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Flugzeug mit frei umlaufenden, durch den Winddruck angetriebenen Tragflächen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug mit frei umlaufenden, durch den Winddruck
angetriebenen Tragflächen. Die einzelnen Tragflächen derartiger Flugzeuge sind an
einem ihre Drehachse bildenden Teil derart angelenkt, daß sich jede Tragfläche jederzeit
so einstellen kann, daß sich die durch die Drehung hervorgerufene Fliehkraft und
die Auftriebskraft im Gleichgewicht halten. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere
Verbesserungen und Abänderungen der Tragflächen unter Berücksichtigung aerodynamischer
Anforderungen.
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Bei Flugzeugen mit Tragflächen dieser Art hat sich nämlich herausgestellt,
daß jede Tragfläche in der Nähe ihrer Wurzel während eines Teils ihrer Umdrehung
mit dem entsprechenden Luftstrom einen Winkel bildet, der größer ist, als es dem
Höchstwert desAuftriebes entsprechen würde. In diesem Fall erzeugen aber die inneren
Abschnitte der Tragflächen wenig Auftrieb und beträchtlichen Luftwiderstand.
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Durch seitlichen Luftwiderstand treten ferner Verluste ein, die durch
die Oberflächenreibung der Tragflächen mit der Luft entstehen. Da die Tragflächen
nahe ihrer Spitze wesentlich zu den durch seitlichen Luftwiderstand hervorgerufenen
Verlusten beitragen, sind nach der Erfindung gerade diese Teile -der Tragflächen
abgeändert worden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht also darin,
einen Flügel derart auszubilden, daß das Hauptverhältnis zwischen Auftriebs- und
Widerstandskraft verbessert ist. Zu diesem Zweck ist jede der Tragflächen des Flugzeuges
nach der Erfindung so ausgebildet, daß der nahe der Drehachse liegende Teil der
Tragfläche zur Verringerung des Stirnwiderstandes so schmal ist, daß er nur als
Halteglied für den sich an ihn anschließenden wirksamen Teil dient, dessen Breite
bis zu einer in der äußeren Hälfte der Gesamtlänge der Tragfläche liegenden Stelle
zunimmt und von dort bis zum Ende wieder abnimmt oder gleich bleibt, während der
aerodynamische. Einfallwinkel des wirksamen Teils der Tragfläche nach deren Ende
zu wächst. .
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Es ist bereits bei Flugzeugen vorgeschlagen worden, die Antriebspropeller
so auszubilden, daß die Wurzel des Propellers verhältnismäßig schmal ist, während
seine Breite in der äußeren Hälfte auf einen Höchstwert wächst, dann aber nach der
Spitze zu abnimmt. Dies geschah jedoch bei derartigen Propellern aus ganz anderen
Gründen als bei den frei umlaufenden Tragflächen von Flugzeugen der geschilderten
Art. Bei einem sich in einer wagerechten Ebene drehenden Auftriebspropeller strömt
die Luft durch den von den Propellerflügeln beschriebenen
Kreis
nach unten, während die Luft bei frei umlaufenden gelenkig angeordneten Tragflächen
von unten nach oben strömt, weil die Hauptdrehebene infolge der gelenkigen Verbindung
i der Tragflächen gegenüber der Luftströmung nach rückwärts geneigt ist. Infolge
dieser gelenkigen Verbindung werden die dem Luftstrom entgegeneilenden Tragflächen
angbhoben. Die höchste Stellung der Tragflächen ist von der mehr oder weniger schnellen
Vorwärtsbewegung des Flugzeuges abhängig. Die in der Nähe der Wurzel liegenden Teile
eines Propellers arbeiten während des größten Teiles der Drehung unter einem negativen
Einfallwinkel; niemals aber nehmen diese Teile des Propellers ähnliche Stellungen
ein wie die inneren Teile der Tragflächen von sich vorwärts bewegenden Flugzeugen
mit frei umlaufenden, gelenkig miteinander verbundenen Tragflächen.
