DE558959C - Altitude control for tailless aircraft with wings arranged in the shape of an arrow - Google Patents

Description

Bekannt sind Schwanzflugzeuge, bei denen außer den am hinteren Rumpfende angeordneten Höhenrudern auch Höhenruderflächen an oder über den Tragflügeln angeordnet sind. Sind hierbei die an den Tragflügeln angeordneten Höhenruder gegenläufig zu dem Schwanzhöhenruder verstellbar, so wird beim Höhenrudergeben gleichzeitig das Rumpfvorderende gehoben und das Hinterende gesenkt. Tail planes are known in which apart from those arranged at the rear end of the fuselage Elevators and elevator surfaces are arranged on or above the wings. If the elevators arranged on the wings are adjustable in opposite directions to the tail elevator, then at Elevator gives the front end of the fuselage raised and the rear end lowered.

Bekannt sind ferner schwanzlose Flugzeuge mit annähernd rechteckigen Tragflügeln, bei denen zwecks Auftriebserhöhung annähernd der ganze Tragflügel um eine waagerechte Querachse schwenkbar ist. Hierdurch wird bei großem Anstellwinkel des Tragflügels die Querstabilität des Flugzeuges beeinträchtigt. Bei bekannten schwanzlosen Flugzeugen mit rechteckigen Tragflügeln und an ihrer ao Hinterkante angeordneten Höhenrudern müssen zum Höhenrudergeben die Höhenruder nach oben geschwenkt werden, da der Systemschwerpunkt des Flugzeuges sich weit vor den Rudern befindet. Das Flugzeug wird dass her beim Höhenrudergeben zunächst durch Auftriebsverminderung an der Flügelhinterkante gesenkt und dann erst durch Anstellwinkelvergrößerung des Tragflügels gehoben. Bekannt sind weiterhin Flugzeuge mit Tragflügeln mit umgekehrter Pfeilform, bei denen entweder die Höhenruder an den Flügelenden vor dem Systemschwerpunkt oder nahe der Flügelmitte hinter dem Systemschwerpunkt angeordnet sind. Im ersten Falle wirkt ein Höhenrudergeben durch Schwenken der Ruderflächen nach unten unmittelbar hebend, jedoch die Querstabilität des Flugzeuges vermindernd. Im zweiten Falle wirkt das Höhenrudergeben durch Ausschwenken der Höhenruderfläche nach oben zunächst auf das Flugzeug senkend und dann erst durch Anstellwinkelvergrößerung des Flügels hebend.Tailless aircraft are also known with approximately rectangular wings, in which, in order to increase lift, approximately the entire wing can be pivoted about a horizontal transverse axis. This will with a large angle of attack of the wing, the lateral stability of the aircraft is impaired. In known tailless aircraft with rectangular wings and elevators arranged on their ao trailing edge the elevator must be swiveled up to give the elevator, as the center of gravity of the system of the aircraft is far in front of the rudders. The aircraft will first pass this on when giving the elevator Reduced lift at the trailing edge of the wing and only then by increasing the angle of attack of the wing lifted. Aircraft with wings with inverted arrow shape are also known those either the elevators at the wing tips in front of the system center of gravity or near the center of the wing behind the system center of gravity are arranged. In the first case, giving the elevator acts directly by swiveling the rudder surfaces downwards lifting, but reducing the transverse stability of the aircraft. In the second case, the elevator control works by swiveling out first lowering the elevator surface up onto the aircraft and then only lifting by increasing the angle of attack of the wing.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Höhensteuerung für schwanzlose Flugzeuge mit pfeilförmig angeordneten Tragflügeln, und das Wesentliche besteht darin, daß die Höhensteuerung durch Verstellen (Anstellwinkel- oder Wölbungsänderung) einer im wesentlichen vor dem Schwerpunkt liegenden Fläche erfolgt. Das Verstellen dieser bei pfeilförmigen Flugzeugen nahe der Flügelmitte liegenden Flächen bewirkt dabei beim Höhenrudergeben eine unmittelbare Auftriebssteigerung und beim Tiefenrudergeben eine unmittelbare Auftriebsverminderung des gesteuerten Flächenteils, so daß die neue Höhensteuerung sehr schnell wirkt, was besonders bei Bodennähe des Flugzeuges wichtig ist. Die Ouerstabilität wird hierbei, da die zurückgezogenen Flügelenden durch die Höhensteuerung nicht beeinflußt werden, nicht vermindert, sondern während des Aufrichtens des Flugzeuges infolge Anstellwinkelverminderung an den Flügelenden sogar noch vergrößert. Dadurch wird die Trudelgefahr für das Flugzeug gerade in Bodennähe vollkommen vermieden.The invention relates to an altitude control for tailless aircraft with arrow-shaped arranged wings, and the essence is that the altitude control by adjusting (angle of attack or change of curvature) a lying essentially in front of the center of gravity Area takes place. Adjusting this in arrow-shaped aircraft near the center of the wing lying surfaces causes an immediate increase in lift when the elevator is applied and when giving the down elevator, an immediate reduction in lift of the controlled surface part, so that the new altitude control acts very quickly, which is particularly important when the aircraft is close to the ground. The Ouerstability is here, since the retracted wingtips are not affected by the altitude control reduced, but rather during the righting of the aircraft due to a reduction in the angle of attack even enlarged at the wing tips. This reduces the risk of spin for completely avoided the aircraft, especially near the ground.

