DE533115C - Single-spar aircraft wing with a non-rotatable hollow box formed using the load-bearing outer skin - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einholmigen Flugzeugtragflügel.The invention relates to a single-spar aircraft wing.

Einholmige Flügel sind bereits in verschiedenen Ausführungsarten bekannt. Bei einer Ausführungsart besitzt der Flügel einen Stegholm, der in erster Linie für die Aufnahme der Biegekräfte vorgesehen ist, und eine mit tragender Außenhaut beplankte Flügelnase, die hauptsächlich der Übertragung der Verdrehkräfte dient (Abb. 1 der Zeichnung). Der hinter dem Holm liegende Teil des Flügels vervollständigt lediglich das Flügelprofil, wirkt also an der Übertragung der Biege- und Verdrehkräfte nicht mit.Single-spar wings are already known in various designs. At a The wing has a spar that is primarily used for recording the bending forces are provided, and a wing nose planked with a load-bearing outer skin, which mainly serves to transmit the torsional forces (Fig. 1 of the drawing). The part of the wing behind the spar only completes the wing profile, thus does not participate in the transmission of the bending and torsional forces.

Bei einer zweiten Bauart besitzt der Flügel einen Kastenholm, dessen Querschnitt ein ungefähr gleichseitiges Dreieck mit zwei in der Profilunterseite liegenden Ecken bildet, und eine vor diesem Kastenholm liegende torsionsfeste Nase. Die hinter dem Kastenholm liegenden Teile sind auch hier Formgebungsteile. In a second design, the wing has a box spar, the cross section of which has a forms an approximately equilateral triangle with two corners lying in the underside of the profile, and a torsion-proof nose located in front of this box spar. The one behind the box spar Here, too, lying parts are shaping parts.

Bei einer dritten Bauart besteht der Flügel aus einem Kastenträger und- vor- und hinter diesem angeordneten Formgebungsteilen. Der Kastenträger besteht aus zwei in der Aufnahme von Biegekräften nahezu gleichwertigen senkrechten Stegen, die gleich oder ähnlich dem Holm des einleitend erwähnten Flügels ausgebildet sind, und der die Oberbzw. Untergurte dieser Stege verbindenden Außenhaut.In a third design, the wing consists of a box girder and in front of and behind this arranged shaping parts. The box girder consists of two in the Absorption of bending forces of almost equivalent vertical webs that are equal or are designed similar to the spar of the wing mentioned in the introduction, and the Oberbzw. Lower chords of these webs connecting the outer skin.

Bei der erstgenannten Bauart (vgl. Abb. 1) ist der Holm H eine Wand des Verdrehkörpers. B bedeutet die elastische Achse des Verdrehkörpers. Ist der Holm ζ. B. an der Stelle der vordersten Dfuckpunktslage (beim Abfangen) angeordnet, so erhält er beim Abfangen nur Biegespannungen. Bei Verringerung des Anstellwinkels, z. B. beim Gleitflug, dagegen wandert der Druckmittelpunkt nach hinten, und der Holm erhält außer den Biegespannungen auch noch Schubspannungen als Teil des Torsionskörpers. Bekanntlich sind zwar die Biegespannungen des Holmes beim Abfangen am größten, bei kleinerem Anstellwinkel können sich jedoch die erwähnten Schubspannungen bzw. die Spannungen und Formveränderungen, die aus der Verdrehung entstehen, im Holm so auswirken, daß seine Gesamtbeanspruchung bei einem kleineren Anstellwinkel größer ist als beim Abfangen. Das kann von großem Nachteil sein, weil die Berechnung und Konstruktion eines Flügelholmes sich gemäß den Bauvorschriften für Flugzeuge nach den Beanspruchungen beim Abfangen richten. Auf jeden Fall sind die Verhältnisse bei solchen Flügeln statisch nicht einfach zu erfassen, und wenn einem Konstrukteur die erwähnten Tatsachen nicht genau bekannt sind, können mit einem solchen Flugzeug schwere Unglücksfälle vorkommen. In the first-mentioned design (see Fig. 1), the spar H is a wall of the torsion body. B means the elastic axis of the torsion body. Is the spar ζ. B. at the point of the foremost Dfuckpunktslage (when trapping), it only receives bending stresses when trapping. When reducing the angle of attack, e.g. B. when gliding, on the other hand, the center of pressure moves backwards, and the spar receives not only the bending stresses but also shear stresses as part of the torsion body. It is well known that the bending stresses of the spar are greatest when intercepting, but with a smaller angle of attack, the aforementioned shear stresses or the stresses and shape changes that arise from the twist can affect the spar in such a way that its overall stress is greater at a smaller angle of attack than with Intercept. This can be a major disadvantage, because the calculation and construction of a wing spar are based on the stresses during interception according to the building regulations for aircraft. In any case, the conditions in such wings are not easy to determine statically, and if a designer is not exactly aware of the facts mentioned, serious accidents can occur with such an aircraft.

Die eben genannten Nachteile sind bei der zweiten Ausführung des Flügels mit einem Kastenholm zwar etwas geringer, aber das Gewicht dieses Flügels ist größer als das des erstgenannten Flügels, weil ein KastenholmThe disadvantages just mentioned are in the second version of the wing with a Box spar a little less, but the weight of this wing is greater than that of the first-mentioned wing, because a box spar

an sich schwerer ist als ein einstegiger Holm. Das Gewicht der übrigen Flügelteile ist gleich dem der entsprechenden Teile des zuerst erwähnten Flügels.is heavier in itself than a single-leg spar. The weight of the other wing parts is the same that of the corresponding parts of the first mentioned wing.

Die Nachteile der genannten Flügel werden durch die Erfindung vermieden. Der Flügel der Erfindung ist einholmig, wobei unter dem Holm ein ebener Fachwerkträger verstanden ist, der entweder über oder unter ίο einem oder durch einen eine Last aufnehmenden oder bildenden Körper (Rumpf, Boot, Motorgondel usw.) ununterbrochen durchläuft oder seitlich an einem solchen Körper biegesteif angeschlossen ist. Der drehungsfest unter Verwendung der Außenhaut α gebildete Hohlkasten ist jedoch gemäß der Erfindung über den Holm hinaus nach hinten verlängert, und wenn er nicht bis zur Endkante des Flügels reicht, durch eine nicht biegungsfeste Zwischenwand b rückwärts abgeschlossen. Diese Zwischenwand ist, ohne Holmeigenschaften zu besitzen, die rückwärtige Begrenzung des Hohlkastens, ebenso wie die Flügelnase die vordere ist. Sie ist sehr leicht gebaut, am Rumpf, an Motorgondeln usw. gar nicht oder nur so angeschlossen, daß durch den Anschluß keine Biegekräfte auf sie übertragen werden können, oder ihre Bauhöhe im Flügel ist so gering, daß ihr keine wesentlichen Biegekräfte zugemutet werden können.The disadvantages of the wings mentioned are avoided by the invention. The wing of the invention is single-spar, the spar being understood to be a planar truss, which either over or under ίο or through a load-absorbing or forming body (hull, boat, motor gondola, etc.) runs through continuously or on the side of such a body is rigidly connected. According to the invention, the hollow box, which is non-rotatably formed using the outer skin α , is extended to the rear beyond the spar, and if it does not extend to the end edge of the wing, it is closed to the rear by a non-flexurally rigid partition b. This partition wall, without having spar properties, is the rear boundary of the hollow box, just like the wing nose is the front. It is very light, not connected to the fuselage, to engine nacelles, etc., or only connected in such a way that no bending forces can be transferred to it through the connection, or its overall height in the wing is so low that it cannot be expected to have any significant bending forces.

Beim Flügel der Erfindung kann man dem Holm eine solche Lage innerhalb des Gesamtverdrehkörpers geben, daß er in oder in unmittelbarer Nähe der elastischen Achse liegt (Abb. 2), damit er keine von der Lage zur elastischen Achse hervorgerufenen Spannungen aus der Verdrehung erhält. Der Holm kann aber auch hinter (Abb. 3) oder vor (Abb. 4) der elastischen Achse liegen, weil er die aus einer solchen Lage herrührenden Verdrehkräfte ohne weiteres aufzunehmen imstande ist, wenn er außerdem eine bestimmte Lage zum Druckmittelpunkt beim Abfangen hat.In the wing of the invention, the spar can have such a position within the overall torsion body give that it lies in or in the immediate vicinity of the elastic axis (Fig. 2) so that it does not lose its position to the elastic axis caused by the torsion stresses. The spar can also be behind (Fig. 3) or in front of (Fig. 4) the elastic axis, because it derives from such a position Torsional forces can easily be absorbed if it also has a certain position in relation to the center of pressure Has intercepted.

Der Holm wird beim Flügel der Erfindung vorzugsweise und absichtlich in das Auftriebsdruckmittel des ^-Falles (Abfangen des Flugzeuges) gelegt, weil in diesem Flugfalle die größten Biegebeanspruchungen auftreten und der Holm in erster Linie zur Aufnahme der Biegekräfte bestimmt ist. In allen übrigen Flugzuständen ist. die Biegebelastung des Holmes geringer, d. h. er ist nicht bis an die Grenze der Festigkeit beansprucht. Er kann in diesem Falle also ohne Gefahr Verdrehbeanspruchungen aufnehmen. The spar is preferably and intentionally in the wing of the invention Lift pressure means of the ^ case (interception of the aircraft) placed because in this flight trap the greatest bending stresses occur and the spar is primarily used to accommodate the bending forces is determined. In all other flight conditions is. the bending load of the Holmes lower, d. H. it is not stressed to the limit of its strength. In this case, it can absorb torsional stresses without risk.

Bei der Konstruktion der Erfindung können jedoch die Verdrehspannungen nur sehr gering sein, da der Holm ein Zwischensteg ist, der den Verdrehkörper in zwei nahezu gleich große Teile teilt. Bekanntlich rufen die Verdrehkräfte in beiden Teilen des Verdrehkörpers, wobei der Holm als gemeinsame Wand beider Teilkörper zu gelten hat, Schubspannungen hervor, die in den Wänden der Verdrehkörperteile liegen und am Umfang des Profils: bzw. senkrecht im Holm und in der rückwärtigen Abschlußwand wirken. In einem bestimmten Flugzustande verlaufen z. B. diese Schubspannungen entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um die Teilkörper, d. h. im .Hohn laufen die Schubspannungen des vorderen Teilkörpers nach oben, die des rückwärtigen nach unten. Haben beide Teilkörper gleich große Querschnittsflächen, so heben sich diese Schubspannungen im Holm gegenseitig auf. Die durch die Verdrehung hervorgerufenen Spannungen im Holm können also nur gering sein, wenn die Querschnittsfiächen der beiden Teilkörper nicht zu verschieden voneinander sind, folglich spielt die Lage des Holmes zur elastischen Achse des Gesamtverdrehkörpers keine bedeutende Rolle.In the construction of the invention, however, the torsional stresses can only very much be low, because the spar is an intermediate web that almost divides the torsion body in two divides equally large parts. It is well known that the torsional forces in both parts of the torsion body call whereby the spar has to be regarded as the common wall of both parts of the body, resulting in shear stresses in the walls of the torsion body parts and on the circumference of the profile: or vertically in the spar and act in the rear end wall. Run in a certain flight condition z. B. these shear stresses counterclockwise around the part body, d. H. The shear stresses of the the front part of the body upwards, that of the rear part downwards. Have both part bodies cross-sectional areas of the same size, these shear stresses in the spar are canceled out each other up. The tension in the spar caused by the twist can so only be small if the cross-sectional areas of the two part-bodies are not too are different from each other, consequently the position of the spar to the elastic axis plays a role of the entire torsion body does not play a significant role.

Die Beanspruchung des Holmes wird also auch dadurch nicht wesentlich vergrößert, wenn den beiden Teilen des Gesamtverdrehkörpers verschiedene Wandstärken gegeben werden, was infolge der verschieden über die Flügeltiefe verteilten Luftkräfte oft aus Gewichtsgründen zweckmäßig sein kann. Die ganze Außenhaut des Flügels kann auch als Torsionskörper benutzt werden, wobei dann die Zwischenwand b entbehrlich ist (Abb. 5).The stress on the spar is therefore not significantly increased if the two parts of the entire torsion body are given different wall thicknesses, which can often be useful for weight reasons due to the air forces distributed differently over the wing chord. The entire outer skin of the wing can also be used as a torsion body, in which case the partition b can be dispensed with (Fig. 5).

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: i. Einholmiger Flugzeugtragflügel mit einem unter Verwendung der tragenden Außenhaut gebildeten drehungsfesten Hohlkasten, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkasten über den Holm hinaus nach hinten verlängert und durch eine nicht biegungsfeste Zwischenwand abge- _log schlossen ist.i. Is monospar aircraft wing having formed using the supporting outer skin turn fixed hollow box, characterized in that the hollow box on the spar also extended to the rear and off _log by a non-deflectable fixed intermediate wall joined. 2. Einholmiger Flugzeugtragflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlkasten nach hinten über die ganze Flügeltiefe erstreckt.2. Einholmiger aircraft wing according to claim 1, characterized in that the box girder extends backwards over the entire wing depth. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings