DE2756107B1 - Hochwirksames Seitenleitwerk mit variabler Fluegelgeometrie - Google Patents
Hochwirksames Seitenleitwerk mit variabler FluegelgeometrieInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Seitenleitwerk mit variabler Flügelgeometrie für große Anstellwinkel,
vorwiegend für Nurflügelflugzeuge, insbesondere für Deltaflugzeuge, wobei das Seitenleitwerk um eine zur
Rumpflängsachse parallele Achse in Flügelebene klappbar ist Eine derartige Konfiguration ist durch die
DE-OS 2348 201 vorbekannt. In dieser Vorveröffentlichung sind Leitwerke veränderbarer Geometrie beschrieben
und dargestellt, wobei rechtwinklig ausgebildete Leitwerksteile um Achsen parallel zur Rumpflängsachse
klappbar sind.
Durch die US-Patentschrift 31 04 079 ist ein Raumgleiter
bekanngeworden, der von einer Rakete hochgetragen wird — vorzugsweise für die Versorgung von
Satelliten — und der nach Beendigung seiner Mission zur Ausgangsbasis zurückkehrt Dieser Flugkörper ist
als Nurflügel-Fhigkörper ausgebildet, der am hinteren
Ende der Auftriebsfläche beiderseits des Rumpfes um Horizontalachsen schwenkbare Leitwerksteile besitzt
Diese sind beim sogenannten »Huckepack-Fhig« eingeklappt; für den selbständigen Flug müssen sie
ausgefahren werden. Die obenliegenden Leitwerksteile zusammen mit dem Seitenleitwerk liegen — insbesondere
bei großen Anstellwinkeln — noch weitgehend im Schatten des Flügels, vor allem, da eine zusätzliche, die
Flügelspitze verlängernde Fläche mit ausgefahren wird, wodurch die Hälfte der Seitenleitwerksflächen nahezu
unwirksam wird Bei der Verwendung als »Gleiter« treten allerdings Probleme der Anstellwinkel nur in
geringem Maße auf.
Durch die DE-AS 10 56 482 ist eine Leitwerksanordnung
bekanntgeworden, bei der klappbare Tragflächenteile am Flügelende in eine senkrechte Ebene nach
unten klappbar sind Auch ein Klappen solcher Leitwerksanordnungen an den Flügelenden um 45° ist
bereits bekannt Aber auch diese Ausführungsformen gestatten keine extrem großen Anstellwinkel.
Konventionelle Seitenleitwerke werden meist starr auf dem Rücken des Rumpfhecks angebracht Für den
Flug bei hohen Anstellwinkeln ergeben sich hieraus einschneidende Nachteile. So wird z. B. das Seitenleitwerk
vom Rumpf und zum Teil vom Flügel und vom Höhenleitwerk abgeschattet und gerät mit zunehmendem
Anstellwinkel mehr und mehr in das Nachlauffeld der Flügel-Rumpf-Höhenleitwerks-Konfiguration. Dadurch
verschlechtern sich die lokalen Anströmbedingungen des Seitenleitwerks (z.B. verringerter Staudruck),
wodurch die Wirksamkeit reduziert und der
ίο effektive Schiebewinkel am Seitenleitwerk kleiner wird
als der geometrische. Femer wird die effektive Pfeilung
der Flosse und des Ruders erhöht und die Profilierung des Seitenleitwerks zunehmend ungünstiger (Profilaufbau
senkrecht zur Vorderkante, die allmählich zur
is Seitenkante wird).
Aus dem Vorhergesagten geht hervor, daß die Stabilitätsbeiträge des obenliegenden Seitenleitwerks
im Schiebeflug bei hohem Anstellwinkel mehr und mehr abgebaut werden, wobei auch gleichzeitig die Seitenruderwirksamkeit
verlorengeht Dies läßt sich vermeiden, wenn untenliegende Seitenleitwerke verwendet
werden, die jedoch bisher aus Gründen der Bodenfreiheit nicht beliebig, dh. nicht mit ausreichender
Streckung und Flächengröße, dimensioniert werden konnten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für ein Nurflügelflugzeug der
eingangs genannten Art ein Seitenleitwerk vorzuschlagen, welches auch bei großen und selbst bei extrem
so großen Anstellwinkeln hochwirksam eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe ist im wesentlichen gelöst durch
den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1. Im Gegensatz zu bisherigen untenliegenden (starren)
Seitenleitwerken kann das vorgeschlagene Seitenleitwerk in Größe und Form (Streckung) beliebig — und
damit ausreichend — dimensioniert werden. Durch seine Anordnung unterhalb des Flügels ist dieses
Seitenleitwerk bei allen positiven Anstellwinkeln frei von Abschirmungen durch andere Flugzeugteile, es wird
stets frei angeströmt Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß durch die Rieht- und Endscheiben-Wirkung
des Flügels besonders bei großen Anstellwinkeln der Stabititätsbeitrag und die Ruderwirksamkeit
des Seitenleitwerks vergrößert werden. Sie werden um ein weiteres dadurch vergrößert daß mit zunehmendem
Ftügel-AnsteUwinkel und damit zwangsläufig abnehmender Machzahl der Pfeilwinkel des Seitenleitwerks
abnimmt
Hierdurch wird erreicht daß selbst bei extremen
Hierdurch wird erreicht daß selbst bei extremen
so Anstellwinkeln ausreichende Giermomente und Richtungsstabilität
gegeben sind Durch Klappen der aus den Teilen nach Ansprach 1 bestehenden Einheiten um die
vorgegebenen Achsen nach oben und unterschiedliche geometrische Gestaltung von Seitenleitwerken und
äußeren Flügelteilen ergibt sich die Möglichkeit die Flügelgeometrie zu verändern und damit an den
Fhigzustand anzupassen. Variable Größen sind dabei: Flügel-Fläche, -Streckung, -Zuspitzung, -Pfeilung, -Neutralpunktlage.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die aus Seitenleitwerk und äußerem Flügelteil
bestehenden Einheiten innerhalb des Klappbereichs in jeder beliebigen Stellung arretierbar sind Derartige
Zwischenstellungen können Vorteile hinsichtlich eventuell
beabsichtigter direkter Seitenkraft-und Auftriebssteueningen
und des induzierten Flügel-Widerstandes ergeben.
