DE3819145A1

DE3819145A1 - Aerodynamically active end plates for aircraft-wing and propeller-blade tips

Info

Publication number: DE3819145A1
Application number: DE3819145A
Authority: DE
Inventors: Albrecht George Prof D Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-04
Filing date: 1988-06-04
Publication date: 1989-12-14

Abstract

Aerodynamically profiled end plates for aircraft-wing and propeller-blade tips, which convert the radial components of the airflow occurring there into propulsion and thus reduce the induced resistance, are described. The end-plate profiles are curved outwards on the underside of the wing tip or propeller tip and are curved inwards on the top side. This also applies to end plates on multi-profile wings and on multi-profile propeller blades.

Description

Eine aerodynamisch-profilierte Flügelfläche erzeugt auf der Oberseite ein Unterdruckgebiet, auf der Unterseite ein Überdruckgebiet (Fig. 1). Der Sog auf der Oberseite ist etwa doppelt so groß wie der Druck auf der Unterseite. "Oberseite" bezieht sich auf die Flügelfläche, deren Normale in Auftriebsrichtung weist. Bei einem im Schwerefeld vertikal gestellten Flügel weist der Auftriebsvektor naturgemäß parallel zur Erdoberfläche, bei einem invertierten Flügel parallel zum Schwerkraftvektor. Dies muß klargestellt werden, da es sich bei den vorliegenden profilierten Endscheiben um nicht zur Erdoberfläche parallele Flügel handelt.An aerodynamically profiled wing surface creates an underpressure area on the upper side and an overpressure area on the underside ( FIG. 1). The suction on the top is about twice the pressure on the bottom. "Top" refers to the wing surface, the normal of which points in the direction of lift. With a wing placed vertically in the gravitational field, the lift vector naturally points parallel to the earth's surface, with an inverted wing parallel to the gravity vector. This must be clarified, since the profiled end disks at hand are wings that are not parallel to the surface of the earth.

Nur Flügel mit unendlicher großer Spannweite haben keinen "induzierten Widerstand", d. h. keine Randwirbelverluste, die bekanntlich durch "Kurzschluß" des Überdruck- und Unterdruck-Gebiets an den Flügelenden entstehen. Während man Hochleistungsflügel für Segelflugzeuge zur Verminderung dieser Randverluste mit möglichst großer "Streckung" herstellt, ist dies bei Gebrauchsflugzeugen oft nicht möglich und man muß sich aus Gründen der mechanischen Stabilität und des erträglichen Gewichts mit niedriger Streckung, d. h. mit beträchtlichen Randwirbelverlusten, abfinden. Jeder reale Flügel ist daher mit induzierten Verlusten behaftet. Da nach dem Helmholtzschen Wirbelsatz jeder Wirbel einen geschlossenen Ring bilden muß, beschränkt sich der Wirbel nicht auf die beiden Flügelspitzen, sondern umgibt den gesamten Flügel, normalerweise etwa 25% der zum Fluge aufgewandten Energie aufzehrend, d. h. in ungeordnete Wärmeenergie der Luftmoleküle überführend. Dies stellt die Haupt-Energieverlustquelle der gesamten Luftfahrt dar.Only wings with an infinitely wide span have no "induced drag", i.e. H. no edge vortex losses, which are known for "short circuit" of the overpressure and underpressure area arise at the wing ends. While making high performance wings for gliders This is the reduction of these edge losses with the greatest possible "stretching" in commercial aircraft often not possible and you have to for mechanical reasons Stability and bearable weight with low extension, d. H. with considerable Marginal vertebrae losses, resign. Every real wing is therefore subject to induced losses. Since according to Helmholtz's vertebrae set, each vertebra must form a closed ring, the vortex is not limited to the two wing tips, but surrounds the entire wing, normally consuming about 25% of the energy used in flight, d. H. in disorderly Conveying thermal energy from the air molecules. This represents the main source of energy loss entire aviation.

