DE60200197T2 - Flugwerk mit einem flächenregel-konformen Rumpfkiel - Google Patents

Flugwerk mit einem flächenregel-konformen Rumpfkiel Download PDF

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Description

  • ERFINDUNGSGEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Flugzeug. Genauer betrifft die Erfindung ein Flugzeug, welches einen flächengeregelten Rumpf aufweist, um einen Widerstand des Flugzeuges bei hohen Unterschall-Machzahlen zu reduzieren.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es ist wohlbekannt, dass, wenn ein Flugzeug sich dem hohen Unterschallflugbereich annähert, ein steiler Anstieg in einem aerodynamischen Widerstand des Flugzeuges auftritt. Das Einsetzen des Anstiegs des Widerstands wird durch lokale Bereiche von Schall- oder Überschallfluss, welche aufgrund der Kontur der Flugzeugoberflächen auf Teilen des Flugzeuges auftreten; solche Bereiche von lokalem Schall- oder Überschallfluss treten für viele Flugzeuge typischerweise bei Flug-Machzahlen von ungefähr 0,8 oder ähnlich auf. Wenn die Machzahl über diese Schwelle hinaus erhöht wird, beginnt der Widerstand, mit einer steilen Rate zu steigen.
  • Es ist bekannt, dass durch eine sorgfältige Ausgestaltung des Flugzeugrumpfes und -flügels der Einsatz des Widerstandsanstiegs zu höheren Machzahlen hin verzögert werden kann. Insbesondere ist es bekannt, dass so genannte Flächenregelung des Flugzeugrumpfes wirkungsvoll bei der Verzögerung des Einsetzens des transsonischen Widerstandsanstiegs sein kann. Gemäß dieser Technik ist der Rumpf in der Nähe der Rumpf-Flügel-Verbindungsstelle so geformt, dass als Ausgleich für den Querschnitt des Flügels der Querschnitt des Rumpfes lokal reduziert ist. Die Aufgabe einer Flächenregelung eines Rumpfes ist im Allgemeinen, einen steilen Gradienten in der gesamten Querschnittsfläche des Flugzeuges in der longitudinalen Richtung zu vermeiden. Daher weist der Rumpf vorzugsweise vor und hinter dem Flügel eine vergleichsweise größere Querschnittsfläche auf als er in dem Bereich des Flügels aufweist. Beispielsweise ist der bekannte „Coke-bottle"-förmige Rumpf bei Militärkampfflugzeugen eingesetzt worden, bei welchen der Rumpf in der horizontalen Richtung an der Rumpf-Flügel-Verbindungsstelle geschmälert ist.
  • Mit einer Flächenregelung des Rumpfes eines Passagierflugzeuges geht eine Anzahl von Gestaltungsbetrachtungen einher, von denen nicht die geringste der Wunsch ist, ausreichenden Platz für die Passagiere bereitzustellen, so dass sie nicht eingeengt sind. Unglücklicherweise steht der Wunsch, den Rumpf in der Nähe des Flügels flächenzuregeln, nicht nur mit dem Erfordernis, ausreichend Passagiersitzraum zu erhalten, aber auch mit anderen Gestaltungsmerkmalen in diesem Teil des Flugzeuges im Konflikt. Zum Beispiel enthält her kömmlich der Flügel-Rumpf-Kreuzungsbereich eines Niedrigflügel-Passagier-Transportflugzeuges eine große Verkleidung, welche die untere aerodynamische Fläche des Rumpfes definiert, in dem Bereich unter dem Zentralabschnitt des Flügels, welcher durch den Rumpf geführt ist. Die Verkleidung wird benötigt, um ein verstautes Fahrwerk aufzunehmen, um Klimaanlageneinheiten aufzunehmen, aus strukturellen und aerodynamischen Gründen, und um den zentralen Kraftstofftank in dem Flügel in dem Falle einer Landung mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk zu schützen. Die Verkleidung erhöht den Rumpfquerschnitt an genau der longitudinalen Stelle, an welcher es wünschenswert wäre, den Rumpfquerschnitt zu reduzieren, d. h. in dem Flügel-Rumpf-Kreuzungsbereich. Infolgedessen trägt die Verkleidung bei hohen Unterschall-Flug-Machzahlen (z. B. M = 0,85 oder darüber) wesentlich zu dem Gesamtflugzeugwiderstand bei.
  • Bei solch einem Flugzeug kann eine Flächenregelung von anderen Bereichen des Rumpfes an den longitudinalen Stellen, welche der maximalen Querschnittsfläche des Fügels entsprechen, wirkungsvoll bei der Verringerung des schädlichen Einflusses der Verkleidung und des Flügels mit Bezug auf transsonischen Widerstand sein. Flächenregelung des Rumpfes in der horizontalen Richtung ist jedoch nicht praktikabel, weil es zu Ineffizienzen bei der Verwendung des Platzes in dem Rumpf für Passagiersitzplätze führt. Folglich ist vorgeschlagen worden, einen Passagier-Transportrumpf in der vertikalen Richtung flächenzuregeln. Zum Beispiel ist in der US-Patentschrift Nr. 5,992,797, welche dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen ist, ein Flugzeug beschrieben, bei welchem eine Flächenregelung des oberen Bereichs des Rumpfes oberhalb des Flügels eingesetzt wird, um eine Reduzierung des Flugzeugwiderstands bei hohen Unterschall-Machzahlen zu erreichen. Die jeweiligen Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 16 basieren auf diesem Dokument. Das resultierende Flugzeug ist jedoch, obwohl es näher an einer optimalen Querschnittsflächenverteilung als ein äquivalentes Flugzeug ohne solche Flächenregelung ist, immer noch weit entfernt von solch einer optimalen Flächenverteilung. Dementsprechend sind jegliche Maßnahmen, welche ergriffen werden könnten, um noch näher an die optimale Flächenverteilung zu gelangen, ohne andere wichtige Gestaltungsgesichtspunkte zu vernachlässigen, offensichtlich wünschenswert.
  • Während dieses Ziel leicht zu formulieren ist, ist es in der Praxis aufgrund der vielen ausgleichenden Gestaltungsbeschränkungen schwer zu erreichen. Eine sehr wichtige Beschränkung ist das Erfordernis, den zentralen Kraftstofftank des Flugzeuges in dem Fall einer Landung mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk zu schützen. Bei solch einer Landung wird das Flugzeug im Wesentlichen auf seinem Bauch auf der Landebahn rutschen und daher den zentralen Kraftstofftank in nächste Nähe mit dem Boden bringen. Es muss eine geeignete Struktur zwischen dem Boden und dem Tank vorhanden sein, um ein Brechen des Tanks zu verhindern. Die oben beschriebene Verkleidung spielt herkömmlich diesbezüglich eine wichtige Rolle. Daher besteht das Problem darin, wie ein größeres Ausmaß von Flächenregelung des Rumpfes in der Nähe des Flügel-Rumpf-Kreuzungsbereichs angesichts der herkömmlich erforderlichen Verkleidung und dem Bedürfnis, ausreichend Platz für Passagiere zu erhalten, erreicht werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit den obigen Erfordernissen und erreicht andere Vorteile, indem eine Flugzeugzellenstruktur bereitgestellt wird, bei welcher, wie in den Ansprüchen 1 und 16 definiert, eine Flächenregelung des Rumpfes zumindest teilweise durch Konkav-Machen oder Formen des Rumpfes in dem Kielbereich unter dem zentralen Abschnitt des Flügels, welcher durch den Rumpf geführt ist, bewerkstelligt ist. Die herkömmliche Verkleidung kann eliminiert werden oder umgestaltet werden, so dass sie nicht die Aufgabe der Flächenregelung beeinträchtigt. Um den Schutz für den zentralen Kraftstofftank, welcher normalerweise durch die Verkleidung bereitgestellt ist, bereitzustellen, setzt die Erfindung bei einem Ausführungsbeispiel Abschnitte des Rumpfkiels ein, welche vor und hinter dem konkav gemachten oder geformten Abschnitt angeordnet sind. Kontakt zwischen dem Rumpf in diesem Bereich und dem Boden wird durch die vorderen und hinteren Abschnitte des Rumpfes vermieden. Diese vorderen und hinteren Abschnitte können als „Beulen" in dem Kielbereich des Rumpfes geformt sein. Vorzugsweise sind diese Kielbeulen vor und hinter der longitudinalen Position, an welcher die maximale Querschnittsfläche des Flügels auftritt, angeordnet und behindern daher nicht die Aufgabe einer Gewährleistung einer Flächenregelung an dieser Position. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der zentrale Kraftstofftank durch einen Kielbalken geschützt, welcher unter der unteren Fläche des Rumpfes in dem konkav gemachten oder geformten Bereich entlang läuft; der Kielbalken hängt daher in den freien Luftstrom in diesem Bereich hinaus. Bei diesem Ausführungsbeispiel können sowohl der Kielbalken als auch die Kielbeulen verwendet werden, um den zentralen Kraftstofftank zu schützen.
