DE656181C - Anordnung zur Stoss- und Schwingungsdaempfung an Flugzeugbauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bei Flugzeugbauteilen zur Stoß- und Schwingungsdämpfung an Flugzeugbauteilen, bei denen innerhalb des äußeren Umrisses der die Luftkräfte aufnehmenden Bauteile oder innerhalb von Rumpfverkleidungen nachgiebige, energieverzehrende Bauglieder angeordnet sind, die gegebenenfalls Bauelemente der betreffenden Bauteile selbst bilden.

Der Anordnung nach der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, überraschenden Flügelbrüchen u. dgl., wie sie als Folgeerscheinungen von Schwingungen oder auch beim Abfangen auftreten, zu begegnen. Derartige Schwingungen können dabei hervorgerufen sein durch Böen, die im Falle von Aufwärtsböen eine plötzliche Anstellwinkelvergrößerung des Flügels zur Folge haben und damit zu Überlastungen des Tragwerkes führen; sie

ao können aber -auch bedingt .sein durch ein eigenartiges Zusammenwirken der selbst bei verhältnismäßig steifen Tragflügeln immer noch vorhandenen Nachgiebigkeit des Flügels unter Erregung durch die Luft bei hohen Geschwindigkeiten.

Neben den Biegeschwingungen machen sich in solchen Fällen häufig auch Drehschwingungen geltend, die von den Abmessungen des Flugzeuges und den statischen und elastisehen Verhältnissen des Tragwerkes abhängig sind.

Neue Beobachtungen haben gelehrt, daß bei bestimmten Geschwindigkeiten infolge von Resonanz ein Aufschaukeln dieser Schwingungen auftritt und hierdurch die Beanspruchungen ein solches Maß annehmen, daß innerhalb kurzer Zeit die Bruchgrenzen überschritten werden.

So werden insbesondere bei starrer Anordnung der tragenden Bauteile, vor allem der Flügel, und bei Verwendung von Werkstoffen, die einen hohen Elastizitätsmodul und geringes inneres Dämpfungsvermögen besitzen, geringe Schwingungen, wie sie beispielsweise durch Motorvibrationen in diese Bauteile gelangen, durch stetige Frequenzerhöhung und Steigerung der Schwingungshöhe zur Veranlassung von Brüchen oder unerwünschten Eigenwirkungen. Mitunter bleiben solche Schwingungen, die durch irgendwelche Umstände in die Zelle geleitet werden, noch innerhalb der Grenzen, die eine Feststellung von außen kaum möglich machen oder als Störungen nicht empfunden werden, aber leicht zu Ermüdungserscheinungen in den einzelnen Baugliedern führen und dann zu überraschenden Brüchen Anlaß geben.

Es wurde gefunden, daß man derartig auftretenden Stoßkräften und schädlichen Aufsteigerungen von Schwingungen, wie sie beispielsweise durch geringe Erschütterungen vom Motor her entstehen, in außerordentlich

") Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Oskar Ursinus in Frankfurt, Main.

einfacher Weise begegnen kann, wenn man zwischen gelenkigen Bauteilen des Ober- und Untergurtes eines frei tragenden Flügels oder nur zwischen gelenkigen Zwischenteilen eine.§ dieser Bauteile nachgiebige, energieverzeÖ* rende Bauglieder einfügt. "*."

Es ist zwar an sich bekannt, zur Stoß- unct Schwingungsdämpfung innerhalb des äußeren Umrisses Luftkräfte aufnehmende Bauteile ίο oder innerhalb von Rumpfverkleidungen nachgiebige, energieverzehrende Bauglieder anzuordnen, wobei diese Bauglieder auch Elemente der betreffenden Bauteile selbst bilden können. In diesen Fällen sind jedoch diese Anordmangen weder bestimmt noch geeignet, schädliche Schwingungsdämpfungen, Flügelsteigerungen der ,obenerwähnten Art und alle ihre Folgen auszuschließen.

Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, bei elastisch aufgehängten Tragflügeln die Tragelemente als nachgiebige Organe auszubilden oder verstellbare Schwingungsdämpfungen zwischen Flügel und Körper vorzusehen und den Flügel gelenkig mit dem Flugzeugkörper zu verbinden, um bei plötzlichen Druckschwankungen mit größerer Sicherheit starke Schwingungen aufnehmen zu können, als dieses bisher durch Anordnungen von Zug-, Druck- und Biegungselementen oder anderen elastischen Tragelementen bei beweglichen Tragflächen bisher zu erzielen war.

Die energieverzehrenden Tragglieder haben also lediglich die Aufgabe, gewissen nachteiligen Eigenschaften schwingender Flügel zu begegnen, während hierdurch Schwingungen in dem an sich starren Flügel nicht in ausreichendem Maße berücksichtigt sind.

Die Übertragung von Resonanzschwingungen, die sich bei Anordnung der bekannten Art noch in der starren Haut festsetzen können, wird mit Sicherheit jedoch nur vermieden durch eine Anordnung der nachgiebigen, energieverzehrenden Bauglieder zwischen gelenkigen Zwischenteilen des Ober- und Untergurtes oder eines dieser Gurte.

Auch die an sich bekannte energieverzehrende Wirkung von Bauteilen oder Werkstoffen, wie Eschenholz, oder von Sonderanordnungen, bei denen zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeif und zur Ausbildung von elastischen Flügelrippen T-förmig zusammengesetzte, gegeneinander verschiebliche Uhrfederstahlbänder vorgesehen sind, ergibt eine Sicherung gegen Schwingungsaufsteigerung der erwähnten Art nicht.

Im einzelnen können die nachgiebigen und energieverzehrenden Bauglieder, die gemäß Erfindung anzuordnen sind, derart ausgebildet sein, daß Teile derselben aus energieverzehrenden Werkstoffen, z. B. aus Gummi

o. dgl., hergestellt sind; es können aber auch Federaggregate, kombinierte Feder- und Dämpfungsvorrichtungen, z. B. kombinierte '.•Liiftdoppelkolben, mit einer Öldämpfung : a."ägl. eingeschaltet werden, die die auf-, tffetenden Schwingungskräfte aufnehmen und verzehren. Gegebenenfalls können die eingeschalteten Bauglieder so angeordnet werden, daß durch die Durchbiegung der tragenden Flächen der Auftrieb vermindert und das Auftriebsmittel verschoben wird.

Schließlich sollen die Anordnungen gemäß der Erfindung noch die Möglichkeit bieten, die auftretenden Kräfte durch Messung so genau zu bestimmen, daß sie durch Eigenschwingungen des Systems verändert oder beherrscht werden können.

In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. -

Abb. ι veranschaulicht einen durchgehenden starren Flügel, in dem zwei Stoßdämpfer so angeordnet sind, daß die von ihm aufgenommenen Kräfte mit Hilfe einer Meßvor- ⁸S richtung verzeichnet werden und damit die Möglichkeit geschaffen ist, durch eigene Schwingungen des Systems diesen Kräfteeinwirkungen zu begegnen.

Nach Abb. 2 ist ein an dem Rumpf angelenkter Flügel mit nach der Oberseite des Rumpfes führenden, federnd ausgebildeten Streben dargestellt.

Abb. 3 und 4 veranschaulichen Ausführungsformen mit ein- oder mehrfach unter- ⁹^ teiltem Flügel, wobei an den Unterteilungsstellen dämpfende Bauglieder liegen.

Nach Abb. 5 ist der angelenkte Flügel derart durch parallele Verbindungsteile mit dem starren Mittelteil verbunden, daß das Verbindungsstück ein Parallelogramm bildet, wobei die Dämpfungsvorrichtung in der Diagonalrichtung dieses Parallelogrammes angeordnet ist.

Nach Abb. 6 und 7, .die eine Draufsicht auf den Flügel zeigen, soll verdeutlicht werden, daß die Anlenkung des ein- oder mehrfach unterteilten Flügels sowohl parallel als auch schräg zur Flugzeugrichtung erfolgen kann. »o

Das nach Abb. 8 in den Flügel eingeschaltete Bauglied dient als energieverzehrendes Mittel und gestattet gleichzeitig auch die Vernichtung von Landungsstößen. In ähnlicher Weise wie nach Abb. 1 können auch hier die auftretenden Kräfte leicht durch Meßvorrichtungen an sich bekannter Art beobachtet werden.

Im einzelnen ist dabei in Abb. ία der Rumpfkörper und b der Flügel, während mit c die energieverzehrenden Bauglieder bezeichnet sind. Diese Bauglieder bestehen

beispielsweise in Luftdoppelkolben, die mit den Holmen verbunden sind. Selbstverständlich muß dabei die Decke des Flügels, beispielsweise die Metalldecke des Flügels, so ausgebildet sein, daß sie bei auftretender Federung im nachgiebigen Teil des Holmes ebenfalls nachzugeben vermag, z. B. derart, daß sie die Flügelbedeckung schuppenförmig übereinanderschiebt oder unstarre Bedekkungsmittel vorgesehen werden. Die Dämpfungsvorrichtungen c und c' sind gelenkig untereinander und gelenkig in ihren Befestigungspunkten beiderseitig im Flügel angebracht, während der durchgehende Flügel gleichfalls mit einer Gelenkstelle d ausgestattet ist, so daß sowohl Eigenschwingungen, die in die Zelle übertragen werden, von der Dämpfungsvorrichtung aufgenommen werden als auch einseitige, d.h. in dem einen oder anderen Flügelabschnitt auftretende, stoßartig wirkende Beanspruchungen.

Durch die Verbindung mit den Meßvorrichtungen e und e', die vom Führersitz aus beobachtet werden können, sind entweder durch einfache Ablesung unter entsprechender Eichung oder auf andere an sich bekannte Weise die auftretenden Kräfte jederzeit festzustellen und somit leicht ausgleichbar. Durch die Unterteilung der Flügel in zwei oder mehrere gelenkig miteinander verbundene Abschnitte, deren Gelenkbeweglichkeit gegen die Wirkung eines entsprechend eingebauten stoßdämpfenden Baugliedes möglich ist, wie dies durch die Abb. 3 bis 5 im einzelnen veranschaulicht wird, kann in weitgehendem Maße praktisch selbsttätig auch gleichzeitig beim Ausschlag des Flügels nach oben eine Anstellwinkelverringerung und damit eine Auftriebsverminderung erzielt werden, wenn die Schwingungsachse des ein- oder mehrfach unterteilten Tragflügels schräg zur Flugrichtung verläuft. Die Flügel sind dabei mit b', die stoß dämpfenden Bauteile mit c", der Rumpf jeweils mit α bezeichnet.

Die doppelgelenkige Verbindung nach Abb. 5, die eine Verschiebung des angelenkten Flügelabschnittes nur parallel zu seiner Längsachse ermöglicht, ist durch g bezeichnet.

Nach der Ausführungsform gemäß Abb. 8 ist ersichtlich, daß das energieverzehrende Bauglied gleichzeitig auch auf das Fahrgestell h wirkende Landestöße aufnimmt.
Von besonderer Bedeutung ist dabei in allen Fällen, daß die auf die energieverzehrenden Bauteile wirkenden Kräfte von jeweils einstellbaren Gegenkräften aufgenommen werden können. Die energieverzehrenden Bauteile sind an sich bereits so eingestellt, daß sie den auftreffenden Kräften mit Vorspannung begegnen, beispielsweise als Bauteile der Flügel gegenüber den Luftkräften sich wie starre Flügel verhalten, jedoch gegenüber Schwingungen, die durch äußere Kräfte, z. B. dem Motor, in die Zelle geleitet werden, in dem Augenblick ansprechen, als die Schwin- ■ gungen durch das sog. Sichhochschaukeln ein unerwünschtes Maß annehmen und damit selbstverständlich auch von vornherein allen solchen Schwingungen begegnen, die oberhalb der gesteckten Vorspannungsgrenze liegen. Insbesondere bei einer Anordnung nach Abb. 8, d. h. in Fällen, wenn z. B. gleichzeitig Landungsstöße aufgenommen werden sollen, ein unerwünschtes Durchfedern aber vermieden werden soll o. dgl., kann man in an sich bekannter Weise dafür auch Vorsorge treffen, daß die Dämpfungsleistung auch einstellbar ist, beispielsweise derart, daß kombinierte Federpreßluftaggregate verwendet werden, bei denen das Luftkissen leicht vom Führersitz verändert werden kann, oder durch Querschnittsregelung bei Verwendung von Öldämpfern oder Flüssigkeitsdämpfern u. dgl. Durch die Möglichkeit ständiger Beobachtung der von den Dämpfungsvorrichtungen aufgenommenen Kräfte kann gegebenenfalls, um unerwünschten Bewegungen unterhalb einer gewissen Einwirkungsgrenze zu begegnen, die Vorspannungskraft erhöht werden und umgekehrt, beispielsweise, um auch bei geringeren Außenkräften durch Ausschlag des Flügels nach oben oder hinten Verschiebung des Auftriebsmittels zu erzielen und gleichzeitig Drehschwingungen aufzuheben. ⁹^

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Stoß- und Schwingungsdämpfung an Flugzeugbauteilen, bei denen innerhalb des äußeren Umrisses der die Luftkräfte aufnehmenden Bauteile oder innerhalb von Rumpfverkleidungen nachgiebige, energieverzehrende Bauglieder angeordnet sind, die gegebenenfalls Bauelemente der betreffenden Bauteile selbst bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen, energieverzehrenden Bauglieder zwischen gelenkige Zwischenteile des Ober- und Untergurtes n° eines frei tragenden Flügels oder nur zwischen gelenkige Zwischenteile eines dieser Bauteile eingefügt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen, energieverzehrenden Bauglieder zwischen gelenkige Zwischenteile des Ober- und/oder Untergurtes eines frei tragenden Flügels eingefügt sind, daß diese Zwischenteile im wesentlichen parallele Bewegungen ausführen können und das nachgiebige, energieverzehrende

Bauglied diagonal in diese Zwischenteile gelenkig eingefügt ist.

3. Anordnung nach Ansprüchen r und2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere energieverzehrende Bauglieder über Gelenkpunkten angeordnet liegen, in denen Flügelabschnitte parallel oder schräg zur Flugrichtung gegeneinander derart schwingbar sind, daß beim Ausschlag der Flügelabschnitte nach oben Anstellwinkelverringerung und Erhöhung der V-Stellung der Flügel und damit Auftriebsverminderung erzielt wird.

4. Anordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsaufnahmefähigkeit und/oder die Dämpfungsleistung der nachgiebigen, energieverzehrenden Bauglieder veränderbar ist, zweckmäßig derart, daß während des Fluges die Veränderung von einer beliebigen, vorzugsweise mehrere Bauglieder erfassenden Bedienungsstelle aus erfolgen kann.

5. Anordnung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen, energieverzehrenden Bauglieder mit dem Fahrwerk verbunden sind derart, daß sie gleichzeitig Abfederungskräfte und die Energievernichtung der durch das Fahrwerk übertragenen Landestöße übernehmen.

6. Anordnung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Bauglieder mit Meßvorrichtungen in Verbindung stehen, die eine Beobachtung der auftretenden Kräfte und damit Einstellung der Dämpfungsleistung,

z. B. Veränderung des Luftkissens von Feder- und Preßluftaggregaten, vom Führersitz aus gestatten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen