DE3508103C2

DE3508103C2 -

Info

Publication number: DE3508103C2
Application number: DE19853508103
Authority: DE
Inventors: Hartmut 8000 Muenchen De Brueckner
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1989-01-19
Also published as: DE3508103A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen klappbaren Fluggeräte-Tragflügel bzw. auf ein klappbares Fluggeräte-Leitwerk mit einer maximalen relativen Profildicke in der Größenordnung von 3%, wobei die Luftkräfte die Bewegungsenergie für das Aufklappen liefern.

Anordnungen zur Aufklappung gefalteter Flügel sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, wie sie beispielsweise aus den Druckschriften DE-OS 15 78 222 und DE-AS 11 68 804 entnommen werden können.

In diesen Fällen ist jedoch die Drehachse senkrecht zur Anströmrichtung angeordnet und die Öffnung der Flügel erfolgt durch Widerstandskräfte. Durch diese Konzeptionen wird infolge der zusätzlichen Bauelemente, wie Federn etc., für die Ausschwenkung ein relativ starker Flügelquerschnitt - zumindest im Anlenkbereich - verlangt. Diese Anordnungen sind nun so gestaltet, daß nach Einleitung des mechanischen Ausschwenkvorganges der Flügel die Luftanströmung zur Restöffnung unterstützend herangezogen wird. Nun hat es sich gezeigt, daß die Federn einmal aufgrund des langen Spannzustandes während der Lagerung im Transportbehälter und in der Abschuß- bzw. Abwurfanlage erlahmen und durch ungleiches Ausfahren der Flügel Richtungsänderungen etc. des Geschosses oder Flugkörpers herbeiführen. Zum anderen sind die Federn trotz entsprechender Materialwahl nicht korrosionsbeständig.

Durch die DE-OS 31 49 595 ist eine aerodynamische Bremseinrichtung für Flugkörper bekanntgeworden, bei der das Ausfahren der Bremsflächen durch die Reibungskräfte der Anströmluft nach einer mechanischen Entriegelung bewerkstelligt wird, wobei zusätzliche Hebel, Schienen und Gelenke verwendet werden. Hiermit ist zwar die Anordnung von Federn umgangen, aber der Bauteilaufwand und damit das Gewicht wesentlich vergrößert. Eine Flügelkonstruktion mit einer relativen Profildicke von unter 4,5% der aerodynamischen Linie ist nicht möglich.

Durch die DE-AS 12 62 782 ist ein Flugzeugtragflügel bekanntgeworden, bei dem die Klappachse so in einem Winkel zur Flugzeuglängsachse angeordnet ist, daß die aerodynamischen Anströmkräfte als Auftriebskräfte wirken, wobei sich gegenüber der Anströmung ein positiver Anstellwinkel ergibt. Eine Stellung des Flügels in jeder beliebigen Ebene durch die Längsachse des Fluggerätes ist jedoch nicht möglich, außerdem kann nur die Flügelspitze geklappt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es erlaubt, ein einwandfreies und zuverlässiges Aufklappen von Klappflügeln/-leitwerken mit geringen Profil dicken, insbesondere in der Größenordnung von 3% zu realisieren, ohne daß hierfür Antriebselemente verwendet werden müssen oder Ausbeulungen bzw. Aufdickungen am Profil erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche zeigen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten.

Nachfolgend ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und erläutert sowie in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht mit den Flügelstellungen für den abgeklappten, ausfahrenden und ausgefahrenen, arretierten Zustand;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Flügelteils eines Flugkörpers mit den einzelnen Flügelstellungen gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Flugkörpers mit mehrfacher Flügel-/Leitwerksanordnung;

Fig. 4 eine schematische Frontansicht mit abgeklappter und ausgefahrener/ arretierter Flügelstellung eines Ausführungsbeispiels;

Fig. 4a ein Diagramm der wirksamen Luftkraft am Flügel bzw. Leitwerk entsprechend dessen Schwenkposition;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Schwenklagerung mit mittiger Klappachse.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer nicht-maßstäblicher Darstellung eine Flügel- oder Leitwerkskonzeption, bei der die maximalen Flügel-/Leitwerksdicken im Klappachsbereich bei 7 mm liegen bzw. die relative Profildicke 3% beträgt. Bei einer solchen Konzeption ist selbst die Anordnung allein von Federelementen nicht oder nur sehr aufwendig realisierbar.

Gemäß der Erfindung wird nun als Antrieb für die Ausklappung der Flügel bzw. Leitwerke 12 des Flugkörpers 10 der im Flug vorhandene Staudruck allein verwendet, und zwar sofort nach Ausstoß des Flugkörpers 10 aus dem Flugzeugrumpfschacht etc. Hierzu wird nun die üblicherweise parallel zur Rumpflängsachse - in Anströmrichtung gesehen - liegende Klappachse 11 unter einem bestimmten Winkel ε _A gegenüber der Rumpflängsachse 13 angestellt, so daß sich gegenüber der Anströmung "A" ein positiver Anstellwinkel α ergibt.

Durch den vorhandenen Staudruck wird dadurch am abgeklappten Flügel-/ Leitwerksteil 12 b eine Auftriebskraft bzw. ein Auftriebsmoment um die Klappachse 11 erzeugt, so daß das abgeklappte Teil von Position "c" über Position "b" in Flugposition "a" aufgeklappt und verriegelt wird. Die Verriegelung ist hier nicht Gegenstand der Erfindung.

Der Anstellwinkel α und damit die Auftriebskraft, ist abhängig vom Klappwinkel Φ und dem Winkel ε _A der Klappachse 11, so daß sich als resultierender Anstellwinkel ergibt:

α = arc tan (cos · Φ tan ε _A )

Die Auftriebskraft hat bei stationärer Betrachtung den in der genannten Fig. 4a gezeigten qualitativen Verlauf. Danach wird in Position "b" das Auftriebsmaximum erreicht, hier ist α = ε _A. In Position "a" ist α und damit der Auftrieb gleich Null. Dieser Vorgang ist jedoch stark in stationär. Der Anstellwinkel ist von der Winkelgeschwindigkeit des beweglichen Teils abhängig und diese wird nicht nur durch die Auftriebs kräfte, sondern auch durch aerodynamische Dämpfung und Massenträgheitskräfte bzw. -momente beeinflußt.

Die Fig. 4 und 5 verdeutlichen die Flügelkonzeption, und zwar bei mittiger Anordnung der Klappachse 11; in der Fig. 1 ist schematisch eine außermittige Klappenachsenanordnung gezeigt. Generell setzt sich der Flügel aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Flügelteilen 12 a und 12 b zusammen. Hierbei ist mit "F" die Last bezeichnet, mit "A" die Reaktionskraft an der Verriegelung und mit "B _I" und "B _II" die Reaktionskräfte an der Klappachse 11 an den Schnittstellen vom festen zum beweglichen Flügelteil. Ausgehend von den Gleichungen:

B = A + F und
B = B _I + B _II

läßt sich die Verteilung von "B" auf Achslagerkräfte B _I und B _II bestimmen.

Hierbei sind f _x, f _y, a _y durch den Lastangriffspunkt und die Geometrie festgelegt. "a _y" ist frei wählbar und bestimmt die Verteilung von "B" auf B _I und B _II. Aufgrund der angestrebten optimalen Profilgeometrie und Festigkeitswerte wird B _I = B _II zu wählen sein. Damit ergibt sich für

Die Verwirklichung der vorstehend beschriebenen Maßnahmen zeigte, daß eine Aufklappung von Flügeln oder Leitwerken ohne jegliche Antriebs komponenten sicher und zuverlässig durchführbar ist und damit nicht nur eine Volumen-, Gewichts- und Kostenersparnis erreicht wird, sondern auch bei Flügeln/Leitwerken mit sehr dünnen Profilen (relative Dicke unter 4,5%) Klappflügel/-leitwerke realisiert werden können, ohne die Umströmung der Flügel/Leitwerke durch Aufdickungen o. ä. zu stören. Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind universell bei allen Einrichtungen, bei denen aufgrund ihrer Relativbewegung gegenüber einem gasförmigen oder flüssigen Medium ein Staudruck zur Verfügung steht, anwendbar.

Claims

1. Klappbarer Fluggeräte-Tragflügel bzw. klappbares Fluggeräte-Leitwerk, insbesondere mit einer maximalen relativen Profildicke in der Größenordnung von 3%, wobei die Luftkräfte die Bewegungsenergie für das Aufklappen liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappachse (11) der Flügel bzw. Leitwerke (12) in einem Winkel ε _A zur Längsachse (13) des Flugkörpers (10) und in einem gegenüber der Anströmung positiven Anstellwinkel α angeordnet ist.

2. Tragflügel bzw. Leitwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappachse (11) mittig am Querschnitt (in Symmetrieebene) des Flügels oder Leitwerks (12) angeordnet ist.

3. Tragflügel bzw. Leitwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappachse (11) außermittig am Querschnitt (außerhalb der Symmetrieebene) des Flügels oder Leitwerks (12) angeordnet ist.