Vorteilhafte Ausführungsformen der neuen Steuerung ergeben sich, indem entweder eine Höhensteuerklappe an der Hinterkante des im wesentlichen vor dem Schwerpunkt liegenden mittleren Flügelteils angelenkt ist oder indem eine Höhensteuerfläche vorn über dem im wesentlichen vor dem Schwerpunkt liegenden mittleren Flügelteil drehbar angeordnet ist. Die erste Ausführungsform eignet ίο sich insbesondere für motorlose Flugzeuge oder solche mit vorn liegendem Zugpropeller, während die zweite Ausführungsfqrm im wesentlichen für Flugzeuge mit Schubpropeller in Frage kommt. Bei beiden Anordnungen wird durch die Höhensteuerfläche der ganze davor- bzw. dahinterliegende Haupttragflügelteil beeinflußt, derart, daß beim Höhenrudergeben sein Auftrieb vergrößert wird.Advantageous embodiments of the new control result from either a Height control flap at the rear edge of the substantially in front of the center of gravity middle wing part is hinged or by a height control surface in front of the essentially located in front of the center of gravity middle wing part rotatably arranged is. The first embodiment is particularly suitable for aircraft without a motor or those with a towing propeller in the front, while the second embodiment is essentially for aircraft with a pusher propeller. In both arrangements, the height control surface of the whole in front of or behind the main wing part influenced in such a way that when giving the elevator its lift is increased.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, indem der im wesentlichen vor dem Schwerpunkt liegende mittlere Teil des Tragflügels als Ganzes um die Holmachse verstellbar ist. Diese Steuerung ist besonders wirksam und eignet sich im wesentlichen fürA further advantageous embodiment results in that the essentially before the center of gravity of the wing as a whole around the spar axis is adjustable. This control is particularly effective and is essentially suitable for

as motorlose Flugzeuge mit schwacher Pfeiliorm der Tragflügel.he motorless planes with weak arrow orm the wing.

Die Zeichnung \^feranschaulicht die Erfindung an verschiedenen Ausführungsformen, und zwar sind Abb. ι schematischer Grundriß und Mittelschnitt eines in üblicher Weise pfeilförmigen schwanzlosen Flugzeuges, Abb. 2 ein Wirkungsschema dieser Ausführungsform, Abb. 3 schematischer Grundriß, Mittelschnitt und aufgebrochenes Teilschaubild eines wenig pfeilförmigen schwanzlosen Flugzeuges, Abb. 4 ein Wirkungsschema dieser Ausführungsform und Abb. 5 und 6 Schemadarstellungen von Ausführungsformen mit an der Flügelvorderkante angeordneten Höhenrudern.The drawing \ ^f illustrates the invention in different embodiments, namely Fig. Ι a schematic plan and center section of a conventionally arrow-shaped tailless aircraft, Fig. 2 is a schematic of this embodiment, Fig. 3 is a schematic plan, center section and broken partial diagram of a little arrow-shaped tailless aircraft, Fig. 4 is an operating diagram of this embodiment and Figs. 5 and 6 are schematic representations of embodiments with elevators arranged on the leading edge of the wing.

Gemäß Abb. 1 und 2 ist an der hinteren Kante des Mittelflügels die durch die Steuerung verschwenkbare Höhensteuerklappe 1 angebracht, während die Ouerruderklappen 2 4-5 sich in üblicher Weise am Ende des Außenflügels befinden.According to Fig. 1 and 2 is on the rear edge of the center wing by the control swiveling height control flap 1 attached, while the oar flaps 2 4-5 in the usual way at the end of the outer wing are located.

An Hand von Abb. 2 ergibt sich folgende Wirkungsweise dieses Höhensteuers. Befindet sich die Höhenruderklappe in Normalstellung o, so muß der Flügel eine senkrechte Luftkraft ausüben, die in Richtung und Größe durch N₀ dargestellt ist. Wird nun die Klappe nach unten in die Stellung I ausgeschlagen, so wird der Anstellwinkel um den Betrag σ vergrößert und zugleich die Wölbung des Profils vermehrt. Während nun die Anstellwinkelvergrößerung ein Vorrücken des Luftkraftangriffspunktes bedingt, bedingt andererseits die Wölbungsvergrößerung sein Rückwandern, so daß im ganzen nur eine wenig merkliche Verschiebung des Angriffspunktes der Luftkräfte, je nach Profilform, nach vorn oder hinten eintritt. Im wesentlichen wird also die Größe der Luftkräfte selbst geändert, die durch N₀ und iVi dargestellt sind. Da der Schwerpunkt schwanzloser Flugzeuge nun in bezug auf den Mittelflügel bei der üblichen Pfeilstellung nahe der Hinterkante des Mittelflügels sich befindet, so erzeugt das Anwachsen der Auftriebskraft des Mittelflügels ein aufrichtendes Moment, das einer Höhensteuerwirkung gleichkommt. Beim Hochlegen der Klappen kehren sich diese Verhältnisse insoweit um, daß die Luftkraft kleiner wird und das vom Mittelflügel ausgeübte Moment in bezug auf den Schwerpunkt die Maschine nach abwärts dreht.On the basis of Fig. 2, the following mode of action of this altitude control results. If the elevator flap is in the normal position o, the wing must exert a vertical air force, the direction and size of which is represented by N ₀ . If the flap is now knocked out downwards into position I, the angle of attack is increased by the amount σ and at the same time the curvature of the profile is increased. While the increase in the angle of attack causes the air force application point to advance, on the other hand the increase in curvature causes it to migrate backwards, so that on the whole there is only a little noticeable shift of the air force application point forwards or backwards, depending on the profile shape. In essence, the size of the air forces themselves, which are represented by N ₀ and iVi, is changed. Since the center of gravity of the tailless aircraft is now with respect to the center wing at the usual arrow position near the trailing edge of the center wing, the increase in the lift force of the center wing creates a righting moment that is equivalent to an altitude control effect. When the flaps are raised, these relationships are reversed to the extent that the air force becomes smaller and the moment exerted by the central wing turns the machine downwards with respect to the center of gravity.

Diese Einrichtung hat einmal den Vorteil, daß beim Höhensteuergeben der Gesamtauftrieb des Flugzeuges nicht unwesentlich vermehrt wird, ohne daß die Querstabilität vermindert wird. Weiterhin liegt die Höhensteuerklappe in der Flügelwurzel und kann keine das Holmwerk belastenden Kräfte äußern. Ferner kann der Antrieb der Klappe einfacher und auch sicherer geschehen, da lange Stoßstangen oder Seilführungen vom Rumpf aus nicht mehr notwendig sind.This device has the advantage that the total lift when giving altitude control of the aircraft is increased not insignificantly without reducing the lateral stability will. Furthermore, the height control flap is located in the wing root and cannot load any forces on the spar to express. Furthermore, the drive of the flap can be done more easily and also more safely because long bumpers or cable guides from the fuselage are no longer necessary.

Gemäß Abb. 3 ist ein schwanzloses Flugzeug verwendet, das eine nur sehr schwache Pfeilstellung der Flügel besitzt; hier würde der Schwerpunkt des ganzen Systems weiter nach vorn gerückt werden müssen, so daß hier die beschriebene Anordnung nicht ausreichen "würde. Hier wird daher der ganze Mittelflügel an sich gegenüber dem Außenflügel verdreht, ohne dabei die Wölbung des Profils zu ändern. Durch das Mittelflügelprofil läuft ein aus dem Hauptholm a, dem rohrförmigen Hilfsholm b und den Diagonalstützen c gebildeter starrer, torsionsfester Verband hindurch, der mit dem Rumpf und den Außenflügeln ebenfalls starr verbunden ist. Um diesen Verband und drehbar zu ihm ist der Mittelflügel selbst sozusagen als Verkleidung angeordnet. Man- kann nun mit Hilfe einer Stoßstange d diesen Mittelflügel gegen das feste Holmensystem verschwenken, wobei beispielsweise die Drehachse durch die Mitte des Hauptholms hindurchläuft.According to Fig. 3, a tailless aircraft is used, which has only a very weak arrow position of the wings; Here the center of gravity of the whole system would have to be moved further forward, so that the arrangement described would not suffice. Here, therefore, the entire central wing itself is rotated relative to the outer wing without changing the curvature of the profile A rigid, torsion-resistant bond formed from the main spar a, the tubular auxiliary spar b and the diagonal supports c runs through it, which is also rigidly connected to the fuselage and the outer wings. With the aid of a bumper d, this central wing can now be pivoted against the fixed spar system, with the axis of rotation, for example, running through the center of the main spar.

