DE508855C - Einrichtung zur Steigerung des Auftriebes von Flugzeugfluegeln - Google Patents

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung zur Steigerung der Tragfähigkeit von Flugzeugflügeln, die sich dadurch kennzeichnet, daß mindestens ein Drehflügel, der um seine Längsachse umlaufen kann, unterhalb der Ebene eines Tragflügels längs dessen hinterem Rand in der Weise angeordnet ist, daß seine Umdrehung in Verbindung mit der Fortbewegung des Flugzeuges eine nach aufwärts gerichtete Komponente ergibt, welche die Tragfähigkeit des Flugzeuges erhöht. Der Drehflügel kann entweder selbsttätig durch den relativen Wind oder durch eine besondere Kraftquelle in Umlauf versetzt werden. Auch kann eine geeignete Vorrichtung zum Anlassen des Drehflügels vorgesehen werden.

Die Zeichnung zeigt die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen, und zwar-Abb. ι in Ansicht von oben ein Flugzeug, das an seinen Tragflügeln mit der neuen Einrichtung versehen ist, Abb. 2 in Seitenansicht einen mit einem Drehflügel ausgerüsteten Flugzeugtragflügel, Abb. 3 ein Kurvenbild der auf den Drehflügel einwirkenden Kräfte, Abb. 4 in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch die Anlaß- und Steuervorrichtung der Drehflügel, Abb. 5 und 6 in Seitenansicht und Ansicht von oben einen mit einem Drehflügel und einem beweglichen Hilf sflügel ausgerüsteten Tragflügel eines Flugzeuges, Abb. 7, 8 und 9 in Vorder- und Rückansicht und im Querschnitt eine abgeänderte Ausführungsform des Drehflügelantriebes und Abb. 10 die Wirkungsweise des Drehflügels an Hand von Auftriebkurven.

Gemäß Abb. 1 und 2 sind unterhalb der Tragflügel 1 des Flugzeuges B an den von diesen ausgehenden Armen 2, 2' zwei längliche, um ihre Längsachse drehbare Flügel A gelagert, die mit Endscheiben 4 versehen sind und sich längs des hinteren Randes der Tragflügel erstrecken. Die Arme 2, 2' sind, wie Abb. 4 zeigt, hohl ausgebildet und enthalten die Mittel zum Antrieb und Steuern der Drehflügel A, deren Wellen 51 in den in die Armwände eingebauten Kugellagern 3 umlaufen. Die Arme 2' enthalten in ihrem Innern die auf der zugehörigen Welle 51 sitzende Ein- und Ausrückkupplung 12, χ 2' und den am Kupplungsteil 12 angreifenden Winkelhebel 13, der durch die Zugdrähte 14, 14' vom Flugzeugführer verstellt werden kann. Das auf der Welle 51 lose sitzende Kegelrad 11 kann durch die Kupplung 12, 12' zum Eingriff mit dem mit dem Freilauf 10 verbundenen Kegelrad 9 gebracht werden, das auf der Achse 8 der Luftschraube 7 angebracht ist, die am

vorderen Rande des einen oder anderen Tragflügels ι gelagert ist und vom relativen Wind angetrieben wird.

Im Innern der Arme 2 sitzt auf der Welle eine Ein- und Ausrückkupplung 5, 5', an deren Teil 5' eine Bandbremse 6 angreift, die vom Flugzeugführer mittels des Draht- oder Seilzuges 15 zur Wirkung gebracht werden kann, während zur Bedienung der Kupplungs, 5' der Zugdraht 16 dient, der über die Rillenscheibe 17 an den Ansatz 18 des Kupplungsteiles 5 herangeführt ist. Die Kupplungsscheibe 5, die auf der Welle 51 axial verschiebbar ist, steht unter der Wirkung der Feder 19, die sie ständig auf die andere Kupplungsscheibe 5' zu drücken sucht, die fest mit der Welle 5 r verbunden ist. An der Kupplungsscheibe 5 sind mehrere, z. B. zwei halbkugelige Vorsprünge 20 vorgesehen, die zum Eingriff in entsprechende halbkugelige Aussparung-en 20' der Kupplungsscheibe S' gebracht werden können, welche auf einem der Ebene des festen Segelwerks parallelen Scheibendurchmesser liegen. An den Enden der mit der Kupplungsscheibe 5 fest verbundenen Hebel 21, 21' greifen zwei Zugdrähte an, deren andere Enden mit einem im Handbereiche des Flugzeugführers liegenden Hebel verbunden sind. Mittels dieses Hebels kann der Führer die Winkellage der Ein- und Ausrückkupplung 5, 5' und somit auch der Welle 51 ändern und die Neigung des Drehflügels A nach Belieben einstellen, wenn er vorher die Kupplung 5, 5' eingerückt hat.