In Fig. 2a-c ist der Einfluß der Randverluste auf die Gesamtströmung um einen realen Flügel installiert. Es entstehen radiale Strömungskomponenten, die beim idealen Flügel nicht vorhanden sind, auf der Flügeloberseite einwärts, auf der Flügelunterseite auswärts gerichtet. Wie das Beispiel eines Flügels mit immer größerer Streckung zeigt, ist es durchaus möglich, die "induzierten Verluste" eines Flügels zu verkleinern. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Ziel auf einem anderen Wege als dem der Vergrößerung der Flügelstreckung zu erreichen, nämlich durch Endscheiben.In Fig. 2a-c the influence of the edge losses on the total flow around a real wing is installed. Radial flow components arise, which are not present in the ideal wing, directed inwards on the top of the wing and outwards on the underside of the wing. As the example of a wing with increasing stretch shows, it is quite possible to reduce the "induced losses" of a wing. The object of the present invention is to achieve this goal in a different way than that of increasing the wing extension, namely by end plates.

Endscheiben als Abschluß von Flügelspitzen sind seit langem bekannt, z. B. senkrecht zur Flügelstreckung angebrachte mehr oder weniger ebene Flächen. Diese hier von mir als "passive" Endscheiben bezeichneten Endscheiben haben die Wirkung von Widerständen, welche den Kurzschluß-Luftstrom von Überdruckgebiet zu Unterdruckgebiet behindern. Sie legen diesem Luftstrom Hindernisse in den Weg und bieten damit dem Gesamtwirbelring weniger Anfachungs-Energie, so daß er sich nicht schnell-wirbelnd aus engem Volumen, sondern langsam-wirbelnd auf großem Volumen (und daher verlustärmer) ausbilden muß. End plates as the end of wing tips have long been known, for. B. perpendicular to Wing extension attached more or less flat surfaces. This one from me as "passive" end disks have the effect of resistance, which hinder the short-circuit airflow from overpressure area to underpressure area. They put obstacles in the way of this air flow and thus offer the entire vortex ring less sparking energy so that it doesn't swirl quickly out of tight volume, but has to train slowly and swirling over a large volume (and therefore with less loss).

Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand, mittels "aktiver Endscheiben" einen Teil der induzierten Wirbelenergie in Form von Vortriebs-Energie des Flügels nutzbringend zurückzugewinnen. Und zwar werden die infolge der Flügel-Randwirbelverluste auftretenden Radial-Komponenten der Luftströmung (auf der Flügeloberseite zur Mitte des Flügels hin, auf der Flügelunterseite von der Mitte des Flügels nach außen weg gerichtet) siehe Fig. 2a-c, dazu ausgenutzt, durch Anblasen von tragflügelmäßig-profilierten vertikalen Endscheiben (siehe Fig. 3a-d) Vortrieb zu erzeugen.The object of the present invention is to recover part of the induced vortex energy in the form of propulsion energy of the wing in a useful manner by means of "active end disks". The radial components of the air flow that occur as a result of the wing edge vortex losses (on the top of the wing towards the center of the wing, on the underside of the wing directed away from the center of the wing) see Fig. 2a-c, used for this purpose by blowing to generate propulsion from aerofoil-profiled vertical end plates (see FIGS . 3a-d).

Das hierbei wirkende Kräftediagramm ist in Fig. 3f dargestellt. Es ist das alt bekannte Kräftediagramm des Flügels, nur hier auf vertikale Flügel, eben die Flügelspitzen- Endscheiben, angewandt. Die Auftriebskraft A, welche senkrecht zur Luftströmung W steht, ist zusammengesetzt aus der Resultierenden R (die in unserem Falle gegen den starren Flügel in seiner Erstreckungsrichtung schiebt oder zieht und von der Gegenkraft der zweiten, entgegengesetzten Endscheibe kompensiert wird), und der Vortriebskraft V.The force diagram acting here is shown in FIG. 3f. It is the well-known force diagram of the wing, only applied here to vertical wings, namely the wing tip end plates. The lifting force A , which is perpendicular to the air flow W , is composed of the resultant R (which in our case pushes or pulls against the rigid wing in its direction of extension and is compensated for by the counterforce of the second, opposite end plate), and the propelling force V.

