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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen Systeme zum Erzeugen einstellbarer
Oberflächenkonturen,
wie beispielsweise für
Steuerflächen
für Flugzeuge,
und insbesondere ein System, das eine veränderliche Oberflächenkontur
einer nachgiebigen, durchgehenden Oberfläche erzeugt.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Die
Notwendigkeit von Oberflächen,
die eine einstellbare oder veränderliche
Kontur haben, ist bei einer breiten Vielfalt von Anwendungen vorhanden, die
von Flugzeugsteuerflächen
bis zu spezialisierten Möbeln
reicht. Ein Fehlen der Fähigkeit,
die Oberflächenkontur
zu verändern,
bei einer beliebigen solchen Anwendung führt zur Schaffung von Erzeugnissen
und Systemen, die nicht optimal gestaltet sind, sondern stattdessen
als Kompromisse zwischen widerstreitenden Gestaltungszielen konfiguriert
sind. Im Fall von Tragflügeln
für Flugzeuge
ist bekannt, dass sich der Gesamtwiderstand aus der Verbindung der
Reibung zwischen dem Tragflügel
und der um denselben strömenden
Luft und der einem Flugzeugflügel
zugeführten
Auftriebskraftkomponente ergibt. Bei einer solchen Anwendung können zahllose
Variationen zwischen Tragflügeldicke,
Tragflügelwölbung, Tragflügellänge und
-breite und dergleichen bewirkt werden. Der herkömmliche Tragflügel ist
daher nichts als die Umsetzung eines technischen Kompromisses, um
ein annehmbares Verhältnis
Auftrieb zu Widerstand zu bewirken, was ein Flugsteuerungshauptparameter
ist. Es besteht daher ein Bedarf an einer Anordnung, die eine vorteilhafte
Veränderung
in der Form eine Tragflügels
und der Kontur der zugeordneten Steuerflächen ermöglicht.
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Es
besteht ein Bedarf an einer Anordnung zum Verändern der Abmessungen und Konturen
von Tragflügeln,
wie beispielsweise Flugzeugflügeln,
um dieselben so für
unterschiedliche Flugbedingungen zu optimieren. So würde sich
zum Beispiel die Flügelkonfiguration,
die für
einen stabilen, ungestörten
Flug optimal wäre,
von der Flügelkonfiguration
unterscheiden, die während
des Startens und Landes optimal sein würde. Es wäre zusätzlich vorteilhaft, falls die Kontur
des Tragflügels
auf eine Weise eingestellt würde,
die nicht über
die gesamte Länge
des Tragflügels
gleichbleibend ist, sondern die variiert, zu Veranschaulichung zum
Formen einer Verwindung längs der
Steuerfläche
des Flügels.
Es besteht ein Bedarf an einer Optimierung der Konfiguration und
der Kontur solcher Oberflächen
bei anderen Anwendungen, wie beispielsweise bei Unterwassertragflügeln für Wasserfahrzeuge
und Spoilern für
Hochgeschwindigkeitslandfahrzeuge.
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Zusätzlich zum
Vorstehenden besteht ein Bedarf an einem System, das eine vorteilhafte
Veränderung
einer Oberflächenkontur
für Anwendungen bietet,
die nicht mit Tragflügeln,
Unterwassertragflügeln,
Spoilern und dergleichen verbunden sind. Solche anderen Anwendungen
können
zum Beispiel einstellbare Sitzflächen,
einschließlich
von Rückenlehnen,
sowie Fluiddurchgänge,
deren Abmessungen verändert
werden sollen, wie beispielsweise einen Lufteinlassdurchgang für einen
Triebwerk eines Fahrzeugs, einschließen.
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Es
ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, eine einfache und wirtschaftliche
Anordnung zum Verändern
einer Kontur einer Fläche
bereitzustellen.
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Es
ist ebenfalls eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Tragflügel bereitzustellen,
der eine einstellbare Konfiguration hat.
