DE608521C

DE608521C - Swing plane

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Publication number: DE608521C
Application number: DEB156062D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-06-11
Filing date: 1932-06-11
Publication date: 1935-01-24

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Schwingenflugzeug, welches beim Flügelschlag den bereits bekannten Effekt der Schräganblasung zum Erzeugen von Auftrieb und Vortrieb ausnutzt. Das Zustandekommen der Schräganblasung wird durch Anbringen der Flügel an Schwenkachsen bewerkstelligt, die abseits der Flügel und tiefer als die Flügel liegen. Infolge dieser Lage der Schwenkachsen können die durch Verstrebungen versteiften Flügel um die Schwenkachsen seitlich hin und her bewegt werden.The subject of the invention is a swing plane, which the wing flap already known effect of oblique blowing to generate buoyancy and propulsion exploits. The oblique blowing is achieved by attaching the wings accomplished on pivot axes that lie apart from the wing and lower than the wing. As a result of this position of the pivot axes, they can be stiffened by struts Wings are moved back and forth laterally around the pivot axes.

Die fortschrittliche Wirkung dieser Anordnung besteht im wesentlichen in einer Lösung der Festigkeitsfrage im Schwingflügelaufbau, in einer Verbesserung des Auftriebes der Flügel, insbesondere bei sehr hohen Anstellwinkeln, sowie im Erzeugen eines Vortriebes durch Schräganblasung mittels der seitlichen Bewegung der Flügel im Fluge, ohne daß ein Verdrehen der Flügel um eine Querachse oder ihr Verwinden erforderlich ist.The advanced effect of this arrangement is essentially one Solution of the strength issue in the swing wing structure, in an improvement of the lift the wing, especially at very high angles of attack, as well as in generating propulsion through angled blowing by means of the lateral movement of the wings in flight, without twisting or twisting the wings about a transverse axis is required.

Die Wirkung der Schräganblasung von Tragflügeln ist in der Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt Nr. 10 vom 28. Mai 1930 beschrieben. Das Wesentliche sei hier kurz zusammengefaßt. Schräg- j anblasung verhindert das Ablösen der Strömung. Infolgedessen können die am Anblaserand auftretenden mit zunehmendem Anstellwinkel wachsenden Saugkräfte beträchtlich größer werden, als dies bei Normalanblasung der Fall ist. Die resultierende Luftkraft am Tragflügel wird durch das Anwachsen der Saugkräfte wesentlich größer ausfallen und auch stärker vornübergeneigt sein als bei Normalanblasung, daher die hohe Tragwirkung schräg angeblasener Tragflügel im Langsamflug unter großem Anstellwinkel. Am normalen Flugzeug erkennt man diese Eigenschaft im Flugzustande des Seitenrutsches, der bekanntlich unter großem Anstellwinkel eingeleitet wird. Der Winkel, den die seitwärts gerichtete Flugbahn des Flugzeuges hierbei mit der Längsachse des Flugzeuges einschließt, heißt der Schräganblasewinkel. The effect of the oblique blowing of wings is in the magazine for flight technology and Motor Luftschiffahrt No. 10 of May 28, 1930. The essentials be briefly summarized here. Angled blowing prevents the flow from breaking away. As a result, those that occur at the edge of the blown air can occur with increasing angle of attack growing suction forces are considerably greater than is the case with normal blowing. The resulting The air force on the wing increases significantly as the suction forces increase fail and also be more leaning forward than with normal blowing, hence the high one Carrying effect of wings blown at an angle in slow flight at a large angle of attack. This property can be seen in normal aircraft in the flight condition of the side slide, which is known to be initiated at a large angle of attack. The angle made by the aircraft's sideways flight path includes here with the longitudinal axis of the aircraft, is called the oblique blow angle.

Die Vermehrung der Saugkräfte am Anblaserand findet auch bei Anwendung kleiner Schräganblasewinkel statt, allerdings weniger stark, als dies unter großem Schräganblasewinkel möglich ist. An Flügeln mit dicker, runder Vorderkante tritt die Erscheinung stärker auf als an Flügeln mit dünner, runder Vorderkante. Geometrisch ähnliche Flügel verschiedener Größe zeigen bei Schräganblasung trotz gleich großer Reynoldsscher Zahlen verschieden große Saugwirkungen.The increase in the suction forces at the edge of the blown air is also smaller when used Inclined blow angle instead, but less than this with a large inclined blow angle is possible. The appearance is more pronounced on wings with a thick, round leading edge than on wings with a thinner, rounder edge Leading edge. Geometrically similar wings of different sizes show when blown at an angle despite the same Reynolds numbers, suction effects of different sizes.

Es gibt vielerlei Kombinationen unter den Flügelstellungen, bei denen Tragflügel mit Erfolg schräg angeblasen werden können. Eine der wichtigsten Stellungen ist auf der Zeichnung angegeben. Es zeigenThere are many combinations among the wing positions in which airfoils with Success can be blown at an angle. One of the most important positions is on the Drawing indicated. Show it

Abb. ι eine Ausführungsform des Schwingenflugzeuges. in der Vorderansicht undFig. Ι an embodiment of the swing plane. in the front view and

Abb. 2 den Grundriß desselben.Fig. 2 the plan of the same.

Abb. 3 zeigt einen Flügelausschnitt undFig. 3 shows a wing section and

Abb'. 4 die Seitenansicht dieses Flügelausschnittes mit Stielen und Schwenkachse. .Fig '. 4 the side view of this wing section with handles and pivot axis. .

Jede der beiden Flügelzellen besteht aus einem Flügel i, einem Stiel 2, einer Absteifung 3 und einer Schwenkachse 4. Diese Teile bilden ein verdrehungssteifes Fachwerk. Die symmetrisch ausgeführten Flügelzellen sind mittels der Schwenkachse 4 am Flugzeugrumpf 5 oder an einem anders geformten Gerüst angelenkt. Die Bewegung der Flügelzellen erfolgt mittels einer Kurbelwelle 6, deren Pleuelstangen im Eckverband 7 der Flügelzellen angreifen, dort, wo der Flügel und der Stiel 2 zusammenlaufen. DieKurbelwelle "6 wird mittels Zahnrad oder Kette angetrieben, wenn der Motor 8 unten steht; kommt der Motor in Höhe der Kurbelwelle 6 zu liegen, so erfolgt direkter Antrieb.Each of the two vane cells consists of a wing i, a stem 2, a stiffener 3 and a pivot axis 4. These parts form a torsionally rigid framework. The symmetrically designed wing cells are by means of the pivot axis 4 on the aircraft fuselage 5 or on a differently shaped Articulated scaffolding. The vane cells are moved by means of a crankshaft 6, attack the connecting rods in the corner assembly 7 of the wing cells, where the wing and the stem 2 converge. The crankshaft "6 is driven by means of a gearwheel or chain, when the engine 8 is down; If the engine comes to rest at the level of the crankshaft 6, direct drive takes place.

Die Flügel 1 sind, von hinten oder von ao vorn gesehen, ■ längs der Spannweite gekrümmt. Abb. ι zeigt es. Durch die Krümmung der Flügel nach einer Spirale ist es möglich gemacht, daß die Flügelelemente in bezug auf die Schwenkachsen längs der Spannweite unter einem nahezu gleichen seitlichen Neigungswinkel zu liegen kommen, Abb. 3 macht die seitliche Neigung des Flügels ι im Winkel τ an einem Ausschnitt aus der Flügelkrümmung verständlich. Wie die linke Seite der Abb. 1 veranschaulicht, kann man sich den Bogen des Flügels aus Krümmungsausschnitten zusammengesetzt denken, indem Flügelelemente nach Abb. 3 an verschieden langen Stielen unter annähernd gleichen Neigungswinkeln τ aneinandergereiht sind. Auf diese Weise entsteht die spiralförmige Krümmung der Flügel i, wobei der Pol der Spirale in der Schwenkachse 4 der Flügel liegt. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:The wings 1 are, seen from behind or ao in front, ■ curved along the span. Fig. Ι shows it. The curvature of the wings after a spiral makes it possible for the wing elements to come to lie at an almost identical lateral angle of inclination with respect to the pivot axes along the span, Fig. 3 shows the lateral inclination of the wing ι at an angle τ at a cutout understandable from the curvature of the wing. As the left side of Fig. 1 illustrates, the arch of the wing can be thought of as being composed of sections of curvature, in that wing elements according to Fig. 3 are lined up on stems of different lengths at approximately the same angles of inclination τ. In this way, the spiral curvature of the wings i is created, the pole of the spiral lying in the pivot axis 4 of the wings. The device works as follows:

Die beiden starren Flügelzellen 1, 2, 3, 4 erhalten durch den vorgesehenen Kurbelantrieb während der Vorwärtsbewegung des Flugzeuges eine fortwährend auseinander- und wieder zusammenstrebende Bewegung. Die auseinanderstrebende Bewegung der Flügel ist in der Abb. 2 durch die Richtungspfeile V₁ bezeichnet, die Vorwärtsbewegung der Flügel wie des Flugzeuges überhaupt ist durch die Richtungspfeile V₂ kenntlich gemacht. Der Einzelflügel bestreicht also bei Auswärtsbewegung die resultierende Flugbahn V, wie beim Seitenrutsch eines Drachenflugzeuges, während der Flugzeugrumpf mit Insassen unverändert in der Richtung V₂ fortschreitet, also den Seitenrutsch der Flügel nicht mitmacht. Der Winkel, den die resultierende Flugbahn V der Flügel mit der Richtung V₂ bildet, oder genauer ausgedrückt, den die V und V₂ entsprechenden Strömungen miteinander bilden, ist der Schräganblasewinkel der Flügel, dessen Elemente den Neigungswinkel τ besitzen.The two rigid vane cells 1, 2, 3, 4 are given a movement that continually strives apart and again towards each other due to the crank drive provided during the forward movement of the aircraft. The divergent movement of the wings is indicated in Fig. 2 by the directional arrows V ₁ , the forward movement of the wings and the aircraft in general is indicated by the directional arrows V ₂ . When moving outwards, the single wing sweeps the resulting trajectory V, as in the case of a side slip of a hang glider, while the fuselage with occupants continues unchanged in the direction V ₂ , i.e. does not take part in the side slip of the wings. The angle which the resulting trajectory V of the wings forms with the direction V ₂ , or, more precisely, the currents corresponding to V and V ₂ form with one another, is the angle of inclination of the wings, the elements of which have the angle of inclination τ.

Beim Zusammenstreben der Flügel kehrt sich die Richtung der Pfeile um, während die von F₂ natürlich dieselbe bleibt. Die Flügel bewegen sich daher, im Grundriß betrachtet, in Zickzackbahnen, so daß neben den positiven auch negative Schräganblasewinkel vorkommen. Außerdem besitzen die Flügelelemente in der Vorderansicht beträchtet, wegen der Drehungen der Flügelzellen um die Schwenkachsen, eine auf- und abwärts gerichtete Bewegung, wie in der Abb. ι (rechts) durch eine gestrichelt gezeichnete Flügelzelle angedeutet ist.When the wings strive together, the direction of the arrows is reversed, while that of F ₂ remains the same, of course. The wings therefore move in zigzag paths when viewed in plan, so that there are also negative inclined blow angles in addition to the positive. In addition, the vane elements in the front view have a considerable upward and downward movement due to the rotations of the vane cells about the pivot axes, as indicated in Fig. Ι (right) by a dashed vane cell.

Der Zweck dieser eigenartigen Bewegungsform der Flügel ist das Hervorrufen der Schräganblasung im Fluge. Beim Auseinaniderstreben der Flügel werden die positiven Schräganblasewinkel der Flügel erzeugt und, wie erklärt wurde., als Folgeerscheinung die Saugkräfte an der Vorderkante der Flügel hervorgerufen. Dadurch entsteht an den Flügeln ein erheblicher Auftrieb und gleichzeitig ein Vortrieb an der Vorderkante der Flügel, der das Flugzeug in Richtung der Pfeile V₂ vorwärts zieht.The purpose of this peculiar form of movement of the wings is to induce angled inflation in flight. When the wings diverge, the positive incline angles of the wings are created and, as has been explained, the result is the suction forces on the leading edge of the wings. This creates a considerable lift on the wings and at the same time a propulsion on the leading edge of the wings, which pulls the aircraft forward in the direction of the arrows V _2.

Bei bestimmter Richtung der resultierenden Bewegung V der Flügel erreicht die Größe der Vortriebskraft an der Flügelvorderkante ein Maximum. Dieses Maximum tritt auf, wenn die seitliche Bewegung V₁ der Flügel schneller ist als die Vorwärtsbewegung V₂, also im Langsamflug.With a certain direction of the resulting movement V of the wing, the magnitude of the propulsive force at the wing leading edge reaches a maximum. This maximum occurs when the lateral movement V _{1 of} the wings is faster than the forward movement V ₂ , i.e. in slow flight.

Im Langsamflug mit dem Schwingenflugzeug ist es aber notwendig, ebenso wie beim Drachenflugzeug, unter großem Anstellwinkel zu fliegen. Im Fluge unter sehr großem An-Stellwinkel der Flügel, der in bekannter Weise durch das sogenannte Ziehen des Flugzeuges mit dem Höhenruder oder beim Durchsacken des Flugzeuges zustande kommt, erreicht man, daß beim Zusammenstreben der Flügel, trotz der hierbei erzeugten negativen Schräganblasewinkel ein positiver Anstellwinkel der Flügel zum Relativwinde vorhanden ist.In slow flight with the swing arm aircraft it is necessary, as well as with Hang glider to fly at a high angle of attack. In flight at a very large angle of attack the wing, which in a known manner by the so-called pulling of the aircraft with the elevator or when When the aircraft sags, one achieves that when the Wing, a positive angle of attack in spite of the negative inclined blow angle generated in this way the wing to the relative wind is present.

Der Schnellflug mit dem Schwingenflugzeug geschieht wie beim Drachenflugzeug unter kleinem Anstellwinkel. Der Anstellwinkel der Schlagflügel zur Flugbahn oder zur Rumpf achse soll hierbei etwa o° betragen. Die Übereinstimmung der Rumpfachse mit der Flugbahn kann mit Hilfe des Höhenruders in bekannter Weise erreicht werden. In diesem Flugzustande treten nun während der Periode negativer Schräganblasung, also beim Zusammenstreben der Flügel, negative Anstellwinkel der Schlagflügel zum Relativwinde auf.The high-speed flight with the swing plane is the same as with the hang glider at a small angle of attack. The angle of attack of the flapping wings to the trajectory or to the fuselage axis should be about o °. The correspondence of the trunk axis with the flight path can be achieved in a known manner with the help of the elevator. In this flight condition, negative inclined inflation occurs during the period, ie When the wings strive together, the flapping wings have a negative angle of attack in relation to the relative wind on.

Es ist bekannt, daß bei gewissen Profilen auch unter negativem Anstellwinkel Auftrieb erzeugt werden kann. Das gilt auch für Schwingenflugzeuge vorliegender Art während der Periode negativer Schräganblasung. Natürlich dürfen die hierbei erzeugten negativen Schräganblasewinkel nicht allzu groß ausfallen, sie dürfen —7⁰ bis —io° nichtüberschreiten. Messungen an Tragflügeln, die unter diesen negativen Schräganblasewinkeln ausgeführt worden sind, haben genügend großen Auf trieb zum Fliegen ergeben; es wurden Ca-Werte bis zui 0,4 vorgefunden. Die kleinen negativen Schräganblasewinkel entstehen im Schnellfluge bei der beschriebenen Einrichtung zwangsläufig, sobald die Fluggeschwindigkeit F₂ größer gehalten wird als die seitliche Geschwindigkeit F₁ der Flügel. Naturgemäß können, beim Einhalten der weiter oben geforderten o°-Anstellung der Flügel zur Flugbahn, die positiven Schräganblasewinkel nicht größer werden als die Winkel der negativen Schräganblasung. Größere positive Schräganblasewinkel sind für den Schnellflug nicht erforderlich. Es kann gemäß vorgenommenen Versuchen mit kleinem positivem Schräganblasewinkel etwa doppelt so großer Auftrieb erzielt werden als mit kleinen negativen Schräganblasewinkeln.It is known that with certain profiles, lift can also be generated at a negative angle of attack. This also applies to swing planes of the present type during the period of negative angled inflation. Of course, the negative here Schräganblasewinkel produced must not be overly large, they may -7 ° ⁰ to -io not proceed. Measurements on hydrofoils that have been carried out under these negative oblique blowing angles have shown sufficient drive to fly; Ca values of up to 0.4 were found. The small negative oblique blow angle inevitably arise in high-speed flight with the described device as soon as the flight speed F ₂ is kept greater than the lateral speed F _{1 of} the wings. Naturally, if the above-required o ° position of the wings in relation to the flight path is observed, the positive oblique blowing angles cannot be greater than the angles of the negative oblique blowing. Larger positive incline angles are not required for high-speed flight. According to tests carried out, with a small positive inclined blow angle, about twice as large a lift can be achieved than with small negative inclined blow angles.

Damit wäre erklärt, wie der zum Horizontalflug erforderliche mittlere Auftrieb mittels aus und ein bewegter Schlagflügel erzeugt werden kann. Hierzu kommt, daß durch Boote, die mit Tauchflossen nach Art der den Gegenstand dieser Erfindung bildenden Schlagflügel ausgestaltet worden sind, ein praktischer Beweis dafür erbracht worden ist, daß auch bei jedem Auseinanderstreben der Flossen oder Flügel die zur Beschleunigung erforderliche Vortriebskraft erzeugt wird.This would explain how the mean lift required for level flight by means of and a moving flapping wing can be generated. In addition, by boats with diving fins on the type of the Flapping wings forming the subject of this invention have been designed Practical evidence has been provided that with every divergence the Fins or wings the propulsive force required for acceleration is generated.

Infolge der Auftriebsunterschiede bei Ausundeinbewegung der Schlagflügel wird, wie bei jedem Schwingenflugzeug·, während der Zeit des Zusammenstrabens der Flügel Höhenverlust eintreten. Dieser muß, um einen im wesentlichen waagerechten Flug zu erzielen, natürlich in der Zeit des Auseinanderstrebens der Flügel wiedergewonnen werden, und zwar durch Auftriebsüberschuß beim Auseinanderstreben der Flügel. Die Wellenhöhe der, von der Seite gesehen, von dem Schwingenflugzeug bei Ausübung des Horizontalfluges beschriebenen Flugbahn nimmt mit der Zunahme der Zahl der Flügelschläge in der Zeiteinheit sowie bei günstiger aerodynamischer Ausbildung des Flugzeuges ab.As a result of the differences in lift when moving the flapping wings out and in, how with every swing plane ·, during the time of the collapse of the wings loss of height enter. In order to achieve an essentially horizontal flight, this must, of course, occur in the time of the divergence of the wings can be regained by excess lift as they diverge the wing. The wave height of the swing plane when viewed from the side when exercising horizontal flight the trajectory described increases with the increase in the number of wing beats in the unit of time as well as with a favorable aerodynamic design of the aircraft.

Beim Eintreten des Auftriebsmankos im Fluge tritt einfaches Durchsacken des Flugzeuges ein, wobei die Richtung der Längsachse des, Flugzeuges notwendigerweise nicht mitzuschwanken braucht. Es entsteht dadurch ohne besonderes Hinzutun des Führers ein Gleitflug unter großem Anstellwinkel; beim Eintreten des Auftriebsüberschusses steigt das Flugzeug in ähnlicher Weise, d.h. auch wieder ohne Richtungsschwankung der Längsachse des Flugzeuges.If the lack of lift occurs in flight, the aircraft simply sags a, whereby the direction of the longitudinal axis of the aircraft does not necessarily need to fluctuate. It arises from it a gliding flight at a large angle of attack without special assistance from the guide; when the excess lift occurs, the aircraft rises in a similar manner, i.e. again without any directional fluctuation of the longitudinal axis of the aircraft.

Diese vorstehend durchgeführte Zerlegung des schnellen Horizontalfluges läßt erkennen/ daß während der Periode des Gleitfluges keine Motorkraft verbraucht wird. Es kann sogar dadurch Energie vor dem Verlust bewahrt werden, daß die Kraft des Auftriebes, welche das Zusammenstreben der Flügel verursacht, in bekannter Weise Federn spannt, die zwisehen beiden Flügeln angeordnet sind. Die Federspannung kann beim Auseinanderstreben der Flügel zu nutzbringender Arbeitsleistung verwendet werden.This decomposition of the fast horizontal flight carried out above shows / that no engine power is consumed during the gliding period. It can even thereby energy can be saved from loss, that the force of the lift, which the striving together of the wings causes, in a known manner, springs that are tensioned between them two wings are arranged. The spring tension can lead to useful work when the wings spread apart be used.

Beim Stillstand des Motors wird die Kurbelwelle 6 durch die Wirkung des Auftriebes der Flügel in der Stellung der Abb. 2 festgehalten. Das Flugzeug ist dann wie ein normales Segelflugzeug zu verwenden.When the engine is stopped, the crankshaft 6 is due to the effect of the lift the wing held in the position of Fig. 2. The plane is then like a to use a normal glider.

Die F-Stellung der Flügel ist durch entsprechende Neigung der Flügelzellen, d. h. durch Vergrößern oder Verkleinern des Abstandes der Schwenkachsen 4 gegenüber dem Abstand der Angriffspunkte des Flügelantriebes am Eckverband 7, bestimmbar.The F-position of the wings is determined by a corresponding inclination of the wing cells, i. H. by increasing or decreasing the distance between the pivot axes 4 compared to the The distance between the points of application of the wing drive on the corner assembly 7 can be determined.

Die Tragflügel können am Flächenende mit Querrudern versehen sein, deren Betätigungsseile im Flügel über den ■ Eckverband 7 und die Schwenkachse 4 zum Steuerknüppel führen.The wing can be provided with ailerons at the end of the wing and the pivot axis 4 lead to the joystick.

Die Schlagflügeleinrichtung kann auch im Modellbau Verwendung finden.The flapping wing device can also be used in model making.

Claims

Patent claims:

1. Swing-wing aircraft with a flow generated alongside the wing Propulsion and lift, characterized in that the wing is curved transversely in flight according to a spiral, the Pole lies in the swing axis of the wing.

2. swing plane according to claim 1, characterized in that the wing (1), the stem (2) and the bracing (3) with the swing axis (4) a rigid one Form cell, which sits with the swing axis (4) in bearings, so that the cell through Connecting rods that engage in the corner joint (7) of the cell, moved to and fro laterally can be.

1 sheet of drawings