DE4243203A1 - Tragflügel- oder Leitwerkprofil für Flugzeuge, insbesondere Segelflugzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tragflügel- oder Leitwerkprofil für Flugzeuge, insbesondere Segelflugzeuge, mit einem Hinterkanten­ ruder, das um eine Drehachse gegenüber einem Festprofil ver­ stellbar ist.

Bei Flugzeugprofilen mit Hinterkantenrudern, beispielsweise bei Querrudern, Wölbklappen, Höhen- und Seitenrudern, entsteht beim Ausschlag des Ruders an der Stelle, wo das Festprofil in das Ruder übergeht, auf einer Seite ein konvexer, auf der anderen Seite ein konkaver Knick und ein zwischen den gegeneinander be­ wegbaren Teilen vorhandener Spalt. Dies führt im Flugbetrieb zu einem schnellen Druckanstieg der Strömung vor dem Ruder und zu einer erheblichen Widerstandsvergrößerung, die aber unerwünscht ist. Bei Segelfliegern ist es daher auch schon bekannt, den zwischen Hinterkantenruder und Festprofil auftretenden Spalt durch ein Klebeband abzudecken. Der beim Ruderausschlag ent­ stehende relativ starke Knick läßt sich dadurch allerdings nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Tragflügel- oder Leitwerkprofil der eingangs genannten Art im Spaltbereich den unerwünschten Druckanstieg zu reduzieren und dadurch auch zu einer Widerstandsverminderung zu kommen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Trag- oder Leitwerk­ profil der eingangs genannten Art vorgesehen, daß mindestens an einer Außenhaut des Festprofiles vor dem Bereich der Drehachse ein eigensteifes, aber elastisch biegsames Blatt befestigt ist, das den Ruderspalt überbrückt und mindestens teilsweise die Au­ ßenhaut des Hinterkantenruders bildet. Durch diese Ausgestal­ tung gelingt es zum einen den Ruderspalt vollkommen zu über­ decken, zum anderen läßt sich durch diese gewählte Ausgestal­ tung auch ein konkaver Ruderknick weitestgehend glätten, ohne daß die Ruderfunktion nachteilig beeinflußt wird. Der schnelle Druckanstieg der Strömung vor dem Ruder kann stark reduziert werden, was zu einer erheblichen Widerstandsverminderung führt. Als biegsames Blatt läßt sich beispielsweise ein Kunststoff­ laminat oder ein elastisches Blech vorsehen, das in Weiterbil­ dung der Erfindung auch so am Festprofil befestigt werden kann, daß es mit seiner Endkante unter Vorspannung an der Außenhaut des Hinterkantenruders anliegt. Vorteilhaft ist es auch, die Befestigung des biegsamen Blattes und die Auflage seiner End­ kante im Abstand zu dem Bereich der Drehachse vorzusehen. Man kann auf diese Weise eine relativ großflächige Überbrückung des Ruderspaltes erreichen. Das elastische Blatt macht mit seiner Endkante die Ruderbewegung mit und biegt sich entsprechend durch.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es schließlich auch noch möglich, nach den Ansprüchen 6 bis 9 biegsame Blätter auf beiden Seiten des Festprofiles anzuordnen, und diese Blätter jeweils die Außenhaut des Hinterkantenruders bilden zu lassen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Querschnittsdarstellung eines Trag­ flügels, der erfindungsgemäß ausgestaltet ist,

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung des Klappenbereiches des Tragflügels der Fig. 1,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Tragflügels ähn­ lich Fig. 1, jedoch mit einer anderen Klappenausfüh­ rung, und

Fig. 4 die vergrößerte Darstellung des Endbereiches des Tragflügels der Fig. 3 mit der Klappenausgestaltung.

In der Fig. 1 ist ein Tragflügelprofil mit einer Wölbklappe gezeigt, die in der Darstellung nach Fig. 1 in der Klappen­ stellung "voll negativ", d. h. in der Schnellflugstellung ge­ zeigt ist. Der Tragflügel besteht dabei aus einem Festprofil (1), das asymmetrisch bezüglich einer Mittellängslinie (2) aus­ gebildet ist, und aus einer an diesem Festprofil (1) um die Drehachse (3) verschwenkbaren Wölbklappe (4), die in der dar­ gestellten Klappenstellung mit der oberen Außenhaut (1a) des Festprofiles (1) einen stark konkaven Knick (5) bildet. An dieser Stelle entsteht im übrigen auch ein in der Fig. 1 nicht gezeigter Ruderspalt. An der unteren Außenhaut (Ib) des Fest­ profiles bildet die Wölbklappe (4) in der dargestellten Klap­ penstellung eine durchgehend glatte Kontur mit dem Festprofil. Dies ändert sich allerdings, wenn die Wölbklappe (4) im Uhr­ zeigersinn nach unten um die Drehachse (3) verstellt wird. Es entsteht dann an der Stelle (6) ebenfalls ein Knick.

Um diesen Knick (5) bzw. (6) ausgleichen zu können, ohne den Rudereffekt zu beeinträchtigen, ist, wie in Fig. 1 punktiert angedeutet und in Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, ein bieg­ sames Laminat (7) im Bereich (8) so an der oberen Außenhaut (1a) des Festprofiles (1) befestigt, daß sich die Außenhaut (1a) als Außenhaut des Laminates (7) fortsetzt. Zu diesem Zweck ist das Laminat (7) in einem am Flügel vorgesehenen Walzprofil genau und möglichst ohne Absatz angebracht, z. B. durch Schrau­ ben oder durch Kleben, oder es ist bei einer Neuherstellung des Flügels von vorneherein fest verbunden eingebaut.

Die Befestigungsstelle (8) des Laminates (7) liegt in Richtung der Strömung gesehen, weit vor der Drehachse (3). Die Hinter­ kante (7a) des Laminates (7) liegt weit hinter der Drehachse (3). Die Fig. 2 läßt erkennen, daß das Laminat (7), das natür­ lich in der Längsrichtung des Tragflügels (1) den Gesaintruder­ spalt (5) überdeckt, den Ruderspalt (5) überbrückt und mit seinem freien Ende (7a) unter einer gewissen Vorspannung auf der oberen Außenhaut der Wölbklappe (4) aufliegt. Gleiches gilt für das an der unteren Außenhaut (1b) des Festprofiles (1) an­ gebrachte Laminat (7′), das an der Stelle (8′) analog zum Lami­ nat (7) befestigt ist und mit seiner freien Hinterkante (7a) ebenfalls unter Vorspannung an der unteren Außenhaut der Wölb­ klappe (4) anliegt. Es ist zu erkennen, daß das Laminat (7′) gewölbt ausgebildet ist. Es bildet daher eine etwas konvexe Außenseite. Auch das Laminat (7) kann gewölbt ausgebildet sein, im vorliegenden Fall etwas konkav gewölbt. Sowohl die Wölbung, als auch die Vorspannung, mit der das Laminat (7) bzw. (7′) an der Wölbklappe (4) anliegt, richtet sich nach den gewünschten maximalen Klappen- oder Ruderausschlägen und dem aerodynami­ schen Unterdruck an dieser Profilstelle. Möglich ist es auch, die Laminate (7) und (7′) an ihrem hinteren Ende (7a) bzw. (7a′) verschiebbar mit der Wölbklappe (4) zu verbinden, so daß beide Laminate (7, 7′) auch bei großen positiven Klappenaus­ schlägen der Klappenbewegung ohne große Vorspannung folgen können.

Die beiden Laminate (7, 7′) bilden, wie den Figuren ohne wei­ teres zu entnehmen ist, eine neue Außenhaut für Festprofil und Wölbklappe, jedenfalls in dem Bereich, in dem sie die jeweilige Außenhaut des Festprofiles oder der Wölbklappe übergreifen. Diese Maßnahme erlaubt es, einen konkaven Ruderknick bei nega­ tivem Ausschlag weitestgehend zu überdecken. Bei positiven Ausschlägen folgt das vorgekrümmte Laminat (oder das mit dem Ende an der Wölbklappe befestigte Laminat) der Bewegung der Klappe und glättet den normalerweise dann entstehenden konvexen Knick. Bei unsymmetrischen Profilen kann die Auslegung auch so erfolgen, daß das Profil und die Wölbklappe in einer entschei­ denden Klappenstellung auf einer Seite eine durchgehende Kontur aufweisen, und auf der anderen Seite einen starken konkaven Knick haben. Dies heißt, daß beispielsweise das obere Laminat (7) der Fig. 1 und 2 nicht angebracht wird, oder umgekehrt. Solche Laminate können bei Tragflügel und Höhenleitwerksprofi­ len, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, auf der Ober- und der Unter­ seite, aber auch nur auf einer Seite, verwendet werden. Man kann die Anordnung solcher Laminate beim Neuentwurf von Pro­ filen bereits im Entwurf berücksichtigen, und kann dadurch unter Umständen eine erhebliche Verlängerung der laminaren Laufstrecke der Strömung erreichen. Möglich ist natürlich auch der nachträgliche Anbau solcher Laminate. Hier kann die Profil­ kontur im Drehbereich der Klappe durch die besondere gewählte Form des vorgekrümmten Laminats auch in begrenztem Maß noch verändert werden. Dies zeigt z. B. die Anordnung des Laminates (7′) in Fig. 2.

Es ist natürlich auch möglich, anstelle eines Kunststofflamina­ tes ein anderes eigensteifes, aber biegsames Blatt, z. B. aus einem elastischen Blech vorzusehen, das in der gleichen Weise am Flügelprofil angeordnet werden kann.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Abwandlung der Erfindung insofern, als hier mit dem Festprofil eine Halterung (9) für die Dreh­ achse (3) fest verbunden ist, und mit der Drehachse ein inner­ halb des Profiles liegender torsionssteifer Klappenantrieb in der Form einer mit der Drehachse (3) verbundenen Platte (10) vorgesehen wird, die fest mit einem Rohrprofil (11) verbunden ist, das seinerseits mit einem an der Drehachse (3) angeord­ neten Scharnier (12) verbunden ist.

Das obere, aus einem Kunststofflaminat (13) bestehende Blatt ist wieder im Bereich (8) an der Außenhaut des Festprofiles (1) angebracht, reicht mit seinem Ende (13a) aber bis hinter das Ende der Platte (10). Dieses Ende (13a) wird überlappt von dem freien Ende (14a) eines weiteren Laminates (14), das an der Unterseite im Bereich (8′) angebracht ist und hinter dem Ende der Platte (10) unter einem spitzen Winkel zu der Endkante (14b) der auf diese Weise durch die beiden Laminate (13 und 14) und den inneren Antrieb gebildeten Wölbklappe (15) verläuft. Gestrichelt ist die Schwenklage (15′) der Wölbklappe (15) nach einer Verschwenkung im Uhrzeigersinn gezeigt. Es wird deutlich, wie sich das untere Laminat (14) in die Stellung (14′) verformt hat und wie sich auch das obere Laminat (13) bei dieser Schwenk­ bewegung in die Lage (13′) verformt hat. Die beiden Enden (13a, 14a) der Laminate gleiten bei dieser Schwenkbewegung teleskop­ artig übereinander. Die Überdeckung der Enden muß groß genug sein, um beim maximalen Schwenkwinkel diese Überdeckung noch zu gewahrleisten. Auch in diesem Fall ist es möglich, anstelle von Laminaten entsprechende elastisch biegsame Bleche vorzusehen.

Claims (9)

1. Tragflügel- oder Leitwerkprofil für Flugzeuge, insbe­ sondere Segelflugzeuge, mit einem Hinterkantenruder, das um eine Drehachse gegenüber einem Festprofil verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer Außenhaut (1a, 1b) des Festprofiles (1) vor dem Bereich der Drehachse (3) ein eigen­ steifes, aber elastisch biegsames Blatt (7, 7′, 13, 14) befes­ tigt ist, das den Ruderspalt (5, 6) überbrückt und mindestens teilweise die Außenhaut des Hinterkantenruders (4, 15) bildet.

2. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß als biegsames Blatt ein Kunststoff­ laminat (7, 7′, 13, 14) vorgesehen ist.

3. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß als biegsames Blatt ein elastisches Blech vorgesehen ist.

4. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt (7, 7′) am Festprofil (1) so befestigt ist, daß es unter Vorspannung mit seiner freien Endkante (7a, 7a′) an der Außenhaut des Hinter­ kantenruders (4) anliegt.

5. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Blattes (7, 7′) und die Auflage der Endkante (7a, 7a′) im Ab­ stand zu dem Bereich der Drehachse (3) gewählt ist.

6. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Blatt (13, 14) die Außenhaut des Hinterkantenruders (15) bildet.

7. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Festprofiles (1) biegsame Blätter (13, 14) angeordnet sind, die die Außenhaut des Hinterkantenruders (15) bilden.

8. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die freien Enden (13a, 14a) der beiden Blätter (13, 14) verschiebbar aneinander anliegen.

9. Tragflügel- oder Leitwerkprofil nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das freie Ende (14a) eines der Blätter (14) zur Bildung der Endkante (14b) des Hinterkantenruders (15) umgebogen ist, und daß sich die dann entgegengesetzt gerichteten freien Enden (13a, 14a) überlappen.