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Wenn die Tragflächen selbst schwer genug sind, um während der Drehung
die erforderliche Fliehkraftkomponente aufrechtzuerhalten, wird jede der Tragflächen,
auf das Profil der Längskante gesehen, zweckmäßig gerade ausgebildet. Wenn es sich
aber andererseits als nötig erweist, die Spitzen der Tragflächen zu belasten, um
die Fliehkraftkomponente-aufrechtzuerhalten, so wird das Längskantenprofil vorzugsweise
gekrümmt ausgebildet, und zwar konvex nach oben gekrümmt. Die Tragflächen werden
in diesem Falle gemäß der Erfindung anstatt aus einer von ihrer Wurzel bis zur Spitze
zusammenhängenden Kurve aus zwei oder mehreren, im wesentlichen geraden Teilen gebildet,
die durch bogenförmige Abschnitte miteinander verbunden sind.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
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Abb. x, z imd3 zeigen Grundrisse verschiedener Tragflächenformen.
Die Wurzel A jeder Trag--Räche ist mit Hilfe von Gelenken mit der Dreh achsefürdasganzeTragflächensystemverbunden.
Die Tragflächenspitze ist mit B bezeichnet. Wie die Abbildungen erkennen lassen,
ist nur ein Teil jeder Tragfläche als wirksame Auftriebsfläche ausgebildet. Die
an der Wurzel A: gelegenen Stellen der Tragflächen sind nur etwa so schmal wie der
Traghohn ausgebildet. Die größte Breite der Tragflächen liegt in allen Fällen zwischen
der Tragflächenmitte, in deren Längsrichtung gerechnet, und dem äußeren Viertel
ihrer Gesamtlänge, von der Wurzel aus gemessen.
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In Abb. q. ist ein Ausführungsbeispiel einer Tragfläche mit verschiedenen
Einfallwinkeln dargestellt; die Zahlen geben die Größe der Einfallwinkelin den entsprechendenTragflächenquerschnitten
an. Wenn auch die in Abb. q. dargesteUteTragfläche bezüglich ihrerwirksamen Teile
im wesentlichen an allen Stellen gleich breit ausgebildet ist, können doch verschieden
große Einfallwinkel auchbei anderen Tragflächenformen Anwendung finden.
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Abb. 5 und 6 zeigen Grundrisse von Tragflächen, die ein besonders
gutes Aspektverhältnis haben und mit nur geringfügigen Änderungen für fast alle
Flugzeugtypen mit umj laufendenTragflächenAnwendungfindenkönnen. Die größte Breite
der Tragflächen liegt hier zwischen der Tragflächenmitte und zwei Dritteln der Gesamtlänge,
von der Wurzel der Tragfläche an gemessen. Die größte Breite erstreckt sich dabei
über den größten Teil der wirksamen Fläche.
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Die in Abb. 6 gezeigte Tragflächenform gleicht hinsichtlich ihrer
aerodynamischen Verhältnisse der in Abb. 5 dargestellten Form, jedoch mit der Ausnahme,
daß ihr Aspektverhältnis etwas größer, die größte Breite aber kleiner ist und schneller
nach den Tragflächenspitzen zu abnimmt als bei der in Abb. 5 dargestellten Ausführungsform.
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Abb. 7 stellt einen Querschnitt in größerem Maßstabe nach der Linie
A-B der Abb. 6, d. h. eine typische Querschnittsform der Tragflächen in der Nähe
ihrer Wurzel dar. Die Traghohnbreite y kann so klein wie möglich sein, um Wirbelbildungen
oder Wirbelverluste zu vermeiden.
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Abb. 8 und g zeigen typische Längsschnitte der Tragflächen gemäß der
Erfindung; bei der Ausführungsform nach Abb. 8 sind zwei und bei derjenigen nach
Abb. g drei gerade Tragflächenabschnitte durch bogenförmig ausgebildete Teile Z
miteinander verbunden.
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Abb. io zeigt im Schnitt eine gebogen ausgeführte Tragfläche, die
aus zwei geraden, durch einen bogenförmigen Abschnitt Z miteinander verbundenen
Teilen besteht, und deren Spitze belastet ist, um die Fliehkraft in der erforder-
j lichen Größe aufrechtzuerhalten.