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US 5,367,970 offenbart eine
Flosse mit veränderlicher
Wölbung,
die einen unbeweglichen Folienabschnitt, der an einem Wasserfahrzeug
zu befestigen ist, und einen Folienabschnitt mit veränderlicher Wölbung, der
mit dem unbeweglichen Folienabschnitt verbunden ist und einen freitragenden
Träger mit
einer neutralen Achse bildet, hat. Der letztere Abschnitt kann durch
Verändern
der Spannung von Steuerdrähten,
die durch die Flosse hindurchgehen, im Verhältnis zu der neutralen Achse
gewölbt
werden. Die Außenhaut
der Flosse ist aus einem Elastomermaterial geformt, und die Drähte gehen
durch Aussteifungen hindurch, die längs der Flosse mit Zwischenraum
angeordnet sind.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben werden durch diese Erfindung erfüllt, die
in einem ersten Aspekt derselben eine Anordnung zum Erzeugen einer
veränderlichen
Kontur einer nachgiebigen Fläche bereitstellt.
Nach der Erfindung umfasst die Anordnung ein nachgiebiges Rahmenelement,
das eine veränderliche
Kontur hat, angeordnet, um mit der nachgiebigen Oberfläche in Verbindung
zu stehen, wobei die veränderliche
Kontur der nachgiebigen Oberfläche
auf die veränderliche
Kontur des nachgiebigen Rahmenelements reagiert, ein Stellelement, angeordnet
in einer vorher festgelegten ersten Beziehung in Bezug auf das nachgiebige
Rahmenelement, wenigstens ein Verknüpfungselement, das an einem ersten
Ende desselben an das nachgiebige Rahmenelement gekoppelt ist und
ebenfalls an das Stellelement gekoppelt ist, wodurch eine Verschiebung
des Stellelements zu einer entsprechenden Veränderung in der veränderlichen
Kontur des nachgiebigen Rahmenelements führt, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verknüpfungselement
an einem zweiten Ende desselben an das Stellelement gekoppelt ist
und durch eine solche Verschiebung des Stellelements elastisch zusammengedrückt werden
kann, um die veränderliche
Kontur des nachgiebigen Rahmenelements zu verändern.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind das nachgiebige Rahmenelement, das Stellelement
und das Verknüpfungselement
integral geformt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Verschiebung
des Stellelements über
das Verknüpfungselement übertragen,
um eine wesentlich senkrechte Verschiebung des nachgiebigen Rahmenelements
zu erzeugen. Folglich erfolgen die Verschiebung des Stellelements
und die entsprechende Verschiebung des nachgiebigen Rahmenelements nicht
notwendigerweise in der gleichen Ebene.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
werden mehrere weitere Verknüpfungselemente
bereitgestellt, deren jedes an einem jeweiligen ersten Ende desselben
an einer vorher festgelegten Position des nachgiebigen Rahmenelements
an dasselbe gekoppelt ist. Die mehreren weiteren Verknüpfungselemente
sind jeweils an einem zweiten Ende derselben an das Stellelement
gekoppelt. Eine Verschiebung des Stellelements führt zu einer entsprechenden
Verschiebung einer Kontur des nachgiebigen Rahmenelements. Bei Ausführungsformen,
bei denen das Stellelement eine vorher festgelegte Konfiguration hat,
sind die mehreren weiteren Verknüpfungselemente
jedes an den jeweiligen zweiten Enden derselben an vorher festgelegten
Positionen des Stellelements gekoppelt. Das Stellelement kann winklig
verschoben werden, um eine gewünschte
Verschiebung des nachgiebigen Rahmenelements zu erreichen und dadurch
eine vorher festgelegte entsprechende Verschiebung der Kontur des
nachgiebigen Rahmenelements zu erreichen. Eine solche Winkelverschiebung
kann in der Form einer Drehung in einer Richtung parallel zur Ebene
