DE60311659T2 - Aerodynamisch wirksame Flügelspitzenvorrichtung - Google Patents

Aerodynamisch wirksame Flügelspitzenvorrichtung Download PDF

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DE60311659T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flügelspitzenvorrichtung an einem Luftfahrzeug sowie deren Gebrauch.
  • Ein verstärkter aerodynamischer Wirkungsgrad ist ein wichtiger Faktor, der bei kommerziellen Konstruktionen von Luftfahrzeugen berücksichtigt werden muss. Zu diesem Zweck können an der Spitze der Flügel eine Anzahl von Einrichtungen eingebaut werden, wie zum Beispiel kleine Flügel, geneigte Spitzeneinrichtungen, Grenzschichtzäune an den Flügelspitzen und in einer Fläche liegende Flügelverlängerungen. Derartige Flügelspitzenvorrichtungen werden zum Beispiel vorgesehen, um das Ausmaß von Wirbeln an der Flügelspitze zu verringern, um den Wirbel an der Flügelspitze vom Flugzeugrumpf wegzubewegen und/oder um den Auftrieb über dem Spitzenbereich des Flügels zu vergrößern.
  • Wenn man den aerodynamischen Wirkungsgrad verbessert, können Flügelspitzenvorrichtungen insbesondere während der Bedingungen einer hohen Belastung zu einer größeren aerodynamischen Belastung an dem Flügel und somit zu größeren Biegemomenten in dem Flügel führen. (Bedingungen einer hohen Belastung können zum Beispiel während Turbulenzen oder bei engen Kurven auftreten). Das maximale Biegemoment, dem ein Flügel während seiner Lebenszeit voraussichtlich ausgesetzt ist, wird wahrscheinlich für die erforderliche Festigkeit des Flügels maßgebend sein. Dies wiederum kann das Gewicht des Flügels bestimmen. Somit wurden die Ziele des aerodynamischen Wirkungsgrades, die durch den Zusatz einer Flügelspitzenvorrichtung bei den Flugzeugkonstruktionen des Standes der Technik erreicht wurden, durch ein Anwachsen der Konstruktionsmasse des Flugzeugs aufgewogen, um die erhöhte Flügelbelastung zu bewältigen.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Luftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das aus einem verbesserten aerodynamischen Wirkungsgrad Nutzen ziehen kann, der durch die Anordnung einer Flügelspitzenvorrichtung erreichbar ist, wobei die Probleme, die mit einer Erhöhung der Konstruktionsmasse verbunden sind, an denen der oben geschilderte Stand der Technik leidet, verringert sein sollen.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Luftfahrzeug vor, das einen Flügel aufweist, wobei der Flügel eine Wurzel, eine Spitze und eine Flügelspitzenvorrichtung aufweist, die in dem Bereich der Spitze angeordnet ist und wobei
    die Flügelspitzenvorrichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung drehbeweglich ist und wobei die Achse der Drehbewegung so angeordnet ist, dass der Winkel zwischen der Achse und der Ebenen, mit der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist, weniger als 45 ° beträgt und
    wobei die Flügelspitzenvorrichtung so angeordnet ist, dass sich während des Fluges des Luftfahrzeugs das Biegemoment an der Wurzel in Abhängigkeit von der Stellung der Flügelspitzenvorrichtung ändert;
    sie ist dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung so angeordnet ist, dass
    • (a) der Winkel zwischen der Achse und der Vertikalebene, die die Längsachse des Luftfahrzeugs einschließt, zwischen 5 und 30° liegt und
    • (b) der mittlere Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung dann, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in der zweiten Stellung ist, kleiner ist als der mittlere Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in der ersten Stellung ist, wodurch das maximale Biegemoment an der Wurzel des Flügels, welches unter den Flugbedingungen mit hoher Belastung auftritt, verringerbar ist.
  • Dadurch kann das Biegemoment, zum Beispiel das vermutlich an der Wurzel des Flügels entstehende maximale Biegemoment, das während der Bedingungen eines Fluges mit hoher Belastung auftritt, verringert werden. Als Ergebnis hiervon kann auch die Masse des Luftfahrzeugs verringert werden.
  • Die Wurzel ist an dem proximalen Ende des Flügels angeordnet. Die Spitze ist an dem distalen Ende des Flügels angeordnet. Es ist klar, dass die Flügelspitzenvorrichtung nicht an dem von der Wurzel am weitesten entfernten Punkt des Flügels angebracht sein muss; sie kann zum Beispiel auch in einer Stellung in dem Bereich der Flügelspitze, aber mit einem Abstand von dieser angebracht sein. Der Bereich des Flügels, in dem die Spitzenvorrichtung angeordnet ist, kann in den letzten 10 % des Flügelbereichs liegen.
  • Der Begriff „ Flügelspitzenvorrichtung" wird hier verwendet, um eine Vorrichtung zu beschreiben, die eine Oberfläche definiert, die den aerodynamischen Wirkungsgrad des Luftfahrzeugs verbessert. Somit kann die Flügelspitzenvorrichtung auch einen kleinen Flügel aufweisen. Die Flügelspitzenvorrichtung kann auch eine geneigte Spitzenvorrichtung aufweisen. Die Flügelspitzenvorrichtung kann auch eine sich in einer Ebene erstreckende Flügelverlängerung aufweisen. Die Flügelspitzenvorrichtung kann natürlich auch irgendeine andere Vorrichtung aufweisen, die den zuvor genannten ähnlich ist.
  • In der US-A-4 445 004 wird ein Luftfahrzeug beschrieben, das eine bewegliche Steuerungsfläche auf der Außenseite eines Auslegers aufweist, die an der Flügelspitze angeordnet ist. Die Steuerungsfläche ist vor einer elastischen Achse an der Flügelspitze angeordnet. Die Steuerungsfläche ist um eine zentrale Achse drehbar, die senkrecht zu der Längsachse des Luftfahrzeugs verläuft.
  • In der US-A-4 722 499 werden Steuerungsflächen für Flügel von Luftfahrzeugen beschrieben, die um eine Achse kippbar sind, die sich in Flugrichtung erstreckt (d.h. in 0 Grad zu der Längsachse des Luftfahrzeugs) und um eine Achse, die sich senkrecht zu der Flugrichtung erstreckt (d.h. in 90 Grad zu der Längsachse des Luftfahrzeugs).
