Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms an einem Zusatzflügel eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Moderne Verkehrsflugzeuge verfügen über Hochauftriebskomponenten in Form von Zusatzflügeln, wie z.B. an der Vorderkante des Hauptflügels vorgesehene bewegliche Vorflügel (engl, „slat") oder Landeklappen, die bei Start und Landung zur Erhöhung des Auftriebs bei niedriger Geschwindigkeit betätigt werden. Diese Zusatzflügel sind an den Hauptflügel angelenkt und unter Freigabe eines Spaltbereichs zwischen dem Hauptflügel und dem Zusatzflügel ausfahrbar. Ein wesentliches Problem besteht darin, dass bei ausgefahrenem Zusatzflügel auf Grund einer Wirbelströmung im Spaltbereich beträchtlicher aerodynamischer Lärm erzeugt wird, was insbesondere in Bodennähe als sehr störend empfunden wird.

Auf der Rückseite eines Vorflügels beispielsweise, ist eine Hohlkehle vorhanden, in der sich im ausgefahrenen Zustand des Vorflügels eine Strömungsablösung der Spaltströmung in Form eines Wirbels ausbildet. Dieser Wirbel wird durch die angrenzende Spaltströmung ständig mit neuer Energie versorgt. Dabei gelangen über eine Trennstromlinie zwischen dem Wirbelströmungsgebiet und der Spaltströmung kontinuierlich Turbulenzballen in die beschleunigte Spaltströmung, wodurch Lärm entsteht. Lärm wird aber durch die Abströmung der Turbulenzballen über die Hinterkante des Vorflügels abgestrahlt.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen zur Minderung dieses aerodynamischen Lärms am Zusatzflügel eines Verkehrflugzeugs bekannt, bei denen eine bei ausgefahrenem Zusatzflügel in den Spaltbereich verlagerbare

Trennfläche vorgesehen ist, die in Spannweitenrichtung ausgedehnt ist und sich zumindest teilweise entlang einer Trennstromlinie zwischen dem Wirbelströmungsgebiet und der Spaltströmung der im Spaltbereich zwischen dem Zusatzflügel und dem Hauptflügel strömenden Luft erstreckt.

So ist beispielsweise aus der DE 199 25 560 AI ein Zusatzflügel für Hauptflügel von Flugzeugen bekannt, bei dem eine solche Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms in Form einer an dem Zusatzflügel angeordneten Trennfläche vorgesehen ist, die sich in Richtung des Hauptflügels erstreckt und entlang einer Trennstromlinie zwischen dem Wirbelströmungsgebiet und der Spaltströmung der zwischen dem Zusatzflügel und dem Hauptflügel strömenden Luft verläuft. Diese Trennfläche kann in starrer Form vorgesehen sein, wobei sie an den Zusatzflügel angelenkt und einschwenkbar ist, wenn der Zusatzflügel an den Hauptflügel eingefahren wird oder bei verändertem Flugzeuganstellwinkel eine Anpassung der Winkelstellung der Trennfläche erforderlich ist. Andererseits kann die Trennfläche auch flexibel ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines aufblasbaren Ballons oder Verdrängungskörpers, der an dem Zusatzflügel angebracht und mit Druck beaufschlagbar ist, wenn der Zusatzflügel ausgefahren wird.

Aus der DE 100 19 185 A1 ist eine Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms an einem Vorflügel eines Verkehrsflugzeugs bekannt, bei der in einer an die Außenkontur des Hauptflügels angepassten Profilwölbung an der Rückseite des Vorflügels ein hohler Verdrängungskörper angeordnet ist, ^• welcher mittels einer geregelten Bleed-Air-Leitung wahlweise aufblasbar ist, so dass durch diesen eine Trennfläche gebildet wird, die das Wirbelströmungsgebiet von der Spaltströmung im Spaltbereich zwischen Vorflügel und Hauptflügel trennt.

Bei einer weiteren Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms am Vorflügel eines Verkehrsflugzeugs, die aus der DE 101 57849 A1 bekannt ist, ist eine Trennfläche, die sich teilweise entlang einer Trennstromlinie zwischen dem Wirbelströmungsgebiet und der Spaltströmung der im Spaltbereich zwischen dem Vorflügel und dem Hauptflügel strömenden Luft erstreckt, aus mehreren seriell angeordneten Bürstenhaaren gebildet, die über die Vorflügel-Spannweite verteilt und wenigstens einreihig angeordnet sind.

Eine weitere Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms am Vorflügel eines Verkehrsflugzeugs, bei der eine Trennfläche zwischen dem

Wirbelströmungsgebiet und der Spaltströmung der im Spaltbereich zwischen dem Zusatzflügel und dem Hauptflügel strömenden Luft durch einen mittels Bleed-Air aufblasbaren Verdrängungskörper gebildet ist, ist aus der DE 100 19 187 C1 bekannt.

Der Nachteil von klappen-, schieberförmigen oder ähnlichen Anordnungen besteht darin, dass derartige Strukturen das Wirbelströmungsgebiet meist nur unzureichend abbilden bzw. abdecken. Gegebenenfalls bilden sich an anderer Stelle lärmabstrahlende Wirbel. Zudem ist eine aufwendige kinematische Aktuatorik für die Betätigung und Steuerung derartiger Strukturen erforderlich.

Aufblasbare Strukturen mit elastischen bzw. „weichen" Oberflächen können zwar die gewünschte Kontur gut abbilden, jedoch ist die systemtechnische Umsetzung schwierig. Meist sind aufwendige Ventilverschaltungen erforderlich, um den Lufteinlass und -auslass zu regeln. Bei der Verwendung von Bleed-Air ist zudem auf Grund deren hoher Temperatur, die typischerweise größer oder gleich 280° C ist, eine spezielle Materialauswahl erforderlich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass geeignete elastische Materialien alterungsanfällig, verletzungsanfällig und

UV-unbeständig sind, was die Einsatzdauer deutlich einschränkt bzw. den Wartungsaufwand erheblich erhöht.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms an einem Zusatzflügel eines Flugzeugs zu schaffen, die insbesondere einfach aufgebaut ist und einfach, zuverlässig und dauerhaft betreibbar ist. Zudem soll die Anordnung ein zuverlässiges Ausfallverhalten aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird eine Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms an einem Zusatzflügel eines Flugzeugs, der an einen Hauptflügel angelenkt und unter Freigabe eines Spaltbereichs zwischen dem Hauptflügel und dem Zusatzflügel ausfahrbar ist, geschaffen. Die Anordnung umfasst eine Trennfläche, die bei ausgefahrenem Zusatzflügel in den Spaltbereich verlagerbar und in Spannweitenrichtung ausgedehnt ist, und die sich zumindest teilweise entlang einer Trennstromlinie zwischen einem Wirbelströmungsgebiet und einer Spaltströmung der im Spaltbereich zwischen dem Zusatzflügel und dem Hauptflügel strömenden Luft erstreckt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Trennfläche eine n-stabile Fläche ist, die mittels einer Aktuatoreinrichtung zwischen mindestens einem der stabilen Zustände und mindestens einem weiteren Zustand verlagerbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es auf einfache Weise die aerodynamisch wirksame Oberfläche Wirbelströmungen verursachender Hohlkehlen von Zusatzflügeln oder Hauptflügeln derart zu verlagern, dass die Wirbelbildung völlig oder signifikant reduziert ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Trennfläche eine mono-stabile (n = 1 ) Fläche, die selbständig einen stabilen Zustand einnimmt, aus dem sie durch Betätigung der Aktuatoreinrichtung verlagerbar ist.

Dabei kann die mono-stabile Trennfläche so ausgebildet sein, dass sie nach Ende oder bei Ausfall der Betätigung der Aktuatoreinrichtung selbständig in den stabilen Zustand zurückkehrt. Dies hat den Vorteil, dass dadurch auf einfache Weise eine Ausfallsicherheit gewährleistet ist, da die Trennfläche aus ihrem stabilen Zustand nur durch Betätigung der Aktuatoreinrichtung in einen weiteren Zustand verlagerbar ist und in diesem weiteren Zustand nur solange verweilt, wie die Aktuatoreinrichtung aktiv ist. Endet die Betätigung, d.h. ist die Aktuatoreinrichtung inaktiv, was auch durch einen Ausfall der Aktuatoreinrichtung hervorgerufen werden kann, geht die Trennfläche automatisch in ihren stabilen Zustand zurück.

Vorzugsweise nimmt die mono-stabile Trennfläche in ihrem stabilen Zustand eine aus dem Spaltbereich zurückgezogene Position ein, bei der der Zusatzflügel unter Schließen des Spaltbereichs an den Hauptflügel einfahrbar ist, und die mono¬ stabile Trennfläche nimmt bei durch Ausfahren des Zusatzflügels freigegebenem Spaltbereich durch bzw. während der Betätigung der Aktuatoreinrichtung eine vorgeschobene Position ein, in der sie das Wirbelströmungsgebiet zumindest teilweise von der Spaltströmung abtrennt oder deren Raum einnimmt. Dies hat den Vorteil, dass beim Ausfall der Aktuatoreinrichtung die Trennfläche automatisch in ihre zurückgezogene Position kehrt, um das Einfahren des

Zusatzflügels im Notfall problemlos zu ermöglichen. Letzteres muss auf Grund von entsprechenden Sicherheitsanforderungen an Verkehrsflugzeuge gewährleistet sein.

Zweckmäßigerweise ist die mono-stabile Trennfläche aus einem Material mit federnd elastischen Struktureigenschaften ausgebildet. Alternativ oder ergänzend können zusätzliche Einrichtungen, insbesondere eine Federeinrichtung (Springfeder, Schaum oder dergleichen), bereitgestellt sein, unter deren Einwirkung die Trennfläche automatisch in ihren stabilen Zustand zurückkehrt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Trennfläche eine bi-stabile (n = 2) Fläche, die zwei stabile Zustände aufweist, zwischen denen sie durch Betätigung der Aktuatoreinrichtung verlagerbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Aktuatoreinrichtung nur zum Verlagern der Trennfläche von einem stabilen in den anderen stabilen Zustand aktiviert werden muss. Die beiden stabilen Zustände bleiben jeweils ohne Einwirkung der Aktuatoreinrichtung bzw. ohne Einwirkung von Stellkräften erhalten, was die Steuerung der Aktuatoreinrichtung vereinfacht und gegebenenfalls deren Stromverbrauch reduziert.

Vorzugsweise ist diese Ausführungsform so ausgebildet, dass die bi-stabile Trennfläche in ihrem einen stabilen Zustand eine aus dem Spaltbereich zurückgezogene Position einnimmt, bei der der Zusatzflügel unter Schließen des Spaltbereichs an den Hauptflügel einfahrbar ist, und dass die bi-stabile Trennfläche bei durch Ausfahren des Zusatzflügels freigegebenem Spaltbereich in ihrem anderen stabilen Zustand eine vorgeschobene Position einnimmt, in welcher sie das Wirbelströmungsgebiet zumindest teilweise von der Spaltströmung abtrennt oder deren Raum einnimmt. Die Ausfallsicherheit wird bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise dadurch gewährleistet, dass beim

Noteinfahren des Zusatzflügels dieser gegen die ausgefahrene bzw. vorgeschobene Trennfläche drückt, was dazu führt, dass die Trennfläche quasi „umschnappt" und in ihren anderen stabilen Zustand, dem eingefahrenen bzw. zurückgezogenen übergeht.

Vorteilhafterweise lassen sich die beiden stabilen Zustände der bi-stabilen Trennfläche durch federnd elastische Struktureigenschaften der Trennfläche, durch Rastereinrichtungen - wie sie beispielsweise bei Fahrradschaltungen verwendet werden - und/oder durch getrennte Einrichtungen, insbesondere eine Federeinrichtung, selbständig einstellen.

Gemäß weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist die Trennfläche eine n- stabile (n > 3) Fläche, die n (n > 3) stabile Zustände einzunehmen in der Lage ist, zwischen denen sie durch Betätigung der Aktuatoreinrichtung verlagerbar ist. Zweckmäßigerweise beträgt n 3, 4, 5 ... oder 10.

Zweckmäßigerweise nimmt die n-stabile Trennfläche in mindestens einem ihrer stabilen Zustände eine aus dem Spaltbereich zurückgezogene Position ein, bei der der Zusatzflügel unter Schließen des Spaltbereichs an den Hauptflügel einfahrbar ist, wobei die n-stabile Trennfläche bei durch Ausfahren des

Zusatzflügels freigegebenem Spaltbereich in mindestens einem ihrer anderen stabilen Zustände eine vorgeschobene Position einnimmt, in der sie das Wirbelströmungsgebiet zumindest teilweise von der Spaltströmung abtrennt oder deren Raum einnimmt.

Bei der n (n > 3) stabilen Trennfläche lassen sich die n-stabilen Zustände zweckmäßigerweise durch Rasereinrichtungen, wie bereits im Zusammenhang mit einer bi-stabilen Trennfläche erwähnt, und/oder durch zusätzliche Einrichtungen,

insbesondere eine Federeinrichtung (Springfeder, Schaum oder dergleichen), automatisch einstellen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Trennfläche eine das Wirbelströmungsgebiet zumindest teilweise abdeckende Fläche, die entlang einer in Spannweitenrichtung verlaufenden Linie zumindest einseitig gelenkig gelagert oder zumindest einseitig fest eingespannt ist.

Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Trennfläche eine das Wirbelströmungsgebiet zumindest teilweise oder ganz abdeckende Fläche, die beidseitig entlang in Spannweitenrichtung verlaufender Linien gelagert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hiervon kann die Abmessung der Trennfläche zwischen den in Spannweitenrichtung verlaufenden Linien, entlang derer die Trennfläche gelagert ist, größer als der gegenseitige Abstand dieser Linien sein.

Dabei kann, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die Trennfläche an beiden Seiten entlang der in Spannweitenrichtung verlaufenden Linien gelenkig gelagert sein.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Trennfläche an einer Seite fest eingespannt und an der anderen Seite entlang einer in Spannweitenrichtung verlaufenden Linie gelenkig gelagert.

Gemäß einer weiteren Alternative ist die Trennfläche auch beidseitig entlang in Spannweitenrichtung verlaufender Linien fest eingespannt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Trennfläche durch ein biegeweiches Flächenmaterial gebildet.

Das Flächenmaterial kann ein biegeweiches Metallblech, ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK), ein faserverstärktes Polymer oder ein faserverstärktes Elastomer sein.

Die Aktuatoreinrichtung kann ein Drehaktuator sein, der an mindestens einer Seite, an der die Trennfläche entlang der in Spannweitenrichtung verlaufenden Linien gelagert ist, zur Verlagerung der Trennfläche zwischen dem mindestens einen stabilen Zustand und dem mindesten einen weiteren Zustand mit dieser gekoppelt ist.

Die Aktuatoreinrichtung kann auch ein Linearaktuator sein, der mit der Trennfläche zur Verlagerung derselben zwischen dem mindestens einen stabilen Zustand und dem mindestens einen weiteren Zustand gekoppelt ist.

Die Aktuatoreinrichtung kann aber auch ein Fluidaktuator sein, der mit der Trennfläche zur Verschiebung derselben zwischen dem mindestens einen stabilen Zustand und dem mindestens einen weiteren Zustand gekoppelt ist, wobei der Fluidaktuator einen fluidbeaufschlagbaren Verdrängungskörper umfasst, der im Wirbelströmungsgebiet angeordnet ist.

Die Aktuatoreinrichtung kann durch Stellmotor, Elektromotor oder Elektromagnet angetrieben sein.

Die Aktuatoreinrichtung kann aber auch ein pneumatischer oder hydraulischer Aktuator sein.

Die Aktuatoreinrichtung kann einfach oder doppelt wirkend ausgebildet sein, wobei unter doppelt wirkend zu verstehen ist, dass der Aktuator Kraftwirkungen in entgegengesetzte Richtungen hervorrufen kann; d.h. der Aktuator kann sowohl Ziehen als auch Drücken.

Die Aktuatoreinrichtung kann doppelt oder mehrfach redundant ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Alternative kann die Aktuatoreinrichtung als Seil, Hebel, Mitnahmestift oder dergleichen ausgebildet sein, wobei diese vorzugsweise mit einer Betätigungseinrichtung zum Einfahren bzw. Ausfahren der Zusatzflügel kinetisch gekoppelt sind.

Vorzugsweise ist an der Rückseite des Flügels, an dem die Trennfläche angebracht ist, eine Hohlkehle ausgebildet, in welche die Trennfläche in eine aus dem Spaltbereich zurückgezogene Position verlagerbar ist, bei der der

Zusatzflügel unter Schließen des Spaltbereichs an den Hauptflügel einfahrbar ist.

Besonders vorteilhaft ist dabei die Kontur der Trennfläche in zurückgezogener Position im wesentlichen an die Kontur der Hohlkehle angepasst.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Zusatzflügel ein Vorflügel oder eine Landeklappe.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Flugzeugflügels mit Zusatzflügeln in Form

eines Vorflügels und einer Landeklappe in ausgefahrenem Zustand, sowie der Strömungslinien der Flügel und Zusatzflügel umströmenden Luft;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Flügelvorderkante eines Hauptflügels und des Vorflügels in ausgefahrenem Zustand, wobei an der Rückseite des Vorflügels eine in den Spaltbereich zwischen Vorflügel und Hauptflügel verlagerbare Trennfläche vorgesehen ist;

Fig. 3 eine schematisierte Darstellung der vier sogenannten Eulerschen Knickfälle;

Fig. 4a) bis c) Querschnittsansichten durch einen Vorflügel mit einer in den Spaltbereich verlagerbaren bi-stabilen Trennfläche, mit verschiedenen Arten der Betätigung gemäß drei Ausführungsbeispielen der Erfindung;

Fig. 5a) bis c) Querschnittsansichten durch einen Vorflügel mit einer in den Spaltbereich verlagerbaren mono-stabilen Trennfläche, mit verschiedenen Arten der Betätigung gemäß drei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung;

Fig. 6a) bis c) Querschnittsansichten durch einen Vorflügel mit jeweils einer Trennfläche, die in den Spaltbereich verlagerbar ist, gemäß drei weiteren Ausführungsbeispielen mit verschiedenen Arten der Betätigung gemäß drei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung; und

Fig. 7a) bis c) Querschnittsansichten durch einen Vorflügel mit einer in den Spaltbereich verlagerbaren Trennfläche, die ähnlich den Ausführungsbeispielen von Figur 4 bi-stabil ausgebildet ist, mit doppelt redundanter Betätigung.

In Figur 1 ist ein Hauptflügel 2 eines Flugzeugs dargestellt, an dem Zusatzflügel in Form eines Vorflügels 1 und einer Landeklappe 11 angeordnet sind. Die Zusatzflügel 1 , 11 sind an dem Hauptflügel 2 angelenkt und unter Freigabe von Spaltbereichen 9 zwischen dem Hauptflügel 2 und dem jeweiligen Zusatzflügel 1 , 11 ausfahrbar. Die Zusatzflügel 1, 11 dienen zur Erhöhung des Auftriebs bei niedrigen Geschwindigkeiten, wie bei Start, Landung und Landeanflug. In ausgefahrenem Zustand geben die Zusatzflügel 1, 11 jeweilige Spaltbereiche 9 frei, in denen sich eine Spaltströmung 10 der zwischen dem Zusatzflügel 1, 11 und dem Hauptflügel 2 strömenden Luft und jeweilige Wirbelströmungsgebiete 12 ausbilden. Die Wirbelströmungsgebiete 12 bilden sich in Profilwölbungen 14 aus, die die Form einer Hohlkehle besitzen und dazu dienen, im eingefahrenen Zustand einen im Wesentlichen glatten Anschluss von Zusatzflügel 1, 11 und Hauptflügel 2 herzustellen. Die Wirbelströmungsgebiete 12 sind stark fluktuierend und führen zu einer ungewünschten Lärmentstehung, da über die Trennstromlinien 13 zwischen den Wirbelströmungsgebieten 12 und den Spaltströmungen 10 kontinuierlich Turbulenzballen in die beschleunigte Spaltströmung 10 gelangen.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms an einem Flugzeugvorflügel 1. Der Vorflügel 1 ist an dem Hauptflügel 2 angelenkt und unter Freigabe des Spaltbereichs 9 zwischen dem Hauptflügel 2 und dem Vorflügel 1 ausfahrbar, beispielsweise mit Betätigungseinrichtungen, die als „slat tracks" oder „flap tracks" bezeichnet sind, aber in Figur 2 nicht dargestellt sind. Dieser ausgefahrene Zustand ist in Figur 2 dargestellt ist. Der Vorflügel 1 verfügt über eine, bezogen auf die Flugrichtung, im vorderen Bereich vorgesehene äußere Beplankung 15 und eine hinter Profilwölbung 14. Die hintere Profilwölbung 14 ist in Form einer Hohlkehle 8 ausgebildet und an die Form der Flügelvorderkante 18 des Hauptflügels 2 angepasst ist, um im eingefahrenen Zustand einen im wesentlichen glatten

Übergang zu gewährleisten. Dabei ist zwischen einem ersten Gelenk 21 , das an einer in Spannweitenrichtung verlaufenden Linie (d.h. senkrecht zur Zeichenebene in Figur 2) am unteren Ende der Profilwölbung 14 vorgesehen ist, und einem zweiten Gelenk 22, das an einer ebenfalls in Spannweitenrichtung verlaufenden Linie am oberen Ende der Profilwölbung 14 vorgesehen ist, eine Trennfläche 7 angeordnet, die in Spannweiten richtung ausgedehnt ist und sich bei ausgefahrenem Vorflügel 1 zumindest teilweise entlang der Trennstromlinie 13 zwischen dem Wirbelströmungsgebiet 12 und der Spaltströmung 10 der im Spaltbereich 9 zwischen Vorflügel 1 und Hauptflügel 2 strömenden Luft erstreckt (vergleiche auch Figur 1 ).

Allgemein ist die Trennfläche 7 eine n-stabile Fläche, die mittels einer Aktuatoreinrichtung 4 zwischen mindestens einem der n-stabilen Zustände und mindestens einem weiteren Zustand verlagerbar ist. Die Konturfindung und das Kraft-Weg-Verhalten der Trennfläche 7 können beispielsweise mittels der bekannten Eulerschen Knickstabformeln (siehe auch Figur 3) bestimmt werden. Selbstverständlich können hierzu auch andere bekannte Verfahren verwendet werden.

Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Trennfläche 7 eine bi¬ stabile (n = 2) Fläche, die zwei stabile Zustände einzunehmen in der Lage ist, nämlich die in Figur 2 dargestellten Zustände 1 und 2. Im stabilen Zustand 1 nimmt die Trennfläche 7 eine aus dem Spaltbereich 9 zurückgezogenen Position ein, bei der der Vorflügel 1 unter Schließen des Spaltbereichs 9 an den Hauptflügel 2 einfahrbar ist. Bei ausgefahrenem Vorflügel 1 und damit freigegebenem Spaltbereich 9 nimmt die bi-stabile Trennfläche 7 im stabilen Zustand 2 eine in den Spaltbereich 9 vorgeschoben Position ein, d.h. die Trennfläche 7 ist im Spaltbereich 9 entlang der Trennstromlinie 13 (siehe Figur 1 ) angeordnet, um das Wirbelströmungsgebiet 12 von der Spaltströmung 10

abzutrennen und somit die Lärmabstrahlung zu vermindern. Mit anderen Worten, Zustand 1 entspricht einem aerodynamisch inaktiven Zustand, der das Einfahren des Vorflügels 1 zum Hauptflügel 2 ermöglicht und Zustand 2 entspricht einem aerodynamisch aktiven Zustand, d.h. hier ist eine aerodynamische Kontur zur Verminderung der lärmverursachenden Wirbelbildung gegeben.

Die Konturfindung der Trennflächen 7 ergibt sich aus den in Figur 3 schematisch dargestellten vier bekannten Eulerschen Knickfälle. Figur 3 zeigt diese mit den Randbedingungen eingespannt/frei (Fall 1 ), gelenkig/gelenkig (Fall 2), eingespannt/gelenkig (Fall 3) und eingespannt/eingespannt (Fall 4). Jeder dieser Fälle ist bei der vorliegenden Erfindung prinzipiell anwendbar.

In Figur 2 ist die Trennfläche 7 beidseitig über die Gelenke 21, 22 drehbar beweglich gelagert , so dass die Trennfläche 7 zwei stabile Knickzustände entsprechend Fall 2 der vier Eulerschen Knickfälle einnehmen kann. Das heißt, die Trennfläche 7 kann durch Betätigung der Aktuatoreinrichtung 4 zwischen den beiden in Figur 2 gezeigten stabilen Zuständen 1 und 2 „umschnappen", was umgangssprachlich auch als „Knack-Frosch-Prinzip" bezeichnet wird. Durch Betätigung der Aktuatoreinrichtung 4 wird folglich die Trennfläche 7 von einem stabilen Zustand in den anderen stabilen Zustand „geschaltet". Für das Verweilen im jeweiligen stabilen Zustand ist keine Aktuatorbetätigung erforderlich. Dadurch ist nicht nur die Steuerung der Aktuatoreinrichtung vereinfacht sondern im Fall eines elektrisch angetriebenen Aktuator kann auch Strom eingespart werden. Zudem kann eine ausgefahrene, d.h. sich im stabilen Zustand 2 befindende Trennfläche 7 mit elastischen Struktureigenschaften auch automatisch beim

Einfahren des Vorflügels 1 in den Zustand 1 durch Berührung mit dem Hauptflügel 2 umschnappen. Dadurch ist die Ausfallsicherheit auf technisch einfache Weise gewährleistet, so dass im Notfall das Einfahren des Vorflügels 1 nicht durch die Trennfläche 7 behindert wird.

Zweckmäßigerweise besteht die bi-stabile Trennfläche 7 aus einem biegeweichen Flächenmaterial. Dabei sind die Abmessung der Trennfläche 7 zwischen den in Spannweitenrichtung verlaufenden Linien, entlang derer die Trennfläche 7 an den Gelenken 21 , 22 gelagert ist, vorzugsweise größer als der gegenseitige Abstand dieser Linien. Außerdem ist es vorteilhaft, das die Kontur der Trennfläche 7 in zurückgezogener Position (Zustand 1 ) im wesentlichen der Kontur der Hohlkehle 8 entspricht.

In Figur 4 sind drei mögliche Arten der Betätigung der Trennfläche 7 mittels Aktuatoreinrichtungen 3, 4 bzw. 5 dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4a) ist die Aktuatoreinrichtung 3 ein Drehaktuator, der an einer Seite, an der die Trennfläche 7 am Gelenk 21 gelagert ist, zur Betätigung der Trennfläche 7 mit dieser gekoppelt. Durch Drehung des Drehaktuators 3 in den beiden durch Pfeile gekennzeichneten Richtungen kann die Trennfläche 7 vom Zustand 1 in den Zustand 2 gebracht werden und umgekehrt. Der Aktuator ist in diesem Fall doppelt wirkend, da er Kraftwirkungen in verschiedenen Richtungen hervorruft.

In Figur 4b) ist die Aktuatoreinrichtung 4 ein Linearaktuator, der mit der Trennfläche 7 so gekoppelt ist, dass sie, wie durch die beiden Pfeile gekennzeichnet, von dem einen stabilen Zustand 1 in den anderen stabilen Zustand 2 verlagerbar ist und umgekehrt.

In Figur 4c) ist die Aktuatoreinrichtung 5 pneumatisch oder hydraulisch betätigt mittels eines Fluids, mit dem ein Verdrängungskörper 16 vergrößert oder verkleinert werden kann, wie durch die Pfeile gezeigt. Auch hierdurch kann die Trennfläche 7 zwischen den beiden stabilen Zuständen 1 und 2 verlagert werden.

Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms am Vorflügel 1 eines Flugzeugs mit jeweils unterschiedlichen Aktuatoreinrichtungen, wobei eine mono-stabile (n = 1) Trennfläche 7 zum Einsatz kommt. Hier ist die Trennfläche 7 am unteren Ende der Profilwölbung 14 mittels eines ersten Gelenks 21 entlang einer in Spannweitenrichtung verlaufenden Linie gelagert, während sie an ihrer andere Seite am oberen Ende der Profilwölbung 14 entlang einer in Flügelrichtung verlaufenden Linie fest eingespannt ist. Hierdurch ergibt sich eine mono-stabile (n = 1 ) Anordnung der Trennfläche 7 ähnlich dem in Figur 3 gezeigten dritten

Eulerschen Knickfall. Die Trennfläche 7 nimmt selbständig einen stabilen Zustand ein, in dem sie sich in einer aus dem Spaltbereich 9 in die Profilwölbung 14 zurückgezogenen Position befindet, so dass ein Einfahren des Vorflügels 1 an den Hauptflügel (in Figur 5 nicht dargestellt) möglich ist. Ist der Spaltbereich 9 durch Ausfahren des Vorflügels 1 freigegeben, kann die Trennfläche 7 durch Betätigung der Aktuatoreinrichtung 3, 4 bzw. 5 in eine vorgeschobene Position gebracht werden, in welcher sie das Wirbelstromgebiet 12 (vergleiche Figur 1 ) abtrennt bzw. einnimmt. Dabei wird die Trennfläche 7 solange in dieser vorgeschobenen Position gehalten wie die Aktuatoreinrichtung 3, 4 bzw. 5 aktiv ist. Endet die Betätigung der Aktuatoreinrichtung 3, 4 bzw. 5 oder fällt die Aktuatoreinrichtung 3, 4 bzw. 5 aus, geht die Trennfläche 7 automatisch in ihren stabilen Zustand, d.h. in die zurückgezogene Position zurück. Dadurch wird auf sehr einfache Weise ein zuverlässiges Ausfallverhalten erreicht, so dass bei einem Notfall das Einfahren des Vorflügels sicher gestellt ist. Zu diesem Zweck weist die Trennfläche 7 federnd elastische Struktureigenschaften auf, was z.B. durch ein flexibles, biegeweiches Flächenmaterial erzielt wird. Zusätzlich oder alternativ können auch getrennte Einrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, insbesondere eine Federeinrichtung, um ein selbständiges Einstellen des stabilen Zustande zu bewirken.

Die Aktuatoreinrichtung kann wiederum ein Drehaktuator sein, Figur 5a), der im Bereich des Gelenks 21 mit der Trennfläche 7 gekoppelt ist. Bei dem in Figur 5b) gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aktuatoreinrichtung 4 ein Linearaktuator, der mit der Trennfläche 7 derart gekoppelt ist, dass diese bei Betätigung des Linearaktuators 4 von ihrem zurückgezogenen stabilen Zustand in den vorgeschobenen Zustand verlagert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 5c) schließlich ist die Aktuatoreinrichtung 5 ein hydraulischer oder pneumatischer Fluidaktuator, der durch einen im Wirbelströmungsgebiet 12 (siehe Figur 1) angeordneten Verdrängungskörper 16 gebildet ist. Durch Vergrößerung des

Verdrängungskörpers mittels in diesen einströmenden Fluids wird die Trennfläche 7 aus der zurückgezogenen Position in die vorgeschobene Position gebracht.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiele einer Anordnungen zur Minderung des aerodynamischen Lärms eines Vorflügels 1 mit jeweils unterschiedlichen Aktuatoreinrichtungen, wobei eine Trennfläche 6 vorgesehen ist, die sich nur teilweise entlang der Trennstromlinie 13 zwischen dem Wirbelströmungsgebiet 12 und der Spaltströmung 10 (siehe Figur 1 ) erstreckt. Die Trennfläche 6 ist wiederum mono-stabil (n =1) ausgebildet, so dass sie selbständig einen stabilen Zustand einnimmt, bei dem sie aus dem Spaltbereich 9 in die Profilwölbung 14 zurückgezogen ist, so dass der Vorflügel 1 unter Schließen des Spaltbereichs 9 an den Hauptflügel 2 einfahrbar ist. Mittels Aktuatoreinrichtung 3, 4 bzw. 5 kann die Trennfläche 6 in eine vorgeschobenen Position gebracht werden, in der sie das Wirbelströmungsgebiet 12 teilweise von der Spaltströmung 10 abtrennt. Nach dem Ende der Betätigung der Aktuatoreinrichtung 3, 4 bzw. 5 kehrt die Trennfläche 6 selbstständig, beispielsweise durch Einwirkung einer in Figur 6 nicht dargestellten Feder, in ihren stabilen Zustand, d.h. in die zurückgezogene Position zurück. Als Aktuatoreinrichtungen können wiederum ein Drehaktuator 3, Figur 6a), ein

Linearaktuator 4, Figur 6b), bzw. ein fluidischer, d.h. pneumatischer oder hydraulischer Aktuator, Figur 6c), zum Einsatz kommen.

In Figur 7 sind drei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt, welche hinsichtlich der Ausbildung der Trennfläche 7 den in Figur 4 dargestellten

Ausführungsbeispielen entsprechen. Es handelt sich also um eine bi-stabil gelagerte Trennfläche 7, die wie im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert, zwischen den zwei stabilen Zuständen 1 und 2 verlagerbar ist.

Wie dargestellt, sind die Aktuatoreinrichtungen jeweils doppelt redundant ausgebildet.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 7a) sind zwei Drehaktuatoren 3a, 3b vorgesehen, die an beiden Seite der Trennfläche 7 im Bereich der Gelenke 21 bzw. 22 mit der Trennfläche 7 zu deren Verlagerung zwischen den beiden stabilen Zuständen 1 und 2 gekoppelt sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 7b) sind zwei parallel geschaltete Linearaktuatoren 4a, 4b vorgesehen, die mit der Trennfläche 7 zur Verlagerung derselben zwischen den beiden stabilen Zuständen 1 und 2 gekoppelt sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 7c) sind zwei fluidische, also hydraulisch oder pneumatisch wirkende Aktuatoren 5a, 5b vorgesehen, die bei ihrer Betätigung die Trennfläche 7 zwischen dem stabilen Zustand 1 und dem stabilen Zustand 2 verlagern.

Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Drehaktuatoren 3; 3a, 3b und die Linearaktuatoren 4; 4a, 4b durch Stellmotoren oder durch

Elektromagneten angetrieben sein oder pneumatisch oder hydraulisch betätigt sein.

Gemäß einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Alternative kann die Aktuatoreinrichtung für eine mono-stabile, bi-stabile oder n (n > 3) stabile

Trennfläche auch in Form eines Seils, entsprechender Hebel oder Mitnahmestifte ausgebildet sein, die gegebenenfalls kinematisch mit einer Betätigungseinrichtung (engl, „slat track" oder „flap track) zum Einfahren bzw. Ausfahren des Zusatzflügels gekoppelt sind. Derartige Betätigungseinrichtungen sind üblicherweise fest mit dem Zusatzflügel verbunden und im Hauptflügel beweglich gelagert. Durch eine entsprechende Kopplung kann ein besonders einfacher Aktuatormechanismus erzielt werden.

In den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist neben einer mono- stabilen und bi-stabilen Ausbildung der Trennfläche 6; 7 auch eine n-stabile (n > 3) Ausgestaltung möglich, bei der die Trennfläche 6; 7 n (n > 3) stabile Zustände einnehmen kann, zwischen denen sie durch Betätigung der Aktuatoreinrichtungen 3; 3a, 3b; 4; 4a, 4b bzw. 5; 5a, 5b verlagerbar ist. Dabei nimmt die n-stabile Trennfläche 6; 7 in mindestens einem ihrer stabilen Zustände eine aus dem Spaltbereich 9 zurückgezogene Position ein, bei der der Zusatzflügel 1 unter Schließen des Spaltbereichs 9 an den Hauptflügel 2 einfahrbar ist, und wobei die n-stabile Trennfläche 6; 7 bei durch Ausfahren des Zusatzflügels 1 frei gegebenen Spaltbereich 9 in mindestens einem ihrer anderen stabilen Zustände eine vorgeschobene Position einnimmt, in welcher sie das Wirbelströmungsgebiet 12 zumindest teilweise von der Spaltströmung 10 abtrennt oder deren Raum einnimmt.

Die stabilen Zustände der Trennfläche 6; 7 können durch die strukturellen Eigenschaften des die Trennfläche 6; 7 bildenden Flächenmaterials und/oder

durch zusätzlich vorgesehene, mit der Trennfläche 6; 7 gekoppelte Einrichtungen, z.B. Federeinrichtungen gebildet sein. Alternativ können auch zusätzlich vorgesehene fluidisch, also hydraulisch oder pneumatisch betätigte Einrichtungen vorgesehen sein, durch welche die Trennfläche 6; 7 in den jeweiligen stabilen Zuständen gehalten wird. Bei einer bi-stabilen oder n (n > 3) stabilen Trennfläche bietet sich zudem ein Rastermechanismus ähnlich dem einer Fahrradschaltung an, um zwischen den stabilen Zuständen zu „schalten".

Die einseitig gelagerte Trennfläche 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 6 kann, im Falle einer einseitigen drehbaren Lagerung durch ein starres

Flächenmaterial, also im wesentlichen eine Platte, gebildet sein oder durch ein biegeweiches Flächenmaterial. Im Falle einer beiderseitig gelagerten Trennfläche 7, welche durch „Umschnappen" zwischen den einzelnen stabilen Zuständen verlagert wird, ist die Trennfläche 7 durch ein biegeweiches Flächenmaterial gebildet. Das Flächenmaterial der Trennfläche 6; 7 kann ein Metallblech, ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), ein karbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), ein faserverstärktes Polymer oder ein faserverstärktes Elastomer sein, sowohl im Falle eines starren Flächenmaterials als auch im Falle eines biegeweichen Flächenmaterials.

In den Figuren wurden Ausführungsbeispiele erläutert, bei denen die Anordnung zur Minderung des aerodynamischen Lärms an einem Vorflügel 1 verwirklicht wurde. Die entsprechenden Maßnahmen können jedoch auch dann umgesetzt werden, wenn der Zusatzflügel eine Landeklappe 11 ist. In diesem Falle ist die Profilwölbung 14, in welcher die Trennfläche 6; 7 vorgesehen ist, an der Rückseite des Hauptflügels 2 angeordnet.

Bezuqszeichenliste

1 Zusatzflügel (Vorflügel)

2 Hauptflügel

3; 3a; 3b Aktuatoreinrichtung

4; 4a; 4b Aktuatoreinrichtung

5; 5a; 5b Aktuatoreinrichtung

6 Trennfläche

7 Trennfläche

8 Hohlkehle

9 Spaltbereich

10 Spaltströmung

11 Zusatzflügel (Landeklappe)

12 Wirbelströmungsgebiet

13 Trennstromlinie

14 Profilwölbung

15 äußere Beplankung

16 Verdrängungskörper

18 Hauptflügelvorderkante

21 Gelenk

22 Gelenk