des nachgiebigen Rahmenelements oder um eine Achse parallel zu dieser
Ebene erfolgen, wodurch das Stellelement in einer Richtung quer
zur Ebene des nachgiebigen Rahmenelements gedreht werden kann.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird ein zweites Stellelement bereitgestellt, das an das Stellelement
gekoppelt ist. Ein zusätzliches
Verknüpfungselement
ist an einem ersten Ende desselben an einer vorher festgelegten
Position desselben an das nachgiebige Rahmenelement und an einem
zweiten Ende desselben an das zweite Stellelement gekoppelt. Auf
diese Weise führt
eine Verschiebung des zweiten Stellelements, als Reaktion auf eine
Verschiebung des Stellelements, zu einer bestimmbaren Verschiebung
der Kontur des nachgiebigen Rahmenelements und erreicht demzufolge
eine gewünschte Veränderung
in der Kontur der nachgiebigen Oberfläche. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung sind mehrere weitere Verknüpfungselemente jeweils an einem
jeweiligen ersten Ende desselben an einer vorher festgelegten Position
desselben an das nachgiebige Rahmenelement und an einem zweiten
Ende desselben an das Stellelement gekoppelt. Das Verknüpfungselement
und die weiteren Verknüpfungselemente
haben eine festgelegte Nachgiebigkeitscharakteristik, die das Übertragen
einer Belastung längs derselben
zu dem nachgiebigen Rahmen ermöglicht, wodurch
eine drehende Verschiebung des Stellelements zu einer entsprechenden
Verschiebung der veränderlichen
Kontur des nachgiebigen Rahmenelements führt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird
das Stellelement radial verschoben und eines solche radiale Verschiebung
bewirkt, dass längs
der verschiedenen Verknüpfungselemente,
auf eine Weise, die deren jeweiligen Nachgiebigkeitscharakteristiken
entspricht, dem nachgiebigen Rahmenelement eine Belastung zugeführt wird.
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Wie
zuvor dargelegt, ist die nachgiebige Oberfläche, deren Kontur nach der
Erfindung hierin vorteilhaft verändert
wird, die Oberfläche
eines Tragflügels.
Bei einer solchen Ausführungsform
wird der Tragflügel
in seiner Konfiguration eingestellt, um eine Optimierung für eine bestimmte
Flugbedingung zu erreichen. Jedoch bietet die vorliegende Erfindung bei
Tragflügeln
Vorzüge,
die nicht unmittelbar mit dem Flug verbunden sind, wie beispielsweise
das Bewirken eines wirksamen Enteisungsvorgangs der Oberfläche eines
Tragflügels.
Die vorteilhaft einstellbare Oberflächenkontur der vorliegenden
Erfindung kann angewendet werden auf die Oberfläche eines Rotorblatts eines
Drehflügelflugzeugs
oder die Oberfläche
eines Unterwassertragflügels.
Die nachgiebige Oberfläche
kann ebenfalls in einem Lufteinlass eines Triebwerks oder einem
anderen Fluiddurchgang angeordnet sein, um gewünschte Fluidströmungscharakteristiken
zu bewirken.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Tragflügel eines
Typs bereitgestellt, der eine wesentlich längs verlaufende Achse hat,
die quer zu einer Bewegungsrichtung des Tragflügels durch ein fluides Medium
angeordnet ist. Der Tragflügel
ist mit einer verformbaren Steuerfläche versehen, welche die nachgiebige
Oberfläche
bildet und sich längs
einer wesentlich längs
verlaufenden Achse des Tragflügels
erstreckt. Mehrere nachgiebige Verformungsanordnungen nach dem ersten
Aspekt sind in Reihe längs
der wesentlich längs
verlaufenden Achse des Tragflügels
angeordnet, wobei jede der mehreren nachgiebigen Verformungsanordnungen
so angeordnet ist, dass sie mit der verformbaren Steuerfläche kommuniziert,
um dieselbe als Reaktion auf die Verschiebung des jeweiligen Stellelements
zu verformen.
