DE69631286T2 - Ausfaltbares Flügelelement - Google Patents

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Dusan John Shmoldas
Christopher William Barlow
Michael Bruce Hutchings
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Alenia Marconi Systems Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/38Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/56Folding or collapsing to reduce overall dimensions of aircraft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/02Stabilising arrangements
    • F42B10/14Stabilising arrangements using fins spread or deployed after launch, e.g. after leaving the barrel
    • F42B10/18Stabilising arrangements using fins spread or deployed after launch, e.g. after leaving the barrel using a longitudinally slidable support member
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tragflügel für eine Lenkwaffe oder einen vom Flugzeug getragenen Lenkflugkörper, beispielsweise eine Bombe, einen Vorratsbehälter, Munition oder ein Geschoß. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf entfaltbare Tragflügel und den Antriebsentfaltmechanismus hierfür, wobei aus Gründen des Transportes oder einer dichten Packung die Tragflügel eingefaltet sind, zum Flug die Tragflügel jedoch durch die Wirkung eines Antriebselements aufgefaltet werden.
  • Es sind Vorschläge gemacht worden, aerodynamische Ruderflächen an der Waffe oder an Geschossen anzubringen, um eine Steuerung über einen weiten Bereich durchführen zu können. Bekannte Vorschläge umfassen vorspringende Ruderflächen, ein entfaltbares Paar von Tragflügeln oder verbundene Tragflügel, bestehend aus vorderen und hinteren Holmen mit flexiblen Abdeckungen, die die Holme verbinden und eine einzelne aerodynamische Tragfläche bilden. Andere Vorschläge sind verbundene Tragflügel für Flugzeuge, die flexible und fallbare Oberflächen mit einem Steuermechanismus aufweisen. Bei dem genannten Konzept verbundener Tragflügel sind die Fußbefestigungspunkte stationäre Gelenkpunkte und die Festigkeit wird dadurch erreicht, daß die Tragflügel verbunden wenden und der Fuß der hinteren Tragflügel angehoben wird, wodurch eine Kompression des oberen (hinteren) Tragflügels unter Belastung bewirkt wird. Diese bekannten Vorschläge haben mehrere Nachteile, und sie sind entweder bruchanfällig, erzeugen einen unzureichenden Auftrieb für schwere Waffen und sie sind kostspielig, wenn sie Steuermechanismen enthalten, oder sie können nicht in eine Flugkonfiguration ausgefahren werden, nachdem sie von einem Flugzeug oder einem Bodenstartmechanismus, beispielsveise einem Startrohr, abgeschossen sind. Die US-A-3 942 747 beschreibt die Vorteile der Benutzung einer Konfiguration mit verbundenen Tragflügeln für Leichtflugzeuge. Der Entfaltmechanismus wird durch Hand und ohne Kraftunterstützung betätigt, und die Konstruktion soll eine Torsionssteifigkeit bewirken, indem die Fußbefestigungen in der Vertikalebene, wie vorstehend erläutert, versetzt werden. Die flexiblen aerodynamischen Tragflächen sind auch zur Steuerung ausgebildet und über Kabel betätigbar, die die Tragflügel verwinden, um eine Steuerung bezüglich Auftrieb, Längsneigung und Seitensteuerung bei einem bemannten Flugzeug zu bewirken.
  • Diese Konstruktion erfordert, daß die verbundenen Flügelspitzen manuell an den Spitzen befestigt werden, nachdem sie aus der Staustellung entfaltet sind. Dies ist ein unbrauchbares Verfahren nach dem Abschuß von einem Flugzeug oder aus einem Abschußrohr. Die US-A-4 923 143 beschreibt einen faltbaren vorderen und hinteren Holm, die einen Abdeckungsstoff benutzen, um einen einzigen Tragflügel zu bilden. Das Antriebselement ist an einem Schlitten befestigt, der gegen beide Holme drückt, um ein Ausfahren zu bewirken. Die US-A-4 858 851 beschreibt eine federbelastete, teleskopische Gruppe von mit Stoff bedeckten Holmen, die eine einzige Auftriebsoberfläche bilden. Bei den beiden vorgenannten Patenten ist der so erzeugte Tragflügel bruchanfällig, unwirtschaftlich und nicht in der Lage, ein hohes Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand zu erzielen. Die US-A-5 141 175 beschreibt einen federbelasteten, ausfahrbaren Scheren-Tragflügel, der eine Abwindsteuerung benutzt, um eine Steuerung um die Querachse und die Hochachse zu bewirken. Der Scherenflügel hat eine große Struktur für eine Anpassung in der Faltstellung. Das Steuerelement ist kostspielig und unnötigerweise redundant für Waffen und Geschosse, die bereits Führungsmechanismen und Steuermechanismen aufweisen.
