DE3013909A1

DE3013909A1 - METHOD AND DEVICE FOR CHANGING THE FLYING OUTLINE GEOMETRY OF AIRCRAFT DURING THE FLIGHT

Info

Publication number: DE3013909A1
Application number: DE19803013909
Authority: DE
Inventors: De Moura Mauricio Jose I Pinto
Original assignee: PINTO DE MOURA MAURICIO JOSE IMPELIZIERI
Current assignee: PINTO DE MOURA MAURICIO JOSE IMPELIZIERI
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1980-10-30
Also published as: IT8021423A0; FR2454405A1; GB2050262B; GB2050262A; IT1142153B

Description

BLUMBACH . WESER · BERGEN . KRAMER ZWIRNER · HOFFMANNBLUMBACH. WESER BERGEN. KRAMER ZWIRNER HOFFMANN

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Mauricio Jose Impelizieri Pinto de Moura
Bairro Santo Antonio (Brasilien)Mauricio Jose Impelizieri Pinto de Moura
Bairro Santo Antonio (Brazil)

Verfahren und Vorrichtung zur Änderung der Flügelumriß-Geometrie von Flugzeugen während des Fluges.Method and apparatus for changing the wing outline geometry of aircraft during of the flight.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Uta das Überziehen der Tragflächen bei hohen Anstellwinkeln zu vermeiden, ist es bereits bekannt, Schlitze an der vorderen Nase der Tragfläche in verschiedner Weise vorzusehen, was auch zu einem verbesserten Auftrieb und größerer Stabilität des Flugzeuges bei niedrigen Geschwindigkeiten führt. Diese Technik wird in weitem Maße für das Abheben und Landen in folgender Kombination benutzt, um das Tragflügelprofil zu verändern: Schlitz an der Vorderkante und Absenken von Klappen an der rückwärtigen Kante des Flügels.In order to avoid stalling the wings at high angles of attack, it is already known to have slots on the front Provide the nose of the wing in different ways, which also leads to improved lift and greater stability of the aircraft at low speeds. This technique is widely used for taking off and Landing used in the following combination to change the wing profile: slot on the leading edge and drop of flaps on the rear edge of the wing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, welches die Anpassung der geraden oder gepfeiltenThe invention is based on the object of creating a system that allows the adjustment of the straight or swept

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MUnchen: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. ■ E. Hoffmann Dlpl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dlpl.-Ing. · P. Bergen Prof.Dr. jur.Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw.bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dlpl.-W.-Ing.Munich: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. ■ E. Hoffmann Dlpl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dlpl.-Ing. P. Bergen Professor Dr. jur.Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. until 1979 G. Zwirner Dipl.-Ing. Dlpl.-W.-Ing.

Hauptflügeln des Flugzeuges an geänderte Flugbedingungen ermöglicht, wobei die Flügelebene bzw. der Flügelumriß und das Tragflächenprofil geändert werden, ohne daß dies zu einer grundlegenden Änderung und Störung des Flügelrahmens führt. Das Flügelsystem soll bei niedrigen Geschwindigkeiten ein besseres Flugverhalten und größere Sicherheit ergeben, ohne die Flugeigenschaften bei hohen Geschwindigkeiten zu verschlechtern.Main wings of the aircraft made possible by changed flight conditions, the wing plane or the wing outline and the airfoil can be changed without this in a fundamental change and disturbance of the sash leads. The wing system should result in better flight behavior and greater safety at low speeds, without deteriorating the flight characteristics at high speeds.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Hauptanspruchs gelöst.The task is based on the measures of the main claim solved.

Bei der Erfindung wird gleichzeitig eine Einstellung des Tragflügelprofils erhalten und der Flügelumriß (die Projektion auf die Ebene) wird so verändert, daß der Pfeilwinkel (nämlich der Winkel zwischen dem Rumpf und der Flügelnase) und die Tragflächensehne eingestellt v/erden, wobei sowohl eine wesentliche Flugstabilisierung bei hohen Anstellwinkeln (beim Abheben und Landen) als auch eine erhöhte Sicherheit bei verringerten Betriebsgeschvrindigkeiten erhalten werden. Im einzelnen ist ein Vorflügel bzw. eine Klappe an der Vorderkante vorgesehen, die schwenkbar an der Flügelnase angebracht ist und so betätigt werden kann, daß eine Winkelverstellung von der Flügelnase erhalten wird und gleichzeitig eine Absenkung zur Bildung eines einstellbaren Schlitzes gebildet wird. Die Betätigungseinrichtung kann so ausgelegtIn the invention, an adjustment of the airfoil profile and the wing outline (the projection on the plane) is changed so that the arrow angle (namely the angle between the fuselage and the wing nose) and the wing chord set v / ground, with both a substantial flight stabilization at high angles of attack (when taking off and landing) as well as increased safety at reduced operating speeds. In detail, a slat or a flap is provided on the leading edge, which is pivotably attached to the wing nose is and can be operated so that an angular adjustment is obtained from the wing nose and at the same time a depression is formed to form an adjustable slot. The actuator can be designed

