DE675530C

DE675530C - Ailerons for aircraft

Info

Publication number: DE675530C
Application number: DEH140801D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Bruno Helmbold
Original assignee: E H DR PHIL H C ERNST HEINKEL
Current assignee: E H DR PHIL H C ERNST HEINKEL
Priority date: 1934-07-31
Filing date: 1934-07-31
Publication date: 1939-05-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung des Winkelbereiches und Wirkungsgrades der Differentialwirkung von Querrudern. Bei der im Kurvenflug durch die Querruder hervorgerufenen Schräglage eines Flugzeuges muß beim nach unten gerichteten Innenflügel (Innenseite der Kurve) der Querruderausschlag wesentlich größer sein als beim hochgehenden Außenflügel, damit die dem Drehsinne der Kurve entgegenwirkenden Kursmomente vermieden oder wenigstens verringert werden. Der Außenflügel bewegt sich nämlich bedeutend schneller und bekommt daher nicht nur mehr Auftrieb, sondern auch mehr induzierten Widerstand, der der Kurve entgegenwirkt. Wegen der Differentialwirkung ist man also verhindert, den möglichen und voll wirksamen Ausschlag bei Außenflügeln auszunutzen, d. h. man kann das Querruder des Außenflügels, da der größte Ausschlag, bevor die Strömung am Querruder abreißt, etwa 30 Grad nach beiden Seiten ist, nur etwa 15 bis 20 Grad ausschlagen. Man hat allerdings auch schon Differentialquerruder mit Ausschlägen am Außen- und Innenflügel von 15 Grad und 40 Grad gebaut und dabei gute Kursmomente erhalten, mußte jedoch auf eine günstige Rollwirkung verzichten, da bei 40 Grad Ausschlag nach oben die Strömung am Innenflügel schon längst abgerissen ist. Der Wirkungsgrad einer solchen Anordnung ist also gering, weil man keine gesunde Strömung bekommt. Dieses Übel ist aber in besonderen Fällen kleiner als ein schlechtes Kursmoment (Giermoment).The invention relates to a device for increasing the angular range and efficiency the differential action of ailerons. When turning through the ailerons caused inclination of an aircraft must with the downward-facing inner wing (Inside of the curve) the aileron deflection can be much greater than when going up Outer wing, so that the course moments counteracting the direction of rotation of the curve avoided or at least be reduced. The outer wing moves significantly faster and therefore not only gets more lift, but also more induced drag, the counteracts the curve. Because of the differential effect, one is prevented from doing the possible and to take full advantage of the outer wing deflection, d. H. you can use the aileron of the outer wing, as the largest deflection before the flow breaks at the aileron, is about 30 degrees on either side, deflecting only about 15 to 20 degrees. One has, however also already differential ailerons with deflections on the outer and inner wing of 15 degrees and Built 40 degrees and got good course moments, but had to have a favorable roll effect do without, because at 40 degrees upward deflection the flow on the inner wing is already has long been demolished. The efficiency of such an arrangement is so low, because one does not get a healthy flow. But in special cases this evil is smaller than one bad heading moment (yaw moment).

Dazu kommt noch eine besonders ungünstige Eigenschaft des meist üblichen Nasenausgleichs, der zur Verringerung der Steuerkräfte für diesen großen Querruderausschlag nötig ist. Die Querrudernase ragt nämlich bei großen Ausschlägen sehr weit in die Strömung an der Flügelunterseite vor, wodurch die Umrißlinien des Flügelprofils im Bereich des ausgeschlagenen Querruders unterbrochen und die aerodynamischen Eigenschaften des Flügels in diesem ziemlich großen Bereich wesentlich verschlechtert werden.In addition, there is a particularly unfavorable property of the usually common nasal compensation, the one to reduce the tax forces for this large aileron deflection is necessary. The aileron nose protrudes with large deflections very far into the flow on the underside of the wing, creating the outlines of the wing profile interrupted in the area of the deflected aileron and the aerodynamic Properties of the wing in this rather large area are significantly deteriorated.

Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, (deutsche Patentschrift 538 519), oberhalb der Druckkante eines Querruders Leitflächen anzubringen zum Zwecke, die Stromlinien um die Vorderkanten herumzubringen und auf diese Weise bei großem Anstellwinkel das Abreißen der Strömung zu unterbinden. Hier sind also die Leitflächen in der bei Tragflügeln üblichen Art an der Oberseite der Fläche angebracht. Die Erfindung beruht nun in der Erkenntnis, daß am Querruder nicht die Oberseite diejenige ist, an der das Abreißen der Strömung zwecks Vergrößerung des Ausschlagwinkels verhindert werden muß, sondern vielmehr die Unterseite dieserIt has also already been proposed (German Patent 538 519), above the Pressure edge of an aileron to attach baffles for the purpose of streamlines around the Bringing leading edges around and in this way tearing off the To stop the flow. So here the guide surfaces are of the kind that is usual for hydrofoils attached to the top of the surface. The invention is based on the knowledge that on the aileron, the top is not the one where the flow is torn off for the purpose of enlargement the deflection angle must be prevented, but rather the underside of this

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Heinrich Bruno Heimholet in Warnemünde.Heinrich Bruno Heimholet in Warnemünde.

Fläche. Die an sich bekannten Mittel zur Verhinderung des Abreißens der Strömung werden also gemäß der Erfindung auf der Unterseite des Querruders angebracht. Dadurch wird das Abreißen der Strömung am nach oben ausgeh schlagenen Querruder verhindert bzw. dieses. Abreißen der Strömung auf wesentlich größere Ausschlagwinkel hinausgeschoben. Die hier in Frage kommenden, an sich bekannten Mittel ίο sind: Absaugen, Ausblasen, Rotoren, umlaufende Oberfläche u. dgl., besonders aber Leitflügel. Das Absaugen und Ausblasen wird am zweckmäßigsten in der Nähe der Achse bzw. der größten Querruderdicke vorgenommen, ebenso ist der Einbau eines Rotors oder einer raupenartig umlaufenden Oberfläche an dieser Stelle am wirksamsten. Diese Mittel können an ein und demselben Querruder mehrfach angeordnet sein, oder es können auch an einem Querruder mehrere verschiedene solcher Mittel angewendet werden. Demnach kann also ein Querruder mit mehreren Vorrichtungen der gleichen Art,, beispielsweise mit mehreren hintereinander angeordneten Leitflächen, versehen werden; an Stelle mehrerer gleichartiger Mittel können auch verschiedenartige Mittel, beispielsweise eine Leitfläche und ein Schlitz zum Absaugen der Grenzschicht, an ein und demselben Querruder gleichzeitig zur Anwendung kommen.Area. The means of prevention known per se of the tearing off of the flow are thus according to the invention on the underside of the aileron attached. This will cause the flow to be torn off at the top a flapping aileron prevents or this. Breaking off the flow to much larger ones Deflection angle pushed out. The means that come into question here and are known per se ίο are: suction, blowing, rotors, rotating Surface and the like, but especially guide vanes. Sucking off and blowing out will be the most appropriate made near the axis or the largest aileron thickness, as is the installation of a rotor or a caterpillar-like circumferential surface at this point on most effective. These funds can be sent to and The same aileron can be arranged several times, or there can be several on one aileron various such means can be employed. Accordingly, an aileron can with several devices of the same type, for example with several arranged one behind the other Guide surfaces, are provided; instead of several similar means can also various means, for example a guide surface and a slot for sucking off the Boundary layer, can be used on one and the same aileron at the same time.

Besonders vorteilhaft ist die Anordnung eines Leitflügels an und vor der Ouerruderachse, so daß der Leitflügel in an sich bekannt er Weise (deutsche Patentschrift 538 519) in der Nullage des Ouerrude-s innerhalb des Flügelprofils liegt.It is particularly advantageous to arrange a guide vane on and in front of the control rudder axis, see above that the guide vane in a manner known per se (German patent 538 519) in the zero position of the Ouerrude-s lies within the wing profile.

Durch einen solchen Leitflügel wird der Flügelwiderstand im Geradeaus-, Steig-, Gleit-, Sturzflug usw. nicht vergrößert. Eine außerdem noch sehr günstige Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist die, daß die Mittel zur Verhin- derung des Abreißens der Strömung an Querrudern vei wendet werden, die einen Nasenausgleich besitzen, besonders wenn die erwähnten Mittel an oder vor diesem Nasenausgleich angeordnet werden. Im übrigen bildet z. B. eine vorn unten an der Querrudernase angeordnete Leitfläche selbst schon einen Ausgleich, der einen Teil auf der entgegengesetzten Seite auftretenden Luftkräfte aufhebt. Diese das Ablösen der Strömung verhindernden Leitflächen sind nicht zu verwechseln mit dem einen Drehmomentausgleich der verstellten Fläche ermöglichenden -Hilfsflächen (britische· Patentschrift 329 783). infolge ihres größeren Abstandes von der drehbaren Fläche erzeugen diese Hilfsflächen lediglich Sonderkräfte, ohne die Strömung an der ' Hauptfläche wesentlich zu beeinflussen.Such a guide wing increases the wing resistance when flying straight ahead, climbing, gliding or swooping etc. not enlarged. Another very favorable embodiment of the subject matter of the invention is that the means for preventing to prevent the flow being torn off, use ailerons that have a nose balancer own, especially if the means mentioned are placed on or in front of this nasal adjustment will. In addition, z. B. one arranged at the front bottom of the aileron nose The guide surface itself already compensates for the part occurring on the opposite side Air forces cancels. These guide surfaces preventing the flow from becoming detached are not to be confused with that which enables a torque compensation of the adjusted surface - Auxiliary surfaces (British Patent 329,783). as a result of their greater distance from the rotatable surface, these merely generate auxiliary surfaces Special forces without significantly influencing the flow on the main surface.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Abb. ι zeigt ein am Flügel α angelenktes Querruder δ mit Nasenausgleich c, der vorn unten eine erfindungsgemäße Leitfläche d trägt. Inder ausgezogen gezeichneten Stellung liegen sowohl die Querrudernase als auch die Leitfläche innerhalb des Flügelprofils. In der gestrichelt gezeichneten, ausgeschlagenen Stellung ragt die Querrüdernase c weit in die Strömung vor, würde also bei großem Ausschlage das Abreißen und eine sehr bedeutende Störung des ganzen Flügelprofils begünstigen, wenn nicht die Leitfläche die Strömung festhielte. Die Ausgleichswirkung der Querrudernase c wird durch die Leitfläche d noch erhöht, so daß die Ausgleichsnase kleiner gehalten werden kann, als sie sonst sein müßte. Abb. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Querruderausführung ohne Ausgleichsnase. Hier wird nun die Leitfläche d als Ausgleich für die auf der Oberseite wirkenden Luftkräfte und außerdem zum Anlegen der Strömung verwendet.Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. Fig. Ι shows an aileron δ hinged to the wing α with nose compensation c, which carries a guide surface d according to the invention at the front and bottom. In the position shown in solid lines, both the aileron nose and the guide surface lie within the wing profile. In the deflated position shown in dashed lines, the aileron nose c protrudes far into the flow, so with a large deflection it would favor the tear-off and a very significant disruption of the entire wing profile if the guide surface did not hold the flow. The compensating effect of the aileron nose c is further increased by the guide surface d , so that the compensating nose can be kept smaller than it would otherwise have to be. Fig. 2 shows an aileron design according to the invention without a compensating nose. Here the guide surface d is used to compensate for the air forces acting on the top and also to apply the flow.

Claims

Patent claims:

1. Device for increasing the effective angular range and the differential effect of ailerons by means of preventing the flow from stalling, characterized in that the aileron for the deflection upwards with on the Underside arranged, is equipped per se known means.

2. Device according to claim i, characterized in that at one aileron sev- eral g ₀ devices of the same type are provided for preventing the tearing off of the flow.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that on an aileron several devices of various types to prevent the flow stall available.

For this purpose ι sheet of drawings