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Flugzeug mit gemeinsam schwenkbarem Flügel und Höhenleitwerk Der größte
Teil der bislang bekanntgewordenen Drachenflugzeuge mit Einrichtungen zum Erreichen
einer möglichst kleinen Fluggeschwindigkeit hat den Nachteil, daß das ganze Flugzeug
und insbesondere auch der Rumpf bei geringer Fluggeschwindigkeit eine große Schräglage
gegen die Flugrichtung einnehmen, was zu schlechter Sicht, großem schädlichem Widerstand,
Verminderung bzw. Aufhebung der Wirkung des Seitenleitwerkes durch vom Rumpf bewirkte
Abschirmung und damit zu Einbuße an Steuerbarkeit und Flugsicherheit führt.
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Um die große Schräglage des Rumpfes beim Langsamflug zu vermeiden,
hat man schon die Flügelrumpfverbindung derart ausgebildet, daß der Flügel um eine
quer zur Flugrichtung liegende Achse gegen den Rumpf verschwenkt werden kann, wobei
die Vorrichtungen zur Änderung des Anstellwinkels des Flügels gegen die Rumpfachse
unabhängig von der normalen Höhensteuerung besonders zu verstellen sind. Wegen der
entstehenden großen Verstellkräfte bildet man solche Verstellvorrichtungen selbsthemmend
oder in anderer Art kraftschlüssig aus. Sie haben daher verhältnismäßig lange Verstellzeiten,
was sich als großer Nachteil' bei plötzlich notwendig werdenden Änderungen der Fluglage
auswirkt.
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Es ist auch bekannt, das Höhenleitwerk fest mit dem Flugzeugflügel
zu verbinden und mit diesem gegen den Rumpf zu verstell-en. Dabei wird die dem Rumpf
gegenüber höhenveränderliche Verstellung des Höhenleitwerkes ebenfalls durch kraftschlüssige
Bauteile vorgenommen. Eine derartige Anordnung muß, wenn sie mit rein mechanischen
Mitteln arbeiten .soll, selbsthemmend sein; so daß man mit ihr schnellen Flugbewegungen
nicht
folgen kann. Würde man die Verstelleinrichtung unter Einschaltung von Hilfsenergien,
wie Druckflüssigkeiten oder Elektrizität, schnellbeweglich machen:' so ergäbe das
eine starke Verminderung der Betriebssicherheit.
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Bei einem anderen bekannten Flugzeug' bilden Flügel und Höhenleitwerk
eine den Flugzeugrumpf pendelnd tragende, anstellungsveränderliche Verstelleinheit.
Die Anstellung erfolgt jedoch durch das nur aus dein Ruder bestehende Höhenleitwerk,
was zu einer unzulässigen körperlichen Beanspruchung des Flugzeugführers führt,
der die gesamten Verstellkräfte ausüben muß.
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Schließlich ist noch ein aus Rumpf und zwei seitlich angelenkten Flügeln
bestehendes Drachenflugzeug bekannt, bei dem die Flügel ein Höhenleitwerk mit Ruder
und Flosse aufweisen und gleichsinnig, einzeln für sich oder gegenläufig durch Ruderbetätigung
gesteuert werden können, um Höhenv iinderungeil uni Querruderwirkungen für er, Kurvenflug
zu erzielen. Das Flugzeug ist zu verwickelt, um praktisch ausgeführt werden zu-
können. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Drachenflugzeug, dessen vorzugsweise
einteiliger Flügel und aus Ruder und Flosse bestehendes Höhenleitwerk eine den Flugzeugrumpf
pendelnd tragende, anstellungsveränderliche und durch das Höhenruder steuerbare
Verstelleinheit bilden. Sie besteht darin, daß die Flosse als durch Luftkräfte antreibbarer
Folgesteuerkörper um eine im Abstande von der Drehachse des mitverschwenkten Ruders
angeordnete Achse drehbar in einem am Rumpf schwenkbar vorgesehenen Träger gelagert
ist und durch Hebel und Gestänge mit einem Festpunkt des Rumpfes in Verstellverbindung
steht.