  • Jegliches Klimaanlagen- oder Umgebungskontrollsystem, welches in dem Flugzeug verwendet werden kann, kann außerhalb des Raumes unterhalb des Zentralabschnitts des Flügels angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Umgebungskontrollsystem in einem unteren Abschnitt des Rumpfes vor dem Flügel angeordnet sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in Richtung eines Zweideckflugzeuges gerichtet ist, hat das Flugzeug ein Haupt-Passagiersitzdeck und vordere und hintere obere Passagiersitzdecks, welche über dem Hauptsitzdeck angeordnet sind und durch einen Mittelabschnitt des Rumpfes getrennt sind, welcher kein oberes Sitzdeck aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Umgebungskontrollsystem in dem mittleren Abschnitt über der Hauptpassagierkabine zwischen den vorderen und hinteren Decks angeordnet sein.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser ersichtlich aus der folgenden Beschreibung von bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen davon, im Zusammenhang genommen mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Passagier-Transportflugzeuges ist;
  • 2 eine Vorderansicht des Flugzeuges von 1 ist;
  • 3 eine schematische Seitenansicht eines Flugzeuges gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
  • 4 eine Teilseitenansicht des Flugzeuges von 3 ist, welche das Flugzeug bei der Durchführung einer Landung mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk zeigt;
  • 5 ein Vorderansicht des Flugzeuges von 3 ist, welche das Flugzeug bei der Durchführung einer Landung mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk und mit einem Flügel nach unten zeigt;
  • 6 ein Flugzeug gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, welches eine Landung mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk und einem Flügel nach unten zeigt;
  • 7 eine Ansicht ähnlich zu 4 ist, welche ein alternatives Ausführungsbeispiel mit dem Umgebungskontrollsystem an einem anderen Standort zeigt; und
  • 8 eine graphische Darstellung der Gesamtflugzeugquerschnittsfläche in Abhängigkeit von der longitudinalen Position ist, welche das Flugzeug von 1 und 3 mit einem idealen Whitcomb-Körper vergleicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind, genauer beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollte nicht als auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt verstanden werden; vielmehr sind diese Ausführungsbeispiele vorgesehen, damit diese Offenbarung genau und vollständig wird und dem Fachmann vollständig den Umfang der Erfindung übermittelt. Gleiche Zahlen beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente.
  • Ein herkömmliches großes Passagier-Transportflugzeug ist in 1 und 2 dargestellt und durch Bezugsnummer 10 bezeichnet. Das Flugzeug 10 hat einen Rumpf 12, welcher ein Haupt-Passagiersitzdeck 14 beherbergt, welches sich über den größten Teil der Länge des Rumpfes erstreckt. Der Rumpf beherbergt auch ein oberes vorderes Sitzdeck 16, welches sich von genau hinter dem Cockpit nach hinten zu einer Position an oder leicht vor dem Zentralabschnitt des Flügels 13 erstreckt. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist der Rumpf 12 flächengeregelt, so dass die Querschnittsfläche des Rumpfes in dem Abschnitt des Rumpfes vor dem Flügel 13 größer ist als die Querschnittsfläche des Rumpfabschnittes hinter dem Flügel und die Fläche in dem Bereich, welcher der Flügelposition entspricht, sich verringert. Das Ziel ist eine Verteilung der Querschnittsfläche abhängig von der longitudinalen Position zu erreichen, welche näher an ein Optimum herankommt.
  • Als Hintergrund im Hinblick auf die Theorie von Flächenregelung ist ein wichtiger aerodynamischer Gesichtspunkt bei der Gestaltung von Flugzeugen für Flüge bei hohen Unterschall-Machzahlen, einen Wellenwiderstand zu minimieren, welcher eine Art von Druckwiderstand ist, der aus der Bildung von Schockwellen auf Flugzeugoberflächen hervorgeht. Es ist gezeigt worden, dass der Wellenwiderstand mit Änderungen in der Querschnittsfläche des Flugzeuges in der longitudinalen Richtung, auch bezeichnet als die „Volumenverteilung" des Flugzeuges, zusammenhängt. Verschiedene vorteilhafte Körperformen sind entdeckt worden, welche darauf gerichtet sind, den Wellenwiderstand zu minimieren, von welchen eine ein Whitcomb-Körper ist, dessen Volumenverteilung durch die gestrichelte Linie in 8 dargestellt ist. Es wird zur Kenntnis genommen werden, dass die Volumenverteilung durch eine gleichmäßige Variation des Gradienten oder der Steigung der Kurve charakterisiert ist. Folglich wäre es von einem Standpunkt der Minimierung des Wellenwiderstandes eines Flugzeuges wünschenswert, das Flugzeug so zu gestalten, dass seine Volumenverteilung sich so nahe wie möglich an die des Whitcomb-Körpers annähert. Da die Hauptbeiträge zu der Gesamtquerschnittsfläche eines Flugzeuges der Rumpf und der Flügel sind, und in An gesicht der Tatsache, dass die Form des Flügels nicht in einem signifikanten Ausmaß beeinträchtigt werden kann, wird Flächenregelung eine Flugzeuges typischerweise durch Maßschneidern der Verteilung der Querschnittsfläche des Rumpfes bewerkstelligt, so dass die gesamte Flugzeugquerschnittsflächenverteilung sich näher der optimalen Verteilung annähert. Ein verbreiteter Ansatz, welcher insbesondere bei Militärkampfflugzeugen oder Ähnlichem verwendet wird, ist es, die Breite des Rumpfes in der horizontalen Richtung in dem Bereich des Flügels zu reduzieren, und dadurch eine Sanduhrform hervorzurufen, welche häufig als „Coke-bottle"-Form bezeichnet wird. Bei Passagier-Transportflugzeugen ist dieser Ansatz jedoch nicht wünschenswert, weil er zu einer ineffizienten Platzverwendung führt.
  • Aus diesem Grund ist es zumindest bei großen Passagier-Transportflugzeugen, wie z. B. dem Flugzeug 10 in 1 und 2, üblich, die Flächenregelung nicht durch Reduzieren der Rumpffläche in dem Bereich des Flügels, sondern anstelle dessen durch Erhöhen der Rumpffläche vor dem Flügel und dann Verjüngen der Fläche in dem Flügelbereich zu bewerkstelligen. Dies kann dem vorderen Teil des Rumpfes ermöglichen, ein oberes Deck aufzunehmen, wie z. B. bei dem Flugzeug 10. Daher können gleichzeitig erhöhte Kapazität und Flächenregelung erreicht werden. Die durchgezogene Linie 17 in 8 zeigt die Volumenverteilung für das Flugzeug 10.
  • Der Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung offenbarte in der US-Patentschrift Nr. 5,992,797 einen speziell für Passagier-Transportflugzeuge geeigneten Ansatz, bei welchem ein „Coke-bottling" des Rumpfes eher in einer vertikalen Ebene als in einer horizontalen Ebene durchgeführt ist. Genauer gesagt ist die Höhe des Rumpfes über dem Zentralabschnitt des Flügels reduziert. Das '797-Patent offenbart ein vorteilhaftes Passagierflugzeug, welches sowohl vordere als auch hintere obere Decks über dem Hauptsitzdeck aufweist, wobei die vorderen und hinteren oberen Decks durch einen Zentralabschnitt in dem Bereich, in welchem die Rumpfhöhe reduziert ist, getrennt sind. Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung der Kapazität bei Gewährleistung von Flächenregelung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der in dem '797-Patent offenbarten Technologie dar, ist jedoch auch auf viele Arten von Flugzeugen über große Zweideckpassagierflugzeuge hinaus anwendbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flächenregelung des Rumpfes in der vertikalen Ebene ähnlich zu dem '797-Patent durchgeführt, aber zumindest ein wesentlicher Anteil der Flächenregelung wird durch Konkav-Machen oder Formen des Rumpfes unter dem Zentralabschnitt des Flügels bewerkstelligt.
  • Bei einem herkömmlichen Flugzeug, wie z. B. dem Flugzeug 10 von 1 und 2, bestehen typischerweise Gestaltungsbeschränkungen, welche solch ein Konkav-Machen oder Formen des Rumpfes unter dem Flügel verhindern würden. Zum Beispiel ist es zumindest bei Passagier-Transportflugzeugen üblich, das Umgebungskontrollsystem (ECS) 20 in einem Raum unterhalb des Zentralabschnitts des Flügels in einem Kielbereich des Rumpfes anzuordnen. Demzufolge würde der für das ECS erforderliche Raum jegliches signifikante Ausmaß von Konkav-Machen des Rumpfes unterhalb des Flügels verhindern. Zusätzlich haben zumindest Passagier-Transportflugzeuge typischerweise einen Kielbalken 22 (2), welcher sich longitudinal entlang des Kielbereiches des Rumpfes erstreckt und typischerweise unter dem Zentralabschnitt des Flügels entlanggeführt ist. Der Kielbalken 22 würde jegliches signifikante Ausmaß von Konkav-Machen oder Flächenregeln des Rumpfes unter dem Flügel verhindern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch Flächenregelung oder Konkav-Machen des Rumpfes unter dem Flügel eines Passagier-Transportflugzeuges durch Versetzen solcher Komponenten, welche gewöhnlich solch eine Flächenregelung verhindern würden, bewerkstelligt. 3 bis 5 stellen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Passagier-Transportflugzeuges 30 dar. Das Flugzeug weist einen Rumpf 32 auf, welcher ein Haupt-Passagiersitzdeck 34 beherbergt, das sich im Wesentlichen über die Länge des Rumpfes erstreckt. Der Rumpf beherbergt außerdem ein vorderes oberes Sitzdeck 36 und ein hinteres oberes Sitzdeck 38. Das vordere obere Deck 36 erstreckt sich von genau hinter dem Cockpit nach hinten bis zu einer Position bei oder kurz vor dem Flügel 33. Das hintere obere Deck 38 erstreckt sich von genau hinter dem Flügel nach hinten bis zu einem Punkt, an welchem der Rumpf beginnt, sich in dem Schwanzbereich zu verjüngen. Ein mittlerer oberer Abschnitt 40 des Rumpfes ist zwischen den vorderen und hinteren oberen Decks angeordnet und ist vorzugsweise nicht für Passagiersitzplätze verfügbar. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel trennt der mittlere obere Abschnitt 40 das vordere obere Deck von dem hinteren oberen Deck ab, so dass diese oberen Decks nicht benachbart sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das ECS 20 in dem mittleren oberen Abschnitt 40 des Rumpfes benachbart der Seitenwand in einem drucklosen Abteil installiert. Vorzugsweise ist die Höhe des Rumpfes in dem mittleren Abschnitt zwischen den oberen Decks 36, 38 in Bezug auf den Rest des Rumpfes reduziert, so dass eine Flächenregelung des Rumpfes in dem Bereich, welcher dem Ort maximaler Querschnittsfläche des Flügels 33 entspricht, erreicht wird.
  • Zusätzliche Flächenregelung wird durch Konkav-Machen des Rumpfes unter dem Flügel, wie bei 42 in 3 und 4 angedeutet, bewerkstelligt. Dies wird, wie oben erwähnt, durch Verset zen des ECS und durch Modifizieren des Kielbalkens des Flugzeuges erreicht. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel von 3 bis 5 ist der Kielbalken 44 geformt oder mit einer Kontur versehen, so dass er in dem Bereich des Zentralabschnitts des Flügels nicht-linear ist und der Kielbalken 44 in diesem Bereich innen durch den Zentralabschnitt des Flügels geführt ist. Dementsprechend befindet sich nichts unterhalb des Zentralabschnitts des Flügels, was eine Flächenregelung des Rumpfes in der vertikalen Ebene verhindern könnte. Der flächengeregelte Bereich 42 des Rumpfes unter dem Flügel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserlinienhöhe des Rumpfes in dem flächengeregelten Bereich 42 größer ist als in dem Kielbereich unmittelbar vor und unmittelbar hinter dem flächengeregelten Bereich 42. Er ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung des flächengeregelten Bereichs 42 in der longitudinalen Richtung über einen wesentlichen Teil der Länge des flächengeregelten Abschnitts nach unten konkav ist.
  • Das Flugzeug 30 beinhaltet einen Satz von Hauptfahrwerken 49. Vorzugsweise ist das Fahrwerk 49 wie gezeigt hinter dem flächengeregelten Bereich 42 angeordnet.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel von 3 bis 5 wird ein Schutz für den in dem Zentralabschnitt des Flügels beherbergten zentralen Kraftstofftank (nicht gezeigt) geschaffen, indem der Kielbereich des Rumpfes mit Kielbeulen versehen ist. Demnach ragt eine genau vor dem flächengeregelten Bereich 42 angeordnete Kielbeule 46 zu einer wesentlich niedrigeren Wasserlinienhöhe als der flächegeregelte Bereich nach unten; gleichfalls ragt eine hintere Kielbeule 48 genau hinter dem flächengeregelten Bereich zu einer wesentlich niedrigeren Wasserlinienhöhe als der flächengeregelte Bereich nach unten. Wie in 4 gezeigt, kontaktiert, wenn das Flugzeug sich mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk auf dem Boden befindet (das heißt bei einer nicht dem Regelfall entsprechenden Landung mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk, hervorgerufen durch ein Versagen des Fahrwerks auszufahren und/oder einzurasten), die Kielbeulen 46, 48 den Boden G und verhindern einen Kontakt zwischen dem Boden und dem Zentralabschnitt des Flügels. Sogar wenn das Flugzeug mit einem Flügel nach unten landet, z. B. wenn das Einrasten des Fahrwerks auf dieser Seite fehlschlägt, während das Fahrwerk auf der anderen Seite ausgefahren und eingerastet ist, schützen die Kielbeulen den Zentralabschnitt des Flügels vor einem Kontakt mit dem Boden, wie in 5 gezeigt.
  • 6 stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Flugzeuges 50 dar, bei welchem ein Schutz des Zentralabschnitts des Flügels gewährleistet ist, indem der Kielbalken 54 unter dem Zentralabschnitt des Flügels angeordnet ist. Vorzugsweise verläuft der Kielbalken 54 in dem Bereich der Flächenregelung unter der unteren aerodynamischen Oberfläche des Rumpfes 52; daher hängt der Kielbalken in diesem Bereich in den freien Strom hinaus. An ders als bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Kielbalken 54 ein konventioneller gerader Balken sein. Es ist möglich, sowohl die Kielbeulen als auch den Kielbalken zum Schützen des zentralen Kraftstofftanks in dem Flügel einzufügen.
  • 7 erläutert noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem das Flugzeug 30' im Allgemeinen ähnlich dem Flugzeug 30 ist, welches zuvor in 3 bis 5 beschrieben und erläutert worden ist, außer dass das ECS 20 in einem unteren Kielbereich des Rumpfes 32 genau vor dem Flügel angeordnet ist, d. h. im Allgemeinen in dem Bereich der vorderen Kielbeule 46.
  • Die Erfindung ermöglicht ein größeres Ausmaß von Flächenregelung im Vergleich zu herkömmlichen Flugzeugen. 8 zeigt die Volumenverteilung 55 des Flugzeuges von 3 bis 7. Es ist erkennbar, dass die Volumenverteilung näher an der optimalen Whitcomb-Verteilung 15 ist als in dem durch die Kurve 17 dargestellten Fall für die herkömmlichen Flugzeuge. Folglich ermöglicht die Erfindung eine Reduzierung des Wellenwiderstandes für das Flugzeug.
  • Einer Person mit Fachkenntnissen in dem zu der Erfindung gehörenden Bereich, welche den Vorteil der in den vorangegangenen Beschreibungen und den dazugehörigen Zeichnungen dargelegten Lehren besitzt, werden viele Modifizierungen und andere Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Sinn kommen. Daher versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken ist, und dass beabsichtigt ist, Modifizierungen und andere Ausführungsbeispiele in den Umfang der beigefügten Ansprüche einzubeziehen. Obwohl hierin spezifische Begriffe gebraucht werden, werden sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn und nicht zum Zwecke einer Einschränkung verwendet.

Claims (20)

  1. Flugzeugzelle für ein Passagier-Transportflugzeug, umfassend: einen sich quer zu einer Längsrichtung der Flugzeugzelle erstreckenden Flügel, einen Rumpf, welcher als eine allgemein röhrenartige sich längsgerichtet entlang der Längsrichtung der Flugzeugzelle erstreckende Struktur ausgebildet ist, wobei der Rumpf einen unteren Kielabschnitt definiert, der eine untere aerodynamische Fläche aufweist, wobei der Flügel einen Zentralabschnitt beinhaltet, der oberhalb des Kielabschnitts quer durch den Rumpf geführt ist, und wobei der Rumpf vordere und hintere Abschnitte aufweist, die vor beziehungsweise hinter dem Zentralabschnitt des Flügels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die untere aerodynamische Fläche des Kielabschnitts in der Nähe des Flügels flächengeregelt ist, so dass eine Wasserlinienhöhe der unteren aerodynamischen Fläche in der longitudinalen Richtung variiert, um einer variierenden Querschnittsfläche des Flügels in der Längsrichtung Rechnung zu tragen.
  2. Flugzeugzelle nach Anspruch 1, wobei der Rumpf zur Versteifung des Rumpfes bei longitudinaler Verbiegung einen strukturellen Kielbalken beinhaltet, der sich longitudinal entlang des Kielabschnitts des Rumpfes von dem vorderen Abschnitt zu dem hinteren Abschnitt des Rumpfes erstreckt.
  3. Flugzeugzelle nach Anspruch 2, wobei der Kielbalken einen Abschnitt beinhaltet, der durch einen unteren Teil des Zentralabschnitts des Flügels geführt ist.
  4. Flugzeugzelle nach Anspruch 3, wobei der Abschnitt des Kielbalkens, der durch den Zentralabschnitt des Flügels geführt ist, so geformt ist, dass er nicht-linear ist.
  5. Flugzeugzelle nach Anspruch 2, wobei der Kielbalken einen Abschnitt beinhaltet, der unterhalb des Zentralabschnitts des Flügels geführt ist.
  6. Flugzeugzelle nach Anspruch 5, wobei der Abschnitt des Kielbalkens, der unterhalb des Zentralabschnitts des Flügels geführt ist, unter der flächengeregelten unteren aerodynamischen Fläche des Rumpfes angeordnet ist.
  7. Flugzeugzelle nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend eine Gruppe von Hauptfahrwerken, die hinter der flächengeregelten aerodynamischen Fläche des Rumpfes angeordnet ist.
  8. Flugzeugzelle nach Anspruch 1, wobei eine obere aerodynamische Fläche des Rumpfes über dem Zentralabschnitt des Flügels ebenfalls flächengeregelt ist.
  9. Flugzeugzelle nach Anspruch 1, wobei der Rumpf ein Haupt-Passagiersitzdeck und zumindest ein oberes Passagiersitzdeck, das über dem Haupt-Passagiersitzdeck angeordnet ist, beinhaltet.
  10. Flugzeugzelle nach Anspruch 9, wobei das zumindest eine obere Passagiersitzdeck außerhalb des flächengeregelten Bereichs des Rumpfes angeordnet ist.
  11. Flugzeugzelle nach Anspruch 10, wobei das zumindest eine obere Passagiersitzdeck ein vorderes oberes Deck, das in einem vorderen Teil des Rumpfes angeordnet ist, und ein hinteres oberes Deck, das in einem hinteren Teil des Rumpfes angeordnet ist, umfasst, wobei sowohl das vordere als auch das hintere obere Deck außerhalb von dem flächengeregelten Abschnitt des Rumpfes angeordnet sind.
  12. Flugzeugzelle nach Anspruch 11, wobei der Rumpf das vordere obere Deck von dem hinteren oberen Deck trennt, so dass die zwei oberen Decks nicht benachbart sind.
  13. Flugzeugzelle nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend ein Umgebungskontrollsystem, das in dem Rumpf außerhalb einer Fläche unter dem Zentralabschnitt des Flügels angeordnet ist.
  14. Flugzeugzelle nach Anspruch 13, wobei der Rumpf ein Passagiersitzdeck umfasst, das über dem Zentralabschnitt des Flügels angeordnet ist, und wobei das Umgebungskontrollsystem in dem Rumpf über dem Passagiersitzdeck angeordnet ist.
  15. Flugzeugzelle nach Anspruch 13, wobei das Umgebungskontrollsystem in einem unteren Abschnitt des Rumpfes vor dem Zentralabschnitt des Flügels angeordnet ist.
  16. Flugzeugzelle für ein Passagier-Transportflugzeug, umfassend: einen sich quer zu einer Längsrichtung der Flugzeugzelle erstreckenden Flügel, einen Rumpf, welcher als eine allgemein röhrenartige sich längsgerichtet entlang der Längsrichtung der Flugzeugzelle erstreckende Struktur ausgebildet ist, wobei der Rumpf einen unteren Kielabschnitt definiert, wobei der Rumpf ein Haupt-Passagiersitzdeck und vordere und hintere obere Passagiersitzdecks, die über dem Hauptpassagiersitzdeck angeordnet sind, aufweist, und wobei ein Zentralabschnitt des Rumpfes longitudinal zwischen dem vorderen und dem hinteren oberen Passagiersitzdeck angeordnet ist, wobei der Flügel einen Zentralabschnitt beinhaltet, der oberhalb des Kielabschnitts quer durch den Rumpf geführt ist, und wobei der Rumpf vordere und hintere Abschnitte aufweist, die vor beziehungsweise hinter dem Zentralabschnitt des Flügels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf in der Nähe des Zentralabschnitts des Flügels flächengeregelt ist, um eine Querschnittsfläche des Rumpfes relativ zu der der vorderen und hinteren Abschnitte des Rumpfes zu reduzieren, so dass einem Vorhandensein des Flügels Rechnung getragen wird, wobei zumindest ein wesentlicher Anteil der Flächenregelung des Rumpfes durch Konkav-Machen einer unteren aerodynamischen Fläche direkt unter dem Zentralabschnitt des Flügels bewerkstelligt ist, so dass die untere aerodynamische Fläche unter dem Flügel eine konkav nach unten gerichtete Krümmung in der Längsrichtung aufweist.
  17. Flugzeugzelle nach Anspruch 16, wobei ein Anteil der Flächen-Regelung durch Konkav-Machen einer oberen aerodynamischen Fläche des Rumpfes direkt über dem Zentralabschnitt des Flügels bewerkstelligt ist, so dass die obere aerodynamische Fläche in Wasserlinienhöhe relativ zu den vorderen und hinteren Abschnitten des Rumpfes reduziert wird.
  18. Flugzeugzelle nach Anspruch 16, wobei der Rumpf zur Versteifung des Rumpfes bei longitudinaler Verbiegung einen strukturellen Kielbalken beinhaltet, der sich longitudinal entlang des Kielabschnitts des Rumpfes von dem vorderen Abschnitt zu dem hinteren Abschnitt des Rumpfes erstreckt, und wobei der Kielbalken einen Abschnitt beinhaltet, der durch einen unteren Teil des Zentralabschnitts des Flügels geführt ist.
  19. Flugzeugzelle nach Anspruch 16, wobei der Rumpf zur Versteifung des Rumpfes bei longitudinaler Verbiegung einen strukturellen Kielbalken beinhaltet, der sich longitudinal entlang des Kielabschnitts des Rumpfes von dem vorderen Abschnitt zu dem hinteren Abschnitt des Rumpfes erstreckt, und der Kielbalken einen Abschnitt beinhaltet, der unter der unteren aerodynamischen Fläche des Rumpfes unter dem Zentralabschnitt des Flügels geführt ist.
  20. Flugzeugzelle nach Anspruch 16, wobei der Kielabschnitt des Rumpfes nach unten ragende vordere und hintere Kielbeulen definiert, die vor beziehungsweise hinter dem Zentralabschnitt des Flügels angeordnet sind, und die derart gestaltet sind, dass sie während einer Landung mit nicht ausgefahrenem Fahrwerk an den Boden geraten und einen Kontakt zwischen dem Boden und dem Zentralabschnitt des Flügels verhindern.
DE60200197T 2001-04-20 2002-04-19 Flugwerk mit einem flächenregel-konformen Rumpfkiel Expired - Lifetime DE60200197T3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/839,260 US6478253B1 (en) 2001-04-20 2001-04-20 Airframe having area-ruled fuselage keel
US839260 2001-04-20

Publications (3)

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