Opdriftshjælp
Et løftehjælpemiddel er en anordning på et flys vinger , der bruges til at øge liftkoefficienten i visse flyvesituationer . Brugen af opdriftshjælpemidler gør luftfartøjer luftdygtige selv ved lavere hastigheder, hvilket især forenkler start og landing ; de forårsager også en stigning i luftmodstanden , som ofte kræves under landingsfasen.
mission
Forskellen mellem krydstogtshastighed og start- eller landingshastighed var lille i den tidlige civile luftfart, så der ikke var behov for elevatorstøtte. 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 vingebelastning, designet som fejede vinger til høje krydshastigheder, genererede ikke nok løft ved lave hastigheder, så ekstremt høje start- og landingshastigheder og lange taxaer ville have været nødvendige. For at kompensere for de store forskelle i lift blev der opført flydehjælpemidler til de langsomme flyvefaser.
historie
Fieseler Storch var det første fly, der havde hjælpemidler til høj løft over hele spændet, både på forkanten af vingen og på bagkanten. Opdriftshjælpemidler bruges især under start og landing , og mere sjældent ved klatring og ved 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 løftet, især under start, for at forkorte den krævede banelængde. Ulemper er en reduceret klatrevinkel, da luftmodstanden øges en smule. Under landingsfasen bruges opdriftshjælpemidler i nedstigning til at reducere landingshastigheden, reducere den krævede banelængde og 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 klapperne udvidet er markeret på lufthastighedsindikatoren med en hvid bue.
Typer af opdriftshjælpemidler
Opdriftshjælpemidler er forskellige i deres struktur og position på vingen. Løftehjælpemidler virker enten på vingens krumning , vingens overflade , på luftstrømmens grænselag omkring en vinge eller ved at afbøje motorens stråle.
Der skelnes grundlæggende mellem to typer opdriftshjælpemidler:
- Ving bagkantsklapper
- Fløjens forkantsklapper
Opdrift hjælper på vingens forkant
Kruger klap
Krueger -klappen er en forholdsvis enkel anordning, der ændrer både vingekurvaturen og vingens område, så stallhastigheden reduceres og samtidig øges den maksimale løftekoefficient . Der skelnes mellem en simpel Kruger flap og en Kruger flap med et hul (ventileret Kruger flap).
Lamel
Forkantslisten (engl. Slat) er en forlængelig eller stiv nedre vinge, som er placeret i forkant af flyvepladen. Gabet mellem for- og hovedvinge tillader luft at strømme fra undersiden til oversiden af vingen, hvilket forhindrer en standsning ved høje angrebsvinkler . Hvis det er designet til at være bevægeligt, øges det effektive vingeområde på samme tid.
Nogle fly har lameller, som på grund af de aerodynamiske kræfter, der virker på dem, forlænges og trækkes automatisk tilbage som situationen kræver (f.eks. Messerschmitt Bf 108 eller Morane MS 880 Rallye ). Der er to typer lameller. Den første er en lamel med et hul (Slat) og den anden type er en lamel uden et hul (forseglet lamel)
Vipet næse
Når Kippnase (Engl. Droop Lead Edge 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 fremgangsmåde implementeret som en såkaldt hængende næseindretning på den indre vinge, mens den ydre vinge var udstyret med konventionelle lameller.
Opdrift hjælper på vingens bagkant
Disse opdriftshjælpemidler kaldes i daglig tale landingsflapper , selvom de også bruges under start. I tekniske termer, de blot kaldes flapper (klap, plural flapper).
Klap
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 hvis de er koblet til aileron (engelsk aileron ), taler man om flaperon , som det blev brugt i F-16 Fighting Falcon . På nogle fly, når klapperne forlænges, sænkes aileronerne også i samme retning (f.eks. Dornier Do 27 , Messerschmitt Bf 109 E eller McDonnell Douglas F / A-18 ).
Med svævefly er glideeffekten optimeret af klappernes position mellem den positive landingsposition og den negative højhastighedsflyvningsposition. Aileronerne kan kobles til klapperne; i dette tilfælde er de inkluderet i buen. Ved at øge krumningen øges løftet, men også trækket. 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. Åbn og racing klasse svævefly har normalt ailerons og klapper, der spænder over hele spændet. Joystickbevægelser 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 positivt og aileronerne negative (op) (eksempel Schleicher ASW 20 ). Dette resulterer i maksimal modstand og samtidig fuld kontrolbarhed omkring længdeaksen, hvilket muliggør relativt stejle landingstilgange.
I aerobatiske fly kan klapperne åbnes i modsatte retninger med elevatoren (f.eks. Modflapperne på Hirth Acrostar ).
Split flap
Slidseklappen (engl. Slotted flap) som klapperne foldes ned. Samtidig frigiver denne bevægelse imidlertid et luftspalte, der tillader luft at strømme ind på toppen af vingen og dermed forhindrer en standsning . Slidseklapper kan konstrueres på en sådan måde, at de afslører op til tre huller.
Fowler klap
Fowler -klappen er en klap, der flyttes bagud og tændes under vingens bagkant. Som med den splittede klap frigør dette et luftgab mellem toppen af vingen og undersiden; ud over vingens bueformning er vingens område også forstørret.
Som såkaldte single-gap flaps er de f.eks. Repræsenteret på alle Airbus- fly (undtagen A321 og A400M ), herunder A380 . A321 har et dobbelt-slidset højløftesystem. Fowler -klapper er også designet på en sådan måde, at de frigiver op til tre huller (også kendt som Fowler -systemet). De bruges f.eks. På Boeing- modellerne B727 , B737 og B747 samt Tupolew Tu-154B .
Spredeklappe
I splitflap (engelsk splitflap ) foldes en del af bagvingens nedre del ned. Eksempler: Focke-Wulf Fw 190 , Supermarine Spitfire , Mitsubishi A6M . Den ekspanderende flap er en særlig form for klappen, der i bund og grund er forbeholdt motorflyvning. Toppen af profilen forbliver uændret, når du trykker på den.
Klap
Klappen er en ekspanderende klap, hvis forkant flyttes bagud, når den afbøjes . Det bruges f.eks. På Lockheed C-130 .
Junkers dobbeltfløj
I Junkers dobbeltfløj er klappen udformet som en separat lille fløj bag den egentlige fløj. Junkers dobbelte vinger kan ikke kun bruges som løftehjælpemidler, men også som kontrolflader (ailerons) (f.eks. Junkers Ju 52 / 3m ). Da de også har et luftgab i flyvestilling på grund af deres konstruktion, øger de luftmodstanden i hele konstruktionen på den ene side, men forbedrer på den anden side den langsomme flyveadfærd.
Motorbaserede højløftsystemer
Ved at påvirke grænselaget på en vinge kan afrivningshastigheden reduceres, og den maksimale angrebsvinkel kan øges. Enten en del af luftstrømmen på vingens overflade suges af, eller luft blæses på oversiden af vingen af en blæser. Ved sugning kan ustabile hastighedsprofiler stabiliseres, og dermed kan risikoen for afskalning af fænomener reduceres. Til dette formål suges grænselaget af foran adskillelsespunktet, så et nyt, mere energisk grænselag kan dannes. Ulempen her er stigningen i friktionsmodstand. Energi tilføres grænselaget ved at blæse det ud. Grænselaget med højere energi i forkanten tillader f.eks. At flyve højere angrebsvinkler. Ved udblæsning i bagkanten reduceres risikoen for skrælning, det fungerer som en bagkantsklappe.
Styr og kør
Løftehjælpemidler på forkanten af vingen fungerer delvis automatisk afhængigt af angrebsvinklen og flyvehastigheden. Andre opdriftshjælpemidler bruges specifikt af piloten eller fly-by-wire- kontrollen 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 effekt 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 klapperne. Nogle fly har derfor landingsflapper, der automatisk trækkes tilbage af aerodynamiske kræfter med stigende hastighed (f.eks. Grumman F4F ).
Angrebsvinkel og liftens centrum
Når klapperne forlænges, øges angrebsvinklen α (Angrebsvinkel, AoA) på vingen i forhold til den tilbagetrukne tilstand (klapper op). Sammen med den øgede vingekord medfører dette en markant stigning i løft.
 Liftens centrum - med klapper trukket tilbage |  Løftens centrum flyttede baglæns - med klapper forlænget |
Liftens midte ( liftens centrum) skifter med klapper forlænget bagud. Dette gør flyet top-tungt og skal derfor trimmes (med mange fly) (haletunge trim).
Opdrift og træk
Når klapperne gradvist forlænges, øges vingens løft og træk. Dette sker dog ikke lineært for begge værdier. Mens klapperne er lidt forlænget (de første klappepositioner, de første 50% ved forlængelse) øges især den aerodynamiske løft, og luftmodstanden øges kun minimalt, når klapperne er meget udstrakte (de sidste klappositioner, de sidste 50% når forlænger) elevatoren øges kun minimalt, mens luftmodstanden stiger meget kraftigt.
Af denne grund forlænges klapperne kun lidt til start og tilgang for at øge løftet, mens klapperne er fuldt udstrakt til den sidste tilgang for i høj grad at øge luftmodstanden. Landing med klapperne fuldt udstrakt muliggør en stejlere tilgang, en hurtigere reduktion i lufthastighed (et stort fly med et par hundrede tons inertimasse reducerer kun lufthastigheden meget langsomt) og en kortere kystafstand.
Se også
- STOL
- Adaptiv vinge
- Alula - opdriftshjælp til fugle
litteratur
- Wilfried København (red.): Lexicon of Aviation. Transpress, Berlin / Motorbuch Stuttgart 1991, ISBN 3-344-70711-6
- Ernst Götsch: Flyteknologi . Motorbuch, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8 .
- Svæveflyverpiloten. Bind 7, Schiffmann, Bergisch Gladbach 1997, ISBN 3-921270-18-9 .