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sein_r daß sie die optimalen Ergebnisse zusammen mit dem Antriebssystem der Flügelheckklappen ergibt. Die Einrichtung kann leicht automatisch-bei vorgewählten Geschwindigkeiten ausgefahren werden, um gleichzeitig oder wunschgemäß eine Änderung der Flügelwölbung, der Zunahme der Tragflächensehne (abnehmend zur Flügelwurzel) sowie einen Schlitz gegebener Form und Einstellung an der Flügelnase zu erhalten, wobei all dieses durch eine Drehbewegung anstelle von einer Verschiebebewegung erreicht wird. Eine derartige translatorische Bewegung macht einen ausgeglügelten Antrieb und Steuereinrichtungen erforderlich, und macht doch keine Winkeländerung zwischen der Flügelnase und dem Rumpf ,noch eine Einstellung der Pfeilung möglich.its _r that it gives the optimal results together with the drive system of the wing tailgate. The device can easily be extended automatically at pre-selected speeds in order to simultaneously or as desired change the wing curvature, the increase in the wing chord (decreasing to the wing root) and a slot of a given shape and setting on the wing nose, all of which takes place by a rotary movement is reached by a shifting movement. Such a translational movement makes a sophisticated drive and control devices necessary, and yet does not make any change in the angle between the wing nose and the fuselage, nor an adjustment of the sweep possible.

Was die fföglichkeit der Änderung der Pfeilung betrifft, wird der große Vorteil für Piloten und Flugzeugbauer im Vergleich zu bekannten Systemen der Veränderung der Flügelgeometrie insofern ersichtlich, daß eben nicht der ganze Flügelrahmen geschwenkt werden braucht, was zu einer schweren Konstruktion der Flügelaufhängung führen würde.As for the possibility of changing the arrow, becomes the great advantage for pilots and aircraft manufacturers compared to known systems of changing the wing geometry to the extent that it can be seen that the entire casement does not need to be swiveled, which makes it difficult Construction of the wing suspension would result.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt:Embodiments of the invention are based on the drawing described in detail. It shows:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen geraden Flügel (Haupttragfläche) eines Flugzeuges bei Reisefluggeschwindigkeit,Fig. 1 is a plan view of a straight wing (main wing) of an aircraft at cruising speed,

Fig. 2 die gleiche Ansicht, jedoch bei geänderter Flügelgeometrie bei hohen Anstellwinkeln,2 shows the same view, but with a changed wing geometry at high angles of attack,

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Fig. 3 und 4 Querschnitte entlang der Linie A-A in Fig. 1 bzw. Fig. 2 mit dem Vorflügel in der geschlossenen bzw. offenen Lage,Figures 3 and 4 are cross-sections along the line A-A in Figure 1 or Fig. 2 with the slat in the closed or open position,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie B-B nach Fig. beim Vorwärtsgleiten des Vorflügels,Fig. 5 shows a cross section along the line B-B of Fig. When the slat is sliding forward,

Fig. 6 zeigt die Gleitbewegung des Vorflügels nach vorwärts und unten, wobei gegebenenfalls der Winkel b mit der Tragflächensehne gebildet wird,Fig. 6 shows the sliding movement of the slat forward and downward, where appropriate the angle b with the wing chord is formed

Fig. 7, 8 und 9 Konstruktionseinzelheiten einer Führungsschiene des Vorflügels, und zwar Fig. 9 ein Querschnitt entlang der.Linie M-M nach Fig. 5,6,7 und 8,7, 8 and 9 details of the construction of a guide rail of the slat, namely FIG. 9 along a cross section der.Linie M-M according to Fig. 5,6,7 and 8,

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1 und 2 sowie eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Verschiebungseinrichtung des Vorflügels,FIG. 10 shows a cross section along the line C-C in FIG. 1 and FIG. 2 and an enlarged perspective view of the displacement device of the slat,

Fig. 11 eine perspektivische, schematisierte Ansicht eines gradflügligen Flugzeugs,11 shows a perspective, schematic view of a straight-winged aircraft,

Fig. 12 die Anordnung der übertragungs- und Verschiebungseinrichtung in dem Hauptflügel,12 shows the arrangement of the transmission and displacement device in the main wing,

Fig. 15, 14 und 15 schematische Darstellungen der erhaltenen Änderungen der Tragflächensehne an der Flügelspitze, der Flügelwölbung und des Winkels a zwischen der Flügelnase und dem Rumpf des Flugzeugs bei Teilflügeln, und15, 14 and 15 are schematic representations of the obtained Changes in the wing chord at the wing tip, the wing curvature and the angle a between the wing nose and the fuselage of the aircraft in the case of partial wings, and

Fig. 16 und 17 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit zwei teilweise übereinander angeordneten.Vorflügeln zum Erhalt einer Doppelstützanordnung und einer Vergrößerung der -Einstellung der Tragflächensehne.Figures 16 and 17 show an alternative embodiment of the invention with two slats partly one above the other to obtain a double support arrangement and an increase in the setting of the wing chord.

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Aus Fig. 1 bis 4 ist ersichtlich, daß ein Vorflügel 1 an einem geraden Flügel 4 angebracht ist, und zwar schwenkbar um einen Zapfen 2, der in der Nähe der Flügelnase 4¹ angeordnet ist. Eine Betätigungseinrichtung 3 ist in der Nähe des ausseren Flügelendes untergebracht. Der Vorflügel 1 und die Tragflügelnase 4¹ ergänzen sich zu einem Gesamtprofil (Fig. 3) bzw. ergeben einen Spalt 5 (Fig. 4), wenn der Vorflügel 1 um den Winkelbetrag ^* (Fig. 2) durch die Betätigungseinrichtung 3 verschwenkt worden ist. Wegen des großen Abstandes zu dem Schwenkzapfen 2 kann man es erreichen, daß der Vorflügel 1 mit seiner Nase gleichzeitig nach unten um den Winkel b verschwenkt wird, um die Flügelwölbung zu ändern, wie in Fig. 6 dargestellt.From Fig. 1 to 4 it can be seen that a slat 1 is attached to a straight wing 4, namely pivotable about a pin 2, which is arranged in the vicinity of the wing nose 4 ¹ . An actuator 3 is housed in the vicinity of the outer wing end. The slat 1 and the wing nose 4 ¹ complement each other to form an overall profile (FIG. 3) or result in a gap 5 (FIG. 4) when the slat 1 has been pivoted by the actuating device 3 by the angular amount ^ * (FIG. 2) is. Because of the large distance from the pivot pin 2, it can be achieved that the slat 1 is pivoted with its nose at the same time downwards by the angle b in order to change the wing curvature, as shown in FIG.

Einzelheiten der Betätigungseinrichtung 3 werden anhand der Fig. 5 bis 12 beschrieben. Innerhalb des Flügels 4 ist eine Antriebswelle 7 (Fig. 12) angeordnet und wird durch Lager 8 an einer Längsrippe 6 gehalten. Ein Elektromotor 14 treibt die Welle 7 über ein Zahnradpaar 9 an. Ein Kegelzahnradpaar 9' dient zum Antrieb einer weiteren Antriebswelle 7' quer zur ersten Welle 7. Es ist wiederum ein Lager 8' an einer Querrippe 6' vorgesehen. Eine Schraubspindel 11 ist über ein Kardangelenk 10 mit der Welle 7' verbunden und treibt eine Mutter 12 an, die gelenkig (Fig. 9) mit einem Gabelstück 15 verbunden ist. Das eine Gabelende ist am Vorflügel 1 befestigt, während das andere Gabelende 15' in einer Führungs-Details of the actuating device 3 are described with reference to FIGS. 5 to 12. Inside the wing 4 is one Drive shaft 7 (FIG. 12) is arranged and is held on a longitudinal rib 6 by bearings 8. An electric motor 14 drives the shaft 7 via a pair of gears 9. A bevel gear pair 9 'serves to drive a further drive shaft 7' transversely to the first shaft 7. Again, a bearing 8 'is provided on a transverse rib 6'. A screw spindle 11 is over a universal joint 10 is connected to the shaft 7 'and drives a nut 12 which is articulated (Fig. 9) with a fork piece 15 is connected. One end of the fork is attached to the slat 1, while the other end of the fork 15 'is in a guide

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schiene 13 geführt ist. Die Führungsschiene 13 ist am Flügelrahmen an der Rippe 6» in der Nähe des äußeren Flügelendes angebracht (Fig. 5, 6,12). Die Führungsschiene 13 kann gradlinig verlaufen (Fig. 5 und 7) oder gekrümmt sein (Fig. 6 und 8). Im letzteren Fall wird eine Änderung der Flügelwölbung erzielt, wenn der Vorflügel 1 ausgefahren wird. Dies ist deshalb möglich, weil die Schwenkachse 2 relativ weit von dar Betätigungsstelle des Vorflügels 1 angeordnet ist. Der Vorflügel 1 wird somit verdreht und damit die Wölbung des Tragflügelprofils in gewünschter Weise verändert..rail 13 is guided. The guide rail 13 is attached to the wing frame on the rib 6 »near the outer wing end (Fig. 5, 6,12). The guide rail 13 can run in a straight line (FIGS. 5 and 7) or be curved (FIGS. 6 and 8). In the latter case, a change in the wing curvature is achieved when the slat 1 is extended. This is possible because the pivot axis 2 is arranged relatively far from the actuation point of the slat 1. The slat 1 is thus rotated and thus the curvature of the airfoil is changed in the desired manner.

Wenn man die Verwindung des Vorflügels 1 vermeiden will, kann der Schwenkzapfen, wie in Fig. 10 dargestellt, ausgebildet sein. Der Schwenkzapfen 2 weist eine Platte und einen Achsfortsatz 17 mit einer daran angebrachten Kugel auf, die in einem Lager 16 gelagert ist. Der Achsfortsatz 17 steht unter der Wirkung einer Zugfedern 17% welche den Schwenkzapfen 2 nach rückwärts (in der Zeichnung nach links) zu schwenken versucht, d.h., den Vorflügel 1 in die zurückgezogene Stellung zieht. Die Lagerung in der Kugel ermöglicht es dem Schwenkzapfen 2 sich sowohl zu drehen als auch zu neigen, d.h., der Vorflügel 1 kann sowohl nach vorne als auch nach unten verschoben werden. Die Bewegung des Schwenkzapfens 2 wird aber durch einen Schlitz 18¹ einer Lagerplatte 18 beschränkt, welche den Achsfortsatz 17 so führt, daß der Vorflügel 1 gegebenenfalls den Winkel b (Fig* 6 und 12)If you want to avoid the twisting of the slat 1, the pivot pin, as shown in Fig. 10, can be formed. The pivot pin 2 has a plate and an axial extension 17 with a ball attached to it, which is mounted in a bearing 16. The axial extension 17 is under the action of tension springs 17% which tries to pivot the pivot pin 2 backwards (to the left in the drawing), ie, pulls the slat 1 into the retracted position. The bearing in the ball enables the pivot pin 2 to rotate as well as to incline, ie the slat 1 can be moved both forwards and downwards. The movement of the pivot pin 2 is limited by a slot 18 ^{1 of} a bearing plate 18, which guides the axial extension 17 so that the slat 1, if necessary, the angle b (Fig * 6 and 12)

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einnehmen kann_? um die Wölbung des Tragflügelprofils zu modifizieren.can take _? to modify the curvature of the airfoil.

Es versteht sich, daß anstelle der in Fig. 12 dargestellten Fernverstellung des Vorflügels 1 auch eine durch Hydraulik betätigte Nahverstellung möglich ist.It goes without saying that instead of the remote adjustment of the slat 1 shown in FIG. 12 also one by hydraulic actuated close adjustment is possible.

In Fig. 13, 14 und 15 ist die Vorflügelverstellung für gepfeilte Flügel 4 dargestellt. Auch hier kann ein Spalt 5 an der Flügelnase 4¹ gebildet werden, indem der Vorflügel 1 um einen Winkel a geschwenkt wird. Dabei kann sowohl die Flügelwölbung als auch die Tragflächensehne geändert werden.In Fig. 13, 14 and 15 the slat adjustment for swept wings 4 is shown. Here, too, a gap 5 can be ^{formed on the wing nose 4 1} by pivoting the slat 1 through an angle α. Both the wing curvature and the wing chord can be changed.

In Fig. 16, 17 und 18 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der zwei Vorflügel 1 und 1A übereinander vorgesehen sind. Während der größere Vorflügel 1 in bereits beschriebener Weise bei 2 angelenkt ist, sitzt der Vorflügel 1A mit einem Schwenkzapfen 2A auf dem Vorflügel 1 und wird entsprechend diesem betätigt. Dadurch wird der Verstellbereich zur Veränderung der Tragflächensehne vergrößert, natürlich auch der Pfeilwinkel. Dadurch kann bei geringen Fluggeschwindigkeiten eine größere Flugstabilität erzielt werden.16, 17 and 18 is an alternative embodiment of the invention shown, in which two slats 1 and 1A are provided one above the other. While the larger slat 1 is articulated at 2 in the manner already described, the slat 1A is seated with a pivot pin 2A on the slat 1 and is operated accordingly. This makes the adjustment range for changing the wing chord enlarged, of course also the arrow angle. This allows greater flight stability at low flight speeds be achieved.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HOFFMANN PATENTANWÄLTE IN MUNICH AND WIESBADEN Palentconsult Radeckestrasse «8000Mönchen60 Telephone (089) 883603/883604 Telex05-212313 Telegrams Palenlconsull 5643 Telegrams Palenlconsull Patentconsult37 Sonnenberger Strasse 436261992 Telegrams 041261992 Telegrams 041261992 Wiesbaden (0643/586-1992 Telegrams Mauricio Jose Impelizieri Pinto de Moura Bairro Santo Antonio (Brazil) claims

1. A device for changing the geometry of the wing outline of aircraft during flight, which has straight or swept main wings, to obtain wing gaps, increase in the wing chord, especially at the wing ends and change the wing profile, characterized in that a slat (1) in The longitudinal direction of the main wing (4) extends and is adapted to the wing nose ^ 4 ¹ J that the slat (1) is pivotable (2) on the main wing (4) and can be adjusted via a motorized drive device (3) which allows the Slat (1) adjusted at the outer end of the wing.

2, device according to claim 1,

characterized in that the actuating device (3) has a fork (15), one end of which is on the slat

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Monks: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. P. Bergen Professor Dr. Jur.Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. until 1979 G. Zwirner Dipl.-Ing. DIpl.-W.-Ing.

(1) is attached while the other end (15 *) is in a Guide rail (13) is guided in the vicinity of the outer Wing tip is attached.

3. Device according to claim 2,

characterized in that the guide rail (13) is curved.

4. Apparatus according to claim 3,

characterized in that the pivot pin (2) of the slat (1) has a ball which is in a bearing (16) is held, and that the pivot pin is biased backwards in the pivoting direction by a spring (17 *).

5. Device according to one of claims 1 to 4,

characterized in that the pivoting device (2) is accommodated in the central wing section, enables an oscillating and rotary movement of an axis (17) ^{which is guided in a bearing (18) through a central slot (18 1} ) transversely to the wing, so that the axis (17) of the forward-backward and downward movement or displacement of the pivotable slat (1) follows, but is held at one end.

6. Device according to one of claims 1 to 5,

characterized in that the actuating device (3)

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transmission members (7 »7 ^f # 8,9,9 '), including a shaft (7) which is mounted in bearings (8) along a longitudinal rib (6) of the wing structure, the shaft (7) by meshing gears (9) can be driven by an electric motor (14) and transmits the rotary movement to a shaft (7 *) arranged perpendicular thereto via bevel gears (9 ¹ ), the second shaft (7 ¹ ) extending transversely to the wing and on a transverse rib (6 ¹ ) the wing structure is mounted.

7. Device according to one of Claims 1 to 6, in particular for swept wings,

characterized in that two slats (1,1a) arranged one above the other are provided, of which the larger (1) is adapted to the wing nose (4 ¹ ) and the smaller (1a) sits on the larger slat (1) and is adapted to it, that a drive and adjusting device (3) is provided which simultaneously adjusts both slats (1,1a) to form superimposed gaps (5,5 *).

8. Procedure for changing the wing outline geometry of aircraft during flight,

characterized in that a pivotable slat (1) which extends along the nose (4 ^f ) of the main wing is displaced so that the wing nose is changed, the slat having an adjustable angle (A)

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to enlarge the wing tendon and where the the same slat (1) by downward movement through an angle (B) simultaneously forms a wing gap (5) and the wing curvature changes, which improves flight stability at low speeds, especially when landing and taking off will.

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