  • In der US-A-4 457 479 (Daude) wird ein Luftfahrzeug offenbart, das ein Paar von Flügeln ausweist, wobei jeder Flügel an seinem Ende mit einem sich vertikal erstreckenden kleinen Flügel ausgestattet ist. Jeder dieser kleinen Flügel hat deshalb keine signifikante geneigte Fläche (wobei die geneigte Fläche den Winkel wiedergibt, in dem der kleine Flügel gegenüber der Vertikalen geneigt ist) und auch beim Gebrauch während des Geradflugs und des Horizontalflugs keinen direkten Auftrieb erzeugt. Die beiden kleinen Flügel sind zu ihrer Drehung auf einer festen vertikalen Achse derart montiert, dass die Bewegung und die Orientierung des einen kleinen Flügels mit dem anderen kleinen Flügel symmetrisch um die vertikale Ebene verläuft, die die Mittellinie des Flugzeugrumpfes einschließt. In einer be stimmten Stellung verändert jeder der kleinen Flügel die Luftströmung über den Flügel, um den aerodynamischen Wirkungsgrad zu verbessern. Gemäß der US-A-4 457 479 verändert die Drehung eines kleinen Flügels den Freiwinkel des Flügels (wobei der Freiwinkel der Winkel ist, der von oben gesehen zwischen der Kreissehne des kleinen Flügels und der vertikalen Ebene vorhanden ist, die die Längsachse des Luftfahrzeugs einschließt), wobei der Anstellwinkel des kleinen Flügels verändert wird. Durch Veränderung des Freiwinkels des kleinen Flügels wird die Luftströmung über den Flügel verändert, wodurch die auf den Flügel einwirkende Last und somit auch das Biegemoment in dem Flügel verringert werden kann. Im Gegensatz zu diesem Vorschlag des Standes der Technik sieht die vorliegende Erfindung eine Flügelspitzenvorrichtung vor, die um eine Rotationsachse bewegbar ist, die nicht zwangsläufig fest angeordnet ist und die mehr horizontal als vertikal angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung erleichtert somit eine Anordnung, bei der (a) die Flügelspitzenvorrichtung in einer Stellung die gesamte Aerodynamik des Flügels verbessert, wodurch der aerodynamische Wirkungsgrad und ebenso der Auftrieb des Flügels erhöht wird und/oder der Luftwiderstand verringert wird (zum Beispiel durch die einen Schub erzeugende Flügelspitzenvorrichtung, der durch eine im Bereich der Spitze auftretende Querströmung der Luft entsteht und/oder durch Verringerung der Energie, die in dem Wirbel an der Flügelspitze verloren geht, wodurch die Wirkung des Luftwiderstandes verringert wird und ebenso durch Geraderichten der Luftströmung über den Flügel im Bereich der Spitze, wobei der durch den Flügel im Bereich der Spitze erzeugte Auftrieb erhöht wird) und (b) in einer anderen Stellung die Luftströmung über den Flügel verändert wird (zum Beispiel durch Veränderung der Querströmung der Luft über den Flügel) derart, dass der durch den Flügel erzeugte Auftrieb und ebenso der Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung derart geändert wird, dass die Flügelspitzenvorrichtung selbst weniger Auftrieb erzeugt, wodurch das Biegemoment weiter verringert wird. Eine derartige zweifache Verringerung des Biegemoments des Flügels ist bei dem Daude-Patent nicht vorgesehen oder beabsichtigt, bei dem nicht vorgesehen ist, dass der kleine Flügel irgendeinen vertikalen Auftrieb direkt erzeugt, geschweige denn eine Veränderung des vertikalen Auftriebs, der durch den kleinen Flügel direkt erzeugt wird, um das auf den Flügel einwirkende Biegemoment zu verringern. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ermöglicht es auch, einige weitere vorteilhafte Merkmale vorzusehen, von denen einige weiter unten beschrieben werden.
  • Das Luftfahrzeug und die Flügelspitzenvorrichtung der vorliegenden Erfindung können so ausgestaltet und angeordnet sein, dass die erste Stellung diejenige Stellung ist, die bei der Flügelspitzenvorrichtung während der Bedingungen des Standardfluges eingehalten wird, wie beim Start, beim Steigflug und beim Marschflug. Diese Stellung kann zum Beispiel die Stellung für ein Optimum des Quotienten aus Auftrieb zu Luftwiderstand sein. Eine derartige Stellung kann durch Techniken sichergestellt werden, die dem durchschnittlichen Fachmann allgemein bekannt sind.
  • Es ist klar, dass die Flügelspitzenvorrichtung auch zu einer oder mehreren anderen Stellungen bewegt werden kann, die von der ersten und der zweiten Stellung abweichen. Zum Beispiel kann die Flügelspitzenvorrichtung von der ersten Stellung zu irgendeiner Stellung in dem Bereich von 90 Grad um die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung bewegbar sein. Die Flügelspitzenvorrichtung kann von der ersten Stellung zu einer unbegrenzten Anzahl von Stellungen zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegbar sein Die Flügelspitzenvorrichtung kann natürlich zu einer Stellung bewegbar sein, die außerhalb des Bewegungsbereichs der ersten und zweiten Stellung liegt. Zum Beispiel kann die Flügelspitzenvorrichtung von der ersten Stellung in eine Stellung bewegbar sein, die jenseits der zweiten Stellung liegt.
  • Während des Gebrauchs bei Bedingungen einer hohen Belastung kann die Flügelspitzenvorrichtung von der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt werden, in der die Luftströmung über den Bereich der Spitze des Luftfahrzeugflügels, mit dem die Vorrichtung verbunden ist, geändert wird. Die Flügelspitzenvorrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, dass während des Fluges des Luftfahrzeugs der von dem Flügel in dem Bereich der Spitze erzeugte Auftrieb dann, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer zweiten Stellung ist, geringer ist als der Auftrieb, der von dem Flügel in dem der Bereich der Spitze erzeugt würde, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer ersten Stellung wäre.
