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Aus Holm und Tragflächenvorder- und -endteilen bestehender Flugzeugflügel
Die Erfindung betrifft einen aus Holm und Tragflächenvorder= und -endteilen bestehenden
Flugzeugflügel und besteht in der Vereinigung folgender Merkmale: a) Verwendung
eines einzigen biegungs-. und verdrehungssteifen geschlossenen Hohlholmes vorzugsweise
in der Form eines stehenden Hohlrechteckes; b) Anordnung von quer zur Flügellängsachse
ansetzbären, den Hohlholm vollständig umschließenden Vorder- und Endteilen; c) leicht
ansetz- und lösbare Befestigung der Rippen dieser Vorder- und. Endteile an besonders
vorgesehene Paßstellen des Holmes.;, .
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d) Bildung einer quer zur Flugrichtung in ' Holmnähe verlaufenden
Behäutungsfuge zwischen den Vorder- und Endteilen je auf der Flügelober- und -unterseite;
e) Verlegung dieser Fugen vorzugsweise an die Holmhinterwand.
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Die Verwendung eines biege- und drehsteifen geschlossenen Hohlholmes
in Flugzeugflügeln ist an sich bekannt. Bei einer Ausführungsform ist ein mit seiner
Ober-und Unterhaut einen Teil der Flügeloberfläche bildender Hohlkastenträger durch
vorn und hinten angesetzte Nasen- und Endkästen zum vollständigen Flügel ergänzt.
Diese Bauart hat den Nachteil, .daß der Kastenträger als Teil des Flügelprofils
sorgfältiger Formgebung bedarf und daß die Flügelober- und -unterseite je zwei Fugen
quer zur Flugrichtung aufweist, von denen die vorderen
sich im Gebiet
großer Auftriebswirkung befinden.
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Gemäß einem anderen Vorschlag wird ein Flugzeugflügel dadurch gebildet,
daß man a einen konischen Rohrholm von dessen Spie , her von der Eintrittskante
bis zur Austrit;, kante durchgehende Tragflächenteile auf= schiebt. Diese Bauart
befriedigt ebenfalls nicht, da einerseits der Anschlüß der Tragflächenteile an einen
konischen Rohrholm verwickelt ist und zum anderen beschädigte Tragflächenteile nur
nach Fortnahme sämtlicher vor ihnen in Richtung der Holmspitze gelegener Teile ausgewechselt
werden können.
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Man hat auch schon erwogen, einen Flugzeugflügel dadurch vereinfacht
herzustellen, daß man Einzelbauteile, wie Wasen-, Hohn-und Endt,eia, anfertigt und
durch Nietung miteinander fest verbindet, wobei der den nicht drehsteifen und nicht
geschlossenen hohlen Holm umgreifende Nasenteil etwa bis zur Holmhinterwand reicht.
Die Bauart erfordert schwierige Nietarbeit beim Zusammensetzen der Einzelbauteile
und ermöglicht weder einfache Kontrolle und Wartung des Flügels noch leichte Ausbesserung
oder Ersetzung beschädigter Teile.
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Bei einer Abwandlung dieses Vorschlages erfolgt die Verbindung durch
Verschraubung, was besonders starke Vorder- und Endteile und Anschlußverbindungen
bedingt, zumal in diesem Falle ebenso wie bei der vorher behandelten Ausführungsform
der offene Hohlholm durch die angesetzten Stücke erst verdrehungssteif wird. Die
den Holm nicht umschließenden Vörder- und Endteile werden an besonders aufgenieteten.
Platten des Holmober- und -untergurtes angeschlossen, wodurch sich mehrere Fugen
und im Flugwinde liegende Anschlüsse ergeben, die den Luftwiderstand vergrößern.
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Der Flugzeugflügel gemäß der Erfindung stellt eine fortschrittliche
Entwicklung dar, bei der die neuartige Vereinigung der eingangs erwähnten Merkmale
besondere Vorteile ergibt, die die bekannten Bauarten nicht aufweisen.
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Der vorzugsweise stehende hohlrechteckige, ganz im Flügelinnern liegende
Holm läßt sich aus gebogenen, längs vernieteten Blechstreifen herstellen und wird
mit Längsprofilen und Querwänden versehen. Er besteht also aus wenigen, einfachen
und robusten Teilen und ist daher äußerst billig und schnell anzufertigen. Außerdem
ergeben sich aus dieser Einfachheit des Aufbaues auch erhebliche Ersparnisse bei
den Vorarbeiten zur eigentlichen Herstellung, also bei der Berechnung, Konstruktion,
Zeichnungs-, Vorrichtungs- und Werkzeuganfertigung. Die rechteckige Querschnittsgestaltung
auf ganzer Flügellänge führt zudem zu einfachen Anschlüssen für die Vorder- und
Endteile.
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't- Letzte sind infolge, ihrer Ausbildung als der zur Flügellängsachse
an den Holm an-, Körper Körper je für sich ein- oder aus-` zubauen, was nicht nur
ihre schnelle Ausbesserung oder Ersetzung ermöglicht, sondern auch den Zusammenbau
oder das vollständige Auseinandernehmen des Flügels erleichtert; weil gleichzeitig
an mehreren Stellen gearbeitet werden kann. Die Herstellung der den Holm vollständig
umschließenden Vorder- und Endteile kann bequem in Baulehren reihenweise mit genauester
Anpassung an die gestellten strömungstechnischen Anforderungen erfolgen, so daß
sich aerodynamisch hochwertige Flügel ergeben: Die Vorder- und Endteile laufen nur
über eine kleine Anzahl von Flügelrippen fugenfrei durch., so da.ß handliche Körper
entstehen, zwischen denen in Flugrichtung verlaufende schmäle Trennfugen vorhanden
sind.
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Die für die Befestigung der Vor der- und Endteile am Holm, d. h: also
im Flügelinnern, vorgesehenen besonderen Paßstellen bestehen aus lehrenhaltigen
Paßflächen und -körpern. Hierbei wird vorzugsweise jeder den Holm umgreifende und
mit ihm fest verbindbare Rippenteil etwa an die vordere Holmwand, lediglich mittels
einer aus ineinanderschiebbaren Paßorganen (Stift mit Bund, Bohrung) bestehenden
Querkraftverbindüng und an die hintere Hoimwand und den anderen Rippenteil durch
eine auch die sonstigen Kräfte aufnehmende Passungs- und schraubbar ausgebildete
Sicherungsverbindung angeschlossen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform benutzt
man die Pässüngsstifte des einen Rippenteiles gleichzeitig als Verbindungsbolzen
zum Anschließen des anderen Rippenteiles. Die Befestigung kann z. B. durch leichte
Zugänglichkeit zu den Schrauben der Verbindungsbolzen in kurzer Zeit hergestellt
werden.
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Die je auf der Flügelober- und -unterseite entstehende Behäutungsfuge,
die vorzugsweise an der hinteren Holmwand im Gebiet der geringeren Auftriebswirkung
angeordnet wird, ist sehmal und kann mit einfachen; jede Strömungsstörung vermeidenden
Mitteln abgedeckt werden. Durch sie werden das leichte Zusammenbauen und Auseinandernehmen,
örtliche Wiederherstellungen, Überholungen oder Kontrollen an den Baukörpern selbst
oder an von diesen abgedeckten Flügelteilen praktisch nicht behindert.
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Insgesamt betrachtet, ermöglicht die Erfindung den Aufbau des Flugzeugflügels
im wesentlichen aus nur drei Stücktypen, nämlich
Vorderteil, Hohlholm
und Endteil, die sich lehren- und serienmäßig einfach und preiswert in der Weise
herstellen lassen, daß ihr Zusammenbauen mit weniger geschulten Kräften ausgeführt
werden kann. . Das ,gestattet, die Teile in größerer Stückzahl auf Lager zu bauen,
um- im Bedarfsfalle in kurzer Zeit den Flügel zusammenzusetzen.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Abb. i stellt
einen Teil des neuen Flügels im Grundriß dar. Abb.2 ist ein vergrößerter Flügelquerschnitt
nach der Linie II-II der Abb. i. Abb. 3 bis 13 sind Einzeldarstellungen von verschiedenen
Ausführungen .der Verbindung von Tragflächenkörpern mit dem Holm oder miteinander.
Abb. 14 bis i9 veranschaulichen Querschnitte von verschiedenen Holmfornien. Abb.
20 und 2i zeigen die Anordnung von Querwänden und Versteifungsrippen.
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Es bezeichnet i einen an den Flugzeugrumpf anzusetzenden oder von
Spitze zu Spitze durchlaufenden, biege- und drehsteifen geschlossenen hohlen Einholm
des Flugzeugflügels und 2 und 3 auf den Holm aufzubringende, ihn vollständig umschließende
vordere und hintere Tragflächenkörper, die sich zum Flügelprofil ergänzen. Sie stoßen
in einer quer zur Flugrichtung liegenden Fuge 4 zusammen, die vorzugsweise an der
Hinterwand des Holmes i im Gebiet .der geringeren Auftriebswirkung liegt, natürlich
aber auch nach der Holmvorderwand verlegt werden kann. Die Tragflächenvor der- und
-endteile 2 und 3 haben eine erhebliche Breite in Holmlängsrichtung, im Mittel etwa
2 m.
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Sie bestehen je aus einer größeren Anzahl gegebenenfalls mit Versteifungsstäben
5 versehener, beliebig profilierter Rippen 6 mit äußerer Haut 7. Die an sich mögliche
Herstellung breiterer Vorder- und Endteile 2, 3 empfiehlt sich im allgemeinen nicht,
weil sie dann für die leichte Handhabung durch einen oder zwei Arbeiter zu groß
werden.
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Gemäß Abb. 2 bis 5 werden die Rippen 6 der Vorderteile 2 oben und
unten an den in Flugrichtung vorn liegenden Teil .des Holmes i durch eine Ouerkraftverbindung
angeschlossen, die je aus einem Scherbolzen 8 und einer ihn paßrecht aufnehmenden
Muffe 9 besteht. Diese Verbindung kann mittels eines Bundes io auch Druckkräfte
in Flugrichtung auf den Holm übertragen. Bei einzelnen Ausführungsformen (s. z.
B. Abb. 3) steht der Bolzen 8 mit der Rippe 6 und die Muffe 9 mit dem Holm i in
fester Verbindung. Die Anordnung kann auch umgekehrt sein (s. Abb. 5),
An
dem freien Ende der Rippen 6 ist gemäß Abb.2 und 6 bis 8 ein auf Abscheren und durch
Längskräfte beanspruchter Schraubbolzen i i angeordnet, der durch eine Stiftmutter
12 angezogen werden kann, wodurch der Flügelvor.derteil2 fest an den Holm i herangezogen
wird. Die Stiftmutter i2 ist gemäß Abb. 6 in einem Böckchen 13 de'r Hohnhinterwand
mit einem Bund gelagert, der in Verbindung mit einem Vierkant 14 gestattet, den
auf den Holm i aufgeschobenen Körper 2 für sich anzuziehen.
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Nach dein Anziehen der Schraubverbindung 11, 12 setzt man den Flügelendteil
3 an (Abb.6), indem man eine an ihm vorgesehene Anschlußlasche 15 auf die
Stiftmutter 12 schiebt und sie dort mittels einer Mutter 16 sichert, die mit Hilfe
eines durch ein Montageloch 17 der Haut 7 zu steckenden Schlüssels festgeschraubt
werden kann.
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Der Holm i und -die leicht ansetz- und lösbar befestigten Flügelvorder-
und -,em-dteile 2, 3 mitsamt den Anschlüssen n den besonders vorgesehenen Paßstellen
des Holmes werden in Baugerüsten oder Lehren genau zueinander passend hergestellt,
so daß die Stücke nach dem Zusammenbau genau die vorgeschriebene Lage einnehmen.
Die nebeneinanderliegenden Flügelteile 2, 3 halten das Flügelprofil genau inne;
es werden somit Störungen der Luftströmung verinieden. _ Die- Ränder der Behäutung
des Vorder-und HinteFteiles 2, 3 überdecken sich an der Fuge 4 (s. z. B. Abb. 6).
Sie werden leicht anei:nandexgeschraubt oder sonstwie miteinander befestigt. Nach
Abb. 9 ist an dem Behäutungsrande des einen Körpers eine Leiste 18 aus Holz angeordnet,
.die eine Verbindung der Behäutungsränder durch Holzschrauben ermöglicht.
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Abb. i i zeigt, daß man Rippen des Hinterteiles 3 auch mit Scherbolzen
i9 anschließen kann.
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Die Muffe 9 und das Böckchen 13 lassen sich gemäß Abb. q., 7 und 8
auch an entsprechend verlängerten, außen liegenden Versteifungspfosten jo des Holmes
i anbringen. Dies hat den Vorteil, daß man die Anschlußteile 9, 13 unbehindert nach
Fertigstellung des Holmes annieten kann.
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Abb. 12 veranschaulicht einen hinter dem Hohn liegenden Rippenanschluß,
bei dem ein zur Behäutung senkrechter Scherbolzen 21 verwendet ist.
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Gemäß Abb. 13 kann man in dem Rippenanschluß auch zwei Scherbolzen
vorsehen, von denen der zur Rippe des Hinterteiles 3 gehörende und an dem Holm i
angreifende Scherbolzen i9 eine waagerechte und der andere; zwischen die Rippen
des Vorder- und Hinterteiles 2, 3 geschaltete, als Schraube ausgebildete Bolzen
21 eine senkrechte Lage hat.
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Wie man aus Abb.2 ersieht, lassen sich
an der vorderen
und hinteren Holmlängs-' wand längsdurchlaufende freie Räume bilden, in denen am
Holm oder an dessen Pfosten 2o gelagerte Steuerungsteile, Rohr- oder Kabelleitungen
usw. Platz haben.
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Der Anbau solcher Leitungen usw. an den Holm läßt sich bei noch nicht
angesetzten Flügelvorder- und -endteilen 2, 3 bequem durchführen. Dabei sind die
Seitenwände eines Kastenholmes für solche Lagerungen vorteilhafter als ein Rohrholm.
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Der in Abb. 2, 14 und 15 dargestellte Holm ist im Querschnitt
kastenförmig. Er besteht aus einem U-förmigen Profil mit die Knicksteifigkeit erhöhenden
Abrundungen an den oberen Kanten und ebener unterer Abschlußwand 22, die mit nach
außen gerichteten Flanschen des -Profils durch Vernietung, Verschraubung, Verschweißüng
o. dgl. verbunden ist. 23 sind gegebenenfalls mit Erleichterungslöchern versehene
Querwände, die mit ihren am Umfang angeordneten Flanschen an der Holminnenseite
angenietet sind. 24 bezeichnet zwischen den Querwänden 23 vorgesehene, fest an den
Holm angeschlossene Versteifungsrippen, die auch längs laufend vorgesehen sein können.
Diese Rippen 2,4 und die bereits früher erwähnten Pfosten 2o können jede geeignete
Form, z. B. Z-, C- oder Wellenform haben. Kreuzungsstellen von Versteifungsprofilen
mit Querwänden oder anderen Versteifungsprofilen werden in geeigneter Weise überbrückt.
Die Anbringung der Verstärkungen oder Versteifungen erfolgt in bequemer Weise bei
noch offenem Höhmkasten. Erst zuletzt wird .die Anschlußwand 22 befestigt, was wegen
der außenliegenden, frei zugänglichen Verbindungsstellen ebenfalls bequem möglich
ist.
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Die Pfosten 2o und Rippen 2.4 können fortfallen, wenn die Wände ohne
sie ausreichend steif gegen Verbeulung sind. Die an `der Ober- und Unterwand anzubringenden
Versteifungen werden vorzugsweise in das Innere des Holmes gelegt, um die Flügeldicke
möglichst weitgehend für die Bauhöhe des Holmes ausnutzen zu können.
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Gemäß Abb: 16 ist die Biegefestigkeit des Kastenholmes i durch Anbringung
von längs laufenden Wölbungen oder W ellungen in der oberen Kastenwand verstärkt.
Derartige Verstärkungen können auch an der unteren Kastenwand angebracht werden.
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Die gegebenenfalls auch oben angeordnete Abschlußwänd des Holmes i
kann beispielsweise auch die Form einer Schale 25 erhalten, deren Dicke den zu Übertragenden
Kräften angepäßt wird und deren Krümmung zur Erhöhung der Verbeulungssteifigkeit
der Wand und damit der Biegefestigkeit des Ho1-mes beiträgt. Nach Abb.
17 kann in der Oberwand des Holmes i ein besonderes Teilstück 26 eingenietet
werden, dessen Stärke und Formgebung besonders hohen Druckbeanspruchungen angepaßt
wird.
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Abb.18 zeigt, wie die Kastenoberwand durch längs laufende U-Profile
2.I versteift werden kann.
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Gemäß Abb. i9 kann bei genügend großen, von innen zugänglichen Holmquerschnitten
für die Verbindung 'der den Hölmkasten bildenden Bauteile an geeigneter Stelle eine
Überlappungsverbindung angeordnet werden.
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Der Holm kann anstatt auf seiner ganzen Länge gleiche Ausmaße zu haben,
in geeigneter Weise den am Flügelende geringeren Kräften angepaßt und deshalb verjüngt
ausgebildet werden.
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Nach Abb. 14 ist die Querwand 23 auf ganzer Kantenlänge an die Abschlußwänd
22 angenietet, was bei biegbarer Abschlußwand von der offenen Kastenseite her möglich
ist. Gemäß Abb. 17 nietet man die Querwand 23 auf dem größten Teil der Kantenlänge
an zwei Teile einer dreiteiligen Abschlußwand an, deren dritter Teil 27 nach beendeter
Nietung eingesetzt und nur an die benachbarten Wandteile fest angeschlossen wird.
Abb. 18 zeigt den Fall, daß von der Unterkante der Querwand 23 ein Lappen 28 durch
die einwärts gebeulte Abschlußwand greift und mit dieser fest verbunden wird.
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Gemäß Abb.2o und 21 greifen seitliche Lappen 29 der Querwand 23 zwischen
die Verbindungsteile des Holmes und der Anschlüßwand z2, auf der innenseitig eine
aufgenietete Rippe 24 dazu dient, den nicht fest angeschlossenen unteren Rand der
Querwand in der Abschlußwand zu ersetzen.
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Die Erfindung ist bei mehr oder weniger vollständigem Verzicht auf
die dem vierkantigen Kastenholm eigentümlichen Vorteile natürlich auch ausführbar
mit anderen HölTnformen,. z: B. mit einem im Querschnitt dreieckigen oder rohrförmigen
Holm.
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Die Erfindung kann für die Holme, die Flügelbehäutung, die Rippen
und die Anschlußteile mit jedem geeigneten Baustoff verwirklicht werden.