DE3530864C2

DE3530864C2 -

Info

Publication number: DE3530864C2
Application number: DE3530864A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr.-Ing. 2730 Zeven De Renken
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1985-08-29
Publication date: 1987-11-12
Also published as: DE3530864A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung für einen Flugzeugtragflügel, bestehend aus jeweils wenigstens einer an der Tragflügelhinterkante angeordneten und in bezug auf diese ausfahrbaren Hochauftriebsklappe, wenigstens einem den Luftspalt zwischen dem Flügel und der Hochauftriebsklappe abdeckenden Spoiler, der mit der Hochauftriebsklappe bewegungsgekoppelt ist sowie je einer auf die Hochauftriebsklappe und einer auf den Spoiler wirkenden Stelleinrichtung.

Eine Klappenanordnung dieser Art ist bereits aus der GB-PS 15 68 250 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung werden die Hochauftriebsklappe bzw. der Spoiler durch die ihnen zugeordneten Stelleinrichtungen aus ihrer jeweiligen Ruhelage in die jeweils vorgesehene ausgefahrene Position bzw. aus dieser wieder zurück in die Ruhelage gebracht. Darüber hinaus sind, beispielsweise aus der DE-PS 27 25 632, Klappenanordnungen bekannt, bei denen zur Regulierung der beim Verschwenken einer Hinterkantenklappe entstehenden Spaltströmung eine zusätzliche Hilfsklappe vorgesehen ist, deren Betätigungseinrichtung auf mechanischem Wege mit der Kinematik der Hinterkantenklappe gekoppelt ist.

Während diese bekannten Klappensysteme im allgemeinen in der Reiseflugphase des Flugzeuges in vollständig eingefahrenem Zustand den rückwärtigen Abschluß der gleichsam festen Flügelkontur bilden, ist in der DE-OS 31 14 143 ein Verfahren vorgeschlagen worden, das der Optimierung des Reiseflugzustandes von Flugzeugen mit insbesondere transsonischen Tragflügeln dient und bei dem auch während der Reiseflugphase die Wölbung des Tragflügels variiert wird. Das Ausmaß und die Art der Variation hängen dabei unter anderem von den aktuellen Flugparametern wie Gewicht, Geschwindigkeit und Flughöhe ab. Zur Realisierung der Wölbungsänderung werden bei diesem bekannten Verfahren die für den Niedergeschwindigkeitsbereich bzw. für die Lagesteuerung des Flugzeuges vorgesehenen Klappen- und Spoilersysteme verwendet.

Ferner ist in Zusammenhang mit diesem bekannten Verfahren vorgeschlagen worden, daß die Spoiler die gegebenenfalls biegeflexibel ausgebildet sein können, unter Vorspannung dicht auf den jeweilig zugeordneten Hochauftriebsklappen aufliegen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Spoiler bei einer Wölbungsänderung in der Reiseflugphase, die durch ein Verschwenken der Hochauftriebsklappen bewirkt wird, zwangsläufig dem Klappenausschlag folgen und somit ein vollständiger Konturausgleich gewährleistet ist und insbesondere eine Spaltbildung zwischen der Hochauftriebsklappe und dem Spoiler vermieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klappenanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine mechanische Koppelung zwischen dem Spoiler und der Auftriebsklappe vermieden und damit der konstruktive Aufwand verringert wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie eine Klappenanordnung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 versieht. Die erfindungsgemäße Klappenanordung hat dabei den Vorteil, daß, im wesentlichen unter Verwendung der konventionellen Stell- und Regeleinrichtungen für die Hochauftriebsklappe einerseits und den Spoiler andererseits, ein System geschaffen wird, durch das bei Wölbungsveränderungen des Tragflügels in der Reiseflugphase infolge der vom Kopplungselement bewirkten automatischen Nachführung des Spoilers jederzeit ein vollständiger Konturausgleich sichergestellt ist. Da auf diese Weise verhindert wird, daß auf die Struktur des Spoilers zusätzliche Kräfte einwirken, wie sie beispielsweise bei einem Einbau unter Vorspannung auftreten können, werden weitergehende Anforderungen hinsichtlich der werkstoffmechanischen Eigenschaften des Spoilers vermieden. Die erfindungsgemäße Klappenanordnung ist daher insbesondere auch für einen nachträglichen Einbau in vorhandene Hinterklappensysteme hervorragend geeignet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Tragfläche eines transsonischen Tragflügels und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung handelt es sich um einen Ausschnitt aus dem Hinterkantenbereich eines transsonischen Tragflügels 1, an dem eine Hochauftriebsklappe 2 sowie ein Spoiler 3 angeordnet sind. In der in der Fig. dargestellten Reiseflugkonfiguration liegt der Spoiler 3 dabei dicht, d. h. ohne Spalt, auf der zugeordneten Hochauftriebsklappe 2 auf. Wie in Fig. 1 ferner gezeigt ist, ist der Hochauftriebsklappe 2 eine hier nur andeutungsweise dargestellte Stelleinrichtung 4 zugeordnet, mittels derer ihre Position in bezug auf den Tragflügel 1 definiert veränderbar ist.

Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Ansteuerung des Klappensystems sind in Fig. 2 dargestellt. In dieser Fig. ist die äußere Kontur des Tragflügels 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Neben der auf die Hochauftriebsklappe 2 wirkenden Stelleinrichtung 4 ist eine weitere auf den Spoiler 3 wirkende Stelleinrichtung 5 dargestellt. Letztere besteht im Fall des hier dargestellten Ausführungsbeispiels aus einem hydraulischen Kolbensystem, während in diesem Fall die Stelleinrichtung 4 für die Hochauftriebsklappe 2 als mechanische Antriebseinheit mit einem Spindelgetriebe ausgebildet ist. Beide Stelleinrichtungen können jedoch beliebig ausgebildet sein.

Wie weiterhin aus Fig. 2 hervorgeht, sind den beiden Stelleinrichtungen 4 und 5 jeweils separate Steuer- und Regeleinrichtungen 6 bzw. 7 vorgeschaltet, die auf die zugehörigen Stelleinrichtungen 4 bzw. 5 wirken. Zur Betätigung dieser Steuer- und Regeleinrichtungen 6 und 7 in der Start- und Landephase sind zwei im Cockpit angeordnete Betätigungshebel 8 und 9 vorgesehen, mittels derer die Positionen der Hochauftriebsklappe 2 bzw. des Spoilers 3 in bekannter Weise unabhängig voneinander eingestellt werden können.

Zusätzlich zu diesen Kontrolleinrichtungen ist die Steuer- und Regeleinrichtung 6 für die Hochauftriebsklappe 2 mit einem Rechnersystem 10 verbunden. Dieses ermittelt während der Reiseflugphase anhand der aktuellen Parameter wie Flughöhe, Geschwindigkeit und Gewicht des Flugzeuges diejenige Profilwölbung, die eine optimale aerodynamische Effektivität des Tragflügels in dieser Flugphase gewährleistet und setzt dies in entsprechende Steuersignale um, die an die Steuer- und Regeleinrichtung 6 für die Hochauftriebsklappe 2 weitergegeben werden.

Schließlich ist zwischen den Steuer- und Regeleinrichtungen 6 und 7 ein Kopplungselement 11 in Form eines elektronischen Funktionsgenerators angeordnet. Der Eingang dieses Funktionsgenerators ist mit einem Signalausgang der Steuer- und Regeleinrichtung 6 für die Hochauftriebsklappe 2 verbunden; sein Ausgang ist über einen zusätzlichen Summenpunkt 12 auf den Eingang der Steuer- und Regeleinrichtung 7 für den Spoiler 3 geführt.

Dieser Funktionsgenerator enthält, Informationen in Form eines Polynoms über den geometrischen Zusammenhang des Ausfahrweges der Hochauftriebsklappe 2 einerseits und der Weite AZ des zwischen dieser Klappe 2 und dem Spoiler 3 entstehenden Spaltes beim Verfahren der Klappe 2 andererseits.

