DE709354C

DE709354C - Device for preventing ice formation on the wings or tail surfaces of aircraft

Info

Publication number: DE709354C
Application number: DEF86029D
Authority: DE
Inventors: Willy Kaether; Dipl-Ing Kurt Tank
Original assignee: Focke Wulf Flugzeugbau GmbH
Current assignee: Focke Wulf Flugzeugbau GmbH
Priority date: 1938-12-11
Filing date: 1938-12-11
Publication date: 1941-08-14

Description

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.Device to prevent ice formation on wings or tail surfaces of aircraft The invention relates to a device for preventing ice formation on aircraft components. Means have already been proposed on several occasions for the one Aircraft components exposed to the risk of icing, especially the leading edges of hydrofoils to protect against ice build-up. These means consist either of: 'That you the surface. of the parts to be protected z. B. by inflatable tubes makes it movable, which means that any ice accumulation from time to time or regularly, d. H. is blasted at periodically definable time intervals.

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.But one has already gone over to heating the one Carry out areas exposed to the risk of icing in a suitable manner. this happens mostly by the fact that a heat transfer medium, z. B. warm air, directly under @aer outer skin can circulate within the hollow components, whereby ice accumulation can be avoided target. In the case of bodies with considerable linear expansion, e.g. B. in aircraft wings, it is especially difficult to get the zone of the wing after the wing tip, from ice to keep free, because after the wing tip there is a significant temperature drop, uniform heating of the entire leading edge of the sash does not seem possible leaves.

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.One is therefore. . went over to the warm air, which after flowing through , the front wing zones have already given off some of their heat from in the Outer surface of the @ flow body located openings, z. B. parallel to the movement restriction extending slot openings to escape. This warm air washes around then the flow body from the outside and has the purpose also in that: little through Zone at risk of ice formation to reliably avoid icing. at asymmetrical profiles, e.g. B. on hydrofoils, «-elche a suction and a pressure side have, the disadvantage has been shown here that when using high aircraft speeds such a pressure equalization between those on the bottom and those on "animal top" arranged warm air outlet openings occurs that on the bottom, so on the pressure side of the wing, no or very little warm air available stands. As a result, "that" read from the leading edge of the wing on the outer skin frozen along flowing melt water in the flow direction behind the heated zone. In such cases, a kind of ice barrier forms on the underside of the wing of mostly considerable weight, which the airfoil in terms of aerodynamics in such a way adversely affected .that the aircraft no longer remain airworthy and into the Risk of falling.

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.The invention is intended to remedy these deficiencies using an approach known flow of hot air as a heating means for those lying in front in the direction of flight Zones of the aircraft components, especially the wings.

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.By arranging one over the entire length of the wing through-going manifold, which in the direction of its longitudinal extension through a wall is divided, there is a pressure equalization between the top and bottom of the wing avoided. Uin now in the warm air supply line from your influenced by the pressure side ', # "issue no back pressure received, are according to the invention the individual branch lines with the interposition of a Control element connected to the main supply line. This control element is designed in a known width so that there is a regulation of the supplied Allows warm air in terms of volume and pressure. To now but at the same time warm air introduced towards the wing root towards the wing tip According to the invention, the further device is to protect against excessive temperature drops hit, one or more feed branch lines for the heat carrier through to guide the distribution chambers through to the wing tip zone. These lines are routed within the distribution room in such a way that they are connected to the in warm air entering the `` distribution room near the wing root. In this way the through the special feed lines in the wing incoming warm air protected from too rapid 1'emperatizrabfall, so that over the a uniform temperature prevails over the entire length of the wing. LTm but also in the To be able to equalize the temperature between the wing root and the wing tip regulate, according to the invention, the length of the protruding into the distributor space Feed lines graded in such a way that one is able to air the goods without any significant temperature drop down to that of the inlet opening most distant zones, e.g. B. the wingtip to get.

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.A particularly advantageous embodiment of the device according to the invention consists in the fact that the partition preventing the pressure equalization is entirely or partially designed as a hollow body and through this the flow of warm air for the remote Zones through. The control of the warm air in these supply lines can also be made with advantage in such a way that one uses pipes, the jacket Has slots or openings that when the two tubes are rotated against each other enable the flow of hot air to be controlled.

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.Fig. I shows a cross section through a wing with the invention arranged flow channels; Figure 2 shows a similar arrangement in plan view and partial cut; Fig.3 shows a device in a longitudinal section through the wing. The hot air flow passes through the inlet opening i, i 'into the through a partition 2 subdivided distribution space 3, 3 'and then flows in near the wing nose in the area of the largest ice accumulation through narrow openings d. against the inner surfaces the wing outer skin 5, whereby it is heated. Then the warm air flows through narrow channels 6 and there, (la the walls of these channels at the same time the outer skin of the wing, here the heat is transferred to the outer skin in a manner known per se. The warm air then passes through slot openings 7 in the outer skin into the open air and then flushes the one behind these openings in the direction of flight Zone of the outer skin from the outside, so that melt water flowing away to the rear cannot freeze.

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.The leads i, i 'and the leads 8, 9 (Alyb. 3), which consist of tubes that can be telescoped into one another and extend into the tip zone of the wing reach into it, are connected to a hot air supply line not shown in the drawing connected, which the hot air carrier under slight overpressure these lines feeds. The pipes 8, 9 are so inside the distributor space 3, 3 ' arranged that it was washed around on all sides by the hot air in the distribution room be so that the warm air flowing in these lines 8, 9 without a significant drop in temperature up to .the tip zones .of the wing will.

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.According to the invention, there are one or more in the main supply line Built-in control valves, which regulate the air supply in the individual branch lines Allow to regulate quantity and pressure. This creates a pressure balance between the Pressure in the distribution space 3 'and 3, in which different pressures prevail, avoided.

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.A special embodiment according to the invention is made possible in that the supply lines 8, 9 for the warm air are partially formed from: the walls of the partition 2, as shown in FIG. Another tube is located in the tubular cavity of circular 0, formed by the skin from the partition ? Both tubes have openings in their jacket, preferably in the part to be located after the wing tip, which are covered or opened when the inner tube is rotated, so that optionally more or less warm air can be supplied to the wing tip zone.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for preventing E.isbil, manure on wings or tail surfaces of aircraft using a gaseous heat transfer medium and a distribution space arranged in the interior of the component; see over them. entire longitudinal extent of the component -'_ extends and narrow heating channels' are provided, the walls of which form the outer skin of the aircraft part in whole or in part, and which open into the open through openings in the outer skin- irt its longitudinal partition dividing the two distribution spaces thus created are connected to a common supply line, at the branch points of which valves are provided which prevent pressure equalization between the individual branch lines and between the distribution spaces.

2. Device according to claim i, characterized in that that the supply lines for the gaseous heat carrier to a distant Zone in the elongated distribution rooms are surrounded on all sides by warm air. -

3. Device according to claim 2, - because. Characterized in that the partition is designed entirely or partially as an elongated hollow body and as a supply line serves for the heat carrier.-q :. Device according to claim 3, characterized in that that in the jacket of the circular OOu section having feed line openings are provided, which are also arranged when moving a within this line tube provided with perforations completely or partially covered or opened will.