DE647125C - Flugzeug ohne Hoehenleitwerk mit zwei selbstaendigen, das Tragwerk bildenden, hintereinander angeordneten Tragflaechen - Google Patents

Description

our. Ind. Ligendom

19 JUL. 1937

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug ohne Höhenleitwerk mit zwei selbständigen, das Tragwerk bildenden, hintereinander angeordneten Tragflächen. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei einem solchen Flugzeug ohne Höhenleitwerk der waagerechte Abstand der beiden Tragflächen zwischen der Hinterkante der vorderen und der Vorderkante der hinteren Tragfläche, von denen die vordere höher liegt als die hintere, im gewöhnlichen Waagerechtflug in den Grenzen von -[~4°% bis — 40 0/0 der Flügeltiefe der vorderen Tragfläche liegt und daß ferner der senkrechte Abstand der Hinterkante der vorderen Tragfläche oder der tiefsten Stelle des hinteren Randes der vorderen Tragfläche von einer waagerechten, an die höchste Stelle der hinteren Tragfläche angelegten Tangentialebene in den Grenzen von 10 bis 60 0/0 der Flügeltiefe des vorderen Tragflügels liegt.

Durch die Anordnung der Tragflächen in der genannten Weise wird eine aerodynamische Wechselwirkung zwischen den beiden Tragflächen geschaffen, durch die die Längsstabilität des Flugzeuges ohne besonderes Höhenleitwerk selbsttätig gesichert wird. .

Ferner sind erfindungsgemäß die beiden Tragflächen einzeln für sich oder beide gleichzeitig um Querachsen drehbar. Diese Drehbarkeit hat eine Veränderung der Auftriebsverteilunng auf die beiden Tragflächen zur Folge, so daß hierdurch ohne jedes besondere Höhenruder die Höhensteuerung des Flugzeuges bewirkt wird. .

An sich sind Flugzeuge mit zwei verhältnismäßig nahe hintereinanderliegenden Tragflächen, die um Querachsen drehbar sind, bekannt. Diese bekannten Flugzeuge sind jedoch Flugzeuge mit Höhenleitwerk, und die beiden einen Spalt zwischen sich lassenden Tragflächen dienen lediglich zur Verbesserung des Auftriebes des Flugzeuges, wobei jede Verstellung dieser Tragflächen von einer Korrekturbewegung des Höhenleitwerks begleitet sein muß, während es für die Erfindung charakteristisch ist, daß die hintereinanderliegenden Tragflächen auch die Längsstabilität und die Höhensteuerung besorgen. Ferner kann die vordere Tragfläche des bekannten Flugzeuges keinen größeren positiven Anstellwinkel erhalten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar erläutern

Fig. ι und 2 die bei üblichen Tragflächen auftretenden Über- und Unterdruckverhältnisse.

Fig. 3 erläutert schematisch die Wirkung zweier Tragflächen, die in der für die Erfin-

dung charakteristischen Weise hintereinanderliegen.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht auf ein Flugzeug gemäß der Erfindung. Die Fig. 5 bis 9 erläutern die mit der Schwenkung der vorderen Tragfläche verbundenen Änderungen in den Auftriebskräften beider Tragflächen, während schließlich die

Fig. ίο bis ιS eine Steuervorrichtung für ίο die Schwenkbewegung beider Tragflächen und ihre Wirkung auf die Tragflächen darstellen. Wenn sich eine Flugzeugtragfläche ι mit einer gewissen Geschwindigkeit und mit einem positiven Anstellwinkel/⁰ durch die Luft bewegt. so bildet sich bekanntlich auf der Unterseite der Tragfläche eine Überdruckzone Zc und auf der Oberseite der Tragfläche eine Unterdruckzone Zd. Bei einem verhältnismäßig großen Neigungswinkel i> haben die in Richtung des Pfeiles/¹ (Fig. 21 strömenden Luftfäden a¹, ß- die Neigung, sich von der Oberseite der Tragfläche 1 unter Bildung von Wirbeln abzulösen, wodurch der Auttrieb der Tragfläche erheblich vermindert wird.

Die für die Erfindung charakteristische Tragflächenanordnung ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Gemäß der Erfindung dienen zur Stabilisierung und zur Höhensteucrung eines Flugzeuges ohne Leitwerk zwei hintereinanderliegende Tragflächen 1 und 5, von denen die vordere höher liegt als die hintere und die zwischen sich einen regelbaren Spalt 6 lassen.

Der waagerechte Abstand b der beiden Tragflächen 1 und 5 beträgt zwischen — 401-0 und —40O0 der Flügeltiefe« der vorderen Tragfläche 1. Hierbei wird der Abstand als positiv gezählt, wenn in der senkrechten Projektion tatsächlich ein Spalt zwischen der Hinterkante der vorderen Tragfläche ι und der Vorderkante der hinteren Tragfläche 5 vorhanden ist, wie dies in Fig. 4 angegeben ist. Dagegen wird der Abstand negativ gezählt, wenn sich der hintere Teil der vorderen Tragfläche 1 und der vordere Teil der hinteren Tragfläche 5 in der senkrechten Projektion mehr oder weniger überdecken.

Ferner muß der senkrechte Abstand c zwischen der vorderen Tragfläche 1 und der hinteren Tragfläche 5 zwischen 10 und 600/0 der Flügeltiefe« betragen. Die Größe des Abstandes c hängt von der Größe des Ab-Standes b ab, und zwar nähert sich c dem unteren Grenzwert von ΐο"Ό. einen je größeren positiven Wert b hat, während der obere Grenzwert von c bei großen Überdeckungen der beiden Tragflächen, d. li. also bei verhältiiismäßig großen negativen Werten von b in Frage kommt.

Die Verhältnisse zwischen den Spannweiten beider Tragflächen liegen zwischen 0,6 und I, und das gleiche Verhältnis gilt auch für die Flächen beider Tragflächen. Dabei kann sowohl die vordere als auch die hintere-Tragfläche die größere sein; beide Tragflächen können auch, wie dies in der Zeichnung angegeben ist, die gleiche Größehaben, d.h. ihre Spannweiten und ihre Oberflächen befinden sich im Verhältnis 1 : 1.

Es empfiehlt sich, der vorderen Tragfläche ι im gewöhnlichen Waagerechtflug einen etwas kleineren Anstellwinkel α zu geben als der hinteren Tragfläche 5, die den Anstellwinkel β besitzt.

Die Kintereinanderanordnung der Tragflächen ι und s in der für die Erfindung charakteristischen Weise verhindert einerseits durch die Wirkung des Spaltes zwischen den beiden Tragflächen eine Ablösung der Luftfäden von der Rückseite der vorderen Tragfläche, da diese Luftfäden durch den auf der Rückseite der hinteren Tragfläche j herrschenden Unterdruck angesaugt werden ; und daher mit der Rückseite der vorderen Tragfläche in Berührung gehalten werden. Gleichzeitig beaufschlagen die von der vorderen Tragfläche mit schräg nach abwärts geneigter Richtung abfließenden Luftfäden die hintere Tragfläche.

Weiterhin hat die Anordnung der Tragflächen gemäß der Erfindung eine selbsttätige Längsstabilisierung des Flugzeuges zur Folge. Bei sehr kleinen Anstellwinkeln liegt die hintere Tragfläche stark im Wind der vorderen Tragfläche. Der Auftrieb der hinteren Tragfläche ist daher gering, und der Hauptteil des Auftriebes ruht auf der vorderen Tragfläche, so daß der resultierende 10a Druckmittelpunkt beider Flügel verhältnismäßig weit .nach vorn liegt und bestrebt ist, die Flügel und damit das ganze Flugzeug aufzurichten. Bei sehr großen Anstellwinkeln jedoch liegt der hintere Flügel fast völlig außerhalb des Windes des vorderen Flügels: infolgedessen ist die Auftriebskraft des hinteren Flügels groß, so daß dieser das Bestreben hat, den Anstellwinkel der beiden Flügel wieder zu verringern. Ein Flugzeug gemäß der Erfindung wird somit selbsttätig zwischen zwei Grenzanstellwinkeln gehalten, innerhalb deren das Flugzeug immer im Gleichgewicht bleibt, ohne daß eine hintere Leitflosse notwendig ist.

Durch eine Drehung eines oder beider Flügel um eine Querachse wird das Verhältnis der auf die beiden Tragflächen wirkenden Auftriebskräfte verändert, so daß sich auf diese Weise die Höhensteuerung des Flugzeuges ohne besonderes Höhenruder bewirken läßt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Flugzeug gemäß der Erfindung ist die vordere Tragfläche ι in einem Gelenk ι ο drehbar auf zwei Streben 4 gelagert, die sich ihrerseits auf den Rumpf 2 des Flugzeuges stützen. Zui; Einstellung des Anstellwinkels der Tragfläche 1 dient ein Seilzug 12, der vom Piloten mittels eines Steuerhebels 11 betätigt wird. Die hintere Tragfläche 5 ist in einem Gelenk 9 auf der Rückseite 7 des Rumpfes 2 gelagert, und die Anstellwinkel sind mittels eines Seilzuges 9¹ und eines Steuerhebels g² einstellbar. Die Rückseite 7 des Rumpfes 2 ist schräg nach unten geneigt. An der vorderen Spitze des Flugzeuges böfindet sich die Luftschraube 3, deren Achse ebenfalls etwas nach hinten und nach unten geneigt ist. Die Verlängerung der Achse der Schraube 3 liegt unterhalb der Rückenfläche 7 des Rumpfes.

ao Am hinteren Ende des Rumpfes ist ein Seitensteuer 8 angelenkt.

Fig. 5 zeigt vier verschiedene Stellungen A, B, C, D der vorderen Tragfläche 1 gegenüber der hinteren Tragfläche 5. Die zu diesen Stelhingen gehörenden Auftriebsverhältnisse sind in den Fig. 6 bis 9 dargestellt.

Bei der Stellung^ der vorderen Tragfläche befindet sich die hintere Tragfläche 5 außerhalb des Windes der vorderen Tragfläche und hat daher einen erheblichen Eigenaurtrieb, während der Auftrieb der Tragfläche ι null oder gar negativ ist. Es wird auf diese Weise ein Drehmoment erzeugt, das die Spitze des Flugzeuges kräftig herab-

!5 drückt.

In der entgegengesetzten Endstellung D der vorderen Tragfläche ist die hintere Tragfläche 5 durch die vordere völlig. abgedeckt und hat daher nur eine geringe Auftriebs-

iü wirkung. Andererseits befindet sich die Tragfläche ι in ihrer überzogenen Stellung, so daß sie eine starke Bremsung ausübt, aber ebenfalls kein wesentliches Auftriebsvermögen hat. Bei der Stellung D der vorderen Tragfläche bewegt sich also das Flugzeug fallschirmartig fast senkrecht nach unten. Wenn diese Bewegung zum Landen auf kleiner Landungsfläche ausgenutzt wird, wird etwa 20 m über dem Erdboden der Anstellwinkel

\o der vorderen Tragfläche 1 verringert, so daß das Flugzeug aus dem überzogenen Flugzustand herausgeholt wird und sanft tangential auf den Boden aufgesetzt wird.

Die zwei Stellungen B und C dienen zur

>5 Steuerung gewöhnlicher, aufwärts oder abwärts gerichteter Flugzeugbewegungen.

Wesentlich ist, daß der von dem Piloten betätigte Steuerknüppel 11 unmittelbar an der Tragfläche I angreift. Der Pilot hat auf diese Weise ein unmittelbares Gefühl für die Auftriebskraft, die auf den Flügel wirkt, und kann daher auf alle Veränderungen sehr viel rascher reagieren, als dies· mit den. üblichen Flugzeugen, die ein besonderes- Höhensteuer aufweisen, der Fall ist.

Das Flugzeug gemäß der Erfindung macht daher ,nicht die bei üblichen Flugzeugen wegen der physiologischen Trägheit des Piloten unvermeidbaren Sprung- oder Absackbewegungen beim Auftreten einer aufwärts oder abwärts gerichteten Bö.

Weiterhin ist es zweckmäßig, die Bewegungen der Tragflächen 1 und 5 miteinander zu kuppeln. Zu diesem Zweck wirkt der Steuerhebel 9³ des Kabels 9¹ auf dieses Kabel mittels einer Spannrolle 9³ ein, während das Ende ■ des genannten Kabels auf eine dreieckige Scheibe 15 aufgewickelt ist (Fig. 10). Die Scheibe 15 ist auf eine Achse 16 aufgekeilt, die ein Zahnrad 17 trägt, welches So in eine Zahnstange 18 eingreift, die an dem Hebeln angelenkt ist. Eine Rolle 19 hält die Zahnstange iS im Eingriff mit dem Zahnrad 17.

Mit Hilfe dieser Anordnung kann der Hebel 9² die'Tragfläche 5 mittels des Seiles 9' unabhängig von der Tragfläche 1 bewegen.

Außerdem kann der Hebel 11, der die Tragfläche 1 einstellt, bei gewissen Stellungen auch die Tragfläche 5 bewegen (Fig. n bis 14). Diese. Bewegung kann nur eintreten, wenn die Scheibe 15 eine solche Stellung einnimmt, daß das Seil 9¹ sich von dem kürzesten Wege zwischen der Rolle 9³ und der Achse 16 entfernt (Fig. 15 und 16). Man erhält alsdann die folgende Wirkungsweise:

a) Wenn der Hebel 11 eine Stellung zwischen B' und C einnimmt (Fig. 11 und 12), wobei sich die Tragfläche 1 zwischen B und C befindet (Fig. 15), so besteht keine Kupplung zwischen den Bewegungen der beiden Tragflächen ι und 5 (Fig. 16).

b) Wenn der Hebel 11 in Richtung des Pfeiles/·"' (Fig. 13) von B' nach A' bewegt wird, so hebt sich das hintere Ende der vorderen Tragfläche von B nach A, während sich das hintere Ende der hinteren Tragfläche von B" nach A" senkt (Fig. 15 und 17).

c) Wenn der Hebel 11 sich in Richtung des Pfeiles/⁰ (Fig. 14) von C nach D' bewegt, so senkt sich das hintere Ende der vorderen Tragfläche von C nach D, während sich das hintere Ende der hinteren Tragfläche 5 von C" nach D" hebt (Fig. 15 und iS).

Diese verschiedenen Bewegungen erhöhen die gegenseitigen Wirkungen der Tragflächen in der Xähc ihrer äußerstenaStellungenyl, D₁ A", D".

Die gemeinsamen Bewegungen der Tragflächen werden mittels des Hebels 11, der auf die Scheibe 15 einwirkt, nur in den Endstcl-

lungen des Hebels hervorgerufen. Die Steuervorrichtung bewahrt indessen die Unabhängigkeit der Bewegungen der hinteren Tragfläche unter der Wirkung des Hebels 9², wie dies oben erläutert worden ist.

Die Tragflächen ι oder 5 können auch mit Klappen, beispielsweise den üblichen Querrudern zur Aufrechterhaltung der Seitenstabilität des Flugzeuges, versehen sein.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Flugzeug ohne Höhenleitwerk mit zwei selbständigen, das Tragwerk bildenden, hintereinander angeordneten Tragflächen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Flugzeug ohne Höhenleitwerk der waagerechte Abstand (b) der beiden Tragflächen zwischen der Hinterkante der vorderen und der Vorderkante der hinteren Tragfläche, von denen die vordere höher liegt als die hintere, im gewöhnlichen Waagerechtflug in den Grenzen von -j-400/0 bis —40O/0 der Flügeltiefe (a) der vorderen Tragfläche und der senk-

   «5 rechte Abstand (c) der Unterseite des hinteren Randes der vorderen Tragfläche von den höchsten Stellen des vorderen Teils der hinteren Tragfläche in den Grenzen von 10 bis 60 0/0 der Flügeltiefe

   (a) der vorderen Tragfläche liegt.
2. 2. Flugzeug nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen jede für sich einzeln oder beide gleichzeitig in an sich bekannter Weise um Querachsen drehbar sind.
3. 3. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß die vordere Tragfläche im gewöhnlichen Waagerechtflug einen etwas kleineren Anstellwinkel hat als die hintere Tragfläche.
4. 4. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Luftschraube (3) ebenso wie die Rückenfläche (7) des Flugzeugrumpfes in Richtung von vorn nach hinten etwas nach unten geneigt sind, wobei die Achse der Luftschraube vorzugsweise unterhalb der genannten Rückenfläche liegt.
5. 5. Flugzeug nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer einzigen Steuervorrichtung (11) gekuppelte Bewegungen der beiden Tragflächen (1, 5) erzielbar sind, wobei die Steuervorrichtung (11J derart ausgebildet ist, daß auch unabhängige Schwenkbewegungen der hinteren Tragfläche (5) möglich sind.
6. 6. Flugzeug nach Anspruch 5, dadurcn gekennzeichnet, daß der Steuerhebel (n| für die vordere Tragfläche (ij eine nockenförmige Scheibe (15J verstellt, die auf ein Steuerseil (9¹J der hinteren Tragfläche (5j derart einwirkt, daß diese mittels der Nockenscheibe nur an den Enden des Ausschlages des Steuerhebels (11) der vorderen Tragfläche (1) bewegt wird, während das Steuerseil (9¹) der hinteren Tragfläche über eine Spannrolle (g-'·) läuft, die durch ein besonderes Steuergik-d (9^a) verstellbar ist, mit dessen Hilfe die hintere Tragfläche (5) unabhängig von der vorderen verstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen