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Mit hoher Relativgeschwindigkeit angeströmter Körper, insbesondere
Flugzeugbauteil Die Erfindung bezieht sich auf mit hoher Relativgeschwindigkeit
angeströmte Körper, insbesondere auf Flugzeuge oder Flugzeugbauteile. Die dabei
in Frage kommenden Geschwindigkeiten liegen in einem Bereich von etwa 3oo km/h an
bis hinauf zu erst in Zukunft zu erreichenden Geschwindigkeiten. Erfindungsgemäß
wird die Aufgabe, den Luftwiderstand eines solchen Körpers herabzusetzen, dadurch
gelöst, ,daß die Oberfläche dieses Körpers, also beispielsweise die Beplankung .eines
Flugzeuges, in mechanische Schwingungen von Überschallfrequenz und geringer Amplitude
versetzt wird. Dadurch wird die Ausbildung eines stationären Strömungszustandes,
der gegenüber dem nichtstationären größere Reibung bewirkt, verhindert und insbesondere
die schädliche Wirkung auch kleinster Rauhigkeiten der Oberfläche verringert oder
ausgeschaltet.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, die Oberfläche von Flugzeugbauteilen
durch eine im Innern umlaufende Nockenwelle in mechanische Schwingungen zu versetzen;
dabei handelte es sich jedoch um eine ganz andere Aufgabe, nämlich um die Verhinderung
von Eisansatz. Außerdem war bei der bekannten Ausführung die Schwingungszahl sicher
bei weitem nicht groß genug, um die von der Erfindung angestrebte Wirkung zu erzielen.
Zu diesem Zweck müßte die Geschwindigkeit der schwingenden Bewegung größenordnungsmäßig
nicht allzuweit unter der Fluggeschwindigkeit liegen oder noch höher sein, und es
ist nicht anzunehmen, daß diese Bedingung bei der bekannten, ganz anderen Zwecken
dienenden Ausführung erreicht wurde.
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Wie bereits erwähnt, ist für die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes
die bei der Schwingung auftretende Geschwindigkeit von Bedeutung. Große Schwingungsausschläge
sind aus baulichen Rücksichten unerwünscht, so daß man statt dessen .die Schwingungsfrequenz
erhöhen muß. Im Gebiet des hörbaren Schalles liegende Frequenzen wären wohl an und
für sich vielleicht schon brauchbar, kommen aber aus begreiflichen Gründen, die
allerdings mit der angestrebten Wirkung nichts zu tun haben, nicht in Frage.
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Die Erzeugung der Schwingungen kann unter Zugrundelegung bekannter
Schwingungserzeuger auf verschiedene Weisse erfolgen; praktisch kommen in erster
Linie magnetostriktive und in zweiter Linie piezoelektrische Schwinger in Frage.
Unter Umständen
kann auch eine Galton-Pfeife verwendet werden,
die- die Luft im Flügelinnern. in Schwingung versetzt.
zwungenermaßen ungünstige Profilform oder hohe Relativgeschwindigkeiten verhältnismäßig
die höchsten Anteile des Gesamtwiderstandes ihren Ursprung haben.
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Die Abbildungen zeigen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In Abb. i ist i die Beplankung eines Flügels mit dem Holm 2 und der
Flügelrippe 3. Die Flügelrippe ist durch ein Fachwerk aus Stäben ¢ aus magnetostriktivem
Werkstoff verstrebt, die Spulen 5 tragen. Diese Spulen sind an einen Wechselstromerzeuger
6 von entsprechender Frequenz (Hochfrequenzmaschine oder Röhrensender) und gegebenenfalls
zur Vormagnetisierung an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Die Längsschwingungen
der Streben q. versetzen die gesamte Flügelbeplankung in etwa senkrecht zu ihrer
Oberfläche gerichtete hochfrequente Schwingungen.
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Abb.2 zeigt ebenfalls den Querschnitt durch den Flügel. In der Nähe
der Flügelnase ist ein Piezoquarz i o untergebracht, dessen Elektroden i i über
isolierende Zwischenlagen 12 mechanisch mit der Beb plankung verbunden
sind und ebenfalls an eine Wechselstromquelle geeigneter Frequenz angeschlossen
sind. In diesem Falle -wird nur ein Teil der Beplankung in Schwingung versetzt,
und zwar derjenige, an .dem die höchste Relativgeschwindigkeit und damit auch die
höchsten Widerstände auftreten. Selbstverständlich könnte auch in diesem Fall ein
magnetostriktiver Schwingungserzeuger verwendet werden.
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Besonders gering wird .der mit der Erfindung verbundene zusätzliche
Aufwand, wenn die tragende Konstruktion ganz oder zum Teil aus magnetostriktivem
Werkstoff hergestellt wird, wofür Abb. i schon einen Ansatz zeigt.
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Abb. 3 zeigt die Anwendung dieses Gedankens auf einen Holm und eine
Rippe in Blechbauweise. Der Holm besteht aus dem Stegblech i 5 und den Gurtblechen
i 6, die mit dem Steg etwa durch nicht dargestellte Gurtwinkel verbunden sind. Die
Rippe 17 ist ein aus zwei Teilen bestehendes gepreßtes Blechprofil. Die in beiden
Teilen vorhandenen Erleichterungslöcher werden zur Unterbringung der Erregerspulen
18 benutzt, so daß die dazwischen verbleibenden Stege dies Holm- bzw. Rippenwerkstoffes
gleichzeitig als Schwingungserzeuger dienen. Dadurch wird
In ähnlicher Weise ist die Anbringung von Schwingungserregern bei anderen Bauteilen,
beispielsweise am Rumpf, durchzuführen. Zweckmäßig werden auch hier die Quer-und/oder
Längsspanten durch Anbringung von Spulen gemäß Abb.3 zur Schwingungserzeugung herangezogen.
Für die Anwendung der Erfindung auf Luftschrauben dürften piezoelektrische Schwingungserzeuger,etwa
entsprechend Abb. 2 angeordnet, vorzuziehen sein.
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Wenn auch die Erfindung in erster Linie für Flugzeuge, und zwar insbesondere
für solche, an denen stellenweisse die Schallgeschwindigkeit überschritten wird,
bestimmt ist, so wird sie doch auch in vielen anderen Fällen mit Vorteil Anwendung
finden können, wie an sichnellen Land- und Wasserfahrzeugen sowie an Rohrleitungen
und Düsen für hohe Geschwindigkeiten, an Turbinenbeschaufelungen u. dgl.