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Tragflügel für Luftfahrzeuge mit einer oder mehreren ein- oder mehrteiligen
Spaltklappen Die Erfindung bezieht sich auf einen Tragflügel für Duftfahrzeuge mit
einer oder mehreren ein- oder mehrteiligen Spaltklappen und diesen zugeordnetem
Antrieb.
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Um bei Luftfahrzeu,en die Auftriebserzeugung, insbesondere bei einem
Kurzstart, zu steigern, wurden bereits Tragflügelhinterkantenklappen mit stark gewölbten
Klappenunterseiten vorgeschlagen. Da die ständig vorhandene starke konkave Wölbung
an den Klappenunterseiten bei eingefahrenen Klappen im Horizontalfluc ungünstig
ist, sollen bei diesen Ausführungsformen während des Horizontalfluges die Klappenunterseiten
mittels ebener Platten überdeckt werden. Bei den Jetzt üblichen großen Abmessungen
der Luftfahrzeuge und Tragflügel würden beim Verwenden dieser Bauformen entsprechend
große und schwere Klappen benötigt. Das hätte zur Folge, daß die Antriebseinrichtungen
für die Klappen und deren Abdeckplatten ebenfalls zu 2rod und aufwendig wären.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, mi-t Hilfe einer oder mehrerer ein-
oder mehrteiliger Spaltklappen ein Hochauftriebssystem zu scnaffen, das bei verschiedenen
Klappens-tellungen eine weitbehend verlustarme Strömungs- oder Strahlumlenkung ermöglicht
und bei den die Spaitklappen während des Aus- und Einfahrens für eine günstige Grenzschicht-
und Zirkulationsbeeinflussung nur Drehbewegungen ausführen, die mit einer einfacnen
Antriebskinematik herbeigeführt werden. Mit der Erfindung wird das dadurch erreicht,
dad ein am Tragflügel um einen Drehpunkt aus- und einschwenkbarer Träger eine ein-
oder mehtteilire Spaltklappe trägt und daX deren Teilklappe bzw. Teilklappen um
auf dem Träger befindliche Drehpunkte schwenkbar und mittels eines oder mehrerer
Lenker mit dem Tragflügel verbunden sind.
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Auf diese Weise wird mit einer verhältnismäßig einfachen Antriebskinematik
bei verschiedenen Klappenstellungen eine weitgehend verlustarme Strömungs oder Strahlumlenkung
erzielt. Die Spaltklappen fUhren während des Aus- und Einschwenkens ausschließlich
Drehbewegungen aus, so daß die Orenzschicht und die Zirkulation günstig beeinflußt
werden. Die aufeinander abgestimmten Drehbewegungen der Teilklappen sorgen zwischen
den Spaltklappen für ein weitgehend gleichmäßiges Verteilen des Ausblaseimpulses,
das vornehmlich bei externem Anblasen des Klappensystems mittels Triebwerks-, Luftschrauben-oder
sonstigen Gasstrahlen das Ausbreiten der Gasstrahlen in Richtung der Tragflügelspannweite
vorteilhaft verbessert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Träger über der
ein-oder mehrteiligen Spaltklappe eine weitere ein- oder mehrteilige Spaltklappe
trägt. Die Erfindung kann auch so ausgestaltet sein, daß der Träger mittels einer
an diesem drehbeweglich gelagerten Zug- und Druckstange mit einer weiteren am Tragflügel
um einen Drehpunkt aus- und einschwenkbaren Spaltklappe verbunden ist. Erfindungsgemäß
kann die mit dem Träger verbundene bzw. von diesem getragene Spaltklappe als Doppel-
oder Mehrfachspaltklappe ausgebildet sein. Mit diesen Ausführungsformen wird Je
nach Art und Größe des Hochauftriebs systems und der an das Luftfahrzeug gestellten
Anforderungen, insbesondere hinsichtlich dessen Kurzstarteigenschaften, das Klappensystem
den Betriebsumständen angepaßt.
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Ein anderes Erfindungsmerkmal besteht darin, daß der Träger eine dreiteilige
Spaltklappe trägt und daß ein zum Tragflügel führender Lenker an der in Flugrichtung
vorderen Teilklappe sowie an einem auf dem Träger drehbeweglich gelagerten zweiarmigen
Hebel und daß ein anderer Lenker an der hinteren Teilklappe und am anderen Ende
des zweiarmigen Hebels angelenkt ist. Hiermit wird für eine mehrteilige Spaltklappe
eine vorteilhaft einfache Antriebskinematik geschaffen.
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Die Erfindung kann so ausgebildet werden, daß zwischen den Teilklappen
Spalte vorgesehen sind. Damit wird insbesondere die Grenzschlcht an den Klappenoberseiten
günstig beeinflußt.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als Antrieb
für das Klappensystem ein Hydraulikzylinder mit zugeordneter Kolbenstange oder eine
Stellspindel dient. Erfindungsgemäß kann der Antrieb zwischen dem Tragflügel
und
dem Träger angeordnet sein. Diese Ausgestaltungen gestatten es, den für das Jeweilige
Klappensystem hinsichtlich der aufzubringenden Antriebskräfte und des für das Unterbringen
des Antriebes am Tragflügel zur Verfügung stehenden Raumes geeigneten Antrieb zu
wählen.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß für die
Teilklappen Einzelantriebe vorgesehen sind und daß diese aus Hydraulikzylindern
mit diesen zugeordneten Kolbenstangen oder aus Stellspindeln bestehen. Wird beispielsweise
am Tragflügel ein in Spannweitenrichtung durchgehendes Klappensystem verwendet,
so befinden sich unter Umständen zwischen den Triebwerken Klappenbereiche, die nicht
von Triebwerksstrahlen beaufschlagt werden.
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Um auch in diesen Bereichen die gunstigsten Auftriebseigenschaften
zu erzielen, werden dort die oberen Teilklappen möglicherweise weniger ausgeschlagen,
damit die Spalte zwischen den oberen und unteren Teilklappen größer werden. Mit
den einzeln angetriebenen Teilklappen kann außerdem erforderlichenfalls die Flugzeuglage
beeinflußt oder das Flugzeug gesteuert werden, was insbesondere bei stark angestellten
Spaltklappen bei einem Landeanflug oder sonstigem Langsamflug von Vorteil ist.
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Die Erfindung kann, wie bereits erwähnt, so angewendet werden, daß
das Klappensystem in den Strahlbereichen von dieses extern anblasenden Triebwerks-,
Luftschrauben- oder sonstigen Gasstrahlen angeordnet ist. Damit werden im allgemeinen
die günstigsten Auftriebseigenschaften erzielt; das Hochauftriebssystem kann aber
auch in gleicher Weise ohne eine Beaufschlagung mit Triebwerks-, Luftschrauben-
oder sonstigen Gasstrahlen verwendet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht.
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Es zeigen: Abb. 1 in schematischer Darstellung einen Tragfitigel mit
einer ein- und einer mehrteiligen Spaltklappe in der eingeschwenkten Stellung, Abb.
2 einen senkrechten Querschnitt durch den Tragflügel nach der Abb. 1 mit in der
ausgeschwenkten Stellung befindlichen Spaltklappen, Abb. 3 einen senkrechten Querschnitt
durch einen Tragflügel mit einer mehrteiligen Spaltklappe und einer Uber dieser
angeordneten einteiligen Spaltklappe in der eingeschwenkten Stellung,
Abb.
4 einen senkrechten Querschnitt durch den Tragflügel nach der Abb. 3 mit in der
ausgeschwenkten Stellung befindlichen Spaltklappen.
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Abb. 5 in schematischer Darstellung einen Tragflügel mit einer mehrteiligen
Spaltklappe und einer über dieser angeordneten Doppelspaltklappe in der eingeschwenkten
Stellung, Abb. 6 einen senkrechten Querschnitt durch den Tragflügel nach der Abb.
5 mit in der ausgeschwenkten Stellung befindlichen Spaltklappen, Abb. 7 in schematischer
Darstellung einen Tragflügel mit einer dreiteiligen Spaltklappe und einer über dieser
angeordneten einteiligen Spaltklappe in der eingeschwenkten Stellung, Abb. 8 einen
senkrechten Querschnitt durch den Tragflügel nach der Abb. 7 mit in der ausgeschwenkten
Stellung befindlichen Spaltklappen, Abb. 9 in schematischer Darstellung die Anordnung
einer dreiteiligen Spaltklappe mit einer über dieser befindlichen einteiligen Spaltklappe
im Strahlbereich eines Gebläsetriebwerkes, wobei die Spaltklappen sich in der eingeschwenkten
Stellung befinden, Abb.10 einen senkrechten Querschnitt durch den Tragflügel und
einen Teil des Gebläsetriebwerkes nach der Abb. 9 mit in der ausgeschwenkten Stellung
befindlichen Spaltklappen, Abb. 11-13 in schematischen Darstellungen die Unteransichten
von Tragflügeln, deren Klappensysteme in den Bereichen von Strahltriebwerken angeordnet
sind.
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Das Ausftihrungsbeispiel nach den Abbildungen 1 und 2 zeigt einen
Tragflügel 1 eines im übrigen nicht dargestellten Luftfahrzeuges mit einer ein-
und einer mehrteiligen Spaltklappe. Am Tragflügel ist ein um einen Drehpunkt 2 aus-
und
einschwenkbarer Träger 3 vorgesehen, der eine mehrteilige Spaltklappe
4,5 und eine einteilige Spaltklappe 6 trägt. Die Teilklappe 4 ist um einen auf dem
Träger 3 befindlichen Drehpunkt 7 schwenkbar und mittels Lenkern 8,9,10 mit einem
Klappenträger 11 des Tragflügels 1 verbunden.
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Als Antrieb für das Klappensystem dient ein Hydraulikzylinder 12 mit
einer diesem zugeordneten Kolbenstange 13. Der Antrieb ist zwischen dem Klappenträger
11 des Tragflügels 1 und dem Träger 3 angeordnet. Er kann auch aus einer Stellspindel
bestehen.
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Zum Ausschwenken des Klappensystems wird die Kolbenstange 13 in der
Pfeilrichtung a aus dem Hydraulikzylinder 12 ausgefahren. Dabei führt der Träger
3 um den Drehpunkt 2 eine Drehbewegung in der Pfeilrichtung b aus. Zugleich bewegen
die Lenker 8,9,10 die Teilklappe 4 in der Pfeilrichtung c, so daß die Spaltklappe
4,5 und die Spaltklappe 6, wie in der Abbildung 2 gezeigt, die ausgeschwenkte Stellung
einnehmen. Zum Einschwenken des Klappensystems wird die Kolbenstange 13 in den Hydraulikzylinder
eingezogen, bis die Spaltklappen die in der Abbildung 1 gezeigte Stellung eingenommen
haben. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann statt der einfachen
Spaltklappe 6 eine Doppelspaltklappe oder eine mehrteilige Spaltklappe vor,esehen
werden.
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Bei der Ausführungsform nach den Abbildungen 3 und 4 ist an einem
Tragflügel 14 eines im übrigen nicht dargestellten Luftfahrzeuges ein um einen Drehpunkt
15 aus- und einschwenkbarer Träger 16 vorgesehen, der eine mehrteilige Spaltklappe
17, 18 trägt, deren Teilklappe 17 um einen auf dem Träger 16 befindlichen Drehpunkt
19 schwenkbar ist. Die Teilklappe 17 ist mittels eines Lenkers 20 mit einem Klappenträger
21 des Tragflügels 14 verbunden. Der Träger 16 ist mittels einer an diesem drehbeweglich
gelagerten Zug- und Druckstange 22 mit einer weiteren am Tragflügel 14 um einen
Drehpunkt 23 aus- und einschwenkbaren Spaltklappe 24 verbunden. Statt dieser Spaltklappe
kann eine Doppelspaltklappe oder eine mehrteilige Spaltklappe vorgesehen werden.
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Als Antrieb für das Klappensystem dient ein Hydraulikzylinder 25 mit
einer diesem zugeordneten Kolbenstange 26. Der Antrieb ist zwischen dem Tragflügel
14 und dem Träger 16 angeordnet. Statt des Hydraulikzylinders mit der Kolbenstange
kann eine Stellspindel in der gleichen Weise als Antrieb vorgesehen werden.
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Zum Ausschwenken des Klappensystems wird die Kolbenstange 26 in der
Pfeilrichtung d aus dem Hydraulikzylinder 25 ausgefahren. Dabei führt der Träger
16 um seinen Drehpunkt 15 eine Schwenkbewegung in der Pfeilrichtung e aus und wird
zugleich die Teilklappe 17 von dem nach unten gehenden Lenker 20 in der Pfeilrichtung
f um ihren Drehpunkt 19 auf dem Träger 16 geschwenkt. Außerdem bewegt die Zug- und
Druckstange 22 die Spaltklappe 24 ebenfalls in der Pfeilrichtung e um deren Drehpunkt
23. Das Klappensystem nimmt nun die in der Abbildung 4 gezeigte ausgeschwenkte Stellung
ein. Zum Einschwenken der Spaltklappen wird die Kolbenstange 26 in den Hydraulikzylinder
25 eingezogen, bis die Spaltklappen die in der Abbildung 3 gezeigte eingeschwenkte
Stellung e ingenonmen haben.
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Die Abbildungen 5 und 6 veranschaulichen einen Tragflügel 27 eines
im übrigen nicht gezeigten Luftfahrzeuges, an dem ein um einen Drehpunkt 28 aus-
und einschwenkbarer Träger 29 vorgesehen ist, der eine mehrteilige Spaltklappe 30,31
und einen drehbeweglich gelagerten zweiarmigen Hebel 32 trägt. Der Träger 29 ist
mittels einer an diesem drehbeweglich gelagerten Zug- und Druckstange 33 mit einer
weiteren am Tragflügel 27 um einen Drehpunkt 34 aus- und einschweSkbaren Spaltklappe
35 verbunden. Diese ist beim Ausführungsbeispiel als Doppelspaltklappe ausgebildet;
es kann in gleicher Weise eine ein- oder mehrteilige Spaltklappe vorgesehen werden.
Die Enden des zweiarmigen Hebels 32 sind mit Je einem zu einem Klappenträger 36
des Tragflügels 27 und zu einem Klappenträger 37 der Teilklappe 30 führenden Lenker
38 bzw. 39 verbunden.
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Als Antrieb für das Klappensystem dient ein Hydraulikzylinder 40 mit
einer diesem zugeordneten Kolbenstange 41. Der Antrieb ist zwischen einem Klappen
träger 42 des Tragflügels 27 und dem Träger 29 angeordnet. Er kann statt aus dem
Hydraulikzylinder und der Kolbenstange aus einer Stellspindel bestehen.
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Zum Ausschwenken des Klappensystems wird die Kolbenstange 41 in der
Pfeilrichtung g aus dem Hydraulikzylinder 40 ausgefahren. Dabei wird der Träger
29 um seinen Drehpunkt 28 in der Pfeilrichtung h geschwenkt. Zugleich dreht der
Lenker 38 den zweiarmigen Hebel 32 um dessen Drehpunkt 43 entgegen dem Uhrzeigersinn,
so daß der Lenker 39 die Teilklappe 30 um deren Drehpunkt 44 in der Pfeilrichtung
i schwenkt. Bei der Drehbewegung des Trägers 29 wird die Doppelspaltklappe 35 von
der Zug- und Druckstange 33 um deren Drehpunkt 34 ebenfalls in der Pfeilrichtwig
h ausgeschwenkt. Das Klappensystem befindet
sich nun in der in der
Abbildung 6 gezeigten ausgeschwenkten Stellung. Zum Einschwenken des Klappensystems
wird die Kolbenstange 41 in den Hydraulikzylinder 40 eingezogen, bis die Spaltklappen
die in der Abbildung 5 gezeigte eingeschwenkte Stellung eingenommen haben.
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Die Abbildungen 7 und 8 zeigen einen Tragflügel 45 eines im übrigen
nicht dargestellten Luftfahrzeuges, an dem ein um einen Drehpunkt 46 aus- und einschwenkbaren
Träger 47 gelagert ist. Der Träger trägt eine dreiteilige Spaltklappe 48,49,50 und
einen zum Tragflügel 45 führenden Lenker 51, der an der in Flugrichtung vorderen
Teliklappe 48 sowie an einem auf dem Träger drehbeweglich gelagerten dreiarmigen
Hebel 52 angelenkt ist. Ein weiterer Lenker 53 ist an der hinteren Teilklappe 50
und am anderen Ende des zweiarmigen Hebels 52 angelenkt. Der Träger 47 ist mittels
einer an diesem drehbeweglich gelagerten Zug- und Druckstange 54 mit einer weiteren
am Tragflügel 45 um einen Drehpunkt 55 aus- und einschwenkbaren Spaltklappe 56 verbunden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine einteilige Spaltklappe vorgesehen; es kann
in gleicher Weise eine mehrteilige oder eine Doppelspaltklappe angeordnet werden.
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Als Antrieb für das Klappensystem dient ein Hydraulikzylinder 57 mit
einer diesem zugeordneten Kolbenstange 58. Der Antrieb ist zwischen dem Tragflügel
45 und dem Träger 47 angeordnet. Statt des Hydraulikzylinders und der Kolbenstange
kann eine Stellspindel verwendet werden.
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Zum Ausschwenken des Klappensystems aus der in der Abbildung 7 gezeigten
einqeschwenkten Stellung wird die Kolbenstange 58 in der Pfeilrichtung k aus dem
Hydraulikzylinder 57 ausgefahren. Dabei führt der Träger 47 um seinen Drehpunkt
46 eine Schwenkbewegung in der Pfeilrichtung 1 aus. Zugleich dreht der Lenker 51
die vordere Teilklappe 48 um deren auf dem Träger 47 befindlichen Drehpunkt 59 in
der Pfeilrichtung m und den zweiarmigen Hebel 52 um dessen auf. dem Träger befindlichen
Drehpunkt 60 im Uhrzeigersinn, so daß gleichzeitig die hintere Teilklappe 50 um
deren auf dem Träger 47 befindlichen Drehpunkt 8) ebenfalls in der Pfeilrichtung
1 ausgeschwenkt wird. Außerdem bewegt die Zug-und Druckstange 57 die einteilige
Spaltklappe 56 um deren Drehpunkt 55 ebenfalls in der Pfeilrichtung 1. Das Klappensystem
nimmt nun die in der Abbildung 8 gezeigte ausgeschwenkte Stellung ein. Zum Einschwenken
der Spaltklappen wird der Hydraulikkolben 58 in den Hydraulikzylinder 57 eingezogen,
bis die Spaltklappen die in der Abbildung 7 gezeigte eingeschwenkte Stellung einnehmen.
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In den Abbildungen 9 und 10 ist die vorbeschriebene Ausführungsform
nach den Asbbildungen 7 und 8 bei der Anordnung im Strahlbereich eines Gebläsestrahl--triebwerkes
61 gezeigt. Dieses befindet sieb unterhalb eines Tragflügels 62, an dem ein dem
Gebläsestrahltriebwerk zugeordneter Gaserzeuger 63 gelagert ist. Am Tragflügel 62
ist ferner ein um einen Drenpunkt 64 aus- und einschwenkbarer Träger 65 gelagert,
der eine dreiteilige Spaltklappe 66,67,68, trägt. Oberhalb des Trägers befindet
sich eine einteilige Spaltklappe 69, die um einen Drehpunkt 70 aus- und einschwenkbar
ist. Zum Ausschwenken der Spaltklappen aus ihrer in. der Abbildung e- 9 gezeigten
eingeschwenkten Stellung werden der Träger und die Teilklappen sowie die obere einteilige
Spaltklappe 69 in der zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nach den Abbildungen
7 und 8 angegebenen Weise in die in der Abbildung 10 gezeigte ausgeschwenkte Stellung
gebracht. Beim Horizontal - und Reiseflug werden die Spaltklappen - wie in der Abbildung
9 gezeigt ist - wieder eingeschwenkt.
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Die Abbildungen 11,12 und 13 zeigen Teile von Tragflügeln 71,72,73
an deren Unterseiten Gebläsestrahltriebwerke 74, 75, 76 mit diesen zugeordneten
Gaserzeugern 77,78,79 angeordnet sind. In den Strahlbereichen der Gebläsestrahltriebwerke
befinden sich extern angeblasene Klappensysteme 80, 81 82, die entsprechend den
vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen gestaltet sein können.
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Statt der Gebläsestrahltriebwerke können Turbinenpropellertriebwerke
oder Kolbentriebwerke mit Luftschrauben verwendet werden, in derer Strahlbereichen
extern angeblasene Klappensysteme vorgesehen werden.
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Bei den beischriebenen Ausführungsbeispielen und bei anderen Anwendungsformen
der Erfindung können für die Teilklappen Einzelantriebe vorgesehen werden, die aus
Hydraulikzylindern mit diesen zugeordneten Kolbenstangen oder aus Stellspindeln
bestehen;