DE571718C - Einrichtung zum Verhindern des Abloesens der Luftstroemung auf der Oberseite von Flugzeugtragfluegeln - Google Patents

Description

Für manche Betrachtungen ist es üblich und zweckmäßig, den Widerstand eines Flug-, zeugtragflügels zu zerlegen in induzierten Widerstand, der abhängig ist von der abwärts gelenkten Luftmasse und durch die Dynamik des Fluges eines endlich begrenzten Tragflügels bedingt ist (Seitenverhältnis des Flügels), und Profil widerstand, der durch die Reibung der Luft an der Flügelaußenhaut hervorgerufen wird. Hierbei kann unterschieden werden zwischen Reibungserscheinungen im gewöhnlichen Sinne, wie sie sich z. B. an der Unterseite des Tragflügels, d. h. an dessen Druckseite, ohne wesentliche Wirbelablösung abspielen, und solchen Vorgängen, wie sie in der Grenzschicht der Strömung an der Oberseite des Flügels im Gebiete der Strömungsverlangsamung stattfinden. Hier wird die vorbeiströmende Luft an der Außenhaut des Flügels abgebremst, zum Teil sogar auf die Geschwindigkeit Null gegenüber dem Flügel. Da aber an dieser Stelle gemäß der Geschwindigkeitsabnahme der den Flügel umströmenden Luft Druckanstieg mit der Strömung erfolgt, sucht die abgebremste Luft dem Druckgefälle entgegen dem Hauptströmungsverlaufe zu folgen. Es stellt sich also in der Grenzschicht eine Rückströmung der Luft ein. Dies tritt besonders bei steilerem Anstellen des Flügels ein und gibt dann Anlaß zu sich, vom Flügel ablösenden starken Wirbelfeldern, deren mitgeführte Bewegungsenergie sich in einer Erhöhung des Profilwiderstandes ausdrückt. Da gleichzeitig der Strömungsverlauf dem Profil nur mangelhaft folgt, äußert sich der Vorgang zugleich in einer relativen Verschlechterung des Auftriebsbeiwertes des Flügels.

Es sind nun Vorrichtungen bekannt, welche ein Ablösen der Strömung von der Oberseite des Flugzeugtragflügels durch Anordnung von als Druckschrauben ausgebildeten Luftschrauben an der Hinterkante des Tragflügels verringern oder verhindern sollen. Die Liiftschraube übt so eine Saugwirkung auf die abgebremste Grenzschicht aus, führt also dieser neue Bewegungsenergie zu und verhindert so, wenigstens im gewissen Grade, die Rückströmung und die damit verbundene schädliche Wirbelablösung.

Diese bestehende Wirkung, einer derartigen Luftschraubenanlage zu verstärken, den Profilwiderstand damit zu vermindern und den Auftrieb zu erhöhen, ist Zweck der Erfindung.

Ein einfacher Weg zu diesem Ziele besteht darin, daß zunächst die Luftschrauben in einer Mehrheit dicht nebeneinander über einen großen Teil der Spannweite hin angeordnet sind, und daß die Hinterkante des Tragflügels vor den einzelnen Luftschrauben so nach, unten ausgewölbt ist, daß diese gegen die an der Unterseite des Tragflügels entlang strömende Luft abgeschirmt sind. Dadurch

wird die Saugwirkung der Luftschrauben über einen größeren Teil der Tragflügeloberseite nutzbar gemacht als es bei geradliniger Hinterkante mit darüberstehender Luftschraube geschieht. Man könnte allerdings zum beabsichtigten Zwecke die Luftschrauben mit ihren Wellen in angenäherter Höhe der Hinterkante anbringen — solche Ausführungen sind bekannt —; diese Einrichtung besitzt aber Nachteile, und zwar sowohl aerodynamisch — Beschleunigung der Luft an der Druckseite des Tragflügels, Arbeiten der Schraube in zwei verschiedenen Strömungen — als auch betriebstechnisch — Möglichkeit des Anschlagens der Schraubenflügel an Bodengegenständen bei Landflugzeugen und Mangel an Spritzwasser- und "Wellenschutz bei Wasserflugzeugen —.

Eine andere Möglichkeit der Verstärkung der Wirkung der Schrauben zur Beeinflussung der Grenzschicht besteht darin, daß diese durch Öffnungen der Außenhaut der Oberseite des Tragflügels — solche Öffnungen am zweckmäßigsten als Spalte in Richtung der Spannweite ausgebildet — vermöge der Luftschraubensaugwirkung eingesaugt und den Schrauben durch Kanäle zugeführt wird. Es ist dann zur Erzielung kräftiger Wirkung nicht mehr nötig, die Luftschrauben dicht nebeneinander vorzusehen. Die Kanäle und Schlitze können auch' abschließbar ausgeführt werden, um z. B bei normaler Fahrt, wenn Wirbelablösung weniger auftritt, das Ansaugen durch die Öffnungen zu unterbrechen oder zu vermindern.

Durch die beschriebene Art der Anordnung, der Luftschrauben besteht eine weitere Möglichkeit der Auftriebserhöhung. Eine drehbare Klappe längs" der Hinterkante des Flü~ gels und hinter den Luftschrauben verursacht eine Abwärtskomponente des Entladeluftstromes bei entsprechender Einstellung. Es kann aber auch die Luftschraubenachse selbst zu diesem Zwecke mäßig schräg abwärts gestellt werden, sei es dauernd durch feste Lagerung, sei es nur zeitweise durch Verstellgetriebe. Die Klappenanordnung allerdings bietet besonders der letztgenannten Einrichtung gegenüber den Vorteil konstruktiver Einfachheit. Es wird also bezüglich einer Auftriebserhöhung; unter unmittelbarer Heranziehung des Luftschraubenstrahles ähnliches erreicht, als wenn die Schrauben vor dem Tragflügel angebracht sind und durch diesen selbst diese Abwärtsentladung herbeigeführt wird, andererseits aber ist der Nachteil vermieden, daß für die im Luftschraubenstrahl liegenden großen Körperteile auch der Profilwiderstand erheblich wächst.

Diese letzten Ausführungen gelten allerdings hauptsächlich'für die Luftschraubenanordnung mit schräger Wellenlage, wo keine Körper im Luftschraubenstrahl liegen.

Kurz seien noch Vorteile der Einrichtung angedeutet. Es wird mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ermöglicht, zeitweise hohe Auftriebsbeiwerte durch die Wirbelunterbindung bei Steilanstellen des Flügels zu erzielen, ja, den Auftrieb noch weiter durch Einwirkung des Luftschraubenstrahles nach abwärts zu steigern. Es wird so ein hohes Verhältnis von normaler Fluggeschwindigkeit zu Lande- oder Wasserungsgeschwindigkeit des Flugzeuges erlangt; ist doch hohe Normalgeschwindigkeit mit großer Flächenbelastung ein ökonomisches Erfordernis des Verkehrsflugzeuges — besonders z. B. großer Weitstreckenflugzeuge für den Überseedienst —, soll aber doch andererseits in der Nähe des Bodens oder Wassers aus Sicherheitsgründen die Fluggeschwindigkeit und damit die An- und Auslaufstrekken* möglichst gering sein. Hohe erreichbare Auftriebsbeiwerte des Flugzeuges sind aber auch ein Mittel gegen Neigung zum Überziehen von Seiten des Führers, daher auch aus diesem Grunde eine Sicherheitsmaßnahme. Für die Normalfahrt, wenn allzu hohe Auftriebsbeiwerte, besonders z. B. beim Weitstreckenflugzeuge wegen zu starker Erhöhung des induzierten Widerstandes, nicht erwünscht sind, kann die Einrichtung nur auf Vermin-.derung des Profilwiderstandes eingestellt werden, z. B. Anwendungsmöglichkeit sehr dikker Flügel bei doch verhältnismäßig geringem Profilwiderstand).

An Hand der Figuren sei der Gegenstand näher erläutert.

Eine Ausführungsform ist in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Die Luftschrauben α werden von den Motoren & angetrieben und sind, wie in den Fig-. 1 und 3 gezeigt, längs der Hinterkante des Flügels c so angebracht, daß die ihnen zufließende Luft von der Oberseite des Flügels herkommt, und zwar, wie aus Fig. i, welche Schnitt A-A der Fig, 2 und 3 darstellt, zu ersehen ist, zieht die Luftschraube α mit ihrer unteren Flächenhälfte Luft durch Kanald und Schlitzen ein, welche sich quer zur Flugrichtung über die ganze Breite des jeweiligen Flügelabschnittes an der Oberseite des Profils c erstrecken.

