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Flugzeug mit schwenkbarer Tragfläche Die Erfindung betrifft ein Flugzeug
der Bauart, bei welcher wenigstens ein Teil jeder der Tragflächen um eine Achse
schwenkbar angelenkt ist, welche in einem Winkel zur Längssymmetrieebene des Flugzeuges
liegt und sich dieser in Richtung auf das rückwärtige Ende des Flugzeuges nähert.
Zweck dieser bekannten Anordnung ist, stoßweise auftretende aerodynamische Belastungen
der Tragfläche durch änderungen des Anströmwinkels, die automatisch begrenzt werden,
zu mildern, wobei die Erhaltung ges schwenkbaren Teiles der Tragfläche in einer
bestimmten Lage für eine gegebene aerodynamische Belastung durch eine elastische
und puffeind wirkende Vorrichtung erfolgt und die schwenkbaren Teile der beiden
Tragflächen miteinander durch eine ausgleichend wirkende Steuervorrichtung verbunden
sind, welche es ermöglicht, das Flugzeug widerstandsfähig gegenüber den störenden
Einwirkungen zu machen, welche bestrebt sind, das Flugzeug in seitlicher Richtung
zu kippen.
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Ein wesentliches Merkmal des Flugzeuges nach der Erfindhng besteht
darin, daß bei jeder der Tragflächen :die elastische und puffeind wirkende Vorrichtung
um die Schwenkachse herumliegend angeordnet ist.
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Infolge dieser Anordnung wird der Platzbedarf für die elastische Puffervorrichtung
besonders gering, da diese vollständig zwischen den beiden Teilen der Tragfläche
untergebracht ist. Dadurch wird auch der Umriß der Tragfläche nicht vergrößert werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einer vorzugsweisen Ausführungsform an Hand der Abbildungen. In diesen zeigt Abb.
r eine schematische Aufsicht auf ein Flugzeug nach der Erfindung,
Abb.
2 in perspektivischer Ansicht den vorderen Teil der Maschine, Abb. 3 ebenfalls in
perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, die Anlenkung des beweglichen
Teiles der Tragflächen, _Sbb. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 der Abb. 5 durch
die Anlenkungsanordnung, Abb. 5 eine entsprechende Aufsicht, teilweise im Schnitt,
nach der Linie 5-5 der Abb. 4, Ahb. 6 und 7 Querschnitte gemäß den Linien 6-6 und
7-7 der Abb. 5 in größerem Maßstab, Abb. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der
Abb. 5 in vergrößertem Maßstab und Abb. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Abb.
B.
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Das in -dem Ausführungsbeispiel dargestellte Flugzeug weist an beiden
Seiten des Rumpfes i von üblicher Ausbildung (Abb. i und 2) zwei vordere Tragflächen
auf, .deren jede aus einem fest mit dem Rumpf i verbundenen Teil 2 und einem um
die Achse X--X' bzw. Y-Y' schwenkbar an dem feisten Teil: angelenkten Teil 3 besteht.
Die Schwenkachsen bilden mit der Hauptsymmetrieebene M-Ml des Flugzeuges einen Winkel.
Sie schneiden sich in dieser Ebene in einem rückwärts der vorderen Tragflächen liegenden
Punkt A (Abb. i).
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Das Größenverhältnis des festen Teiles 2 zu dem beweglichen Teil 3
jeder Tragfläche kann innerhalb weiter Grenzen verschieden sein. Die festen Teile
2 können, wie dargestellt, eine Spannweite besitzen, die ausreicht, um die in profilierten
Hauben 4 angeordneten Motoren zu tragen.
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Jeder bewegliche Teil 3 trägt an seiner rückwärtigen Kante Klappen
5, 6, deren Zwecke weiter unten erläutert werden.
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An seinem rückwärtigen Teil ist das Flugzeug in der üblichen Weise
mit Stabilisierungsflossen7, 8 und mit Höhen- und Seitensteuern 7a, 8a ausgerüstet.
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In der schematischen Darstellung gemäß A Alb. 2 ist mit 9 der vordere
und mit io der rückwärtige Holm jedes festen Teiles 2 der Tragflächen bezeichnet.
Diese Holme durchdringen bei i i und 12 den Rumpf i, an dem sie befestigt sind.
Die Enden dieser Holme 9 und io sind in Abb. 3 und 5 erkennbar. Sie sind durch eine
oder mehrere rechtwinklige Rippen 13 und eine schräge Rippe 14 verbunden, welche
den Abschluß des festen Teiles 2 jeder Tragfläche darstellt.
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Der bewegliche Teil 3 jeder Tragfläche weist gleichfalls einen vorderen
Holm 15 und einen rückwärtigen Holm 16 auf, die über mehrere dazu rechtwinklige
Rippen und eine schräge Rippe 17, die parallel zu der schrägen Rippe 14 des festen
Teiles der Tragfläche verläuft, versteift sind.
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Die gelenkige Verbindung zwischen den schwenkbaren Teilen 3 jeder
Tragfläche mit ihrem festen Teil 2 erfolgt in der nachstehend beschriebenen Weise.
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Die beiden Holme 15 und 16 des schwenkbaren Teiles 3 der Tragfläche
sind durch Teile- i8 und i9 in Form von sehr starren kastenförmigen Gebilden verlängert.
Jeder dieser verlängernden Teile weist, wie Abb. 3, 5 und 6 erkennen lassen, eine
zylindrische Muffe 2o auf. Diese ist auf ihrer Innenfläche, wie bei :21 dargestellt,
mit Rillen versehen. In diesen Rillen ist mittels damit gekoppelter bizw. entsprechender
Rillen 22 eine Hülse 23 verkeilt. Diese ist durch einen Tei123R verlängert, dessen
.Außenfläche 24 glatt ist. Innen weisen die Teile 23 und 23a Rillen 25 auf, die
ihre Verblockung in entsprechenden Rillen 26 einer Welle 27 bewirken, deren Längsachse
die Achse X-XI oder Y-Yl darstellt.
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Vorzugsweise weicht die Anzahl der Außenrippen 22 der Hülse 23 um
eine oder mehrere Einheiten von der der Innenrippen bzw. Rillen 25 ab, wodurch eine
schrittweise Regelung der relativen Winkelstellung der Muffe 2o gegenüber der Welle
27 möglich wird.
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Der glatte Fortsatz 24 der Hülse 23, 23a dreht sich frei in einer
Hilfsbuchse 28 (Abb. 3, 5 und 7). Diese Hilfsbuchse 28 ist ihrerseits mittels Rillen
29. (Abb. 7) in einer gerillten zylindrischen Buchse 30 verblockt, die durch Schweißen
oder in anderer geeigneter Weise mit einem an dem Holm g oder io des zugehörigen
festen Teiles 2 der Tragfläche befestigten kappenartigen Hohlkörper 31 verbunden
ist.
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Die Holme 15 und 16 des schwenkbaren Teiles der Tragfläche sind über
die Hülse 23 und die Verriegelungen 21, 22 bis 25, 26, die insbesondere aus Abb.
6-ersichtlich sind, fest in bezug auf die Welle 27, und die Gesamtheit dieser Teile
dreht sich in der in bezug auf den festen Teil der Tragfläche ihrerseits festen
Hülse 28; wodurch die gewünschte Schwenkbarkeit des Teiles 3 gegenüber dem festen
Teile ,der Tragfläche um dieAchse X-Xl erzielt wird.
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Vorzugsweise besitzen die ausgekehlten Bohrungen der Buchsen 2o und
30 gleiche Durchmesser, gleiche Anzahl und gleichen Querschnitt der Auskehlungen,
so daß durch Auswechseln der Hülse 23 gegen eine auf ihrer ganzen Länge sowohl innen
wie außen mit Auskehlungen versehene Hülse eine starre Blockierung des schwenkbaren
Teiles 3 der Tragfläche gegenüber ihrem festen Teil erfolgen kann.
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Die schwenkbaren Teile 3 der beiden Tragflächen sind miteinander durch
folgende Anordnung verbunden: Auf jeder Welle 27 ist eine Trommel angeordnet, die
aus zwei Endflanschen 33, welche gegenüber der Welle über mit ihnen fest verbundene
Naben 34 drehbar sind, und aus einer durch Schweißen oder in sonst geeigneter Weise
mit. den Flanschen verbundenen Wandung 35 besteht. Diese Wandung 3-5 hat (Abb. 4)
auf dem Abschnitt cde kreisförmigen Querschnitt, während die Enden ba und fa parallel
zueinander verlaufen und miteinander ,durch eine Reihe von Nieten 36 od. dgl. verbunden
sind. Zwischen den Enden ist eine Stange 37 eingeklemmt, deren Querschnitt einen
zwischen den beiden Enden der Wandung 35 eingeklemmten Teil und einen sich ins Innere
der Trommel erstreckenden verbreiterten Teil von im wesentlichen W-förmigem Querschnitt
aufweist,
Die Trommel ist in ihrer Mitte durch ein Querblech 38
verstärkt. Auf diesem Blech sind zwei zu der Achse X-Xi konzentrische Ringe 39 befestigt,
deren kugelförmig gewölbte Innenflächen sich kugelgelenkartig auf einem Ring 4o
mit entsprechend kugelförmiger Außenfläche verschwenken können, der auf einer auf
die Welle 27 aufgeschobenen Versteifungshülse befestigt ist.
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Auf beiden Seiten .dieser zentralen Anordnung, welche die kugelgelenkartige
Unterstützung für die Trommel auf der Welle 27 bildet, sind zwei Stapel von die
relativen Schwenkbewegungen der Trommel abp.uffernden Vorrichtungen angeordnet.
Jeder dieser Stapel besteht aus einer gewissen Anzahl, nach dem Ausführungsbeispiel
fünf, von Rücken an Rücken zueinander angeordneten Einzelelementen, ,deren jedes
wieder, wie aus der Einzeldarstellung in Abb. 8 und 9 ersichtlich, aus zwei Einzelteilen
besteht, nämlich aus einer Scheibe 42 von kegelstumpfarti.gem Profil mit einem mittleren
Loch, welches mit einer Zahnung 45 versehen ist, durch die die Scheibe in den Auskehlungen
der Welle 27 verriegelt ist, und aus einem ebenen Flansch 44, der in radialer Richtung
durch eine Nase 4411 verlängert ist, die mit ihrem Ende in das Profil der Stange
37 mit einem entsprechenden Gegenprofil 45 eingreift.
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Der Kegelwinkel der Scheibe 42 jeder Puffervorrichtung und der Abstand
zwischen der Scheibe 42 und dem zugeordneten Flansch 44 sind so bemessen, daß :die
Spitze des verlängert gedachten Kegelstumpfmantels in der Ebene der Stirnfläche
liegt, welche der Flansch 44 bildet. Der zwischen jeder Scheibe 42 und :dem zugeordneten
Flansch 44 verbleibende Ringraum von trapezförmigem Querschnitt wird durch einen
Ring 46 aus plastischem Werkstorf, wie Kautschuk, ausgefüllt. Dieser Ring wird im
Ruhezustand nicht deformiert, jedoch liegen seine beiden Stirnflächen, von denen
die eine eben, die andere kegelstumpfförmig verläuft, an der Scheibe 42 und dem
Flansch 44 an und sind mit diesem durch ein Klebmittel oder durch Vulkanisieren
in an sich bekannter Weise verbunden.
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Die Gesamtheit jedes so gebildeten elastischen Stapels wird in der
Längsrichtung, lediglich um jegliches Spiel auszuschalten, durch eine Feder 47 zusammengedrückt
(A-bb. 3 und 5).
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Die den beiden Tragflächen zugeordneten Trommeln 35 sind miteinander
in folgender Weise verbunden: Auf jeder Trommel 35 ist ein pyramidenförmiger Kasten
48 befestigt, in dem ein Steg 49 liegt, weicher eine Verlängerung des Querblechs
38 der Trommel bildet. Dieser Steg 49 endet im Inneren des festen Teiles 2 der Tragfläche
in einem Beschlag 5o, auf welchem, um eine Achse 5 1 gelenkig, mittels eines
Gaibelgelenks 52 eine Pleuelstange 53 von regelbarer Länge angeordnet ist. Diese
Pleuelstange 53 ist an ihrem anderen Ende bei 54, wie Abb. 2 und 3 erkennen lassen,
an einem Hebel 55 angelenkt, der seinerseits auf eine Welle 56 aufgekeilt ist, die
sich in dem Holm 9, dreht. Auf die Welle 56 ist ein anderer Hebel 57 aufgekeilt.
Die den beiden Tragflächen zugeordneten Hebel 57 sind ihrerseits miteinander
durch ein Steuerseil 58 od.:dgl. verbunden, welches es ermöglicht, die Hebel 57
in zueinander entgegengesetztem Sinne zu verschwenken und demzufolge in gleicher
Weise die beiden gelenkigen Teile 3 der beiden Tragflächen. Das Steuersei158 ist
zu diesem Zweck bei 59 an einem Hebel 6o (Abb. 2) befestigt, der auf eine Welle
61 aufgekeilt ist, die von dem Piloten in dem einen oder anderen Sinne durch einen
Steuermechanismus verdreht werden kann, der aus einem auf die Achse 61 aufgekeilten
Hebel 62, einer Übertragungsstange 63 und einem über ein allseitig bewegliches Gelenk
65 mit einer Achse 66 verbundenen Hebel 64 besteht. Die Achse 66 ist mit dem Steuerrad
über einen Kegelradtrieb 67 verbunden.
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Vorzugsweise ist, um den Kraftaufwand des Piloten,bei Betätigung des
Steuerrades 68 zu verringern, in die Steuerkabel 58 zwischen dem Hebel 6o und jedem
der beiden Hebel 57, die den beiden Tragflächen zugeordnet sind, ein Servomotor
69 von an sich bekannter Bauart unter gelenkiger Verbindung eingeschaltet, durch
den es ermöglicht wird, daß der Pilot die Verstellungen der beiden Hebel 57 und
infolgedessen die in entgegengesetztem Sinne erfolgenden Verschwenkungen der beiden
schwenkbaren Teile 3 der beiden Tragflächen um die ihnen zugeordneten Achsen X-X'
und Y-Y1 schrittweise steuern kann.
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Die Wirkungsweise der Gesamtanordnung ist folgende:- Wenn die beiden
Teile 3 der Tragflächen mit .den festen Teilen 2 der Tragflächen durch die Buchsen
23 und 23a verbunden sind, ist jeder der Teile 3 um die zugehörige Achse X-X' oder
Y-Yl schwenkbar.
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Bei einer Fluggeschwindigkeit, für die die Maschine berechnet ist,
nehmen die beiden schwenkbaren Teile 3 eine bestimmte Gleichgewichtslage ein. Diese
ist mittels der mit Auskehlungen versehenen Buchse 23, 23a regelbar, welche es ermöglicht,
die Holme 15 und 16 des schwenkbaren Teiles 3 der Tragfläche gegenüber :der
als unbeweglich gedachten Welle 27 einzustellen. Wenn, wie oben erläutert, die Hülse
27 eine Anzahl von Außenauskehlungen 22 aufweist, die von der ihrer Innenauskehlungen
25 beispielsweise um eine Einheit abweicht, so kann man eine sehr genaue Regelung
dieser Gleichgewichtsstellung erhalten.
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Entsprechend den normalen, für eine gegebene und vorbestimmte Fluggeschwindigkeit
gegebenen Belastungen wird eine vorherige Regelung der Stellung (des schwenkbaren
Teiles 3 jeder Tragfläche vorgenommen. Wenn diese Belastungen sich durch Stoßeinwirkungen
auf die Tragfläche ändern, werden die schwenkbaren Teile der Tragflächen entsprechend
angehoben oder abgesenkt, indem sie sich um die Achse X-X' bzw. Y-Y1 verschwenken.
Die auf der Welle 27 verkeilten Befestigungskörper 18 und i9, sind bestrebt, diese
Welle zu verschwenken, und diese ihrerseits ist bestrebt, über die elastischen Verbindungen
42, 45, 44 die Trommel 35 in dem entsprechenden Sinne mitzunehmen.
Wegen
der -Zwischenschaltung des pyramidenförmigen Kastens 48 und der Gesamtheit der beschriebenen
Steuerorgane stützt sich dieseTrommel auf denn schwenkbaren Teil 3 des entgegengesetzten
Tragflügels ab, und wegen des sich hierbei ergebenden Widerstandes geben .die elastischen
Vorrichtungen unter Verdrehung der Ringe 45 elastisch nach, und die schwenkbaren
Teile 3 :der beiden Tragflächen nehmen eine neue Gleichgewichtslage ein.
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Der elastische Werkstoff, aus dem die Ringe 45 bestehen, wird durch
die Schwenkbewegung an allen Stellen gleich stark gedehnt, gleichgültig, wie groß
der Abstand der -betrachteten Stelle von der Achse X-Xi oder Y-Y1 ist, Wenn man
beispielsweise die beiden Begrenzungslinien C-D und F-F (Abb. 9) betrachtet, so
verlängern sich, wenn die Scheibe 42 sich gegenüber dem Flansch 44 verdreht, diese
Linien, und die beiden einander ähnlichen Dreiecke B C D- und B EF
gehen in zwei neue ähnliche Dreiecke über, wobei das Verhältnis konstant bleibt.
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Die Verbindung der beiden schwenkbaren Teile 3 der beiden Tragflächen
durch die beschriebene Steueranordnung ermöglicht es dem Piloten, durch Einwirkung
auf das Steuerrad68 dieQuersteuerung des Flugzeuges vorzunehmen.
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Wenn mit völlig festen Tragflächen geflogen werden soll, so genügt
es, jede Hülse 23, 23a durch eine auf ihrer ganzen- Länge außen mit- Auskehlungen
versehene Hülse zu ersetzen, die im- Eingriff mit den Buchsen 2o und 30 steht, wobei
die Hülse 28 in Fortfall kommt. In diesem Falle dient die äußere Klappe 5 jeder
der Tragflächen als Quersteuer; während sie, wenn der Teil 3 an dem festen Teil
angelenkt ist; als zusätzliche Steirerklappe dient.