DE4007694C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tragflügel mit veränderbarem Profil im hinteren Tragflächenbereich nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Laminarprofile mit möglichst geringem Widerstand erfordern lange laminare Lauflängen der Strömung auf Unter- und Oberseite des Pro­ fils. Da aber die laminare Strömung kaum verzögerte Strömung ver­ trägt, muß der starke Konturknick, ab dem die Kontur zur Hinter­ kante hin zusammenläuft, sehr weit hinten liegen. Die wegen ihres geringen Reibungswiderstandes anzustrebende laminare Grenzschicht kann nur auf glatten strömungsfreien Oberflächen erhalten werden. Übliche Klappenspalte stellen eine unzulässige Strömung dar.

Soll das Profil in einem weiteren Betriebspunkt hohen Auftrieb liefern können, so muß der starke Konturknick auf der Oberseite wesentlich weiter vorn liegen. Der Konturknick muß auch dann weiter vorn liegen, wenn der Widerstand des Tragflügels bei Ver­ schmutzung durch Insekten sowie beim Flug in Wolken und Regen nicht extrem hoch werden soll.

Bei einem bekannten Tragflügel der gattungsgemäßen Art sind im Bereich der veränderbaren Profilhöhe aus einzelnen Elementen auf­ gebaute biegsame Träger vorgesehen (US-PS 21 52 029). Diese Träger sind durch Antriebe in ihrer Krümmung veränderbar. Die Außenhaut des Tragflügels ist auf diesem Träger gleitbar befestigt. Zur Ver­ änderung der Profilhöhe sind zwischen der starren Tragflügelstruk­ tur und den beweglichen Profilträgern jeweils in der Länge ver­ änderbaren Stützen vorgesehen, durch die die Profilhöhe veränderbar ist. Eine derartige Konstruktion ist konstruktiv sehr aufwendig.

Es sind weiter Tragflügelkonstruktionen bekannt, bei denen die Krümmung des Tragflügelprofils im Bereich der Tragflügelhinter­ kante veränderbar ist, wobei die Profilhöhe praktisch unverändert bleibt. Mit derartigen Konstruktionen soll die Anbringung von Hinterkantenklappen vermieden werden (DE-OS 27 13 902, US-PS 31 18 639 und 42 47 066).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tragflügel der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß eine Änderung der Profilhöhe im hinte­ ren Bereich des Tragflügels zur Umwandlung des Tragflügelprofils von einem Profil mit geringem Strömungswiderstand in ein Profil mit hohem Auftrieb konstruktiv einfach zu realisieren ist, ohne daß dabei wesentliche Eingriffe in den heute üblichen Tragflügel­ aufbau erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im Patent­ anspruch 1 enthaltenen Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und nachstehend im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt die beiden Profilkonturen für einen Trag­ flügel mit Minimalwiderstand und für hohe Auf­ triebsbeiwerte.

Fig. 2 und 3 zeigen im Querschnitt eine erfindungsgemäß ausge­ stattete Ausführung eines Tragflügels mit zwei Konturelementen, wobei Fig. 2 die Stellung für den Minimalwiderstand und Fig. 3 die Stellung für er­ höhte Auftriebsbeiwerte zeigt.

Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform ähnlich Fig. 3 und 4, hier in Verbindung mit einer Wölbklappe an der Hinterseite des Tragflügels.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 5 in einer speziellen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist in voll ausgezogenen Linien ein bekanntes Profil 2 für einen Minimalwiderstand wiedergegeben, das als übliches Lami­ narprofil ausgebildet ist. Durch die Profilierung werden lange laminare Lauflängen der Strömung auf der Ober- bzw. Unterseite des Profils erreicht. Die Strömung ist hier bis zu dem weit hinten liegenden Konturknick 4 an der Oberseite bzw. 6 an der Unterseite des Profils laminar.

Bei einem Profil für hohen Auftrieb, das in seinem abweichenden hinteren Bereich der Profiloberseite in Fig. 1 durch die gestri­ chelte Linie 8 veranschaulicht ist, liegt der Konturknick 10 we­ sentlich weiter vorn, und zwar am Beginn des Bereiches, in dem die Profildicke h′ des Profils für hohen Auftrieb gegenüber der Profildicke des Profils für Minimalwiderstand geringer wird. Eine geringere Profildicke h′ erstreckt sich hier über den Bereich B.

Gemäß der Erfindung sind in dem Bereich B eines Tragflächenprofils 2 zwei gegeneinander bewegliche Konturelemente 12, 14 angeordnet. Diese Konturelemente sind Tragstrukturen, die auf ihrer Außenseite die Flügelaußenhaut darstellen. Das vordere Konturelement 12 ist im Bereich des Konturknicks 10 über eine unterhalb der Außenhaut liegende Gelenkverbindung 16 mit der starren Tragflügelstruktur verbunden. Das Verbindungsgelenk 18 zwischen den beiden Kontur­ elementen 12, 14 ist so gewählt, daß die laminare Grenzschicht in der Position der Konturenelemente nach Fig. 2, also beim Betriebs­ punkt Minimalwiderstand, gerade noch über das Gelenk 18 und den im Bereich dieses Gelenkes zwischen den Konturelementen bestehen­ den Gelenkspalt 20 läuft. Dabei kann der Gelenkspalt 20 hier als durchaus erwünschter Turbulator wirken.

Das hintere Ende des hinteren Konturelementes 14 ist über einen Lenker 22 mit der Tragflügelstruktur verbunden. Über diesen Lenker kann bei der Bewegung der Konturenelemente 12 und 14 aus der Stel­ lung nach Fig. 2 in die Stellung nach Fig. 3 und der dabei auf­ tretenden Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Gelenk 16 und der Hinterkante des hinteren Konturenelementes 14 dieses nach hinten ausweichen, wie aus einem Vergleich der Fig. 2 und 3 ersichtlich.

Der Gelenkspalt 24 über dem vorderen Gelenk 16 ist so auszugestal­ ten, daß dieser in der Stellung nach Fig. 2 vollständig geschlos­ sen ist, so daß eine Störung der laminaren Grenzschicht über dem Spalt 24 ausgeschlossen ist. In der Stellung für hohe Auftriebs­ beiwerte nach Fig. 2, in der am vorderen Gelenk der Konturknick 10 entsteht, ist der Spalt 24, wie in Fig. 3 dargestellt, geöffnet. Dieses ist jedoch ohne Einfluß, da die Strömung ohne jeglichen Zusatzwiderstand laminar über den Spalt 24 hinwegläuft und infolge des Konturknicks kurz hinter dem Gelenk turbulent wird, wie es bei einem Betriebspunkt für hohe Auftriebsbeiwerte erwünscht ist.

Zum Verstellen der beiden Konturelemente 12, 14 sind Stellantriebe vorgesehen, beispielsweise ein Antriebszylinder 26, wie er in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Es kann aber auch eine durchgehende Welle mit darauf angeordneten Exzentern vorgesehen werden, die beispielsweise in Ringaugen eingreifen, die an der Unterseite der Konturelemente vorgesehen sein können. Diese Wellen erstrecken sich dann ebenso wie die Gelenkverbindungen 16 und 18 quer zum Profil über den Tragflügel. Ein Antrieb über eine derartige Welle hat den Vorteil, daß die auf die Konturelemente wirkenden Auftriebskräfte direkt in die Tragflügelstruktur eingeleitet werden können, in der die Welle zu lagern wäre.

Für hohe Auftriebsbeiwerte ist eine zusätzliche Krümmung des Pro­ fils wünschenswert. Hierfür kann am hinteren Profilende eine Wölb­ klappe 28 vorgesehen werden, die über ein Gelenk 30 im Bereiche der Tragflügelunterseite mit der Tragflügelstruktur gelenkig ver­ bunden ist. An der Wölbklappe 28 ist oberhalb des Gelenkes 30 das hintere Konturelement 14 über ein Gelenk 32 mit der Wölbklappe 28 verbunden. Bei dieser Konstruktion entfällt also der Lenker 22. Die bei der Verstellung aus der Stellung nach Fig. 4 in die Stel­ lung nach Fig. 5 auftretende Vergrößerung des Abstandes zwischen den Gelenken 16 und 30 wird hier dazu verwandt, einen Ausschlag der Wölbklappe 28 zu bewirken, für den dann kein zusätzlicher An­ trieb notwendig ist.

Durch die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 wird der Auftriebs­ beiwert des Tragflügelprofils in der Stellung nach Fig. 5 zusätz­ lich vergrößert.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Gelenke 16, 18, 32 an den Konturelementen 12, 14 als kraftübertragende Elemente dar­ gestellt sind. Hier ist schematisch eine Anordnung dargestellt, bei der die Gelenkspalte 20, 24 und der Gelenkspalt 34 oberhalb des Gelenkes 30 durch kurze biegeelastische Konturelemente über­ deckt sind.

Die beweglichen Konturenelemente sind der Zeichnung in Anwendung an der Oberseite eines Laminarprofils veranschaulicht. Sie können aber überall dort, wo mehrere Betriebspunkte oder ein erweiterter Betriebsbereich erforderlich ist, Anwendung finden. Dies gilt ins­ besondere für transsonische Profile, wo die Ausbildung des Über­ schallfeldes durch bewegliche Konturelemente gesteuert werden kann.

Claims (4)

1. Tragflügel mit veränderbarem Profil der Tragflügeloberseite und
mit Mitteln zur Veränderung der Profildicke im hinteren Tragflügelbereich hinter der unveränderlichen größten Profildicke zum Wechsel zwischen einem Profil mit geringem Strömungswiderstand mit großer Profildicke im hinteren Tragflügelbereich bei langer Laminarströmung und einem Umschlagpunkt (4) relativ weit hinten
und einem Profil mit hohem Auftrieb,
mit geringerer Profildicke im hinteren Tragflügelbereich, kurzer Laminarströmung und einem weiter vorne liegenden Umschlagpunkt (10),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Veränderung der Profildicke im hinteren Tragflügelbereich zwei an sich bekannte, sich im wesentlichen über die Flügelspannweite erstreckende und gelenkig miteinander verbundene Konturelemente (12, 14) sind,
daß das vordere Konturelement (12) im Bereich des Umschlagpunktes (10) für die Strömung mit hohem Auftrieb an der Tragflügelstruktur so angelenkt ist,
daß der Gelenkspalt (24) in der Stellung der Konturelemente für geringen Strömungswiderstand vollständig geschlossen ist, und
daß das Verbindungselement (18) zwischen den beiden Konturelementen (12, 14) im Bereich des Umschlagpunktes (4) der Strömung mit geringem Widerstand angeordnet ist.

2. Tragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des hinteren Konturelementes (14) über einen Schwenklenker (22) mit der Tragflügelstruktur verbunden ist.

3. Tragflügel, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende des Tragflügels (2) an der Tragflügelstruktur eine Wölbklappe (28) schwenkbar angelenkt ist und das hintere Konturelement (14) mit seinem hinteren Ende im Abstand von diesem Schwenkgelenk (30) an der Wölbklappe angelenkt ist.

4. Tragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilhaut im Bereich der Gelenke mit biegeelastischen Abschnitten versehen ist.