  • Die GB-A-1 597 098, die eine Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, beschreibt eine Anordnung, bei der jeder Flügel oder jede Flosse aus zwei diskreten Abschnitten besteht, die miteinander gelenkig an der Flügelspitze in entfalteter Stellung verbunden sind. Bei einer Anordnung sind zwei Flügelabschnitte auf die Geschoßachse in Verstaustellung ausgerichtet, und sie werden in die entfaltete Stellung nach dem Start durch einen Hydraulikantrieb oder eine Feder überführt, die den hinteren Flügelteil in seine entfaltete Stellung drehen und den vorderen Flügelteil in die entfaltete Stellung zieht. Der Vorderrand des hinteren Tragflügelteils ruht in einer Ausnehmung im Vorderteil, so daß die beiden Teile einen einzigen Flügel bilden.
  • Dieses Dokument beschreibt auch eine weitere Anordnung, bei der Flossen entsprechende Verstau- und Entfaltungs-Konfigurationen aufweisen, jedoch entfaltet werden müssen, bevor das Geschoß die Startkammer verläßt. Die Innenbordenden des hinteren Flossenteils sind an einem gemeinsamen Schlitten angekoppelt, der das Abgasrohr des Geschoßtriebwerks umschließt und die Düse des Triebwerks bildet. Die Abgase vom Geschoßtriebwerk werden durch eine Ablenkplatte in der Geschoßstartkammer eingezwängt, und drücken den Schlitten im Rohr entlang und bewirken, daß die Flossenteile durch die abgedeckten Ausschnitte in den Wänden der Startkammer austreten, um in eine entfaltete Lage überzugehen, in der jeder rückwärtige Teil mit einem entsprechenden Vorderteil zusammenwirkt, um jeweils einzelne Flossen zu bilden. Magnetische Ringe blockieren den Schlitten (und demgemäß die Flossen) in einer Lage, in der die Flossen voll ausgefahren sind.
  • Gemäß der Erfindung weist ein entfaltbares Flügelelement für eine Lenkwaffe die folgenden Teile auf:
  • Ein Gehäuse; einen hinteren Flügel 22; einen vorderen Flügel 24, der schwenkbar mit dem hinteren Flügel 22 an einem äußeren Ende hiervon gekuppelt ist, wobei ein inneres Ende von dem vorderen 24 oder dem hinteren Flügel 22 schwenkbar mit dem Gehäuse gekuppelt ist; ein Schlittenaufbau 26, der längs einer Achse des Gehäuses beweglich ist, wobei ein inneres Ende des jeweils anderen Flügels 22 schwenkbar mit dem Schlittenaufbau 26 gekuppelt ist, und ein Bewegung des Schlittenaufbaus 26 längs der Achse bewirkt, daß sich die Flügel 22, 24 zwischen einer ersten Stellung, in der die Flügel 22, 24 in Staustellung befindlich sind, und einer zweiten Stellung bewegen, in der die Flügel entfaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Flügel 22 in der ersten Stellung über dem vorderen Flügel 24 liegt, und die Flügel 22, 24 so angeordnet sind, daß sie sich nach vorn zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung gemäß der Bewegung des Schlittenaufbaus 26 längs der Achse verschwenken.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Auftrieb von einer rautenförmigen Plattform erfolgt, wo der hintere Flügel in Verbindung mit der Kraftquelle wirksam ist, um vorzugsweise nach dem Start ein Ausfahren in eine aerodynamisch ausgeglichene Lage mit hohem Verhältnis Auftrieb / Luftwiderstand zu bewirken, wobei vorderer und hinterer Flügel nahe den Flügelspitzen verbunden sind, um eine rhombenförmige Konfiguration zu erzielen, ohne daß ein integriertes Führungs- und Steuersystem erforderlich wäre. Dieses System schafft eine kompakte, kostengünstige Einrichtung zur Entfaltung, kompatibel mit einer großen Zahl von Beständen von Lenkwaffen und gelenkten Geschossen.
