DE1190342B

DE1190342B - Device on airplanes, road vehicles or the like to prevent insects from sticking

Info

Publication number: DE1190342B
Application number: DEW33868A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dieter Althaus; Dipl-Ing Werner Hamma; Dr-Ing Franz Xaver Wortmann
Original assignee: FRANZ XAVER WORTMANN DR ING
Current assignee: FRANZ XAVER WORTMANN DR ING
Priority date: 1963-02-09
Filing date: 1963-02-09
Publication date: 1965-04-01

Description

Einrichtung an Flugzeugen, Straßenfahrzeugen od. dgl. zur Verhinderung des Anhaftens von Insekten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Flugzeugen, Straßenfahrzeugen od. dgl. zur Verhinderung der sogenannten Insektenrauhigkeit, d. h. einer Rauhigkeit, die durch Anhaften von Insekten auf den angeströmten Flächen entsteht.Device on aircraft, road vehicles or the like for preventing insects from adhering. The invention relates to a device on aircraft, road vehicles or the like for preventing so-called insect roughness, i.e. H. a roughness that occurs when insects adhere to the flowed surface.

Auftrieb und Widerstand von Tragflügeln und Rümpfen werden in hohem Maße von der Oberflächengüte beeinflußt. Bei rauhen Oberflächen erhält man wesentlich kleinere Auftriebswerte und größere Widerstände als mit glatten Oberflächen. Aerodynamisch glatte Oberflächen lassen sich zwar mit modernen Herstellungsmethoden immer erreichen, schwieriger ist es jedoch, die Oberfläche auch im Flugbetrieb glatt zu halten. Auftreffende Insekten vor allem erzeugen im Bereich der Flügel und Rumpfnasen eine starke Rauhigkeit, die unmittelbar zur Turbulenz führt. Die Verschlechterung der aerodynamischen Leistungsfähigkeit durch diese Art Rauhigkeit ist beträchtlich. Die starke Widerstandsverminderung von rund 5004, die man z. B. bei Laminarprofilen mit glatten Oberflächen erzielen kann, geht dadurch verloren. Erst recht muß man eine Lösung des Insektenproblems finden, wenn man sich nicht damit begnügt, die Reibungsschicht an der Oberfläche des Fahrzeuges durch besondere Formen, z. B. Laminarprofile, teilweise laminar zu halten, sondern wenn man durch Absaugen längs der gesamten Oberfläche die Reibungsschicht laminarisieren will. In diesem Falle läßt sich der Widerstand auf ein Drittel bis ein Fünftel des üblichen Wertes vermindern. Auch diese Möglichkeit ist nicht ausnutzbar, wenn die Reibungsschicht an der Rumpf- oder Flügelnase des Flugzeuges turbulent geworden ist, weil eine einmal auftretende Turbulenz praktisch nicht mehr zu beseitigen ist.The lift and drag of the wings and fuselages are increased Dimensions influenced by surface quality. With rough surfaces you get substantial smaller buoyancy values and greater drag than with smooth surfaces. Aerodynamic Smooth surfaces can always be achieved with modern manufacturing methods, However, it is more difficult to keep the surface smooth even during flight operations. Impinging Insects, in particular, produce a strong roughness in the area of the wings and fuselage noses, which leads directly to turbulence. The deterioration in aerodynamic performance this kind of roughness is considerable. The strong decrease in drag of around 5004, which one z. B. achieve with laminar profiles with smooth surfaces can be lost. One must find a solution to the insect problem even more find, if you are not satisfied with it, the friction layer on the surface of the vehicle through special shapes, e.g. B. Laminar profiles, partially laminar too hold, but if you remove the friction layer by vacuuming along the entire surface want to laminarize. In this case the resistance can be reduced to a third reduce one fifth of the usual value. This possibility cannot be used either, if the friction layer on the fuselage or wing nose of the aircraft is turbulent has become, because once turbulence has occurred, it can practically no longer be eliminated is.

Die Methoden, die bisher für eine Beseitigung der Insektenrauhigkeit bekanntgeworden sind, erfordern einen verhältnismäßig großen technischen Aufwand. So wurde schon angeregt, besondere mechanische Vorrichtungen zum Säubern der Flügelnase vorzusehen; zum anderen hat man versucht, die Flügelnasen vor dem Start mit Schutzüberzügen zu versehen, die in größerer Höhe, d. h. über der Insektenzone, abgestoßen oder abgewaschen werden. Die hierfür erforderlichen aufwendigen Startvorbereitungen können allenfalls bei Langstreckenflugzeugen, die mit einer Vorrichtung zum Absaugen der Luft innerhalb der Reibungsschicht versehen sind, in Kauf genommen werden. Für Kurzstreckenflugzeuge, die die Insektenzone gar nicht verlassen, oder für Flugzeuge, bei denen nur eine teilweise Laminarhaltung, z. B. durch Laminarprofile, gegeben ist, erfordern die bekannten Einrichtungen eine zu teure und umständliche Wartung, weshalb diese keine befriedigende Lösung des Problems der Insektenrauhigkeit darstellen.The methods that have hitherto become known for eliminating insect roughness require a relatively large amount of technical effort. It has already been suggested to provide special mechanical devices for cleaning the wing nose; on the other hand, attempts have been made to provide the wing noses with protective coatings before take-off . H. above the insect zone, repelled or washed off. The complex take-off preparations required for this can at best be accepted in long-haul aircraft that are provided with a device for sucking off the air within the friction layer. For short-haul aircraft that do not leave the insect zone at all, or for aircraft in which only a partial laminar maintenance, z. B. by laminar profiles, the known devices require expensive and cumbersome maintenance, which is why they do not represent a satisfactory solution to the problem of insect roughness.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sicher wirksame Einrichtung insbesondere für Flugzeuge u. dgl. zu schaffen, durch welche die geschilderten Nachteile der Insektenrauhigkeit vermieden werden.The invention is based on the object of a simple and safe To create effective facility, in particular for aircraft and the like, through which the described disadvantages of insect roughness can be avoided.

Die Erfindung besteht darin, daß die angeströniten Flächen eine gummielastische und glatte Oberfläche aufweisen, welche die beim Aufprallen von Insekten auftretenden Impulse elastisch abfängt und die aufprallenden Insekten reflektiert. Insbesondere kann hierbei vorgesehen werden, daß die angeströmten Flächen mit einer hochgummielastischen Schicht überzogen sind.The invention consists in that the streaked surfaces are rubber-elastic and have a smooth surface similar to those encountered when insects hit them Elastic intercepts impulses and reflects the impacting insects. In particular it can be provided here that the exposed surfaces with a highly rubber-elastic Layer are coated.

Durch diese Maßnahmen wird in besonders vorm teilhafter Weise erreicht, daß an den angeströmten Flächen eine Insektenrauhigkeit erst gar nicht entsteht, da die einzelnen Insektenkörper sofort nach ihrem Auftreffen reflektiert werden und die Flächen damit glatt bleiben.Through these measures it is achieved in a particularly advantageous manner, that insect roughness does not even develop on the exposed surfaces, because the individual insect bodies are reflected immediately after they hit and the surfaces remain smooth.

Die Wirkungsweise hochelastischer Oberflächen läßt sich folgendermaßen beschreiben-Bei hohen Auftreffgeschwindigkeiten besitzen auch kleine Insekten eine beträchtliche kinetische Energie, die beim Auftreffen auf feste Oberflächen zum Zerbrechen der Insektenschale und zur Verteilung der zähen Körperflüssigkeit führt. Kann man den zweiten Vorgang verhindern, so ist der erste als unwesentlich anzusehen. Man kann deshalb das auftreffende Insekt als einen zähen Flüssigkeitstropfen ansehen, dessen Aufprallenergie kurzzeitig in einer elastischen »Feder« gespeichert und dann zum Abschleudern des Flüssigkeitstropfens benutzt wird. Dieser Effekt hängt im wesentlichen von folgenden Parametern ab: 1. Die Fedennasse muß genügend klein sein, da sonst die Feder nicht gespannt wird.The mode of action of highly elastic surfaces can be described as follows: At high impact speeds, even small insects have considerable kinetic energy which, when they hit solid surfaces, leads to the insect shell breaking and the viscous body fluid being distributed. If the second process can be prevented, the first is to be regarded as insignificant. The impacting insect can therefore be viewed as a viscous drop of liquid, the impact energy of which is briefly stored in an elastic "spring" and then used to throw off the drop of liquid. This effect essentially depends on the following parameters: 1. The wetness of the spring must be sufficiently small, otherwise the spring will not be tensioned.

2. Die Schwingungszeit des Systems muß so klein sein, daß der zähe Tropfen in dieser Zeit nicht zu sehr verformt wird und auseinanderfließt.2. The oscillation time of the system must be so short that the tenacious During this time, the drops are not deformed too much and flow apart.

3. Die Federdämpfung sollte auch bei hohen Frequenzen ausreichend klein bleiben, damit genügend Energie für die Abtrennung des Tropfens von der benetzten Oberfläche zur Verfügung steht. 3. The spring damping should remain sufficiently small, even at high frequencies, so that sufficient energy is available to separate the droplet from the wetted surface.

4. Die Abtrennung des Tropfens von der gununielastischen Schicht nach der Reflexion sollte durch schlecht netzende Oberflächen erleichtert werden. Demzufolge ist nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorgesehen, daß die gummielastische Schicht aus ei ' nem Material geringer spezifischer Masse und geringer Shore-Härten besteht, das auch bei hohen Frequenzen eine geringe Dämpfung besitzt. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die gummielastische Schicht aus Schaumgummi, insbesondere aus aus gasdichten Zellen gebildetem Silikonschaumgumini besteht, der entweder selbst eine glatte Außenhaut besitzt oder mit einer weiteren dünnen, abriebfesten, gummielastischen Haut bedeckt ist, wobei die äußere Oberfläche der gummielastischen Schicht bzw. der zusätzlichen gummielastischen Haut nicht oder nur schlecht netzend ist. Die gummielastische Schicht kann ganz oder teilweise, z. B. streifenförmig, fest auf den angeströmten Flächen aufgebracht, insbesondere aufgeklebt werden, wobei die gummielastische Schicht an ihren Rändern bündig in die normale Oberfläche des Flugzeuges od. dgl. übergeht.4. The separation of the drop from the gununielastic layer after reflection should be facilitated by poorly wetting surfaces. Consequently, according to further features of the invention it is provided that the rubber-elastic layer of low ei 'NEM material specific mass, low Shore hardness is having a low loss even at high frequencies. It is particularly useful if the rubber-elastic layer consists of foam rubber, in particular silicone foam rubber formed from gas-tight cells, which either has a smooth outer skin itself or is covered with a further thin, abrasion-resistant, rubber-elastic skin, the outer surface of the rubber-elastic layer or the additional elastic skin is not or only poorly wetting. The rubber-elastic layer can be wholly or partially, for. B. strip-shaped, firmly applied to the surfaces facing the flow, in particular glued, with the rubber-elastic layer at its edges flush with the normal surface of the aircraft or the like.

Versuche mit hochelastischen Gummiflächen mit geringen Shore-Härten von 3 mm Stärke haben ergeben, daß an derart geschützten Oberflächen keine Insektenrauhigkeit entstehen kann. Besonders geeignet sind Silikongummiplatten, die bei glatter Oberfläche einen hohen Anteil Luftblasen enthalten, was sowohl die Masse der >Feder« vermindert als auch die Dämpfung erniedrigt. Derartige hochelastische Oberflächen sind sowohl bei senkrechtem als auch bei schrägem Auftreffen der Insekten und in allen Geschwindigkeitsbereichen oberhalb von 40 km/h voll wirksam. Unterhalb dieser Geschwindigkeit wird ein Anhaften der Insekten durch deren Chitinpanzer verhindert.Tests with highly elastic rubber surfaces with a low Shore hardness of 3 mm have shown that insect roughness cannot develop on surfaces protected in this way. Particularly suitable are silicone rubber sheets which, with a smooth surface, contain a high proportion of air bubbles, which both reduces the mass of the "spring" and lowers the damping. Such highly elastic surfaces are fully effective both in the case of vertical as well as inclined impacts by the insects and in all speed ranges above 40 km / h. Below this speed, the insects' chitin armor prevents them from sticking.

Der Effekt der Rellexion der Insekten ist bei den bekannten pneumatischen Enteisern, die aus einer auf die Flügelnase aufgeklebten Gummischicht bestehen, nicht erfüllt, weil die Elastizität derartiger Gummiflächen viel zu gering ist. Umgekehrt ist aber möglich, daß auch hochelastische Gummiflächen die Funktion pneumatischer Enteiser mit übernehmen.The effect of the rellexion of the insects is with the known pneumatic ones Deicers, which consist of a rubber layer glued to the wing nose, not fulfilled because the elasticity of such rubber surfaces is far too low. Conversely, however, it is possible that highly elastic rubber surfaces also function more pneumatically Take over the de-icer.

Bei der technischen Anwendung hochelastischer Gummiplatten zur Realisierung aerodynamisch glatter Oberflächen muß man beachten, daß bei der vorgesehenen Fluggeschwindigkeit noch keine Regenerosion, d. h. eine Zerstörung des Gummis durch auftreffende Regentropfen, eintritt. Man muß deshalb bei Fluggeschwindigkeiten oberhalb 600 km/h genügend dichte Gummiarten verwenden.In the technical application of highly elastic rubber sheets for the realization of aerodynamically smooth surfaces, one must ensure that at the intended flight speed there is no rain erosion, i. H. a destruction of the rubber by hitting raindrops occurs. It is therefore necessary to use rubber types that are sufficiently dense at flight speeds above 600 km / h.

Durch transparente, hochelastische Folien lassen sich der Erfindung zufolge auch Windschutzscheiben herstellen, die durch auftreffende Insekten nicht verschmutzt werden.The invention can be achieved by means of transparent, highly elastic films according to also produce windshields, which are not caused by hitting insects get dirty.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einer Ausführungsforin beispielsweise dargestellt.The object of the invention is shown in the drawing using an embodiment for example shown.

Die Abbildung zeigt den vorderen Teil eines Tragflügelprofils 1, auf dessen angeströmten Flächen eine hochgummielastische Schicht 2 fest aufgebracht ist, die an ihren Rändern 3 und 4 bündig in die Oberfläche des Flügelprofils übergeht. Die gummielastische Schicht 2 kann hierbei auf ganzer Fläche mit dem Flügel 1 verklebt oder über die Flügelnase gespannt und nur mit ihren Rändern 3 und 4 mit dem Flügel 1 fest verbunden sein.The figure shows the front part of an airfoil profile 1, on the surfaces of which a highly rubber-elastic layer 2 is firmly applied, which merges flush with the surface of the airfoil profile at its edges 3 and 4. The rubber-elastic layer 2 can be glued to the wing 1 over its entire surface or stretched over the wing nose and firmly connected to the wing 1 only with its edges 3 and 4.

Claims

Claims: 1. Device on airplanes, road vehicles or the like. To prevent insects from adhering, characterized in that the flow surfaces have a rubber-elastic and smooth surface which elastically absorbs the impulses that occur when insects hit and reflects the insects.

2. Device according to claim 1, characterized in that the surfaces against which the flow occurs are coated with a highly rubber-elastic layer. 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the rubber-elastic layer consists of a material of low specific mass and low Shore hardness, which has a low attenuation even at high frequencies. 4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the rubber-elastic layer consists of foam rubber, in particular of silicone foam formed from gas-tight cells, which either itself has a smooth outer surface or is covered with a further thin, abrasion-resistant rubber-elastic skin. 5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the outer surface of the rubber-elastic layer or the additional rubber-elastic skin is not or only poorly wetting. 6. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the rubber-elastic layer in whole or in part, for. B. strip-shaped, firmly applied to the flowed surfaces, z. B. is glued. 7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the rubber-elastic layer at its edges is flush with the normal surface of the aircraft or the like.