DE4404810C2 - Rumpfheck für ein Verkehrsflugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rumpfheck für ein Verkehrsflugzeug mit einer Druckkabine, wobei das Höhenleitwerk und das Seitenleitwerk direkt am Rumpfheck angeschlossen sind und die Flosse des Höhenleitwerks trimmbar ausgebildet ist.

Die Außenform eines Flugzeuges wird überwiegend aufgrund aerodynamischer Überlegungen festgelegt. Dies hat zur Folge, daß die Gestaltungsmöglichkeiten der tragenden Struktur sowie der Anordnung der einzelnen Ausrüstungskomponenten des Flugzeuges durch dessen äußere Form beschränkt sind. Bei Verkehrsflugzeugen mit direkt am Heck angeschlossenen Leitwerken stellt die Heckpartie einen besonders problematischen Bereich dar. Einerseits ist zur Realisierung eines wirksamen Leitwerks eine bestimmte äußere Leitwerks- und Heckform erforderlich, andererseits sind auf engem Raum alle Elemente zur Übertragung der betreffenden Kräfte und zur Sicher­ stellung der betreffenden Systemfunktionen auch des Höhenleitwerks unterzubringen. Bekannte Lösungen von Flugzeughecks stellen daher immer Kompromisse zwischen dem aerodynamisch Geforderten und dem struktur- bzw. systembezogen Machbaren dar. Ein weiterer Gesichtspunkt, der bei der Gestaltung eines Flugzeughecks eine Rolle spielt, ist der, daß das Heck an sich ein Teil des Rumpfes ist, der zur Aufnahme von Passagiersitzen bzw. Frachtstücken nicht optimal nutzbar ist, und daher so kurz wie möglich sein sollte, um Gewicht zu sparen.

Bei entsprechenden Flugzeugen durchdringt der Mittelkasten des Höhenleitwerks das Rumpfheck aus konstruktiven Gründen hinter dem Bereich der Rumpfspanten, woran das Seitenleitwerk angeschlossen ist, so daß eine Entkopplung der Leitwerkstrukturen erreicht wird.

Eine entsprechende Lösung ist der GB-Z Flight, 2. Januar 1982, Seite 16 und 17 zu entnehmen. Danach nimmt das Seitenleitwerk des Flugzeuges eine Position ein, die nicht die größtmögliche Länge seines Hebelarms um den Schwerpunkt des Flugzeuges ergibt, die aber im Hinblick auf das trimmbare Höhenleitwerk Vorteile bietet. Um denoch eine hinreichende Wirksamkeit des Seiten­ leitwerks sicherzustellen, ist dieses stark nach hinten gezogen, das heißt stärker gepfeilt, und weist außerdem eine relativ große Fläche auf. Das derartig vergrößerte Seitenleitwerk erfordert eine relativ große Profildicke, um die betreffenden Biegekräfte statisch zu beherrschen. Hierbei wird also die erforderliche Wirksamkeit durch Maßnahmen erkauft, die sich ungünstig auf das Gewicht und den Reibungswiderstand des Seitenleitwerks auswirken.

Der Übergang vom Rumpf zum Seitenleitwerk wird durch eine scharfkantige Hohlkehle gebildet. Diese unstetige Form des Übergangs ist aus aerodynamischer Sicht keineswegs optimal. Weiterhin ist bei dieser für den bekannten Stand der Technik exemplarischen Lösung von Nachteil, daß das Heck infolge seiner relativ schlanken Form einen relativ großen Teil der Gesamtrumpflänge beansprucht. Diese aus aerodynamischen Gründen gewählte Form steht einer Vergrößerung der Passagierkabine bei einer gegebenen Rumpflänge, und damit einer Verkürzung des Hecks, ent­ gegen. Demnach wird der Fachwelt ein Flugzeug vorgestellt, dessen Heckbereich von einem annähernd zylindrischen Rumpf, der eine Druckkabine umfaßt, gebildet wird. Das Höhenleitwerk, dessen Flosse trimmbar ausgebildet ist, und das Seitenleitwerk sind direkt am Rumpfheck ange­ schlossen, wobei im Heckbereich kein Haupttriebwerk angeordnet ist. Dabei ist das Höhenleitwerk stromab von den Spanten (des Rumpfes) angeschlossen, die das Seitenleitwerk tragen. Hierbei durchdringt der Mittelkasten des Höhenleitwerks das Heck in einem Spantbereich, der hinter den Spanten liegt, die das Seitenleitwerk tragen. Dieses Prinzip der Heckausbildung, das weit ver­ breitet ist, beruht auf den Vorteilen, die diese quasi Standard-Lösung mit getrennten (entkoppel­ ten) Anschlußbereichen für die Leitwerke in konstruktiver und statischer Hinsicht bietet. Dazu zählt unter anderem, daß die Konstruktion sowohl in struktureller als auch in kinematischer Hinsicht relativ überschaubar ist. Auch das Ablösungsverhalten dieser Heckform ist relativ unkritisch, da sich die Divergenz der betreffenden Heckströmung in Grenzen hält. Der wesentliche Nachteil dieser Lösung besteht allein darin, daß dieses Heck einen relativ großen Anteil an der Gesamtlänge des Rumpfes beansprucht, wonach die Möglichkeiten der Vergrößerung der Druck­ kabine, die eine Steigerung der Sitzkapazität umfassen würde, nicht nutzbar sind.

Aus der DE-Z Flugrevue, Dezember 1970, Seite 28 und 29 ist ein weiteres Rumpfheck bekannt, woran das Höhenleitwerk, dessen Flosse (auch hier) trimmbar ausgebildet ist, und das Seiten­ leitwerk im gleichen Spantbereich am Rumpfheck angeschlossen sind. Zwischen der Wurzel des Seitenleitwerks und dem Rumpfheck befindet sich ein Strahltriebwerk (Hecktriebwerk). Das Seitenleitwerk ist nicht direkt am Rumpfheck angeschlossen, weil zwischen der Leitwerkswurzel und dem Heck ein dem Außendurchmesser der Triebwerksgondel entsprechender Abstand besteht. Das Seitenleitwerk erscheint daher um den Außendurchmesser des Triebwerks noch oben ver­ lagert. Die Übertragung der Seitenleitwerkskräfte geschieht dadurch, daß dessen Holme an innerhalb der Triebwerksverkleidung angeordneten Spanten angeschlossen sind, die ihrerseits mit entsprechenden Spanten des Rumpfhecks verbunden sind.

Bei dieser Lösung ist der Mittelkasten des Höhenleitwerks (stromabwärts betrachtet) nicht hinter sondern zwischen den heckseitigen Spanten hindurch geführt, woran das Seitenleitwerk ange­ schlossen ist. Obwohl diese Maßnahme an sich einen Vorteil bezüglich des Seitenleitwerks- Hebelarms ergeben würde, wird dieser durch die Verlagerung des Seitenleitwerks nach oben wieder aufgehoben. Damit ist auch diese Lösung bezüglich Gewicht und Widerstand des Seitenleit­ werks nicht optimal. Bei alledem weiß der Fachmann im Flugzeugbau auch davon, daß bei einem Flugzeug mit einem Hecktriebwerk der rückwärtige Teil des Rumpfes mit Rücksicht auf die Schwerpunktlage nicht zu lang sein darf und in der Tat auch kürzer als bei anderen Flugzeugen ist, die üblicherweise kein Hecktriebwerk aufweisen. Infolge des kürzeren Hebelarms der Leitwer­ ke sind die Leitwerksflächen hier größer als bei anderen Flugzeugen ausgebildet. In dieser Situa­ tion ist es nicht ratsam, das Seitenleitwerk noch weiter nach vorn zu setzen, um die konstruktiven und funktionellen Vorteile der "Standardlösung" nach der vorgenannten Lösung (GB-Z Flight, 2. Januar 1982, Seite 16 und 17) zu genießen. Diese Lösung (nach der DE-Z Flugrevue, Dezember 1970, Seite 28 und 29) offenbart lediglich, daß ein Anschließen beider Leitwerke im gleichen Spantbereich zwar machbar ist, aber nur dann realisiert wird, wenn es sich nicht vermeiden läßt. Nach dieser Lösung wird das Problem gelöst, trotz des Hecktriebwerks zu einigermaßen vertret­ baren Leitwerksflächen zu gelangen. Sie zeigt zwar, daß es der Fachwelt an sich bekannt ist, beide Leitwerke im gleichen Spantbereich anzuschließen, was den Fachmann - auch aufgrund der erhaltenen Anregung(en) - aber dennoch nicht ohne weiteres dazu ermutigt, diese Lösung bei­ spielsweise bei einem Flugzeug nach der vorgenannten Lösung (GB-Z Flight, 2. Januar 1982, Seite 16 und 17) anzuwenden. Ihm ist nämlich auch klar, daß die Vorsehung einer derartigen Maßnahme zu einem aus aerodynamischer Sicht "zu kurzen" Heck mit entsprechenden Ablösungs­ problemen führen würde, ganz abgesehen davon, daß in diesem Fall ganz unterschiedliche sich auf engem Raum überlagernde strukturelle, statische und kinematische Probleme zu lösen wären. Eine Anregung dazu, das Heck nach der GB-Z Flight vom 2. Januar 1982 anhand der gezeigten Maßnahmen nach der DE-Z Flugrevue vom Dezember 1970 zu verkürzen, geht von der letzt­ genannten Veröffentlichung daher nicht aus.

Andere bekannte Flugzeuge der in Betracht kommenden Art weisen im Bereich des Rumpf/Seiten­ leitwerks-Überganges Befestigungsbeschläge auf. Diese sind zur Erzielung optimaler statischer Verhältnisse so angeordnet, daß sie die theoretische Außenkontur im Bereich des Überganges überragen, so daß entsprechende Verkleidungen notwendig werden.

Die damit verbundenen Aufdickungen im Bereich der Beschläge ergeben eine entsprechende Zunahme des Luftwiderstandes. Derartige Verkleidungen dienen bisher nur dazu, die äußere Formgebung der entsprechenden Bereiche eines Flugzeuges den aerodynamischen Erfordernissen anzupassen und tragen daher nicht zur Festigkeit der betreffenden Strukturen bei.

Die aus aerodynamischen Gründen immer vorhandene Verjüngung des Rumpfquerschnitts zur Heckspitze hin bewirkt eine Divergenz der Stromlinien im Heckbereich, die ihrerseits eine erhöhte Neigung der Strömung zur Ablösung mit sich bringt. Infolge der mehr oder weniger nach oben gezogenen Heckformen, auch "upsweep" genannt, treten diese Ablösungserscheinungen bevorzugt an der jeweiligen Heckunterseite auf. Die DE 35 26 472 A1 zeigt eine Rumpfheckmodifikation von Flugzeugen mit hochgezogener Heckquerschnittsform, die von der Kreisform abweicht. Hier­ bei wird vorgeschlagen, daß der Flächenschwerpunkt der an sich kreisrunden Spantquerschnitte nach unten verlegt wird, so daß auf der Unterseite des Querschnittes Außenwölbungen entstehen, jedoch die untere und die obere und die Seitengrenzkontur(en) unverändert im Querschnitt ver­ bleiben. Durch diese Maßnahme wird der Ablösungspunkt der Strömung auf der Heckunterseite von seiner bisherigen Position in eine weiter stromab gelegene Position verlagert, wodurch eine Reduktion des Druckwiderstandes erreicht wird. Mit dieser Druckschrift wird der Fachwelt ein Versuch belegt, die aerodynamischen Verhältnisse an einem gattungsgemäßen Heck zu verbessern. Hinweise zur Verkürzung des Hecks gegenüber der Gesamtrumpflänge oder auf eine vorteilhafte Anordnung des Höhenleitwerks am Heck sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Mit der US-A 3,476,336 wird ein weiteres Flugzeug offenbart, dessen Rumpf keinen zylindri­ schen Teil aufweist, bei dem (nur) das Seitenleitwerk direkt mit dem Rumpfheckbereich ver­ bunden ist. Das Höhenleitwerk bildet mit dem Seitenleitwerk eine T-Konfiguration, das somit in nicht gattungsgemäßer Art und Weise direkt mit dem Heck verbunden ist. Außerdem bildet das Heck keinen kegelartigen Übergang zur Heckspitze. Es bildet vielmehr einen Bereich von minima­ lem Querschnitt, der als Triebwerksträger dient. Die (reine) Lehre dieser Druckschrift kennt Wendepunkte, wenn (im Vergleich der Fig. 9 dieser Druckschrift) überhaupt, im Bugbereich. Die in den Fig. 15 und 16 der US-A 3,476,336 praktisch vorhandenen Wendepunkte ergeben sich zeichnerisch, wenn man zwischen einem Rumpf nach den Fig. 9 oder 10 der Druckschrift und dem besagten Triebwerksträger einen Übergangsbogen einfügt.

Bei dem in der DE-OS 23 52 763 gezeigten Flugzeug ergeben sich die Wendepunkte gleichfalls nach der vorbeschriebenen Maßnahme. Auch hier besteht ein bogenförmiger Übergang zwischen dem eigentlichen Rumpf (Nutzlastbereich) und einem Rumpfbereich von minimalem Querschnitt (Leitwerksträger).

Die DE-OS 25 08 138 zeigt ein Flugzeug mit einem (im Grundriß) deltaförmigen Rumpf. Sie offenbart weder einen zylindrischen Rumpf, der eine Druckkabine umfaßt, noch ein kegelartiges Heck. Die beispielsweise in den Fig. 5 und 7 entnehmbaren Wendepunkte befinden sich nicht im Anschlußbereich des Leitwerks.

Die DE-PS 263 008 zeigt schließlich ein Flugzeug, daß weder einen zylindrischen Rumpf noch ein kegelartiges Heck aufweist. Auch ihr sind keinerlei Anregungen und Hinweise zu entnehmen, die dazu führen würden, ein Heck dermaßen auszubilden, daß sich ein Querschnittsausgleich mit dem Leitwerk ergibt und eine Stromab-Verlagerung der Ablösung der Heckströmung erreicht wird.

Obwohl der vorerwähnte Stand der Technik (vereinzelt) Rumpfkonturen mit Wendepunkten offenbart, leisten diese Wendepunkte keinen Beitrag dazu, eine Stromab-Verlagerung der Heck­ strömung zu erreichen. Sie ergeben sich vielmehr durch einfaches zeichnerisches Einfügen von Übergangsradien. Dabei ergeben sich immer dann Wendepunkte, wenn die Krümmung einer vorhandenen Kontur und eines eingefügten Bogens unterschiedliche Vorzeichen haben. Diese Wendepunkte sind nicht im Anschlußbereich des Leitwerks angeordnet. Nach diesem Stand der Technik werden der Fachwelt keine Anregungen und auch keine Hinweise vermittelt, geeignete Maßnahmen zur Anordnung von Wendepunkten dafür vorzusehen, um einen Querschnittsausgleich mit dem Leitwerk eines Flugzeuges zu erreichen.

Auch das Flugzeug vom Typ "Boeing 747 SP", auf das sich der Fachbericht: "Boeing 747 SP roll­ out" (veröffentlicht unter: Flight International vom 22. Mai 1975, Seite 818 bis 822) bezieht, vermittelt der Fachwelt keinerlei weitere Anregungen dazu, an einem Flugzeugheck im Bereich der Leitwerksanschlüsse Wendepunkte anzuordnen. Gemäß diesem Fachbericht weist die "SP" eine neue kürzere Rumpfsektion (New Section) auf, wodurch die ursprünglich längere Version ersetzt wurde. Ein derartiges Unterfangen muß allerdings Wendepunkte zur Folge haben, wenn man scharfkantige Übergänge vermeiden will.

Die hier zweifellos vorhandenen, wenn auch nicht deutlich erkennbaren Wendepunkte dienen der Anpassung zweier im Prinzip unveränderter Sektionen an eine neue kürzere Sektion. Sie dienen folglich nicht zur Erreichung eines Querschnittsausgleichs mit Leitwerken. Daß dem so ist, wird der Fachmann aus der (dem Bericht zugehörenden) Darstellung der Boeing 747SP erkennen, wobei der Heckbereich gegenüber der ursprünglichen Version unverändert geblieben ist (No Change).

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Rumpfheck für ein Flugzeug so auszubilden, daß sich ein Querschnittsausgleich mit dem Leitwerk ergibt und eine Stromab-Verlagerung der Ablösung der Heckströmung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Maßnahmen angegeben.

Dabei ist insbesondere von Vorteil, daß sich außer einer besseren Raumausnutzung des Flugzeugrumpfes auch eine Senkung sowohl des Heckwiderstandes als auch des Heck-Gewichtes ergibt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Rumpfheck nach Stand der Technik,

Fig. 2 ein Rumpfheck gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Rumpfheck mit einer Rohraussteifung,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines neuen Hecks,

Fig. 5 die Draufsicht des Hecks nach Fig. 4,

Fig. 6 ein Diagramm der Querschnitts- und Umfangsverteilung im Heckbereich,

Fig. 7 einen Spantenriß eines bisherigen Hecks,

Fig. 8 einen Spantenriß eines neuen Hecks,

Fig. 9 einen Vergleich zweier Rumpf-Seitenleitwerks- Übergänge und

Fig. 10 die Einzelheit X nach Fig. 9.

Fig. 1 zeigt ein Rumpfheck 1 eines hier nicht weiter gezeigten Flugzeuges F. Auf das Heck 1 ist ein Seitenleitwerk 2 aufgesetzt, dessen Holme 3, 4, 5 über Anschlußbeschläge 6, 7, 8 an heckseitige Spante 9, 10, 11 angeschlossen sind. Anhand des Umrisses 12 ist die Position des Höhenleitwerks mit dem Mittelkasten 13 angedeutet. Die Stelle des Rumpfhecks 1, an der dieses vom Mittelkasten 13 durchdrungen wird, liegt hinter dem letzten der Spante 9, 10 und 11. Angaben wie "hinter" bzw. "vor" bedeuten in diesem Zusammenhang immer näher zum Rumpfende hin bzw. näher zur Rumpfnase hin gelegen. Vor dem Spant 9 befindet sich der sog. Druckspant 14, der die Druckkabine 15 nach hinten abschließt.

Fig. 2 zeigt demgegenüber eine Ausgestaltung der Erfindung im Form eines Rumpfhecks 16 mit einem Seitenleitwerk 17, das mit seinen Holmen 18 und 19 an die rumpfseitigen Spante 20 und 22 angeschlossen ist. Dabei ist zwischen diesen beiden Spanten ein Hilfsspant 21 angeordnet. Der Mittelkasten 23 des Höhenleitwerks durchdringt das Rumpfheck 16 im Bereich der Spante 20 bis 22, die das Seitenleitwerk tragen. Die hier mit 24 bezeichnete Druckkabine wird nach hinten durch den Druckspant 25 abgeschlossen. Das hier gezeigte neue Heck 16 ersetzt das oben gezeigte Heck 1, wobei die übrigen technischen Gegebenheiten des nicht dargestellten Flugzeuges F erhalten bleiben. Durch die Linie L, die die oberen Eckpunkte S und S' der Seitenleitwerke 2 und 17 miteinander verbindet, wird angedeutet, daß die x-Koordinaten beider Punkte von den entsprechenden Koordinaten der betreffenden Rumpfnase die gleiche Entfernung haben. Der Anschlußbereich des Seitenleitwerks an das Heck ist bei der neuen Heckausbildung gegenüber der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 deutlich nach hinten verlagert. Hierdurch werden bezüglich der äußeren und inneren Geometrie des Hecks folgende Möglichkeiten eröffnet.

• - Der Druckspant 25 kann nach hinten, also zur Heckspitze hin verlagert werden, was bei hinreichendem Rumpfquerschnitt den Einbau zusätzlicher Sitzreihen in die Kabine 24 ermöglicht.
• - Das Seitenleitwerk 17 kann mit kleinerer Pfeilung und kleinerer Fläche ausgebildet werden, was sowohl ein niedrigeres Strukturgewicht als auch einen niedrigeren Reibungswiderstand zur Folge hat.
• - Die Querschnittsform des Hecks kann aufgrund aerodynamischer Gesichtspunkte neu gestaltet werden.

Das Ausmaß einer möglichen Verlagerung des Druckspants 25, und damit auch der unmittelbaren Auswirkung auf die Geometrie der Kabine 24, wird durch die Strecke d deutlich. Der Mittelkasten 23 ist zur Sicherstellung der Trimmfunktion innerhalb der Heckstruktur um eine Querachse schwenkbar gelagert. Dabei erfolgt die Einleitung der Kräfte des Höhenleitwerks in das Heck 16 über die Spante 21 und 22. Eine übliche Schwenkverbindung zwischen dem Heck 16 und dem Mittelkasten 23 besteht beispielsweise darin, daß dieser über ein Gelenk mit entsprechend ausgerichteter Schwenkachse mit dem Heck verbunden ist. Die Einleitung der Trimmbewegung geschieht dabei durch einen selbsthemmenden Stellantrieb, etwa durch eine Stellstrebe mit zwei Enden, beispielsweise durch einen Spindelantrieb, dessen eines Ende in einem von dem besagten Gelenk entfernten Bereich des Mittelkastens angreift und dessen anderes Ende in einem heckfesten Punkt schwenkbar gelagert ist. Um eine unbehinderte Trimmbewegung zu ermöglichen, sind hierbei trapezförmige Ausschnitte in den seitlichen Heckschalen erforderlich, die ihrerseits durch Spaltabdeckungen in Form elastischer oder starrer mit dem Mittelkasten schwenkbarer Abdeckschilde verschlossen sind.

Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Schwenkverbindung, die darin besteht, daß seitens des Hecks eine quer orientierte Rohraussteifung 26 angeordnet ist, die ein Schwenkelement 27 mit dem Mittelkasten 23 aufnimmt. Hierdurch können die innerhalb des erfindungsgemäßen Kurzhecks auf engem Raum wirkenden Kräfte besser beherrscht werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß der betreffende Bewegungsspalt 28 auf einer Zylinderfläche um die Schwenkachse X liegt. Hierdurch kann das Problem der Spaltabdeckungen auf einfachere Weise gelöst werden, sofern die Funktionsfläche sorgfältig in den Strak integriert wird. Als Lager kommen Gleit- oder Wälzlager von entsprechendem Durchmesser in Betracht. Als Mittel zur Realisierung der Trimmbewegung sind vorzugsweise solche Antriebe denkbar, die eine drehende Bewegung liefern, beispielsweise Elektromotoren oder Hydraulikmotoren.

Bei der Gestaltung von Flugzeugkonfigurationen ist man allgemein bestrebt, deren Verhalten durch geeignete Formgebung günstig zu beeinflussen. Dies geschieht durch Stromlinienkonturierung. Dabei besteht eine wichtige Zielrichtung darin, den Interferenzwiderstand aerodynamischer Anordnungen, beispielsweise einer Rumpf/Flügel-Anordnung, zu reduzieren. Als Interferenzwiderstand wird die Differenz des gemessenen Gesamtwiderstandes und der rechnerischen Summe der Einzelwiderstände, in diesem Falle von Rumpf und Flügel, bezeichnet. Im Falle eines Hecks mit direkt angeschlossenem Höhen- und Seitenleitwerk ist die Reduzierung des Interferenzwiderstandes besonders wichtig.

Damit die durch die Verlagerung des Seitenleitwerks erreichte Verkürzung des Hecks keine nachteiligen Auswirkungen auf das aerodynamische Verhalten des Hecks hat, weist dieses eine durch Sromlinienkonturierung neu gestaltete äußere Geometrie auf.

Die Fig. 4 und 5 zeigen diese neue Geometrie. Diese wird anhand einer normierten Darstellung mit einem bisherigen Heck verglichen. Dabei ist der Wert x/l = 1 der Länge des bisherigen Hecks zugeordnet. Die Querschnitte des neuen Hecks, mit Vollinien dargestellt, zeigen von links nach rechts bis etwa zum Wert x/l = 0,4 zunächst eine geringere Abnahme als das gestrichelt dargestellte bisherige Heck. Im Bereich etwa von x/l = 0,4 bis 0,6 erfolgt die Abnahme der Querschnittsflächen dann rascher als bei dem bisherigen Heck, um anschließend etwa ab x/l = 0,6 bis zum Ende des Hecks wieder langsamer abzunehmen. Aufgrund der neuen Querschnittsverteilung im Heckbereich ergibt sich, daß mindestens die obere Konturlinie k_o und die beiden seitlichen Konturlinien k_l, k_r jeweils einen Wendepunkt aufweisen. Ein weiteres Merkmal der neuen Heckform besteht darin, daß die Projektion der seitlichen Konturlinien k_l und k_r etwa ab dem Wert x/l = 0,3 nach unten konvex gekrümmt ist. Aufgrund dieser Merkmale kann das neue Heck ca. 12% kürzer als das bisherige sein, ohne daß dies zu nachteiligen aerodynamischen Wirkungen führt. Die vorteilhafte Verkürzung des Hecks wird dadurch deutlich, daß das Ende des neuen Hecks etwa an der Stelle x/l = 0,88 liegt. Die Heckform mit den besagten Wendepunkten ist das Ergebnis einer systematischen Stromlinienkonturierung. Der aufwärts gerichtete Verlauf der unteren Konturlinie resultiert z. T. immer aus der Forderung, daß am Heck während der beim Start stattfindenden Rotation zu jeder Zeit eine hinreichende Bodenfreiheit besteht. Die aus Fig. 4 erkennbare Verlagerung der Spitze des neuen Hecks nach unten erfolgt aus Gründen der Aerodynamik. Auf das Verhalten bei der Rotation hat diese Maßnahme keinen Einfluß, da die Heckspitze außerhalb des bei der Rotation kritischen Bereiches liegt.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, woraus der Verlauf des normierten Rumpfquerschnitts A/A_max sowie des jeweiligen normierten Umfangs U/U_max in Abhängigkeit von der normierten Hecklänge x/l hervorgeht. Beide Funktionen sind durch Vollinien dargestellt, wobei der Querschnittsverlauf durch die Kurve k₁ und der Verlauf des Umfangs durch die Kurve k₂ aufgezeigt ist. Zur Gegenüberstellung des neuen Hecks mit einem bisherigen sind dessen entsprechende Funktionen k₁, bzw. k₂, gestrichelt dargestellt. Dabei sind die Hecklängen durch eine Normierung so umgerechnet, daß das Ende des bisherigen Hecks und das Ende des neuen Hecks an der Stelle x/l = 1 liegt. Es fällt auf, daß sowohl k₁, als auch k₂, einen relativ geradlinigen Verlauf zeigen, wohingegen die Funktionen A/A_max und U/U_max jeweils etwa bei x/l = 0,6 einen Wendepunkt aufweisen. Der Bereich, in dem beide Wendepunkte liegen können, liegt bei 0,5 < x/l < 0,7.

Fig. 7 zeigt einen Spantenriß eines bisherigen Hecks. Dabei definiert das Achsenkreuz die Lage der Rumpfachse. Die einzelnen Spante sind im wesentlichen kreisförmig, wobei die Heckspitze um eine Höhe h1 relativ weit oberhalb der Rumpfachse liegt. Die seitlichen Abflachungen sollen den Anschluß einer trimmbaren Höhenflosse erleichtern.

Fig. 8 zeigt schließlich einen Spantenriß eines neuen Hecks. Hierbei liegt die Heckspitze nur um die relativ kleine Höhe h2 oberhalb der Rumpfachse. Die Form der einzelnen Spante ist so ausgebildet, daß der erzeugende Seitenmeridian jeweils nahe bzw. unterhalb der Rumpfachse verläuft, wobei die Spantquerschnitte auf der Unterseite des Hecks eine abgeflachte, annähernd geradlinige Form aufweisen. Im übrigen sind die Spantformen im Heckbereich nicht auf eine bestimmte Geometrie beschränkt, sondern können aufgrund von Zweckmäßigkeitserwägungen festgelegt werden, wobei jedoch wichtig ist, daß die vorbeschriebene Querschnitts- und Umfangsverteilung verwirklicht wird.

Fig. 9 zeigt einen Vergleich eines bisherigen mit einem neuen Rumpf-Seitenleitwerks-Übergang anhand eines Schnittes durch den betreffenden Heckbereich. Dabei ist die bisherige Querschnittsform durch eine Strich-punktierte Linie 29 und die neue Form durch eine Vollinie 30 dargestellt. Damit der durch die erfindungsgemäß gezielt herbeigeführte Verkopplung der Seitenleitwerks- mit der Höhenleitwerks-Struktur in Verbindung mit der reduzierten Pfeilung des Seitenleitwerks verursachte Interferenzwiderstand niedrig gehalten wird, weist das Seitenleitwerk ein relativ dünnes Profil auf. Das bisherige Seitenleitwerk weist an seiner Wurzel eine Dicke von w₁ auf. Im Bereich des Übergangs zwischen dem Heck und dem Seitenleitwerk verläuft jeweils eine Hohlkehle, mit einer Beschlagsverkleidung 31, 32. Fig. 10 zeigt Einzelheiten des neuen Seitenleitwerks. Die Dicke w₂ an der Wurzel des neuen Seitenleitwerks ist gegenüber der bisherigen auf etwa 1/3 reduziert. Der Übergang vom Heck zum Seitenleitwerk 17 ist entsprechend den aerodynamischen Erfordernissen beidseitig so durch je eine gekrümmte Fläche gebildet, daß anstelle scharfkantiger Übergänge jeweils ein stetig gekrümmter Übergangsbereich 33, 34 entsteht. Um im Wurzelbereich des Seitenleitwerks 17 trotz des dünnen Profils eine ausreichende Festigkeit sicherzustellen, besteht eine Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Übergangsbereiche 33, 34 des Seitenleitwerks zum Rumpf als tragende Struktur ausgebildet ist.

Claims (8)

1. Rumpfheck für ein Verkehrsflugzeug mit einem vorwiegend zylindrischen Druckkabi­ nenbereich, wobei das Höhenleitwerk und das Seitenleitwerk direkt am Rumpfheck ange­ schlossen sind und das Heck den Übergangsteil des Rumpfes vom zylindrischen Teil der Druckkabine bis zur Heckspitze bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Konturlinie (k₀) und die beiden seitlichen Konturlinien (k₁, k_r) des Hecks im Bereich der Leitwerksanschlüsse jeweils einen Wendepunkt aufweisen.

2. Rumpfheck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitens des Hecks (1, 16) eine quer orientierte Rohraussteifung (26) angeordnet ist, die ein Schwenk­ element (27) mit einem Mittelkasten (23) des Höhenleitwerks aufnimmt, wobei letzterer das Rumpfheck (1, 16) im Bereich der Spante (20, 22) durchdringt, die das Seitenleitwerk tragen.

3. Rumpfheck nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwen­ kleitwerk (27) mittels Gleitlagern innerhalb der Rohraussteifung (26) gelagert ist.

4. Rumpfheck nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkelement (27) mittels Wälz­ lagern innerhalb der Rohraussteifung (26) gelagert ist.

5. Rumpfheck nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der notierten Querschnittsfläche (A/A_max) im Bereich der normierten Hecklänge (0,5 < x/l < 0,7) einen Wendepunkt aufweist.

6. Rumpfheck nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf des normierten Heckumfangs (U/U_max) im Bereich der normierten Hecklänge (0,5 < x/l < 0,7) einen Wendepunkt aufweist.

7. Rumpfheck nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich des Seitenleitwerks zum Rumpf als tragbare Struktur ausgebildet ist.

8. Rumpfheck nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spantquerschnitte auf der Unterseite des Hecks eine abgeflachte, annähernd geradlinige Form aufweisen.