DE8430374U1

DE8430374U1 - SIDE PIPE AND SAIL FOR SMALL AIRCRAFT, E.g. HANG-GLIDER WITH FLEXIBLE WINGS

Info

Publication number: DE8430374U1
Application number: DE19848430374
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-16
Filing date: 1984-10-16
Publication date: 1985-02-07

Description

Segel Befechreibting: * :"': H"Sail command: *: "': H"

Seitenrohr und Segel für KLeinfluggeräte wie z.B. Hänge gleiter- mit flexiblen Flügeln.Side tube and sails for small aircraft such as hang glider with flexible wings.

Der gattungsgemäße Flügel besteht aus einem zwischen Seitenrohr 6 und Zentralrohr 1 ausgespannten Segel 4-. Diese Bauweise schafft drei Probleme:The generic wing consists of a between Side tube 6 and central tube 1 stretched sail 4-. This design creates three problems:

Erstens wölbt sich im Fluge das Segel dem Auftrieb folgend über die von Zentral - und Seitenrohr gebildete Ebene hinaus (sog. Tunell), wodurch die mittleren Teile des Flügels unter einem kleineren Anstellwinkel als die zentralrohr - und flächenendennahen Teile des Flügels angeströmt weilen» (Winkel zwischen Proiilsehne 2 und ihrer Projektion 3 in Fig. 1) Im gesamten, erfliegbaren Anstellwinkelbereich wird immer nur ein Teil des Flügels unter einem günstigen An stellwinkel angeströmt, der größere Eest trägt wenig zur Auftriebserzeugung, aber viel zur Widerstandserzeugung bei. Daraus resultieren schlechte Werte für geringstes Sinken, sowie für den erreichbar besten Gleitwinkel. Zweitens wölbt sich das Segel über den jeweiligen Längs schnitt durch den Flügel hinaus (der die Profilsehne 2 bildet); dort am höchsten, wo die Segelhinterkante am leichtesten nach vorne zu raffen ist. So entsteht im Mittelteil¹des Flügels ein dickes, hochgewölbtes Profil, das zu Zentralrohr und Flächenende hin star* abflacht. Gleichzeitig entstehen Falten und Verwerfungen im Segel.First, in flight, the sail arches following the lift beyond the plane formed by the central and side tube (so-called tunnel), so that the middle parts of the wing are at a smaller angle of attack than the parts of the wing close to the central tube and the end of the wing »(Winkel between Proiilsehne 2 and its projection 3 in Fig. 1) In the entire flyable angle of attack range is always only part of the wing at a favorable angle of attack, the larger Eest contributes little to the generation of lift, but much to the generation of drag. This results in poor values for the lowest sink rate and for the best possible glide angle. Second, the sail arches over the respective longitudinal section through the wing (which forms the chord 2); highest where the trailing edge of the sail is easiest to gather forwards. This creates a thick, arched profile in the middle part ^{1 of} the wing, which flattens star * towards the central tube and surface end. At the same time, folds and warps appear in the sail.

Drittens kann bei kleinen Anstellwinkeln (Sturzflug, Fall böen) das Segelprofil zusammenfallen oder zur Flügelunter seite hin umschlagen. Es resultieren unbeherrschbare Flug zustände (Flattersturz, Überschlag). Den unter zweitens aufgeführten Problemen wirkt man durch Einführen zahlreicher, teils profilierter, Segellatten ent gegen. Sie sollen das Segel gleichmäßig aufspannen und eine gleichmäßige Profildicke gewährleisten. Das tun sie auch in ihrer unmittelbaren Umgebung. Doch da sich ihre Anzahl nicht beliebig steigern läßt (Gewicht, Umstände beim Auf - und Abrüsten, das unter Einführen bzw Entfernen der Segel latten vonstattengeht), bleiben zwischen ihnen Bereiche, indenen das Segel von dieser erzwungenen Form abweicht.Thirdly, at small angles of attack (nosedive, gusts of wind), the sail profile can collapse or to the underside of the wing turn over. The result is uncontrollable flight conditions (flutter fall, rollover). The problems listed under second are counteracted by introducing numerous, partly profiled, battens. They should stretch the sail evenly and ensure a uniform profile thickness. They do that in their immediate surroundings. But since their number cannot be increased at will (weight, circumstances when up and down Dismantling, which takes place by inserting or removing the battens), areas remain between them, in which the sail deviates from this forced form.

W.Graske
SegelW. Grass
sail

Es resultieren Einziehungen, Verwerfungen, meist auch Ab schnitte mit zahlreichen kleinen Falten daraus. Dem unter drittens aufgeführten Problem begegnet man durch Hochbinden (Abspannungen zum Turm oder zur Oberverspannung des Fluggerätes) einer oder mehrerer dieser Segellatten. Die zu sätzlichen Seile erhöhen den Bauaufwand und den Luftwider stand. Außerdem reicht diese Maßnahme alleine nicht aus, die nötige Flugstabilität um die Querachse zu erzielen. Es ist zusätzlich eine sehr starke Schränkung der Flügelenden er forderlich, was die Flugleistungen weiter verschlechtert. Dem unter erstens aufgeführten Problem begegnet man durch straffes Spannen des Segels. Die Materialfestigkeit setzt hierbei Grenzen. Anstellwinkeldifferenzen im Flügel von zehn Grad oder weniger sind bislang nicht erreicht. Das straff gespannte Segel ist zudem recht böenempfindlich. Es gibt plötzlichen Auftriebsänderungen nur wenig nach. Ein weiterer Versuch, dieses unter erstens aufgeführte Problem des flexiblen Flügels zu lösen, war, das Seitenrohr vertikal zu krümmen. Man ging davon aus, daß die Profil sehnen des Flügels im Normalflug alle auf dem Mantel eines Zylinders lägen und schlug eine entsprechende Krümmung des Seitenrohres vor. Diese Annahme wäre richtig, hätte jede Profilsehne gleichen Anteil am Gesamtauftrieb, wie durch Linie 8 in Fig. 2 dargestellt. Da sich aber der Flügel dieser Gattung aus konstruktiven, wie aus Gründen der Flugmechanik, längs der Spannweite stark verjüngt, am Flächenende im Normalflug eine auftriebsmindernde Umströmung erfolgt und das Flächenende gegenüber dem ζentralrohrnahen Teil des Flügels eine Schränkung aufweisen muß, ergibt es sich, daß der Auf trieb je Profilsehne von einem Maximalwert am Zentralrohr längs der Spannweite nahezu linear abnimmt und am Flügelende Null erreicht. Der Auftrieb ist über dem Flügel verteilt, wie durch Linie 7 in. Fig. 2 dargestellt. Dann liegen aber die einzelnen Profilsehnen nicht auf einem Zylindermantel, sondern auf einer gekrümmten Fläche, deren Krümmung vom Zentralrohr zum Flächenende hin linear abnimmt und dort Null erreicht. Dies ist in Fig. 1 von der durchgezogenen Linie zwischenThe result is retractions, faults, and mostly also sections with numerous small folds from it. The problem listed under third is countered by Tie up (bracing to the tower or to the upper bracing of the Aircraft) one or more of these battens. The additional Ropes increase construction costs and air resistance. In addition, this measure alone is not sufficient for the necessary flight stability to achieve the transverse axis. In addition, a very strong twisting of the wing tips is required, which further worsens flight performance. The problem listed under the first is countered by tight tensioning of the sail. The material strength sets limits here. Angle of attack differences in the wing of ten Degrees or less have not yet been achieved. The taut sail is also quite sensitive to gusts. There is sudden changes in lift only slightly. Another attempt at this one listed below Solving the problem of the flexible wing was to curve the side tube vertically. It was assumed that the profile longs of the wing in normal flight would all lie on the mantle of a cylinder and suggested a corresponding curvature of the Side pipe in front. This assumption would be correct if each profile chord had the same share of the total lift as through Line 8 shown in FIG. But since the wing of this genus is designed for structural reasons, as well as for reasons of flight mechanics, strongly tapered along the span, at the end of the wing in normal flight there is a lift-reducing flow and that End of surface opposite the part of the wing close to the central tube must have a set, it follows that the drive on each chord of a maximum value on the central tube decreases almost linearly along the wingspan and reaches zero at the wing tip. The lift is distributed over the wing, like represented by line 7 in FIG. But then they are individual profile chords not on a cylinder jacket, but on a curved surface, the curvature of which is from the central tube decreases linearly towards the end of the surface and reaches zero there. This is shown in Fig. 1 by the solid line between

