DE102004062998B4

DE102004062998B4 - Flügel, insbesondere Tragflügel eines Flugzeugs, mit veränderlicher Profilform

Info

Publication number: DE102004062998B4
Application number: DE102004062998A
Authority: DE
Inventors: Martin Voglsinger; Juan Dipl.-Ing. Perez-Sanchez
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2024-12-23
Also published as: DE102004062998A1; US20060157623A1; US7918421B2

Abstract

Flügel, insbesondere Tragflügel eines Flugzeugs, mit veränderlicher Profilform, der eine erste Beplankung (11) und eine zweite Beplankung (12) und ein zwischen der ersten und der zweiten Beplankung (11, 12) angeordnetes und sich in Flügeltiefenrichtung (7) zwischen einem ersten Ende (4) und einem zweiten Ende (5) erstreckendes Tragwerk (10), dessen Gestalt zur Veränderung der Profilform mittels einer Antriebselemente (31; 91) umfassenden Antriebseinrichtung (30; 90) veränderbar ist, aufweist, wobei das Tragwerk (10) in Flügeltiefenrichtung (7) hintereinander angeordnete und an Verbindungsstellen (21, 22) miteinander gelenkig verbundene Rippen (20) enthält, die an ersten Verbindungsstellen (21) mit der ersten Beplankung (11) verbunden sind, und wobei zum Einstellen des veränderbaren Profils die gegenseitige Entfernung von nahe der zweiten Beplankung (12) befindlichen Verbindungsstellen (22) der Rippen (20) mittels der Antriebselemente (31; 91) veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rippen (20) an den zweiten Verbindungsstellen (22) jeweils gelenkig mit der zweiten Beplankung (12) verbunden sind,...

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügel, insbesondere einen Tragflügel eines Flugzeugs, mit veränderlicher Profilform.
Herkömmlich werden zur Veränderung des Profils eines Flügels, insbesondere des Tragflügels eines Flugzeugs, aber auch von Seiten- und Höhenrudern, dienende Steuerklappen als starre Flügelteile hergestellt. Durch diese erfolgt die Umlenkung der Strömung am Flügel aerodynamisch nicht optimal und außerdem ist die Lastverteilung nicht günstig, da die Anlenkung der Steuerklappe an einzelnen Anschlußstellen am Flügel zu verhältnismäßig großen lokalen Spannungen führt.
Aus der EP 1 205 383 A2 ist ein Flügel mit einem variablen Flügelbereich bekannt, der eine erste Beplankung und eine zweite Beplankung und eine zwischen diesen angeordnetes und sich in Flügeltiefenrichtung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckendes Tragwerk, dessen Gestalt zur Veränderung der Profilform mittels einer Antriebseinrichtung veränderbar ist, aufweist. Das Tragwerk enthält in Flügeltiefenrichtung hintereinander angeordnete und an Verbindungsstellen miteinander gelenkig verbundene Rippen, die an ersten Verbindungsstellen mit der ersten Beplankung verbunden sind. Zum Einstellen des veränderbaren Profils ist die gegenseitige Entfernung von nahe der zweiten Beplankung befindlichen zweiten Verbindungsstellen der Rippen mittels in der Antriebseinrichtung enthaltenen Antriebselementen veränderbar. Bei dem bekannten Flügel sind zwischen der ersten Beplankung und der zweiten Beplankung Holme vorgesehen, welche jeweils mit der ersten Beplankung und der zweiten Beplankung gelenkig verbunden sind und zusammen mit diesen sogenannte Torsionskästen bilden, welche die Beplankungen miteinander verbinden und gleichzeitig bei der Veränderung des Flügelprofils eine Relativbewegung zwischen diesen gestatten. Die Rippen des Tragwerks selbst sind mit der zweiten Beplankung nicht verbunden. Weiter sind bei dem bekannten Flügel die beiden Beplankungen an dem einen Ende beispielsweise an einem Flügelkasten festgelegt und an diesem Ende nicht relativ zueinander verschieblich, während sie am anderen Ende relativ zueinander verschieblich an einem Flügelendstück festgelegt sind. Im Bereich dieses Endstücks sind die beiden Beplankungen durch Abstandshalter aneinander gehalten, welche einerseits eine Verbindung der beiden Beplankungen in Richtung der Flügeldicke gewährleisten und andererseits aber eine gegenseitige Verschiebung derselben in Flügelsehnenrichtung bei Veränderung der Profilform des Flügels ermöglichen.
Weiter ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 103 25 950 A1 ein Flügel, insbesondere Tragflügel eines Flugzeugs, mit veränderbarem Profil beschrieben, der eine erste Beplankung und eine dieser gegenüberliegende zweite Beplankung und ein zwischen diesen angeordnetes Tragwerk umfaßt, dessen Gestalt zur Veränderung der Profilform mittels einer Antriebseinrichtung veränderbar ist. Auch dieses Tragwerk umfaßt eine Anzahl von an Verbindungsstellen miteinander gelenkig verbundenen Rippen, die an ersten Verbindungsstellen mit der ersten Beplankung verbunden sind. Zum Einstellen des veränderbaren Profils ist die gegenseitige Entfernung von nahe der zweiten Beplankung befindlichen Verbindungsstellen der Rippen mittels in der Antriebseinrichtung enthaltenen Antriebselementen veränderbar. Die erste und zweite Beplankung sind durch gelenkig mit diesen gekoppelte Holme oder durch Abstandshalter so miteinander verbunden, dass sie zur Aufnahme einer bei Profiländerung auftretenden Längenverschiebung in der Lage sind. Bei dem Flügel dieses älteren Rechts ist der flexible Bereich nahe dem Flügelende angeordnet, wobei er schräg zur Flügeltiefenrichtung von der Flügelvorderkante zur Flügelhinterkante verläuft und dadurch in einer Richtung verstellbar ist, die sowohl eine Komponente in Flügeltiefenrichtung als auch eine Komponente in Spannweitenrichtung enthält.
Aus der DE 199 36 721 A1 ist ein Tragflügelprofil mit adaptiver Wölbung bekannt, das eine Profilkante, zwei von der Profilkante ausgehende Hautfelder und senkrecht zur Profilkante verlaufende Rippen aufweist, wobei die Rippen scheibenähnliche Elemente umfassen, deren Scheibenflächen senkrecht zur Profilkante ausgerichtet sind und die um parallel zur Profilkante verlaufende Gelenkachsen verdrehbar sind. Die die Rippen bildenden scheibenähnlichen Elemente haben eine im wesentliche dreieckige Form und sind an einer Seite mittels Gelenkachsen einerseits mit dem einen Hautfeld des Tragflügelprofils gelenkig verbunden und mit dem jeweils benachbarten scheibenähnlichen Element gekoppelt, an der gegenüberliegenden Spitze der scheibenähnlichen Elemente sind diese über dritte Gelenkachsen mit einer längenveränderlichen Längsstruktur drehbar und gelenkig verbunden. Diese längenveränderliche Längsstruktur dient zur Kompensation der Längenveränderung im Bereich des anderen Hautfeldes bei der Verwölbung des Tragflügelprofils. Das Hautfeld ist mittels einer Roll- oder Gleiteinrichtung seinerseits gegenüber der besagten längenveränderlichen Längsstruktur verschiebbar gelagert.
Die DE 27 13 902 A1 beschreibt einen Tragflügel mit einer verformbaren Flügelnase, bei dem eine Anzahl von sich parallel zur Flügelvorderkante erstreckenden Profilsegmenten mittels trapezförmiger, scheibenähnlicher Rippenelemente gelenkig miteinander verbunden sind. Eine Hautbeplankung an der Unterseite der Segmente ist mit den scheibenförmigen Rippenelementen fest verbunden, an der Oberseite sind die scheibenförmigen Rippenelemente mittels einer Rollenlagerung gegen dem oberen Hautfeld verschiebbar gelagert, um eine Längenänderung bei Verstellung der Flügelwölbung zu kompensieren.
Weitere Flügel mit formvariablen Profilbereichen sind aus der DE 103 17 258 A1 , der DE 298 06 408 U1 sowie aus der WO 02/47976 A2 bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flügel, insbesondere Tragflügel eines Flugzeugs, mit veränderbarem Profil zu schaffen, welcher verbesserte aerodynamische Eigenschaften bei möglichst geringem Gewicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Flügel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Erfindungsgemäßen Flügels sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Erfindung wird ein Flügel, insbesondere Tragflügel eines Flugzeugs, mit veränderlicher Profilform geschaffen, der eine erste Beplankung und eine zweite Beplankung und ein zwischen der ersten und der zweiten Beplankung angeordnetes und sich in Flügeltiefenrichtung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckendes Tragwerk, dessen Gestalt zur Veränderung der Profilform mittels einer Antriebselemente umfassenden Antriebseinrichtung veränderbar ist, aufweist, wobei das Tragwerk in Flügeltiefenrichtung hintereinander angeordnete und an Verbindungsstellen miteinander gelenkig verbundene Rippen enthält, die an ersten Verbindungsstellen mit der ersten Beplankung verbunden sind, und wobei zum Einstellen des veränderbaren Profils die gegenseitige Entfernung von nahe der zweiten Beplankung befindlichen Verbindungsstellen der Rippen mittels der Antriebselemente veränderbar ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen,
dass die Rippen an den zweiten Verbindungsstellen jeweils gelenkig mit der zweiten Beplankung verbunden sind,
dass die Rippen an den zweiten Verbindungsstellen jeweils bezüglich der Flügeltiefenrichtung schwimmend mit der zweiten Beplankung verbunden sind und die zweite Beplankung durch eine in Flügeltiefenrichtung längeneutrale, flexible Deckhaut gebildet ist, und
