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Mehrdeckerflugzeug mit in der Staffelung und im gegenseitigen senkrechten
Abstand gegeneinander verstellbaren Flügeln Zweck der Erfindung ist, an einem Mehrdeckerflugzeug
durch Verbindungs- und Verstellorgane die günstigste Flügelanordnung des nach vorn
und oben gestaffelten Mehrdeckers mit den günstigen Eigenschaften einer eindeckerartigen
Flügelanordnung zu kombinieren.
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Der Mehrdecker mit nach vorn und oben gestaffelter Flügelanordnung
kann bei geringer Geschwindigkeit eine große Luftmasse nach unten beschleunigen
und dadurch einen verhältnismäßig hohen Auftriebsüberschuß erzeugen, während die
Eindeckeranordnung mehr große Geschwindigkeit erzielen läßt.
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Gegenüber bekannten verstellbaren Tragwerken hat die Erfindung den
Vorteil, daß einerseits die Gebiete des nach vorn und oben gestaffelten Mehrdeckers
in den Verstellbereich gezogen werden, in denen die Einzelflächen in senkrechter
Richtung große Luftmassen stufenweise nach unten beschleunigen können und daß andererseits
auch die wirksamen Eigenschaften der Fächendüsen des eindeckerartigen Profils wahlweise
während des Fluges zur Anwendung gebracht werden können.
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Die durch die Erfindung vorgesehene Kombination der vorstehenden Flächenanordnungsmöglichkeiten
mit der an sich bekannten Veränderung der Querschnittsform der Einzelflächen durch
Änderung der Krümmungsverhältnisse der Oberflächenkonturen bezweckt, den einzelnen
Flächen eine solche Querschnittsform zu geben, die die jeweils günstigsten Strömungsverhältnisse
erzielen läßt. So werden z. B. in der Stellung größten gegenseitigen Abstandes die
Profilquerschnitte stärker gekrümmt sein als in der Stellung des eindeckerartigen
Gesamtprofils.
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Ein mit derartigen Flächen- und Querschnittsverstellmöglichkeiten
ausgerüstetes Flugzeug ist in die Lage versetzt, die Spanne zwischen Höchst- und
Mindestgeschwindigkeit im weitesten Maße zu vergrößern.
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Die Merkmale der Erfindung sind folgende. Bei in Staffelung und gegenseitigem
senkrechten Abstande gegeneinander verstellbaren Flügeln eines Mehrdeckerflugzeuges
liegen, in der Stellung des größten gegenseitigen Abstandes der Flügel, die Hinterkanten
der vorausgehenden Flügel vor den Nasen der nachfolgenden Flügeln, während im zusammengeschobenen
Zustande die Flügel ein einziges an sich bekanntes Profil mit düsenartigen Spalten
bilden.
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Die Flügel sind ferner so zueinander angeordnet, daß sie sowohl in
ausgezogener als auch in zusammengeschobener Stellung stets einen positiven Anstellwinkel
haben.
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Die Flügel können aber auch so zueinander angeordnet sein, daß sie
sowohl in auseinandergezogener als auch in zusammengeschobener :Stellung teils einen
negativen, teils einen positiven Anstellwinkel haben.
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Außerdem sind die Flügel, zum Zwecke der Quersteuerung, um an ihren
Wurzeln angeordnete,
in der Längsrichtung des Flugzeuges liegende
Achsen beliebig gegeneinander verstellbar.
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Vorstehende Merkmale werden ferner kombiniert mit dem Merkmal, daß
die Verbindungs- und Verstellvorrichtungen der Einzelflügel, gleichzeitig mit der
Veränderung der gegenseitigen Anordnung der Einzelflügel, eine an sich bekannte
Veränderung der Querschnittsformen der oder einem Teil der Einzelflügel durch Änderung
der Krümmungsverhältnisse der Oberflächenkonturen bewirkt, zwecks Verbesserung der
Luftwiderstandsverhältnisse des Tragwerkes.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke beispielsweise schematisch
dargestellt. Die Abb. I bis 4, 6 und 7 stellen Schnitte der Tragwerkanordnung senkrecht
zur Querachse und Abb. 5 einen Schnitt in der senkrechten Querebene dar.
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Abb. I stellt eine Anordnung des Tragwerkes als nach vorn und oben
gestaffelten Mehrdeckers dar, und zwar in einer Verstellphase, bei der die benachbarten
Einzelflächen keine düsenartigen Kanäle zwischen sich bilden. Ferner liegt in dieser
Verstellphase die Hinterkante der vorausgehenden Flächen vor den Senkrechten zur
Flugrichtung 36 und 39, die man durch die Vorderkanten der nachfolgenden Flächen
legen kann. Der horizontale Abstand der Einzelflächen hat die Größe 37 und 4o.
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Die Einzelflächen I, 2, 3 bilden mit den Achsen der längsten Erstreckung
der Profile I9, 2o und 2I den positiven Winkel 7, 8, 9 in bezug auf die Flugrichtung.
Ein annäherndes Maß für den Einflußbereich des Gesamttragwerkes auf die anströmende
Luft ist der zur Flugrichtung senkrechte Abstand 3o des obersten Punktes der vordersten
Tragfläche von der Linie parallel zur Flugrichtung durch die Hinterkante der untersten
Fläche.
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Abb. 2 stellt die gleichen Flächen I, 2, 3 in der eindeckerartigen
Anordnung dar. Die längsten Erstreckungen der Querschnitte der Einzelprofile I9,
2o, 2I bilden mit der Flugrichtung die positven Winkel Io, II und I2. Der senkrechte
Abstand der Einzelprofile, gemessen vom obersten Punkte der obersten Fläche bis
zum tiefsten Punkte der hintersten Fläche, hat sich von der Größe 3o auf die Größe
3I vermindert, entsprechend der eindeckerartigen Anordnung. Der horizontale Abstand
37 und 4o der Abb. I, gemessen zwischen den Senkrechten 35, 36, 38, 39 durch die
Vorder- und Hinterkanten der Einzelflächen senkrecht zur Flugrichtung, ist in der
Abb. 2 verschwunden, da sich in diesem Zustande der Flächenverstellung die Einzelflächen
jalousieartig überdecken.
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Abb. 3 zeigt die nach vorn und oben gestaffelte Verstellphase ohne
düsenartige Zwischenräume zwischen benachbarten Flächen mit dem negativen Winkel
I3 der Achse 22 der längsten Erstreckung der Fläche 4 gegen die Flugrichtung. Die
Flächen 5 und 6 bilden den positiven Anstellwinkel I4 und I5 mit der Flugrichtung.
Die drei Einzelprofile 4, 5 und 6 haben zwischeneinander den waagerechten Abstand
43 und 46, gemessen zwischen den Linien 4I, 42, 44, 46, welche senkrecht zur Flugrichtung
stehen. Der Einflußbereich dieser Verstellphase des Tragwerkes wird annähernd durch
das Maß 32 dargestellt.
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Abb. 4 stellt die Einzelflächen 4, 5, und 6 in einer Anordnung dar,
bei der die Fläche 4 mit der längsten Erstreckung 22 den negativen Anstellwinkel
I6 mit der Flugrichtung bildet. Die Flächen 5 und 6 zeigen den positiven Anstellwinkel
I7 und I8 mit der Flugrichtung. Der senkrechte Einflußbereich des Tragwerkes wird
durch die Strecke 33 dargestellt.
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Abb. 5 veranschaulicht, wie sich die Teilflächen auf der Steuerbordseite
gegenüber der Backbordseite in verschieden großem Maße in ihrem senkrechten Abstande
verändern. Die Fläche 3 hat sich in ihrer Lage so verändert, daß zwischen ihr und
der benachbarten Fläche 2 auf der einen Seite der kleine senkrechte Abstand 23 und
auf der andern Seite der größere senkrechte Abstand 24 herausgebildet hat. Ferner
wird gezeigt, wie die Fläche I ihre Neigung und damit ihren senkrechten Abstand
aus der Stellung 25 in Stellung 26 verändert hat.
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Abb. 6 stellt die Einzelflächen 27, 28, 29 dar, wie sie sich deckelartig
überdecken. Der Einflußbereich dieser Flächenanordnung ist durch die senkrechte
Linie 34 annäherungsweise dargestellt. In diesem Falle ist der Einflußbereich des
Gesamtflächensystems praktisch gleich dem der Einzelfläche 29.
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Abb. 7 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Verbindungs-
und Verstellvorrichtungen, mit denen die verstellbaren Einzelflächen betätigt werden.
Die Einzelflächen 47, 48, 49 sind gelenkig mit den Stäben 53, 54, 55, 56, 57 verbunden.
Die Fläche 48 ist beispielsweise gelenkig um den festgelagerten Punkt 58 drehbar.
Die Stäbe 53, 54, 56, 57 sind an ihrem anderen Ende in den festgelagerten Punkten
59, 6o, 62, 63 drehbar gelagert. Die Stange 55 greift an einem beispielsweise kreuzförmigen,
vierarmigen, im Punkte 6I gelagerten Hebel an. Zwei andere Arme dieses Hebels sind
durch die Stäbe 65, 66 mit den Stäben 54, 56 gelenkig verbunden. Au dem vierten
Arm des Kreuzhebels 64 greift die Verstelikraft 67 an. Durch Einwirkung dieser Verstellkraft
67 auf den Kreuzhebel 64 kann das mehrdeckerartige
Flächensystem
47, 48, 49 in die gestrichelte Stellung 5o, 5I, 52 gebracht werden. Um beispielsweise
den senkrechten Abstand der Flächenanordnung 5I, 52 in senkrechter Richtung zu verändern,
sind die Drehpunkte 62,63
in senkrechter Richtung verschiebbar ausgebildet.
Diese beiden Drehpunkte sind an dem Konstruktionsteil 68 befestigt, der seinerseits
in dem mit dem Flugzeug fest verbundenen Führungen 69, 7o in senkrechter Richtung
verschiebbar gelagert ist. An dem Konstruktionsteil 68 greift gelenkig der Hebel
73 an, der gegenüber dem Flugzeug im Punkte 72 gelenkig gelagert ist. Die an dem
anderen Ende des Hebels 73 angreifende Kraft 74 vermag durch ihre Verstellbewegungen
die Einzelfläche 52 zu heben und zu senken. Je eine Verstellanordnung 68 bis 74
ist auf Steuer- und Backbordseite des Flugzeuges angeordnet. Wenn die Verstellkraft
74 auf der Steuerbordseite gegenüber der Backbordseite in verschiedener Richtung
wirkt, wird erzielt, daß sich auf der einen Seite die Flächen 5I, 52 nähern und
auf der andern Seite entfernen.
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In ähnlicher Weise wie die Kraft 74 kann auch die Kraft 67 auf beiden
Seiten des Flugzeuges gleichzeitig in verschiedener, also in entgegengesetzter Richtung
wirken. Dadurch wird bewirkt, daß der senkrechte Abstand der Teilflächen auf der
einen Seite größer wird als auf der andern. Durch diese verschiedenartige Anordnung
der Teilflächen in senkrechter und waagerechter Richtung; und zwar auf Steuer- und
Backbordseite verschieden, wird eine auf beiden Seiten verschiedenartige Luftströmung
erzeugt, welche für die Beherrschung der Querstabilität des Flugzeuges ausgenutzt
wird.
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Durch die Verbindungs- und Verstellorgane 53, 54, 55, 56, 57, 65,
66 werden die Einzelflächen in der mehrdeckerartigen Anordnung und Verstellphase
in derartiger Weise der anströmenden Luft ausgesetzt, daß sie in senkrechter Richtung
große Luftmassen, im Gegensatz zu der Eindeckeranordnung, erfassen und nach unten
beschleunigen. Dadurch wird als Reaktionskraft ein Auftrieb auf das Flugzeug ausgeübt,
der größer ist als bei der in geringerer Menge beeinflußten Luftmasse der eindeckerartigen
Anordnung. Dadurch, daß die Einzelflächen in der mehrdeckerartigen Anordnung nicht
übereinander, sondern in senkrechter Ansicht mit Zwischenräumen angeordnet sind,
kann eine stufenweise Abwärtsbeschleunigung der Luft nach Art mehrstufiger Kraftmaschinen
erzielt werden. Die nachfolgenden Flächen werden jeweils in dem Abstrom der vorangehenden
Flächen so angeordnet, daß sie ihre günstigsten Strömungsverhältnisse antreffen.
Die mehrdeckerartige, nach vorn und oben, gestaffelte Flächenanordnung kommt in
erster Linie für den Start- und Landevorgang in Frage sowie auch für die Erzeugung
großer Steigkraft. Die Geschwindigkeit des Flugzeuges wird in diesen Flugzuständen
geringer sein als bei der eindeckerartigen Flächenanordnung. Es ist dies aber gerade
der Grund, warum man diese Umwandlungsmöglichkeit der Flächenanordnungen bei Flugzeugen
anwendet. Bei der eindeckerartigen Anordnung kann man hohe Reisegeschwindigkeit
erzielen, während man für Start und Landung niedrige Geschwindigkeiten zur Verfügung
hat, um die Sicherheit des Flugbetriebes zu erhöhen.
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Die Verstellkräfte 67 und 74 können durch die Flugzeugbesatzung oder
durch selbsttätige Vorrichtungen bewirkt werden.
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Die Anordnung der Lager und Drehpunkte sowie die Längen der Gestängeteile
kann so bemessen werden, daß die Einzelflächen in der eindeckerartigen Stellung
nicht jalousieartig wie bei der Anordnung 5o, 5I, 52 in Abb. 7 übereinander liegen,
sondern daß sie deckelartig übereinander zu liegen kommen (Abb. 6). Dabei kann entweder
die Tiefe der zusammengesetzten Fläche etwa der größten Tiefe der größten Einzelflächen
entsprechen, oder es kommen mehrere Flächen deckelartig und der Rest dieser Gruppe
jalousieartig übereinander zu liegen.
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Das Bestreben, in der Mehrdecker- und Eindeckeranordnung die für den
jeweiligen Zweck günstigsten Strömungsverhältnisse zu schaffen, wird gemäß der Erfindung
unterstützt durch die Maßnahme, daß mit der Lagen- und Neigungsveränderung der Einzelflächen
eine an sich bekannte Veränderung der Krümmungsverhältnisse der Querschnittsformen
der Einzelflächen kombiniert wird. Ein im Flugzeug angebrachter Hebel kann z. B.
durch Gestänge mit der Fläche 47 verbunden sein. Die Fläche 47 ist ferner bekannterweise
so ausgestaltet, daß ihre Querschnittsform stark und flach gewölbt werden kann.
Die Flugzeugbesatzung kann also in der Mehrdeckeranordnung dieser Fläche 47 die
zweckmäßige stark gewölbte Form geben, um möglichst viele Luft, bei geringer Geschwindigkeit,
nach unten zu beschleunigen. Andererseits wird man bei der Eindeckeranordnung flache
Querschnittsformen einstellen, um hohe Geschwindigkeiten zu erzielen.