DE69916360T2

DE69916360T2 - Flügelprofil

Info

Publication number: DE69916360T2
Application number: DE69916360T
Authority: DE
Inventors: Cynthia Ann Gruensfelder
Original assignee: McDonnell Douglas Corp
Current assignee: McDonnell Douglas Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2019-05-22
Also published as: DE69916360T3; EP0958999B2; EP0958999B1; EP0958999A3; DE69916360D1; EP0958999A2; US6213433B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Tragfläche und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Tragfläche für ein Flugzeug.
Die US-Patentschrift 5.222.699 beschreibt eine Flugzeughinterkanten-Steuerfläche, die an wenigstens einem Ende einen variablen Konturübergangsbereich besitzt, wobei es einen glatten Übergang zwischen der Steuerfläche, wenn sie in Bezug auf den Tragflügel abgelenkt ist, und dem Tragflügel-Hinterkantenbereich selbst gibt. Die Steuerfläche kann außerdem über die gesamte Länge profilsehnenartig flexibel sein. Damit diese profilsehnenartige Flexibilität erreicht wird, ist die obere Außenhaut der Steuerfläche so beschaffen, dass sie unter der Oberfläche des Tragflügelhauptkörpers gleitet.
Die US-Patentschrift 4.429.844 beschreibt eine Flugzeugtragflügelspitze mit einer variablen Wölbung, die einer variablen Wölbungsvorderkante an dem Tragflügel entspricht. Die variable Wölbung der Tragflügelspitze wird über Scherenplatten erreicht, an denen elastomere Außenhäute befestigt sind, wobei die Scherenplatten an den entsprechenden Punkten in den Vorderkanten-Steuerflächen verankert sind. Da das Biegen der Steuerfläche folglich die Dicke der Tragflügelspitze an einem benachbarten Punkt in der Tragflügelsehne zwangsläufig beeinflusst, lassen die Scherenplatten sowohl eine anpassende Verdickung als auch eine anpassende Biegung der Tragflügelspitze zu.
Die US-Patentschrift 2.539.576, die im Jahr 1945 angemeldet wurde, beschreibt eine aufblasbare Eisentfernungsvorrichtung zur Verwendung an der Vorderkante eines Flugzeugtragflügels.
Die Form der Kanten von Flugzeugtragflächen wie etwa der Vorderkante eines Tragflügels kann bei der Verwendung eingestellt werden, um die Wirkungsweise des Flugzeugs zu verbessern. Jedoch legen die vorhandenen einstellbaren Vorderkantenkonstruktionen Schlitze frei, welche die Flugleistung des Tragflügels begrenzen. Diese Schlitze führen zu Druckverlusten, die den sich aus der Tragfläche ergebenden Auftrieb begrenzen.
Folglich besteht ein Bedarf an einer Vorderkantengestaltung, die einen breiten Bereich der Formanpassung ohne freigelegte Spalte ermöglicht.
Ein weiteres Problem, das immer vorhanden ist, ist die Notwendigkeit, Eis von den Kanten zu entfernen.
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung behandeln diese Probleme.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Tragfläche (18) geschaffen mit einem Körper und einer Kante, die eine Spitze (52, 102), obere und untere elastomere Platten (54, 56, 108, 112, 114), die Arbeitsoberflächen bilden und jeweils mehrere Verstärkungselemente (86, 106) enthalten, und Betätigungsmittel, die so beschaffen sind, dass sie die Platten biegen, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (52, 102) aus einem harten Durometer-Elastomer gebildet ist; die Verstärkungselemente (86, 106) in den Platten (54, 56, 108, 112, 114) frei gleiten können; die Platten (54, 56, 108) an ihren äußeren Enden an der Spitze (58, 102) befestigt sind; und die Platten (54, 56, 112, 114) an ihren inneren Enden in starren Blöcken (58, 60, 116, 118) kulminieren, die an der Tragfläche (18) befestigt sind; wobei die Tragfläche, die Platten und die Spitzen ohne Unterbrechung ineinander übergehen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in Anspruch 2 und in den Folgenden dargelegt.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen, in der:
1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorderkante einer Tragfläche gemäß der Erfindung ist;
2 eine Prinzipdarstellung der Vorderkante aus 1 in einem abgelenkten und stumpf gemachten Zustand ist;
3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorderkante einer Tragfläche gemäß der Erfindung ist;
4 eine Draufsicht der Vorderkante aus 3 ist;
5 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorderkante einer Tragfläche gemäß der Erfindung ist;
6 eine perspektivische Darstellung einer stangenverstärkten elastomeren Platte ist; und
7 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Antivereisungskante für ein Flugzeug ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Prinzipdarstellung einer Vorderkante 10 gemäß der Erfindung. Die Vorderkante 10 hat einen Drehaktuator 12 für das Schwenken der Vorderkante 10. Ein Linearaktuator 14 wird für das Stumpfmachen der Vorderkante verwendet. Die Strichlinien 16 zeigen die Vorderkante in einem ausgefahrenen Zustand. Die Vorderkante ist typischerweise mit dem Körper 18 des Flugzeugtragflügels verbunden. 2 ist eine Prinzipdarstellung der Vorderkante 10 aus 1 in einem abgelenkten und stumpf gemachten Zustand. Wie unten ausführlicher erörtert wird, wird eine verstärkte elastomere Platte verwendet, um die spaltlose, glatte gekrümmte Form der Vorderkante über ihren gesamten Stellbereich zu realisieren.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Vorderkante 20 gemäß der Erfindung. Eine harte Durometer-Elastomerspitze 22 hat eine erste Kante 24 und eine zweite Kante 26. Die erste Kante 24 der harten Durometer-Elastomerspitze 22 ist mit einer ersten Kante 27 einer ersten verstärkten elastomeren Platte 28 verbunden. In einer Ausführungsform sind mehrere Verstärkungselemente an der harten Durometer-Elastomerspitze 22 befestigt. Diese Verstärkungselemente gleiten in der ersten verstärkten elastomeren Platte 28. Die verstärkte elastomere Platte wird ausführlicher in Verbindung mit 6 erörtert. Eine zweite Kante 30 der ersten verstärkten elastomeren Platte 28 ist mit einem ersten starren Block 32 verbunden. In einer Ausführungsform ist der erste starre Block 32 aus einem Metall hergestellt. Der erste starre Block 32 ist an dem Körper des Flugzeugtragflügels befestigt. Die zweite Kante 26 der harten Durometer-Elastomerspitze 22 ist mit einer ersten Kante 34 einer zweiten elastomeren Platte 36 verbunden. Eine zweite Kante 38 der zweiten elastomeren Platte 36 ist mit einem zweiten starren Block 40 verbunden. Die Vorderkante enthält einen Drehaktuator 42 und einen Stumpfmachungsaktuator 44. Der Drehaktuator 42 lenkt die Vorderkante nach oben oder nach unten ab und der Stumpfmachungsaktuator 44 schiebt die Spitze 22 hinein und hinaus. 4 ist eine Draufsicht der Vorderkante aus 3. Diese Ansicht zeigt die Spitze 22 mit der verstärkten elastomeren Platte 28 und dem starren Block 32 verbunden. In einer Ausführugsform ist an einer äußeren Tragflügelkante ein Übergangsabschnitt mit dem Tragflügelkörper verbunden. In einer Ausführungsform ist der Übergangsabschnitt an einer Innenkante der Vorderkante enthalten. Wie aus dieser Ausführungsform ersichtlich ist, sorgt die Erfindung für eine Vorderkante, die keine Spalte hat, und erzielt bei der Vorderkante einen breiten Bereich der Formanpassung.
5 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Vorderkante 50 gemäß der Erfindung. Die Vorderkante 50 hat eine harte Durometer-Elastomerspitze 52. Eine verstärkte elastomere Platte 54 ist mit der Spitze 52 verbunden. Eine zweite verstärkte elastomere Platte 56 ist mit der anderen Seite der Spitze 52 verbunden. Beide verstärkten elastomeren Platten 54, 56, die Arbeitsoberflächen der Tragfläche bilden, haben einen starren Block 58, 60, der an dem Körper 62 des Flugzeugtragflügels befestigt ist. Eine Skelettstruktur 64 ist an dem Körper des Flugzeugtragflügels befestigt. Die Skelettstruktur enthält eine durch einen Drehaktuator 70 mit einem Rotor 68 verbundene Basis 66. Ein Stumpfmachungsaktuator 71 hat einen Kolben 72, der die Spitze 52 von einem stumpfen Zustand (einer zurückgezogenen Position) in einen ausgefahrenen Zustand (eine ausgefahrene Position) bewegt.
6 ist eine perspektivische Darstellung einer stangenverstärkten elastomeren Platte 80. Die elastomere Platte 80 hat einen Stangenblock 82, der entlang einer Kante an einer elastomeren Außenhaut 84 befestigt ist. Die elastomere Außenhaut 84 kann sich bis zu 100% ihrer entspannten Länge dehnen. Außerdem kann sich die elastomere Außenhaut 84 verbiegen. An dem Stangenblock 82 sind mehrere flexible verstärkte Stangen 86 befestigt und können in der elastomeren Außenhaut 84 frei gleiten. In den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen ist die Vorderkante der Stangen 86 an der harten Durometerspitze befestigt. Die Stangen 86 sind aus Quarz, Epoxid oder Verbund werkstoffen hergestellt und biegen sich, ohne zu brechen. Die Steifigkeit dieser Verstärkungen ist dafür entworfen, eine spezifische ausgefahrene Form zu ergeben. Die Stangen 86 gleiten frei in einem zweiten Stangenblock 88. Die Stangen 86 erzielen die elastomere Außenhaut 84 mit einer glatten gekrümmten Form, wenn die elastomere Platte 80 verlängert, abgelenkt oder verbogen wird. Diese gekrümmte Form sichert eine gute aerodynamische Form ohne irgendwelche Diskontinuitäten, die Turbulenz und Luftwiderstand verursachen. Um die elastomere Platte 80 an dem Körper des Flugzeugtragflügels zu befestigen, werden mehrere Befestigungseinrichtungen 90 verwendet.
7 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Antivereisungskante 100 für die Hinterkante eines Flugzeugtragflügels. Eine harte Durometer-Elastomerspitze 102 ist mit einer ersten verstärkten elastomeren Platte 104 verbunden. Ein Verstärkungselement 106 ist in dem Elastomer gezeigt. Eine zweite verstärkte elastomere Platte 108 ist mit der anderen Seite der harten Durometerspitze 102 verbunden. Ein Paar mittlere stane Blöcke 110 ist mit den elastomeren Platten 104, 108 verbunden. Ein (Antivereisungs-) Aktuator 111 ist zwischen dem Paar mittlerer staner Blöcke 110 verbunden gezeigt. Ein drittes verstärktes Elastomer 112 und eine vierte verstärkte elastomere Platte 114 sind mit dem Paar mittlerer staner Blöcke 110 verbunden. Ein Paar innerer staner Blöcke 116, 118 ist an dem Körper des Flugzeugtragflügels befestigt. Durch Bewegen des Aktuators 111 werden die verstärkten elastomeren Platten 104, 108, 112, 114 gezwungen, sich zu wölben. Irgendein an der Struktur 100 befestigtes Eis wird zerbrochen und platzt von der Kante weg.
Folglich wurde eine Vorderkante beschrieben, die einen breiten Bereich der Formanpassung ermöglicht, ohne Spalte freizulegen. Außerdem wurde eine Enteisungskante beschrieben. In einer Ausführungsform sind die Vorderkante und die Enteisungskanten zu einer einzigen Kante kombiniert. Während die Erfindung im Zusammenhang mit ihren spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass dem Fachmann auf dem Gebiet viele Veränderungen, Änderungen und Abwandlungen unter dem Aspekt der vorangehenden Beschreibung klar sind. Die Verstärkungsstangen können z. B. durch Verstärkungsleisten ersetzt sein.
Es ist klar, dass es für Enteisungszwecke nicht notwendig ist, dass die verstärkten elastomeren Platten 54, 56 gegenüber dem Tragflügelkörper fest positioniert sind. Dieses Merkmal ist jedoch am wünschenswertesten, um die Auftriebseigenschaften der Tragfläche zu optimieren.
Die harte Durometer-Elastomerspitze 22 ist vorzugsweise aus einem elastomeren Material mit einer Shore-A-Härte von 32 oder darunter bis zu 55 oder darüber hergestellt. Silastic^TM J (Shore-A-Härte 55) und EL^TM 78 (Shore-A-Härte 32) erscheinen beide zufrieden stellend.
Das elastomere Material in den stangenverstärkten elastomeren Platten 28, 80 kann Silikon umfassen, wobei die verstärkenden Stangen selbst ein Quarzepoxid umfassen können.

Claims

Tragfläche (18) mit einem Körper und einer Kante, die eine Spitze (52, 102), obere und untere elastomere Platten (54, 56, 108, 112, 114), die Arbeitsoberflächen bilden und jeweils mehrere Verstärkungselemente (86, 106) enthalten, und Betätigungsmittel, die so beschaffen sind, dass sie die Platten biegen, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (52, 102) aus einem harten Durometer-Elastomer gebildet ist; die Verstärkungselemente (86, 106) in den Platten (54, 56, 108, 112, 114) frei gleiten können; die Platten (54, 56, 108) an ihren äußeren Enden an der Spitze (58, 102) befestigt sind; und die Platten (54, 56, 112, 114) an ihren inneren Enden in starren Blöcken (58, 60, 116, 118) kulminieren, die an der Tragfläche (18) befestigt sind; wobei die Tragfläche, die Platten und die Spitzen ohne Unterbrechung ineinander übergehen.
Tragfläche nach Anspruch 1, bei der die Kante eine Vorderkante ist.
Tragfläche nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einem Stumpfmachungsaktuator (14, 44, 71, 72), der die Kante ausfährt und verkürzt.
Tragfläche nach Anspruch 3, mit einer Skelettstruktur (68), die an dem Körper angelenkt ist und den Stumpfmachungsaktuator unterstützt.
Tragfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Betätigungsmittel zum Biegen der Platten ein Drehaktuator (12, 42, 69) sind.
Tragfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verstärkungselemente (86, 106) an der Spitze (52, 102) starr befestigt sind und in den starren Blöcken (58, 60) gleiten.
Tragfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Enteisungsaktuator (111), der zwischen den oberen und den unteren Platten wirkt.