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Erfindungsgemäß ist Ziel der Verstellung innerhalb der Verstelleinheit
ein Ausgleich der durch die Flügelverstellung entstehenden Flügelmomenteänderung
durch entsprechende Änderung der Momente aus der Höhenflosse in möglichst hohem
Grade, jedoch so, daß die Stabilität des Flugzeuges um die Querachse gewahrt bleibt.
Dadurch wird das Höhenruder in zweckmäßiger Weise entlastet. Für die Verstellung
des Flügels benötigt man nur kleine Ruderkräfte. Auch bewirkt schon ein verhältnismäßig
kleiner Ruderausschlag die Verdrehung von Flügel und Leitwerk gegenüber dem Rumpf,
weil der Hebelarm zwischen der Drehachse und dem Höhenleitwerk sehr lang ist. Bei
der Verdrehung des Verstellsystems wird zwangsläufig die Flosse in einer Weise mitverstellt,
daß die Flügelmomente um die Drehachsen jeweils durch die Flosse ausgeglichen werden.
In jeder Flügelstellung wird also das Ruder entlastet. Insbesondere bei längere
Zeit dauerndem Langsamflug ist es günstig, keine oder doch nur geringe Ruderkräfte
ausüben zu müssen. In jeder Stellung des Verstell-'svstems (Flügelhöhenleitwerk)
stehen jedoch die vollen Ruderausschläge zur Verfügung. Besonderer Geschicklichkeit
oder Erfahrung des Flugzeugführers bedarf es nicht, um das Flugzeug fliegen zu können.
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Die Erfindung ist dahin vervollkommnet, daß unter Fortfall jeglicher
zusätzlich zu bedienender Steuerungsteile eine Betätigung der beim Langsamflug von
Drachenflugzeugen üblichen Hilfsmittel, wie Vorflügel, Landeklappen, Fowlerflügel
u. dgl. m., selbsttätig durch die Drehung der Verstelleinheit gegenüber dem Rumpf
erfolgt.
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Die Lage des Rumpfes kann vom Führer während des Fluges vermittels
eines am Rumpfende vorgesehenen besonderen Trimmhöhenruders in die Waagerechte oder
in die Richtung der Flugbahn oder in sonst gewünschter Weise eingestellt «-erden.
Das Trimmhöhenruder am Rumpfende dient auch gleichzeitig der Dämpfung und damit
der Verhinderung von längere Zeit anhaltenden Pendelschwingungen des Rumpfes gegen
den ! Flügel. Die in Verbindung mit einem Hochdecker dargestellte Erfindung ist
auch bei Schulter-und Tiefdeckern anwendbar.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i bis 3 drei Ausführungsbeispiele der
Erfindung.
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Es bezeichnet i den Flugzeugrumpf mit Fahrgestellen 2, an der Rumpfspitze
vorgesehener Luftschraube 3 und am Rumpfende um eine Querachse .I drehbarer Trimmhöhenflosse
5, die durch nicht gezeichnete Steuerungsvorrichtungen vom Flugzeugführerraum 6
verstellbar ist.
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Ein auf dem Rumpf befestigter Strebenbock 7 trägt eine Drehachse 8,
mittels welcher der Rumpf i an dem Flügel 9 angelenkt ist, der einen Vorflügel Io
und hinter einem luftdurchströmten Spalt i i einen Hinterflügel 12 (Querruder, Landeklappen
o. dgl.) aufweist. Die Betätigung dieser Start- und Landehilfen erfolgt durch Gestänge
13, 1d., das an Punkten eines mit dem Strebenbock 7 fest verbundenen Aufsatzes 15
angelenkt ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. i erstrecken sich vom Flügel 9
nach hinten den Rumpf i mit seinem Seitenleitwerk einschließende Arme 16 als Träger
des aus Flosse 17 und Ruder 18 bestehenden Höhenleit-,verkes, dessen Flosse um eine
Achse i9 anstellungsveränderlich ist. Das Höhenruder 18 ist durch nicht -dargestellte
Steuermittel (Gestänge, hydraulische, pneumatische oder elektrische
Einrichtungen,
Servomotor) von der Führerkabine 6 aus verstellbar. Die Flosse 17 steht über in
den Armen 16 drehbar gelagerte Winkelhebel 20 und Gestänge 21 mit einem ober- oder
unterhalb der Pendelachse 8 angeordneten Festpunkt des Rumpfes, in diesem Falle
mit einem festen Punkte des Aufsatzes 15; in steuernder Verbindung.
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Soll das Flugzeug aus dem Reiseflug in ,den Langsamflug Übergehen,
dann wird das Höhenruder 18 nach oben ausgeschlagen, wobei der Fahrtwind die als
Folgesteuerkörper wirkende Flosse 17 in die Mittelebene des Ruders 18 zurückdreht
und dadurch das Höhenleitwerk nebst den Armen 16 nach unten, z. B. in die gestrichelte
Stellung, ,drückt. Hierbei wird der um die Achse 8 sich mitdrehende Flügel 9 entsprechend
stark angestellt. Gleichzeitig werden die Flügelteile Io, 12 selbsttätig und zwangsläufig
in ihre dem Langsamflug entsprechende Anstellung überführt, weil der Aufsatz 15
seine Lage zum Rumpf i nicht geändert hat.
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Bei der Bauart nach Abb. 2 ist der Träger 23 des Höhenleitwerkes 17,
18 und des Seitenlelt`verkes 24, 25 um eine mit ihm fest verbundene Querechse 26
des Rumpfendes schwenkbar. Diese Achse steht durch Hebel 27 und Stange 27d
mit einem Hebel 9a des Flügels 9 in steuernder Verbindung, während die mit der Höhenflosse
17 fest verbundene Achse i9 durch Hebelarm 2o und Stange 21 an einen festen Punkt
28 des Rumpfes i angeschlossen ist. Der Flügel wird um Achse 8 in die gestrichelt
dargestellte Stellung mitverdreht, wenn das Höhenleitwerk samt Träger 23 in die
gestrichelte untere Stellung übergeht; .dies erfolgt beim Ausschlagen des Höhenruders
18 durch drehende Einwirkung des Flugwindes auf die Flösse 17, denen Drehung :durch
Schwenkung des Trägers 23 zustande kommt.
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Gemäß Abb. 3 ist der Träger 29 des Höhenleitwerkes 17, 18 um eine
Querachse 26 des Rumpfendes schwenkbar. Um diese Achse dreht sich auch die Trimmflosse
5. Die Schwenkbewegung des Trägers 29 wird durch Hebel 27 und Stange 27a als Drehbewegung
auf .den Flügel 9 übertragen, an dessen starrem Hebel 9a die Stange 27a angelenkt
ist. 28 ist wieder der Rumpffestpunkt für die Anlenkung der Stange 21, deren anderes
Ende in gelenkiger Verbindung mit dem Hebelarm 2o der mit .der Höhenruderflosse
17 fest verbundenen Drehachse 19 steht.
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Aus der Darstellung ersieht man, daß auch bei steilster Anstellung
des Flügels, also bei langsamster Fluggeschwindigkeit, der Rumpf i in der Flugbahn
bleibt und bei Start, Flug und Landung gleich gute Sicht ermöglicht. Durch diese
Lage .des Rumpfes ergibt sich dauernd ein guter Wirkungsgrad der Luftschraube. Das
Seitenruder bleibt infolge dieser günstigen Rumpflage im vollsten Luftstrom des-
Fahrtwindes und des Schraubenstrahles. Es ist dementsprechend immer von guter Wirkung.
Wegen :dieser sicheren Steuerwirkung besteht auch keine Trudelgefahr mehr. Da eine
Schrägstellung des Rumpfes vermieden wird, entfällt außer dem erheblichen Wirkungsgradverlust,
der .bei Schrägstellung . des Luftschraubenkreises entsteht, auch die durch Schräganblasung
des Rumpfes verursachte Vergrößerung des Luftwiderstandes und des Luftkraftmomentes
um die Flugzeugquerachse.