dass zur schwimmenden Lagerung der zweiten Verbindungsstellen an der zweiten Beplankung abrollbare Anlagemittel und eine um das abrollbare Anlagemittel herum gelegte flexible Bandanordnung vorgesehen sind, wobei die um das abrollbare Anlagemittel herum gelegte flexible Bandanordnung an der zweiten Beplankung festgelegt ist, und wobei durch das abrollbare Anlagemittel und die um diese herum gelegte flexible Bandanordnung eine spielfreie Gelenkverbindung zur Kompensation von Relativbewegung zwischen den zweiten Verbindungsstellen der Rippen und der zweiten Beplankung gebildet ist.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Flügels ist es, dass bei diesem die Lastverteilung gleichmäßig erfolgt, so dass große lokale Spannungen und der damit verbundene konstruktive Aufwand vermieden werden können.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Rippen des Tragwerks abwechselnd an den ersten Verbindungsstellen mit der ersten Beplankung und an den zweiten Verbindungsstellen mit der zweiten Beplankung verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Rippen im Querschnitt im wesentlichen V-förmig angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform bilden die Rippen mit der ersten Beplankung im Querschnitt im wesentlichen dreieckige Zellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die zur schwimmenden Lagerung der zweiten Verbindungsstellen an der zweiten Beplankung vorgesehenen abrollbaren Anlagemittel in Form eines Zylinders oder Kegelstumpfs ausgebildet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist an dem abrollbaren Anlagemittel eine in Flügeltiefenrichtung verlaufende, mit einem mit der ersten Beplankung oder mit einem an dem zweiten Ende des Tragwerks vorgesehenen Endstück verbundenen Führungsmittel zusammenwirkende Führungsbahn vorgesehen, durch die eine spielfreie Gelenkverbindung zur Kompensation von Relativbewegungen zwischen den Beplankungen und/oder zwischen den zweiten Verbindungsstellen und der zweiten Beplankung gebildet ist.
Der erfindungsgemäße Flügel kann dadurch weitergebildet sein, dass an dem zweiten Ende des Tragwerks eine Längenausgleichseinrichtung vorgesehen ist, um die Beplankung zumindest in einem eingefahrenen Zustand überlappend auf einem an dem zweiten Ende des Tragwerks vorgesehenen Endstück zu halten.
Dies kann dadurch weitergebildet sein, dass ein mit der ersten Beplankung fest verbundenes Führungselement mit einer Führungsbahn vorgesehen ist, die zur Ausbildung einer Gleitführung mit einem Stift zusammenwirkt, welcher mit der zweiten Beplankung über eine Halterung verbunden ist.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flügels ist an dem zweiten Ende des Tragwerks ein Profilendstück vorgesehen, das fugenfrei mit der durch die letzte Rippe und die erste und zweite Beplankung gebildeten letzten Zelle des Flügelprofils verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Antriebseinrichtung in der Flügeltiefenrichtung ein- und ausfahrbare Antriebselemente, die mit den im Bereich der zweiten Beplankung angeordneten Verbindungsstellen verbunden sind, um deren Abstände zueinander zu verändern.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flügels umfasst die Antriebseinrichtung zumindest zwei sich in der Flügeltiefenrichtung erstreckende Knickstrebengestänge, die mit den im Bereich der zweiten Beplankung angeordneten jeweiligen zweiten Verbindungsstellen verbunden sind, wobei mit dem Knickstrebengestänge gekoppelte, quer zu der Flügeltiefenrichtung ein- und ausfahrbare Antriebselemente vorgesehen sind, durch welche die Abstände der zweiten Verbindungsstellen zueinander über das Knickstrebengestänge veränderbar sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Gelenke zur Verbindung der Rippen untereinander elastische Gelenke.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Gelenke zur Verbindung der Rippen mit der ersten Beplankung elastische Gelenke.
Schließlich können gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Gelenke zur Verbindung der zweiten Verbindungsstellen mit den Antriebselementen der Antriebseinrichtung elastische Gelenke sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flügels ist zwischen der ersten Beplankung und der zweiten Beplankung ein Abstandshalter vorgesehen, durch den die Beplankungen in einem vorgegebenen Abstand gehalten werden und gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen diesen bei Veränderung des Flügelprofils ermöglicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hiervon enthält der Abstandshalter ein walzenförmiges Element und eine flexible Bandanordnung zur Führung des walzenförmigen Elements im Sinne einer Rollbewegung des walzenförmigen Elements zwischen der ersten Beplankung und der zweiten Beplankung bei einer Relativbewegung zwischen diesen.
Die flexible Bandanordnung kann mindestens ein um das walzenförmige Element herumgeführtes und mit seinen Enden an der ersten bzw. der zweiten Beplankung festgelegtes flexibles Band enthalten.
Dabei kann das walzenförmige Element mittig geteilt und das flexible Band unter Umkehrung des Wickelsinns durch die Mitte des walzenförmigen Elements und verschiedensinnig jeweils halb um dieses herum geführt sein.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes einer Ausführungsform eines Tragflügels mit veränderlichem Profil mit einer ersten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung zur Verformung desselben, wobei die Darstellung in einer Sicht schräg von unten erfolgt, die Beplankung auf der dem Betrachter zugewandten Seite in der Darstellung weggelassen und sich der Tragflügel in einem nach oben gewölbten Verformungszustand befindet;
2a) eine perspektivische Darstellung des Tragflügelabschnitts nach 1, wobei die Darstellung wiederum in einer Sicht schräg von unten erfolgt, die Beplankung auf der dem Betrachter zugewandten Seite in der Darstellung weggelassen ist und sich der Tragflügel in einem nach unten gewölbten Verformungszustand befindet;
2b) eine perspektivische Darstellung des Tragflügelabschnitts nach 1, wobei die Darstellung in einer Sicht schräg von oben erfolgt, und der Tragflügel sich in einem nach oben gewölbten Verformungszustand entsprechend dem in 1 gezeigten Verformungszustand befindet;
3a) und b) Längsschnitte durch den Tragflügel von 1 in einem nach unten gewölbten Verformungszustand bzw. in einem nach oben gewölbten Verformungszustand;
4 eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tragflügels mit einer zweiten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung zur Verformung des Tragflügels, wobei die Darstellung in einer Sicht schräg von unten erfolgt, die Beplankung auf der dem Betrachter zugewandten Seite in der Darstellung weggelassen ist und sich der Tragflügel in einem neutralen Verformungszustand befindet;
5 eine perspektivische Darstellung des Tragflügelabschnitts nach 4, wobei die Darstellung in einer Sicht schräg von oben erfolgt;
6a) und b) perspektivische Darstellungen einer Längenausgleichseinrichtung für das freie Ende des Tragflügels in einer Darstellung schräg von oben bzw. schräg von unten;
7 und 8 seitliche Schnittansichten von Abstandshaltern, welche die erste Beplankung und die zweite Beplankung eines Flügels unter einem vorgegebenen Abstand halten und gleichzeitig eine Relativverschiebung der beiden in einer vorgegebenen Richtung gegeneinander gestatten.
Der in den 1 bis 5 dargestellte Tragflügel 1 umfasst ein erstes Ende 4 mit einer Anschlussstelle 3, die zur Befestigung des Flügels an einem Bauteil oder Strukturteil eines Fluggeräts vorgesehen ist, und ein zweites Ende 5, das ein freies Ende ist. Die Anschlussstelle 3 ist in geeigneter Weise ausgebildet, beispielsweise mit einem Auge, das mittels eines Bolzens an dem Strukturteil des Fluggeräts festgelegt wird. Das erste Ende 4 ist bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel als ein in Strömungsrichtung 6 gesehen vorderes und das zweite Ende 5 als ein in Strömungsrichtung 6 gesehen hinteres Ende vorgesehen. Der Flügel 1 kann gemäß anderen Ausführungsbeipielen jedoch auch derart angeordnet sein, dass das zweite Ende 5 der Strömungsrichtung 6 entgegengerichtet ist.
Der Flügel 1 kann ein Tragflügel, ein Seiten- oder Höhenruder oder eine sonstige aerodynamisch oder hydrodynamisch wirksame Steuerfläche sein. Der Einsatz ist nicht auf Fluggeräte beschränkt, die Prinzipien gelten für Trag- und Steuerflächen jeder Art, welche aerodynamisch oder hydrodynamisch mit einem fluiden Medium zusammenwirken, wie es bei Luft- und Raumfahrzeugen, bei Schiffen oder bei anderen mit einem Fluid zusammenwirkenden Geräten, etwa auch bei einem Windkraftwerk o. ä. der Fall ist. Das veränderbare Profil kann auch Teil oder Abschnitt eines größeren Tragflügels sein.
Der Flügel 1 umfasst eine erste Beplankung 11 und eine zweite Beplankung 12. Die erste Beplankung 11 ist lasttragend, d. h. ein Tragwerk 10, welches den Verformungszustand des Flügels 1 bestimmt, ist an die erste Beplankung 11 angekoppelt. Zudem ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass zur Bewerkstelligung der Veränderungen des Verformungszustandes des Flügels 1 die erste Beplankung 11 in ihrer Ausdehnung oder Länge in Flügeltiefenrichtung 7 unveränderlich ist. Demgegenüber wird, allgemein formuliert, die Änderung des Verformungszustandes über eine Veränderung der Lage der Elemente des Tragwerks 10 zueinander sowie durch eine Veränderung der Länge der zweiten Beplankung 12 in Flügeltiefenrichtung erzielt.
Das Tragwerk 10 umfasst Rippen oder Holme 20, die in 1 einzeln mit den Bezugszeichen 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h, 20i bezeichnet sind. Jede Rippe 20 verläuft in Spannweitenrichtung 9 über einen Teil oder über die gesamte Spannweite des Flügels 1. Die einzelnen Rippen 20 sind in Flügeltiefenrichtung 7 derart V-förmig aneinander gereiht, dass sie nacheinander abwechselnd von einer Beplankung 11 zur anderen Beplankung 12 und umgekehrt verlaufen. Die Rippen 20 bilden somit eine Art von in Flügeltiefenrichtung 7 verlaufendem Faltenwurf.