  • Alternativ oder zusätzlich kann dann, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer zweiten Stellung ist, der durch die Flügelspitzenvorrichtung selbst erzeugte Auftrieb geringer sein als der Auftrieb, der durch die Flügelspitzenvorrichtung erzeugt würde, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer ersten Stellung wäre. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass man die Luftströmung an der Vorrichtung abreißen lässt oder dass man den An-stellwinkel verringert. Der durchschnittliche Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung ist dann, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer zweiten Stellung ist, kleiner als der durchschnittliche Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung, wenn diese in ihrer ersten Stellung wäre.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die an der Flügelspitzenvorrichtung selbst und dann erzeugte Belastung, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer zweiten Stellung ist, kleiner sein als die Belastung, die an der Flügelspitzenvorrichtung dann erzeugt würde, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer ersten Stellung wäre. Dies kann zum Beispiel durch eine sorgfältige Konstruktion der Flügelspitzenvorrichtung erreicht werden oder dadurch, dass man die Luftströmung der Vorrichtung abreißen lässt oder dass man den Anstellwinkel verringert.
  • Die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung ist bevorzugt so angeordnet, dass der Winkel zwischen der Achse und der Ebene, in der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist, weniger als 30 Grad beträgt. Bevorzugter beträgt der Winkel zwischen der Rotationsachse und der Ebene, in der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist, weniger als 10 Grad. Noch bevorzugter ist die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung so angeordnet, dass die Achse und die Ebene, in der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist, im Wesentlichen parallel zueinander liegen.
  • Die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer zweiten Stellung während des Fluges des Luftfahrzeugs weniger Auftrieb erzeugt als die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer ersten Stellung. Bevorzugt ist die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung so angeordnet, dass die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer zweiten Stellung einen geringeren durchschnittlichen Anstellwinkel aufweist als die Flügelspitzenvorrichtung in ihrer ersten Stellung.
  • Der Winkel zwischen der Achse und der vertikalen Ebene liegt zwischen 5 Grad und 30 Grad, so dass sich der Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung verändert, wenn sich diese um ihre Achse dreht.
  • Es ist klar, dass die Längsachse des Luftfahrzeugs normalerweise eine Achse ist, die sich entlang der Symmetrieebene des Luftfahrzeugs erstreckt. Die Längsachse kann zum Beispiel die Längsachse des Rumpfes des Luftfahrzeugs sein. Als Längsachse des Luftfahrzeugs kann insoweit, wie dies diese Erfindung betrifft, die Stelle, wo der Flügel eine oder mehrere Rippen aufweist, eine Rippe des Flügels des Luftfahrzeugs oder alternativ die Flugrichtung des Luftfahrzeugs beim Marschflug genommen werden.
  • Vorzugsweise ist die Flügelspitzenvorrichtung zur Ausführung einer Drehbewegung an einer Gelenkverbindung angeordnet. Eine Gelenkverbindung ist bei dieser Anwendung insbesondere geeignet, da sie sowohl ein Mittel liefert, um die Flügelspitzenvorrichtung zu drehen als auch um während des Gebrauchs erheblichen Belastungen standzuhalten.
  • Die Form der Flügelspitzenvorrichtung kann so ausgeführt sein, dass sie während des Gebrauchs verändert werden kann. Die Flügelspitzenvorrichtung kann zum Beispiel eine solche Form aufweisen, die verändert werden kann, um den Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung und/oder den von dem Flügel oder der Flügelspitzenvorrichtung erzeugten Auftrieb zu verändern. Die Form eines Teils des Flügels kann auch so angeordnet sein, dass er während des Gebrauchs stellenweise verändert werden kann, um eine Verringerung des Biegemoments an dem Flügel während der Bedingungen einer hohen Belastung zu erreichen. Falls ein Teil des Flügels eine veränderbare Form aufweist ist es klar, dass die Form in einem Ausmaß veränderbar ist, die über und oberhalb der Formveränderung eines konventionell ausgebildeten Flügels liegt und zwar wegen der Bewegung, die sich aus der natürlichen Elastizität und der Rückfederung ergibt. Der Flügel und/oder die Flügelspitzenvorrichtung selbst kann eine Anzahl von Verbindungsstellen aufweisen, die es dem Flügel und/oder der Flügelspitzenvorrichtung ermöglichen, die Form zu verändern.
  • Die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung kann relativ zu dem Flügel befestigt sein. Die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung kann alternativ relativ zu dem Flügel beweglich sein. Die Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung kann zum Beispiel aus der Kombination einer Rotationsbewegung und einer Translationsbewegung bestehen. Zum Beispiel kann die Flügelspitzenvorrichtung um eine Achse drehbar sein, die selbst zum Beispiel in Form einer Translationsbewegung bewegbarist. Die Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung könnte zum Beispiel dem Weg ähnlich sein, in der sich normalerweise die Klappen und Vorflügel bewegen.
  • Oben wurde festgestellt, dass die Form des Flügels und/oder der Flügelspitzenvorrichtung veränderbar sein kann. Der Flügel und/oder die Flügelspitzenvorrichtung kann zu diesem Zweck in dem Bereich der Flügelspitzenvorrichtung einen Bereich aufweisen, der flexibel ist, vorzugsweise erheblich flexibler als andere Bereiche des Flügels. Im Wesentlichen kann die gesamte Flügelspitzenvorrichtung so flexibel sein. Der flexible Bereich hat vorzugsweise die Form eines elastisch verformbaren Bereichs. Vorzugsweise ist wenigstens ein Bereich der Flügels und/oder der Flügelspitzenvorrichtung elastisch derart verformbar, dass wenigstens ein Teil der Flügelspitzenvorrichtung in der Lage ist, sich um den elastisch verformbaren Bereich zu biegen, wodurch es der Flügelspitzenvorrichtung ermöglicht wird, sich zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu bewegen.
  • Die Flügelspitzenvorrichtung kann durch aktive Mittel gesteuert werden. Dies gibt dem Piloten oder einem Steuerungssystem einen hohen Grad von Kontrolle über den Einsatz der Flügelspitzenvorrichtung. Es kann ein Stellorgan vorgesehen sein, das eine Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewirkt. Vorzugsweise ist das Stellorgan ein lineares Stellorgan. Das Stellorgan kann zum Beispiel in einer Richtung wirken, die mit der Ebene ausgerichtet ist, in der der Flügel normalerweise liegt und schräg zu der Längsachse des Luftfahrzeugs. Das lineare Stellorgan kann in einer Richtung wirken, die normalerweise schräg zu der Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung verläuft. Falls ein lineares Stellorgan vorgesehen ist, kann die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung normalerweise in der Längsachse des Luftfahrzeugs ausgerichtet sein. Das Stellorgan kann auch ein sich drehendes Stellorgan sein. Zum Beispiel kann das Stellorgan so wirken, das es eine Rotationsbewegung um eine Achse bewirkt, die im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung liegt.