V ist dieselbe Kraft, welche man beim Segeln "hart gegen den Wind" ausnutzt, oder welche den Drehflügel des Autogiros zur Rotation bringt, oder welche ein Gleitflugzeug vorantreibt. V is the same force that is used when sailing "hard against the wind", or which causes the rotating wing of the autogyro to rotate, or which drives a glider.

Bei den bisherigen passiven Endscheiben wurde diese Vortriebskraft V nicht ausgenutzt. Die erfindungsgemäße Ausnutzung dieser Kraft bringt eine merkliche Verbesserung des Flügel-Wirkungsgrads, d. h. diese rückgewonnene Energie kann man an der Flugmotor- Energie einsparen.This propulsive force V was not used in the previous passive end plates. The use of this force according to the invention brings about a noticeable improvement in the wing efficiency, ie this recovered energy can be saved on the aircraft engine energy.

Während also die bisher-benutzten, "passiven" Endscheiben im wesentlichen kleine ebene Platten an den Flügelspitzen waren, sind meine "aktiven" Endscheiben erheblich größer und mit tragenden Profilen modelliert, und zwar so, daß die radiale Komponente des Fahrtwindes die profilierte Endscheibe so umströmt, daß ein Maximum an Vortrieb V entsteht. Da die Radialströmung oberhalb der Flügelspitze von oben außen ankommt und doppelt so groß ist wie die Radialströmung unterhalb der Flügelspitze, welche nach hinten unten wegströmt, habe ich den Endscheiben die Umriß-Form von geneigten Ellipsen gegeben, welche vorn oben und hinten unten über das Flügelprofil hinausragen und oberhalb des Flügels mehr Flächeninhalt aufweisen als unterhalb (Fig. 3e, 4a).So while the "passive" end disks used so far were essentially small flat plates at the wing tips, my "active" end disks are considerably larger and modeled with load-bearing profiles in such a way that the radial component of the airstream flows around the profiled end disk that maximum propulsion V is created. Since the radial flow above the wing tip arrives from the outside on the outside and is twice as large as the radial flow below the wing tip, which flows away towards the bottom and back, I have given the end disks the outline shape of inclined ellipses, which are above the wing profile at the top and bottom protrude and have more surface area above the wing than below ( Fig. 3e, 4a).

Da der Fahrtwind auf der Oberseite des endlichen Flügels eine einwärts-gerichtete, der Fahrtwind auf der Unterseite eine auswärts-gerichtete Radialkomponente hat, muß die Oberseite der Endscheibe ein Tragflügel-Profil haben, das nach außen konkav, nach innen konvex ist, und die Unterseite der Endscheibe umgekehrt, wie in den Fig. 3b-e illustriert. Der Übergang von der einen Profilierung zur anderen in der Mitte der Außenseite der Endscheibe muß allmählich erfolgen, auf der Innenseite erfolgt eine allmähliche Abrundung (Fairing) zum Flügel hin.Since the head wind on the top of the finite wing has an inward-facing radial component, the head wind on the underside has an outward-facing radial component, the top of the end plate must have an airfoil profile that is concave to the outside, convex to the inside, and the bottom the end plate reversed, as illustrated in Fig. 3b-e. The transition from one profile to the other in the middle of the outside of the end plate must be gradual, on the inside there is a gradual rounding (fairing) towards the wing.

Bei meinen Versuchen habe ich diese aktiven Endscheiben so verwirklicht, daß ich zunächst an jede der beiden Flügelspitzen eine Sperrholzplatte von elliptischem Umriß, siehe Fig. 3e, befestigte, und darauf das entsprechende Tragflügelprofil mit "Microballoon" (eine selbsthärtende, schleiffähige leichtgewichtige Paste, angerührt aus Epoxydharz und winzigen hohlen Glaskügelchen) aufbrachte und formte, wobei also dieses Profil auf die Sperrholzplatte oberhalb des Flugzeug flügels innen (zum Flugzeugrumpf hin) aufgebracht wurde, unterhalb des Flugzeugflügels auf die Außenseite der Sperrholzplatte (vom Flugzeugrumpf weggerichtet).In my experiments, I realized these active end plates so that I first attached a plywood sheet of elliptical outline, see Fig. 3e, to each of the two wing tips, and then touched the corresponding wing profile with "Microballoon" (a self-curing, sandable, lightweight paste made of epoxy resin and tiny hollow glass spheres) and shaped, whereby this profile was applied to the plywood panel above the wing inside (towards the fuselage), below the wing to the outside of the plywood panel (facing away from the fuselage).

Bei Propeller-Endscheiben, die im Betrieb starken Zentrifugalkräften unterliegen, muß die Befestigung besonders stabil sein. In the case of propeller end plates that are subject to strong centrifugal forces during operation, the attachment must be made be particularly stable.

Propellerblätter sind nichts anderes als Flügel, die infolge ihrer radial nach außen zunehmenden Umfangsgeschwindigkeit nach außen immer flachere Anstellwinkel haben. Mangels eines großen teuren Windkanals habe ich die Testversuche und Messungen zu meinen aktiven Endscheiben an Propellern vorgenommen, da ein Propeller-Teststand, welcher Drehzahl, Drehmoment und Standschub zu messen gestattet, relativ leicht zu verwirklichen ist (wie schon Lilienthal wußte). Die Ergebnisse sind auf Flugzeugflügel ohne weiteres übertragbar. Zuerst wurde also ein einfacher Holzpropeller von 1,5 m Durchmesser, von rechteckigem Umriß und mit Steigung von 70 cm, angefertigt und durchgemessen. Sodann wurden auf die Propellerenden einfache, ebene "passive" Sperrholz-Endscheiben mit elliptischem Grundriß angebracht. Die Kanten waren halbrund abgeschliffen.Propeller blades are nothing more than blades, which increase due to their radially outward Circumferential speed to the outside have ever flatter angles of attack. Lack of one large expensive wind tunnel I have the test attempts and measurements of my active End discs made on propellers, because a propeller test stand, which speed, It is relatively easy to measure torque and static thrust (how Lilienthal already knew). The results are readily transferable to aircraft wings. So first a simple wooden propeller with a diameter of 1.5 m, rectangular Outline and with a gradient of 70 cm, made and measured. Then were on the propeller ends simple, flat "passive" plywood end plates with an elliptical layout appropriate. The edges were ground semi-circular.

Messung ergab, daß dieser Propeller bei gleicher Drehzahl etwa 10% mehr Standschub lieferte als der einfache Propeller, daß hier für der Motor aber natürlich etwa 10% mehr Drehmoment aufwenden mußte. Bei gleicher Motorleistung wie beim Einfachpropeller lieferte der Propeller mit passiven Endscheiben den gleichen Standschub wie der Einfachpropeller, jedoch bei geringerer Drehzahl. Der Propellerlärm war jedoch etwas größer, wohl infolge der stärkeren Luftverwirbelung infolge der nichtprofilierten ebenen Endscheiben.Measurement showed that this propeller at the same speed about 10% more thrust delivered than the simple propeller, but of course about 10% more for the engine Had to use torque. With the same engine power as the simple propeller the propeller with passive end plates delivered the same level of thrust as the single propeller, however at lower speed. The propeller noise was somewhat larger, however, probably due to the stronger air turbulence due to the non-profiled flat end plates.

Sodann wurden diese passiven Endscheiben mittels Microballoon-Masse in die aktiven Endscheiben, mit glattem Fairing zu den Propellerblättern und zwischen den beiden Profilen, umgewandelt, und wieder getestet. Bei gleicher Drehzahl erzeugte dieser erfindungsgemäße Propeller nunmehr ca. 25% mehr Standschub als der Einfachpropeller, bei entsprechend größerem Drehmoment des Motors. Bei gleicher Leistung des Motors wie beim Einfachpropeller brachte der erfindungsgemäße Propeller denselben Standschub bei wesentlich geringerer Drehzahl, und mit wesentlich geringerer Propellerlärmerzeugung, da ja bekanntlich der Propellerlärm mit der 5. Potenz der Propellerdrehzahl anwächst.Then these passive end disks were inserted into the active ones using a microballoon mass End plates, with smooth fairing to the propeller blades and between the two Profiles, converted, and tested again. Generated at the same speed this propeller according to the invention now about 25% more thrust than that Single propeller, with a correspondingly higher engine torque. At the same The propeller according to the invention brought the power of the engine as with the simple propeller the same thrust at a much lower speed, and with a much lower Propeller noise generation, since it is known that the propeller noise with the 5th power of Propeller speed increases.

Da diese aktiven Endscheiben sehr leichtgewichtig sind, trat das zunächst befürchtete Abschleudern nicht ein, es entstanden auch keinerlei Risse, die dies in Zukunft befürchten lassen würden. Bei Maximalleistung des Motors und um 1000 U/min erhöhter Drehzahl trat ebenfalls kein Weg-Zentrifugieren der Endscheiben auf, so daß sie als mechanisch stabil und zuverlässig betrachtet werden konnten.Since these active end disks are very lightweight, this was initially feared Do not throw off, there were no cracks that fear this in the future would let. At maximum engine power and increased engine speed by 1000 rpm There was also no centrifugation of the end disks, making them mechanical could be viewed stably and reliably.

Es ist wohlbekannt, daß Flügel mit mehrfachen, geeignet gestaffelten Teilprofilen bis zu dreimal mehr Auftrieb erzeugen können wie Einfachprofile, bei nur unwesentlich verschlechterten Auftriebs/Widerstands-Kennzahlen. Die Schlitzweiten zwischen den gestaffelten Teilflügeln sollen optimal etwa 10% der Teilflügeltiefe betragen, und die vorderen höheren Teilflügel sollen niedrigere Anstellwinkel haben wie der hinteren unteren. Jeder so gestaffelte Teilflügel wirkt als Quelle für die Kutty-Joukowslysche Zirkulationsströmung für die vorderen. It is well known that wings with multiple, suitably staggered partial profiles up to can generate three times more buoyancy than simple profiles, with only slightly deteriorated Buoyancy / resistance indicators. The slot widths between the staggered partial wings should optimally be about 10% of the partial wing depth, and the front higher partial wings should have lower angles of attack like the lower rear. Each partial wing so staggered acts as a source for the Kutty-Joukowsly circulation flow for the front.

Im Rahmen der Ausweitung der vorliegenden Erfindung auf solche Mehrfachprofil-Flügel wurde dies wiederum zunächst an Propellern getestet. Ein Holzpropeller mit dem gleichen Umriß wie bisher wurde hergestellt, bei dem die Propellerblätter vom halben Radius an bis zu den Enden in zwei profilierte Blätter, mit engem Spalt dazwischen, aufgeteilt waren, und zwar hatte das vordere obere Teilblatt einen mittleren Anstellwinkel von ca. 15 Grad, das hintere untere einen solchen von ca. 22 Grad, so daß das aus zwei Teilprofilen zusammengesetzte Gesamtprofil einen Anstellwinkel von ca. 25 Grad hatte. Eine Schränkung wurde zunächst aus Einfachheitsgründen unterlassen. Dieser "Schlitzpropeller" wurde zuerst ganz ohne Endscheiben getestet.As part of the expansion of the present invention to such multi-profile sash was this in turn first tested on propellers. A wooden propeller with the same outline was produced as before, in which the propeller blades from half the radius up to the ends divided into two profiled leaves, with a narrow gap between them were, and that the upper front sheet had an average angle of attack of about 15 degrees, the lower rear one of about 22 degrees, so that from two partial profiles composite overall profile had an angle of attack of about 25 degrees. A limitation was initially omitted for reasons of simplicity. This "slot propeller" was first tested without end plates.

Ein Einfachprofilpropeller ohne Schränkung mit derart hohem Anstellwinkel würde im Standlauf Strömungsabriß an den Propellerspitzen zeigen, hörbar durch lautes "Brummen". Dies trat auch vermindert beim Schlitzpropeller auf. Bei gleicher Drehzahl wie bei den vorigen Tests ergab dieser Propeller 1,7mal mehr Standschub als der Einfachpropeller, mit entsprechend höherem Drehmomentbedarf. Um den gleichen Standschub wie der Einfachpropeller zu liefern, brauchte er 400 Umdrehungen/min weniger als dieser.A simple profile propeller without set with such a high angle of attack would run in a stationary state Show flow stall at the propeller tips, audible by loud "hum". This occurred also diminishes in the slot propeller. At the same speed as in the previous tests this propeller gave 1.7 times more standing thrust than the single propeller, with accordingly higher torque requirement. In order to deliver the same stand thrust as the single propeller, it needed 400 rpm less than this.

Darauf wurden beidseitig einfache elliptische Sperrholzscheiben als passive Endscheiben angebracht und wieder getestet. Es ergab sich eine Verbesserung dieser Werte um ca. 10%, jedoch wiederum mit mehr Propellerlärm als beim Einfachpropeller.Simple elliptical plywood panels were then used as passive end panels on both sides attached and tested again. These values improved by approx. 10%, but again with more propeller noise than with a simple propeller.

Sodann wurden die Seitenflächen der Sperrholzscheiben mittels Microballoon in die erfindungs gemäße Profilform gebracht. Dabei wurden in die Profilwülste dort, wo der Luftstrom durch die Schlitze beeinflußt wurde, gefühlsmäßig abgerundete Gräben eingearbeitet. Dieser Schlitzpropeller mit aktiven Endscheiben wurde sodann getestet. Bei der Versuchs- Drehzahl brachte dieser Propeller etwas mehr als den doppelten Standschub als der Einfachpropeller, bei doppeltem Leistungsbedarf. Für denselben Standschub wie der Einfach- Propeller benötigte er 600 Umdrehungen/min weniger und war sehr viel leiser als selbst der Einfachpropeller, also entscheidende Fortschritte.Then the side surfaces of the plywood washers by means of microballoons in the Invention brought appropriate profile shape. Here were in the profile beads where the air flow was influenced by the slots, emotionally rounded trenches incorporated. This slot propeller with active end plates was then tested. In the experimental This propeller brought speed a little more than twice the thrust than that Single propeller, with twice the power requirement. For the same stand thrust as the simple Propeller needed 600 rev / min less and was much quieter than itself the simple propeller, meaning decisive progress.

Praktische Flugtests bringen natürlich wegen der zahlreichen unbeeinflußbaren Veränderlichen keine genauen Resultate. Hierfür wurde ein Ultraleichtflugzeug mit 10 PS-Motor verwendet. Während im Fluge der Schub des Einfachpropellers mit Zunahme der Fluggeschwindigkeit steil abfiel, wie durch Messung der Steigleistung (mittels Variometer und Geschwindigkeitsmesser) abgeschätzt werden konnte und was auch aufgrund der geringen Propellersteigung zu erwarten gewesen war, brachte der Schlitzpropeller mit aktiven Endscheiben im Fluge auch bei erhöhter Geschwindigkeit eine rasante Erhöhung der Steigfähigkeit des Flugzeugs, als handle es sich um einen Verstellpropeller, jedoch mit auffälliger Lärmverminderung im Vergleich zum Einfachpropeller.Practical flight tests bring naturally because of the numerous uncontrollable variables no exact results. An ultralight aircraft with a 10 HP engine was used for this. While in flight the thrust of the simple propeller with increase the flight speed dropped steeply, as by measuring the climbing power (using a variometer and speedometer) could be estimated and what also because of the the slotted propeller brought a slight propeller pitch with active end plates in flight, even at high speeds, a rapid increase the climbing ability of the aircraft, as if it were a variable pitch propeller, however with a noticeable reduction in noise compared to the simple propeller.

Dieses Ergebnis mit Flügeln, die aus zwei dicht-gestaffelten Teilflügelprofilen zusammengesetzt sind, läßt sich naturgemäß ohne weiteres auf Mehrfachprofil-Hochauftriebsflügel und Propellerblätter übertragen, z. B. auf Dreifachprofile mit 2 Schlitzen, wie in Fig. 4a, b gezeigt. This result with blades, which are composed of two densely staggered partial wing profiles, can naturally be easily transferred to multi-profile high-lift blades and propeller blades, e.g. B. on triple profiles with 2 slots, as shown in Fig. 4a, b.

