DE2821913C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leitungssystem zur Beeinflussung der Grenzschicht an der Oberfläche einer Flugzeugtragfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Systeme zur Beeinflussung der Grenzschicht an der Oberfläche einer Flugzeugtragfläche sind bekannt. Sie dienen dazu, den einer Tragfläche durch die Strömung des Strömungsmediums über die Tragfläche erteilten Auftrieb zu verbessern bzw. zu erhalten. Ohne eine solche Beeinflussung löst sich die Grenzschicht des Strömungsmediums unter bestimmten Bedingungen oft von den Tragflächen ab, so daß sich der an sich verfügbare Auftrieb verringert.

Durch die genannten Systeme zur Beeinflussung der Grenzschicht kann eine Grenzschichtablösung dadurch begrenzt oder verhindert werden, daß unter kontrollierten Bedingungen ein Strömungsmedium in die Grenzschicht beispielsweise durch das kontrollierte Ausblasen des Strömungsmittels entlang der Tragfläche in Richtung der Strömung des umströmenden Mediums, eingeblasen wird.

Derartige Systeme zur Beeinflussung der Grenzschicht finden besondere Anwendung bei Kurzstart- und Kurzlandungsflugzeugen. Die Leitungssysteme für diese Flugzeuge weisen üblicherweise eine Vielzahl von Düsen, beispielsweise in der Form von Schlitzen oder Löchern, auf, die in Richtung der Spannweite entlang jeder Tragfläche entlang des Nasenbereiches verteilt sind. Aus den Düsen kann Druckluft kontrolliert tangential zur Oberfläche der Tragfläche abgegeben werden, wobei die Größe der Düsen und deren Anordnung so gewählt werden, daß sich eine Luftströmung ergibt, die ebenfalls entlang der Tragfläche verläuft.

Aus der US-PS 38 89 903 geht ein derartiges System zur Beeinflussung der Grenzschicht der Oberfläche einer Tragfläche hervor. Dabei umfaßt dieses bekannte System ein Leitungssystem der eingangs genannten Art, durch das die Druckluft den Lochdüsen zugeführt wird. Typischerweise wird dabei Nebenluft eines hohen Druckes aus den Verdichterstufen der Strahltriebwerke des Flugzeuges zugeführt. Diese Nebenluft aus den Triebwerken ist erwünscht, um die Oberflächengröße der Düsen gering zu halten, so daß das Flugverhalten des Flugzeuges nicht beeinträchtigt wird. Die Ausnutzung der Nebenluft wirft jedoch Schwierigkeiten auf. Da die Temperatur der Nebenluft aus den Triebwerken in bezug auf die Temperatur der Umgebungsluft verhältnismäßig hoch ist, treten hohe thermische Spannungen zwischen den Bauteilen des Leitungssystems und den Teilen der Tragflächenkonstruktion auf, die zu schädlichen Verformungen führen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein wie eingangs erwähntes Leitungssystem für die Beeinflussung der Grenzschicht an der Oberfläche einer Flugzeugtragfläche dahingehend zu verbessern, daß aufgrund von Temperaturunterschieden auftretende Verschiebungen von einzelnen Bauteilen gegeneinander nicht zu schädlichen Verformungen führen können.

Diese Aufgabe wird durch ein Leitungssystem der eingangs genannten Art gelöst, das durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Leitungssystems besteht darin, daß auf Unterschiede zwischen der Temperatur der aus den Düsen des Leitungssystems ausgeblasenen Druckluft und der Temperatur der Umgebungsluft zurückzuführende Verschiebungen von einzelnen Bauteilen gegeneinander aufgrund der konstruktiven Gestaltung des Leitungssystems nicht zu schädlichen Verformungen führen können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Darstellung eines Kurzstart- und Kurzlandungsflugzeuges, das mit einem System zur Beeinflussung der Grenzschicht ausgestattet ist;

Fig. 2 eine Darstellung des vorliegenden Leitungssystems;

Fig. 3 eine Aufsicht des vorliegenden Leitungssystems;

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des vorliegenden Leitungssystems;

Fig. 5 zum Teil im Schnitt die außenbordseitige Verbindung zwischen einem Verteilerrohr und der Tragfläche durch ein Loslager;

Fig. 6 zum Teil im Schnitt die innenbordseitige Verbindung zwischen einem Verteilerrohr und der Tragfläche durch ein Festlager;

Fig. 7 einen ersten Schnitt durch die in der Tragfläche eingebauten Verteilerrohre und Düsenkammern;

Fig. 8 einen zweiten Schnitt durch die in der Tragfläche eingebauten Verteilerrohre und Düsenkammern;

Fig. 9 in perspektivischer Darstellung die in die Tragflächen eingebauten Verteilerrohre und Düsenkammern;

Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines eine Lochdüse umfassenden Teilbereiches der Düsenkammer;

Fig. 11 eine Ansicht von vorne auf benachbarte Düsenkammern gleitbar überdeckende Abschirmplatten;

Fig. 12 einen Schnitt durch die Anordnung der Fig. 11; und

Fig. 13 eine Darstellung eines am außenbordseitigen Ende des äußersten Verteilerrohres vorgesehenen Venturirohres.