  • Vorteilhafterweise sind die gefalteten Flügel und der Entfaltungsmechanismus in einem im Querschnitt und in der Länge kleinen Raum untergebracht, wodurch eine geringe Störung der Hauptflugzeug-Struktur erfolgt und ein geringer aerodynamischer Luftwiderstand bei der Beförderung zahlreicher Flugzeug- und Waffen-ausrüstungen erhalten wird. Die Entfaltung der Flügel kann dadurch bewirkt werden, daß der hintere Flügelfuß nach hinten angetrieben wird, wodurch die verbundenen Flügel veranlaßt werden, sich in die entfaltete Stellung zu drehen. Die hohe Wirksamkeit und Festigkeit der entfalteten Flügel gewährleistet eine gute Manövrierfähigkeit der Waffe und einen großen Aktionsradius. Der einfache Aufbau, der bestehende und genormte Aufhängepunkte benutzt, ergibt eine kostengünstige Installation und günstige Kosten für den Eigner.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • 1(a), (b) und (c) zeigen aufeinanderfolgende Schritte bei der Entfaltung einer entfaltbaren Flügelgruppe gemäß der Erfindung, angebaut an einer Lenkwaffe;
  • 2 ist eine Grundrißansicht der Flügelgruppe gemäß 1 im Faltzustand;
  • 3 ist eine Grundrißansicht der Flügelgruppe gemäß 1 im entfalteten Zustand;
  • 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV gemäß 3;
  • 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V gemäß 4.
  • Gemäß 1 ist eine Lenkwaffe 12 mit einer Flügelgruppe ausgerüstet, der an einer oberen Oberfläche festgelegt ist. In Faltstellung (gemäß 1a) liegt der hintere Flügel 22 über dem vorderen Flügel 24 und die Flügel sind eng benachbart seitlich des Rückens 10 verstaut, und zwar etwa in der gleichen vertikalen Lage wie die obere Oberfläche der Lenkwaffe 12, wobei ein beweglicher Schlitten 26 den hinteren Flügel 22 in der vordersten Bewegungsstellung hält. Um die miteinander verbundenen Flügel 22 und 24 zu entfalten, werden die Schlitten 26 auf zwei Antriebswellen 28 und durch deren Wirkung nach hinten bewegt. Die Rückwärtsbewegung der Schlitten 26, von denen jeder an einem Fußgehäuse 30 eines hinteren Flügels befestigt ist, und die relative Geometrie der verbundenen Flügel-Oberflächen drückt auf den Vorderflügel 24, um diesen auszuschwenken, wodurch eine dreieckige rautenförmige Plattform gebildet wird (1b). Die Entfaltung ist vollendet, wenn der hintere Flügel 22 den 90° Winkel durchläuft. Bei weniger als 90° Drehung, verbleiben die Flügel 22 und 24 auf den Antriebswellen 28, um die Entfaltung aufrechtzuerhalten. Bei einer Drehung von mehr als 90° wird die Plattform in ihrer Lage (1c), unter der Wirkung der Gesamt-Luftwiderstandskraft verriegelt, die durch Bewegung des Geschosses durch die Luft erzeugt wird, und es wird eine Positivwirkung erforderlich, um die Flügel wieder zu verstauen.
  • In der voll ausgefahrenen Faltstellung (1a) liegen die Flügelpaneele auf beiden Seiten des Rückens 10, wobei der hintere Flügel 22 über dem Vorderflügel 24 liegt. Der stromlinienförmige Rücken 10 ist mit dem Flugkörper oder der Lenkwaffe 12 über übliche Zapfenverbindungen 14 verbunden, die, ohne Beschränkung hierauf, entweder 14 Zoll (355,6 mm) oder 30 Zoll (762 mm) Abmessungen haben, je nach der Gewichtsklasse der Lenkwaffe 12. Der Rücken 10 weist eine zusätzliche Gruppe von Rückenansätzen 16 und Rückentaschen 18 auf, die über den bestehenden Flugkörper-Ansätzen 14 zur Befestigung von Lenkwaffe 12 und Trägerflugzeug vorgesehen sind. Die bestehenden Lenkwaffen-Ansatz-Positionen 14, die mit neuen Rücken-Ansätzen 16a, 16b mit den benachbarten Querversteifungsgliedem 20 ausgerüstet sind, können von der Oberseite des Rückens 10 her gesehen werden. Vier Querversteifungsglieder 20 sind auf dem Rücken 10 benachbart zu den Ansätzen 16 ausgearbeitet, um auf die Querversteifungs-Belastungen der Freigabe-Einheiten zu reagieren. Die Rückenausbildung 10 ist derart, daß die zusätzliche Höhe der Endansatzposition über der oberen Oberfläche der Lenkwaffe 12 so klein als möglich ist.
  • Die 1a repräsentiert die Schlitten-Konfiguration, mit der die Lenkwaffe 12 und Flügelgruppe durch die neuartigen Rückenansätze 16a, 16b mit der Ejektor-Freigabe-Einheit (nicht dargestellt) befestigt sind, die in einem Pylon des Trägerflugzeugs montiert ist. Nach Freigabe der Lenkwaffe 12 vom Flugzeug, wird die gefaltete Konfiguration während einer Zeitdauer aufrechterhalten, die so berechnet ist, daß eine sichere Freigabe der Lenkwaffe aus der Nähe der Startplattform gewährleistet ist. Nach dieser durch einen einfachen bordeigenen Zeitgeber (nicht dargestellt) bestimmten Zeitverzögerung, wird der Entfaltungsmechanismus in Tätigkeit gesetzt, und die Schlitten 26 beginnen sich auf den Antriebswellen 28 nach hinten zu bewegen. Dieser Zustand ist in 1b dargestellt. Wegen der relativen Spannweiten der beiden Flügelkomponenten veranlaßt die Flügelgeometrie den Vorderflügel 24 zu einer Drehung nach außen, und der hintere Flügel 22 folgt wie dargestellt. 1c zeigt die vollständige Entfaltung, wobei die Schlitten 26 in die hinterste Stellung überführt sind, und der Hinterflügel 22 über mehr als 90° verdreht ist, um eine formschlüssige Verriegelung in einer rhombischen Konfiguration zu gewährleisten.
  • Die Konstruktion ist derart getroffen, daß der aerodynamische Mittelpunkt in der zusammengefalteten Stellung weit hinten liegt, um ein stabiles Schlitten-Startfahrzeug zu schaffen. Wenn die Entfaltung fortschreitet, bewegt sich das aerodynamische Zentrum nach vorn, bis der hintere Flügel 22 einen Drehwinkel von etwa 90° erreicht hat (1b). Wenn sich die Drehung fortsetzt, dann beginnt sich der Pfeilwinkel des vorderen Flügels 24 zu vermindern und das aerodynamische Zentrum beginnt sich nach hinten zu verlagern. Die Geometrie ist so ausgebildet, daß die optimalen statischen Grenzwerte der kombinierten Lenkwaffe 12 und des entfalteten Flügelsatzes erreicht werden, ohne daß irgendeine unstabile Konfiguration während der Entfaltung auftritt und so bleibt die Anordnung innerhalb des Steuerbereichs des Lenkwaffen-Führungssystems.
  • Die 2 und 3 zeigen eine detailliertere Ansicht der Tragflügelgruppe. Der vordere Flügelteil 24 weist einen vorderen, am Rücken sitzenden, Tragflügel-Schwenkzapfen 44 auf, der zwischen die beiden bearbeiteten Ansätze 46 im Rücken einpaßt. Sowohl der obere als auch der untere bearbeitete Ansatz 46 ist so gestaltet, daß sie zwei Schublager 56 aufnehmen, die es dem vorderen Flügel 24 ermöglichen, sich in einer Horizontalebene zu drehen, die durch den vorderen Flügeldrehzapfen 44 lokalisiert ist. Der Vorderflügel 24 ist außerhalb des Rückens 10 befestigt.
  • Der hintere Flügelteil 22 besteht in gleicher Weise aus einem hinteren Flügelfußgehäuse 30, das an einem hinteren Tragflügel-Schwenkzapfen 48 angelenkt ist, der auf dem Schlitten 26 montiert ist, der an den Antriebswellen 28 befestigt ist. Der hintere Flügelschwenkzapfen 48 ist hinten angeordnet, um zu gewährleisten, daß der hintere Flügel 22 sich während der Entfaltung weiter frei drehen kann. Der hintere Flügel 22 ist an dem Fußgehäuse in ähnlicher Weise wie der Vorderflügel 24 befestigt. Die Endplatte des hinteren Flügels ist so bearbeitet, daß sie jeweils einen hinteren Flügeldrehzapfen 48 aufnimmt, der jedes Paar von Vorderflügeln 24 und jedes Paar von hinteren Flügel 22 außerhalb des Mittelpunktes des Vorderflügels 24 anlenkt.
  • Der Rücken 10 besteht aus einem Gehäuse, das stromlinienförmig am vorderen Ende gestaltet ist, um den Luftwiderstand so gering als möglich zu halten. Diese Stromlinienform ist hohl und enthält einen Kraftantrieb 38 und ein Motor 40 ist über ein Getriebe 36 mit den Antriebswellen 28 verbunden, die auf jeder Seite des Rückens 10 gelagert sind. Hinter der vorderen stromlinienförmigen Struktur 50 des Rückens trägt ein Hauptquerträger 54 bearbeitete Ansätze 46, die Schublager 56 und die Schwenkzapfen 44 der Vorderflügel am Rücken halten und den Hauptbelastungspfad bilden, um das Fußbiegemoment des Vorderflügels 24 aufzunehmen. Dieser Hauptquerträger 54 bildet auch die vordere Abstützung für die Antriebswellen 28. Hinter dem Hauptquerträger 54 ist an diesem das Rückengehäuse 10 befestigt, das über die obere Oberfläche der Lenkwaffe ausgeformt ist und die Innenstruktur an den Rückenansatztaschen 18 enthält, um daran die Lenkwaffe oder das Geschoß 12 mit dem Rücken 10 über die Ansätze 16 mit dem Trägerflugzeug zu verbinden. Hinter den hinteren Rücken-Ansatztaschen 18 endet der Rücken 10 mit einem verjüngten stromlinienförmigen Abschluß, der auch als hintere Abstützung für die Antriebswellen 28 dient.
  • Der Rücken 10 ist so gestaltet, daß er eine vordere Abstützung 32 und eine hintere Abstützung 34 für die beiden Antriebswellen 28 bildet, die auf beiden Seiten gelagert sind. Die Antriebswellen werden durch Getriebe 36 von einer zentral gelagerten Antriebsquelle 38 und einem Motor 40 angetrieben, um eine symmetrische Arbeitsweise und Entfaltung der Vorderflügel 24 und der hinteren Flügel 22 zu gewährleisten.
  • Die endgültige, entfaltete, rautenförmige Tragflügelgestalt wird mit den beiden Tragflügel-Oberflächen erreicht, die über einen Schwenkzapfen 42 an der Flügelspitze verbunden sind. Der Vorderflügel 24 bildet die Vorderkante der Plattform und ist schwenkbar an einem vorderen Drehzapfen 44 des Rückens zwischen den bearbeiteten Ansätzen 46 am Vorderteil des Rückens gelagert. Das Schwenkgelenk 44 für die Vorderflügel wird durch Rollenlager in jedem bearbeiteten Ansatz 46 im Rücken gelagert. Der hintere Flügel 22 schwenkt frei um den Vorderflügel 24, der am Vorderflügel 24 über den Schwenkzapfen 42 über etwa 75% der Spannweite gelagert und an dem Innenende vom hinteren Tragflügel-Fußgehäuse 30 abgestützt ist, das über einen hinteren Gelenkzapfen 48 an Schlitten 26 befestigt ist, die auf der Welle 28 laufen.
  • Bei den meisten entfaltbaren Tragflügelsystemen ist eines der Hauptantriebs-Konstruktionen die Reaktion des Fußbiegemoments vom Tragflügelauftrieb ohne kontinuierlichen Hauptsparren. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist der Vorderflügel 24 an einer vorderen Tragflügel-Fußstruktur 52 aufgehängt, die schwenkbar in einem weiten Schublager 56 ist, das am Haupt-Querträger 54 befestigt ist. Der Aufbau wird durch eine Abdeckung 50 des Rückens stromlinienförmig gestaltet. Diese kombinierte Struktur schafft einen zufriedenstellenden Belastungspfad, um die eingeführten Beanspruchungen zu begrenzen. Der vordere Tragflügel-Gelenkzapfen 44 und der Flügelspitzen-Gelenkzapfen 42 bewirken eine gegenseitige Stabilisierung und eine Torsionssteifheit für die beiden Flügel 22 und 24, und jede Tragflügel-Verdrilling wird durch Biegung in dem anderen Flügel aufgenommen. Diese Konstruktion ermöglicht eine einfache, leicht herzustellende Extrusion ohne den komplexen Aufbau von einem oder mehreren inneren Scherstegen.
  • Die 4 und 5 zeigen Einzelheiten der Tragflügel-Befestigung sowohl an den vorderen (4) als auch an den hinteren (5) Befestigungsstationen, wobei der Rücken 10 im Querschnitt ersichtlich ist, und der Innenaufbau erkennbar ist, der notwendig ist, um eine Befestigung mit den Ansätzen 16a und 16b des Rücken herzustellen und die Reaktion der Querversteifungs-Glieder 20 mit den Querversteifungs-Gliedern 420 zu bewirken.
  • Die Lage der Anlenkpunkte des vorderen Flügels 24 ist ein Kompromiß zwischen der Gewährleistung einer kompakt verstaubaren Konfiguration der Vorderflügel 24 und der hinteren Flügel 22 und einer minimalen seitlichen Erstreckung über den Durchmesser des Lenkwaffen-Körpers hinaus und einer Minimierung der installierten Höhe des Rückens 10 über der Lenkwaffe oder dem Geschoß 12. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Höhe nur um einen geringen Betrag über der ursprünglichen Ansatzlage, wodurch Luftwiderstand und Störung mit dem Trägerflugzeug und anderen Trägem im Vergleich mit dem Stand der Technik vermindert werden.
  • Der kompakte Aufbau dieser Konstruktion vermindert den physikalischen Querschnitt im nicht enfalteten Zustand und begrenzt die installierte Lufwiderstandszunahme. Während der anfänglichen Entfaltungsstufen bewegt sich der Vorderflügel 24 schnell nach außen, wenn die Füße der hinteren Flügel 22 durch Bewegung der Schlitten 26 nach hinten bewegt werden. An dieser Stelle ist die Luftwiderstands-Belastung niedrig und unterstützt die Bewegung der hinteren Flügel 22. Wenn die hinteren Flügel 22 weiter angetrieben werden, dann nimmt die Geschwindigkeit der Entfaltung der Vorderflügel 24 ab. Wenn die Flügel 22, 24 voll entfaltet sind, versetzt die erhöhte mechanische Verstärkung der Antriebswellen 28 das Ansteigen der Luftwiderstandskraft. So wird eine volle Entfaltung mit der zweckmäßigsten Geometrie erreicht. Diese Konstruktion bildet einen ausbalancierten Entfaltungsmechanismus, der die Gefahr beträchtlich vermindert, die traditionellen Systemen eigen war. Die Symmetrie und das Entfaltungsschema der ebenen Form hält das Druckzentrum vom Tragflügel immer hinter die Massen, um zu gewährleisten, daß das Fahrzeug während der Flügelentfaltung und während des freien Fluges stabil bleibt. Ein Zurückziehen der Flügel wird durch Umkehrung dieses Verfahrens erreicht.
  • Die Rautenartikel-Konstruktionen des Tragflügels ergibt eine Zahl wichtiger aerodynamischer Charakteristiken. Der Tragflügel hat ein geringes Gewicht und eine hohe Torsionssteifigkeit, verbunden mit einem hohen ausgetrimmten maximalen Auftriebs-Koeftizienten und günstigen Überzieheigenschaften. Die Kombination einer Pfeilung der Tragflügel nach vorn und hinten, die am äußeren Rand verbunden sind, induziert eine energetische Einwärtsströmung längs der oberen Oberfläche des hinteren Tragflügels 22, was den Spitzenbereich durch spült, die Grenzschicht regeneriert und das typische Abreißen der Strömung an der Spitze verhindert. Die Trennung breitet sich langsam vom Fuß aus und erzeugt eine glatte, flach ansteigende Auftriebskurve mit einem Ansteigen im linearen Bereich von CL (Auftriebskoeffizient) und einem höheren CLMAX (maximaler Auftriebskoeffizient).
  • Vorzugsweise ist das Profil des Tragflügels so ausgelegt, daß es in dem gekrümmten Strömungsfeld arbeitet, das durch Auftrieb am benachbarten Tragflügel erzeugt wird. Notwendigerweise ergibt dies Differenzen zwischen dem Vorderflügel 24 und dem hinteren Flügel 22.
  • Demgemäß ist ersichtlich, daß die Erfindung eine bedeutende Verbesserung im Hinblick auf den Kostenaufwand für entfaltbare Waffen bildet, indem Reichweite und Manövrierfähigkeit durch Zusatz einer einfachen Flügelgruppe gemäß der Erfindung erhöht werden, wobei existierende Standard-Waffensysteme und Aufhängepunkte und installierte Lenkwaffen oder Geschosse und Steuersysteme benutzt werden. Die Anwendung der Erfindung umfaßt, ohne hierauf begrenzt zu sein, die Benutzung von durch Trägheit unterstützten freifallenden Waffen, von Waffen die über Raketen angetrieben werden und durch Raketen angetriebene Flugkörper oder durch Turbinen angetriebene Flugkörper, oder durch Propeller angetriebene Lenkwaffen oder unbemannte Fahrzeuge, die sowohl in der Luft als auch auf der Erde gestartet werden. Das kompakte Profil der installierten zurückgezogenen, rautenförmigen Flügelgruppe ist kompatibel mit den üblichen Speicheraufhängausrüstungen und dem Raum, der bei einer größeren Zahl von Flugzeugen sowohl für eine innere als auch für eine äußere Aufhängung verfügbar ist. Die relativ niedrigen Kosten des Systems und die Einfachheit der Installation bewirken eine kostengünstige Verbesserung einer Vielzahl neuer und entwickelter Lenkwaffen.
  • Es sind zahlreiche Modifikationen und Änderungen innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich. Beispielsweise braucht der Flügelmechanismus nicht als diskreter Aufbau an einer herkömmlichen Lenkwaffe befestigt zu sein, sondern er kann in die Struktur eines neuartigen Geschosses eingebaut werden. Der Tragflügel braucht nicht immer in voll ausgefahrenen Zustand benutzt zu werden, sondern er kann sowohl voll als auch teilweise ausgefahren oder zurückgezogen werden, wie es zweckmäßig ist, um Auftrieb und Luftwiderstand so einzustellen, daß verschiedene Missionsprofilerfordernisse, einschließlich Start, Reiseflug und Endabschnitt des Fluges erfüllt werden. Mehrfach-Tragflügel gemäß der Erfindung können sowohl in der Vertikalebene als auch in der Horizontalebene benutzt werden, um nicht nur einen Auftrieb, sondern auch eine Seitenkraft herbeizuführen. Das System kann mit einer festen ausgefahrenen Flügelposition hergestellt werden, wobei ein Vorstartschlitten nicht notwendig ist, so daß das Flügelausfahren überflüssig wird und die Teile, die zum Ausführen erforderlich sind, eliminiert werden können. Die Tragflügelgruppe kann unter den Waffen durch Gurte oder Riemen befestigt werden, wodurch die Notwendigkeit einer Zapfenbefestigung und eines Querversteifungsträgers entfällt. Die Ansätze können durch Schienenführungen ersetzt werden, um einen Start auf einer Hilfsschiene oder einem Rohr durchzuführen. Das Ausfahren und Zurückziehen der Tragflügel kann über Fernkommunikations-Verbindungen gesteuert werden, oder stattdessen auch in Abhängigkeit von einem Zeitgeber.

Claims (14)

  1. Ausfaltbarer Flügelaufbau (10) für Lenkwaffen (12) mit den folgenden Teilen: – einem Gehäuse; – einem hinteren Tragflügel (22); – einem vorderen Tragflügel (24), der schwenkbar mit dem hinteren Tragflügel (22) an dessem äußeren Ende schwenkbar angelenkt ist, wobei ein inneres Ende eines Tragflügels (24) von vorderen bzw. hinteren Tragflügeln (22, 24) schwenkbar am Gehäuse angelenkt ist; – ein Schlittenaufbau (26), der längs einer Achse des Gehäuses beweglich ist, wobei ein inneres Ende des anderen Tragflügels (22) schwenkbar am Schlittenaufbau (26) angelenkt ist, und die Bewegung des Schlittenaufbaus (26) längs der Achse die Tragflügels (22, 24) veranlaßt, sich zwischen einer ersten Stellung, in der die Tragflügel (22, 24) in Verstaustellung befindlich sind und einer zweiten Stellung zu bewegen, in der die Tragflügel entfaltet sind; – dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Tragflügel (22) in der ersten Stellung über dem vorderen Tragflügel (24) liegt, und daß die Tragflügel (22, 24) so ausgebildet sind, daß sie sich zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung gemäß der Bewegung des Schlittenaufbaus (26) längs der Achse nach vorn verschwenken.
  2. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (40) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und eine Kupplung (28, 36) zwischen dem Motor (40) und dem Schlittenaufbau (26) derart angeordnet ist, daß eine Drehung des Motors (40) eine Bewegung des Schlittenaufbaus (26) längs der Achse bewirkt.
  3. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (26, 36) eine Antriebswelle (28) aufweist, die vom Motor (40) derart angetrieben wird, daß eine Drehung des Motors (40) eine Verschiebung des Schlittenaufbaus (26) bewirkt.
  4. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (28, 36) außerdem ein Getriebe (36) aufweist, das den Motor (40) mit der Antriebswelle (28) bewegungsschlüssig verbindet.
  5. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende des hinteren Flügels (22) schwenkbar an dem Schlittenaufbau (26) angelenkt ist.
  6. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (28) die Entfaltung der Flügel (22, 24) aufrechterhält, wenn die Drehung der Flügel (22, 24) weniger als 90° beträgt, und daß die Entfaltung vollendet ist, wenn der hintere Flügel (22) die 90° Drehung durchläuft.
  7. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (22, 24) eine dreieckige, ebene Form aufweisen, die in ihrer Lage verriegelt ist, nachdem die 90° Drehung überschritten ist.
  8. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei vordere und zwei hintere Flügel (22, 24) und zwei Schlittenaufbauten (26), wobei jeder Schlittenaufbau (26) einem vorderen und einem hinteren Flügel (22, 24) zugeordnet ist und auf einer Seite des Gehäuses liegt.
  9. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher aus einer diskreten Einheit besteht, die an einer Lenkwaffe (12) festlegbar ist.
  10. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Rücken (10) aufweist, der an der Lenkwaffe (12) über eine Aufhängung (14) befestigbar ist.
  11. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Lageransätze (16a, 16b) aufzunehmen, um die Lenkwaffe (12) an einer Lenkwaffen-Aufhängeinrichtung zu montieren.
  12. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an der Lenkwaffe 12 durch Bügel festlegbar ist.
  13. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch Mittel, durch welche die Flügel (22, 24) nach dem Start entfaltet werden.
  14. Ausfaltbarer Flügelaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung der Konfiguration der Flügel (22, 24) während des Fluges.
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