W.Graske
SegelW. Grass
sail

1 und 5 dargestellt, die unterbrochene Linie zeigt einen Kreisbogen. In Fig. 3 zeigen die durchgezogenen Linien die Segelform, die durch die Auftriebsverteilung 7 Pig· 2 er - ' zeugt wird. Die unterbrochenen Linien zeigen ein Segel, wie es sich im Fluge bei Verwendung eines, wie vorher beschriebenen j Seitenrohres (die Vorderkante des Flügels als schräger Schnitt durch einen Zylinder, dessen Achse parallel zum Zentralrohr | liegt), ausbilden würde. Man sieht, die Profilsehnen sind - zentralrohrnah - geringer angestellt als dieses; im äußeren Flügeldrittel sind sie dann wesendlich stärker angestellt. Es bestehen also wieder beträchtliche Anstellwinkelunterschiede in dem Flügel.1 and 5, the broken line shows one Circular arc. In Fig. 3, the solid lines show the shape of the sail, which is due to the lift distribution 7 Pig · 2 er - ' is procreated. The broken lines show a sail as it would be in flight using a j as previously described Side tube (the leading edge of the wing as an oblique section through a cylinder, the axis of which is parallel to the central tube | lies), would train. One can see that the profile chords are - close to the central tube - less inclined than this one; in the outer Third of the wing they are then essentially more employed. So there are again considerable differences in the angle of attack in the wing.

Ziel der Erfindung ist es, das Flügelseitenrohr und das Segel so zu gestalten, daß:The aim of the invention is to design the wing tube and the sail so that:

erstens im Normalflug alle Profilsehnen parallel zueinander liegen, also unter gleichem Anstellwinkel angeströmt werden, wie durch die durchgezogenen Linien 3 in Fig. 3 dargestellt. (Die für die Kurvensicherheit und ein beherrschbares Strömungs abrißverhalten erforderliche Schränkung des Flügels wurde < nicht eingezeichnet, da sie nur in einer Größenordnung von zwei bis drei Grad liegt, sich vom Randbogen 5 aus in den Flügel hinein fortsetzt und nichts mit der am Anfang auf geführten ungewollten Schränkung des Segels zu tun hat.), zweitens das Segel im Normalflug ein gleichbleibendes Profil aufweist. Das Segel soll faltenfrei stehen. Hilfskonstruk tionen wie Segellatten sollen vermieden werden, drittens das riegel sich bei sehr kleinen Anstellwinkeln (Fall böen, Sturzflug) so verformt, daß diese Verformung ohne weitere Hilfsmittel ein ausreichend aufrichtendes Moment er zeugt. Firstly, in normal flight, all profile chords are parallel to each other, i.e. the flow is approached at the same angle of attack, as shown by the solid lines 3 in FIG. (Those for cornering safety and a controllable flow stall behavior required twisting of the wing was not shown, as it is only in the order of magnitude of two to three degrees, continues from the edge curve 5 into the wing and nothing with the one listed at the beginning has to do with unwanted twisting of the sail.), secondly, the sail has a constant profile in normal flight having. The sail should be crease-free. Auxiliary constructions such as battens should be avoided, thirdly, the bolt is locked at very small angles of attack (falling gusts, Dive) so deformed that this deformation generates a sufficiently righting moment without further aids.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Segel und Seitenrohr nach Anspruch 1 und 2 erreicht. Dabei werden vertikale Krümmung des Seitenrohres, horizontale Krümmung der Segeihinterkante J und horizontale Krümmung der Segelvorderkante, die die Größe ⁴ der Vorspannung des Seitenrohres bestimmt, so auf das ver - ; wendete Seitenrohr abgestimmt, daß das Segel im Flug völlig ^; faltenfrei steht, ein gleichmäßiges Profil konstruktiv vorher -This is achieved according to the invention by a sail and side tube according to claims 1 and 2. The vertical curvature of the side tube, horizontal curvature of the rear edge of the sail J and the horizontal curvature of the leading edge of the sail, which determines the size ^{4 of} the pretensioning of the side tube, are based on the ver -; turned side tube tuned that the sail fully in flight ^; stands wrinkle-free, a uniform profile constructively beforehand -

