DE566398C - Flugzeug mit unter der Wirkung des Fahrwindes umlaufenden Tragflaechen - Google Patents
Flugzeug mit unter der Wirkung des Fahrwindes umlaufenden TragflaechenInfo
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- DE566398C DE566398C DEC44661D DEC0044661D DE566398C DE 566398 C DE566398 C DE 566398C DE C44661 D DEC44661 D DE C44661D DE C0044661 D DEC0044661 D DE C0044661D DE 566398 C DE566398 C DE 566398C
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/02—Gyroplanes
- B64C27/021—Rotor or rotor head construction
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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug mit unter der Wirkung des Fahrwindes
umlaufenden Tragflächen. Diese frei umlaufenden Tragflächen sind an ihre Drehachse
derart angelenkt, daß sie unabhängig voneinander ausschwingen können. Die umlaufenden
Tragflächen sind außen so verspannt, daß diese Verspannungsmittel beim Flug unwirksam
sind, so daß alle von den umlaufenden Tragflächen auf den Flugzeugrumpf ausgeübten
Kräfte, z. B. Hub- und Zentrifugalkräfte, beim Flug durch die an der Drehachse angeordneten Gelenke hindurch übertragen
werden.
Es hat sich herausgestellt, daß die umlaufenden Tragflächen von Flugzeugen der erwähnten
Gattung zur Erzeugung von Längsschwingungen in der Drehebene neigen, die jedoch keine großen Amplituden durch Re-
so sonanz bekommen können, wenn die Tragfläche in der Drehebene eine große Steifigkeit
besitzt. Unter diesem Gesichtspunkt betrachtet, nimmt die Güte der Tragfläche mit
dem Grad der Steifigkeit zu.
as Hingegen ist es wiederum nicht zweckmäßig,
daß die Tragfläche in der senkrecht zur Drehebene gerichteten Längsebene große Steifigkeit aufweist, da sich infolge der Ablenkung
der Tragfläche aus der zur Drehachse rechtwinkligen Ebene (um solche Ablenkung zu ermöglichen, sind die Tragflächen
an die Drehachse angelenkt) Zentrifugalkräfte mit aerodynamischen Kräften und Trägheitskräften derart vereinigen, daß die
Tragflächen in der zur Drehebene rechtwinkligen Ebene Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt
sind. Diese Beanspruchungen werden insoweit aufgehoben, als sich die Tragfläche durchbiegt. Eine große Steifigkeit der
Tragfläche würde also eine hohe Beanspruchung der Haupttragholme der Tragfläche zur Folge haben. Obgleich die eine
Durchbiegung hervorrufenden zentrifugalen und aerodynamischen Kräfte periodisch auftreten,
stellen sich, wie Versuche ergeben haben, doch keine unerwünschten Resonanzschwingungen
ein, wenn die Steifigkeit der Tragfläche in der senkrecht zur Drehebene gerichteten Ebene so klein wie möglich ist,
soweit sich dies noch mit der allgemeinen Widerstandsfähigkeit und Dauerhaftigkeit
der Tragfläche vereinbaren läßt.
Aus diesem Grunde haben nach der Erfindung die Tragflächenflügel senkrecht zur
Grundrißebene ein wenigstens zwölfmal so kleines Widerstandsmoment wie in der Grundrißebene. Infolgedessen ist jedem
Tragflächenflügel in der Grundrißebene eine
so große Biegungssteifigkeit verliehen, daß die in dieser Ebene durch die Komponenten
aerodynamischer und zentrifugaler Kräfte sowie durch Trägheitskräfte hervorgerufenen
Beanspruchungen sich praktisch nicht in einer Durchbiegung dieser Holme auswirken, während
die Biegungssteifigkeit der Tragfläche in einer zur Grundrißebene senkrechten Ebene
so gering ist, daß sich die Tragfläche in ίο einem solchen Maße in dieser Ebene durchbiegen
kann, daß die durch die Komponenten aerodynamischer und zentrifugaler Kräfte sowie durch Trägheitskräfte in dieser Ebene
sich auswirkenden Beanspruchungen wesent-Hch herabgemindert werden.
Die erwähnten Biegungssteifigkeiten beziehen sich also auf zwei Ebenen, die parallel
oder senkrecht zur Grundrißebene, d. h. zu der Ebene liegen, welche die vordere Kante
ao des Querprofils der Tragfläche mit deren rückwärtiger Kante verbindet. In diesen
zwei Ebenen hat die Tragfläche also annähernd die größte oder geringste Steifigkeit.