Fig. 1 zeigt ein Kurzstart- und Kurzlandungsflugzeug 20 mit einem ersten und einem zweiten Strahltriebwerk 22 bzw. 24, die an der linken bzw. rechten Tragfläche 23, 25 angeordnet sind und von diesen vorstehen. Die Tragflächen 23, 25 stehen aus einem Rumpf 26 heraus vor, wobei die Triebwerke 22, 24 sehr nahe am Rumpf 26 angeordnet sind. Außerhalb der Triebwerke 22, 24 sind an der linken und der rechten Tragfläche 23 bzw. 25 eine Vielzahl von sogenannten Krüger-Klappen 27, 28 vorgesehen, durch die beim Betrieb die Profilwölbung verändert werden kann. Derartige Klappen 27, 28 sind bekannt. Im vorliegenden Fall weisen sie die Form von acht aneinandergrenzenden Abschnitten auf, die normalerweise jeweils in einem Hohlraum auf der Unterseite der zugehörigen Tragflächen 23 bzw. 25 verstaut sind und sich auf Befehl des Flugzeugsführers oder einer Steuerautomatik aus dieser Normallage vor die Vorderkante der zugehörigen Tragflächen 23 bzw. 25 schwenken lassen (Fig. 1). Die Klappen 27, 29 bewirken im ausgefahrenen Zustand bei einer niedrigen Geschwindigkeit einen erhöhten Auftrieb, indem sie die Staupunkte der Luftströmung vor die Nasenbereiche der Tragflächen 23, 25 verschieben. In dem Nasenbereich der Tragflächen 23, 25 befinden sich weiterhin mehrere Lochdüsen 29, 30, die jeweils in Richtung der Spannweite entlang der Tragfläche 23 bzw. 25 ausgehend von dem zugehörigen Triebwerk 22 oder 24 bis zur zugehörigen Tragflächenspitze verteilt und jeweils so gestaltet sind, daß sie einen Strom der ausströmenden Druckluft entlang der Oberfläche der Tragfläche 23 oder 25 nach hinten bewirken.

Fig. 2 zeigt schematisiert das vorliegende Leitungssystem, das Druckluft aus den Triebwerken 22, 24 den jeweiligen Lochdüsen 29, 30 zuführt. In Fig. 2 weist das Triebwerk 22 einen Niederdruckverdichter 22 A und einen Hochdruckverdichter 22 B auf, die beide zusätzliche Nebenluftanschlüsse aufweisen. Entsprechend weist das Triebwerk 24 einen Niederdruckverdichter 24 A und einen Hochdruckverdichter 24 B auf. Beispielsweise kann es sich bei den Triebwerken 22, 24 um den Typ CF6-60D der Fa. General Electric handeln. Bei solchen Triebwerken können die Stufen 22 A, 24 A die achte Verdichterstufe und die Stufen 22 B, 24 B die vierzehnte Verdichterstufe sein. Die Nebenluft besitzt im Vergleich zum Druck und der Temperatur der Außenluft einen verhältnismäßig hohen Druck und eine hohe Temperatur.

Die Niederdruckverdichter 22 A, 24 A sind über zugeordnete Rückschlagventile 31, 32 und Leitungen mit ersten Einlässen von Mischejektoren 35, 36 verbunden. Hochdruckverdichter 22 B, 24 B sind über Sperrventile 33, 34 und zugeordnete Leitungen mit zweiten Einlässen der Mischejektoren 35, 36 verbunden. Die Auslässe der Mischejektoren 35, 36 sind über zugeordnete Sperrventile 37, 38 und Leitungen mit einem gemeinsamen Versorgungskanal 39 für das vorliegende Leitungssystem verbunden.

Die Absperrventile 33, 34 und 37, 38 werden durch eine nicht näher beschriebene Steuerung gesteuert, um dem Versorgungskanal 39 während der Start- und Landemanöver des Flugzeuges 20 Luft zuzuführen. Die Luft kann von jeweils einem oder beiden Tragflächen 22, 24 bei entsprechender Steuerung der Absperrventile 37, 38 geliefert werden. Beim typischen Landeanflug und Durchstarten sind die Absperrventile 33, 34 und 37, 38 offen, so daß die Luft aus den Verdichtern 22 A, 24 A, 22 B und 24 B kommt, wobei die Ejektoren 35, 36 die Luftströme aus den jeweiligen Verdichtern mischen. Bei einem typischen Start und bei einer Landung mit Schubumkehr sind die Sperrventile 33, 34 geschlossen, so daß die Luft nur aus den Verdichtern 22 A, 24 A kommt. Beim Ausfall eines der Triebwerke 22, 24 (bspw. das Triebwerk 24), wird das Absperrventil 38 geschlossen und das Absperrventil 33 geöffnet, damit die Verdichter 22 A, 22 B des betriebsfähigen Triebwerkes 22 Luft bei allen Manövern liefern. Während die Absperrventile 33, 34 offen sind, verhindern die Rückschlagventile 31, 32 eine Rückströmung von Druckluft in die Niederdruckverdichter 22 A, 24 A.