Damit ist erwiesen, daß man, ohne den Propellerwirkungsgrad merklich zu verschlechtern, aus Propellern mit Mehrfachprofil und aktiven Endscheiben denselben Schub herausholen kann, wie aus viel größeren Normal-Propellern, oder bei gleicher Motorleistung bringt ein erfindungsgemäßer Propeller mit Mehrfach-Hochauftriebsprofil und aktiven End scheiben den gleichen Schub bei viel niedriger Drehzahl als ein gleichgroßer Normalpropeller, bei viel geringerer Propellerlärmerzeugung.This proves that without significantly reducing the propeller efficiency Multi-profile propellers with active end plates can get the same thrust as from much larger normal propellers, or with the same engine power brings an inventive propeller with multiple high-lift profile and active end disks the same thrust at much lower speed than a normal propeller of the same size, with much less propeller noise generation.

Mittels der erfindungsgemäßen aktiven Endscheiben wird also mit viel weniger Gewicht und Konstruktionsaufwand derselbe Effekt erreicht, den man sonst nur mit Mantelschrauben erreicht.By means of the active end disks according to the invention, the weight is reduced and construction effort achieves the same effect that can otherwise only be achieved with jacket screws reached.

Physikalisch ist dies damit erklärbar, daß die aktiven Endscheiben durch Ausnutzung der Radial-Luftströmungen an den Propellerspitzen die Randwirbelenergie teilweise in Vorschub umwandeln, und damit auch die volle Ausbildung der verlustbringenden Wirbel behindern. Ich beobachtete auch eine wesentlich geringere Einschnürung des Luftstroms hinter dem Propeller mit aktiven Endscheiben als bei den Propellern mit passiven oder keinen Endscheiben, ähnlich wie dies von ummantelten Propellern bekannt ist.Physically, this can be explained by the fact that the active end disks can be exploited of the radial air flows at the propeller tips partially in the edge vortex energy Convert feed, and thus the full training of the loss-making Hinder vertebrae. I also saw a much smaller neckdown of the air flow behind the propeller with active end plates than with the propellers passive or no end plates, similar to what is known from jacketed propellers.

Ein weiterer günstiger Seiteneffekt der Endscheiben an Schlitzpropellern muß hier erwähnt werden: Während die freistehenden Teilblätter eines Schlitzpropellers im Betrieb zum Flattern neigen, bilden sie nach Anbringung der Endscheiben und aerodynamischer Verrundung (Fairing) eine starke stabile, auch aesthetisch elegante Einheit ohne Flatterneigung. Diese aktiven Mehrfachprofilflügel-Endscheiben konstituieren also zuverlässige, dem Auge wohlgefällige Bauteile. Die Gefahr des Wegzentrifugierens bei Gebrauch an Propellern ist nichtexistent, schon wegen der viel geringeren erforderlichen Drehzahl. Letztere ist heute, bei Flugmotoren mit Untersetzungsgetriebe, kein Problem mehr, ist im Gegenteil zur Fluglärmunterdrückung erwünscht.Another favorable side effect of the end plates on slot propellers must be mentioned here become: While the free-standing partial blades of a slot propeller are in operation for Tend to flutter, they form after attaching the end plates and aerodynamically rounding (fairing) a strong, stable, also aesthetically elegant unit with no tendency to flutter. These active Multi-profile wing end plates thus constitute reliable, pleasing to the eye Components. The risk of centrifugation when used on propellers is non-existent, if only because of the much lower required speed. The latter is today, at Aircraft motors with reduction gear, no longer a problem, is the opposite of Aircraft noise reduction desired.

Noch eine Erweiterung der Erfindung soll hier aufgeführt werden:Another extension of the invention should be listed here:

Dasselbe Prinzip, das bei Mehrfachprofil-Hochauftriebsflügeln ermöglicht, bei gleicher Geschwindigkeit viel höhere Nutzkräfte zu erzeugen als mit Einfachprofilflügeln, bzw. dieselben Nutzkräfte bei viel niedrigerer Fluggeschwindigkeit, läßt sich erfindungsgemäß auch auf die rechtwinklig am Flügel angebrachten aktiven Endscheiben anwenden. Auch hier lassen sich gestaffelte Teilprofile einsetzen.The same principle that enables multi-profile high-lift wings, with the same Speed to generate much higher useful forces than with single profile wings, or the same useful forces at much lower airspeed can be inventively also apply to the active end plates attached to the wing at right angles. Staggered partial profiles can also be used here.

