-
Flugzeug, insbesondere in der Ausbildung als ein- oder mehrmotoriger,
aerodynamisch hochwertiger, frei tragender oder wenig verspannter Eindecker Beim
Bau von Flugzeugen kommt es, um gute Flugleistungen zu erzielen, auf äußerste Gewichtsersparnis
bei guten aerodynamischen Eigenschaften und ausreichender Festigkeit an. - Diese
Forderungen widersprechen sich zum Teil; z. B. werden Flügel mit aerodynainisch
günstigen, verhältnismäßig großen Flügelspannweiten bei gleicher Festigkeit verhältnismäßig
schwerer als solche mit kleinen. Flügelspannweiten, wie sie z.@. bei Doppeldeckern
möglich sind. Das Entsprechende gilt für Flugzeuge mit unverspannten gegenüber verspannten
Flügeln. Aus diesem Grunde können bei einem bestimmten zulässigen Fluggewicht' Doppeldecker
und andere aerodynamisch weniger günstige Flugzeuge erheblich fester gebaut werden
als solche in aerodynamisch hochwertigerer Bauart. Das Entsprechende gilt im Verhältnis
zu großen mehrmotorigen auch für kleine Flugzeuge, die ebenfalls erheblich fester
gebaut werden können als große Maschinen mit entsprechend großer Spannweite.
-
Aus diesem Grunde können aerodynamisch hochwertige sowie große Flugzeuge
im a117. gemeinen weniger hohen Beanspruchungen unterworfen werden als aerodynamisch
schlechtere, aber dafür festere Bauarten, so daß für manche Verwendungszwecke, bei
denen große Anforderungen an die Flugzeugfestigkeit gestellt werden, aerodynamisch
schlechtere Bauweisen gewählt werden müssen, zum Schaden anderer Flugeigenschaften,
wie Geschwindigkeit, Reichweite, geringer Brennstoffverbrauch, geringe erforderliche
Motorenleistung u. dgl.
-
Besonders starke Beanspruchungen der Festigkeit eines Flugzeuges treten
insbesondere beim Abfangen aus Sturzflügen, Landungen, Katapültierungen sowie bei
Flügen in böiger Luft auf. Sofern. es beispielsweise zum Verwendungszweck des Flugzeuges
gehört, daß gelegentlich Sturzflüge durchgeführt werden, aus denen das Flugzeug
abgefangen wird, so müssen derartig hohe Beanspruchungen in Rechnung gestellt werden,
daß, um erträgliche Flugzeuggewichte zu erhalten, aerodynamisch hochwertige Bguarten,
z. B.
frei tragende Eindecker großer Spannweite sowie ,größere mehrmotorige
Flugzeuge, nicht verwendet werden können. Derartige Beanspruchungsverhältnisse treten-
insbesondere bei sog. Sturzbombern auf, die mit Rücksicht auf die außergewöhnlich
hohen Beanspruchungen beim Abfangen aus dem Sturzflug fast stets in Doppeldeckerbauart
und als einmotorige Maschinen verhältnismäßig geringer Spannweite und Tragfähigkeit
ausgeführt werden. Das Entsprechende gilt für Flugzeuge anderer Verwendungszwecke;
bei denen mit hohen Beanspruchungen, sei es beim Start, bei der Landung oder im
Seegang usw., gerechnet werden muß. Flugzeuge, bei denen hohe Anforderungen an mechanische
Festigkeit gestellt werden, haben daher meist verhältnismäßig ungünstige aerodynamische
Eigenschaften, benötigen große Motorenleistungen, haben einen hohen Brennstoffverbrauch,
verhältnismäßig kleinen Aktionsradius und können nur relativ kleine Zuladung mitnehmen.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flugzeugbauart; die gestattet,
Flugzeugen mit guten aerodynamischen Eigenschaften, z. B. Eindeckern größerer Spannweite
sowie grüßeren mehrmotorigen Flugzeugen, obwohl sie an sich festigkeitstechnisch
weniger günstig sind, zeitweise die für Flugzustände mit hohen Beanspruchungen erforderliche
Baufestigkeit zu verleihen.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Tragflächen während des Fluges