Zwischen jeweils zwei Rippen 20 gibt es jeweils erste Verbindungsstellen 21 an der ersten Beplankung 11 und zweite Verbindungsstellen 22 analer zweiten Beplankung 12. An den ersten Verbindungsstellen 21 sind nicht nur zwei Rippen 20 miteinander, sondern auch mit der ersten Beplankung 11 verbunden. Die ersten Verbindungsstellen 21 sind dabei vorzugsweise als elastische Gelenke ausgebildet. Bei einer Veränderung des Verformungszustandes des Flügels 1 bleiben die Abstände der benachbarten ersten Verbindungsstellen 21 entlang der ersten Beplankung 11 konstant.
Die Veränderung des Verformungszustandes des Flügels 1, d. h. von dessen Profilform, wird über eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung mit gegebenenfalls Regelungsfunktionen erreicht, die über entsprechende Vorgaben Stellsignale für eine Antriebseinrichtung 30 bzw. 90 mit Antriebselementen 31 bzw. 91 generiert. Dazu sind die an den Rippen 20 vorgesehenen zweiten Verbindungsstellen derart mit den Antriebselementen 31 bzw. 91 gekoppelt und über diese miteinander verbunden, dass sich die Abstände in Flügeltiefenrichtung von jeweils benachbarten zweiten Verbindungsstellen 22 verändern. Zum Verändern des Verformungszustandes des Flügels 1 bzw. des Flügelabschnitts 1a werden also die Abstände in Flügeltiefenrichtung benachbarter, an der zweiten Beplankung 12 liegender zweiter Verbindungsstellen 22 mittels der Antriebselemente 31 bzw. 91 verändert, während die Abstände in Flügeltiefenrichtung von benachbarten, an der ersten Beplankung 11 liegenden ersten Verbindungsstellen 21 unverändert bleiben.
Damit bei einer Veränderung der Abstände der zweiten Verbindungsstellen 22 an der zweiten Beplankung 12 zueinander gleichzeitig die Abstände der ersten Verbindungsstellen 21 an der ersten Beplankung 11 zueinander gewährleistet sind, ist die erste Beplankung 11 mit einer ausreichenden Steifigkeit ausgebildet. Dazu können sich in Flügeltiefenrichtung 7 erstreckende Versteifungsrippen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, oder eine entsprechende Steifigkeit kann alternativ oder zusätzlich auch durch entsprechende Werkstoffe und/oder Werkstoffdicken erreicht werden.
Die Rippen 20 sind als steife Elemente ausgebildet, d. h. bei Veränderung des Verformungszustands des Flügels 1 und auf Grund äußerer Lasten und des dynamischen Verhaltens des Flügels 1 sollen Durchbiegungen und Verwindungen der Rippen 20 möglichst nicht auftreten.
Die Antriebseinrichtung 30 bzw. 90 zur Veränderung des Verformungszustandes und damit der Profilform des Flügels 1 kann auf unterschiedliche Art ausgebildet sein.
In der Ausführungsform, die in den 1 bis 3 dargestellt ist, sind die in der Antriebseinrichtung 30 enthaltenen Antriebselemente 31 Stellglieder, die lineare, d. h. translatorische Stellbewegungen ausführen. Dazu sind die Antriebselemente 31 über Ankopplungsstellen 37 direkt oder nahe an den zweiten Verbindungsstellen 22 der Rippen 20 mittels geeigneter Gelenke 38 angekoppelt. Die an den zweiten Verbindungsstellen 22 liegenden Enden der Rippen 20 sind über Gelenke 42 auch an die zweite Beplankung 12 angekoppelt. Je nach der Ausführungsform können die Gelenke 38 und 42 als ein einziges oder als zwei getrennte ausgebildet sein. Die Gelenke 38 und/oder 42 können als elastische Gelenke ausgebildet sein, d. h. dass diese durch eine Flexibilität des Materials realisiert sind, welches lokal im Bereich der Ankopplungsstelle 37 zur Ankopplung einer Rippe 20 an ein Antriebselement 31 und/oder der zweiten Verbindungsstellen 22 der Rippen 20 vorgesehen ist. Alternativ können auch Scharniergelenke oder Gelenke anderer Art vorgesehen sein.
