DE715410C - Single-spar cantilever aircraft wing - Google Patents

Description

Besonders bei frei tragenden Flugzeugflügeln erweist sich mit den zunehmenden Fluggeschwindigkeiten und Flächenbelastungen immer mehr ihre Drehsteifigkeit und Schwingungssicherheit als besonders beachtungsbedürftig. Especially with cantilever aircraft wings it turns out with the increasing Flight speeds and wing loads more and more their torsional stiffness and Vibration security as requiring special attention.

Bei zweiholmigen Flügeln hat man eine Verbesserung der Drehsteifigkeit erreicht durch Beplanken des vorderen, Flügelnase genannten, tmd des mittleren zwischen den Holmen gelegenen Flügelteils. Diese Beplankung nimmt die durch die Drehbeanspruchung auftretende Schubbeanspruchung auf und überträgt sie im Zusammenwirken mit den Flügelrippen auf die Holme.In the case of two-spar wings, an improvement in the torsional rigidity has been achieved by planking the front, called wing nose, and the middle one between the spars located wing part. This planking takes away the effects of the torsional stress Shear stress and transmits it in cooperation with the wing ribs on the spars.

Bei einholmigen Flügeln hat man u. a. einen starken, von der Flügelnase bis etwa in ein Drittel bis Flügelmitte reichenden Kastenholm verwendet, der durch die Beplankung im Zusammenwirken mit den eingebauten Rippen möglichst drehungsfest gemacht wurde.With single-spar wings one has, inter alia. a strong one, from the wing nose to about a Third box spar reaching up to the middle of the wing is used, the one through the planking in cooperation with the built-in ribs was made as torsion-proof as possible.

Für einholmige Flügel von SegelflugzeugenFor single-spar wings of gliders

ist auch bereits ein auf etwa ein Viertel der Flügeltiefe angeordneter, möglichst torsionsfester Holm vorgeschlagen, um den sich nach hinten getrennte obere und untere frei tragende elastische Rippen nebst getrennten Bespannungen anschließen, um Aufwärtsschwankungen des Windes elastisch aufzunehmen und in Vortrieb umzuwandeln. Solche Flügel zeigen gerade infolge der elastischen Ausbildung der oberen und unteren, hinten nicht verbundenen Rippen keine Schwingungssicherhedt und sind für höhere Flächenbelastungen nicht verwendbar.is also already arranged at about a quarter of the wing chord, which is as torsion-resistant as possible Spar proposed to the rear separated upper and lower cantilevered Connect elastic ribs along with separate coverings to prevent upward fluctuations absorb the wind elastically and convert it into propulsion. Such wings do not show due to the elastic design of the upper and lower, rear connected ribs are not anti-vibration and are for higher surface loads not useable.

Weiter ist auf Grund theoretischer Arbeiten, u.a. von Blenk-Liebers im DVL.-Jahrbuch 1928, bekannt, daß, durch vorgenannte Mittel allein die erwünschte Schwingungsfestigkeit eines Tragflügels nicht erreicht wird.. Schwingungsmöglichkeit eines Tragflügels besteht immer, wenn er mehr als einen elastischen Freiheitsgrad hat. Jeder Tragflügel hat aber zwei elastische Freiheitsgrade, nämlich den der Verdrehung und den der Bieg'ung. Die konstruktive Aufgabe, wenigstens einen dieser Freiheitsgrade weitgehendst zu beseitigen, löst sich konstruktiv und gewicht-Jich am einfachsten beim Freiheitsgrad der Verdrehung, indem der Flügelholm röhrenförmig ausgebildet wird, wie es in Gestalt von Flügeln mit einem vorderen steifen Tragflächenteil elliptischen Hohlquerschnitts bekannt ist.Further is based on theoretical work, e.g. by Blenk-Liebers in the DVL.-yearbook 1928, known that, by the aforementioned means alone, the desired vibration resistance of a wing is not achieved .. A wing can always vibrate if it has more than one elastic one Has degree of freedom. But each wing has two elastic degrees of freedom, namely that of twisting and that of bending. The constructive task, at least Eliminating one of these degrees of freedom as much as possible is a constructive and weight-free solution easiest with the degree of freedom of rotation by making the wing spar tubular is formed, as it is in the form of wings with a front rigid wing part elliptical hollow cross-section is known.

Die Schwingungsfestigkeit des Tragflügels wird aber weiter gefördert, wenn die Drehachse des Tragflügels möglichst weit nach vorn und außerdem die Biegungsachse in die Nähe der vorgenannten Drehachse, möglichst noch vor sie, gelegt wird, wie dies 6υ aus der Patentschrift 533 115 bekannt ist.The vibration resistance of the wing is further promoted when the axis of rotation of the wing as far forward as possible and also the bending axis in the vicinity of the aforementioned axis of rotation, if possible is placed in front of them, as is known from patent specification 533 115.

Diese Flügelbauart ergibt einen außerordentlich verdrehsteifen Tragholm. Fällt weiterhin infolge einer im Verhältnis zurThis type of wing results in an extremely torsionally stiff support spar. Falls continue as a result of a in relation to

Flügeltiefe kurzen, nur etwa ein Drittel von ihr betragenden Holmquerschnittsbreite, wie sie sich ergibt bei Anordnung der Biegungsachse des Holms an der³ Stelle der vordersten Druckpunktslage, die vor der Biegungsachse liegende Drehachse dieses Tragholms vor die Druckmittelpunktslinie, so ist der Holm bei allen Fluglagen stets im gleichen Drehsinn auf Torsion vorgespannt, und sein ίο Torsionsmoment kann nicht um Null schwanken. Dies erhöht die Schwingungssicherheit des Flügels beträchtlich. Bei dieser bekannten Bauart liegt der Holmsteg innerhalb des verdrehungsfesten Hohlkörpers, an den sich .der hintere, keine Biegungs- oder Verdrehungskräfte aufnehmende Flügelteil anschließt. Erfindungsgemäß wird der Hohlkörper eines solchen Flügels eiförmig gestaltet, wie dies für einen weit über die Flügeltiefe reichenden Hohlkörper mit anderer Kräfteverteilung bereits vorgeschlagen worden ist (französische Patentschrift 711 538).Wing depth short spar cross-sectional width, only about a third of it, as it results from the arrangement of the bend ^{axis of the spar at the 3rd} point of the foremost pressure point position, the axis of rotation of this support spar in front of the bend axis in front of the pressure center line, so the spar is always in all flight positions preloaded to torsion in the same direction of rotation, and its ίο torsional moment cannot fluctuate around zero. This increases the vibration resistance of the wing considerably. In this known design, the spar web lies within the torsion-proof hollow body, to which the rear wing part, which does not absorb any bending or twisting forces, is connected. According to the invention, the hollow body of such a wing is egg-shaped, as has already been proposed for a hollow body with a different force distribution that extends far beyond the wing depth (French patent 711 538).

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Holm infolge seines eiförmigen, mit ringsum annähernd gleich starker Beplankung versehenen Querschnittes ganz besonders verdrehungsfest und verdrehungssteif wird, so daß er hohe Verdrehungsvorspannungen gefahrlos aufnehmen kann und" daß seine Drehschwingungsfrequenz in günstiger Weise außerordentlich hoch liegt und daß ferner seine Biegungsachse in der Nähe der Drehachse, also reichlich vor der Druckmittelpunktslinie liegt, die ja etwa mit der Hiiiterkante des eiförmigen Holmes zusammenfällt, und daß der Holm somit bei allen Fluglagen im gleichen Drehsinne verhältnismäßig stark auf Torsion vorgespannt ist, so daß sein Torsionsmoment nicht um Null schwanken kann und den Nullwert auch nicht erreichen kann. Es sind vielmehr höchstens sehr kurze Drehschwingungen hoher Frequenz möglich, die von der Frequenz der Biegungsschwingungen des Flügels sehr weit entfernt liegen, so daß kein gegenseitiges Aufschaukeln beider Schwingungsarten eintreten kann. Der neue Flügel gewährleistet also eine außerordentliche Sicherheit gegen das Eintreten von Flügelschwingungen und insbesondere gegen das selbsttätige Aufschaukeln gefährlicher Schwingungen. This embodiment has the advantage that the spar due to its egg-shaped, with all around with approximately the same thickness of planking provided with a cross-section especially is torsion-proof and torsion-resistant, so that it has high torsional prestresses can safely record and "that its torsional vibration frequency is extremely high in a favorable manner and that furthermore, its axis of bend in the vicinity of the axis of rotation, that is, well in front of the pressure center line which roughly coincides with the lower edge of the egg-shaped spar, and that the spar is therefore relatively strong in the same direction of rotation in all flight positions is pretensioned to torsion, so that its torsional moment cannot fluctuate around zero and also cannot reach the zero value can. Rather, at most very short torsional vibrations of high frequency are possible, which are very far removed from the frequency of the bending vibrations of the wing, so that no mutual build-up of both types of vibration can occur. The new So wing ensures an extraordinary security against the occurrence of wing vibrations and especially against the automatic build-up of dangerous vibrations.