Die Vorrichtung nach Abb. 1 bis 4 arbeitet wie folgt: Wenn die beiden Kupplungen 5, 5' und 12, 12' ausgerückt und daher der zugehörige Drehflügel vollkommen frei ist, bringt der Flugzeugführer beim Start zunächst mittels des Zuges 14 und des Hebels 13 die Reibungskupplung 12, 12' zur Wirkung, so daß die Drehbewegung der Luftschraube 7 auf den Drehflügel A im Sinne des Pfeiles der Abb. 2 übertragen wird. Der Drehflügel A beginnt selbsttätig unter dem Antriebe des relativen Windes umzulaufen, und der Führer kann jetzt die überflüssig gewordene Kupplung· 12, 12' ausrücken.

Die Zusammensetzung der Drehbewegung des Flügels A und der Fortbewegung des Flugzeuges ergibt (vgl. Abb. 3) eine aufwärts gerichtete, geneigte Resultante R₁ welche in zwei Komponenten χ und y zerfällt, von denen die eine χ waagerecht und die andere y senkrecht aufwärts gerichtet ist. Es ist klar, daß dadurch die Tragfähigkeit des Flugzeuges ebenso wie dessen Widerstand gesteigert ist. Der Wert des sich auf den Nutzeffekt beziehenden Verhältnisses Ky ; Kx ist jedoch bei negativen Einfallwinkeln und bei positiven Einfallwinkeln in der Nähe von Null höher als bei einem mit derartigen Drehflügeln nicht ausgestatteten Tragflügel. Bei normalen Einfallwinkeln nimmt die Tragfähigkeit zu, während der Nutzeffekt kleiner ausfällt als bei einem Tragflügel ohne Drehflügel. In jedem Falle bleibt der Nutzeffekt konstant innerhalb eines Bereiches variabler Einfallwinkel von etwa 15" zwischen kleinstem und größtem Einfallwinkel.

In dem auf Grund von Versuchen gewonnenen Kurvenbild der Abb. 10 sind die Werte von Ky als Abszissen in Abhängigkeit von den Werten Kx als Ordinaten aufgetragen. Die Kurvet gilt für einen Hauptflügel ohne Drehflügel, die Kurve Z? für einen Hauptflügel mit einem in seiner Stellung gesperrten Drehflügel und die Kurve D für einen Hauptflügel mit einem frei drehbaren Drehflügel. Der Vergleich der Kurven bestätigt, daß die Verbindung von Flugzeugflügel und Drehflügel in der Art der Erfindung eine wesentliche Erhöhung der Tragkraft bei nur geringer Verminderung des Wirkungsgrades gegenüber der Verwendung des Tragflügels allein hervorbringt und dabei keine Bildung von schädlichen Wirbeln hinter der Tragfläche stattfindet.

Die Vermehrung der Tragkraft erreicht, wie die Kurven erkennen lassen, für gewisse Stellungen des Drehflügels 5o°/₀ der Tragkraft des Flugzeugflügels bei einer Verminderung des Flügelwirkungsgrades nur um 20 °/o- Die größte Steigerung des Auftriebsbeiwertes tritt bei dem Flügelanstellwinkel ein, für welchen ein Maximum von Ky für den Tragflügel allein vorhanden ist. Bei dieser Maximalerhöhung von 50 % beträgt die Wirkungsgradverminderung etwa 30 %·

Gemäß dem Maxknalwirkungsgrad, der bei Verwendung des Drehflügels für geringere Anstellwinkel auftritt, entspricht einer Verminderung von 20 % des Wirkungsgrades eine Erhöhung der Tragfähigkeit um 37 °/o· Der der Tragfähigkeit Null entsprechende Winkel für den Tragflügel allein und für das System Tragflügel-Drehflügel verändert sich um wenige Grade. Trotz ungefähr unveränderter Beibehaltung des Feldes der möglichen Anstellwinkel steigen die Werte von Ky rascher von Null bis zum Maximum und erreichen einen höheren Maximalwert.

Ferner ist eine Verminderung von etwa 20 °/o der Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeuges und eine Verminderung von 14 % der Abstiegs- und Aufstiegsgescliwindigkeit vorhanden. Diese Eigenschaft, verbunden mit dem anderen Vorteil der Erfindung, die Drehbewegung des kleinen Flügels dadurch anhalten zu können, daß man ihn derart ins Gleichgewicht bringt, daß seine Sehne mit der des Flügels parallel ist, bietet ohne er-

hebliche Beeinträchtigung der -wesentlichen Merkmale des gewählten Profils die Möglichkeit, bei jedem beliebigen, auch fertig gebauten Flugzeug die Schnelligkeitsgrenze zu erweitern und trotzdem die Maximalgeschwindigkeit in der Nähe ihres ursprünglichen Wertes zu halten.