W.Graske
SegelW. Grass
sail

bestimmter Höhe aufweist, der Flügel keine unbeabsichtigten Schränkungen zeigt. Die Pnfilhöhe wird durch die Stärke der Krümmung des Schnittes der Segelhinterkante, sowie durch die Spannung, die ihr das Seitenrohr über den Randbogen erteilt, bestimmt. Segellatten, die die Segelhinterkante am Seitenrohr abstützen, sind nicht mehr nötig. Die Krümmung der Hinter kante nimmt vom Zentralrohr zum Flächenende hin kontinuierlich ab und geht dort gegen Null, weil der Auftrieb gleichermaßen verteilt ist und damit auch die Kraft, mit der er die hinteren Segelteile nach vorne ziehen will.has a certain height, the wing no unintentional Shows contractions. The Pnfilhöhe is determined by the strength of the Curvature of the cut of the rear edge of the sail, as well as the tension that the side tube gives it over the edge curve, certainly. Sail battens that support the rear edge of the sail on the side tube are no longer necessary. The curvature of the trailing edge decreases continuously from the central tube to the end of the surface and tends to zero there, because the lift is equally important is distributed and thus also the force with which he wants to pull the rear sail parts forward.

Geht der Gesamtauftrieb gegen Null, (z. B. Sturzflug) so geht auch seine, das Segel hochwölbende Wirkung gegen Null, die hinteren Segelteile werden durch die Vorspannung des Seiten rohres nach unten gezogen und nähern sich der durch Zentral rohr und Flächenende gebildeten Ebene. Dadurch erfahren die Profilsehnen Änderungen wie in 3 Fig. 5 dargestellt. Sie er halten einen S-Schlag mit gleichzeitiger Anstellwinkelver größerung; es entsteht ein aufrichtendes Moment um die Quer achse. (Die vor der Achse liegenden Profilteile erzeugen Dank Anstellwinkelvergrößerung wieder Auftrieb, die Wölbungsumkehr hinter der Querachse erzeugt Abtrieb.) So kann durch eine erfindungsgemäße Gestaltung des Flügels ein stabiles Flugverhalten und ein gleichmäßiges Segelprofil im Normalflug erzielt werden. Unerwünschte Schränkungen des Flügels werden vermieden. Die Flugleistungen verbessern sich dadurch erheblich. Der erhöhte Herstellungsaufwand für Segel und Seitenrohr wird durch den Verzicht auf Segellatten mehr als a^isgeglichen. Die Auf - und Abrüstzeiten verkürzen sich beträchtlich.If the total lift tends to zero (e.g. swooping), then its effect, which arches the sail, tends to zero, too rear parts of the sail are tube through the bias of the side pulled down and approach the plane formed by the central tube and surface end. As a result, the Profile chord changes as shown in Fig. 5. You receive an S-impact with simultaneous increase in angle of attack; a righting moment arises around the transverse axis. (The profile parts in front of the axis generate buoyancy again, the curvature reversal, thanks to the increase in the angle of attack behind the transverse axis generates downforce.) Thus, by a design of the wing according to the invention a stable flight behavior and a uniform sail profile can be achieved in normal flight. Unwanted restrictions of the Wings are avoided. This improves flight performance considerably. The increased manufacturing costs for sails and the side tube is more than balanced by the omission of battens. The setup and dismantling times are reduced considerably.

W.Graske . ·. W. Grass. ·.

Segel Zeichenörii'jirun^en iincj'iieippieleSail signörii'jirun ^ en iincj'iieippiele

Die Zeichnungen stellen dar:The drawings show:

Fig. 1 den Flügel eines herkömmlichen Hängegleiters im Flug mit der hochgewölbten Segelhinterkante und einigen einge zeichneten Profilsehnen zur Verdeutlichung der starken An 3tellwinkeldifferenzen im Segel. Dabei ist:Fig. 1 shows the wing of a conventional hang glider in flight with the arched trailing edge of the sail and some drawn in Profile tendons to illustrate the strong differences in the pitch angle in the sail. Where:

1 Zentralrohr1 central tube

2 Profilsehnen2 profile tendons

3 deren Projektion auf die Ebene, in der Zentralrohr und Seitenrohr liegen 4 Segel3 their projection onto the plane in which the central tube and side tube lie 4 sails

5 Bandbogen5 ribbon bows

6 Seitenrohr.6 side tube.

Fig. 2 zeigt die Auftriebsverteilungen, aufgetragen über der jeweiligen Krümmung des Flügels (Schnitt von Zentralrohr 1 zu Handbogen 5)· Die unterbrochene Schnittlinie 1-5 ist ein Kreisbogen und würde konstanten Auftrieb über der gesamten Spannweite erfordern, wie durch Linie 8 dargestellt. Tat^" ch lieh entspricht die Auftriebsverteilung der Linie 7, wobei sich das Segel wie im durchgezogenen Schnitt 1-5 wölbt.Fig. 2 shows the lift distributions plotted against the respective curvature of the wing (section from central tube 1 to hand bow 5) · The interrupted section line 1-5 is a Arc of circle and would require constant lift over the entire span as shown by line 8. Deed ^ "ch lent the lift distribution corresponds to line 7, whereby the sail arches as in the solid section 1-5.

Fig. 3 zeigt mit den durchgezogenen Linien dis Fläche, in der die Profilsehnen 2, bei Ausgestaltung des Seitenrohres nach Anspruch 1, liegen. ttit den unterbrochenen Linien zeigt sie die Fläche, in der die Profilsehnen 2 lägen, würde das Seiten rohr 6 in seiner Krümmung als schräger Zylinderschnitt aufge faßt. Man sieht erhebliche Anstellwinkeldifferenzen zwischen Innen - und Außenflügel.Fig. 3 shows with the solid lines the area in which the profile chords 2, in the configuration of the side tube according to claim 1, lie. tttit the broken lines shows it the area in which the profile chords 2 would lie, the side tube 6 would be grasped in its curvature as an oblique cylinder section. You can see significant differences in the angle of attack between Inner and outer wing.

Fig. 4- zeigt den Schnitt eines Segels nach Anspruch 2 im Auf riss. Dabei ist 1 das Zentralrohr, 5 der Randbogen, 6 das Seitenrohr (= Segelvorderkante), 9 die Segelhinterkante, 10 die Abstützstelle des Seitenrohres (von dort aus geht ein Spannseil zum Nasensporn, oder das Querrohr zum Zentralrohr).Fig. 4- shows the section of a sail according to claim 2 in crack. 1 is the central tube, 5 the edge curve, 6 the Side tube (= leading edge of the sail), 9 the trailing edge of the sail, 10 the support point of the side tube (from there a tension cable goes to the nasal spur, or the cross tube to the central tube).

Fig. 5 zeigt einen Flügel nach Anspruch 1 und 2. Wegen der Übersicht wurde die horizontale Krümmung der SegelhinterkanteFig. 5 shows a wing according to claim 1 and 2. Because of the The overview was the horizontal curvature of the trailing edge of the sail

W.Graske ... ... ., ·W.Grass ... ...., ·

nicht dargestellt. Es sind 2 wieder einige Profilsehnen im Normalflug, 3 zeigt die Sehnen in der Form, die sie bei Auf triebsverlust (Sturzflug) einnehmen. Man sieht einen ausge prägten S-Schlag der Sehnen, besonders im Mittelteil des Flügels mit Anstellwinkelvergrößerung vorne und Wölbungsum kehr hinten. So entsteht ein kräftig aufrichtendes Moment.not shown. There are 2 again some profile tendons in normal flight, 3 shows the tendons in the shape they had when they opened take loss of drive (nosedive). You can see a distinct one S-beat of the tendons, especially in the middle part of the wing with an increase in the angle of attack at the front and reversal of curvature rear. This creates a powerfully straightening moment.

Claims

sail

Side tube and sails for small aircraft such. B. Hanging glider with flexible wings, characterized by: 1) a vertically curved side tube. The curvature of the tube corresponds to the curvature of the surface that the sail wants to assume ± λ normal flight, so that the sail is flown along the span width everywhere at the same angle (= angle of attack). This is a continuously decreasing curvature from the central tube along the span, which approaches zero at the end of the surface. The concave side faces down.

The maximum height of the camber depends on the tension in the sail, which should prevail in normal flight. (Fig. 3 solid Lines; Fig. 2 solid section 1 - 5)

f. ( ) 2) a wing according to claim 1, the sail of which also has a curved section of the leading and trailing edges. The maximum curvature of the leading edge of the sail is at the support point (10) of the side tube. From then on, it decreases continuously towards the central tube and towards the wing earth, where it reaches zero in each case. It corresponds to the shape of a ge in the support point (10) held, tensioned arc.

The maximum curvature of the trailing edge of the sail is on the central tube and decreases continuously towards the end of the surface, in order to counteract there Zero to go. The side tube, edge curve and trailing edge of the sail are frictionally connected to each other at the wing tip. The concave side of the curves points backwards.

The side pipe is supported in this curve

When the leading edge of the sail is spread out, it receives a pre-tension and, like the bow of a string, tensions the rear Portions of the sail (hatched area in Fig. 4).