Wie in Fig. 4a, b gezeigt, erhält jetzt jedes Teilprofil des Mehrfachprofil-Flügels eine eigene aktive Endscheibe, und diese mehrfachen Endscheiben bilden ihrerseits durch Staffelung Mehrfach-Hochauftriebsprofile. Dies ist mittels geeigneter Formung, z. B. mit Microballoon-Masse, möglich. Damit jetzt die oben-beschriebene mechanische Verstärkungs funktion (Verbindung der Einzelflügelspitzen mittels der Endscheiben) nicht verlorengeht, können diese Mehrfach-Teil-Endscheiben an ihrer Peripherie durch einen starken stabilen Ring verbunden werden (Fig. 4a) oder aber (nicht in der Figur gezeigt), durch einen mittleren Steg von vorn nach hinten über die Flügel-Teilprofile. Die abgerundeten Fairings erbringen eine weitere Stabilitätserhöhung. Eine aerodynamische Optimierung der Formgebung durch Computer-aided Design steht noch aus.As shown in FIGS. 4a, b, each partial profile of the multi-profile wing now has its own active end disk, and these multiple end disks in turn form multiple high-lift profiles by staggering. This is by means of suitable shaping, e.g. B. with microballoon mass, possible. So that the mechanical reinforcement function described above (connection of the single wing tips by means of the end plates) is not lost, these multiple-part end plates can be connected at their periphery by a strong, stable ring ( FIG. 4a) or else (not shown in the figure) ), through a central web from front to back over the wing sections. The rounded fairings bring a further increase in stability. An aerodynamic optimization of the shape by computer-aided design is still pending.

Diese "Hochvortriebs-Mehrfach-Endscheiben" an Mehrfachprofil-Hochauftriebsflügeln sind für die bei Propellern wirkenden Zentrifugalkräfte zu instabil, können jedoch ohne weiteres an Mehrfachprofil-Hochauftriebs-Flugzeugflügel-Spitzen verwandt werden, wo die Zentrifugalkräfte wegfallen.These "high propulsion multiple end plates" on multiple profile high lift wings are Too unstable for the centrifugal forces acting on propellers, but can easily be used on multi-profile high-lift aircraft wing tips where the centrifugal forces fall away.

Insgesamt gesehen ist es also durch die vorliegende Erfindung gelungen, "die alte blutende Wunde der Aerodynamik", nämlich die induzierten Verluste an den Flügel-Enden, zu stillen, mit daraus resultierenden enormen Einsparungen an Flugzeugtreibstoff. Es ist jedem Fachmann klar, daß diese ersten Ergebnisse noch weiterer Ausarbeitung und Verfeinerung bedürfen, jedoch ist hiermit dazu der Grundstock gelegt.Overall, the present invention has succeeded in "the old bleeding wound aerodynamics ", namely the induced losses at the wing ends, to breastfeed, resulting in huge savings in aviation fuel. It is clear to any person skilled in the art that these initial results are still require further elaboration and refinement, but this is the basis for this placed.

Claims

1. Aerodynamically active, right-angled for aircraft wing and aircraft propeller blade tips, characterized in that
however, above the wing or propeller tips, a supporting profile shape with the convex side inwards
have a load-bearing profile shape below the wing tips or propeller tips with the convex side outwards, with which they can convert the respective radial components of the wing tip air flow into propulsion.

2. Aerodynamically active end plates according to claim 1, characterized in that they with staggered multi-profile blades and propellers at the same time as their aerodynamic Edge vertebrae suppression and propulsion generation function also a mechanical constructive stability enhancement function through fixed connection of the partial profile tips exercise with each other.

3. End plates according to claim 1 and 2, characterized in that they are in the side outline have the shape of inclined ellipses, which are above and below at the front Protrude wing profile and have twice as much surface area over the wing profile under the wing profile.