Um das Flugzeug in der Querrichtung um seine Längsachse zwecks Wiederherstellung

ίο des Gleichgewichtes oder zur Änderung der Flugrichtung zu verstellen, zieht der Führer mittels des Zuges 15 die Bremse 6 an dem Drehflügel A des zu senkenden Tragflügels 1 an. Auf diese Weise verringert er die Umfangsgeschwindigkeit und die Tragfähigkeit des gebremsten Drehflügels A und somit auch die Tragfähigkeit des zugehörigen Tragflügels i. Wenn die Tragfähigkeit des anderen Tragflügels 1 unverändert gehalten wird, so

so wird dieser Tragflügel 1 trachten, sich emporzuheben.

Die Anwendung der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Bombenabwurfflugzeugen. In diesem Falle kann der Flugzeugführer nach Erschöpfung seines Bombenvorrats die größte Geschwindigkeit dadurch erreichen, daß er langsam und gleichzeitig die Bremse 6 und die Kupplung 5, 5' zur Wirkung bringt. Infolge der Lage der Vorsprünge 20 und der zugehörigen Aussparungen 20' wird der Drehflügel A in zum Tragflügel 1 paralleler Lage zum Stillstand gebracht. Nach Erreichen dieser Lage kann der Führer den Drehflügel^ mittels der Zugdrähte, die an den Enden der mit der Scheibe S fest verbundenen Hebel 21, 21' angreifen, wie einen gewöhnlichen kleinen Steuerflügel handhaben. Auf diese Weise werden die günstigsten Verhältnisse für den Normalflug verwirklicht. Wie Abb. 5 und 6 zeigen, kann am Tragflügel auch noch ein besonderer beweglicher Hilfsflügel 22 vorgesehen sein, der mittels des Zugdrahtes 23 verstellbar ist und hinter dem Drehflügel A liegt. Die in Abb. 7 bis 9 dargestellt abgeänderte Ausführungsform der Triebvorrichtung zum Anlassen des Drehflügels A enthält als Kraftquelle eine Windturbine 24, die zusammen mit einem Reibungsrad 25 auf einer gemeinsamen Achse 26 im Gehäuse 27 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 27 ist mittels des Zapfens 28 an dem Arm 2 schwingbar befestigt und steht unter der Einwirkung einer Rückhohlfader 29. Das Ausschwingen des Gehäuses 27 kann durch den vom Führersitz aus bedienbaren Drahtzug 31 bewirkt werden, der mittels des Hebels 30 das Gehäuse 27 verstellt. Die Antriebsluft wird der Windturbine 24 durch die mit einem erweiterten Mundstück 33 versehene Röhre 32 über die Einlaßöffnung 34 zugeführt, die beim Ausschwingen des Gehäuses 27 freigegeben wird. Der Zapfen 28 liegt exzentrisch zu der Achse 51 des Drehflügels, so daß beim Anziehen des Drahtzuges 31 das Reibungsrad 25 sich an das auf der Achse 5 festsitzende Reibungsrad 25' anlegt.

Zur Bremsung des Drehflügels dient ein am Hebel 25 angebrachter Reibungsklotz 36, der mittels des Drahtzuges 37 an das auf die Achse 51 aufgekeilte Rad 38 angedrückt werden kann und den eine Feder 44 von diesem Rade zu entfernen sucht. Der Reibungsklotz 36 ist in einem besonderen Rahmen 39 geführt, der am Hebel 35 befestigt ist und an dem der Drahtzug 37 angreift. Eine am Rahmen 39 abgestützte Feder 40 strebt, den Klotz 36 an das Rad 38 anzulegen. In einer Aussparung des Klotzes 36 ist ein Riegel 41 verschiebbar, der unter Zwischenschaltung einer Feder 42 an dem Rahmen- 39 auf ruht. Ist der Drehflügel bei angezogenem Drahtzug 37 in Ruhelage, so liegt der Klotz 36 an dem Rad 38 an und der Riegel 41 greift mit seinem halbkugeligen Ende in eine entsprechend geformte Aussparung des Rades 38 ein.