An einer der in Fig. 2 dargestellten ähnlichen Anordnung durchgeführte Versuche mit Triebwerken CF6-50D der Fa. General Electric haben ergeben, daß der Druck und die Temperatur der dem gemeinsamen Versorgungskanal 39 zugeführten Luft während der beschriebenen Manöver von etwa 5,62 kg/cm² bei etwa 357°C bis etwa 8,44 kg/cm² bei etwa 482°C reichen.

Der gemeinsame Versorgungskanal 39 ist einerseits an einen ersten Verteiler 40 _i von einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Verteilern 40 _i im linken Flügel 23 und anderseits an einen ersten Verteiler 41 _i von einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Verteilern 41 _i im rechten Flügel 25 angeschlossen. Eine Vielzahl von Düsenkammern 42 _k ist mit den Verteilern 40 _i verbunden und eine Vielzahl von Düsenkammern 43 _k ist mit den Verteilern 41 _i verbunden. Ein Teil jeder der Düsenkammern 42 _k , 43 _k befindet sich in dem Nasenbereich der Tragfläche 23, 25 und weist eine Vielzahl von Lochdüsen 29, 30 auf.

Bei einem Prototyp des vorliegenden Leitungssystems sind acht Verteiler 40 _i , 41 _i vorgesehen (d. h. i =1 bis 8), während jedem Verteiler 40 _i , 41 _i jeweils zwei Düsenkammern 42 _k , 43 _k zugeordnet sind. (d. h. k =1 bis 16).

Der am weitesten außen liegende Verteiler der Verteiler 40 _i , 41 _i endet in einem Venturirohr 44, 45, das in der Spitze der Tragfläche 23, bzw. 25 angeordnet ist und durch das zum Enteisen Druckluft ausströmen kann, wie dies später beschrieben wird.

Der folgende Teil der Beschreibung beschäftigt sich nur mit dem der Tragfläche 23 zugeordneten Teil des Leitungssystems, weil die dem Tragflügel 24 zugeordneten Teile des Leitungssystems analog und symmetrisch aufgebaut sind.

Fig. 3 zeigt ein typisches Verteilerrohr 40 _i sowie zwei zugehörige Düsenkammern 42 _k . Die im Einzelnen vorliegenden Abmessungen der Verteilerrohre 40 _i und der Düsenkammern 42 _k ändern sich entlang der Tragfläche 23 so, daß sich zusammen mit der Größe und dem Abstand der Lochdüsen 29 ein konstanter Momentausströmkoeffizient der Druckluft an, der Oberseite der Tragfläche 23 ergibt.

Fig. 3 und die entsprechenden Teile der Fig. 4, 7, 8 und 9 zeigen, daß das Verteilerrohr 40 _i ein langgestrecktes Rohr aus Metall ist, das ein erstes, innenbordseitiges Ende (in Fig. 3 rechts) und ein zweitens außenbordseitiges Ende (in Fig. 3 links) aufweist. Umfangslippen 46, 47 sind am ersten und zweiten Ende des Verteilerrohres 40 _i vorgesehen, wobei die Lippe 46 an einen Balgen 49 angeschweißt oder mit diesem sonstwie verbunden ist, der seinerseits am ersten Ende des Verteilerrohres 40 _i angeschweißt oder sonstwie festgelegt ist, und wobei die Lippe 47 am zweiten Ende des Verteilerrohres 40 _i angeschweißt oder sonstwie befestigt ist. Beide Lippen 46, 47 sind so konstruiert, daß sie stumpf an den entsprechenden Lippen der angrenzenden Verteilerrohre 40 _i anliegen, so daß sich die aufeinanderfolgenden Verteilerrohre 40 _i durch geeignete Marmon-Schellen 48 oder ähnliche Elemente, die um die Lippen 46, 47 herumgelegt werden, aneinander befestigen lassen. Die Balgen 49 können in irgendeiner Ausführung vorliegen, die eine Expansion und Kontraktion parallel zur Längsachse des Verteilerrohres 40 _i zuläßt. Ein Paar von innenbordseitigen Ansätzen 50 ist an einer dem ersten Ende nahen Stelle am Verteilerrohr 40 _i angeschweißt oder sonstwie befestigt, während am Verteilerrohr 40 _i an dessen zweiten Ende ein Paar von außenbordseitigen Ansätzen 51 angeschweißt oder sonstwie befestigt ist.

Die Ansätze 50, 51 ermöglichen eine Lagerung des Verteilerrohres 40 _i an entsprechenden Elementen der Tragfläche 23.

Die Luftzufuhr aus dem Verteilerrohr 40 _i an jede Düsenkammer 42 _k erfolgt durch ein Paar von flexiblen Leitungen 53, die zum ersten bzw. zweiten Ende der Düsenkammer 42 _k gerichtet sind, sowie eine starre Leitung 52 zwischen den flexiblen Leitungen 53. Die starre Leitung 52 ist im allgemeinen rohrförmig aufgebaut, besteht aus metallischem Werkstoff und ist sowohl an der Düsenkammer 42 _k als auch an dem Verteilerrohr 40 _i verschweißt oder sonstwie befestigt. Die Düsenkammer 42 _k und das Verteilerrohr 40 _i enthalten entsprechende Öffnungen, die einen Luftdurchgang durch die Leitung 52 erlauben. Die flexiblen Leitungen 53 weisen andererseits einen metallischen Balgen auf, der eine Expansion und Kontraktion quer zur Längsachse zuläßt, wobei jede flexible Leitung 53 auf geeignete Weise (durch Schweißen oder sonstwie) am Verteilerrohr 40 _i und der Düsenkammer 42 _k festgelegt ist. Jede Düsenkammer 42 _k kann sich daher relativ zum Verteilerrohr 40 _i in Scherrichtung an Punkten bewegen, die von der festen Abstützung beabstandet sind, die die zwischenliegende starre Leitung 52 bildet.

Obgleich die Düsenkammer 42 _k über die von den Leitungen 52, 53 gebildeten Verbindungen starr am Verteilerrohr 40 _i festgelegt ist, kann die Düsenkammer 42 _k sich in bezug auf das Verteilerrohr 40 _i geringfügig quer zur Längsabmessung bewegen. Es sind daher ein Paar von Zugbändern 54 vorgesehen, die mit beiden Enden an entsprechenden den Nasen 54 A (Fig. 4) der Düsenkammer 42 _k angeschweißt oder sonstwie befestigt sind und um die angrenzenden Teile des Verteilerrohres 40 _i herum verlaufen.

Wie Fig. 3 zeigt, sind die jeweiligen Enden der aneinandergrenzenden Düsenkammern 42 _k geringfügig voneinander beabstandet, so daß sie sich in Längsrichtung ausdehnen können. Eine Abschirmplattenkonstruktion mit Abschirmplatten 55, die ausführlicher in Verbindung mit den Fig. 11, 12 beschrieben wird, bildet für die Enden der aneinandergrenzenden Düsenkammern 42 _k eine Gleitabdeckung.

Wie Fig. 4 bis 9 zeigen, weist die Tragfläche 23 einen Träger 60, der in Richtung der Spannweite verläuft und an dem eine Vielzahl von Rippen angebracht sind auf, die die Flügelkonstruktion hinter dem Nasenbereich halten. Am Träger 60 ist unten ein Stützträger 61 vorgesehen, der ebenfalls in Richtung der Spannweite verläuft. Eine Vielzahl von (oberen) Tragrippen 62 und eine entsprechende Vielzahl unterer Tragrippen 63 sind am Träger 60 und am Stützträger 61 befestigt und voneinander in Richtung der Spannweite beabstandet. Eine obere Fläche jeder Stützrippe 62 von der Vielzahl der oberen Stützrippen ist gekrümmt ausgeführt. An ihr ist eine gekrümmte obere Nasenplatte 66 befestigt. Entsprechend ist auch die untere Fläche jeder der unteren Tragrippen 63 gekrümmt ausgeführt. An ihr ist eine gekrümmte untere Nasenplatte 67 befestigt. Beim Zusammenbau werden einander entsprechende Tragrippen 62 und 63 zueinander ausgerichtet und mit den Bändern 68 miteinander verbunden.

Die Nasenplatten 66, 67 bestehen vorzugsweise aus einem Glasfasermaterial, weil in der Nähe der Nasenplatten 66, 67 zur Luftauslaßkonstruktion hohe Temperaturen auftreten. In einem Prototyp des vorliegenden Leitungssystem besteht dieser Werkstoff aus einer inneren und einer äußeren Lage aus mit Glasfasern verstärktem Epoxyharz auf einem Wabenkern aus Nomex-Material. Die Anordnung enthält Aussparungen, die die entsprechenden Tragrippen 62, 63 aufnehmen. Im zusammengebauten Zustand bilden der Träger 60, der Stützträger 61 und die oberen Nasenplatten 66, 67 eine Kammer, die im Nasenbereich der Tragfläche 23 in der Richtung der Spannspitze verläuft und in der sich die Verteilerrohre 40 _i und die zugeordneten Düsenkammern 42 _k befinden. Weiterhin entsteht ein in Richtung der Spannspitze verlaufender Schlitz zwischen der oberen und unteren Nasenplatte 66, 67, durch den hindurch eine Oberfläche der Düsenkammern 42 _k offenliegt.

Innenbordseitig liegende obere und untere Tragwinkel 64 A, 64 B und außenbordseitig liegende obere und untere Tragwinkel 65 A, 65 B verbinden jedes Verteilerrohr 40 _i mit der Tragflächenkonstruktion. Die Winkel 64 A, 64 B sind am Träger 60, bzw. Träger 61 befestigt und nehmen jeweils gemeinsam ein entsprechendes Paar der innenbordseitigen Ansätze 50 nichtgleitend auf. Die Winkel 65 A, 65 B sind am Träger 60 bzw. Träger 61 befestigt und nehmen ein entsprechendes Paar der außenbordseitig liegenden Ansätze 51 im Gleitsitz auf. Die Elemente 51, 65 bilden ein Loslager, während die Elemente 50, 64 ein Festlager bilden.

