DE1809593B2 - Einrichtung zur Beeinflussung der Wirbel auf der Oberseite von Tragflügeln - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beeinflussung der Wirbel auf der Oberseite von Tragflügeln mit gepfeilter Vorderkante, bestehend aus einem oder mehreren an der Tragflügelvorderkante fest oder in die Tragflügel zurückziehbar angeordneten, etwa in der Flügelebene liegenden Vorflügel.

Eine derartige, sägezahnartig gestaltete Flügelvorderkante dient dazu, den normalerweise an der Oberseite eines gepfeilten Flügels sich ausbildenden Wirbel in mehrere kleine Einzelwirbel aufzuteilen. Hierdurch wird das Aufplatzen des Hauptwirbels hinausgezögert, die Strömung länger anliegend erhalten und dadurch ein Auftriebseinbruch und eine Momentenwanderung bei hohen Anstellwinkeln vermieden sowie der induzierte Widerstand vermindert.

Es ist bereits eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der mehrere in der Flügelebene liegende Vorflügel aus Schlitzen in der Vorderkante des Flügels ausschwenkbar sind. Die dadurch hervorgerufenen Einzelwirbel haben alle jeweils die gleiche Drehrichtung wie der durch sie ersetzte Hauptwirbel, so daß noch nicht die optimale Wirkung erreicht wird (USA.-Patentschrift 2 743 888). Gleichsinnig rotierende Wirbel können aber auf Grund von Interferenzkräften zwischen den Wirbeln eines Paares von der Oberseite der Tragfläche abgelenkt werden.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung wird die Aufteilung des Hauptwirbels in mehrere Einzelwirbei durch sogenannte Wirbelteiler erreicht, die z. 3. in der Gestalt von Trenngittern an der Druckseite der Tragfläche an oder in der Nähe der Vorderkanten angeordnet werden (DT-AS 1 269 496). Außerdem sind zusätzlich Wirbelerzeuger vorgesehen, welche jeweils zwischen einem Paar gleichsinnig rotierender Wirbel einen zusätzlichen, entgegengesetzt rotierenden Wirbel erzeugen. Dadurch läßt sich eine durch Interferenzkräfte verursachte Ablenkung einzelner Wirbel von der Tragflügeloberseite verhindern. Die Verwendung von sowohl Wirbelteilern als auch zusätzlichen Wirbelerzeugern der gezeigten Art erhöht jedoch das Baugewicht und vermindert die aerodynamische Güte des Tragflügels erheblich, da die Wirbelerzeuger zwar einen Widerstand, jedoch keinen Auftrieb liefern und die Energie zur Erzeugung der Wirbel aus einer Querströmungskomponente des Flügels beziehen.

£s ist die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Aufteilung in mehrere Einzelwirbel sowie eine Einschaltung eines gegensinnig rotierenden Wirbels zwischen ein gleichsinnig rotierendes Wirbelpaar mit einem möglichst geringen baulichen Aufwand sowie mit einem höchstmöglichen aerodynamischen Wirkungsgrad erreicht wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorflügel im ausgefahrenen Zustand jeweils eine der Pfeilung der Tragflügelvorderkanie entgegengesetzte gepfeilte sowie eine in Flugrichtung verlaufende Seitenkante aufweisen.

Auf diese Weise wirkt jeder Vorflügel nicht nur als Wirbelteiler, sondern er dient gleichzeitig auch der Erzeugung eines Wirbels mit bestimmter, den Tragflügelwirbein entgegengesetzter Drehrichtung. Gegenüber den senkrecht zur Flügelebene stehenden Wirbelteilern bzw. Wirbelerzeugern haben sie zudem den Vorteil, daß sie zugleich eine Vergrößerung der Tragflügelfläche und damit eine Erhöhung des Auftriebes bewirken. Bei sorgfältiger Ausbildung ist demnach keine Verringerung der aerodynamischen Güte des Tragflügels zu erwarten.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorflügel die Grundrißform eines Dreieckes haben, dessen Seiten von der entgegengesetzt gepfeilten und der in Flugrichtung verlaufenden Seitenkante sowie der Tragflügelvorderkante gebildet werden. Der von diesem Vorflügel ausgehende Wirbel kompensiert dann jeweils den von dem benachbarten Tragflügelstück ausgehenden Wirbel.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Vorflügel etwa die Grundrißform eines Trapezes auf, dessen Seiten von der entgegengesetzt gepfeilten und der in Flugrichtung verlaufenden Seitenkante sowie von der Tragflügelvorderkante und einer dazu parallelen Seitenkante des Vorflügels gebildet werden.

Da die Beeinflussung der Flügelwirbel nur beim Flug mit hohem Anstellwinkel vt>n Bedeutung ist, ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Vorflügel aus dem Tragflügelinneren nach außen verschiebbar oder um etwa senkrecht zur Tragflügelebene gelagerte Achsen aus dem Inneren des Tragflügels ausschwenkbar

sind. Für die Schnellflugphasen können demnach die Vorflügel in das Tragflügelinnere eingezogen werden.

Zur Verstärkung der Wirbelbildung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Vorflügel gegenüber der Tragflügelebene um eine mit der Flügelvorderkante zusammenfallende und eine dazu rechtwinklige, in der Tragflügelebene liegende Achse angestellt sind.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher be- ίο schrieben. Es zeigt

Fi g. 1 ein Flugzeug mit Deltaflügel sowie einem an tier Flügelvorderkante angeordneten Vorflügel in Dreieckform,

F i g. 2 ein Flugzeug mit einem Deiiaflügei sowie mii zur Wirbelbeeinflussung eingerichteten Fiügelnasenklappen oder Vorflügeln,

F i g. 3 einen dreieckigen Vorfiügel gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 4 eine Ansicht gemäß der Linie !V in Fig. 3.

F i g. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in F i g. 3,

F i g. 6 und 7 zwei verschiedene Arten, die Vorflügel einzufahren.

In F i g. 1 ist zur Verdeutlichung der Wirkung der vorbeschriebenen Einrichtung die linke Tragflügelhälfte 1 mit einem Vorflügel 2, die rechte Tragflügelhäifte 3 jedoch ohne Vorflüge! dargestellt. Wie schematisrh angedeutet wurde, erzeugt der zwischen ^em Flugzeugrumpf 4 sowie dem Vorfiugei 2 liegende Abschnitt 5 der Flügelvorderkante am linken Tragflügel 1 einen in Flugrichtung gesehen im Gegenuhrzeigersinn drehenden Wirbel 6, während die schräge Vorderkante des Vorflügels 2 einen im Uhrzeigersinn rotierenden Wirbel 7 hervorruft. Ein weiterer im Gegenuhrzeigersinn drehender Wirbel wird von dem nicht in Flugrichtung verlaufenden Abschnitt der Flügelvorderkante erzeugt, der zwischen dem Vorflügel 2 und der Tragflügelspitze liegt. Der Gewinn dieser Maßnahme ist, wie weiter vorne bereits beschrieben wurde, zweifach und begründet sich erstens durch eine Aufteilung eines großen Wirbels in mehrere kleine und zweitens durch die günstigeren Interferenzbedingungen zwischen jeweils zwei entgegengesetzt rotierenden, benachbarten Wirbeln.

Die zweite Seitenkante 9 des dreieckigen Vorflügels 2 verläuft in Flugrichtung, so daß dort die Ablösung und Wirbe'ibildung vermieden wird. Ohne Vorfiügel der beschriebenen Art entsteht, wie an der rechten Tragflügelhälfte 3 schematisch gezeigt wird, an der stark gepfeilten Flügelvorderkante im wesentlichen ein großer Wirbel 8, welcher mit erheblichen Verlusten behaftet ist. Da sich der Gewinn bis zu einer gewissen Grenze um so mehr vergrößert, je weiter die Aufteilung des Hauptwirbels in mehrere Einzelwirbel getrieben wird, ist es zweckmäßig, entlang der Flügelvorderkante mehrere Vorflügel anzuordnen, wie jedoch nicht näher dargestellt wurde.

In Fig.2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Nasenklappe 20 durch eine entsprechende Formgebung der Kanten 21,22 als Wirbelteiler mit den geforderten Eigenschaften wirkt. Die Seitenkante 21 weist einen Pfeilwinkel auf, welcher die gleiche Größe wie der Pfeilwinkel des Tragflügels selbst hat, jedoch bezüglich der Flugrichtung entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Seitenkante 21 erzeugt einen Wirbel 23, dessen Drehrichtung der des von der Vorderkante des Flügels selbst ausgehenden Wirbels 24 entgegengesetzt ist.

F i g. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung noch einmal den Vorflügel 2 aus F i g. 1. Die Ebene dieses Vorflügels 2 ist nicht exakt parallel zur Ebene des Tragflügels, sondern die beiden Ebenen bilden einen Winkel zueinander.

Wie aus den F i g. 4 und 5 hervorgeht, setzt sich dieser Winkel zusammen aus einem Winkel «, welcher die Schwenkung des Vorflügels 2 um eine in der Flügelvorderkante liegende Achse angibt, sowie aus einem Winkel ß, mit dem die Anstellung des Vorflügels 2 um eine zur Flügelvorderkante senkrechte Achse bezeichnet wird.

Wie in F i g. 5 beispielsweise dargestellt ist, besitzt der Vorflügel 2 eine scharfe Vorderkante, um das Abreißen der Strömung sowie eine Wirbelbildung zu bewirken.

!n den F i g. 6 und 7 sind zwei verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, den Vorflügel 2 in den Tragflügel einzuziehen bzw. einzuschwenken. Durch die Ausbildung des Vorflügels 2 als gleichschenkliges Dreieck ist es möglich, den im Tragflügel erforderlichen Schlitz zum Ausfahren des Vorflügels 2 so klein wie möglich zu halten. Der Vorflügel 2 ist um eine zur Flügelebene etwa senkrechte Achse 32 schwenkbar, so daß im eingefahrenen Zustand die Kante 30, im ausgefahrenen Zustand jedoch die gleichgroße Kante 31 den Schlitz abdecken. In allen Zwischenlagen ist der Schlitz groß genug, um eine Schwenkbewegung des Vorflügels 2 zu ermöglichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Beeinflussung der Wirbel auf der Oberseite von Tragflügeln mit gepfeilter Vorderkante, bestehend aus einem oder mehreren an der Tragflügelvorderkante fest oder in die Tragflügel zurückziehbar angeordneten, etwa in der Flügelebene liegenden Vorflügel, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorflügel (2; 20) im ausgefahrenen Zustand jeweils eine der Pfeilung der Tragflügelvorderkante entgegengesetzt gepfeilte Seitenkante (21, 30) sowie eine in Flugrichtung verlaufende Seitenkante (9,22) aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorflügel (2) die Grundrißform eines Dreieckes haben, dessen Seiten von der entpegengesetzt gepfeilten (30) und der in Flugrichtung verlaufenden Seitenkante (9) sowie der Tragflügelvorderkante gebildet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorflügel (20) etwa die Grundrißform eines Trapezes aufweisen, dessen Seiten von der entgegengesetzt gepfeilten (21) und der in Flugrichtung verlaufenden Seitenkante (22) sowie von as der Tragflügelvorderkante und einer dazu parallelen Seitenkante des Vorflügels (20) gebildet werden.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorflügel (2; 20) aus dem Tragflügelinneren nach außen verschiebbar angeordnet sind.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorflügel (2) in an sich bekannter Weise um etwa senkrecht zur Tragflügelebene gelagerte Achsen (32) aus dem Inneren des Tragflügels (1) ausschwenkbar sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorflügel (2; 20) gegenüber der Tragflugebene um eine mit der Flügelvorderkante zusammenfallende und eine dazu rechtwinklige, in der Tragflügelebene liegende Achse angestellt sind.