Die Wirkungsweise der Klappenanordnung ist wie folgt: Während in der Start- und Landephase des Flugzeuges die von der Hochauftriebsklappe 2 und vom Spoiler 3 vorwiegend auf konventionelle Weise, d. h. unabhängig voneinander durch Betätigen der entsprechenden Hebel 8 bzw. 9 erfolgt, wird die Position der Hochauftriebsklappe 2 in der Reiseflugphase vom Rechnersystem 10 kontrolliert. Dieses übermittelt an die Steuer- und Regeleinrichtung 6 diejenigen Steuersignale, die erforderlich sind, um die Hochauftriebsklappe 2 in eine Position zu verfahren, die der vom Rechnersystem 10 für die aktuelle Flugsituation ermittelten optimalen Profilwölbung entspricht. Dies führt dazu, daß die Hochauftriebsklappe 2 mittels der Stelleinrichtung 4 beispielsweise in eine der in Fig. 1 angedeuteten Position verfahren wird.

Der Funktionsgenerator errechnet seinerseits anhand der im Ausgangssignal der Steuer- und Regeleinrichtung 6 enthaltenen Information über die Position der Hochauftriebsklappe 2 sowie anhand des gespeicherten geometrischen Zusammenhangs zwischen Klappenstellung und Spaltweite AZ nunmehr unmittelbar eine der errechneten Spaltweite proportionales Differenz-Signal, das am Summenpunkt 12 in den Regelkreis für die Spoiler-Ansteuerung eingespeist wird. Dieses Differenz-Signal bewirkt eine Nachführung des Spoilers 3 in eine solche Position, bei der derjenige Zustand wiederhergestellt wird, der vor dem Verfahren der Hochauftriebsklappe 2 herrscht, d. h. bei der der Spoiler 3 ohne Zwischenspalt auf der Hochauftriebsklappe 2 aufliegt.

Abschließend sei angemerkt, daß die Klappenanordnung selbstverständlich auch solche Systeme mit umfaßt, bei denen, anders als in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, die Funktion der Betätigungshebel 8 und 9 ganz bzw. teilweise von einem automatischen Flugzeugführungssystem übernommen wird.

Claims

1. Klappenanordnung für einen Flugzeugtragflügel, bestehend aus jeweils wenigstens einer an der Tragflügelhinterkante angeordneten und in bezug auf diese ausfahrbaren Hochauftriebsklappe, wenigstens einem den Luftspalt zwischen dem Tragflügel und der Hochauftriebsklappe abdeckenden Spoiler, der mit der Hochauftriebsklappe bewegungsgekoppelt ist, sowie je einer auf die Hochauftriebsklappe und einer auf den Spoiler wirkenden Stelleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer auf die Stelleinrichtung (4) für die Hochauftriebsklappe (2) wirkenden Steuer- und Regeleinwirkung (6) einerseits und einer auf die Stelleinrichtung (5) für den Spoiler (3) wirkenden Steuer- und Regeleinrichtung (7) andererseits ein Kopplungselement (11) angeordnet ist, dessen Eingang mit der Steuer- und Regeleinrichtung (6) für die Hochauftriebsklappe (2) verbunden ist und dessen Ausgang auf den Eingang der Steuer- und Regeleinrichtung (7) für den Spoiler (3) geführt ist.

2. Klappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopplungselement (11) Informationen über den geometrischen Zusammenhang zwischen dem Ausfahrweg der Hochauftriebsklappe (2) und der Breite des dadurch zwischen dem Spoiler (3) und der Hochauftriebsklappe (2) entstehenden Luftspaltes gespeichert und in ein elektrisches Signal umwandelbar sind.

3. Klappenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (11) als elektronischer Funktionsgenerator ausgebildet ist, in dem der geometrische Zusammenhang zwischen Klappenweg einerseits und Spaltbreite andererseits in Form eines Polynoms gespeichert ist.

4. Klappenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Kopplungselementes (11) als Differenz-Signal in den Eingangskreis der Steuer- und Regelanordnung (7) für den Spoiler (3) eingespeist ist.