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Bei
einer Ausführungsform
dieses weiteren Aspekts der Erfindung sind die mehreren Stellelemente
jeweils an ein Antriebssystem gekoppelt. Das Antriebssystem kann
eine Antriebswelle einschließen,
die sich wesentlich parallel zur wesentlich längs verlaufenden Achse des
Tragflügels
erstreckt. Die Stellelemente sind jeweils in Eingriff mit der Antriebswelle,
wobei jeder solcher Eingriff durch eine jeweils zugeordnete mechanische Überhöhungscharakteristik
gekennzeichnet ist, die ein entsprechendes Ausmaß an Verformung der verformbaren
Steuerfläche bestimmt.
Zum Beispiel kann die mechanische Überhöhungscharakteristik durch eine
Schraubengewindesteigung und die Drehrichtung bestimmt werden.
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Ferner
können
nach diesem weiteren Aspekt der Erfindung zusätzlich mehrere zweite nachgiebige Verformungsanordnungen
bereitgestellt werden, die jede einen jeweils zugeordneten Eingang
zum Aufnehmen einer jeweiligen Eingangskraft haben und angeordnet
sind, um mit der verformbaren Steuerfläche zu kommunizieren, um dieselbe
als Reaktion auf die jeweilige Eingangskraft zu verformen, die auf
jede der mehreren zweiten nachgiebigen Verformungsanordnungen ausgeübt wird.
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Bei
einer sehr vorteilhaften Ausführungsform dieses
weiteren Aspekts der Erfindung wird ein dem Antriebssystem zugeordnetes
Antriebssteuergerät bereitgestellt,
um den Betrieb desselben entsprechend einem ausgewählten Antriebsschema
zu steuern, um eine vorher bestimmbare Verformungskontur der verformbaren
Steuerfläche
längs der
wesentlich längs
verlaufenden Achse des Tragflügels
zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform
wird die vorher bestimmbare Verformungskontur der verformbaren Steuerfläche als
Reaktion auf einen Betriebszustand des Tragflügels ausgewählt. Ein solcher Betriebszustand
kann, im Zusammenhang eines Flügels
eines Flugzeugs, einen normalen Flugzustand, einen Landezustand,
einen Startzustand oder einen beliebigen anderen Zustand einschließen, in
dem eine vorher festgelegte Flugsteuerungscharakteristik, wie beispielsweise
ein zugeschnittenes Verhältnis
Auftrieb zu Widerstand, erwünscht
ist. Zusätzlich
wird außerdem
eine Speicheranordnung zum Speichern von Daten bereitgestellt, als
Reaktion auf auswählbare Antriebschemata
zum Erreichen mehrerer vorher bestimmbarer Verformungskonturen der
Verformungssteuerfläche
entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen des Tragflügels. Bei
einigen Ausführungsformen
der Erfindung kann es wünschenswert sein,
eine vorher bestimmbare Gesamtverformungskontur für einen
Flügel
eines Flugzeugs zu bewirken, die einer Verwindung desselben längs der
Länge des Tragflügels entspricht.
Beim Erreichen eines solchen Verwindungszustands werden die verschiedenen aufeinanderfolgenden
nachgiebigen Verformungsanordnungen in charakteristisch unterschiedlichen
Antriebszuständen
angetrieben, um die Flügelverwindung
zu bewirken.
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Die
vorliegende Erfindung bietet bedeutsame Vorzüge gegenüber bekannten Anordnungen zum
Erreichen einer Optimierung von Tragflügel-Steuerflächen für verschiedene
Betriebsbedingungen.
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Außerdem ist
die vorliegende Erfindung, da es keine externen Verbindungen oder
Verknüpfungen
gibt, besonders geeignet für
Flugzeuganordnungen, die dafür
vorgesehen sind, für
Radarsysteme nicht sichtbar zu sein. Mit der vorliegenden Erfindung können diskrete
Steuerflächen
erreicht werden. Wie zuvor dargelegt, kann das Verhältnis Auftrieb
zu Widerstand zugeschnitten werden wie gewünscht, um eine größere primäre Flugkontrolle
zu erreichen. Zusätzlich
ist die vorliegende Erfindung, wie dargelegt, nicht auf das Erreichen
von Tragflügelzuständen in spezifischen
Flugsituationen begrenzt, da die Erfindung konfiguriert werden kann,
um ein Enteisen während
des Fluges oder vor dem Flug zu bewirken.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Das
Verständnis
der Erfindung wird erleichtert durch die Lektüre der folgenden detaillierten
Beschreibung, in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen, in denen:
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1 eine
schematische isometrische Darstellung einer spezifischen illustrativen
Tragflügel-Ausführungsform
der Erfindung ist, die in derselben zwei Verformungsanordnungen
hat,
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2 eine
schematische Darstellung der Ausführungsform von 1 in
einem ersten Verformungszustand ist,
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3 eine
schematische isometrische Darstellung der Ausführungsform von 1 und 2 in einem
zweiten Verformungszustand ist,
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4 eine
schematische isometrische Darstellung mehrerer Strukturen nach 1 ist,
wobei die Verformungsanordnungen durch eine Antriebsanordnung wechselseitig
verbunden sind, und
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5 eine
schematische isometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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1 ist
eine schematische isometrische Darstellung einer spezifischen illustrativen
Ausführungsform
der Erfindung in der Form eines Tragflügels 10. Wie in dieser
Abbildung gezeigt, hat der Tragflügel 10 eine Querschnittskonfiguration,
die der Form eines Flugzeugflügels
entspricht. Der Tragflügel
ist aus einem nachgiebigen Rahmen 11 geformt, der gezeigt
wird als durchgehend und innen gestützt durch Stützelemente 13 und 14,
die bei dieser Ausführungsform
jeweils festgelegte Längen
haben. Bei Anwendung in einem Flugzeug (nicht gezeigt) würde der
Tragflügel 10 unter
einer nachgiebigen Oberfläche
oder Haut (nicht gezeigt) liegen, die verformt würde, um, wie hierin beschrieben
wird, eine vorbestimmbare Kontur zu erreichen.
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Der
Tragflügel
ist so konfiguriert, dass er eine Vorderkante, die allgemein mit 15 bezeichnet
wird, und eine Hinterkante, die allgemein mit 16 bezeichnet
wird, hat. Bei dieser spezifischen Ausführungsform wird in der Nähe der Vorderkante 15 und
vor der Stütze 13 eine
Verformungsanordnung 20 bereitgestellt, die mit mehreren
nachgiebigen Verknüpfungselementen 21 versehen
ist, die an ihren jeweiligen ersten Enden an den nachgiebigen Rahmen 11 und an
jeweiligen zweiten Enden derselben an ein Stellelement 23,
das in der Abbildung schematisch dargestellt wird, gekoppelt sind.
Bei dieser spezifischen Ausführungsform
wird die Verformungsanordnung durch das Ausüben einer Radialkraft, in der
Richtung der Pfeile 24, innerhalb des Stellelements 23,
betätigt.
Solche Radialkräfte
können
in der Praxis der Erfindung dadurch ausgeübt werden, dass ein konischer
Keil (nicht gezeigt) in das Stellelement 23 geschoben wird.
Das Einsetzen eines solchen Keils, in der Richtung des Pfeils 25,
würde in
eine Verformung des nachgiebigen Rahmens 11, auf eine Weise,
die im Folgenden beschrieben wird, und in einer Richtung, wesentlich
senkrecht zur Richtung des Pfeils 25, umgesetzt. Das Stellelement 23 entspricht
bei dieser Ausführungsform
daher einem ausdehnbaren Ring.
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Zwischen
der Hinterkante 16 und dem Stützelement 14 wird
bei dieser spezifischen Ausführungsform
eine weitere Verformungsanordnung 30 bereitgestellt, die
mit mehreren nachgiebigen Verknüpfungselementen 31 versehen
ist. Wie gezeigt, sind die nachgiebigen Verknüpfungselemente 31 an jeweiligen
ersten Enden derselben an den nachgiebigen Rahmen 11 und
an ihren zweiten Enden an einen Betätigungsmechanismus 33,
der in der Zeichnung schematisch illustriert wird, gekoppelt. Der
Betätigungsmechanismus 33 ist
mit einem Anker 34 versehen, der, wenn er betätigt wird,
in der Richtung des Pfeils auf demselben verschoben wird. Folglich
unterscheidet sich die Verformungsanordnung 30 darin von
der Verformungsanordnung 20, dass die zum Betätigen der
Verformungsanordnung 20 ausgeübte Stellkraft wesentlich senkrecht
zur Ebene des nachgiebigen Rahmens 11 ist, während bei
der Verformungsanordnung 30 die durch den Anker 34 bereitgestellte
Stellkraft wesentlich in der Richtung parallel zur Ebene des nachgiebigen
Rahmens 11 ausgeübt wird.
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2 ist
eine schematische isometrische Darstellung des weiter oben beschriebenen
Tragflügels 10.
Die Strukturelemente in dieser Figur sind identisch mit den entsprechenden
Strukturelementen bezeichnet, die weiter oben in Bezug auf 1 erörtert werden.
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Wie
in 2 gezeigt, ist das Betätigungselement 23 der
Verformungsanordnung 20 in einem nicht ausgefahrenen Zustand.
Ebenso ist der Anker 34 der Verformungsanordnung 30 in
einem eingezogenen Zustand.
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3 ist
eine schematische isometrische Darstellung der Ausführungsform
von 1 und 2, welche die Wirkung auf die
Kontur des Tragflügels 10 zeigt,
wenn das Stellglied 23 in Radialrichtung ausgefahren wird
und wenn der Anker 34 zur Hinterkante 16 hin ausgestreckt
wird. 3 zeigt, das der Tragflügel 10 mit den Verformungsanordnungen
in diesen jeweiligen Zuständen
an der oberen Fläche 18 eine
größere Konvexität als in 2 hat. Zusätzlich wird
gezeigt, dass die untere Fläche 19 in 3 eine
größere Konkavität als in 2 hat.
Im Einzelnen wird in 3 gezeigt, dass der Abschnitt des
Tragflügels
vor der Stütze 13 nach
unten gedrückt
wird, wie es auch dem Abschnitt des Tragflügels hinter der Stütze 14 geschieht.
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4 ist
eine isometrische Darstellung eines Abschnitts eines Flugzeugflügels 40,
die mehrere nacheinander an einer gemeinsamen Welle 41 angeordnete
Tragflügel 10 zeigt.
Bei dieser stark vereinfachten schematischen Darstellung kann die
Welle 41 als Reaktion auf ein Antriebsstellglied 42 gedreht werden.
Das Stellglied 42 kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch
betrieben werden, und es wird gezeigt, dass es an jedes der weiter
oben beschriebenen jeweiligen Stellelemente 23 gekoppelt ist.
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Jedes
Stellelement 23 hat eine demselben zugeordnete Keilmutter 43,
die in Gewindeeingriff mit der Antriebswelle 41 ist. Bei
einigen Ausführungsformen
der Erfindung haben die Gewindeeingriffe zwischen den Keilmuttern 43 und
der Antriebswelle nicht alle die gleiche Gewindesteigung. So kann
zum Beispiel eine sequentiell unterschiedliche Antriebscharakteristik
längs der
Länge des
Flugzeugflügels
eingesetzt werden.
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Bei
anderen Ausführungsformen
der Erfindung wird jedes der Verformungselemente einzeln betätigt, wie
beispielsweise durch einen Betätigungsmechanismus 33,
der den Verformungselementen in der Nähe der Hinterkante des Flügels zugeordnet
ist. Jeder solcher Betätigungsmechanismus
kann durch eine Antriebssteuerung 45 gesteuert werden,
wodurch auf jeden solchen Betätigungsmechanismus eine
unterschiedliche Antriebsbetätigung
ausgeübt werden
kann, um eine Gesamtkontur zu bewirken, die längs der Länge des Flügels variiert. So können zum
Beispiel, wie zuvor beschrieben, die jeweiligen Flügelkonturen
für jeweilige
Flugbedingungen optimiert werden. Zusätzlich können mehrere vorher festgelegte
Konturen in einem Speicher 46 gespeichert sein, der an
die Antriebssteuerung 45 gekoppelt gezeigt wird.
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Bei
einigen Ausführungsformen
der Erfindung kann die Antriebssteuerung 45 angewendet werden,
um die Verformungsanordnungen im vorderen Abschnitt des Flügels zu
steuern. Bei Ausführungsformen
wie der in 4 gezeigten können Sensoren
(nicht gezeigt) in Verbindung mit den Keilmuttern und den Stellelementen
eingesetzt werden, um ein Rückkopplungssignal
bereitzustellen, das mit den im Speicher 46 gespeicherten
Daten korreliert werden kann, um die gewünschte Flügelgesamtkontur zu erreichen.
Bei anderen Ausführungsformen
wird jede der vorderen Verformungsanordnungen einzeln angetrieben
und gesteuert, wie es auch den hinteren Verformungsanordnungen geschieht.
So kann ein vollständig
computerisierter einstellbarer Flugzeugflügel erreicht werden.
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In
der Praxis der Erfindung kann die Außenhaut zum Beispiel aus einer
Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung oder einem Verbundwerkstoff
mit Polymer- oder Metallmatrix hergestellt sein. Solche Materialien
erfüllen
die beabsichtigte Aufgabe, die darin besteht, die Querschnittsgeometrie
des Tragflügels
(Wölbung,
Seitenverhältnis
usw.) zu verändern
und die Vorder- und die Hinterkante auf das Ausüben einer Betätigungskraft
hin abzulenken. Bei der Ausführungsform
von 4 ist die Antriebswelle 41 an ein Drehstellglied 42 nahe
dem Rumpf (nicht gezeigt) des Flugzeugs (nicht gezeigt) gekoppelt.
Die Welle wird am distalen Ende derselben an einem Lager (nicht
gezeigt) getragen. Es gibt, wie gezeigt, wenigstens so viele Keilmuttern 43,
wie es Tragflügel gibt.
Bei einigen Ausführungsformen
ist jedoch jeder Tragflügel
mit einem Paar von Keilmuttern, einer auf jeder Seite, versehen
(nicht gezeigt), wobei die Keilmuttern in Gegengewindeeingriff mit
der Antriebswelle sind. Folglich können die Keilmuttern zueinander hin
gedrückt
werden, um die Größe der Radialkräfte, die
durch die Betätigungselemente
ausgeübt
werden, zu steigern. Eine solche Steigerung des Durchmessers der
Stellelemente übt
Radialkräfte
auf die nachgiebigen Verknüpfungselemente
aus, die dann eine elastische Verformung erfahren, wodurch etwas Formänderungsarbeit
gespeichert und die Eingangsenergie zur Außenhaut (nicht gezeigt) des
Tragflügels übertragen
wird, an dem sie befestigt sind. Dies bewirkt, dass sich die Haut,
die nachgiebige Eigenschaften hat, dehnt oder auf andere Weise verformt wird,
wodurch die Querschnittsfläche
der Tragflügel gesteigert
wird. Die Haut erfährt
nicht notwendigerweise eine elastische Verformung. Stattdessen wird die
Außenhaut,
wenn sich die Stellelemente ausfahren und die Eingangsenergie zu
den nachgiebigen Verknüpfungselementen übertragen,
gleiten, so dass sie sich der Form des nachgiebigen Rahmens anpasst.
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In
der Praxis der Erfindung ist die nachgiebige Verformungsanordnung
so konfiguriert, dass sie mit einer sehr hohen mechanischen Überhöhung arbeitet,
um die Verformung unter äußerer Belastung zu
verringern. Eine solche hohe mechanische Überhöhung wird dadurch erreicht,
dass die nachgiebige Verformungsanordnung, durch welche die nachgiebigen
Verknüpfungselemente
an dem nachgiebigen Rahmen befestigt sind, auf eine solche Weise
gestaltet wird, dass sie mehr oder weniger senkrecht zur Außenhaut
ist. So werden die nachgiebigen Verknüpfungselemente wesentlich auf
Druck beansprucht und daher in der Lage sein, einer hohen äußeren Belastung
zu widerstehen. Die nachgiebigen Verknüpfungselemente erfahren jedoch
Biegekräfte,
wenn der Mechanismus im Übergang
von einem gewünschten
Profil zu einem anderen ist. Wie zuvor erwähnt, können solche Biegekräfte einer
seitlichen Trägerverformung
entsprechen. Bei anderen Ausführungsformen
sind die nachgiebigen Verknüpfungselemente
jedoch ausschließlich
Druck- und Zugbelastungen ausgesetzt (d.h., ohne seitliche Verformung).
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5 ist
eine vereinfachte schematische isometrische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung. Wie gezeigt, hat ein Tragflügel 50 einen nachgiebigen
Rahmen 51, der so angeordnet ist, dass er ein Betätigungselement 53 umgibt,
das mehrere Verknüpfungselemente 54 hat,
die sich von demselben aus erstrecken. Die Verknüpfungselemente sind an jeweiligen
ersten Enden derselben mit dem nachgiebigen Rahmen 51 und
an ihren jeweiligen zweiten Enden mit dem Stellelement 53 verbunden.
Es wird gezeigt, dass das Stellelement bei dieser Ausführungsform
außerhalb
der Ebene des nachgiebigen Rahmens angeordnet ist und eine längliche
Konfiguration hat. Bei dieser spezifischen Aus- führungsform
wird ein zweites Betätigungselement 56 bereitgestellt,
das durch eine Stellgliedverknüpfung 57 an
das Betätigungselement 53 gekoppelt
ist. Es wird gezeigt, dass sich das Stellelement 56 bei
dieser Ausführungsform
in der Ebene des nachgiebigen Rahmens 51 befindet und mehrere Verknüpfungselemente 57 hat,
die an dasselbe und an den nachgiebigen Rahmen 51 gekoppelt
sind.
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Wenn
das Stellelement 53 in Bezug auf den nachgiebigen Rahmen 51 verschoben
wird, bewirkt eine entsprechende Verschiebung der Verknüpfungselemente
eine Verformung des nachgiebigen Rahmens 51. Das Stellelement
kann in einer Zahl von Richtungen verschoben werden, um eine gewünschte oder
vorher festgelegte Verformung des nachgiebigen Rahmens zu erreichen.
Zum Beispiel kann das Stellelement gleichmäßig in die Ebene des nachgiebigen
Rahmens oder in einem Winkel in die Ebene des nachgiebigen Rahmens
gedrückt
werden, oder das Stellelement kann um eine beliebige von mehreren
Achsen gedreht werden, um eine gewünschte Kontur des nachgiebigen
Rahmens zu erreichen. Auch wenn das Stellelement 53 verschoben wird,
wird durch das Betätigen
des Kopplungselements 57 eine entsprechende Verschiebung
des Stellelements 56 bewirkt.
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Bei
einer Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung ist die gesamte in 5 gezeigte Struktur
integral geformt. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann ein Paar
von Tragflügeln 50 Rücken an
Rücken
an jeder Tragflügelposition
geschichtet sein, wodurch ihre jeweiligen Betätigungselemente zueinander
hin zusammengedrückt
werden können,
um die gewünschte
Verformung des nachgiebigen Rahmens zu bewirken.
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Obwohl
die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen und Anwendungen
beschrieben worden ist, können
Fachleute auf dem Gebiet im Licht dieser Lehre zusätzliche
Ausführungsformen
hervorbringen, ohne den Rahmen der beanspruchten Erfindung zu überschreiten.
Dementsprechend sollte es sich verstehen, dass die Zeichnungen und
die Beschreibung in dieser Offenbarung angeboten werden, um das
Verständnis
der Erfindung zu erleichtern, und nicht so aufgefasst werden sollten, dass
sie den Rahmen derselben begrenzen.