Um den Drehflügel anzulassen, gibt der Flugzeugführer den Drahtzug 37 frei, so daß die Feder 44 die Bremsung des Rades 38 aufheben kann, indem es den Klotz 36 und den Riegel 41 von diesem Rad entfernt. Gleichzeitig bringt der Führer mittels' des Drahtzuges 31 das Gehäuse 27 zum Ausschwingen aus der Lage, in welcher es durch die P'eder 29 gehalten wird. Jetzt dringt die Luft durch die Röhre 32 und die Einlaßöffnung 34 in die Windturbine 24 ein, die infolgedessen zu laufen anfängt. Bei dem weiteren Ausschwingen des Gehäuses 27 um den Zapfen 28 legt sich das Reibungsrad 25 an das Reibungsrad 25' und bringt den Drehflügel zum Anlaufen. Der Drahtzug 31 kann dann wieder losgelassen werden. Zur Bremsung und Verriegelung des Drehflügels braucht man nur an dem Drahtzug 37 zu ziehen, wodurch zunächst der Klotz 36 mit dem Rad 38 in Berührung kommt und einen sanften Anfang der Bremswirkung ergibt, während bei dem weiteren Anziehen des Drahtzuges 37 sich auch der Riegel 41 dem Rad 38 nähert und schließlich in die Aussparung 43 verriegelnd eingreift.

Statt durch den relativen Wind kann der Antrieb des Drehflügels durch eine besondere Kraftquelle erfolgen, um eine größere Umfangsgeschwindigkeit zu erzielen und dadurch den Wirkungsgrad des Flugzeuges zu steigern. Die Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit kann auch durch Wahl eines geeigneten Übersetzungsverhältnisses des Drehflügelantriebes, z. B. des Kegelräderpaares 9, 11 der Abb. 4 und des Reibungsräderpaares 25, 25' der Abb. 7 und durch passende Bremsung des antreibenden Windmotors, z. B. der

Luftschraube 7 der Abb..4 und der Turbine der Abb. 7, erreicht, werden. Die Tragfähigkeit des- Flugzeuges erfährt dabei eine Zunahme und dessen ,Ge^amtwiderstand eine Abnahme, da die Tragfähigkeit eine Funktion des Verhältnisses zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des Drehflügels und der Geschwindigkeit des relativen Windes ist.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steigerung des Auftriebes von Flugzeugfiügeln, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein um eine parallel zur Flügelaustrittskante liegende Achse umlaufender Drehflügel (A) unterhalb der Flügelaustrittskante angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf des Drehflügels (A) durch den Fahrtwind oder eine besondere Kraftquelle ohne oder mit Zwischenschaltung einer die Umlaufgeschwindigkeit steigernden Übersetzung erfolgt und Mittel zum Sperren des Drehflügels in der während des Fluges gewünschten Lage vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine zwischen Antriebseinrichtung (Windmotor 7, 24 bzw. Kraftwelle) und Drehflügel (A) angeordnete ein- oider ausrückbare Kupplung (12, 12.' oder 25, 25'; Abb. 4 und 7 bis 9).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Bremse 6 ader 36 und einer den Drehflügel (a) in einer bestimmten Winkelstellung mit Bezug auf den Tragflügel haltenden Verriegelungsvorrichtung (20,20' oder 41,43; Abb. 4 und 7 bis 9).

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehflügel (A) in hohlen Tragarmen (2, 2') gelagert ist, in deren Innerem die ein- und aus rückibare Kupplung (12,12'), dieBremse

(6) und die Verriegelungsvorrichtung "(20, 20') eingebaut sind (Abb. 4).

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung aus einer ein- und ausrückbaren Kupplung (5, 5') besteht, bei welcher die beiden Kupplungsteile mittels ineinander passender Ansätze (20) und Aussparungen (20') zum Eingriff kommen und der eine Kupplungsteil (5') fest auf der Drehflügelachse (51) sitzt und mit dieser Achse durch die Bremse (6) stillgesetzt werden kann, während der andere Kupplungsteil (5) durch einen Drahtzug (16) entgegen der Wirkung einer Feder sich auf der Drehflügelachse (51) axial verschieben läßt (Abb. 4).

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Windturbine (24) in einem um einen festen Zapfen (28) mittels eines Drahtzuges (31) entgegen der Wirkung einer Feder (29) schwenkbaren Gehäuse (27) gelagert ist, das beim Ausschwingen den Treiblufteinlaß (34) zur Turbine öffnet und die Turbinenwelle (26) über ein Getriebe (25,25') mit der Drehflügelachse (51) kuppelt (Abb.7 bis 9).

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung aus einemBremsklotz (36) besteht, den eine Feder (40) ständig an ein auf der Drehflügelachse (51) . sitzendes Rad (38) anzupressen sucht, und der mit einem federbelasteten verschiebbaren Riegel (41) in eine entsprechende Aushöhlung (43) dieses Rades (38) eingreif t, während eine weitere Feder (44) ihn und den Riegel vom Rade (38) wegzieht, wenn ein ihr entgegenwirkender Drahtzug freigegeben wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragflügel (1) ein beweglicher verstellbarer Hilfsflügel (22) hinter dem Drehflügel (A) angeordnet ist (Abb. 5 und 6).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen