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Die
Erfindung betrifft einen Flügel,
insbesondere einen Tragflügel
eines Flugzeugs, mit veränderbarem
Profil.
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Herkömmlich werden
zur Veränderung
des Profils eines Flügels,
insbesondere des Tragflügels eines
Flugzeugs, dienende Steuerklappen als starre Flügelteile hergestellt. Durch
diese erfolgt die Umlenkung der Strömung am Flügel aerodynamisch nicht optimal
und außerdem
ist die Lastverteilung nicht günstig,
da die Anlenkung der Steuerklappe an einzelnen Anschlußstellten
am Flügel
zu verhältnismäßig großen lokalen
Spannungen führt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flügel, insbesondere Tragflügel eines
Flugzeugs, mit veränderbarem
Profil zu schaffen, durch den die Wölbung des Flügels und
damit dessen Profil zumindest bereichsweise verstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch einen Flügel
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die Erfindung wird ein Flügel,
insbesondere Tragflügel
eines Flugzeugs, mit veränderbarem
Profil, der sich in im wesentlichen in Strömungsrichtung verlaufender
Flügeltiefenrichtung
und quer dazu in Spannweitenrichtung erstreckt und eine erste Beplankung
und eine zweite Beplankung aufweist, und mit einem flexiblen Bereich,
durch den das Profil des Flügels
verstellbar ist, geschaffen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß der flexible
Bereich ein oder mehrere in einer Längsrichtung ausgedehnte Wirbelelemente
umfaßt,
die an ihren Längsseiten
in einem vorgegebenen Maß über Gelenkbereiche
gelenkig verbunden und zwischen der ersten Beplankung und der zweiten
Beplankung vorgesehen sind, wobei die Wirbelelemente einen quer
zu ihrer Längsrichtung
verlaufenden, mit der ersten Beplankung in Verbindung stehenden Übertragungsbereich
und einen in Vertikalrichtung beabstandeten, mit einem Verstellmechanismus
zum Bewegen der Wirbelelemente um die Gelenkbereiche gekoppelten
Antriebs- oder Verstellbereich aufweisen, wobei der Verstellmechanismus
ein oder mehrere Hebelelemente enthält, die zwischen den Antriebs-
oder Verstellbereich der Wirbelelemente und die zweite Beplankung
gekoppelt und durch ein oder mehrere Antriebselemente unter damit
einhergehender gegenseitiger Verschiebung von Antriebs- oder Verstellbereich
und zweiter Beplankung im Sinne einer Veränderung des Flügelprofils
in Ansprache auf ein von außen
zugeführtes
entsprechendes Steuersignal verdrehbar oder verschwenkbar sind.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Flügels sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
isometrische Ansicht eines Flügels
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung, der einen variablen Flügelbereich an seiner Vorderkante
und an seiner Hinterkante, sowie an seinem äußeren Ende aufweist;
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2 einen
Schnitt in Strömungs-
oder Flügeltiefenrichtung
durch den Flügel
nach 1;
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3 eine
Draufsicht auf den Flügel
des in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels;
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4 in
perspektivischer Darstellung zwei verschiedene Verstellzustände eines
erfindungsgemäßen Tragflügels mit
hilfsweise eingezeichneten Profilsehnen;
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5 einen
Schnitt in Biegerichtung eines variablen oder flexiblen Flügelbereichs
nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei der flexible Bereich durch mehrere in einer
Längsrichtung
ausgedehnte und zwischen einer ersten Beplankung und einer zweiten
Beplankung des Flügels
angeordnete Wirbelelemente gebildet ist;
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6 eine
schematisierte Darstellung des in 5 gezeigten
Flügels
in gewölbter
Stellung, die insbesondere der Erläuterung eines zur Veränderung des
Flügelprofils
vorgesehenen Verstellmechanismus dient;
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7 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht, die ein Detail des genannten Verstellmechanismus zeigt;
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8 eine
vergrößerte Darstellung,
die eine Ausführungsform
einer gelenkigen Verbindung zwischen in dem flexiblen Flügelbereich
enthaltenen Wirbelelementen und einer Beplankung des Tragflügels darstellt;
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9 und 10 seitliche
Schnittansichten von Abstandshaltern, welche die erste Beplankung und
die zweite Beplankung eines Flügels
unter einem vorgegebenen Abstand halten und gleichzeitig eine Relativverschiebung
der beiden in einer vorgegebenen Richtung gestatten;
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11 einen
Schnitt in Biegerichtung durch einen veränderbaren oder flexiblen Bereich
eines Flügels
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei der flexible Bereich durch mehrere in einer Längsrichtung
ausgedehnte und zwischen einer ersten Beplankung und einer zweiten
Beplankung des Flügels
angeordnete Wirbelelemente gebildet ist, in gestreckter Stellung;
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12 und 13 jeweils
einen Schnitt durch den flexiblen Flügelbereich gemäß dem in 11 gezeigten
Ausführungsbeispiel
in einer nach unten bzw. in einer nach oben gewölbten Stellung;
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14 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 11 zur Erläuterung
von Aufbau und Funktionsweise des flexiblen Flügelbereichs in seinen Einzelheiten;
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15 einen
nochmals vergrößerten Ausschnitt
aus 14 zur Erläuterung
einer bevorzugten Art von Verbindung zwischen in dem flexiblen Flügelbereich
enthaltenen Wirbelelementen und der Beplankung des Flügels;
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16 eine
alternative Ausführungsform
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
für den
zur Verstellung des flexiblen Flügelbereichs
dienenden Verstellmechanismus; und
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17a) und b) einen flexiblen Flügelbereich
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung in gestreckter bzw. in gewölbter Stellung.
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In
den 1 bis 3 ist ein Tragflügel eines
Flugzeugs in Form eines Delta-Flügels dargestellt,
welcher mehrere formvariable oder flexible Flügelbereiche nach der Erfindung
aufweist. Jedoch kann es sich bei den erfindungsgemäßen Flügel um jeglichen
Flügel
handeln, der zur Beeinflussung einer Strömung an einem Objekt verwendet
werden kann, insbesondere kann es sich um Flügel eines Flugzeugs handeln.
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Bei
dem in den 1 bis 3 dargestellten Tragflügel eines
Flugzeugs sind formvariable Flügelbereiche 11, 12, 15 vorgesehen,
die zur Steuerung des Flugzeugs, jedoch auch zu anderen Zwecken, wie
beispielsweise zur Beeinflussung der Strukturbelastung vorgesehen
sein können.
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Der
in 1 dargestellte, insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete
Tragflügel
eines Flugzeugs umfaßt
einen aus zumindest einem Flügelkasten 3 gebildeten
tragenden Bereich 2, der sich von einem Wurzelbereich 9 zu
einem Flügelspitzenbereich 14 erstreckt.
Der Flügelkasten
kann mehrere Holme aufweisen, von denen Hauptholme 21, 22, 23, 24 in
den 1 und 2 besonders hervorgehoben sind.
Der Flügel 1 umfaßt drei
verschiedene formvariable Flügelbereiche 11, 12, 15,
der Flügel 1 kann
jedoch auch insgesamt durch einen formvariablen Flügelbereich
gebildet sein.
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Wie 2 zeigt,
ist der Flügel 1 mit
einer ersten Beplankung 55a, hier die obere Beplankung,
und mit einer zweiten Beplankung 55b, hier die untere Beplankung
versehen. Der mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnete Pfeil
zeigt die Flügeltiefenrichtung oder
ungefähre
Strömungsrichtung
in Bezug auf den Flügel 1,
während
der mit dem Bezugszeichen 10 versehene Pfeil die Spannweitenrichtung
angibt.
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Die
in den 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform
des Flügels 1 verfügt über einen
einteiligen oder, wie insbesondere in 3 zu sehen,
in Spannweitenrichtung 10 gesehen in mehrer Segmente 11a aufgeteilten
Vorderkantenbereich 11 und einen einteiligen oder, wie
in 3, in Spannweitenrichtung 10 gesehen
in mehrere Segmente 12a aufgeteilten Hinterkantenbereich 12.
Weiterhin verfügt der
Flügel 1 über einen
Flügelspitzen- oder Flügelendbereich 15,
der einteilig oder, wie wiederum in 3 gezeigt,
aus mehreren Segmenten 15a gebildet sein kann. Die Erfindung
ist auf den Vorderkantenbereich 11, auf den Hinterkantenbereich 12,
auf den Flügelspitzen- oder Flügelendbereich 15,
auf mehrere diese Bereiche oder auf den tragenden Bereich 2 des
Flügels
anwendbar. Der Flügel
auf den die Erfindung anwendbar ist, kann auch anders als der in 1 bis 3 dargestellte
Flügel
gestaltet sein, der verstellbare Bereich muß sich nicht, wie gezeigt, über die
gesamte Flügelspannweite 10 erstrecken,
sondern er kann auch nur eine sich über einen Teil erstreckende
Zone des Tragflügels 1 erstrecken.
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In
den 1 bis 3 bildet der Vorderkantenbereich 11,
der Hinterkantenbereich 12 und der Flügelspitzen- oder Flügelendbereich 15 flexible
oder variable Bereiche des Tragflügels 1.
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4 beispielsweise
zeigt einen Tragflügel 1,
bei welchem sich ein flexibler Bereich 15 diagonal und
schräg über den
tragenden Bereich 2 erstreckt, woraus sich die beiden mit
durchgezogenen Linien bzw. mit gestrichelten Linien dargestellten
Verstellzustände
und alle dazwischen liegenden Verstellzustände des Flügelspitzenbereichs 14, 15 darstellen lassen.
Die in 4 hilfsweise eingezeichneten Profilsehnen 16 machen
die Art der Veränderung
des Flügelprofils
deutlich.
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Wie
aus den 1 und 3 ersichtlich
ist, ist der flexible Bereich 15, der den Flügelspitzenbereich 14 mit
dem tragenden Bereich 2 des Flügels 1 verbindet,
nahe dem Flügelende
angeordnet und verläuft
schräg
zur Flügeltiefenrichtung 5 vom
Vorderkantenbereich 11 zum Hinterkantenbereich 12. Durch
die Verstellung des Profils des flexiblen Bereichs 15 und
des Flügelspitzenbereichs 14 kann eine
Steuerungs- oder Trimmfunktion erfüllt werden. Auch kann verbunden
mit einer entsprechenden Steuerungs- oder Regelungseinrichtung eine
Veränderung
oder Minimierung der Flügelbelastung
erreicht werden.
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Die 5 und 6, 11 bis 14 und 17 zeigen
anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
jeweils einen Verstellmechanismus, welcher zur Verstellung der Profilform
eines formvariablen Flügelbereichs
zeigt. Die in der Zeichenebene der Figuren liegende Längsrichtung
X des Verstellmechanismus bzw. des formvariablen Flügelbereichs verläuft je nach
Pfeilung des Flügels 1 schräg zur Flügeltiefenrichtung 5 oder
parallel zu dieser. Senkrecht zu der Längsrichtung X verläuft, ebenfalls
in der Zeichenebene, die Höhen-
oder Vertikalrichtung Y des Verstellmechanismus.
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Wie
die Querschnittsansicht der 5 und 6, 11 bis 14 und 17 zeigt,
umfaßt der
formvariable oder flexible Flügelbereich,
der beispielsweise der in den 1 und 3 gezeigte
Bereich 11, 12 oder 15 sein kann, mehrere
zwischen der ersten Beplankung 55a und zweiten Beplankung 55b befindliche
Wirbelelemente 154; 154'; 154'' die
bezüglich
der Längsrichtung
X des formvariablen Flügelbereichs
gesehen hintereinander angeordnet und durch Gelenke oder Gelenkbereiche 169, 200; 169'; 169'' in einem vorgegebenen Maße gelenkig
miteinander verbunden sind. Die Wirbelelemente 154; 154'; 154'' können aus kastenförmigen oder ähnlich gestalteten
Elementen gebildet sein. Sie können
in einer, in den genannten Figuren senkrecht zur Längsrichtung
X und damit senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Querrichtung
Z ausgedehnt sein. Die in den genannten Figuren dargestellten Wirbelelemente 154; 154'; 154'' haben im Querschnitt eine im wesentlichen dreieckige
Grundform, sie können
jedoch auch eine andersartige Grundform, z.B. eine viereckige Grundform
haben.
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Die
in den 5 und 6 gezeigten Wirbelelemente 154 weisen
einen nahe der ersten Beplankung 55a gelegenen Übertragungsbereich 164 auf, der
sich parallel und unter der ersten Beplankung 55a erstreckt.
Alternativ kann die erste Beplankung 55a selbst aus den Übertragungsbereichen 164'; 164'' der hintereinander angeordneten
Wirbelelemente 154'; 154" gebildet sein,
wie dies bei den 11 bis 14 und 17 dargestellten,
später
noch näher zu
erläuternden
Ausführungsbeispielen
gezeigt ist. Hierbei ist die erste Beplankung 55a facettenartig
aus den die Übertragungsbereiche 164'; 164'' bildenden Segmenten zusammengesetzt,
die in diesem Falle flächig
ausgebildet sind.
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Die
erste Beplankung 55a kann die obere Beplankung sein, wie
in den Ausführungsbeispielen dargestellt,
es kann aber auch die untere Beplankung sein. Die Wirbelelemente 154 können, wie
im dargestellten Fall, aus kastenförmigen oder aber auch aus stab-
oder rippenförmigen
oder aus andersartigen Elementen oder auch aus plattenförmigen Elementen
gebildet sein.
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Für die in
den 5 und 6 bzw. 11 bis 14 bzw. 17 dargestellten
Ausführungsbeispiele
gilt, daß in
Höhen-
oder Vertikalrichtung Y beabstandet von dem Übertragungsbereich 164; 164'; 164'' ein Antriebs- oder Verstellbereich 163; 163'; 163'' der Wirbelelemente 154; 154'; 154'' vorgesehen ist, an welchem ein
insgesamt mit dem Bezugszeichen 160; 160'; 160'' versehener Verstellmechanismus
zum Zwecke der Veränderung
der Profilform des variablen Flügelbereichs
angreift. Der Verstellmechanismus 160; 160'; 160'' umfaßt Verstellelemente 505; 505'; 505'' mit ein oder mehreren Hebelelementen 507; 507'; 507'', die zwischen den Antriebs- oder
Verstellbereich 163; 163'; 163'' der
Wirbelelemente 154; 154'; 154'' und
die zweite Beplankung 55b gekoppelt und die durch ein oder
mehrere Antriebselemente 509; 509'; 509'' unter
damit einhergehender gegenseitiger Verschiebung von Antriebs- oder
Verstellbereich 163; 163'; 163'' und
zweiter Beplankung 55b im Sinne einer Veränderung
des Flügelprofils
verdrehbar oder verschwenkbar sind, was in Ansprache auf ein von
außen
zugeführtes
entsprechendes Steuersignal geschieht. Auf diese Weise werden die
Wirbelelemente 154; 154'; 154'' oder
zumindest ein Teil von diesen gedreht oder geschwenkt.
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Bei
den Ausführungsformen
von 5 und 6 bzw. von 11 bis 14 bzw.
Von 17 weisen die Wirbelelemente 154; 154' eine dreieckige Grundform
auf, wobei der Antriebs- oder Verstellbereich 163; 163' zwischen der
ersten Beplankung 55a und der zweiten Beplankung 55b und
nahe der letzteren gelegen ist. Alternativ kann der Antriebs- oder Verstellbereich 163 auch
außerhalb
des zwischen der ersten Beplankung 55a und der zweiten
Beplankung 55b gelegenen Bereichs vorgesehen sein.
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Bei
den Ausführungsformen
der 5 und 6 bzw. 11 bis 14 bzw. 17 haben
die Wirbelelemente 154; 154'; 154'' eine
dreieckige Grundform, die durch ein kastenförmiges Element gebildet ist
und ein Basiselement 164a; 164a'; 164a'' aufweist,
das einen Übertragungsbereich 164; 164'; 164'' bildet und parallel unter der
ersten Beplankung 55a verläuft, bzw. diese teilweise bildet.
Von dem Basiselement 164a; 164a'; 164a'' aus
verlaufen ein erster Schenkel 154a; 154a'; 154a'' und ein zweiter Schenkel 154b; 154b'; 154b'' zu einer dem Basiselement 164a; 164a'; 164a'' gegenüberliegenden Spitze 164c; 164c'; 164c'' des Wirbelelements 154; 154'; 154''. Die Spitzen 154c; 154c'; 154'' der Wirbelelemente 154; 154'; 154'' bilden einen Antriebs- oder Verstellbereich 163; 163'; 163'', an den die Verstellelemente 505; 505'; 505'' des Verstellmechanismus 160; 160'; 160'' gekoppelt sind, die dazu dienen,
die Wirbelelemente 154; 154'; 154'' im
Sinne einer Veränderung
des Flügelprofils
in Ansprache auf ein von außen
zugeführtes
entsprechendes Steuersignal zu verdrehen oder zu verschwenken. Die
aneinander anliegenden Seiten zweier benachbarter Wirbelelemente 154; 154'; 154'' sind über ein Gelenk oder einen Gelenkbereich 169; 169' miteinander
verbunden.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 5 und 6 sind die aneinander anliegenden
Seiten der Wirbelelemente 154 mit der ersten Beplankung 55a über ein
Strukturgelenk 250 verbunden.
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Bei
dem in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel
umfassen die den Verstellmechanismus 160 bildenden Verstellelemente 505 jeweils
ein Hebelelement 507 und ein Antriebselement 509.
Die Hebelelemente 507 sind durch walzenförmige Elemente
gebildet, die an einer Seite ihres Umfangs an einem Teil der zweiten
Beplankung 55b anliegen und durch eine flexible Bandanordnung 583a, 583b im
Sinne einer Rollbewegung zwischen der zweiten Beplankung 55b und
dem walzenförmigen Hebelelement 507 gekoppelt
sind. Mit ihrer Drehachse 508 sind die walzenförmigen Hebelelemente 507 mit
dem Antriebs- oder Verstellbereich 163 gekoppelt. An der
der zweiten Beplankung 55b gegenüberliegenden anderen Seite
ihres Umfangs sind die Hebelelemente 507 mit dem Antriebselement 509 gekoppelt,
welches durch ein stangenförmiges
oder sehnenförmiges
Element gebildet ist. Eine Verdrehung oder Verschwenkung der Hebelelemente 507 durch
die stangenförmigen
Antriebselemente 509 bewirkt eine gegenseitige Verschiebung
von Verbindungsbereich 163 und zweiter Beplankung 55b im Sinne
einer Veränderung
des Flügelprofils,
wie in 6 gezeigt. Der Verstellmechanismus 160 umfaßt mehrere
in Längsrichtung
X hintereinander angeordnete Verstellelemente 505, die
jeweils aus einem solchen Hebelelement 507 und einem damit
verbundenen stangenförmigen
Antriebselement 509 gebildet sind. Diese beiden Elemente
können
auch auf andere Weise nach dem Stand der Technik gebildet sein.
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Bei
dem in 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die stangenförmigen
Antriebselemente 509 im Sinne einer Weiterleitung der Antriebsbewegung
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wirbelelementen 154 zwischen
den Verbindungsbereich 163, nämlich an der Achse 508 des Hebelelements 507,
und die zweite, also der zweiten Beplankung 55b abgewandte
Seite des Hebelelements 507 des vorangehenden Wirbelelements 154 gekoppelt.
Das Antriebselement 509 eines in Antriebsrichtung ersten
Wirbelelements 154 ist mit einer Aktuatoreinrichtung 501 gekoppelt,
die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zur Betätigung
des gesamten Verstellmechanismus 160 vorgesehen ist und
die mit der zweiten, also der der zweiten Beplankung 55b abgewandten
Seite und damit auch mit dem nachfolgenden stangenförmigen Antriebselement 509 in
Verbindung steht.
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Die
Aktuatoreinrichtung 501 ist eine solche, welche eine Schub-
und Zugbewegung ausübt,
die von einem Stellelement 501a der Aktuatoreinrichtung 501 auf
das erste stangenförmige
Antriebselement 509 und damit auf alle weiteren Antriebselemente 509 und
damit auf alle Verstellelemente 505 des Verstellmechanismus 160 übertragen
wird. Auf diese Weise wird die Antriebsbewegung des Stellelements 501a des
Schubaktuators 501 über
den gesamten veränderlichen
oder flexiblen Flügelbereich übertragen,
wie in 6 zu sehen ist.
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Alternativ
können
gemäß einer
anderen Ausführungsform
die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wirbelelementen 154 vorgesehenen
Antriebselemente 509 durch jeweils eine eigene in ihrer
Länge veränderbare
Aktuatoreinrichtung gebildet sein, die in Ansprache auf ein von
außen
zugeführtes
Steuersignal verkürzt
oder verlängert
wird, so daß sich
jeweils eine Verstellbewegung zwischen zwei benachbarten Wirbelelementen 154 ergibt.
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7 zeigt
in einer vergrößerten perspektivischen
Darstellung ein durch ein walzenförmiges Hebelelement 507 und
ein stangenförmiges
Antriebselement 509 gebildetes Verstellelement 505,
wie es in 5 und 6 gezeigt
ist, und das durch flexible Bandanordnungen 511, 512 mit
der einen Seite an der zweiten Beplankung 55b und mit der
anderen Seite an den Antriebselementen 509 festgelegt ist.
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8 zeigt
eine Möglichkeit,
wie der Antriebs- oder Verstellbereich 163 eines Wirbelelements 154 über biegeelastische
Bänder 172, 174,
die zusammen ein flexibles Gelenk 200 bilden, an einer ersten
oder zweiten Beplankung 55a, 55b festgelegt sein
kann.
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Die 9 und 10 zeigen
Abstandshalter 181; 281, die zwischen der ersten
Beplankung 55a und der zweiten Beplankung 55b vorgesehen
sein können
und durch die die Beplankungen 55a, 55b in einem
vorgegebenen Abstand gehalten werden und gleichzeitig eine Relativbewegung
zwischen diesen bei Veränderung
des Flügelprofils
ermöglicht
wird. Diese Abstandshalter 181; 281 sind durch
jeweils ein walzenförmiges
Element 182; 282 und eine flexible Bandanordnung 183a, 183b; 283a, 283b zur
Führung
des walzenförmigen
Elements 182; 282 im Sinne einer Rollbewegung
desselben zwischen den Beplankungen 55a, 55b bei
einer Relativbewegung zwischen diesen. Diese flexible Bandanordnung 183a, 183b; 283a, 283b enthält mindestens
ein um das walzenförmige
Element 182; 282 herumgeführtes und mit seinen Enden
an der ersten Beplankung 55a bzw. der zweiten Beplankung 55b festgelegtes
flexibles Band. Bei der in 10 gezeigten
Ausführungsform
ist das walzenförmige
Element 282 mittig geteilt und das flexible Band 283a, 283b ist
unter Umkehrung des Wickelsinns durch die Mitte des walzenförmigen Elements 282 und
verschiedensinnig jeweils halb um dieses herum geführt.
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Die
Drehposition und Lage der Hebelelemente 507; 507; 507'' und der an diese angekoppelten
stangenförmigen
Antriebselemente 509; 509'; 509'' bestimmen
die Lage der Antriebs- oder Verstellbereiche 163; 163'; 163'' der Wirbelelemente 154; 154'; 154''. Die Einstellung der Lage der
zweiten Beplankung 55b relativ zur ersten Beplankung 55a kann durch
eine Verbindung der stangenförmigen
Antriebselemente 509; 509'; 509'' mit
der zweiten Beplankung 55b erfolgen. Die Einstellung der
Lage der zweiten Beplankung 55b kann auch durch eine Verbindung
derselben mit dem Antriebs- oder Verstellbereichen 163; 163'; 163'' der Wirbelelemente 154; 154'; 154'' erfolgen. Die Verbindung der zweiten
Beplankung 55b mit den Wirbelelementen 154; 154'; 154'' kann auch über Hebelelemente erfolgen.
Insbesondere auch kann die zweite Beplankung 55b selbst aus
den Antriebselementen 509; 509'; 509'' gebildet sein,
die dann flächig
auszubilden wären,
um im Zusammenwirken die Oberfläche
der zweiten Beplankung 55b zu bilden.
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In
der Ausführungsform
von 5, 6 und 7 ist der
Verstellmechanismus 160 mit Hebelelementen 507 und
Antriebselementen 509 ausgebildet, wobei das Hebelelement 507 als
Rolle oder Walze vorgesehen ist, die mittels eines an deren Außenseite
angebrachten flexiblen Bandes 511 an der jeweiligen Beplankung
und an der gegenüberliegenden
Seite mittels einem an der Außenseite
angebrachten flexiblen Band 512 an einem entsprechenden
stangenförmigen
Antriebselement 509 angekoppelt ist, vergleiche 7.
Die elastischen Bänder 511, 512 sind
derart ausgebildet, daß diese
zur Übertragung
von Schubkräften
geeignet sind. Weiterhin sind die Hebelelemente 507 mittels
einer Drehachse 508 drehbar an dem Antriebs- oder Verstellbereich 163 der
Wirbelelemente 154 gelagert. Beim Drehen der Hebelelemente 507 mittels
der jeweils angeschlossenen Antriebselemente 509 werden
die flexiblen Bänder 511, 512 teilweise
auf- bzw. abgerollt, so daß die
Position des jeweiligen Hebelelements 507 entlang der X-Richtung
verschoben wird. An der Achse 508 des Hebelelements 507 ist
das Ende des Antriebselements 509 gelagert, das dem mittels
flexiblen Bändern
gelagerte Ende gegenüberliegt. Wenn
auf diese Weise jedes Antriebselement 509 jeweils zwei
benachbarte Hebelelemente 507 verbindet, werden bei Betätigung des
Verstellmechanismus 160 die Abstände zwischen den rollenförmigen Hebelelementen 507 auf
vorbestimmte Weise verändert und
gleichzeitig die Wirbelelemente 154 an der zweiten Beplankung 55b gehalten.
Die Wirbelelemente 154 stehen einerseits direkt oder über die
Gelenke 168, 169, 250 mit der ersten
Beplankung 55a in Verbindung und sind andererseits über die
Hebelelemente 507 an der zweiten Beplankung 55b gelagert. Auf
diese Weise wird eine in Abhängigkeit
von der Betätigung
des Verstellmechanismus 160 vorbestimmte Krümmung der
ersten Beplankung 55a und der zweiten Beplankung 55b eingestellt.
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Die
stangenförmigen
Antriebselemente 509; 509'; 509'' und
optional auch die Hebelelemente 507; 507'; 507'' können auch derart gestaltet
sein, daß sie einzeln
ansteuerbar sind, um die Krümmung
der Beplankungen 55a, 55b zusätzlich bereichsweise zu ändern. Im
ersten Fall sind die stangenförmigen
Antriebselemente 509 selbst längenveränderlich ausgebildet.
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Zum
Ausgleichen einer Relativbewegung zwischen der ersten Beplankung 55a und
dem Übertragungsbereich 164 der
Wirbelelemente 154 können Pendelgelenke 168 vorgesehen
sein, vergl. 5 und 6, über die
der Übertragungsbereich 164 der Wirbelelemente 154 mit
der ersten Beplankung 55a gekoppelt ist. Die Pendelgelenke 168 können ebenso wie
die Gelenkbereiche 169 zwischen zwei benachbarten Wirbelelementen 154 durch
elastische Gelenkelemente gebildet sein, insbesondere durch biegeelastische
Bänder 172, 174,
vergleiche 8. Auch können die Gelenkbereiche zwischen
den benachbarten Wirbelelementen 154 und die Pendelgelenke
durch ein gemeinsames Gelenk 200 gebildet sein. Das gemeinsame
Gelenk 200 kann durch sich jeweils in Verlängerung
der Schenkel 154a, 154b der dreieckigen Wirbelelemente 154 erstreckende,
mit einer Seite an diesen festgelegte, einander kreuzende biegeelastische
Bänder 172, 174 gebildet
sein, deren andere Seite an der ersten Beplankung 55a festgelegt
ist oder in diese übergeht.
Die nahe dem Übertragungsbereich 164 der
Wirbelelemente 154 gelegene erste Beplankung 55a ist
mittels der Strukturgelenke 250 derart mit den Wirbelelementen 154 verbunden,
daß eine
Verschwenkung oder Verdrehung der Wirbelelemente 154 eine
Verlauf- oder Krümmungsänderung
der anliegenden ersten Beplankung 55a bewirkt.
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Bei
dem in den 11 bis 15 dargestellten
Ausführungsbeispiel
umfaßt
der zur Veränderung der
Profilform des Tragflügels 1 vorgesehene
Verstellmechanismus 160' wiederum
eine Anzahl von kastenförmigen
Wirbelelementen 154',
die in einer senkrecht zur Zeichenebene ausgedehnten Richtung längsausgedehnt
sind und an ihren Längsseiten
aneinander anliegen und durch flexible Gelenkbereiche 169' miteinander
verbunden sind, vergleiche 14. Die
Wirbelelemente 154' haben
eine dreieckige Grundform mit einem Basiselement 164a', welches gleichzeitig
einen Übertragungsbereich 164' und auch teilweise
die erste Beplankung 55a bildet. Von dem Basiselement 164a' aus verlaufen
ein erster Schenkel 154a' und
ein zweiter Schenkel 154b' zu
einer dem Basiselement 164a' gegenüberliegenden Spitze 154c'. Die Spitzen 154c' der Wirbelelemente 154' bilden Antriebs-
oder Verstellbereiche 163',
an welchen ein Verstellmechanismus 160' gekoppelt ist, der dazu dient,
die Wirbelelemente 154' in
Ansprache auf ein von außen
zugeführtes
entsprechendes Steuersignal im Sinne einer Veränderung des Flügelprofils
zu verschwenken.
-
Der
zur Verstellung des Flügelprofils
vorgesehene Verstellmechanismus 160' ist durch eine Anzahl von Verstellelementen 505' gebildet, die
jeweils aus einem Hebelelement 507' und einem Antriebselement 509' bestehen. Die
Hebelelemente 507' sind durch
walzenförmige
Elemente gebildet, die an einer ersten Seite ihres Umfangs an einem
Teil der zweiten Beplankung 55b anliegen und mit dieser
gekoppelt sind und die an der anderen Seite ihres Umfangs an einem
Teil des Verbindungsbereichs 163' des Wirbelelements 154' anliegen und
mit diesen gekoppelt sind. Sowohl mit der zweiten Beplankung 55b als auch
mit dem betreffenden Teil des Verbindungsbereichs 163' des Wirbelements 154' sind die walzenförmigen Hebelelemente 507' durch eine
flexible Bandanordnung 583a', 583b' gekoppelt,
durch die sie im Sinne einer Rollbewegung zwischen den besagten
beiden Teilen geführt
und gleichzeitig kraftschlüssig
mit diesen gekoppelt sind, vergleiche 15.
-
Das
Antriebselement 509' umfaßt einen
mit dem Hebelelement 507' drehfest
verbundenen oder einstückig
ausgebildeten Antriebshebel 85b, wobei eine Verschwenkung
desselben eine Verdrehung oder eine Verschwenkung des Hebelelements 507' im Sinne einer
Veränderung
der gegenseitigen Lage des Antriebs- oder Verstellbereichs 163' des Wirbelelements 154' und der zweiten
Beplankung 55b im Sinne einer Veränderung des Flügelprofils
bewirkt. Der Antriebshebel 85b ist über einen Zwischenhebel 85a mit
einer auf einer Drehspindel 72 gelagerten Schiebemutter 74a gekoppelt,
wobei der Zwischenhebel 85a einerseits gelenkig mit dem
Antriebshebel 85b und andererseits gelenkig mit der Schiebemutter 74a verbunden
ist.
-
Die
Drehspindel 72 ist quer zur Längsrichtung der Wirbelelemente 154' verlaufend
angeordnet und zu ihrem Antrieb und damit zum Antrieb des Verstellmechanismus 160' mit einem Drehaktuator 501' gekoppelt Zwischen
einzelnen Teilen der Drehspindel 72 sind kardanisch gelenkige
Kopplungselemente 75',
damit die Lage der Drehspindeln 72 an die Krümmung des
Flügelprofils
angepaßt
werden kann. Beim Verdrehen der Drehspindeln 72 durch den Drehaktuator 501' erfolgt ein
Verdrehen oder Verschwenken der Hebelelemente 507' über die
das Antriebselement 509' bildenden
Antriebshebel 85b und zwischen Hebel 85a, wodurch
die Profilform aus der in 11 gezeigten
gestreckten Stellung in die in 12 gezeigte
nach unten gewölbte
Stellung oder in die in 13 gezeigte
nach oben gewölbte
Stellung gebracht werden kann.
-
Wie
insbesondere aus 14 ersichtlich ist, ist die
zweite Beplankung 55b an zwei benachbarten Wirbelelementen 154' in einzelne
Beplankungssegmente 55b', 55b'' unterbrochen, die bei Veränderung der
Form des Flügelprofils
im Sinne eines Längenausgleichs
zwischen der ersten Beplankung 55a und der zweiten Beplankung 55b gegeneinander
verschiebbar sind.
-
Alternativ
zu der in 15 im Detail gezeigten Ausführungsform
kann das Antriebselement 509' auch
eine flexible Bandanordnung 584a', 584b' aufweisen, die zwischen einen
mit dem Hebelelement 507' drehfest
gekoppelten Antriebshebel 85b' und einer auf der Drehspindel 72' gelagerten
Schiebemutter 74a' vorgesehen
ist. Dabei ist die flexible Bandanordnung 584a', 584b' so ausgebildet,
daß die Schiebemutter 74a' auf einem Radius
um den Mittelpunkt des walzenförmigen
Hebelelements 507' entlang
der Drehspindel 72' verschiebbar
ist.
-
Gemäß dem weiteren
Ausführungsbeispiel, das
in den 17a) und b) gezeigt und anhand
eines im profilvariablen Flügelforderkantenbereichs,
vergleiche 1 bis 3, verwirklicht
ist, sind wiederum mehrere hintereinander angeordnete kastenförmige Wirbelelemente 154'' vorgesehen, wie bei dem Ausführungsbeispiel
der 11 bis 15, wobei jedoch
deren Antriebshebel 85b jeweils mit einer Schubstange 76 gekoppelt
sind, welche durch einen Schubaktuator 501'' zwischen
einer eingefahrenen Position, siehe 17a),
und einer ausgefahrenen Position, siehe 17b)
verschoben werden können.
Dazu sind die einzelnen Schubstangen 76 jeweils über ein
einfach gelenkiges Kopplungselement 75'' miteinander
bzw. mit dem Schubaktuator 501'' gekoppelt.
-
- 1
- Flügel
- 3
- Flügelkasten
- 5
- Flügeltiefenrichtung
- 10
- Spannweitenrichtung
- 11
- Vorderkantenbereich,
flexibler Bereich
- 12
- Hinterkantenbereich,
flexibler Bereich
- 14
- Flügelspitzenbereich
- 15
- flexibler
Bereich
- 16
- Profilschnitt
- 55a
- erste
Beplankung
- 55b
- zweite
Beplankung
- 72;
72'
- Drehspindel
- 74a,
74a'
- Schiebemutter
- 75
- Kopplungselement
- 76
- Schubstange
- 85a
- Zwischenhebel
- 85b;
85b'
- Antriebshebel
- 154;
154'; 154''
- Wirbelelemente
- 154a
...
- erster
Schenkel
- 154b
...
- zweiter
Schenkel
- 154c
...
- Spitze
- 154g
...
- Gelenk
- 160;
160'; 160''
- Verstellmechanismus
- 163;
163'; 163''
- Antriebs-
oder Verstellbereich
- 164;
164'; 164''
- Übertragungsbereich
- 164a
...
- Basiselement
- 168
- Pendelgelenk
- 169;
169'; 169''
- Gelenkbereich
- 170
- Gelenkbereich
- 172
- biegelastisches
Band
- 174
- biegelastisches
Band
- 176
- Füllstück
- 177
- Steg-
oder Holmelement
- 178
- gelenkige
Verbindung
- 179
- gelenkige
Verbindung
- 181
- Abstandshalter
- 182
- walzenförmiges Element
- 183a
- flexible
Bandanordnung
- 184b
- flexible
Bandanordnung
- 210
- Drehgelenk
- 230
- Pendelgelenk
- 250
- Strukturgelenk
- 281
- Abstandshalter
- 282
- walzenförmiges Element
- 283a
- flexible
Bandanordnung
- 283b
- flexible
Bandanordnung
- 501;
501'; 501''
- Aktuator
- 501a
- Stellelement
- 505;
505'; 505''
- Verstellelement
- 507;
507'; 507''
- Hebelelement
- 508
- Drehachse
- 509;
509'; 5092
- Antriebselement
- 511
- flexible
Bandanordnung
- 512
- flexible
Bandanordnung
- 583a;
583a'
- flexible
Bandanordnung
- 583b;
583b'
- flexible
Bandanordnung
- 584a'; 584b'
- flexible
Bandanordnung