Die Wirkungsweise ergibt sich an Abb. 4 wie folgt. Durch das Verschwenken des Mitterflügels nach unten in die Stellung I wird eine Vergrößerung und Verschiebung der Luftkraft nach vorn erzeugt, wodurch ein in bezug auf den Schwerpunkt aufrichtendes Moment hervorgerufen wird. Die Vorzüge dieser Anordnung sind die gleichen wie bei der vorher beschriebenen.The mode of operation is shown in Fig. 4 as follows. By pivoting the middle wing down to position I is an enlargement and shift of the Generates air force forwards, whereby an uprighting with respect to the center of gravity Moment is evoked. The merits of this arrangement are the same as those of the one previously described.

Gemäß Abb. 5 ist vor dem vollständig starren Mittelflügel eine Ruderfläche 1 angebracht, die durch ein geeignetes Getriebe be-According to Fig. 5, a rudder surface 1 is attached in front of the completely rigid central wing, which are driven by a suitable gear

wegbar ihre Stellung und Lage zu dem Mittelflügel ändern kann. Wandert diese Ruderfläche von der Stellung ο in die Stellung I, so wird ihr Anstellwinkel und ihre Entfernung vom Schwerpunkt vergrößert, so daß auch hierdurch ein aufrichtendes Moment erzeugt wird.movably can change their position and location to the center wing. Wander this rudder surface from position ο to position I, your angle of attack and distance will be enlarged from the center of gravity, so that this also creates a righting moment will.

Gemäß Abb. 6 ist eine Höhenruderfläche ι in geringer Entfernung vom Tragflügel an eine feste Stütze angelenkt und lediglich sein Anstellwinkel durch ein Stoßstangengetriebe veränderbar, so daß wiederum Höhen- und Tiefensteuerung durch Auftriebsvermehrung oder Auftriebsverminderung erzeugt wird.According to Fig. 6 is an elevator surface ι at a short distance from the wing hinged a fixed support and only its angle of attack by a push rod gear changeable, so that again height and depth control by increasing lift or a reduction in lift is generated.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: i. Höhensteuerung für schwanzlose Flugzeuge mit pfeilförmig nach hinten gerichteten Tragflügeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhensteuerung durch Verstellen (Anstellwinkel- oder Wölbungsänderung) einer im wesentlichen vor dem Schwerpunkt im Bereiche des mittleren Flügelteiles liegenden Fläche erfolgt.i. Height control for tailless aircraft with arrow-shaped rearward-facing Hydrofoils, characterized in that the height control is achieved by adjusting (angle of attack or curvature change) a surface lying essentially in front of the center of gravity in the region of the central wing part he follows. 2.. Höhensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhensteuerklappe (1) an der Hinterkante des im wesentlichen vor dem Schwerpunkt liegenden mittleren Flügelteils angelenkt ist.2 .. Height control according to claim 1, characterized in that a height control flap (1) at the rear edge of the substantially in front of the center of gravity middle wing part is hinged. 3. Höhensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhensteuerfläche vorn über dem im wesentlichen vor dem Schwerpunkt liegenden mittleren Flügelteil drehbar angeordnet ist.3. Height control according to claim 1, characterized in that a height control surface rotatably arranged at the front above the middle wing part lying essentially in front of the center of gravity is. 4. Höhensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen vor dem Schwerpunkt liegende mittlere Teil (b) des Tragflügels als Ganzes um die Holmachse (α) verstellbar ist.4. Height control according to claim 1, characterized in that the central part (b) of the wing lying essentially in front of the center of gravity is adjustable as a whole about the spar axis (α). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings