Opdriftshjælp

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Fuldt udvidede lameller og klapper (landingsklapper) på en Airbus A310

En elevator bistand er en anordning på vingerne af et fly, der bruges til at øge den løftekoefficienten i visse situationer flyvning . Brugen af ​​opdriftshjælpemidler gør fly luftdygtige selv ved lavere hastigheder, hvilket især forenkler start og landing ; de forårsager også en stigning i luftmodstand , som det ofte kræves i landingsfasen.

forpligtelse

Forløberne for moderne lifthjælpemidler var dobbelte vinger med en luftspalte mellem vingen og hjælpevingen, her sammen med tante Ju
Fieseler Storch i langsom flyvning med lameller, spalteklapper og sænkede kraner

Forskellen mellem krydstogtshastighed og start- eller landingshastighed var lille i den tidlige civile luftfart, således at der ikke var behov for lifthjælpemidler. Ikke desto mindre blev enkle klappesystemer designet, for eksempel for at forbedre synligheden ved landing eller for bedre at kunne kontrollere glidestien.

Med udviklingen af ​​hurtigere fly opstod der problemer under start og landing. Vingerne med høj vingerbelastning, designet som fejede vinger til høje sejlhastigheder, genererede ikke nok løft ved lave hastigheder, så ekstrem høje start- og landingshastigheder og lange taxaveje ville have været nødvendige. For at kompensere for de store forskelle i lift blev der indført opdriftshjælpemidler til de langsomme flyvefaser.

historie

Boeing 747 med forlængede Kruger-flapper (ikke spaltet inde, spaltet udenfor) og tredobbelt spaltede Fowler-flapper

Det første fly, der havde højløftningshjælpemidler over hele spændet, både på forkanten af ​​vingen og på bagkanten, var Fieseler Storch . Opdriftshjælpemidler anvendes især under start og landing og oftere ved klatring og manøvrering af et fly. Kun i sjældne tilfælde (se Douglas DC-8 ) bruges de også under krydstogt. Formålet med at bruge opdriftshjælpemidler er at øge løft, især under start for at forkorte den krævede banelængde. Ulemper er en reduceret klatrevinkel, da luftmodstanden øges lidt. Under landingsfasen anvendes opdriftshjælpemidler i nedstigning til at reducere landingshastigheden, til at reducere den krævede banelængde og til at øge luftmodstanden betydeligt for at opnå den nødvendige glidevinkel. High-lift hjælpemidler gør det muligt for STOL- fly at starte og lande over meget korte afstande.

Det tilladte hastighedsområde med udvidede klapper er markeret på lufthastighedsindikatoren med en hvid bue.

Typer af opdriftshjælpemidler

Opdriftshjælpemidler adskiller sig i struktur og placering på vingen. Løftehjælpemidler virker enten på vingens krumning , vingefladen , på grænselaget af luftstrømmen omkring en vinge eller ved at afbøje motorens stråle.

Der skelnes grundlæggende mellem to typer opdriftshjælpemidler:

  • Vingens bagkantklapper
  • Vinge forkant klapper

Opdrift hjælper på fløjens forkant

Kruger-klap

Oversigt over Kruger-klappen

Den Krueger flap er en forholdsvis enkel enhed, som ændrer både vingen krumning og vingen område, således at stall hastigheden reduceres og samtidig den maksimale opdriftskoefficient er forøget. Man skelner mellem en simpel Kruger-flap og en Kruger-flap med et mellemrum (Vented Kruger Flap).

Slat

Ordning med en lamell

Den forreste kant tremme (engl. Lamel ) er en udskydelig eller stift nedre vinge, som er placeret på forkanten af bæreplanet. Afstanden mellem for- og hovedfløj tillader luft at strømme fra undersiden til oversiden af ​​vingen, hvilket forhindrer en stall i høje angrebsvinkler . Hvis det er designet til at være bevægeligt, øges det effektive vingeareal på samme tid.

Nogle fly har lameller, som på grund af de aerodynamiske kræfter, der virker på dem, forlænges og trækkes automatisk ind efter behov (f.eks. Messerschmitt Bf 108 eller Morane MS 880 Rallye ). Der er to typer lameller. Den første er en lamell med et mellemrum (lamell) og den anden type er en lamell uden et mellemrum (forseglet lamell)

Vippet næse

Princip for den skrå næse

Når Kippnase (Engl. Droop Leading Edge Flap eller hængende næse) er den komplette vingeforkant vinklet nedad. Dette øger vingens krumning, f.eks. B. Northrop F-5 .

På Airbus A380 blev denne tilgang implementeret som en såkaldt hængende næseindretning på den indre vinge, mens den ydre vinge var udstyret med konventionelle lameller.

Opdrift hjælper på den bageste kant af vingen

Disse opdriftshjælpemidler omtales i almindelighed som landingsflapper , skønt de også bruges under start. I tekniske termer kaldes de simpelthen flapper ( flap , plural flaps ).

Klap

Princippet om den enkle landing flap (flap)

En flaperon (engl. Plain flap) er den enkleste form for løftehjælpen: Den bageste ende af støttefladen er designet til at dreje. Klapper forlænges normalt i samme vinkel på begge vinger. Men når de er koblet til aileron (engelsk aileron ), taler man om flaperon , som brugt i F-16 Fighting Falcon . På nogle fly, når klapperne forlænges, sænkes krængningsrørene også i samme retning (f.eks. Dornier Do 27 , Messerschmitt Bf 109 E eller McDonnell Douglas F / A-18 ).

Med svævefly optimeres svæveydelsen ved placeringen af ​​klapperne mellem den positive landingsposition og den negative højhastigheds flyveposition . De balanceklapper kan kobles til klapperne; i dette tilfælde er de inkluderet i udbulingen. Ved at øge krumningen øges liften, men også træk. Under højhastighedsflyvning reduceres krumningen til nul grader, muligvis endda til en negativ position (-8 °), hvilket reducerer modstanden. Som landingshjælp forlænges klappen stejlt nedad (op til 90 °). Dette har et højere løft, og på grund af det forstørrede indblæsningsområde, en stærk stigning i træk, bliver svæveflyvningen stejl. Åbne svævefly og racerklasse har normalt rulleskibe og klapper, der spænder over hele spændet. Joystickbevægelserne til kontrolkommandoer omkring længdeaksen (ruller) blandes med håndtaget til klappens position ved hjælp af mekaniske blandere. En særlig form her er "sommerfugl" -positionen, hvor klapperne afbøjer positive og krængningsrørene negative (op) (eksempel Schleicher ASW 20 ). Dette resulterer i maksimal modstand og samtidig fuld kontrol over længdeaksen, hvilket muliggør relativt stejle landingstilgange.

I aerobatiske plan kan klapperne åbnes i modsat retning med elevatoren (f.eks. ModklapperneHirth Acrostar ).

Split klap

Split klap

Den opslidsede klap (engl. Slotted flap) som flapperne foldet ned. På samme tid frigiver denne bevægelse imidlertid en luftspalte, der tillader luft at strømme op på toppen af vingen og dermed forhindrer en stall . Spalteklapper kan konstrueres på en sådan måde, at de afslører op til tre huller.

Fowler-klap

Fowler-klap
Bremse- og fowler-klapper på en A320
Start af Cessna 172 RG Cutlass med Fowler-klapper indstillet til 10 ° for en kort start (se også STOL )

The Fowler flap er en klap, der bevæges bagud og tændt under den bageste kant af vingen. Som med den delte flap frigør dette et luftspalte mellem toppen af ​​vingen og undersiden; udover bueformningen af ​​vingen forstørres vingeområdet også.

Som såkaldte Einspaltklappe er de for eksempel på alle Airbus - fly (undtagen A321 og A400M ) såvel som A380 repræsenteret. A321 har et dobbeltslidset højløftesystem. Fowler-klapper er også designet på en sådan måde, at de frigiver op til tre huller (også kendt som Fowler-systemet). De bruges for eksempel på Boeing- modellerne B727 , B737 og B747 samt Tupolew Tu-154B .

Spredeklappe

Spredeklappe

I splitklap (engelsk splitklap ) er en del af bagvingen nedre del foldes ned. Eksempler: Focke-Wulf Fw 190 , Supermarine Spitfire , Mitsubishi A6M . Spredeklappen er en speciel form for klappen, der grundlæggende er forbeholdt kun motorflyvning. Toppen af ​​profilen forbliver uændret, når du trykker på den.

Klap

Den flap er en ekspanderende klap, den forreste kant er flyttet bagud , når det er afbøjet . Det bruges f.eks. På Lockheed C-130 .

Junkers dobbeltfløj

Princippet om Junkers dobbeltfløj

I Junkers dobbeltfløj er klappen designet som en separat lille fløj bag selve fløjen. Junkers dobbeltvinger kan ikke kun bruges som løftehjælpemidler, men også som kontrolflader (f.eks. Junkers Ju 52 / 3m ). Da de også har et luftgab i flyvepositionen på grund af deres konstruktion, øger de på den ene side luftmodstanden for hele konstruktionen, men på den anden side forbedrer den langsomme flyveopførsel.

Motorbaserede højløftesystemer

Ved at påvirke grænselaget på en vinge kan afrivningshastigheden reduceres, og den maksimale angrebsvinkel kan øges. Enten en del af luftstrømmen på vingefladen suges af, eller luft blæses på oversiden af ​​vingen af ​​en blæser. Med sugningen kan ustabile hastighedsprofiler stabiliseres, og dermed risikoen for løsrivelsesfænomener kan reduceres. Til dette formål suges grænselaget af foran separationspunktet, så der kan dannes et nyt, mere energisk grænselag. Ulempen her er stigningen i friktionsmodstand. Energi tilføres grænselaget ved at blæse ud. Grænselaget med højere energi på forkanten tillader f.eks. At flyve højere angrebsvinkler. Når der blæses ud ved bagkanten, reduceres risikoen for afskalning, det fungerer som en bagkantklap.

Kontrol og kørsel

Løftehjælpemidler på vingens forkant fungerer delvis automatisk afhængigt af angrebsvinklen og flyvehastigheden. Andre opdriftshjælpemidler bruges specifikt af piloten eller fly-by-wire- styringen eller er en væsentlig del af landingsproceduren. Landingsklapperne drives manuelt, hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk.

Over en bestemt hastighed kan landingsflapper typisk ikke længere forlænges, fordi aktuatorens kraft er utilstrækkelig til at overvinde de aerodynamiske kræfter. Ved endnu højere hastigheder, som også afhænger af landingsflappernes aktuelle forlængelsesvinkel, er der endda en risiko for at beskadige flapperne. Nogle fly har derfor landingsklapper, der automatisk trækkes tilbage af aerodynamiske kræfter med stigende hastighed (fx Grumman F4F ).

Angrebsvinkel og liftens centrum

Med klapperne udvidet øges vinkelens angrebsvinkel α (Angle of Attack, AoA) sammenlignet med den tilbagetrukne tilstand (klapper op). Sammen med den øgede vingeakkord forårsager dette en markant stigning i lift.

Liftcenter - med klapper trukket tilbage
Løftecentret bevæges baglæns - med klapperne trukket ud

Den opdriftscentret (midten af elevatoren) skift med flapper forlænget bagud. Dette gør flyet toptungt og skal derfor trimmes (med mange fly) (haletungt trim).

Opdrift og træk

Når klapperne gradvist forlænges, øges vingens løft og træk. Dette sker dog ikke lineært for begge værdier. Medens klapperne er let udstrakte (de første klappepositioner, de første 50% når de strækkes ud), øges især den aerodynamiske løft, og luftmodstanden øges kun minimalt, når klapperne er meget udstrakte (de sidste klappepositioner, de sidste 50% når udvider) liften kun stiger stadig minimalt, mens luftmodstanden stiger meget kraftigt.

Af denne grund forlænges klapperne kun let for start og tilgang for at øge løftet, mens klapperne er fuldt udstrakte for den endelige tilgang for i høj grad at øge luftmodstanden. Landing med klapperne fuldt udstrakt muliggør en stejlere tilgang, en hurtigere reduktion af lufthastighed (et stort fly med et par hundrede ton inertiemasse reducerer kun lufthastigheden meget langsomt) og en kortere kystafstand.

Se også

litteratur

Weblinks