Da der Neigungswinkel klein ist, ist die Steifigkeit der Tragfläche in den obenerwähnten
Ebenen praktisch gleich der Steifigkeit der Tragfläche in ihrer Drehebene oder in der
hierzu senkrechten Ebene.
Den vorstehend geschilderten baulichen und aerodynamischen Bedingungen ist nach der
Erfindung dadurch Rechnung getragen,, daß jeder Flügel an seiner vorderen Kante geradlinig
ausgebildet ist und einen längeren Teil hat, dessen Kanten parallel zueinander verlaufen,
während ein schmälerer und kürzerer innerer Teil mit ebenfalls parallelen Kanten
in der Bewegungsrichtung nicht schmäler ist als die Hälfte der. Breite des längeren Teiles,
wobei ein kurzer, sich verjüngender Teil die inneren und äußeren parallelkantigen Teile
miteinander verbindet und die Spitze des Flügels nicht kürzer als die größte Breite und
nicht länger als die doppelte größte Breite des Flügels ist. Dadurch, daß die Tragfläche
an ihrer äußersten Spitze die größte Breite hat, ist sie in aerodynamischer Hinsicht allen
Tragflächen überlegen, die bisher bei Flug-" zeugen mit umlaufenden Tragflächen verwendet
wurden. Diese bekannten Tragflächen verjüngen sich merkbar im Grundriß nach der
Spitze zu, die mehreremal so lang ist als die größte im Grundriß gemessene Breite der
Tragfläche beträgt. Durch Versuche hat sich herausgestellt, daß diese Stelle der Tragfläche,
die die höchste Umlaufgeschwindigkeit besitzt, also die nach der Spitze zu liegenden
Teile der Tragfläche, die größte Wirkung haben und daß sich die Spitzenverluste nur
merklich im Bereich der alleräußersten Spitze der Tragfläche auswirken. Wenn die Tragfläche
ferner schräg zur Windrichtung umläuft, verändert sich das Stromlinienquerprofil
der sich verjüngenden Teile der Tragfläche, wird ungleichmäßig und daher auch unwirksam. Bei der Tragfläche nach der Erfindung
sind diese sich verjüngenden Teile daher so kurz wie möglich gehalten, soweit sich dies mit der Vermeidung einer zu plötzlichen
Querschnittsänderung vereinbaren läßt.
Bei dieser Ausbildung der Tragfläche ist zweckmäßig der in der Nähe der Drehachse
liegende Teil der Tragfläche etwas breiter bemessen, als es bisher üblich war. Dieser Teil
der Tragfläche erhält hierdurch ein gutes Stromlinienquerprofil. Um die nachteiligen
Folgen zu verringern, die sich dann einstellen, wenn der glatte, über die inneren Teile
der Tragfläche hinwegstreichende Luftstrom abbricht, d. h. wenn sich die Tragfläche zurückbewegt,
also entgegen der Flugrichtung des Flugzeuges bewegt, wird diesem inneren Teil der Tragfläche zweckmäßig ein Profilquerschnitt
gegeben, bei dem das Verhältnis der Dicke zur Breite groß und die Mittelachse stark gekrümmt ist.
Bei der Tragfläche nach der Erfindung liegt das Massenzentrum des Flügels in bezug auf
die Bewegungsrichtung des Flügels hinter dem aerodynamischen Druckzentrum des Flügels.
Infolgedessen erzeugen beim Flug die zentrifugalen und" aerodynamischen Kräfte in
jedem Punkt der Tragfläche ein Kräftepaar, das das Bestreben hat, die Tragfläche unter
Vergrößerung des Neigungswinkels zu verwinden.
Frei umlaufende Tragflächen wurden bisher zur · Erzielung guter aerodynamischer
Wirkungen beim Flug so ausgebildet, daß der Neigungswinkel der Tragfläche von ihrer
Wurzel nach ihrer Spitze zu (bei unbelastetem Zustand) wächst. Diese Ausbildung ist
mit Nachteilen verknüpft, die lieh bei Beginn des Umlaufs der Tragfläche auswirken.
Um die Tragfläche in Umlauf zu versetzen, ist nämlich ein kleiner Neigungswinkel i°5
zweckmäßig. Die Tragfläche nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß sie sich bei
Beginn des Umlaufes nicht verwindet und einen Neigungswinkel von 1 bis 20 hat.
Außerdem hat die Tragfläche nach der Erfindung eine geringe Torsionssteifigkeit, so
daß sie unter der Wirkung der obenerwähnten Kräfte in einem solchen Ausmaß nachgiebig
verwunden wird, daß der Neigungswinkel an der äußersten Spitze der Tragfläche um etwa 20 gegenüber dem unbelasteten Zustand
zunimmt.
Zwei Ausführungsformen der Tragfläche nach der Erfindung sind auf der Zeichnung
dargestellt.
Fig. ι zeigt eine umlaufende Tragfläche im Grundriß.
Fig. 2 zeigt ein Bruchstück der Tragfläche nach Fig. ι im Grundriß bei abgenommener
Verkleidung in größerem Maßstabe.
Fig. 3 ist ein Querschnitt des im Grundriß schmälsten Teiles der Tragfläche nach Fig. ι;
diese Darstellung ist schematisch, da nur das Stromlinienquerprofil und die Art der Befestigung
der Stoffbahn gezeigt ist.
Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie C-C ίο der Fig. 2 und zeigt den Hauptholm und die
Vorderversteifung der Tragfläche.
Fig. 5 zeigt in einer der Fig. 4 entsprechenden Darstellung eine Abänderungsform, bei
welcher der Holm aus einzelnen gewellten Metallblechen zusammengesetzt ist.
Fig. 6 zeigt eine Schelle zur Befestigung der Spanten.
Fig. 7 zeigt ein Bruchstück einer Abänderungsform der umlaufenden Tragfläche im
Grundriß.
Fig. 8 zeigt einen Teil der Fig. 7 in größerem Maßstab.
Man kann bei der umlaufenden Tragfläche
20 im Grundriß vier Teile 21, 22, 23, 24 unterscheiden. Die Längskanten der Teile
21 und 23 verlaufen parallel zueinander, so daß die Tragfläche an diesen Stellen im
Grundriß gleich breit ist. Die Teile 21 und
23 gehen mit einem sich verjüngenden Teil 22 ineinander über. Im Teil 21 hat die Tragfläche
im Grundriß ihre größte Breite. Die Breite des Teiles 23 ist ungefähr gleich zwei
Drittel der Breite des Teiles 21. Der sich verjüngende Teil 22 hat in der Richtung der
Tragflächenachse gemessen eine Länge, die etwa das Eineinhalbfache der größten Tragflächenbreite
beträgt. Die abgerundete Spitze
24 der Tragfläche ist nur wenig langer als die größte Breite der Tragfläche. Hieraus ergibt
sich, daß der Tragflächenflügel senkrecht zur Grundrißebene ein etwa zwölfmal so kleines
Widerstandsmoment hat wie in der Grundrißebene.
Baulich betrachtet ist der Teil 24 von dem übrigen Teil der Tragfläche getrennt.
Die strichpunktierte Linie 25 deutet die Mittellinie eines Hauptholmes 27 (Fig. 2) an.
Die beim Umlauf des Flügels vorne liegende Kante 26 bildet in der ganzen Längenausdehnung
der Tragfläche mit Ausnahme an der Spitze 24 im Grundriß eine gerade Linie. Konstruktiv betrachtet besteht die Tragfläche
20 aus einem rohrartigen Hauptholm 27 und einer die Vorderkante der Tragfläche bildenden
Verkleidung, die aus einer dreifachen Lage von Planken aus Holz oder einem anderen
festen Baustoff besteht. Ferner kommen Spanten 29, eine Längsstrebe 30 und ein Endholm
31 hinzu. Die Spanten liegen dicht beieinander mit einem Zwischenraum, der ein
Fünftel bis ein Sechstel der größten Tragflächenbreite beträgt. Die Spanten sind mittels
Bolzen o. dgl. an Schellen 32 befestigt, die zu diesem Zweck Ansätze 34 (Fig. 6)
aufweisen. Die Schellen 32 sind auf den Holm aufgeschraubt und auf ihm mittels Schraubzwingen 33 befestigt. Um den Holm
nicht zu oft durchbohren zu brauchen, können die Schellen abwechselnd nur mittels der
Schraubzwingen befestigt werden, während die dazwischenliegenden Schellen auf den
Holm hauptsächlich aufgelötet sind.
Die vordere Verkleidung 28 ist in beliebiger Weise, z. B. mittels Schrauben oder durch
Aufleimen an den Spanten, befestigt. Auf diese Weise bilden der Holm, die Schellen,
ferner die von der vorderen Verkleidung bedeckten Spanten und diese Verkleidung selbst
einen innig zusammenhängenden Tragkörper, der im Querschnitt die Form eines plattgedrücktenD
hat. Die Steifigkeit dieses Körpers ist in der Grundrißebene weit größer als in der
Senkrechtebene, in der die Steifigkeit nur wenig größer ist als diejenige des rohrförmigen
Holmes. Fig. 6 zeigt nur den Umriß des Tragkörpers, also ohne die Spanten. Bei der Abänderungsform nach Fig. 5 besteht der
Tragkörperholm 270 aus zusammengenieteten gewellten Flacheisen 271, wobei die Metallverkleidung
280 an den Punkten 28 r mit dem Holm vernietet ist. Wegen des kleinen Maßstabes der Fig. 5 sind die Niete selbst nicht
gezeichnet.
Fig. 4 zeigt auch die zweckmäßige Gestaltung des Querprofils des schmälsten Teiles 23
der Tragfläche 20.
Die in Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform ist aus Metallteilen zusammengebaut.
An einem rohrförmigen Holm 272 sind Schellen 320 mittels Schraubzwingen 330 und Muttern 311 befestigt. An die Schellen
320 sind U-förmige Spanten 290 angenietet. Die hinteren Nieten 275 befestigen abwechselnd
an den Spanten auch Diagonalverspannungen 274, an deren Enden ein zweiter Holm 273 in beliebiger Weise befestigt ist,
der einen U-förmigen oder andersgestalteten Querschnitt haben kann. Die hinteren Enden
der Spannglieder 274 können an den Stegen der Spanten 290 befestigt sein, deren Flansche mit "°
dem Holm 273 verbunden sind. Die Holme 272, 273 und die Diagonalstreben 274 bilden auf
diese Weise einen Dreiecksverband von beträchtlicher Steifigkeit in der Grundrißebene
der Tragfläche. Eine Blechverkleidung 282 ist auf die Spanten an den Stellen 283 angenietet,
wodurch die Steifigkeit der Tragfläche in die Grundrißebene erhöht wird. Der ganze
Tragkörper ist dagegen senkrecht zur Grundrißebene nicht viel steifer als der rohrförmige
Holm 272 für sich allein.
Bei beiden der beschriebenen Ausführungs-
formen, wird der Hauptteil der Torsionssteifigkeit von dem rohrförmigen oder aus
einzelnen Trägern zusammengebauten Hauptholm aufgebracht.
5
5
Claims (4)
- Patentansprüche:i. Flugzeug mit unter der Wirkung des Fahrwindes umlaufenden Tragflächen, dato durch gekennzeichnet, daß die Tragflächenflügel senkrecht zur Grundrißebene ein wenigstens zwölfmal so kleines Widerstandsmoment haben wie in der Grundrißebene.
- 2. Tragflächenflügel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenzentrum des Flügels in bezug auf die Be-■ wegungsrichtung des Flügels hinter dem aerodynamischen Druckzentrum des Flügels liegt.
- 3. Tragflächenflügel nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel an seiner vorderen Kante (26) geradlinig ausgebildet ist und einen längeren Teil (21) hat, dessen Kan- as ten parallel zueinander verlaufen, während ein schmälerer und kürzerer innerer Teil (23) mit ebenfalls parallelen Kanten in der Bewegungsrichtung nicht schmäler ist als die Hälfte der Breite des längeren Teiles (21), wobei ein kurzer, sich verjüngender Teil (22) die inneren und äußeren parallelkantigen Teile miteinander verbindet und die Spitze (24) des Flügels nicht kürzer als die größte Breite und nicht länger als die doppelte größte Breite des Flügels ist.
- 4. Tragflächenflügel nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere parallelkantige Teil (23) ein Flügelprofil aufweist, das in bekannter Weise einen Auftriebskoeffizienten von 120 oder mehr besitzt, und dessen Mittelachse stark gekrümmt ist.Hierzu ι Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB566398X | 1930-04-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE566398C true DE566398C (de) | 1932-12-16 |
Family
ID=10477154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC44661D Expired DE566398C (de) | 1930-04-29 | 1931-04-09 | Flugzeug mit unter der Wirkung des Fahrwindes umlaufenden Tragflaechen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE566398C (de) |
-
1931
- 1931-04-09 DE DEC44661D patent/DE566398C/de not_active Expired
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