Aerodynamik von Mehrfachprofil-Flügeln mit Schlitzen zwecks Auftriebserhöhung ist bekannt, (US-Z.: J. Aircraft, Vol. 12, No. 6, Juni 1975, S. 501-530). So werden Auftriebskoeffizienten von ca. 3,5 erreicht, verglichen mit ca. 1,4 beim guten Einfachprofil. Ein Hängegleiter, der heute etwa 16 m² Flügelfläche braucht, kann bei Benutzung dieser Mehrfachprofile mit einem Drittel der Flügelfläche auskommen, was sich in Gewichtsverminderung und besserer Steuerbar­ keit auswirkt. Ferner ist ein solcher Mehrfachflügel, im Vergleich zum Einfachflügel (für den man einen Transportanhänger benötigt), leicht in einzelne kleine schmale Teilflügel zu zerlegen, die auf dem Autodach transportierbar sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die bequeme Variabilität dieses Mehrfachprofils im Fluge. Die Spannfäden enden nämlich nicht am jeweiligen nächsten Nasenholm, sondern gehen durch feine Löcher ins Innere dieser dünnwandigen Rohre. Dort sind sie zu Strängen zusammengefaßt, die sich bis zum Piloten erstrecken. Durch Hebel­ wirkung kann er diese Stränge straffen oder lockern. Zum Schnell­ flug werden sie gestrafft, die Schlitze im Mehrfachprofil werden enger oder verschwinden, und damit sinkt der Auftrieb. Dies ist in Abb. 3 dargestellt. Umgekehrt ist es beim Langsamflug, siehe Abb. 2. Der Pilot kann auch die Schlitze im linken Flügel anders gestalten als die im rechten Flügel, woraus eine Querruderwirkung resultiert. Dies alles wird mit einem Mehrgewicht von nur einigen hundert Gramm (feine Pianodrähte oder dünnste Stahlseile) erzielt. Die Teilflügel können eine überaus schlanke Streckung (1 : 18) auf­ weisen, so daß sie zusammengenommen weniger Randwirbelverluste er­ zeugen als ein Einfachflügel derselben Gesamtgröße und Flächenbe­ lastung.

Da bei diesem Hochauftriebsprofil der Druckunterschied zwischen Unterseite und Oberseite dreimal so groß ist wie beim Normal­ profil, entstehen stärkere Wirbel an den Flügelenden. Diese Ver­ luste kann man dadurch vermindern, daß man die Teilflügel ähnlich wie die Endfedern bei Großvögeln, z. B. Adler, aufspreizt, wobei immer der vordere Teilflügel höher liegt als der hintere. Da dies jedoch für unsere Forderung nach leichter Transportabilität ein Hindernis darstellt, wird erfindungsgemäß an das Ende eines jeden Teilflügels eine senkrechtstehende Endscheibe angebracht, die nach unten und nach oben übersteht. Der Teil der Endscheibe, der nach unten übersteht, ist aus geschäumtem Polystyrol mit Glasfaser- Harz-Überzug so profiliert, daß die von der Flügelunterseite nach außen entweichende Luft einen Vortrieb erzeugt. Analog ist der Teil der Endscheibe, der bei jedem Teilflügel nach oben über­ steht, so profiliert, daß die Luft, die von außen auf die Flügeloberseite strömt, einen Vortrieb erzeugt. Das heißt, die Flügelspitzen-Wirbel werden in Vortrieb umgewandelt.

Die Erfindung wird in den Abb. 1 bis 3 anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Abb. 1 einen Hängegleiter,

Abb. 2 das Gesamtflügelprofil bei geöffneten Schlitzen,

Abb. 3 das Gesamtflügelprofil bei weitgehend geschlossenen Schlit­ zen.

In Abb. 1 ist ein sogenanntes Entenflugzeug 1 mit Doppelschlitz­ flügel umfassend mehrere Teilflügel (2) gezeigt. Jedoch ist der erfindungsgemäße Hochauftriebs-Schlitzflügel auch für einen Hänge­ gleiter oder ein Ultraleichtflugzeug mit hintenliegendem Leitwerk geeignet.

Das Gesamtflügelprofil ist, wie in Abb. 2 gezeigt, z. B. aus drei Teilen zusammengesetzt. Der ganze Flügel des Flugzeugs besteht in diesem Beispiel also aus 6 Teilen; je 3 Teile werden auf das zen­ trale Kielrohr 3 links, je 3 Teile rechts aufgesteckt. Das Ganze wird durch aushängbare Spanndrähte 4, durch den Spannmast 5, und durch das Trapez 6 (in dem auch der Pilot 7 in seiner Liegeschürze hängt) versteift.

Betrachten wir in Abb. 2 ein einzelnes Teilprofil, so zeigt dieses einen Teilflügelquerschnitt bestehend aus dem lasttragenden Nasen- Rohrholm (Leichtmetall oder KFK), der so geformt ist, daß er dem Profil eine aerodynamisch-günstige Nase gibt. Auf Holme 8 mit kreisrundem Querschnitt gibt man also aus Balsa oder aus Polyure­ than-Hartschaum noch eine geformte Wulst 9 vorn dazu.

Das Ende des Profils wird von einem elastischen Leichtmetall­ blech-Streifen 10 (AlMgZnCu) gebildet. Über das Ganze ist dünner, fester Bespannstoff 11 (z. B. Spinakertuch aus Dralon) geklebt. Die Endleiste 10 wird durch zahlreiche Spannfäden 12 nach hinten ge­ zogen, diese Spannfäden sind durch den Holm 8 des nachfolgenden Teilflügels geführt. Dadurch bildet sich, ohne die Luftkräfte, ein symmetrisches Profil. Damit im Fluge durch die Luftkräfte ein unsymmetrisches Profil mit höherem Auftrieb entsteht, besteht die Flügeloberseite aus luftdichterem Stoff wie die Flügelunterseite, d. h. der Fahrtwind drückt durch die untere Stoffbespannung gegen die obere Stoffbespannung, die gleichzeitig vom Unterdruck auf der Oberseite nach oben gesaugt wird, während die untere Bespannung glatt bleibt.

Das Wegflattern der Teilflügel 2 nach oben wird durch die Spann­ fäden 12 verhindert, die etwa alle 20 cm die Endleiste 10 zum Nasenholm 8 des folgenden Teilflügels 2 ziehen. Die Spannfäden des letzten Teilflügels sind durch den letzten, vierten Holm 13 ge­ führt, der keinen Teilflügel mehr trägt, sondern allenfalls ein kurzes Querruder 14. Dieser vierte Holm 13 dient als verstärkte Quelle der Kutta-Joukowskyschen Zirkulationsströmung, seine auf­ triebsverstärkende Wirkung ist aus den Aerodynamik-Büchern bekannt.

Der erfindungsgemäße Flügel besitzt einen Auftriebskoeffizient, der etwa dreimal größer ist als der, den ein normales Einfach-Drachen­ profil besitzt. Dadurch kann die Gesamt-Flügelfläche auf ca. 6 Quadratmeter vermindert werden, und die Spannweite auf ca. 6 m, wodurch eine wesentlich effektivere Gewichtsverlagerungs-Steuerung möglich wird.

Beim Abbau des Hängegleiters 1 zieht man, nach Aushaken der Spann­ seile 4, die Flügelholme aus ihren Sockeln am Kiel 3 und rollt sie zu einem Bündel zusammen; jeder Flügel 2 ist also jetzt ein 3 m langes Bündel und besteht aus den 4 Holmen mit dem darumgewickelten Stoff 11. Der Kiel 3 ist ebenfalls ca. 3 m lang, deshalb paßt das ganze Flugzeug 1 bequem in einen 3 m-Packsack.

Claims (9)

1. Variabler flexibler Hochauftriebs-Schlitzflügel für Hängegleiter und Ultraleichtflugzeuge, der

• 1.1 mindestens zwei Teilflügel (2) hat, wobei
  • 1.1.1 die Teilflügel (2) ein gekrümmtes Mehrfachprofil bilden,
  • 1.1.2 zwischen benachbarten Teilflügeln (2) Schlitze (15) vor­ handen sind und
  • 1.1.3 jeder Teilflügel (2) im wesentlichen aus
    • 1.1.3.1 einem Nasenholm (8),
    • 1.1.3.2 einer schmalen flachen Endleiste (10)
    • 1.1.3.3 und einer flexiblen Stoffbespannung (11) besteht,
• 1.2 und zahlreiche Spannfäden (12) aufweist,
  • 1.2.1 die sich von jeder Endleiste (10) zum darauf folgenden Nasenholm (8) bzw. von der Endleiste des letzten Nasen­ holms (8) zum letzten, keinen Teilflügel (2) mehr tra­ genden Holm (13)
  • 1.2.2 und weiter bis zum Piloten (7) erstrecken.

2. Schlitzflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffbespannung (11) der Teilflügel (2) auf der Flügeloberseite weniger luftdurchlässig ist als auf der Flügelunterseite.

3. Schlitzflügel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (15) zwischen den Teil­ flügeln (2) durch Lockerung oder Anspannung der Spann­ fäden (12) von einer maximalen Weite bis auf Null veränderbar sind.

4. Schlitzflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Holm (13) auch in einer solchen Lage zur letzten Endleiste (10) angeordnet ist, daß er als Quelle für verstärkte Zirkulationsströmung um das Gesamtprofil des Schlitzflügels dient.

5. Schlitzflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Holm (13) als Halterung für Klappen eines separaten Querruders (14) dient.

6. Schlitzflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfäden (12) im Innern jedes Nasenholms (8) zu Strängen zusammengefaßt sind.

7. Schlitzflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilflügel (2) an seinem äußeren Ende aufgespreizt ist.

8. Schlitzflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Ende jedes Teilflügels (2) eine senkrecht nach oben und unten überstehende Endscheibe (16) vorgesehen ist.

9. Schlitzflügel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der nach unten überstehende Teil der Endscheibe (16) aus geschäumten Polystyrol mit Glasfaserharzüberzug und profiliert ausgebildet ist.