Wie Fig. 5 zeigt, verläuft durch den Winkel 65 A parallel zur Längsabmessung des Trägers 60 eine Öffnung, die eine langgestreckte zylindrische Hülse 57 aufnimmt. Um das Verteilerrohr 40 _i am Winkel 65 A zu befestigen, verläuft die Hülse 57 auch durch eine entsprechende Öffnung im außenbordseitig liegenden Ansatz 51, die eine mittig angeordnete verschmälerte Auflagerfläche 51 A enthält, an die sich die Hülse 57 mit ihrer Außenfläche anlegt. Die Gleitverbindung wird durch einen Bolzen 59 zusammengehalten, dessen Schaft durch die Hülse 57 verläuft und dessen Kopf auf dem ersten Schenkel des Winkels 65 A aufliegt. Der Schaft des Bolzens 59 steht über den zweiten, gegenüberliegenden Schenkel des Winkels 65 A vor. Auf sein freies Ende ist eine Mutter 59 A aufgeschraubt. Im Ruhezustand, wenn dem Verteilerrohr 40 _i keine Druckluft zugeführt wird, bleibt der Ansatz 51 in der in Fig. 5 gezeigten Lage. Wenn Druckluft zugeführt wird, bewirkt die Wärmeausdehnung des Verteilerrohres 40 _i in der Längsrichtung, daß der Ansatz 51 auf der Hülse 57 nach links gleitet. Die verhältnismäßig kleine Fläche 51 A zwischen dem Ansatz 51 und der Hülse 57, an der Reibung stattfinden kann, erlaubt diese Bewegung auch dann, wenn das Verteilerrohr 40 _i und der Ansatz 51 nicht einwandfrei miteinander ausgerichtet sind (z. B., wenn sich die Tragfläche 23 durchbiegt).

Gemäß Fig. 6 ist der innenbordseitig liegende Ansatz 51 mit einer Öffnung versehen, die eine langgestreckte zylindrische Hülse 56 aufnimmt. Der Tragwinkel 64 A ist ebenfalls mit einer Öffnung versehen, die durch ihn parallel zur Längsabmessung des Trägers 60 verläuft. Ein Bolzen 58 verläuft durch die Öffnungen im Winkel 64 A und der Hülse 56 und vervollständigt das Festlager, wobei der Kopf des Bolzens 58 auf einem ersten Schenkel des Tragwinkels 64 A aufliegt und eine Mutter 58 A auf das freie Ende des Bolzens 58 aufgeschraubt ist und auf dem zweiten Schenkel des Winkels 64 A aufliegt.

Das Fest- und Loslager mit den Ansätzen 50, 51 und den Winkeln 64 B, 65 B erreicht, entsprechen dem Fest- und Loslager 64, 65 mit den Ansätzen 51, 50 und den Winkeln 64 A, 65 A.

Jede Düsenkammer 42 _k (Fig. 4, 7, 8, 9) besitzt einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Ihr erstes und zweites Ende sind jeweils geschlossen, so daß die Luftzufuhr zur Kammer jeweils nur durch die Leitungen 52, 53 und der Luftablaß nur durch die Lochdüsen 29 erfolgen, wie dies im folgenden beschrieben wird. Die Düsenkammer 42 _k hat ein Vorderwandelement 80, das bogenförmig gekrümmt ist und dessen vertikale Abmessung im wesentlichen gleich der Strecke entspricht, die die obere und die untere Nasenplatte 66, 67 und den dazwischen befindlichen Schlitz überdecken. Wie am besten die Fig. 7, 8 und 9 zeigen, wird das Vorderwandelement 80 im wesentlichen von der Tragkonstruktion für die Düsenkammer 42 _k , die Leitungen 52, 53 und die Zugbänder 54 bündig mit den jeweiligen Außenflächen 69, 70 der oberen und unteren Nasenplatten 66, 67 gehalten.

Damit sich jede Düsenkammer 42 _k in der Richtung der Spannweite gegenüber den angrenzenden Nasenplatten 66, 67 ausdehnen oder zusammenziehen kann und die Luftströmung zwischen dem Äußeren der Vorderkante der Tragfläche 23 und der die Luftausgabeanordnung enthaltenden Kammer hält, ist jede Düsenkammer 42 _k mit einer oberen Zunge 81 und einer unteren Zunge 82 versehen, die in Längsrichtung entlang der oberen bzw. unteren Fläche der Düsenkammer 42 _k verlaufen. Eine in Richtung der Spannweite verlaufende erste Nut nimmt die obere Zunge 81 auf. Diese Nut wird von einem in Richtung der Spannweite verlaufenden Abstandshalter 83 und einer in Richtung der Spannweite verlaufenden Platte 84 gebildet, die beide mit geeigneten Befestigungseinrichtungen der oberen Nasenplatte 66 am Schlitz für die Düsenkammer 42 A festgelegt sind. Entsprechend ist eine zweite in Richtung der Spannweite verlaufende Nut vorgesehen, die die untere Zunge 82 aufnimmt, wobei diese Nut von einem in Richtung der Spannweite verlaufenden Abstandshalter 85 und einer in Richtung der Spannweite verlaufenden Platte 86 gebildet wird, die beide mit geeigneten Befestigungseinrichtungen an der unteren Nasenplatte 67 am Schlitz für die Düsenkammer 42 _k befestigt sind.

Im Vorderwandelement 80 der Düsenkammer 42 _k befindet sich eine Vielzahl von Lochdüsen 29, die jeweils (siehe Fig. 10) in eine Vertiefung 80 A in der vorderen Fläche bzw. der Außenfläche des Vorderwandelementes 80 münden und ein gebohrtes Loch 87 umfassen, das in die Vertiefung 80 A mündet, so daß die Druckluft im wesentlichen tangential zu einem Teil der Außenfläche 80 B über die Vertiefung 80 A ausgeblasen wird. Durch entsprechende Wahl der Anzahl, der Verteilung in Richtung der Spannseite und der Größe der Löcher 87 kann erreicht werden, daß die aus diesen austretende Luft über den oberen Teil der Außenfläche 80 B und damit über die angrenzende Außenfläche 69 der oberen Nasenfläche 66 strömt und die Grenzschicht beeinflußt.

Wie am besten die Fig. 8 und 9 zeigen, ist in dem Träger 60 eine Vielzahl von Löchern 60 A vorgesehen, die Richtung der Spannweite voneinander abbestandet sind und die Kammer, die die Druckluftabgabeanordnung enthält, belüften, um einen Überdruck in dieser Kammer zu vermeiden, wenn in der Druckluftabgabeanordnung ein Leck entsteht, und um weiterhin bei der Fabrikation, Reparatur und Wartung Zugang zu dieser Anordnung zu schaffen.

Bevor die Druckluft in die Druckluftabgabe eingespeist wird, besitzt diese die Umgebungstemperatur. Sie ist daher nicht ausgedehnt, wie dies in den Figuren gezeigt ist. Wenn die Druckluft einströmt, dehnt jedes Verteilerrohr 40 _i sich in Längsrichtung aus. Da das innenbordseitige Ende jedes Verteilerrohres 40 _i in der Tragflächenkonstruktion über die feste Verbindung mit den beiden Ansätzen 50 und den Winkeln 64 A, 64 B festgelegt ist, erfolgt die Expansion an gegenüber dem Festlager nach außen versetzten Punkten, wobei das außenbordseitige Ende des Verteilerrohres 40 _i sich in Längsrichtung in Bezug auf die Tragflächenstruktur nach außen ausdehnt und sich in unmittelbarer Nähe von dieser bewegt. Die Längsausdehnung wird durch Kompression der Balgen 49 auf dem angrenzenden außenbordseitigen Verteilerrohr 40 _i aufgenommen. In einem Prototyp des vorliegenden Leitungssystems weist jedes Verteilerrohr eine Länge von etwa 1,83 m auf. Es dehnt sich bei einer Temperaturerhöhung von der Umgebungstemperatur auf 482°C in der Längsrichtung um etwa 13 mm aus.

Bei dieser Ausdehnung bewegen sich auch die Düsenkammern 42 _k , die den Verteilerrohren 40 _i jeweils zugeordnet sind, in Längsrichtung, was auf die feste Verbindung über die starren Leitungen 52 zurückzuführen ist. Als Ergebnis gleiten die Zungen 81, 82 in den Nuten in den Nasenplatten 66, 67, welche vom Abstandshalter 83 und der Platte 84 bzw. vom Abstandshalter 85 und der Platte 86 gebildet werden. Bei dieser Bewegung schließt sich der Spalt, der normalerweise zwischen den Enden der einem Verteilerrohr 40 _i zugeordneten Düsenkammern 42 _k und den Düsenkammern 42 _k vorliegt, die den innen- und außenbordseitig benachbarten Verteilerrohren 40 _i zugeordnet sind, bzw. wird dieser Spalt um einen der Längsausdehnung jedes Verteilerrohres 40 _i entsprechenden Betrag schmaler. Jede einzelne Düsenkammer 42 _k dehnt sich relativ zu dem ihr zugeordneten Verteilerrohr 40 _i nur sehr wenig aus. Diese Ausdehnung wird von den Balgen in den flexiblen Leitungen 53 aufgefangen.

Die Konstruktion 55 mit den Abschirmplatten 90, 91 ist am besten in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Sie weist eine obere Abschirmplatte 90 und eine Abschirmplatte 91 auf, die mit einem Ende jeweils an zugehörigen Teilen der Außenfläche 80 B des Vorderwandelements 80 oberhalb und unterhalb der Vertiefung 80 A und am außenbordseitigen Ende jeder Düsenkammer 42 _k angeschweißt oder sonstwie befestigt sind. Die anderen bzw. außenbordseitigen Enden der Abschirmplatten 90, 91 liegen über den angrenzenden innenbordseitigen Enden der angrenzenden Düsenkammer 42 _k . Bei der Fabrikation werden die Abschirmplatten 90, 91 so aufgebracht, daß ihre Enden im wesentlichen bündig mit den angrenzenden Flächen der Nasenplatten 66, 67 verlaufen. Innerhalb der Kammer in der Tragfläche 23 ist ein flexibles Band 92 auf das außen- und das innenbordseitige Ende der angrenzenden Düsenkammer 42 _k aufgesetzt. Ein oberer L-förmiger metallener Verschlußhalter 93 und ein unterer L-förmiger metallener Verschlußhalter 94 verlaufen gleichermaßen über aneinandergrenzende Düsenkammern 42 _k , wobei der obere Verschlußhalter 93 und das obere Ende des flexiblen Bandes 92 an der oberen Nasenplatte 66 mit den gleichen Befestigungseinrichtungen festgelegt sind, die das Abstandselement 85 und die Platte 86 an ihr festlegen. Auf diese Weise wird die Luftströmung durch den Spalt zwischen aneinandergrenzenden Düsenkammern 42 _k auf den Spalt zwischen den Abschirmplatten 90, 91 begrenzt. Auch wird diese Luftströmung durch das darunterliegende Band 92 blockiert.

Während der Ausdehnung der Druckluftausgabeanordnung ist der Spalt zwischen aneinandergrenzenden Düsenkammern 42 _k in Fig. 11 im wesentlichen verschlossen, wobei die Abschirmplatten 90, 91 nach rechts gleiten. Der Spalt zwischen den Abschirmplatten 90, 91 ermöglicht es, daß die Druckluft aus den Lochdüsen 29 ausströmen kann, die sich in der außenbordseitigen Düsenkammer (in Fig. 11 die rechte Kammer) 42 _k in der Nähe der Abschirmplatten 90, 91 befinden.

Unter ungünstigen Bedingungen, bei denen eine wesentliche Anzahl der Löcher 87, die die Lochdüsen 29 bilden, mit Eis zugesetzt sind, könnte das System ausfallen. Daher stellt das vorliegende Leitungssystem eine Enteisung der Lochdüsen 29 durch den Einsatz der in Fig. 13 gezeigten Venturianordnung 44 sicher. Eine Leitung 96 der Venturianordnung weist an ihrem innenbordseitigen Ende eine Umfangslippe 97 auf, die mit einer Marmon-Schelle 97 mit der entsprechenden Lippe 47 auf dem außenbordseitigen Ende des am weitesten außen liegenden Verteilerrohres 40 _i verspannt ist. Die Leitung 96 weist an ihrem außenbordseitigen Ende eine Übergangsleitung 96 A der Venturianordnung 44 auf, deren Durchmesser sich zu einem im wesentlichen zylindrischen Kanal 96 B verjüngt, der in einem mit einer Öffnung versehenen Flansch 98 gleitbar gelagert ist, der seinerseits an der äußersten Spitzenrippe 99 der Tragfläche 23 befestigt ist. In der Rippe 99 ist eine Öffnung vorgesehen, die mit der Öffnung 98 im Flansch 98 und damit mit dem Inneren des Kanales 96 B fluchtet. Im normalen Betrieb wirken die Übergangsleitung 96 A und der Kanal 96 B als Venturirohr, so daß der Druckabfall über dieser Menge der durchströmenden Druckluft begrenzt. Wenn jedoch infolge der Vereisung durch eine wesentliche Anzahl von Lochdüsen 29 Druckluft nicht mehr austreten kann, strömt diese Druckluft durch die Leitung 96, die Übergangsleitung 96 A und den Kanal 96 B an die Umgebung ab, so daß die Verteilerrohre 40 _i und damit die miteinander verbundenen Düsenkammern 42 _k sich erwärmen und die blockierten Lochdüsen 29 enteist werden.

Mit einer Prototypausführung des vorliegenden Leitungssystemes sich bei Verwendung der im folgenden angegebenen Werkstoffe ein zufriedenstellender Betrieb des zur Grenzschichtbeeinflussung innerhalb der oben erwähnten Druck- und Temperaturbereiche erzielen, während die Herstellung und der Zusammenbau des Systems sehr einfach sind.

ElementWerkstoff Versorgungskanal 39Stahl 321 oder 347 CRES Verteilerrohr 40 _i , 41 _i Stahl 321 oder 347 CRES Düsenkammern 42 _k , 43 _k Stahl 321 oder 347 CRES Lippen 46, 47Inconel-Stahl Balgen 49Stahl 321 oder 347 CRES Ansätze 50, 51Stahl 321 oder 347 CRES Leitung 52Stahl 321 oder 347 CRES Leitung 53Inconel-Stahl Zugbänder 54Stahl 321 oder 347 CRES Ansätze 54 AStahl 321 oder 347 CRES Abschirmplatten 90, 91Stahl 321 oder 347 CRES Hülsen 56, 57passivierter Stahl 17-4 PH Bolzen und Muttern 58Stahl A 286 Träger 60Aluminium 2024 Träger 61Aluminium 7075 Tragrippen 62, 63Aluminium 2024 Winkel 64, 64 A, 65, 65 AAluminium 2024 Nasenplatten 66, 67Glasfaser-Wabenkern Bänder 68Aluminium 2024 Abstandshalter 83, 85Titan Platten 84, 86Titan Dichtungen 92glasfaserverst. Silicongummi Dichtungshalter 93, 94Aluminium 2024 Leitung 96Stahl 321 oder 347 CRES Lippe 97Inconel-Stahl Flansch 98Stahl 321 oder 347 CRES Rippe 99 (Flügelspitze)Aluminium 2024

Die Anzahl der Verteilerrohre 40 _i , 41 _i kann in Abhängigkeit von der Leichtigkeit der Herstellung dieser Verteilerrohre 40 _i , 41 _i und der Expansion gewählt werden, die sich mit den Balgen 49 auffangen läßt. Theoretisch kann auch ein einziges Verteilerrohr verwendet werden. Wie dies aber in den Beispielen erörtert wurde, erfährt dieses einzige Verteilerrohr dann an seinem äußersten Ende eine Ausdehnung von etwa 100 mm. Degleichen sind jedem Verteilerrohr 40 _i , 41 _i jeweils zwei Düsenkammern 42 _k , 43 _k hauptsächlich deshalb zugeordnet, um die Herstellung dieser Kammern in gradlinigen Profilstücken zu erlauben, mit denen sich beim Zusammenbau die Krümmung der Vorderkante der Tragfläche 23, 25 annähern läßt.

Claims (12)

1. Leitungssystem für eine Einrichtung zur Beeinflussung der Grenzschicht an der Oberfläche einer Flugzeugtragfläche durch Ausblasen von Druckluft aus wenigstens einer Lochdüse, die in Richtung der Spannweite entlang des Nasenbereichs der Tragfläche angeordnet ist, wobei vorgesehen sind:

• a) mehrere, voneinander getrennte Düsenkammern (42 k; 43 k), die bündig mit der Oberfläche des Nasenbereichs in der Längsachse der Tragfläche (23; 25) angeordnet sind und mit in Längsrichtung verteilten Lochdüsen (87) versehen sind;
• b) mehrere in Längsrichtung sich erstreckende Verteilerrohre (40 i; 41 i) für die Druckluft, welche hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind;
• c) mehrere Verbindungsleitungen (52, 53) zur Verbindung der Verteilerrohre (40 i; 41 i) mit den Düsenkammern (42 k; 43 k),

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• d) jedes Verteilerrohr (40 i; 41 i) ist durch ein innenbordseitiges Festlager (50, 64) und ein außenbordseitiges Loslager (51, 65) mit der Tragfläche (23; 25) verbunden;
• e) die Verteilerrohre (40 i; 41 i) sind durch in Längsrichtung flexible Verbindungseinrichtungen (49) miteinander verbunden;
• f) jede Düsenkammer (42 k; 43 k) weist eine obere (81) und eine untere (82) Zunge auf, die sich in Längsrichtung erstrecken und jeweils gleitbar in einer in Längsrichtung verlaufenden Nut der Tragflächen (23; 25) gelagert sind;
• g) jedes Verteilerrohr (40 i; 41 i) weist als Verbindungsleitungen zu den Düsenkammern (42 k; 43 k) an dem Endbereich eine flexible Leitung (53) und eine dazwischenliegende starre Leitung (52) auf.

2. Leitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung als Balgen (49) ausgebildet sind.

3. Leitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Leitungen (53) jeweils einen Balgen enthalten.

4. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (50, 64) aus jeweils einem mit dem Verteilerrohr (40 i; 41 i) bzw. der Tragfläche (23; 25) fest verbundenen "u"-förmigen Element (50, 64), die spielfrei ineinandergreifen, und einem die Elemente (50, 64) verbindenden Bolzen besteht.

5. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Loslager (51, 65) aus jeweils einem mit dem Verteilerrohr (40 i; 41 i) bzw. der Tragfläche (23; 25) fest verbundenen "u"-förmigen Element (51, 65), die in Längsrichtung gegeneinander verschiebbar ineinander eingreifen, und einem die Elemente (51, 65) verbindenden Bolzen (59) besteht.

6. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten für die Zungen (81, 82) jeweils durch Platten (84, 86) gebildet sind, die durch Abstandsteile (83, 85) von der Nasenwand (66; 67) beanstandet sind.

7. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem außenbordseitigen Ende jeder Düsenkammer (42 k; 43 k) jeweils an der Vorderseite eine obere (90) und eine untere (91) Abschirmplatte derart im Abstand voneinander befestigt sind, daß die Lochdüsen (87) hinter dem gebildeten Spalt freiliegen und daß die Abschirmplatten (90, 91) das innenbordseitige Ende der benachbarten Düsenkammer (42 k; 43 k) gleitbar überdecken.

8. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der Düsenkammern (42 k; 43 k) der Abstand zwischen benachbarten Enden der Düsenkammern (42 k; 43 k) durch ein flexibles Band (92) überdeckt ist, dessen Enden an der Nasenwand befestigt sind.

9. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Düsenkammern (42 k; 43 k) mit einem Verteilerrohr (40 i; 41 i) verbunden sind.

10. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß um die Verteilerrohre (40 i; 41 i) verlaufende Zugbänder (54) zur Begrenzung der Relativbewegung der Düsenkammern (42 k; 43 k) in Querrichtung in bezug auf das entsprechende Verteilerrohr (40 i; 41 i) vorgesehen sind, und daß die Zugbänder (54) an den Düsenkammern (42 k; 43 k) befestigt sind.

11. Leitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das außenbordseitige Ende des äußersten Verteilerrohres (40 i) mit einem Venturirohr (96, 96 A) verbunden ist, dessen freies Ende (96 B) in einem Flansch (98) gleitbar gelagert ist und mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.