Dies ist deutlich zu sehen in Fig. 2, welche eine Ansicht des Flügelabschnittes der Fig. 1, von hinten gesehen, darstellt. Die gestrichelten Linien/ zeigen den teilweise überdeckten Kanal d, der hinten in einer halbkreisförmien Ausbuchtung g des Profils endigt, damit keine Luft von der Unterseite des Profils von. den Luftschrauben angesaugt wird. .

Fig. 3 stellt im halben Maßstabe der Fig. 1 und 2 die Anordnung von oben, gesehen dar. Es sind beispielsweisfe fünf Motoren & mit

Luftschrauben« gezeigt. Entsprechende Buchstaben beziehen sich auf gleiche Teile der drei Figuren. Die voll ausgezeichneten Pfeile geben die Strömung der Luft im normalen Fluge an. Die gestrichelten Pfeile zeigen den Luftschraubenstrahl bei gestrichelt gezeichneter Stellung der Klappe h an (Stellung /z'). Diese Klappe erstreckt sich längs der ganzen Breite der Antriebsanlage. Sie ist vorgesehen, ίο um zur Erzeugung zusätzlichen Auftriebes den Luftschraubenstrahl schräg ,abwärts zu werfen.

Die Fig. 4 und 5 geben eine den Fig. 1, 2 und 3 ähnliche Anordnung. Es entspricht Fig. 4 der Fig. 1 und Fig. 5 der Fig. 2; ebenso entsprechen gleiche Buchstaben in der Bezeichnung. Der Unterschied dieser Anordnung gegenüber der Anordnung der Fig. 1, 2 und 3 ist, daß hier der Luftzuführungskanal d nicht überdeckt ist. Γη diesen nicht überdeckten Hauptkanal münden überdeckte Schlitzkanäle L Diese Schlitzkanäle sind im normalen Fluge ohne Wirkung, treten Jedoch in Tätigkeit durch Öffnen der Klappe / beim Steilanstellen des Flügels. Zweck und Wirkung der Anordnung sind dieselben wie oben. Außerdem sind statt der beweglichen Klappen h der Fig. 1, 2 und 3 hier ebenfalls zur Unterstützung einer resultierenden, den Auftrieb erhöhenden Abwärtsbewegung der abströmenden Luft der Luftschrauben α diese mittels eines geeigneten Getriebes k (z. B. Zahnradgetriebe oder Kardangetriebe) um die Achse / drehbar angeordnet, a' zeigt eine solche veränderte Luftschraubenstellung.

Auch liier geben die voll ausgezeichneten Pfeile die Strömung der Luft im normalen Fluge an. Die gestrichelten Pfeile zeigen die Luftströmung in die Kanäle i bei Öffnung der Klappen/ und außerdem den Luftschraubenstrahl bei der Luftschraubenstellungß'.

Eine Vereinfachung der gezeigten beiden Anordnungen wäre dadurch möglich, daß die Ansaugespalte und -kanäle ganz weggelassen werden, und daß man nur die kreisförmigen Ausbuchtungen der Hinterkante allein vorsieht, welche die Luftschrauben gegen die an der Unterseite des Flügels strömende Luft abschirmen. Um dann möglichst über die Breite des Flügels hin die Wirbelablösung verbindernde Wirkung der Luftschrauben zu erstrekken, ist es zweckmäßig, viele Luftschrauben dicht nebeneinander über einen bedeutenden Teil der Spannweite anzubringen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Verhindern des Ablösens der Luftströmung auf der Oberseite von Flugzeugtragflügeln, an deren Hinterkante als Druckschrauben ausgebildete Luftschrauben derart angeordnet sind, daß ihnen nur von der Oberseite des Tragflügels her Luft zuströmt, dadurch, gekennzeichnet, daß die Hinterkante des Tragflügels vor den Luftschrauben derart nach unten ausgewölbt ist, daß die Luftschrauben gegen die an der Unterseite des Tragflügels entlang strömende Luft abgeschirmt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbungen (g) als Zuführungskanäle für die über die Oberseite des Tragflügels strömende Luft zu den Luftschrauben ausgebildet sind, wobei schlitzförmige Öffnungen (e) auf der Oberseite des Flügels als Eintrittsöffnungen für die Luft dienen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Luftschrauben (#) eine oder mehrere be-Hebig verstellbare Klappen (A) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen