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Einrichtung zur Verhinderung von Eisbildung an Tragflächen oder Leitwerksflächen
von Flugzeugen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung der Eisbildung
an Flugzeugbauteilen. Man hat bereits mehrfach -Mittel vorgeschlagen, um die einer
Vereisungsgefahr ausgesetzten Bauteile von Flugzeugen, insbesondere die Vorderkanten
von Tragflügeln, vor.Eisansatz zu schützen. Diese Mittel bestehen entweder darin,
'daß man die Oberfläche .der zu schützenden Teile z. B. durch aufblasbare Schläuche
bewegbar macht, wodurch ein etwa vorhandener Eisansatz von Zeit zu Zeit oder regelmäßig,
d. h. in periodisch festlegbaren Zeitabständen, abgesprengt wird.
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Man ist aber auch bereits dazu übergegangen, eine Beheizung der einer
Vereisungsgefahr ausgesetzten Zonen in geeigneter Weise vorzunehmen. Dies geschieht
meist da-durch, daß man einen Wärmeträger, z. B. Warmluft, direkt unter @aer Außenhaut
innerhalb der hohlen Bauteile umlaufen läßt, wodurch Eisansatz vermieden werden
soll. Bei Körpern mit erheblicher Längenausdehnung, z. B. bei Flugzeugtragflächen,
ist es besonders schwierig, die Zone des Flügels nach der Flügelspitze zu, von Eis
frei zu halten, weil nach der Flügelspitze zu einerheblicher Temperaturabfall eintritt,
der eine gleichmäßige Beheizung der ganzen Flügelvorderkante nicht möglich erscheinen
läßt.
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Man ist deshalb. .dazu übergegangen, die Warmluft, welche nach Durchströmen
,der vorderen Flügelzonen einen Teil ihrer Wärme bereits abgegeben hat, aus in der
Mantelfläche des@Strömungskörpers befindlichenöffnungen, z. B. parallel zur Bewegungsrächtun.g
sich erstreckenden Schlitzöffnungen, austreten zu lassen. Diese Warmluft umspült
dann den Strömungskörper von außen her und hat den Zweck, auch in der: wenig durch
Eisansatz gefährdeten Zone eine Vereisung zuverlässig zu vermeiden.
Bei
unsymmetrischen Profilen, z. B. an Tragflügel, «-elche eine Saug- und eine Druckseite
aufweisen, hat sich hierbei der Nachteil gezeigt, daß bei Anwendung großer Flugzeuggeschwindigkeiten
ein solcher Druckausgleich zwischen den auf der Unterseite und den auf" Tier Oberseite
angeordneten Warmluftaustrittsöffnungen eintritt, daß auf der Unterseite, also auf
der Druckseite des Tragflügels, gar keine oder mir sehr wenig Warmluft zur Verfügung
steht. Dies hat zur Folge, .daß <las von der Fliigelvorderkante an der Außenhaut
entlang fließende Schmelzwasser in Flu-grichtung hinter der beheizten Zone erstarrt.
Es bildet sich in solchen Fällen an der Unterseite des Tragflügels eine Art Eisbarriere
von meist erheblichem Gewicht, welche das Flügelprofil ströantungstechnisch derart
ungünstig beeinflußt, .daß die Flugzeuge nicht mehr flugfähig bleiben und in die
Gefahr des Absturzes kommen.
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Die Erfindung soll diese Mängel beseitigen unter Anwendung eines an
sich bekannten Warmluftstromes als Heizmittel für die in Flugrichtung vorn liegenden
Zonen der Flugzeugbauteile, insbesondere der Tragflügel.
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Durch Anordnung eines über die ganze Längserstreckung des Flügels
hindurchgehenden Verteilerraumes, der in Richtung seiner Längserstreckung durch
eine Wand unterteilt ist, wird ein Druckausgleich zwischen der Ober- und Unterseite
des Tragflügels vermieden. Uin nun aber in der Warmluftzuführungsleitung von dein
von der Druckseite beeinflußten ',#"erteilerrauni her keinen Rückstau zii erhalten,
sind erfindungsgemäß die einzelnen Zweigleitungen unter Zwischenschaltung eines
Regelgliedes an die Hauptzuführungsleitmig angeschlossen. Dieses Regelglied ist
in an sich bekannter Weite so ausgebildet, daß es eine Regelung der zugeführten
Warmluft hinsichtlich Menge und Druck ermöglicht. Um nun aber gleichzeitig die an
der Flügelwurzel eingeführte Warmluft in Richtung nach der Flügelspitze zu, vor
zu starkem Temperaturfall zu schützen, ist erfindungsgemäß die weitere Einrichtung
getroffen, eine oder mehrere Zuführungszweigleitungen für den Wärmeträger durch
die Verteilerräume hindurch bis in die Flügelspitzenzone zu leiten. Diese Leitungen
werden innerhalb <les Verteilerraumes so geführt, daß sie allseitig von der in
dem `'erteilerraum in der Nähe der Flügelwurzel eintretenden Warmluft umspült werden.
Auf diese Weise wird die durch die besonderen Zuführungsleitungen in den Flügel
gelangende Warmluft vor zu schnellem 1'emperatizrabfall geschützt, so daß über der
ganzen Flügellänge eine gleichmäßige Temperatur vorherrscht. LTm aber auch in der
Lage zu sein, den Temperaturausgleich zwi -schen Flügelwurzel und Flügelspitze zu
regeln, wird nach der Erfindung die Länge der in den Verteilerraum hineinragenden
Zuführungsleitungen derartig abgestuft, daß man in die Lage versetzt wird, die Warenluft
ohne nennenswerten Temperaturabfall bis in die von der Eintrittsöffnung am meisten
entfernt liegenden Zonen, z. B. die Flügelspitze, gelangen zu lassen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Einrichtung nach der Erfindung
besteht darin, daß man die ,den Druckausgleich verhindernde Trennwand ganz oder
teilweise als Hohlkörper ausbildet und durch diese den Warmluftstrom für die entlegenen
Zonen hindurchleitet. Die Steuerung der Warmluft in diesen Zuleitungen kann auch
mit Vorteil in der Weise vorgenommen werden, daß man Rohre verwendet, deren Mantel
Schlitze oder Öffnungen aufweist, die bei Verdrehen der beiden Rohre gegeneinander
eine Steuerung des Warmluftstromes ermöglichen.
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Abb. i zeigt einen Querschnitt durch einen Tragflächenflügel mit erfindungsgemäß
angeordneten Strömungskanälen; Abb.2 zeigt eine ähnliche Anordnung in Draufsicht
und teilweisem Schnitt; Abb.3 zeigt eine Einrichtung im Längsschnitt durch den Flügel.
Der Warmluftstrom gelangt durch die Eintrittsöffnung i, i' in den durch eine Trennwand
2 unterteilten Verteilerraum 3, 3' und strömt dann in der Nähe der Flügelnase in
der Gegend des größten Eisansatzes durch enge Öffnungen d. gegen die Innenflächen
der Flügelaußenhaut 5, wodurch diese beheizt wird. Alsdann durchströmt die Warmluft
enge Kanäle 6 und gibt, (la die Wandungen dieser Kanäle gleichzeitig die Außenhaut
des Flügels bilden, hier die Wärme in an sich bekannter-Weise an die Außenhaut ab.
Die Warmluft tritt alsdann durch in der Außenhaut befindliche Schlitzöffnungen 7
ins Freie und bespült dann die in Flugrichtung hinter diesen Öffnungen liegende
Zone der Außenhaut von der Außenseite her, so daß nach hinten abfließendes Schmelzwasser
nicht zur Erstarrung kommen kann.
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Die Zuleitungen i, i' sowie die Zuleitungen 8, 9 (Alyb. 3), welche
aus teleskopartig ineinander verschiebbaren Rohren bestehen, die bis in die Spitzenzone
des Flügels hineinreichen, sind an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Warmluftzuführungsleitung
angeschlossen, welche den Warmluftträger unter geringem Überdruck diesen Leitungen
zuführt. Die Rohrleitungen 8, 9 sind also innerhalb des Verteilerraumes 3, 3' so
angeordnet, daß sie von -der im Verteilerraum befindlichen Warmluft allseitig umspült
werden, so daß
die in diesen Leitungen 8, 9 zuströmende Warmluft
ohne erheblichen Temperaturabfall bis in .die Spitzenzonen .des Flügels geführt
wird.
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In die Hauptzuführungsleitung sind erfindungsgemäß ein oder mehrere
Regelventile eingebaut, welche die Luftzufuhr in den einzelnen Zweigleitungen hinsichtlich
Menge und Druck zu regeln gestatten. Dadurch wird ein Druckausgleich zwischen dem
Druck im Verteilerraum 3' und 3, in welchen verschiedene Drücke vorherrschen, vermieden.
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Eine besondere -Ausführungsform nach der Erfindung wird dadurch möglich,
daß die Zuführungsleitungen 8, 9 für die Warmluft teilweise aus :den Wandungen der
Trennwand 2 gebildet -werden, wie dies in Abb. 2 dargestellt ist. In dem fellweise
aus der Trennwand ?-
gebildeten rohrförmigen Hohlraum von kreisrundem 0,uerschnittbefindet
sich ein weiteres Rohr. Beide Rohre besitzen in ihrem Mantel, vorzugsweise in dem
nach der Flügelspitze zu gelegenen Teil, Durchbrechungen, die bei Verdrehen des
innenliegenden Rohres jeweils verdeckt oder geöffnet werden, so daß wahlweise mehr
oder weniger Warmluft .der Flügelspitzenzone zugeleitet werden kann.