Von weiterem Vorteil bezüglich der Längsstabilität
Von weiterem Vorteil bezüglich der Längsstabilität
und der Längstrimmbarkeit, insbesondere bei Nurflügelflugzeugen,
kann es sein, wenn die gesamten Einheiten zusätzlich um eine in der Flügelebene liegende,
senkrecht zur Rumpflängsachse angeordnete Achse drehbar und feststellbar sind.
Die Erfindung ist anhand der folgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Nurflügelflugzeug mit verschiedenen Leitwerksstellungen;
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1,2 und
3 sind die Flügelteile 2 zusammen mit dem jeweiligen Seitenleitwerk 1 über eine horizontal parallel zur
Flugzeuglängsachse angeordnete Drehachse 4 klappbar. Durch diese Ausgestaltung sind grundsätzlich drei
Flugzeugkonfigurationen möglich, die sogar während des Fluges eingestellt werden können.
Es kann ein Deltaflügler mit zwei nach unten gerichteten Seitenleitwerken 1 für den Einsatz insbesondere
im Überschallbereich und beim Fliegen mit großen Anstellwinkeln gebildet werden. Es ist schlecht möglich,
mit dieser Konfiguration zu starten und zu landen, aber hierfür läßt sich durch Klappen der starren Flügelspitzen-Seitenleitwerks-Kombination
um 90° in die Lage Γ, 2 die bisherige Flügelspitze als Seitenleitwerk nach
oben ausrichten.
Der Flugkörper läßt sich auch während des Einsatzes in einen Trapez-Nurflügler mit zwei obenliegenden
Seitenleitwerken umwandeln.
Eine dritte Konfiguration ergibt sich durch Klappen der Seitenleitwerksanordnung um 45° oder um einen
beliebigen anderen Winkel zwischen 0° und 90°. Auch hierbei nehmen die Flügelteile 2 mit dem Leitwerk 1
eine starre V-Stellung ;in in Form der Einheit 3.
Zu allen Konfigurationen der F i g. 1,2 und 3 wird das
Klappen primär mit Hilfe der an der Flügelspitzen-Seitenleitwerks-Kombination vorhandenen Ruder bzw.
s Klappen und außerdem durch Drehmotoren herbeigeführt, wobei die Drehmotoren in interferenzmindernden
Verdrängungskörpern um die Drehachse 4 integriert sind.
ίο daß mit den vorgeschlagenen Maßnahmen eine
umgekehrt während des Fluges möglich und damit eine
Um bei Deltaflüglern auch die Längsstabilität und Längstrimmbarkeit zu verbessern, kann die vorgeschlagene
Flügelspitzen-Seitenleitwerks-Kombination noch zusätzlich um eine Achse 5 senkrecht zur Flugzeuglängsachse
gedreht werden. Das Seitenleitwerk 1 wird dabei mit in Anströmrichtung gedreht, wodurch sich bei
extrem hohen Anstellwinkeln <x (Anstellwinkel größer als Seitenleitwerkspfeilwinkel) noch bessere Seitenstabilität
und Seitenruderwirksamkeit erreichen lassen.
alle Anstellwinkel erreicht, das frei von Abschirmungen
2s ist und optimal in der Anströmung liegt Außerdem wird
durch die variable Geometrie des Flügelgrundrisses eine
Als Deltaflügler mit untenliegenden Seitenleitwerken 1 erhält man bessere Transsonic- und Überschall-Leistungen
und die Möglichkeit, auch mit extrem großen Anstellwinkel zu fliegen.
Als Trapezflügler hat diese Konfiguration den Vorteil der besseren Unterschall-Leistungen, insbesondere bei
niedrigen Anstellwinkeln und bei Start und Landung.
Claims (4)
1. Seitenleitwerk mit variabler Flügelgeometrie für große Anstellwinkel, vorwiegend für Nurflügelflugzeuge,
insbesondere für Deltaflugzeuge, wobei das Seitenleitwerk um eine zur Rumpflängsachse
parallele Achse in Flügelebene klappbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren
Flügelteile (2) in einem Winkel (τ) mit einem in Grundstellung vertikal nach unten ausgerichteten
Seitenleitwerk (1) verbunden sind, und daß die aus den Teilen (1, 2) bestehenden Einheiten (3) um die
Achsen (4) nach oben klappbar ausgebildet sind.
2. Seitenleitwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelteile (2) rechtwinklig
mit dem Seitenleitwerk (1) verbunden sind.
3. Seitenleitwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (3) innerhalb des
Klappbereichs in jeder beliebigen Stellung arretierbar sind.
4. Seitenleitwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten (3)
zusätzlich um eine in der Flügelebene liegende, senkrecht zur Rumpflängsachse angeordnete Achse
(5) dreh- und feststellbar sind.
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