Realization of an optimized wing camber by using formvariable flap structures

According to market research predictions, a large growth in the number of passengers as well as airfreight volume can be expected for the civil transport aircraft industry. This will lead to an increased competition between aircraft manufacturers. To stay competitive it will be essential to improve the efficiency of new generation of aircraft. Transonic wings of civil aircraft with their fixed geometry offer an especially large potential for improvement. Such fixed geometry wings are optimized for only one design point, characterized by the following parameters: altitude, mach number and aircraft weight. Since these vary permanently during the mission of the aircraft the wing geometry is rarely optimal. As aerodynamic investigations have shown, one possibility to compensate for this major disadvantage lies in the chordwise and spanwise differential variation of the wing camber for mission duration. This paper describes the design of a flexible flap system for an adaptive wing to be used in civil transport aircraft that allows both a chordwise as well as a spanwise differential camber variation during flight. Since both lower and upper skins are flexed by active ribs, the camber variation is achieved with a smooth contour and without any additional gaps. This approach for varying the wing's camber is designed to be used for replacement and enhancement of a given flap system. In addition, the kinematics of the rib structure allows for adaptation of the profile contour to different types of aerodynamic and geometric requirements. Die Realisierung einer spannweitig konstanten als auch differenzierten Verwölbung zur Erhöhung der aerodynamischen Effizienz bei transsonischen Verkehrs- und Transportflugzeugen erfolgt auf Basis des “Fingerkonzeptes”. Dieses Konzept beruht auf einer aktiven Rippenstruktur, deren einzelne Elemente, ähnlich wie beim menschlichen Finger, über eine kinematische Kettenanordnung sukzessive gegeneinander geneigt werden. Die Haut wird über Linearführungen gleitend zur Rippe angeordnet. Diese formvariable Klappenstruktur kann sowohl für den Ersatz eines Querruders als auch als additive Komponente einer Hochauftriebsklappe verwendet werden und ist zudem für die Nachbildung unterschiedlicher Profilkonturen geeignet. Dabei ist die Antriebseinheit strömungsgünstig strukturintern angeordnet. Zwecks einer schnellen Anpaßbarkeit wurden für alle Teilkomponenten (Rippen, Haut, Antriebseinheit) automatisierte Berechnungsverfahren aufgestellt. Im Hinbl