  • Das Luftfahrzeug kann einen Fühler aufweisen. Der die Belastung abtastende Fühler kann so angeordnet sein, dass er die Belastung des Flügels abtastet. Das Luftfahrzeug kann ein Steuerungssystem aufweisen. Das Steuerungssystem kann so angeordnet sein, dass es im Gebrauch Signale von einer die Belastung abtastenden Vorrichtung erhält. Das Steuerungssystem kann so angeordnet sein, dass es bei Gebrauch Signale zu einem Stellorgan sendet, um die Flügelspitzenvorrichtung vorzugsweise in Abhängigkeit von Signalen zu bewegen, die es von einer die Belastung abtastenden Vorrichtung erhält, die so angeordnet ist, dass sie die Belastung des Flügels abtastet. Das Steuerungssystem kann Teil eines Systems sein, das auch andere Teile des Luftfahrzeugs steuert. Das Steuerungssystem kann zum Beispiel in Form eines Flugsteuerungssystems für das Luftfahrzeug vorliegen. Alternativ kann das Steuerungssystem ein separates System sein, das so ausgebildet ist, dass es die Funktionen ausführt, die dieser Aspekt der Erfindung erfordert.
  • Das Luftfahrzeug kann eine Mehrzahl von Flügeln aufweisen, wobei jeder Flügel eine Flügelspitzenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. In diesem Fall wird bevorzugt, dass jede Flügelspitzenvorrichtung unabhängig bewegbar ist (so dass die Bewegung einer Flügelspitzenvorrichtung nicht zwangsläufig zu einer entsprechende Bewegung einer anderen Flügelspitzenvorrichtung führt oder diese erfordert).
  • Die Flügelspitzenvorrichtung kann auch durch passive Mittel gesteuert werden. Das Luftfahrzeug kann so ausgestattet sein, dass eine Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung zwischen der ersten und der zweiten Stellung während des Fluges des Luftfahrzeugs als Ergebnis des Zusammenwirkens zwischen der Flügelspitzenvorrichtung und der Luft bewirkt werden kann, die sich an der Flügelspitzenvorrichtung vorbei bewegt. Die Flügelspitzenvorrichtung kann zwischen der ersten und der zweiten Stellung ohne das Vorhandensein eines Stellorgans bewegt werden. In einem solchen Fall ist die Flügelspitzenvorrichtung vorzugsweise so angeordnet, dass die Flügelspitzenvorrichtung zu einer Bewegung veranlasst wird (die darin bestehen kann, dass sie ihre Form verändert gegenüber einem Teil der Vorrichtung, der seine Stellung nicht verändert), um so das auf den Flügel einwirkende Biegemoment zu verringern, wenn sich der auf die Vorrichtung einwirkende Auftrieb erhöht. Die Flügelspitzenvorrichtung und der Flügel kann zum Beispiel so angeordnet und ausgebildet sein, dass dann, wenn sich der auf die Flügelspitzenvorrichtung einwirkende Auftrieb erhöht, der Auftrieb bewirkt, dass sich die Flügelspitzenvorrichtung um ihre Achse dreht und sich in eine Stellung bewegt, in der die Flügelspitzenvorrichtung den auf den Flügel einwirkenden Auftrieb verringert. Zum Beispiel kann die Flügelspitzenvorrichtung und ihre Rotationsachse so angeordnet sein, dass das Zentrum des auf die Flügelspitzenvorrichtung einwirkenden Auftriebs gegenüber der Rotationsachse relativ versetzt ist. Die Flügelspitzenvorrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie dazu veranlasst wird, sich so zu bewegen, dass das auf den Flügel einwirkende Biegemoment verringert wird, wenn sich der Auftrieb auf die Vorrichtung über eine Schwellenbelastung hinaus erhöht, wobei im wesentlichen keine Bewegung unterhalb dieser Schwelle veranlasst wird. Die Schwellenbelastung ist größer als Null und hat vorzugsweise die gleiche Größenordnung wie der Auftrieb, der während der Bedingungen hoher Belastung aufrecht erhalten würde.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die im Folgenden ausführlich beschrieben wird, wird die Bewegung der Vorrichtung durch ein ausschließlich zugeordnetes Feder-Dämpfungssystem gesteuert, wobei die Feder und das Dämpfungssystem so angeordnet sind, dass eine Biegemomentschwelle festgelegt wird, wobei die Flügelspitzenvorrichtung dazu veranlasst wird, sich von der ersten in die zweite Stellung nur dann zu bewegen, wenn die Biegemomentschwelle überschritten wird. Vorteilhafterweise steuert die Feder die Biegemomentschwelle, wobei die Dämpfung so vorgesehen ist, dass die Wirkungen eines abweichenden Verhaltens oder einer Instabilität verringert werden. Somit kann ein federndes Mittel vorgesehen werden, zum Beispiel eine Feder, die während des Gebrauchs die Bewegung und das Verhalten der Flügelspitzenvorrichtung beeinflusst. Dabei kann ein Dämpfungsmittel vorgesehen sein, wie zum Beispiel ein Dämpfer, der während des Gebrauchs die Bewegung und das Verhalten der Flügelspitzenvorrichtung beeinflusst.
  • In einer Situation, in der die Belastung auf den Flügel am Rand einer Grenzbelastung ist, kann es unerwünscht sein, wenn sich die Flügelspitzenvorrichtung zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt. Eine derartige Bewegung kann zum Beispiel zu einer unerwünschten Schwingung der Flügelspitzenvorrichtung führen. Es kann eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein, zum Beispiel ein in einer Richtung wirkender Dämpfer, der die Möglichkeit zu derartigen Schwingungen verringert. Ein in einer Richtung wirkender Dämpfer kann angewandt werden, um im Wesentlichen keinen Widerstand bei der Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung von der ersten Stellung in Richtung auf die zweite Stellung zu erzeugen, aber einen Widerstand für die Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung in die erste Stellung vorzusehen.
  • Die Flügelspitzenvorrichtung kann so ausgebildet und angeordnet sein, dass sie während der Bedingungen des Fluges in der Lage ist, sich in eine Stellung zu bewegen, in der sie sich von dem Flügel aus in einer Richtung erstreckt, dessen Winkel größer als 30 Grad zu der Senkrechten der Ebene ist, in der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist. Die Flügelspitzenvorrichtung kann so angeordnet sein, dass während des normalen Flugbetriebs des Luftfahrzeugs die Flügelspitzenvorrichtung immer in einer Stellung ist, in der sie sich von dem Flügel aus in einer Richtung erstreckt die größer als 30 Grad zu der Senkrechten ist. Die Flügelspitzenvorrichtung kann so angeordnet sein, dass während des Fluges des Luftfahrzeugs sich die Flügelspitzenvorrichtung von dem Flügel aus in einer Richtung erstreckt, die einen Winkel von etwa 45 Grad zu der Senkrechten aufweist. Die Flügelspitzenvorrichtung kann so ausgebildet und angeordnet sein, dass sie während der Bedingungen des Fluges in der Lage ist, sich in Stellungen zu bewegen, in denen sie sich von dem Flügel aus in einer Richtung erstreckt, die eine beliebige Vielzahl von Winkeln im Bereich von 30 bis 80 Grad zu der Senkrechten der Ebene aufweisen, in der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist. Was dieses Merkmal der Erfindung angeht, wird die Senkrechte dieser Ebene dann, wenn sich das Luftfahrzeug auf dem Boden befindet, normalerweise mit der Vertikalen ausgerichtet sein.
  • Das Luftfahrzeug der vorliegenden Erfindung kann bei einem Verfahren eingesetzt werden, bei dem sich das Biegemoment in einem Flügel eines Luftfahrzeugs verändert, wobei das Verfahren die Schritte einschließt, dass eine Flügelspitzenvorrichtung von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung gedreht wird, wobei die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung so angeordnet ist, dass der Winkel zwischen der Achse und der Ebene, in der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist, weniger als 45 Grad beträgt, um so zu bewirken, dass sich das Biegemoment an der Wurzel des Flügels verändert. Das maximale Biegemoment an der Wurzel des Flügels, dem er während des Fluges bei Bedingungen einer hohen Belastung ausgesetzt ist, kann auf diese Weise verringert werden. Vorzugsweise schließt dieses Verfahren den Schritt ein, die Belastung des Flügels zu messen und umfasst vorzugsweise einen weiteren Schritt, bei dem die Flügelspitzenvorrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Belastungsmessung bewegt wird. Dieses Verfahren kann zum Beispiel einen Schritt umfassen, bei dem die Flügelspitzenvorrichtung in Abhängigkeit von der Größe und der Art der abgetasteten Belastung des Flügels betätigt wird.
  • Es wird ebenso ein Verfahren zum Fliegen eines Luftfahrzeugs vorgesehen, bei dem das Biegemoment in dem Flügel, welches unter Flugbedingungen mit hoher Belastung auftritt, durch Verringerung des mittleren Anstellwinkels der Flügelspitzenvorrichtung auf dem Flügel dadurch herabgesetzt wird, dass die Flügelspitzenvorrichtung von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung drehbar bewegt wird, wobei die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung so angeordnet ist, das (i) der Winkel zwischen der Achse und der Ebene, mit der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist, weniger als 45 Grad beträgt und (ii) dass der Winkel zwischen der Achse und der Vertikalebene, die die Längsachse des Luftfahrzeugs einschließt, zwischen 5 und 30 Grad liegt, wodurch das Biegemoment an der Wurzel des Flügels verringert wird.
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen nur beispielsweise beschrieben.
  • In diesen zeigen:
  • 1a–c Darstellungen eines kommerziellen Luftfahrzeugs mit einer Flügelspitzenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine Draufsicht auf die Flügelspitzenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Betätigungssystem aufgeschnitten dargestellt ist;
  • 3 einen Längsschnitt der in 2 dargestellten Flügelspitzenvorrichtung und
  • 4 eine Draufsicht auf die Flügelspitzenvorrichtung in einer Anordnung, die nicht innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegt, wobei das Betätigungssystem in einer aufgeschnittenen Ansicht dargestellt ist.
  • Die 1a–c zeigen eine Flügelspitzenvorrichtung 2, die an der Spitze eines Luftfahrzeugflügels 4 eines Luftfahrzeugs gemäß einer ersten Erfindung montiert ist und die detaillierter in den 2 und 3 dargestellt ist. Die gezeigte Flügelspitzenvorrichtung hat die Form eines kleinen Flügels. Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, ist die Flügelspitzenvorrichtung 2 an einem Drehgelenk 6 an der Oberfläche des Hauptflügels 4 befestigt. Die Flügelspitzenvorrichtung 2 kann sich von einer ersten Stellung 2a in eine zweite Stellung 2b (in 3 gestrichelt dargestellt) bewegen. Die erste Stellung ist die Stellung, in der die Flügelspitzenvorrichtung während der Standartflugbedingungen gehalten wird, wie zum Beispiel beim Start, beim Steigflug und beim Marschflug. In der ersten Stellung wirkt die Flügelspitzenvorrichtung beim Flug in der Weise, dass sie die Aerodynamik des Flügels und den Auftrieb verbessert, der durch den Flügel einschließlich der Flügelspitzenvorrichtung erzeugt wird. Die Flügelspitzenvorrichtung 2 erstreckt sich in ihrer ersten Stellung 2a von dem Flügel 4 aus in einer Richtung von etwa 45 Grad zu der Fläche des Flügels. In der zweiten Stellung ist die Aerodynamik des Flügels unterbrochen und der von dem Flügel erzeugte Auftrieb ist verringert. Die Flügelspitzenvorrichtung 2 erstreckt sich in ihrer zweiten Stellung 2b von dem Flügel 4 in einer Richtung von etwa 55 Grad zu der Ebene des Flügels. Die Flügelspitzenvorrichtung 2 kann in eine Stellung bewegt werden (nicht dargestellt), in der sie sich von dem Flügel 4 aus in einer Richtung von etwa 65 Grad zu der Ebene des Flügels erstreckt.
  • Die Rotationsachse des Drehgelenks 6 ist normalerweise horizontal ausgerichtet und fluchtet mit der Ebene des Flügels; außerdem ist sie normalerweise in Flugrichtung ausgerichtet und weist einen Winkel von etwa 10 Grad zu der Vertikalebene auf, die die Längsachse des Flugzeugrumpfes einschließt. Die Rotationsachse des Drehgelenks 6 ist so ausgerichtet, dass der mittlere Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung 2 abnimmt, wenn die Flügelspitzenvorrichtung von der ersten Stellung 2a in die zweite Stellung 2b bewegt wird (d.h. wenn sie von oben gesehen im Gegenuhrzeigersinn um das Drehgelenk 6 gedreht wird). Die Flügelspitzenvorrichtung 2 kann in einem kleineren oder größeren Ausmaß um das Drehgelenk 6 gedreht werden, wie das in 3 gezeigt ist, was von den auftretenden Bedingungen einer hohen Belastung abhängt.
  • Ein linearer Stellantrieb 8 ist innerhalb der Struktur des Luftfahrzeughauptflügels 4 angebracht. Eine Stange 10 ist zur Ausführung einer linearen Bewegung in einer Richtung montiert, die rechtwinklig zu der Achse des Drehgelenks 6 und im Wesentlichen in der Ebene des Flügels 4 liegt. Ein Ende der Stange 10 ist mit einer Einrichtung (nicht dargestellt) an der Flügelspitzenvorrichtung 2 verbunden, deren Mechanismus eine Drehung der Flügelspitzenvorrichtung um das Drehgelenk 6 ermöglicht, ohne dass die Stange 10 durch die Kräfte, die aus der Ebene des Flügels stammen, unter einer übermäßigen Beanspruchung steht.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die Flügelspitzenvorrichtung 2 während der Bedingungen eines Standardfluges in ihrer ersten Stellung 2a gehalten. Unter den Bedingungen einer hohen Belastung, wie bei Turbulenzen oder während einer engen Kurve, wird die Flügel spitzenvorrichtung von der ersten Stellung 2a in die zweite Stellung 2b gedreht. Die Bedingungen unter hoher Belastung können abgefühlt oder vorausgesagt werden, wobei Systeme eingesetzt werden, die in den meisten kommerziellen Luftfahrzeugen vorhanden sind, wie zum Beispiel Beschleunigungsmesser, Pilotsteuerungen und andere sensorische Einrichtungen.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Stellung der Flügelspitzenvorrichtung 2 aktiv gesteuert. Wenn die Bedingungen einer hohen Belastung erfasst oder vorausgesagt werden, dann sendet ein Teil des Flugsteuerungscomputers Signale, die veranlassen, dass sich die Stange 10 entlang dem Flügel 4 und von dem Flugzeugrumpf 12 wegbewegt. Die Flügelspitzenvorrichtung 2 wird zwangsläufig um das Drehgelenk 6 auf der Oberfläche des Hauptflügels 4 gedreht. Die Betätigung der Stange 10 bewirkt somit eine nach oben gerichtete Drehung der Flügelspitzenvorrichtung und weg von ihrer ersten Stellung 2a.
  • Die Luftströmung über den Spitzenbereich des Flügels 4 wird gestört, was zu einem Verlust an Auftrieb, zu einer Verringerung der effektiven Spannweite und somit zu einer Verringerung des Biegemoments an der Wurzel des Flügels 4 führt. Außerdem ist die Ausrichtung des Drehgelenks 6 derart, dass der mittlere Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung 2 verringert ist, was den durch diese Vorrichtung erzeugten Auftrieb verringert, wodurch das Biegemoment an der Wurzel des Flügels 4 weiter herabgesetzt wird.
  • Wenn die Bedingung hoher Belastung vorüber ist, dann wird die Stange 10 zurückgezogen, wobei sie die Flügelspitzenvorrichtung 2 in ihre erste Stellung 2a zurückführt. Somit sieht die erste Ausführungsform ein Mittel vor, durch das das maximale Biegemoment verringert wird, dem ein Luftfahrzeugflügel vermutlich während der Lebensdauer des Luftfahrzeugs ausgesetzt ist (d.h. einschließlich der Bedingungen unter hoher Belastung). Dies erlaubt wiederum die Tragfähigkeit für eine strukturelle Belastung des Flügels zu verringern, was wiederum zu großen Einsparungen beim konstruktiven Gewicht des Luftfahrzeugs führen kann und zu den vielen Vorteilen führt, die sich aus der Gewichtsverringerung des Luftfahrzeugs ergeben.
  • 4 zeigt eine Anordnung, die der ersten Ausführungsform ähnlich ist (aber nicht innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung liegt), bei der der Flügel eines Luft fahrzeugs eine Flügelspitzenvorrichtung 102 aufweist, die so aufgebaut ist, dass sie sich zwischen einer ersten Stellung, in der die Flügelspitzenvorrichtung 102 den aerodynamischen Wirkungsgrad des Flügels verbessert, und einer zweiten Stellung, in der die Vorrichtung 102 den durch den Flügel bewirkten Auftrieb verringert, bewegen kann und somit das auf den Flügel einwirkende Biegemoment verringert. Bei dieser Anordnung ist die Flügelspitzenvorrichtung indessen so angeordnet, dass sie um eine Achse drehbar ist, die normalerweise horizontal und in der Ebene des Flügels ausgerichtet aber zu der Länge des Flugzeugrumpfes schräg verlaufend angeordnet ist. Die Flügelspitzenvorrichtung 102 hat eine derartige Stellung, dass sie mit ihrer Vorderkante näher an dem Flugzeugrumpf 12 ist als mit ihrer Hinterkante.
  • Innerhalb der Struktur des Hauptflügels 104 des Luftfahrzeugs ist ein drehbarer Stellantrieb 108 montiert. Die Flügelspitzenvorrichtung 102 ist mit dem Hauptflügel 104 über eine Antriebswelle 116 verbunden, die sowohl normalerweise mit der Ebene des Hauptflügels ausgerichtet und im Wesentlichen in Linie mit der Vorder- und der Hinterkante des Flügels ist (in einem Winkel von etwa 120 Grad zu der Längsachse des Flugzeugrumpfes). Die Antriebswelle 116 wird innerhalb eines Stellantriebs 108 von Lagern 118 getragen. Die Lager 118 stellen sicher, dass im Wesentlichen keine Translationsbewegung der Welle 116 entlang der Länge des Flügels 104 stattfindet. Der drehbare Stellantrieb 108 und die Antriebswelle 116 erfüllen somit sowohl die Funktionen der Abstützung als auch der Steuerung.
  • Bei dieser Anordnung wird die Flügelspitzenvorrichtung 102 während der Bedingungen des Standardfluges in der ersten Stellung gehalten, wobei die Flügelspitzenvorrichtung durch aktive Mittel gesteuert wird. In der ersten Stellung fluchtet die Außenfläche der Flügelspitzenvorrichtung mit der benachbarten Außenfläche des Flügels. Wenn Bedingungen einer hohen Belastung festgestellt oder vorausgesagt werden, dann dreht der Stellantrieb die Antriebswelle 116 von der Flügelspitze aus gesehen im Gegenuhrzeigersinn, wobei die Vorderkante der Flügelspitzenvorrichtung 102 nach unten in die zweite Stellung gedreht wird. Bei dieser Anordnung kommen die Kanten der Flügelspitzenvorrichtung und des Flügels, die in der ersten Stellung parallel zueinander waren, in eine nicht parallele Stellung und die Fläche der Flügelspitzenvorrichtung und der Flügel weisen eine Stellung auf, in der sie nicht mehr fluchten. Die Luftströmung über den Spitzenbereich des Flügels 104 wird gestört, was zu einem Verlust an Auftrieb führt und somit zu einer Verringerung der effekti ven Spannweite und somit zu einer Verringerung des Biegemoments an der Wurzel des Flügels 104 führt. Außerdem ist der mittlere Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung 102 verringert, wodurch der von der Vorrichtung erzeugte Auftrieb kleiner und somit das Biegemoment an der Wurzel des Flügels 104 verringert wird.
  • Wenn die Bedingung der hohen Belastung vorüber ist, dann dreht der Stellantrieb die Antriebswelle 116 von der Flügelspitze aus gesehen im Uhrzeigersinn und dreht dabei die Flügelspitzenvorrichtung 102 in ihre erste Stellung zurück.
  • Bei anderen Ausführungsformen (nicht dargestellt) des oben beschriebenen und bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird die Flügelspitzenvorrichtung durch passive Mittel derart gesteuert, dass dann, wenn der Auftrieb auf die Flügelspitze ausreichend groß ist, sie dazu veranlasst wird, sich mittels der sich aus dem Auftrieb ergebenden Belastungen auf die Flügelspitzenvorrichtung gegen die zweite Stellung zu bewegen.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform (nicht dargestellt), die sich auf eine Flügelspitzenvorrichtung bezieht, die der Flügelspitzenvorrichtung der ersten Ausführungsform sehr ähnlich ist, besteht die passive Steuerung aus einem Federdämpfungssystem, das eine Feder und einen in einer Richtung wirkenden Dämpfer aufweist. Der in einer Richtung wirkende Dämpfer wird eingesetzt, um der Rückbewegung der Flügelspitzenvorrichtung in die erste Stellung einen Widerstand entgegenzusetzen, aber der Drehung der Flügelspitzenvorrichtung keinen Widerstand entgegenzusetzen, wenn die Biegemomentschwelle zuerst überschritten wird. Somit steuert die Feder die Biegemomentschwelle, und der Dämpfer vermeidet ein abweichendes Verhalten oder eine Instabilität.
  • Bei einer dritten Ausführungsform (nicht dargestellt) ist ein Abschnitt aus flexiblem, elastischem Material, der ein Gummimaterial enthält, zwischen der Flügelspitzenvorrichtung und dem Hauptflügel angeordnet. Der flexible Abschnitt erlaubt eine wirksame Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung in einer Weise, die ähnlich dem Drehgelenk der ersten Ausführungsform ist. Wenn der Auftrieb auf die Flügelspitzenvorrichtung zunimmt, dann ist der aus diesem Material bestehende Abschnitt ausreichend flexibel, so dass die sich aus dem Auftrieb ergebende und auf die Flügelspitzenvorrichtung einwirkende Belastung die Flügelspitzenvorrichtung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, in der der gesamte Auftrieb auf den Flügel verringert wird. Die Flügelspitzenvorrichtung erreicht somit bei jeder Bedingung einer hohen Belastung eine Gleichgewichtsstellung.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform, die sich auf eine Flügelspitzenvorrichtung bezieht, die der Flügelspitzenvorrichtung der in 4 dargestellten Anordnung sehr ähnlich ist, ist ein frei drehbares Lager ungefähr dort angeordnet, wo in 4 die Antriebswelle gezeigt ist und trägt eine Welle, die von der Flügelspitzenvorrichtung hervorsteht. Die Drehung der Flügelspitzenvorrichtung wird durch einen unabhängigen Verbindungsmechanismus gesteuert, der achtern von dem Hauptdrehgelenk liegt und durch ein lineares Stellorgan betätigt wird. Bei einer anderen Anordnung (eine nicht dargestellte Abwandlung der oben erwähnten Anordnung) wird die Flügelspitzenvorrichtung von einem frei drehbaren Lager gehalten (so, wie oben), wobei die Antriebswelle eines drehbaren Stellorgans durch das Zentrum des Traglagers geht. Beide Abwandlungen erlauben es, die Funktionen des Tragens und des Antriebs zu trennen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt), die sich auf eine Flügelspitzenvorrichtung bezieht, die der in 4 gezeigten Flügelspitzenvorrichtung sehr ähnlich ist, wird die Flügelspitzenvorrichtung von einem passiven Mittel gesteuert. Die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung ist auf einer Seite des Auftriebszentrums der Flügelspitzenvorrichtung angeordnet. Wenn der Auftrieb auf die Flügelspitzenvorrichtung zunimmt, dann veranlasst das um die Rotationsachse auftretende Moment, dass sich die Flügelspitzenvorrichtung in eine Stellung bewegt, in der sie weniger Auftrieb erzeugt. Bei dieser Anordnung weist das System eine Feder auf, die die Schwelle festlegt, bei der sich die Vorrichtung dreht. Dies dient dazu, in einem kleinen Bereich auftretende Bewegungen des Flügels um die erste Stellung und ebenso die Instabilität zu verringern.
  • Es ist klar, dass bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung unterschiedliche Abwandlungen vorgenommen werden können. Bei jeder Ausführungsform hat die Flügelspitzenvorrichtung die Form eines kleinen Flügels; die Vorrichtung könnte natürlich auch in der Form irgendeiner Flügelspitzenvorrichtung vorliegen, die in der Lage ist, den aerodynamischen Wirkungsgrad zu verbessern, wenn sie in der ersten Stellung ist, aber während der Bedingungen hoher Belastung große auf den Flügel des Luftfahrzeugs einwirkende Biegemomente verursachen könnte. Bei einer derart abgewandelten Ausführungsform könnte die Vorrichtung in eine zweite Stellung bewegbar sein, in der die Vorrichtung die Biegemomente in dem Hauptflügel verringert, zum Beispiel bei den Bedingungen einer hohen Belastung. Die Funktion des flexiblen Gelenks der vierten Ausführungsform kann mittels des Flügels verwirklicht werden, durch einen Teil dieses Flügels, durch die Flügelspitzenvorrichtung oder einen ihrer Teile, die aus elastischem Material oder aus einem Verbundmaterial hergestellt sind, das ausreichend elastische(federnde) Eigenschaften aufweist.

Claims (8)

  1. Luftfahrzeug mit einem Flügel (4), wobei der Flügel (4) eine Wurzel, eine Spitze und eine Flügelspitzenvorrichtung (2) aufweist, die in dem Bereich der Spitze angeordnet ist, wobei die Flügelspitzenvorrichtung (2) zwischen einer ersten Stellung (2a) und einer zweiten Stellung (2b) drehbeweglich ist und wobei die Achse der Drehbewegung der Flügelspitzenvorrichtung (2) so angeordnet ist, dass der Winkel zwischen der Achse und der Ebene, mit der der Flügel (4) normalerweise ausgerichtet ist, weniger als 45 Grad beträgt, und wobei die Flügelspitzenvorrichtung (2) so angeordnet ist, dass sich während des Fluges des Luftfahrzeugs das Biegemoment an der Wurzel in Abhängigkeit von der Stellung der Flügelspitzenvorrichtung ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung so angeordnet ist, dass: (a) der Winkel zwischen der Achse und der Vertikalebene, die die Längsachse des Luftfahrzeugs einschließt, zwischen 5 und 30 Grad liegt und (b) der mittlere Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung (2) dann, wenn die Flügelspitzenvorrichtung (2) in der zweiten Stellung (2b) ist, kleiner ist als der mittlere Anstellwinkel der Flügelspitzenvorrichtung, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in der ersten Stellung (2a) ist, wodurch das maximale Biegemoment an der Wurzel des Flügels, welches unter Flugbedingungen mit hoher Belastung auftritt, verringerbar ist.
  2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem der Flügel (4) und die Flügelspitzenvorrichtung (2) so angeordnet sind, dass während des Fluges des Luftfahrzeugs, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in der zweiten Stellung (2b) ist, (i) der von den Flügeln im Bereich der Spitze erzeugte Auftrieb und (ii) der von der Flügelspitzenvorrichtung erzeugte Auftrieb jeweils kleiner ist als er es wäre, wenn die Flügelspitzenvorrichtung in der ersten Stellung ist.
  3. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung (2) im Wesentlichen parallel zu der Ebene verläuft, in der der Flügel (4) normalerweise ausgerichtet ist.
  4. Luftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Abschnitt des Flügels (4) und/oder der Flügelspitzenvorrichtung (2) derart elastisch verformbar ist, dass sich wenigstens ein Teil der Flügelspitzenvorrichtung um den elastisch verformbaren Abschnitt biegen kann und dabei der Flügelspitzenvorrichtung ermöglicht, sich zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu bewegen.
  5. Luftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Luftfahrzeug eine die Belastung erfassende Vorrichtung aufweist, die so ausgeführt ist, dass sie eine auf den Flügel (4) einwirkende Belastung erfasst, und ein Steuersystem, das so ausgeführt ist, dass das Steuersystem im Gebrauch von der die Belastung erfassenden Vorrichtung Signale empfängt und Signale zu einem Stellantrieb (8) sendet, der die Flügelspitzenvorrichtung (2) in Abhängigkeit von den Signalen bewegt, die von der die Belastung erfassenden Vorrichtung kommen.
  6. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Luftfahrzeug so angeordnet ist, dass die Bewegung der Flügelspitzenvorrichtung (2) zwischen der ersten und zweiten Stellung während des Fluges des Luftfahrzeuges als ein Ergebnis der Wechselwirkung zwischen der Flügelspitzenvorrichtung und der Luft, die an der Flügelspitzenvorrichtung vorbei strömt, bewirkbar ist.
  7. Luftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Flügelspitzenvorrichtung so ausgeformt und angeordnet ist, dass sie sich unter Flugbedingungen in eine Stellung bewegen kann, in der sie sich von dem Flügel aus in einer Richtung erstreckt, die größer als 30 Grad zu der Senkrechten der Ebene ist, in der der Flügel normalerweise ausgerichtet ist.
  8. Verfahren zum Fliegen eines Luftfahrzeugs, bei dem das Biegemoment in dem Flügel, welches unter Flugbedingungen mit hoher Belastung auftritt, durch Verringerung des mittleren Anstellwinkels einer Flügelspitzenvorrichtung (2) auf dem Flügel (4) dadurch her abgesetzt wird, dass die Flügelspitzenvorrichtung von einer ersten Stellung (2a) in eine zweite Stellung (2b) drehbar bewegt wird, wobei die Rotationsachse der Flügelspitzenvorrichtung (2) so angeordnet ist, dass (i) der Winkel zwischen der Achse und der Ebene, mit der der Flügel (4) normalerweise ausgerichtet ist, weniger als 45 Grad beträgt, und dass (ii) der Winkel zwischen der Achse und der Vertikalebene, die die Längsachse der Luftfahrzeugs einschließt, zwischen 5 und 30 Grad liegt, wodurch sich das Biegemoment an der Wurzel des Flügels verringert.
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