Eine andere Ausführungsform der Antriebseinrichtung 90 ist in 4 dargestellt. Dabei sind Antriebselemente 91 zur Veränderung eines quer zur Flügeltiefenrichtung verlaufenden Verstellwegs zwischen einem ersten Scherengestänge 92a und einem zweiten Scherengestänge 92b angeordnet. Die Scherengestänge 92a, 92b sind jeweils durch Stangen 93 gebildet, die im wesentlichen in Flügeltiefenrichtung 7 verlaufen, nämlich unter einem Winkel zu dieser, so dass sie eine Komponente in Flügeltiefenrichtung und eine Komponente quer zur Flügeltiefenrichtung haben. Eine Betätigung der Antriebselemente 21 quer zur Flügeltiefenrichtung verkürzt oder verlängert deren Komponente in Flügeltiefenrichtung 7, und somit die Abstände der zweiten Verbindungsstellen 22 an der zweiten Beplankung 12 in der Flügeltiefenrichtung 7. Diese Stangen 93 sind an ihren gegenseitigen Ankopplungsstellen gelenkig miteinander und mit den Antriebselementen 91 gekoppelt, vorzugsweise durch elastische Gelenke oder durch Scharniere oder auf eine ähnliche Weise. Außerdem sind die Stangen 93 mit den zweiten Verbindungsstellen 22 der Rippen 20 im Bereich der zweiten Beplankung 12 gelenkig verbunden, wobei ebenfalls vorzugsweise elastische Gelenke verwendet werden, jedoch auch Scharniere oder Gelenke anderer Art zum Einsatz kommen können.
Damit ein Ausgleich der Längenänderung der zweiten Beplankung 12 zwischen dem ersten Ende 4 und dem zweiten Ende 5 und damit gegenüber der längenneutralen ersten Beplankung 11 bei einer Veränderung der Abstände der zweiten Verbindungsstellen 22 in Flügeltiefenrichtung 7 zueinander stattfinden kann, sind verschiedene Maßnahmen möglich.
Gemäß einer ersten Alternative kann die zweite Beplankung 12 in sich längenneutral und beispielsweise am zweiten Ende 5 eine Längenausgleichseinrichtung 50 vorgesehen sein.
Gemäß einer anderen Alternative kann die zweite Beplankung 12 in Form von mehreren in Flügeltiefenrichtung 7 hintereinander angeordneten Beplankungsabschnitten 12a, 12b, 12c vorgesehen sein.
Schließlich kann für die Beplankung 12 eine zumindest in Flügeltiefenrichtung 7 elastische Deckhaut vorgesehen sein, welche die besagte Längenänderung kompensiert.
Fallweise kann die Lagerung der Rippen 20 an der zweiten Beplankung 12 im Bereich der zweiten Verbindungsstellen 22 fest oder schwimmend bezüglich der Flügeltiefenrichtung erfolgen.
Bei einer ersten Ausführungsform, die in den 6a) und 6b) gezeigt ist, ist an dem zweiten Ende 5 eine Längenausgleichseinrichtung 50 vorgesehen, welche die Funktion hat, zumindest eine der beiden, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die zweite Beplankung 12, teilweise überlappend auf einem Endstück 51 verschiebbar und die beiden Beplankungen 11, 12 zueinander in einem vorbestimmten Abstand zu halten.
In Flügeltiefenrichtung 7 gesehen vor dem Endstück 51 ist zwischen den Beplankungen 11, 12 ein Führungselement 53 mit einer Führungsbahn, beispielsweise einer Nut oder schlitzförmigen Ausnehmung 54 angeordnet, welches mit der ersten Beplankung 11 vorzugsweise fest verbunden ist. Die Führungsbahn 54 wirkt im Sinne einer Gleitführung mit einem Stift 55 zusammen, der mit der zweiten Beplankung 12 über eine Halterung 57 verbunden ist. Diese Halterung 57 ist bei der dargestellten Ausführungsform gebildet durch eine Platte 59, die auf der zur Führungseinrichtung 50 entgegengesetzt liegenden Seite der zweiten Beplankung 12 in einer Vertiefung 59a angeordnet ist. Eine Klammer 58 umfasst sowohl die Platte 59 als auch den Stift 55, wodurch die Führungseinrichtung 50 und somit die zweite Beplankung 12 in einem vorgegebenen Abstand zu der ersten Beplankung 11 gehalten ist. Dabei liegt die erste Beplankung 11 mit einem Endabschnitt auf einer ersten Anlagefläche 51a und die zweite Beplankung 12 mit ihrem Endabschnitt auf einer zweiten Anlagefläche 51b des Endstücks 51 an.
In den 6a) und b) sind weiterhin Abstandshalter 182; 282 zu sehen, die zwischen der ersten Beplankung 11 und der zweiten Beplankung 12 vorgesehen sein können, und durch die die Beplankungen 11, 12 in einem vorgegebenen Abstand zueinander gehalten werden und gleichzeitig eine Relativbewegung zu diesen bei Veränderung des Flügelprofils möglich ist.
Diese Abstandshalter 181; 281, von denen in den 7 und 8 zwei Ausführungsformen dargestellt sind, enthalten jeweils ein walzenförmiges Element 182; 282 und eine flexible Bandanordnung 183a, 183b; 283a, 283b zur Führung des walzenförmigen Elements 182; 282 im Sinne einer Rollbewegung derselben zwischen den Beplankungen 11, 12 bei einer Relativbewegung zwischen diesen. Die flexible Bandanordnung 183a, 183b; 283a, 283b enthält mindestens ein um das walzenförmige Element 182; 282 herumgeführtes und mit seinen Enden an der ersten Beplankung 11 bzw. der zweiten Beplankung 12 festgelegtes flexibles Band bzw. Federband.
Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist das walzenförmige Element 282 mittig geteilt und das flexible Band 283a, 283b ist unter Umkehrung des Wickelsinns durch die Mitte des walzenförmigen Elements 282 und verschiedensinnig jeweils halb um dieses herum geführt.
Die 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher die zweiten Verbindungsstellen 22 an der zweiten Beplankung 12 schwimmend gelagert sind, d. h. eine Verschiebung der zweiten Verbindungsstellen 22 gegen die zweite Beplankung 12 in Flügeltiefenrichtung möglich ist, um die Längenänderung zwischen den zweiten Verbindungsstellen 22 benachbarter Rippen 20 gegenüber der zweiten Beplankung 12 zu kompensieren. Hier ist ein abrollbares Anlagemittel in Form eines walzenförmigen Elements, etwa eines Zylinders oder eines Kegelstumpfs 82 vorgesehen, um welches eine flexible Bandanordnung in Form eines Federbands 71 herum gelegt ist. Sich an diesem bildende frei Federarme 83a, 83b sind an der zweiten Beplankung 12 festgelegt und gegen diese vorgespannt. Auf diese Weise erfolgt eine Abrollbewegung des walzenförmigen Elements 82 gegenüber der zweiten Beplankung 12, die mit einer gegenseitigen Längsverschiebung im Sinne der besagten schwimmenden Lagerung verbunden ist.

1: Flügel
3: Anschlussstelle
4: erstes Ende
5: zweites Ende
6: Strömungsrichtung
7: Flügeltiefenrichtung
8: Flügeldickenrichtung
9: Spannweitenrichtung
10: Tragwerk
11: erste Beplankung
12: zweite Beplankung
20: Rippe
21: erste Verbindungsstelle
22: zweite Verbindungsstelle
30: Antriebseinrichtung
31: Antriebselement
35: Ankopplungsstelle
37: Ankopplungsstelle
38: Gelenk
41: Gelenk
42: Gelenk
50: Längenausgleichseinrichtung
51: Endstück
51a, b: Anlageflächen
53: Führungselement
54: Führungsbahn
55: Stift
57: Halterung
58: Klammer
59: Platte
59a: Vertiefung
70: Abstandhalter
71: Federband
72: Anlagemittel
82: Anlagemittel
83: Federarme
84: Führungsbahn
85: Führungsmittel
90: Antriebseinrichtung
91: Antriebselement
92: Knickstrebengestänge
93: Stangen
181; 281: Abstandshalter
182; 282: walzenförmiges Element
183a; 283a: flexible Bandanordnung
183b; 283b: flexible Bandanordnung

Claims

Flügel, insbesondere Tragflügel eines Flugzeugs, mit veränderlicher Profilform, der eine erste Beplankung (11) und eine zweite Beplankung (12) und ein zwischen der ersten und der zweiten Beplankung (11, 12) angeordnetes und sich in Flügeltiefenrichtung (7) zwischen einem ersten Ende (4) und einem zweiten Ende (5) erstreckendes Tragwerk (10), dessen Gestalt zur Veränderung der Profilform mittels einer Antriebselemente (31; 91) umfassenden Antriebseinrichtung (30; 90) veränderbar ist, aufweist, wobei das Tragwerk (10) in Flügeltiefenrichtung (7) hintereinander angeordnete und an Verbindungsstellen (21, 22) miteinander gelenkig verbundene Rippen (20) enthält, die an ersten Verbindungsstellen (21) mit der ersten Beplankung (11) verbunden sind, und wobei zum Einstellen des veränderbaren Profils die gegenseitige Entfernung von nahe der zweiten Beplankung (12) befindlichen Verbindungsstellen (22) der Rippen (20) mittels der Antriebselemente (31; 91) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (20) an den zweiten Verbindungsstellen (22) jeweils gelenkig mit der zweiten Beplankung (12) verbunden sind, dass die Rippen (20) an den zweiten Verbindungsstellen (22) jeweils bezüglich der Flügeltiefenrichtung (7) schwimmend mit der zweiten Beplankung (12) verbunden sind und die zweite Beplankung (12) durch eine in Flügeltiefenrichtung (7) längeneutrale, flexible Deckhaut gebildet ist, und dass zur schwimmenden Lagerung der zweiten Verbindungsstellen (22) an der zweiten Beplankung (12) abrollbare Anlagemittel (72; 82) und eine um das abrollbare Anlagemittel herum gelegte flexible Bandanordnung (71) vorgesehen sind, wobei die um das abrollbare Anlagemittel (72; 82) herum gelegte flexible Bandanordnung (71) an der zweiten Beplankung (12) festgelegt ist, und wobei durch das abrollbare Anlagemittel (72; 82) und die um diese herum gelegte flexible Bandanordnung (71) eine spielfreie Gelenkverbindung zur Kompensation von Relativbewegung zwischen den zweiten Verbindungsstellen (22) der Rippen (20) und der zweiten Beplankung (12) gebildet ist.
Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (20) abwechselnd an den ersten Verbindungsstellen (21) mit der ersten Beplankung (11) und an den zweiten Verbindungsstellen (22) mit der zweiten Beplankung (12) verbunden sind.
Flügel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (20) im Querschnitt im wesentlichen V-förmig angeordnet sind.
Flügel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (20) mit der ersten Beplankung (11) im Querschnitt im wesentlichen dreieckige Zellen bilden.
Flügel nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur schwimmenden Lagerung der zweiten Verbindungsstellen (22) an der zweiten Beplankung (12) vorgesehenen abrollbaren Anlagemittel in Form eines Zylinders oder Kegelstumps (72; 82) ausgebildet sind.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem abrollbaren Anlagemittel (72; 82) eine in Flügeltiefenrichtung (7) verlaufende, mit einem der ersten Beplankung (11) oder mit einem an dem zweiten Ende (5) des Tragwerks (10) vorgesehenen Endstück (51) verbundenen Führungsmittel (55) zusammenwirkende Führungsbahn (54) vorgesehen ist, durch die eine spielfreie Gelenkverbindung zur Kompensation von Relativbewegungen zwischen den Beplankungen (11, 12) und/oder zwischen den zweiten Verbindungsstellen (22) und der zweiten Beplankung (12) gebildet ist.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Ende (5) des Tragwerks (10) eine Längenausgleichseinrichtung (50) vorgesehen ist, um die Beplankung (11, 12) zumindest in einem eingefahrenen Zustand überlappend an einem an dem zweiten Ende (5) des Tragwerks (10) vorgesehenen Endstück (51) zu halten.
Flügel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der ersten Beplankung (11) fest verbundenes Führungselement (53) mit einer Führungsbahn (54) vorgesehen ist, die zur Ausbildung einer Gleitführung mit einem Stift (55) zusammenwirkt, welcher mit der zweiten Beplankung (12) über eine Halterung (57) verbunden ist.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Ende (5) des Tragwerks (10) ein Profilendstück (51) vorgesehen ist, das fugenfrei mit einer durch die letzte Rippe (20) und durch die erste und zweite Beplankung (11, 12) gebildeten letzten Zelle des Flügelprofils verbunden ist.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (30) in der Flügeltiefenrichtung (7) ein- und ausfahrbare Antriebselemente (31) umfaßt, die mit den im Bereich der zweiten Beplankung (12) angeordneten Verbindungsstellen (22) verbunden sind, um deren Abstände zueinander zu verändern.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (90) zumindest zwei sich in der Flügeltiefenrichtung (7) erstreckende Knickstrebengestänge (92a, 92b) umfaßt, die mit den im Bereich der zweiten Beplankung (12) angeordneten jeweiligen zweiten Verbindungsstellen (22) verbunden sind, wobei mit dem Knickstrebengestänge (92a, 92b) gekoppelte, quer zu der Flügeltiefenrichtung (7) ein- und ausfahrbare Antriebselemente (91) vorgesehen sind, durch welche die Abstände der zweiten Verbindungsstellen (22) zueinander über das Knickstrebengestänge (92a, 92b) veränderbar sind.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke zur Verbindung der Rippen (20) untereinander elastische Gelenke sind.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke zur Verbindung der Rippen (20) mit der ersten Beplankung (11) elastische Gelenke sind.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke zur Verbindung der zweiten Verbindungsstellen (22) mit den Antriebselementen (31; 91) elastische Gelenke sind.
Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Beplankung (11) und der zweiten Beplankung (12) ein Abstandshalter (181; 281) vorgesehen ist, durch den die Beplankungen (11, 12) in einem vorgegebenen Abstand gehalten werden und gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen diesen bei Veränderung des Flügelprofils ermöglicht ist.
Flügel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (181; 281) ein walzenförmiges Element (182; 282) und eine flexible Bandanordnung (183a, b; 283a, b) zur Führung des walzenförmigen Elements (182, 282) im Sinne einer Rollbewegung des walzenförmigen Elements (182, 282) zwischen der ersten Beplankung (11) und der zweiten Beplankung (12) bei einer Relativbewegung zwischen diesen enthält.
Flügel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Bandanordnung (183a, b; 283a, b) mindestens ein um das walzenförmige Element (182; 282) herumgeführtes und mit seinen Enden an der ersten bzw. der zweiten Beplankung (11, 12) festgelegtes flexibles Band enthält.
Flügel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das walzenförmige Element (282) mittig geteilt ist und dass das flexible Band (283a, b) unter Umkehrung des Wickelsinns durch die Mitte des walzenförmigen Elements (282) und verschiedensinnig jeweils halb um dieses herum geführt ist.