DE3708445A1

DE3708445A1 - Wing for ultralight aircraft

Info

Publication number: DE3708445A1
Application number: DE19873708445
Authority: DE
Inventors: Albrecht Prof Dr Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1988-09-29

Abstract

This ultralight aircraft wing having a D strut has ribs which are folded around laterally in order to improve ground transportation. Instead of having a profiled shape, these ribs may consist of only two elastic rods which are spread at the front and are combined at the rear and tighten the upper and lower fabric covering at the rear end by means of rubber springs. The fabric covering is inflated behind the D strut by the air forces to produce a profiled shape, for which purpose it is designed to be airtight on the top of the wing and porous on the bottom of the wing and has blowing slots in order to delay flow separation when flying slowly. The profile thickness can be enlarged in flight by means of built-in inflatable plastic film air bags. The clamping rib rod ends which project out of the wing at the rear are used to attach flaperon-type aileron curved flaps to the wing in a simple manner. A multifunction wing is thus implemented in a simple and cheap manner.

Description

Ultraleichtflugzeuge in Delta-Form haben zwar den Vorteil, daß sie leicht zum Bodentransport zusammenfaltbar sind. Leider läßt jedoch die zusammenklappbare Dreiecks-Flügelform keine hohen Streckungsverhältnisse zu, wie man sie von effizienten Segelflugzeugen kennt, weshalb die "Drachen" mit Streckung 1 : 7 über Gleitzahlen von 1 : 12 und Sinkgeschwindigkeiten von 90 cm/s nicht hinauskommen. Für höhere Leistungen bei zusammenklappbaren ULs muß man daher von der Deltaform abgehen, verliert dabei aber bisher die Autodach-Transportfähigkeit und muß zu umständlichem Anhängertransport übergehen.Ultralight aircraft in delta form do have the advantage that they are easily foldable for ground transportation. Unfortunately, however, the collapsible triangular wing shape no high aspect ratios to how you know them from efficient gliders, which is why the "Dragons" with a 1: 7 aspect ratio and a glide ratio of 1: 12 and Sink speeds of 90 cm / s do not get out. For higher ones Performance with collapsible ULs must therefore be delta-shaped come off, but loses the car roof transportability and must go to cumbersome trailer transport.

In der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch einen Multifunktions-Hochleistungs-Klappflügel, der Streckungsverhältnisse wie bei Segelflugzeugen, zumindest aber 1 : 12, erlaubt, gelöst, der außerdem billig herzustellen ist und federleicht ist. Dadurch wird das Leistungsgebiet von Gleitwinkeln 1 : 18 oder mehr, für den Ultraleichtflug eröffnet.In the present invention, this problem is addressed by a Multi-function high-performance folding wing that like aspect ratios with gliders, but at least 1:12, allowed, solved, which also is cheap to manufacture and is as light as a feather. This will make it Performance range of glide angles 1:18 or more, for ultralight flight opened.

Durch Umklapp-Rippen, die nicht fest mit dem Bespannstoff verbunden sind, läßt sich der erfindungsgemäße Rechteck-Flügel auf einfache Weise zum Bodentransport auf ca. 25% der Flügeltiefe vermindern, so daß man die beiden Flügelhälften je in einen 6 m langen Packsack stecken und auf das Autodach legen kann. Man braucht dabei nicht jede einzelne Rippe zu manipulieren wie bei den konventionellen Drachen, sondern alle Rippen eines Halbflügels werden auf einen Schlag umgelegt bzw. aufgerichtet. Darüber hinaus erlaubt die neue Anordnung, daß der Flügel allein durch Luftkräfte, nicht durch gewichtige und teure mechanische Konstruktionen, seine Hochauftriebs-Profilform annimmt. Ferner erlaubt die freitragende Stoffanordnung mit Leichtigkeit, Blas-Schlitze zur Verzögerung der Strömungsablösung, und aufblasbare Luftsäcke zur Verdickung des Profils, anzubringen. Die Anbringung von Querruder-Klappen, die auch gleichzeitig als Wölbklappen zur Start- und Landeflug-Verlangsamung dienen können (Flaperons), wird erstmalig angegeben.By folding ribs that are not firmly attached to the fabric are, the rectangular wing according to the invention can be easily reduce to about 25% of the wing depth for ground transport, so that one put the two wing halves in a 6 m long stuff sack and open them can lay the car roof. You don't need every single rib manipulate like the conventional kite, but all the ribs of a half wing are knocked down or erected in one fell swoop. In addition, the new arrangement allows the wing to go through by itself Air forces, not through weighty and expensive mechanical structures, takes its high lift profile shape. Furthermore, the cantilever allows Fabric arrangement with ease, blow slots to delay the Flow separation, and inflatable air bags to thicken the profile, to attach. The attachment of aileron flaps, which are also simultaneous can serve as flaps to slow the take-off and landing flight (Flaperons) is given for the first time.

Die dazu erforderlichen Werkstoffe und Verfahren werden angegeben.The materials and processes required for this are specified.

Der Hauptteil des Flügels, der Hauptholm, besteht, wie aus dem Segelflugzeugbau bekannt, aus einer Hartschaum-Stange, die mit Kohlefaser-, Kevlar- und Glasfasern und Epoxydharz verstärkt ist und mit dem Nasenholm zu einem D-Profil - das dem Vorderende ds gewählten Flügelprofils entspricht - vereint ist (Fig. 1). Die beiden Halbflügel- Holme sind in der Mitte mittels eines Steck-Kastens vereint. Dies ist nichts Neues.The main part of the wing, the main spar, consists, as is known from glider construction, of a rigid foam rod reinforced with carbon fiber, Kevlar and glass fibers and epoxy resin and with the noseband to a D-profile - that chosen the front end ds Wing profile corresponds - is united ( Fig. 1). The two half-wing spars are combined in the middle by means of a plug-in box. This is nothing new.

Die sich an den Hauptholm anschließenden Flügelrippen bestehen üblicherweise aus kohlefaserverstärktem Styropor in Flügelprofilform. Erfindungsgemäß sind sie hier scharnierartig am Hauptholm befestigt, so daß sie nach einer Seite, jedoch nicht nach der anderen hin, umgeklappt und an den Holm angelegt werden können. Da sie am Hinterende durch die segmentierte, faltbare Endleiste miteinander verbunden sind, genügt es, wenn man die durchgehende Schnur der Endleiste, die z. B. zum Fluge am Rumpf des Flugzeugs befestigt war, löst, dann lassen sich alle Rippen nach außen entlang dem Holm umklappen und der Flügel hat nur noch ca. 25% seiner ursprünglichen Flügeltiefe. Aus Gewichtsgründen sind die erforderlichen Scharniere nicht etwa aus Metall, sondern sie bestehen aus zähen, hoch-biegsamen Polyester-Schnüren, die an den Rippen und am Holm mit Epoxydharz befestigt sind.The wing ribs adjoining the main spar consist usually made of carbon fiber reinforced styrofoam in wing profile shape. According to the invention, they are attached to the main spar in a hinge-like manner here that it folded over on one side but not the other and can be attached to the spar. Since they are at the rear end through the segmented, foldable end bar are connected to each other, it is sufficient if you have the continuous cord of the end bar, the z. B. to the flight on Fuselage of the aircraft was attached, then loosened all the ribs fold outwards along the spar and the wing has only approx. 25% its original wing depth. For weight reasons they are necessary hinges are not made of metal, but they are made made of tough, highly flexible polyester cords, which on the ribs and on the Spar are fastened with epoxy resin.

Da die Polystyrol-Rippen eine gewisse Dicke (z. B. 2,5 cm) haben, und die "Scharniere" nur an einer Seite angebracht sind, können die Rippen nur nach einer Seite umklappen, und nur bis zu 90 Grad aufgerichtet werden (Fig. 2).Since the polystyrene ribs have a certain thickness (e.g. 2.5 cm) and the "hinges" are only attached to one side, the ribs can only fold over to one side and can only be raised up to 90 degrees ( Fig. 2).

Auch die Gelenke der von Rippe zu Rippe segmentierten Flügelendleiste (bestehend aus Kohlefaser-verstärkten Balsaleisten) sind aus Kunstfaserschnur, welche mit in die Kohlefaserschicht eingekittet ist, hergestellt.Also the joints of the wing end strip, segmented from rib to rib (consisting of carbon fiber reinforced balsa strips) are made of Synthetic fiber cord, which is also cemented into the carbon fiber layer, produced.

Statt der profilierten Klapprippen werden, als weiterer Teil der Erfindung, Klapp-Spannstäbe benutzt, welche nur dazu dienen, den Flügelbespannstoff oben und unten nach hinten straffzuspannen. Jeder Klapp-Spannstab besteht aus zwei vorn auseinandergespreizten, hinten vereinten Kohlefaser-verstärkten Balsaleisten (Fig. 3), in welche die als Gelenke dienenden Kunstfaserschnüre bereits mit einzementiert sind. Die vorderen Schnurenden werden in feinen Löchern im Hauptholm einzementiert, die hintere Schnurenden dienen zur Befestigung der Flaperons, siehe unten.Instead of the profiled folding ribs, folding tension rods are used as a further part of the invention, which only serve to tighten the wing covering material upwards and downwards to the rear. Each folding tie rod consists of two carbon fiber-reinforced balsa strips ( Fig. 3) spread apart at the front and united at the back, into which the synthetic fiber cords serving as joints are already cemented. The front ends of the string are cemented into fine holes in the main spar, the rear ends of the string are used to fasten the flaperons, see below.

Durch die Spreizung ist der vordere Teil dieser Klapp-Spanner nach oben und unten steif, nur seitlich zu schwenken. Damit Schwenkung nur nach einer Seite, z. B. nach außen, möglich ist, trägt jeder der beiden Stäbe vorn ein GFK-verstärktes seitliches Dreieck aus Balsa.Due to the spread, the front part of this folding tensioner is up and stiff at the bottom, only to pivot sideways. So that panning only after one side, e.g. B. to the outside, is possible, each of the two rods carries in front a GRP reinforced triangle made of balsa.

Der hintere Teil des Klapp-Spannstabes ist, nach Vereinigung der beiden, einteilig, und damit elastisch. Dies hat den Zweck, daß der Flügel bei verstärktem Auftrieb, z. B. bei Böen im Fluge, nach oben wegfedern kann wie ein Vogelflügel, was die Flugstabilität erhöht.The rear part of the folding tension rod is, after the two are united, one-piece, and therefore elastic. The purpose of this is that the wing at increased buoyancy, e.g. B. with gusts in flight, can bounce upwards like a bird's wing, which increases flight stability.

Der Bespann-Stoff (Polyester-Segeltuch) nimmt die Profilform hinter dem geformten Vorderholm durch die Wechselwirkung der Federspannung (hervorgerufen durch die Zugfedern am Ende jedes hinten aus dem Doppelsegel herausragenden Spannstabes) und den Luftkräften (unten Druck, oben Sog) an (Fig. 4).The covering fabric (polyester canvas) takes on the shape of the profile behind the shaped front spar through the interaction of the spring tension (caused by the tension springs at the end of each tension rod protruding from the rear of the double sail) and the air forces (pressure below, suction above) ( Fig. 4).

Der Stoff der Flügeloberseite ist luftundurchlässiger als der der Flügelunterseite zu wählen, so daß der Druck von unten hilft, das Profil nach oben zu wölben.The fabric of the top of the wing is more impermeable to air than that of the Choose the underside of the wing so that the pressure from below helps Arching profile upwards.

Eine Verstärkung der Profildicke im Fluge, zwecks Langsamflugs z. B. beim Thermiksegeln, ist möglich durch Einbau eines aufblasbaren Kunststofffolien-Schlauchs auf der Flügeloberseite (Fig. 5).An increase in profile thickness in flight, for the purpose of slow flight z. B. in thermal sailing, is possible by installing an inflatable plastic film tube on the top of the wing ( Fig. 5).

Damit beim Langsamflug bei niedrigen Reynoldszahlen die Luftströmung nicht abreist, ist es ohne Mehrgewicht und Mehrkosten bei dieser Flügelbauweise erfindungsgemäß möglich, in die obere Flügelbespannung reihenweise Blasschlitze einzubringen, die von entsprechenden Einlaßschlitzen in der Flügelunterverspannung mit Luft versorgt werden (Fig. 6).So that the air flow does not stop during slow flight at low Reynolds numbers, it is possible according to the invention without additional weight and additional costs with this wing construction to introduce rows of blow slots into the upper wing covering, which are supplied with air by corresponding inlet slots in the wing underspreading ( Fig. 6).

Um eine größere Spanne zwischen Langsamflug (beim Starten und Landen) und Schnellflug (beim Überlandflug) zu erzielen, sind die Querruderklappen in Form von Junkersklappen gleichzeitig als Wölbklappen auszubilden und über den größten Teil der Flügelspannweite zu erstrecken - das Flaperon-Prinzip - dies ist bekannt. Die Anbringung solcher Junkersklappen an den Ultraleichtflügel ist erfindungsgemäß recht einfach: Die Flaperon-Flächen werden mittels der hinten herausragenden Spannstab-Enden und der aus ihnen heraushängenden Schnüre vielfach befestigt (Fig. 7). Auch diese streifenförmigen Klappen - aus GFK-verstärktem Schaum gefertigt - werden beim Abbau des UL- Flugzeugflügels seitlich nach außen geschoben.In order to achieve a greater span between slow flight (when taking off and landing) and high-speed flight (when flying overland), the aileron flaps in the form of Junkers flaps are to be designed as flap flaps at the same time and extend over most of the wing span - the flaperon principle - this is known . According to the invention, the attachment of such Junkers flaps to the ultralight wing is quite simple: the flaperon surfaces are fastened in many ways by means of the tension rod ends protruding at the rear and the cords hanging from them ( FIG. 7). These strip-shaped flaps - made of GRP-reinforced foam - are also pushed outwards when the UL aircraft wing is removed.

Unter Anwendung dieser erfindungsgemäßen Fortschritte ist es erstmalig möglich, ein Ultraleichtflugzeug von nur 35 kg Masse herzustellen, das bei 12 m Spannweite und 1 m Flügeltiefe eine Mindestgeschwindigkeit von nur 25 km/h, eine Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h, einen besten Gleitwinkel von 18 : 1 und ein geringstes Sinken von 60 cm/s besitzt, und das Autodach-transportabel ist (größte Länge der Packsäcke 6 m), und wenig kostet.It is the first time using this progress according to the invention possible to manufacture an ultralight aircraft weighing only 35 kg, which with a wingspan of 12 m and a wing depth of 1 m a minimum speed of only 25 km / h, a top speed of 120 km / h, the best Has a sliding angle of 18: 1 and a slightest sinking of 60 cm / s, and the car roof is portable (maximum length of the pack sacks 6 m), and costs little.

Claims

1. Wing for ultralight aircraft, characterized in that the wing ribs behind the front spar can be folded laterally by means of hinge-like joints to facilitate ground transport.

2. Wing for ultralight aircraft, characterized in that this Fold-over ribs are not firmly attached to the covering, but instead tighten it at the end using tension springs.

3. wing for ultralight aircraft, characterized in that behind the front spar through the upper and lower fabric profile take combined spring tension and air forces.

4. wing for ultralight aircraft, characterized in that the Covering material of the wing top airtight, that of the wing underside however, is porous.

5. wing for ultralight aircraft, characterized in that the The fabric on the upper side of the wing has blowholes where it is at Slow flight can form release bubbles, fed by inlet slots in the Fabric on the underside of the wing.

6. wing for ultralight aircraft, characterized in that the Profile thickness can be increased by inflating air bags can.

7. wing for ultralight aircraft, characterized in that the protruding rib ribs protruding at the back can be used, flaperon Type control surfaces to attach to the wing.