kurz vor oder während des eine hohe Beanspruchung ergebendep Flugzustandes unter
Inkaufnahme einer zeitweisen aerodynamischen Verschlechterung des Flugzeuges durch
Abspannungen, Verstrebungen o. dgl. zu entlasten. Die Verstrebungen oder Verspannungen
können dabei nach Aufhören des entsprechenden Flugzustandes starker Beanspruchung,
z. B. nach dem Abfangen. aus dem Sturzflug, wieder entfernt, d. h. in das Innere
des Flügels öder des Rumpfes eingezogen werden, wodurch die günstigen aerodynamischen
Eigenschaften des uriverspannten oder uriverstrebten Flugzeuges ; wiederhergestellt
werden. Eine Verschlechterung der aerodynamischen Eigenschaften des Flugzeuges durch
während des Fluges ein-und ausfahrbare Verspannungen oder Verstrebungen des Flügels
bei gleichzeitiger wesentlicher Entlastung der tragenden Verbände von Flugkräften
findet also nur während der Zeitabschnitte statt, in denen die hohen Flugbeanspruchungen
tatsächlich auftreten, im allgemeinen also nur während einem_ kleinen Bruchteils
der Betriebsdauer des Flugzeuges; z. B. bei Landungen, insbesondere bei Notlandungen,
bei Sturzflügen, Katapultierurigen, in stärkerem Seegang bei Wasserflugzeugen, Schußverletzüngen
tragender Verbände oder in ähnlichen außergewöhnlichen Fällen oder bei ähnlichen
nur verhältnismäßig kurze Zeit andauernden Flugzuständen: Ein gemäß der Erfindung
ausgebildetes Flugzeug kann also in aerodynamisch hochwertiger, aber verhältnismäßig
weniger fester Bauart, z. B. als frei tragender Tiefdecker größerer Spannweite,
gebaut werden und kurz vor dem Eintritt einer höheren Beanspruchung, der die gewählte
Flugzeugbauart aus Festigkeitsgründen an sich nicht gewachsen wäre öder wobei das
Flugzeug gefährdet würde, durch Ausfahren einer Verspannung oder Verstrebung verstärkt
werden. Während des weitaus größten Teils der Betriebszeit wird das Flugzeug dann
als aerodynamisch hochwertige Maschine ,geflogen, und nur während eines kurzen Zeitabschnittes,
in dem die Verg-ößerung des Flugwiderstandes ohnehin keine Rolle spielt oder sogar
erwünscht ist, z. B. bei Sturzflügen, Landungen o. dgl., wird eine aerodynamische
Verschlechterung in Kauf genommen. Es wird dadurch erreicht, daß Flugzeuge, die
ihrem Verwendungszweck nach zeitweise höhen Beanspruchungen ausgesetzt sind, z.
B. Sturzbomber, Jagdflugzeuge, gewisse Seeflugzeuge, in aerodynamisch hochwertiger,
an sich weniger fester Bauart ausgeführt werden können und trotzdem im Falle hoher
Beanspruchungen diesen gewachsen sind, ohne daß zu große Fluggewichte zugelassen
werden müsen. Auf diese Weise gelingt es, den Aktionsradius, die Geschwindigkeit
sowie die Zuladung solcher Flugzeuge wesentlich zu vergrößern. Weiterhin wird es
möglich, größere mehrmotorige Flugzeuge beim Vorkommen von Beanspruchungen der obengenannten
Art zu verwenden, z. B. als Sturzbomber- oder Jagdflugzeuge. Die Möglichkeit, den
tragenden Verband des Flugzeuges beim Auftreten ungewöhnlicher Beanspruchungen während
des Fluges zu verstärken, gibt auch bei Flugzeugen für andere Verwendungszwecke
die Möglichkeit, das Baugewicht zu vermindern oder dünnere, geringeren Luftwiderstand
erzeugende Flügelprofile sowie aerodynamisch vorteilhafte, größere Spannweiten zu
verwenden, denen eine für normale Flugzustände ausreichende Festigkeit gegeben werden
kann, weil beim Auftreten irgendwie ungewöhnlicher Beanspruchungen der tragende
Verband durch Ausfahren von Verspannungen oder Verstrebungen entlastet werden kann.
In den Luftstrom hineinragende Verstrebungen oder Verspannungen des Flügels erfordern
bei wesentlicher Entlastung der tragenden Verbände nur verhältnismäßig geringe Mehrgewichte;
so daß im allgemeinen, trotz vergrößerter Festigkeit, bei weniger oft vorkommenden
Beanspruchungsverhältnissen
und bei verbesserten aerodynamischen
Eigenschaften eine Gewichtsersparnis gegenüber üblichen Flugzeugbauarten zu erwarten
ist.
-
Besonders günstige Beanspruchungsverhältnisse bei erfindungsgemäß
ausgebildeten Flugzeugen ergeben sich dann, wenn die zur Verspannung oder Verstrebung
während des Fluges verwendeten Organe eine der Beanspruchungsrichtung im Falle ungewöhnlicher
Belastungen, z. B. beim Abfangen aus dem Sturzfluge, entgegengesetzte Vorspannung
erzeugen, beispielsweise in der Form, daß zur Verminderung der Materialspannungen
während des Abfangens der Flügel durch Spannseile oder Streben nach unten durchgebogen
wird.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung@sind in den beiliegenden Zeichnungen
schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen, ohne jedoch andereAnwendungsfälle auszuschließen,
Flugzeuge ein- und mehrmotoriger Bauart sowie verschiedener Flügelanordnung, bei
denen der Flügel während des Fluges durch gegebenenfalls ausfahrbare Teile verspannt,
verstrebt oder auf andere Weise verstärkt werden kann.
-
Fig. z zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen einmotorigen Tiefdecker.
Die Verstärkung erfolgt im gezeichneten Fall durch unterhalb des Flügels auszufahrende
Spannseile, die an einer aasschiebbaren oder ausschwenkbaren Spannsäule oder einem
Spanngerüst angreifen. Die Spannseile greifen dabei einerseits an passend ausgebildeten
Teilen des Flügels, z. B. an den Holmen, an, andererseits an der Spannsäule. Die
Spannung der Seile kann durch Ausfahren der Spannsäule oder durch .andere geeignete
Vorrichtungen erzeugt werden. Beim Einfahren der Spanneinrichtung können sich die
Spannseile in passende Vertiefungen oder Öffnungen des Flügels einlegen, um die
glatte Oberfläche des Flügels nicht zu unterbrechen. An den Seilen und Streben können
dabei Abdeckbleche befestigt werden, um die Rillen und Öffnungen im Flügel oder
Rumpf zur Aufnahme der Spannseile beim Einfahren der Verspannung abzudecken. Gegebenenfalls
können auch in der Flügelbeplankung oder im Rumpf selbsttätig wirkende, z. B. unter
Federkraft stehende Klappen angeordnet werden, die sich beim Einfahren und Ausfahren
der Spanneinrichtung selbsttätig öffnen und schließen.
-
Zum Einziehen eines Spannseiles in den Flügel oder Rumpf können, wie
in der Figur angedeutet, an den Spannseilen Einziehseile oder andere Hilfsorgane
angebracht werden, die quer zur Seilrichtung wirkend ein Einziehen des Seiles in
den Flügel oder den Rumpf bewirken. Diese Hilfsorgane können unter Federkraft stehen
und gemeinsam mit der ausschieb- oder ausschwenkbaren Spannsäule oder -strebe oder
einem Spanngerüst beim Ein- und Ausfahren der Verspannung betätigt werden.
-
Bei Anwendung einer ein- und ausfahrbaren Spannstrebe kann diese als
hohler, rohrförmiger Körper, z. B. aus Leichtmetall, ausgebildet werden, wobei die
Spannstrebe innerhalb des Flugzeugrumpfes 'geführt werden kann, beispielsweise in
einem im Rumpf angeordneten Führungsrohr. Das Ausfahren der Spannsäule kann hydraulisch
erfolgen, indem beispielsweise die Spannsäule als innerhalb des Führungsrohres wirkender
Kolben ausgebildet oder mit einem solchen verbunden wird, wobei der Kolben mit Drucköl
oder Druckluft beaufschlagt werden kann. Das Drucköl zum Ausfahren der Verspannung
kann dem Schmierungssystem des Motors entnommen werden oder mittels besonderer Pumpen
gefördert werden; die in den Spannorganen herrschende Spannung kann durch veränderliche,
den Weg der Spannsäule begrenzende Anschläge eingestellt werden. Das Ausfahren der
Verspannungseinrichtung kann nicht nur auf hydraulischem Wege, sondern auch mit
Hilfe eines Elektromotors oder von Hand erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von Schraubenspindeln.
Weiterhin können zum Verspannen des Flugzeuges von der strömenden Luft herrührende
Kräfte verwendet werden, beispielsweise mittels im Luftstrom angeordneter Hilfspropeller
oder Druckflächen.
-
Fg. a zeigt die Anwendung der Erfindung für den :Fall, daß die Versteifung
durch oberhalb des Flügels ängeordnete Streben erfolgt, die im Falle von- mit hohen
Beanspruchungen verbundenen Flugzuständen aus dem Flügel geschwenkt oder aus dem
Rumpf geschoben und zur Wirksamkeit gebracht werden. Das Ausschwenken und Ausschieben
der Streben kann ebenfalls mittels eines elektrischen oder hydraulischen Servomotors
oder von Hand erfolgen.
-
In Fig. 3 ist schematisch angedeutet, daß die Versteifung des Flügels
auch gleichzeitig durch oberhalb angeordnete ausfahrbare Streben und durch unterhalb
angeordnete ausfahrbare Spannseile erfolgen kann.
-
Zwecks Gewichtsverminderung kann es in vielen Fällen vorteilhaft sein,
ein bei den meisten aerodynamisch hochwertigen Flugzeugen vorhandenes einziehbares
Fahrgestell auch gleichzeitig mit zur Versteifung der Tragflächen heranzuziehen.,
indem beispielsweise das Fahrgestell zum Halten von Versteifungsseilen mit herangezogen
wird. Ein solcher Fall ist beispielsweise in Fig. q. dargestellt. Im gezeichneten
Fall können die die Räder tragenden Beine seitlich in den Flügel
geschwenkt
werden. Beim Ausschwenken der Beine findet dann das Anziehen der Verspannungsseile
statt. Das von den ausgeschwenkten Beinen zu spannende Seil oder die Seile können
gegebenenfalls von der Angriffsstelle am einen Flügel zu der am anderen Flügel durchlaufen
und durch das Ausschwenken der die Räder tragenden Streben gespannt werden, wobei
das Seil an den Radstreben gegebenenfalls über Rollen geführt werden kann. Es ist
aber auch möglich, die Verspannungsseile von den Angriffsstellen am Flügel zu den
ausschwenkbaren Streben zu führen und zwischen den Streben zu unterbrechen.
-
Ein einziehbares Fahrgestell kann sowohl in solchen Fällen zur Versteifung
der Tragflächen mitverwendet werden, bei denen die die Räder tragenden Streben quer
zur Flugrichtung in oder aus dem Flügel oder dem Rumpf geschwenkt werden können,
als auch in solchen Fällen, bei denen die Radstreben in einer parallel oder annähernd
parallel zur Flugrichtung liegenden Ebene ein- und ausgeschwenkt werden können,
ferner auch in solchen Fällen, bei denen. das Fahrgestell oder die Radstreben durch
Verschiebebewegungen ganz oder teilweise in den Rümpf oder den Flügel gezogen werden
können. Weiterhin kann ein einziehbares Fährgestell in solchen Fällen zur Versteifung
von Tragflächen mitbenutzt werden, bei denen ein einziges Rad im Rumpfbug angeordnet
ist, während zwei weitere Räder weiter hinten angeordnet sind. In solchen Fällen
können Versteifungsorgane, z. B. Spannseile, sowohl an den vorderen als auch an
den hinteren Rädern angreifen.
-
Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich ein feststehendes, nicht
einziehbares Fahrgestell zur zeitweisen Verstärkung der Tragflachen mitzuverwenden.
Das kann z. B. so geschehen, daß vor dem Eintreten starker Beanspruchungen, z. B.
vor dem Beginn eines Sturzfluges, der Landung eines Wasserflugzeugen in starkem
Seegang oder in ähnlichen Fällen, ein Spannseil vom Flügel zu den Streben gezogen
und angespannt wird. Nach dem Aufhören der entsprechenden hohen Belastung wird das
Spannorgan dann wieder in den Flügel oder den Rumpf oder die Fahrgestellstreben
eingezogen und dort gegebenenfalls aufgerollt.
-
In Fällen, bei denen eineinziehbares Fahrgestell zur Versteifung der
Tragflächen mitverwendet wird, ist bei der Vornahme der Verstärkung gleichzeitig
das Fahrgestell auszufahren, auch wenn keine Landung beabsichtigt wird, so daß bei
beabsichtigten Landungen gleichzeitig eine Verstärkung der Tragflächen vorgenommen
wird, auch wenn diese an sich nicht nötig sein sollte. Diese Kupplung zweier Vorgänge
ist im allgemeinen nicht hinderlich, weil im Falle des Notwendigwerdens von Verstärkungen
die Vergrößerung des Flugwiderstandes durch Ausfahren des Fahrgestelles keine Rolle
spielt und weil bei der Vornahme von Landungen die Verstärkung der Tragflächen durch
Verspannung nicht schädlich, sondern eher nützlich ist: Eine Erhöhung des Flugwiderstandes
durch Ausfahren der Versteifung oder des Fahrgestelles ist auch bei der Vornahme
von Sturzflügen nützlich, um die während des Sturzfluges auftretende Höchstgeschwindigkeit
zu begrenzen, die bei aerodynamisch für den Waagerechtflüg sehr gut durchgebildeten
Flugzeugen unzulässige Werte annehmen und zu einer Überbeanspruchung des Flugzeuges
sowie des Flugzeugführers beim Abfangen aus dem Sturzfluge führen kann. Die Erhöhung
des Flugwiderstandes durch Einrichtungen zur Versteifung der Tragflächen kann sogar
bewußt gefördert werden, z. B. durch Wahl von größeren Luftwiderstand erzeugenden
Anordnungen mit ausfahrbaren Bremsflächen u. dgl.
-
Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht nur bei einmotorigen
Flugzeugen, sondern ebenfalls, wie oben bereits ausgeführt wurde, bei mehrmotorigen
Flugzeugen mit 2, 3, .4 oder mehr Motoren und Propellern möglich. Größere mehrmotorige
Flugzeuge können bei Anwendung der Erfindung für Anwendungszwecke geeignet gemacht
werden, für die früher nur kleinere einmotorige Maschinen begrenzten Tragvermögens
verwendet werden konnten, z. B. als Sturzbomber öder Jagdflugzeuge.
-
Weiterhin macht es die Anwendung der Erfindung möglich, bei Flugzeugen
aller Art, dünnere Flügelprofile oder größere Spannweiten oder beides zu verwenden
und dadurch bessere aerodynamische Eigenschaften zu erzielen, obwohl an sich
die Vergrößerung der Spannweite und die Wahl eines dünneren Flügelprofilen mit einer
Schwächung des Flügels verbunden ist, da eine für Sonderbeanspruchungen ausreichende
Festigkeit jederzeit durch Ausfahren der Flügelversteifung erzielt werden kann.
Anwendungsbeispiele der Erfindung für mehrmotorige Flugzeuge zeigen Fig. 5 und 6.
-
Bei Anwendung der Erfindung in der Form, daß die Tragflächen durch
Spannseile verstärkt werden; kann nicht nur ein einziges Seil jeweils von einer
Spannstrebe zum Flügel geführt werden, sondern es können auch, wie in Fig. 7 dargestellt,
mehrere Spannseile verwendet werden, deren Angriffspunkte am Flügel über die Flügellänge
und -breite verteilt sein können. Die Seile können dabei in einer oder in mehreren
Ebenen angeordnet sein. Ebenfalls kann nicht nur eine am Rumpf angeordnete ausfahrbare
Spannstrebe zur Anspanneng
der Spannseile verwendet werden, sondern
es können auch mehrere vorgesehen sein, die am Rumpf oder an den Tragflächen oder
beiden befestigt sind. Die Angriffspunkte der Versteifungsorgane können entsprechend
der Verteilung der Lasten und Luftkräfte auf den Tragflächen gewählt werden, um
günstige Beanspruchungsverhältnisse zu erhalten.
-
Bei Anwendung der Erfindung auf Flugzeuge der Hochdeckerbauart kann
die am Rumpf angeordnete Spannstrebe zur Befestigung der Verstärkungsorgane verkürzt
wer den, oder es können die Spannseile oder -streben direkt an der Unterseite des
Rumpfes befestigt werden und beim Wegfall der hohen Beanspruchung in den Rumpf oder
den Flügel eingezogen werden. Ein solcher Fall ist beispielsweise in Fig.8 der Zeichnung
dargestellt.
-
Fig. 9 und io zeigen schematisch verschiedene, schon obenerwähnte
Möglichkeiten des Ausfahrens einer Spannstrebe zum Verspannen der Tragfläche. Im
Falle von Fig. q wird die Spannstrebe aus dem Rumpf geschoben, beispielsweise
hydraulisch. Im Falle von Fig. io wird die Spannstrebe aus dem Rumpf herausgeschwenkt
und spannt dadurch die Verspannungsseile. Entsprechende Anordnungen sind für in
den Flügeln angeordnete Spannstreben möglich.
-
Die Art der Anordnung und die Wirkungsrichtung der Verspannungsorgane
ist von der Größe und Richtung der am Flügel angreifenden Kräfte abhängig. Selbstverständlich
darf durch die Spannorgane der bestimmungsgemäße Gebrauch des Flugzeuges, z. B.
die Waffenverwendung, nicht beeinträchtigt werden, worauf bei der Anordnung der
Verspannungsorgane Rücksicht zu nehmen ist.
-
Das Ausfahren der Flügelverspannung kann zur Entlastung des Flugzeugführers
gegebenenfalls in eine Zwangsläufigkeit mit gewissen Flugzuständen gebracht werden,
beispielsweise in der Form, daß etwa beim Ansetzen zum Sturzflug oder bei Überschreitung
einer gewissen Geschwindigkeit selbsttätig die Spanneinrichtung ausgefahren wird
und die Tragflächen verspannt werden. Bei willkürlicher Betätiguhg der Verspannung
kann die Bedienung so vereinfacht werden, beispielsweise bei hydraulischer oder
elektrischer Betätigung, daß die Bewegung eines Handgriffes genügt, um ein Ein-
und Ausfahren der Verspannungseinrichtung zu bewirken. Die erfolgte oder aufgehobene
Verspannung kann durch Signaleinrichtungen, z. B. Signallampen, im Führerraum sichtbar
gemacht werden.
-
Die Anwendung der Erfindung bringt vor allem bei aerodynamisch hochwertigen
unverspannten oder wenig verspannten Eindeckerflugzeugen Vorteile, sie kann jedoch
auch bei Doppeldeckern angewendet werden. Die Erfindung kann ferner sowohl bei Land-
als auch bei Seeflugzeugen, sei es des Schwimmerals auchdesFlugboottyps,angewendetwerden.
Obwohl die Anwendung der Erfindung vor allem für Motorflugzeuge in Frage kommt,
kann sie ebenfalls bei Segelflugzeugen, beispielsweise zur Versteifung des Flugzeuges
bei Landungen und beim Start, um Beschädigungen zu vermeiden, angewendet werden.
Die Erfindung ist auch nicht auf Rumpfflugzeuge beschränkt, sondern sie kann ebenfalls
bei rumpflosen Flugzeugen angewendet werden. Weiterhin können nicht nur die Tragflächen
durch ausfahrbare Verspannungsorgane während des Fluges verstärkt werden, sondern
ebenfalls andere Flugzeugteile, z. B. der Rumpf oder das Leitwerk.
-
Die Anwendung der Erfindung ist unabhängig davon, ob das Flugzeug
in Holz, Metall, Preßstoff, bespannter oder gemischter Bauweise hergestellt wird.
Die Verstärkungsorgane, z. B. Spannseile oder Streben, werden zweckmäßig bei allen
Bauweisen aus Metall hergestellt. Spannseile werden vorzugsweise aus Stahldraht
gefertigt.