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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelanordnung für ein Ultraleichtflugzeug
und ein Ultraleichtflugzeug, das mit einer derartigen Flügelanordnung
versehen ist.
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Auf
dem Gebiet des Entwurfs und der Herstellung eines Ultraleichtflugzeugs,
d. h. eines Flugzeugs, das ein maximales Gewicht beim Start von 450
Kilogramm aufweist, und das eine Strömungsabrissgeschwindigkeit
unter 65 Stundenkilometer hat, sind die wesentlichen vorrangigen
Ziele, die erreicht werden müssen,
hauptsächlich
drei: das erste Ziel besteht darin, eine begrenzte Strömungsabrissgeschwindigkeit
aufrechtzuerhalten, um eine Landung auch auf sogenannten "kurzen" Landebahnen zu ermöglichen,
das zweite Ziel besteht darin, zu ermöglichen, dass eine hohe Maximalgeschwindigkeit
und eine hohe Reisefluggeschwindigkeit erreicht werden, und das
dritte Ziel besteht darin, das Gesamtgewicht des Flugzeugs so weit
wie möglich
zu begrenzen, wobei letzteres darüber hinaus auch für die anderen beiden
zuvor genannten Ziele wichtig ist.
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Eines
der Teile des Flugzeugs, das die meiste Aufmerksamkeit erfordert,
um die zuvor genannten Ziele zu erreichen, sind die Flügel. Folglich
sind Flugzeuge bekannt, bei denen jeder Flügel einen feststehenden länglichen
Zwischenabschnitt, der mit dem Flugzeugrumpf des Flugzeugs einstückig verbunden ist,
einen vorderen Abschnitt, der gewöhnlich als Vorflügel bekannt
ist, und einen länglichen
hinteren Abschnitt umfasst, der gewöhnlich als Bremsklappe bekannt
ist. Der längliche
hintere Abschnitt ist im Allgemeinen mit dem Zwischenabschnitt schwenkbar
verbunden, um in Bezug auf den feststehenden länglichen Abschnitt um eine
Längsachse
(senkrecht zur Flugzeug-Fortbewegungsrichtung) zu rotieren, wobei er
durch seine eigene ihm zugewiesene Befehls- und Steuereinheit angetrieben
wird, die durch den Piloten bedient wird, um die Auftriebskapazität des Flügelprofils
zu verändern.
Der längliche
vordere Abschnitt ist mit dem feststehenden länglichen Abschnitt gekoppelt,
so dass er sich in Bezug auf den feststehenden Abschnitt parallel
zwischen zwei äußersten Hub-Endpositionen
lediglich als ein Ergebnis der aerodynamischen Wirkung bewegt. Mit
anderen Worten bewegt sich der vordere Abschnitt frei ohne jegliche Steuerung
durch den Piloten, der folglich das Flugzeug steuert, indem er lediglich
die Position des hinteren Abschnitts verändert. Diese Steuerung erfordert
jedoch eine gute Kenntnis des Flugzeugs und beträchtliche Flugerfahrung, aber
auch dies ist nicht immer ausreichend, um die Flugsicherheit zu
gewährleisten.
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US 2.222.935 offenbart eine
Flügelanordnung
einschließlich
aller Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1, bei der
das Übertragungsmittel,
das zwischen den bewegten Abschnitten der Flügel und dem Hauptbetätigungsorgan
positioniert ist, eine Endloskette und ein Zahnradgetriebe umfasst.
Das notwendige Untersetzungsgetriebe, das zwischen dem Motor und
der Endloskette angeordnet ist, bringt ein Spiel in die Übertragung,
so dass es die offenbarte Übertragung
nicht ermöglicht,
die beweglichen Abschnitte beider Flügel simultan und synchron zu
bewegen.
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FR 655 603 offenbart eine Übertragung,
bei der eine Drehstange die beweglichen Teile eines einzelnen Flügels bewegt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flügelanordnung
für ein
Ultraleichtflugzeug herzustellen, die auf einfache und wirtschaftliche Weise
die Probleme der bekannten Lösungen
löst und
zugleich zusätzlich
zu einem begrenzten Gewicht und begrenzten Gesamtabmessungen eine hohe
Leistungsfähigkeit
und funktionale Zuverlässigkeit
zur Folge hat.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Flügelanordnung
für ein
Ultraleichtflugzeug geschaffen, umfassend zwei gegenüberliegende
Flügel,
von denen jeder einen feststehenden länglichen Zwischenabschnitt,
der derart ausgebildet ist, dass er einstückig mit einem Flugzeugrumpf
des Flugzeugs verbunden ist, und jeweils zwei bewegliche längliche Abschnitte,
die an gegenüberliegenden
Seiten des jeweiligen länglichen
Zwischenabschnitts angeordnet sind, umfasst; ein einzelnes Hauptbetätigungsorgan
zur Bedienung der beweglichen länglichen
Abschnitte der beiden Flügel,
und Übertragungsmittel, die
zwischen den beweglichen länglichen
Abschnitten und dem Hauptbetätigungsorgan
angeordnet sind, umfasst, wobei das einzelne Hauptbetätigungsorgan
einen einzelnen elektrischen Antriebsmotor und das Übertragungsmittel
Hebelübertragungsmittel zum
simultanen und synchronen Bewegen der beweglichen länglichen
Abschnitte in Bezug auf die jeweiligen feststehenden länglichen
Abschnitte umfasst.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben,
die ein nicht beschränkendes
Ausführungsbeispiel
veranschaulichen, wobei:
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1 schematisch
und teilweise eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform
des Flugzeugs zeigt, das mit der Flügelanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung versehen ist; und
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2 eine
schematische Schnittansicht im stark vergrößerten Maßstab gemäß der Linie II-II von 1 ist,
wobei Teile zur Vereinfachung entfernt wurden;
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3 eine
Figur wie 2 ist, die einige Details von 2 veranschaulicht,
die in einer anderen funktionalen Position angeordnet sind; und
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4 und 5 schematische
Schnittansichten im stark vergrößerten Maßstab jeweils
gemäß der Linie
IV-IV bzw. gemäß der Linie
V-V von 1 sind, wobei Teile zur Vereinfachung entfernt wurden.
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In 1 bezeichnet 1 insgesamt
ein Ultraleichtflugzeug. Das Flugzeug 1 umfasst einen Flugzeugrumpf
B und eine Flügelanordnung 2,
die wiederum ein Paar Flügel 3 umfasst,
die von dem Flugzeugrumpf B in entgegengesetzte Richtungen vorstehen
und im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsrichtung A des Flugzeugs 1 sind.
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Jeder
Flügel 3 umfasst
einen länglichen
mittigen Abschnitt 4, der mit dem Flugzeugrumpf B einstückig verbunden
ist, und zwei mit 5 und 6 bezeichnete seitliche
längliche
Abschnitte, die jeweils an der Vorderseite und an der Rückseite
des jeweiligen Zwischenabschnittes 2 in der Fortbewegungsrichtung des
Flugzeugs 1 angeordnet sind. Gemäß der Veranschaulichung von 1 und
insbesondere von 3 bis 5, ist jeder
Abschnitt 5 mit dem jeweiligen Zwischenabschnitt 2 mittels
mehrerer Gleitschienen-Gleiter-Anordnungen 10 gekoppelt,
die an sich bekannt sind und folglich nicht ausführlich beschrieben werden,
die einen Teil der Flügelanordnung 2 bilden
und längs
der Abschnitte 4 und 5 verteilt sind, um zu ermöglichen,
dass der Abschnitt 5 in Bezug auf den Abschnitt 4 zwischen
einer in 3 bis 5 veranschaulichten
herausgezogenen Position, bei der die Abschnitte 4 und 5 zwischen
sich einen länglichen
Abschnitt 12 definieren, und einer in 2 veranschaulichten
zurückgezogenen
Position, bei der der Abschnitt 5 im Wesentlichen eine
vordere Ausdehnung des jeweiligen Abschnitts 4 bildet,
verschoben wird.
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Ebenfalls
in 2 bis 5 ist jeder bewegliche Abschnitt 6 auf
bekannte Weise mit dem jeweiligen Abschnitt 4 schwenkbar
verbunden, damit er sich um eine jeweilige horizontale Schwenkachse 13 quer
zur Richtung A zwischen einer in 2 veranschaulichten
angehobenen Position, bei der die Abschnitte 6 eine hintere
Verlängerung
der jeweiligen feststehenden Abschnitte 4 bilden, und einer
in 3 bis 5 veranschaulichten, abgesenkten
Position, die nach unten gedreht wurde, drehen kann.
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Die
Abschnitte 5 und 6 der Flügel 2 werden mittels
einer Bedienungsvorrichtung 14, die durch den Piloten gesteuert
werden kann und die einen Teil der Flügelanordnung 2 bildet,
simultan und synchron bewegt. Die Vorrichtung 14 umfasst
ein einzelnes Hauptbetätigungsorgan 15 (2 und 3),
das durch einen einzelnen Elektromotor 16 oder durch eine
Kurbel oder einen (Dreh-)knopf K (2) angetrieben
wird, der durch den Piloten betätigt
werden kann, und eine mechanische Hebelübertragung 17, die
zwischen dem Betätigungsorgan 15 und
den beweglichen länglichen
Abschnitten 5 und 6 der Flügel 3 angeordnet ist.
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Das
Betätigungsorgan 15 umfasst
eine äußere Hülle 18,
die mit einer kreuzförmigen
Endteilung 19 eines der Flügel 3 schwenkbar verbunden
ist, und von der eine Steuerstange 20 vorsteht (3),
die wegen der durch den Motor 16 oder durch die Kurbel oder
den Knopf K erzeugten Schubkraft axial verschoben wird. Die Übertragung 17 umfasst
einen Kipphebel 23, der zu der Teilung 19 parallel
und schwenkbar damit verbunden ist, damit er um eine Achse 24 schwenken
kann, und er hat einen Arm 22, der mit der Stange 20 mittels
einer Zugstange/Druckstange 21 gekoppelt ist, und einen
Arm 25, der mittels einer Gelenkanordnung 26 mit
einer entsprechenden Torsionswelle 28 gekoppelt ist, die
mit dem jeweiligen feststehenden Zwischenabschnitt 4 schwenkbar
verbunden ist, um um eine feststehende Achse 29 parallel
zur Achse 24 zu rotieren. In diesem bestimmten Fall umfasst
die Gelenkanordnung 26 eine Kurbel 30, die an
bzw. auf die Torsionswelle 28 gesetzt ist, und eine Zugstange/Druckstange 31,
die die Kurbel 30 mit dem Arm 25 verbindet (2 und 3).
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Für jede Gleitschienen-Gleiter-Anordnung 10 ist
eine jeweilige Kurbel 33 (5) ebenfalls
an bzw. auf jede Stange 29 gesetzt, die in Bezug auf die jeweilige
Kurbel 30 um einen Winkel gedreht wird und einen Teil einer
jeweiligen Verbindungsstangenkurbelanordnung 34 bildet,
deren Verbindungsstange 35 an der einen Seite mit der jeweiligen
Kurbel und an der anderen Seite mit einem Gleiter 36 der
jeweiligen Gleitschienen-Gleiter-Anordnung 10 schwenkbar verbunden
ist (5).
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In 2 und 3 ist
die Steuerstange 20 ferner mit dem freien Ende einer weiteren
Kurbel 37 schwenkbar verbunden, die an bzw. auf eine weitere Torsionswelle 38 gesetzt
ist und beim gleichen Schwenkpunkt wie die Stange 20 mit
der Zugstange/Druckstange 21 schwenkbar verbunden ist,
um mit der Zugstange/Druckstange 21 eine Winkelverbindungsgelenkübertragung 40 der
Stange 38 an den Kipphebel 23 zu definieren. Die
Stange 38 ist mit dem jeweili gen feststehenden länglichen
Abschnitt 4 schwenkbar verbunden, um um eine feststehende Schwenkachse 39 zu
rotieren, die im Wesentlichen parallel zur Achse 29 ist.
Eine Kurbel 41 (4), die um einen Winkel in Bezug
auf die Kurbel 37 rotiert wird, ist an bzw. auf die Torsionswelle 38 gesetzt.
Die Kurbel 41 bildet einen Teil einer Gelenkanordnung 42 (1 und 4),
die einen Teil der Übertragung 17 bildet
und eine Zugstange/Druckstange 43 umfasst, die an einer
Seite mit der Kurbel 41 und an der anderen Seite mit dem
jeweiligen Abschnitt 6 schwenkbar verbunden ist.
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In 1 ist
jede der Torsionswellen 28 und 38 des jeweiligen
Flügels 3 winkelförmig einstückig mit
einer entsprechenden Torsionswelle 28, 38 des anderen
Flügels 3 mittels
einer an sich bekannten mechanischen Verbindungseinheit 44 verbunden,
die einen Teil der Übertragung 17 bildet
und ein Paar Abschnitte 45 der Torsionswelle, die sich
durch den Flugzeugrumpf B erstreckt, und, falls es erforderlich ist,
ein motorisiertes oder manuelles Hilfs-Betätigungsorgan 46 umfasst,
das parallel zu dem Betätigungsorgan 15 verbunden
ist.
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In
Bezug auf die gebräuchlichen
bekannten Lösungen
verändert
der Pilot über
das Betätigungsorgan 15 simultan
und synchron die Positionen der vorderen Abschnitte 5 und
der hinteren Abschnitte 6 jedes der Flügel 3 in Bezug auf
den jeweiligen feststehenden Zwischenabschnitt 4. Durch
Bedienung des Betätigungsorgans 15 ermöglicht die
beschriebene Übertragung
insbesondere, dass der Pilot die hinteren Abschnitte 6 in
mehrere funktionale Positionen bewegt, von denen jede einer eindeutigen
Position der vorderen Abschnitte 5 entspricht. Der kombinierte
Vorgang des Einstellens der Position der beweglichen Abschnitte 5 und 6 bedeutet
wiederum in Bezug auf die bekannten Lösungen, dass die Auftriebskapazität des Flügelprofils
auf gesteuerte Weise erhöht
werden kann, und/oder dass viel niedrigere Strömungsabrissgeschwindigkeiten
erzielt werden können,
wodurch es folglich möglich
wird, auf kurzen Landebahnen zu landen. Wenn die vorderen Abschnitte 5 in
ihren ausgestreckten Positionen angeordnet sind und wenn die hinteren
Abschnitte 6 in ihren abgesenkten Positionen angeordnet
sind, wie es in den 3, 4 und 5 veranschaulicht
ist, erreicht insbesondere die Strömungsabrissgeschwindigkeit
einen minimalen Wert, der deutlich unter jenem von bekannten Flugzeugen
liegt, wohingegen, wenn die vorderen Abschnitte 5 in ihren
zurückgezogenen
Positionen angeordnet sind und wenn die hinteren Abschnitte 6 in
ihren angehobenen Positionen angeordnet sind, wie es in 2 veranschaulicht ist,
das Flügelprofil
einen viel höheren
Durchdringungsgrad hat als jener von bekannten Profilen, wodurch
es möglich
wird, dass das Flugzeug eine deutlich höhere Maximalgeschwindigkeit
und Reisefluggeschwindigkeit erreicht als jene eines bekannten Flugzeugs.
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Die
Verwendung eines einzelnen Betätigungsorgans
zur Steuerung der vorderen und der hinteren Abschnitte beider Flügel 3 und
eine besonders einfache Übertragung
hinsichtlich der Konstruktion bedeutet, dass das Gesamtgewicht des
Flugzeugs deutlich unter dem bestehenden Maximalwert gehalten werden
kann. Schließlich
bedeuten das besondere Konstruktionsverfahren der Übertragung und
die Anordnung des Betätigungsorgans 15 in
Bezug auf die Übertragung
an sich, dass eine außerordentlich
kompakte Bedienungseinheit erzielt werden kann, die mit einer der
inneren überkreuzten
Versteifungsteilungen des Flügels
oder mit einer Wand des Flugzeugrumpfes B gekoppelt werden kann,
wobei eine Verwendung der entlang der Flügel verlaufenden Torsionswellen
bedeutet, dass die Steuerung auf eine außerordentlich einfache und
gleichzeitig genaue Weise an Einheiten übertragen werden kann, die
längs der
Flügel
an sich verteilt sind, wobei sie einen sehr geringen Platzbedarf
haben. Diesbezüglich wird
angemerkt, dass der Innenraum der Flügel, der teilweise durch die
Versteifungsteilungen und/oder durch Rippen belegt ist, weitgehend
durch die Treibstofftanks belegt ist.
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Aus
dem Vorhergehenden wird ersichtlich, dass Änderungen und Abwandlungen,
die nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, beim Flugzeug 1 durchgeführt werden
können.
Insbesondere kann die Übertragung,
die zwischen dem Betätigungsorgan
und den beweglichen länglichen
Abschnitten angeordnet ist, weiter abgewandelt werden, um die Gesamtabmessungen
und/oder das Gewicht weiter zu beschränken, oder um die relative
Position der vorderen länglichen
Abschnitte in Bezug auf die hinteren länglichen Abschnitte zu ändern, um ein
bestimmtes Flugzeugverhalten zu erzielen, während die Eigenschaft einer
parallelen simultanen Steuerung der Bewegung aller beweglichen länglichen
Teile der Flügel
immer aufrecht erhalten wird.
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Aus
dem Vorhergehenden wird ferner ersichtlich, dass die beschriebene
Flügelanordnung auch
bei anderen Flugzeugtypen angewendet werden kann.