Als Einzelausbildung ist es wertvoll, wenn der Holm nahe seiner höchsten Stelle einen schwachen Längssteg enthält und Profilstege von diesem bis zur Vorderkante gehen, etwa entsprechend den üblichen Flügelrippen, die . sich nach hinten hin als Träger üblicher Bespannungshaut anschließen. Während die Profilstege den röhrenförmigen Holm besonders schubsteif und damit drehungsfest machen, gibt der schwache, zur Biegungsfestigkeit nicht sehr wesentlich beitragende Längssteg eine gute Formhaltigkeit beim Herstellen des Holms, indem er in dessen rundlichen Querschnittsformen als einziger eben- 6g flächiger Teil den Ansetzpunkt für Lehren zu genauer Herstellung bildet.As an individual training, it is valuable when the spar near its highest point contains weak longitudinal web and profile webs go from this to the front edge, about corresponding to the usual wing ribs that. towards the rear as a carrier of the usual covering skin connect. While the profile webs make the tubular spar particularly shear-resistant and therefore torsion-proof make, gives the weak one, which does not contribute very significantly to the flexural strength Longitudinal web a good shape retention when producing the spar by being in its rounded Cross-sectional shapes as the only flat part, the starting point for gauges forms to precise manufacture.

Herstellungstechnisch ist es wertvoll, wenn der Holm aus Halbschalen besteht, deren Nähte oben und unten nahe der höchsten Holmstelle und beim Vorhandensein eines Längssteges entlang diesem Längsstege liegen. Dies ermöglicht genaue Herstellung der einzelnen Halbschalen, die dann für die schwierige Zusammensetzung zum völlig geschlossenen Hohlkörper nur noch einfacher Nahtnietung (bei Metallbau] oder Leimung (bei Sperrholzbau) bedürfen, und zwar in den am besten handhabungsfähigen flachsten Holmstellen und dicht neben dem die erwünschte Nahtversteifung gebenden Längssteg.In terms of production, it is valuable if the spar consists of half-shells, their Seams at the top and bottom close to the highest point of the stile and, if a longitudinal web is present, along this longitudinal web. This enables precise production of the individual half-shells, which are then difficult to use Composition to the completely closed hollow body only simple seam riveting (for metal construction] or glueing (for plywood construction), in the flattest stile points that are easy to handle and close to the longitudinal web that provides the desired seam stiffening.

Starke innere Verlaschungen längs den flachen Querschnittsstellen ergeben gleichzeitig gute Drehungsversteifung und erhebliche Biegungsfestigkeitserhöhung für den Holm zugleich mit bester Schließung der Längsnähte und mit guter Einsetzungsgrundlage für den schubübertragenden Längssteg. Strong inner lashings along the flat cross-sectional areas result at the same time good torsional stiffening and considerable increase in flexural strength for the spar at the same time with the best closure of the Longitudinal seams and with a good basis for the insertion of the shear-transmitting longitudinal web.

Diese in den Unteransprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gehören nur in Verbindung mit der Bauart nach dem Hauptanspruch zur geschützten Erfindung.These measures identified in the subclaims belong only in conjunction with the design according to the main claim for the protected invention.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel, und zwar in Gestalt eines Schaubildes eines Flügelteils in Gestalt eines Holmstüc'kes mit einer angesetzten Flügelrippe.The drawing illustrates the invention using an exemplary embodiment, namely in the form of a diagram of a wing part in the form of a spar piece with an attached Wing rib.

Ein drehungs- und biegungsfester Holm ist, beispielsweise aus Sperrholz, aus einem '00 unteren Flächenteil 1, einem oberen Flächenteil 2, die beide dem Flügelprofil folgen, und einem hinteren Flächenteil 3 gebildet, der als zylinderähnlicher Teil innerhalb des Flügelumrisses liegt. Ein ebenflächiger, in dem hier vorliegenden Holzbau mit üblichen Eckleisten eingesetzter schwacher Längssteg 4 liegt ungefähr im höchsten Holmteil, und zwar an den innen durch Laschen 5 versteiften flachsten "Holmstellen. Die Laschen 5 decken auch die bei 6 und 7 liegenden Nähte der je für sich einzeln hergestellten vorderen und hinteren Halbschale. Profilstege 8 gehen vom Längssteg 4 bis zur Flügelnase, und zwar immer an den Stellen, wo auch Rippen außen angeschlossen sind.A stile that is resistant to rotation and bending is, for example, made of plywood, from a '00 lower surface part 1, an upper surface part 2, both of which follow the wing profile, and a rear surface part 3 formed as a cylinder-like part within the wing outline lies. A flat, in the present wooden structure with the usual corner strips inserted weak longitudinal web 4 lies approximately in the highest part of the spar, namely on the inside stiffened by tabs 5 The flaps 5 also cover the seams at 6 and 7 the front and rear half-shell each individually manufactured. Profile webs 8 go from the longitudinal web 4 to the wing nose, always at the points where the ribs are on the outside are connected.

Die bis zur Flügelhinterkante gehenden Flügelrippen bestehen aus Untergurt und Obergurt 10 und Diagonalstäben 11, alles mit Knotenpunktlaschen 12 zusammengeschlossen und mit flachen Laschen 13 an den Holm angeschlossen, auf dem dann noch ein schma-The wing ribs that extend to the trailing edge of the wing consist of a lower flange and Upper chord 10 and diagonal bars 11, everything with Junction tabs 12 joined together and with flat tabs 13 on the spar connected, on which a narrow

ler Sperrholz- oder Blechstreifen 14 zum Festhalten der Vorderkante des Bespannungsstoffes aufgebracht ist. ler plywood or sheet metal strips 14 for Holding the leading edge of the upholstery fabric is applied.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einholmiger frei tragender Flugzeugflügel mit für die Biegungs- und Drehsteifigkeit ausgenutzter Beplankung des vordersten Tragflächenteils,, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt eiförmige hohle Hohn von der Flügelvorderkante bis ungefähr zur Druckmittellinie reicht und seine Trägheitsachse vor der DruckmittelKnie hat.1. Single-spar cantilever aircraft wing with for the bending and torsional stiffness used planking of the foremost wing part, characterized by that the hollow scorn, oval in cross section, from the leading edge of the wing extends to approximately the pressure medium line and has its axis of inertia in front of the pressure medium knee. 2. Flugzeugflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt eiförmige Holm nahe der hintersten und höchsten Querschnittsstelle einen ebenen schwachen Längssteg enthält und von diesem zur Vorderkante Profilstege gehen.2. Aircraft wing according to claim 1, characterized in that the cross-section egg-shaped spar near the rearmost and highest cross-sectional point contains a flat, weak longitudinal bar and go from this to the front edge of the profile webs. 3. Flugzeugflügel. nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eiförmige Holm längs den flachsten Stellen seines Querschnittes auf erhöhte Wandstärken verstärkt ist.3. Airplane wing. according to claims 1 and 2, characterized in that the egg-shaped spar along the flattest points its cross-section is reinforced to increased wall thicknesses. 4. Flugzeugflügel nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Holm aus einer vorderen und einer hinteren Halbschale mit oben und unten naheseiner höchsten Stelle und vor dem gegebenenfalls vorhandenen Längssteg liegenden Längsnähten zusammengesetzt ist.4. aircraft wing according to claims 1 or 2, characterized in that the Spar consisting of a front and a rear half-shell with one near the top and bottom highest point and before if applicable existing longitudinal web lying longitudinal seams is composed. Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings