Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack aus textilem Material mit reduziertem aerodynamischen Schleppwiderstand

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack aus textilem Material mit reduziertem aerodynamischen Schleppwiderstand, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Derartige Luftschleppsäcke, die gewöhnlich aus natur- oder kunsttextilem Material bestehen, dienen als von einem Flugzeug nachgeschleppte Luftschleppziele, die für das Übungsschießen auf fliegende Ziele benutzt werden, wobei eine in das Schleppziel eingebaute Trefferlagesensorik den Passaceort vorbeifliegender Geschosse erfaßt und als Trefferanzeige am Erdboden zur Anzeige bringt. Neben sogenannten weichen Schleppzielen aus textilen Materialien sind auch sogenannte harte Schleppziele gebräuchlich. Letztere sind als starre Schleppkörper ausgebildet.

[0003] Die bekannten weichen Schleppziele sind vorwiegend Schleppsäcke der gattungsgemäßen Art, die durch den Staudruck der anströmenden Luft aufgeblasen und formstabil gehalten werden und gegenüber starren Schleppkörpern Kostenvorteile bieten sowie eine größere Sicherheit gegen Schäden beim Aufschlag abgeschossener oder abgerissener Schleppziele, die diese am Boden verursachen könnten.

[0004] Der Nachteil der Luftschleppsäcke gegenüber den Schleppkörpern besteht darin, daß sie keine Möglichkeit bieten, Rauchpatronen mitzuführen, die nach Fernzündung das Schleppziel markieren. Die eindeutige Sichtbarkeit eines Zielkörpers ist jedoch eine unverzichtbare Sicherheitsforderung, um eine Verwechslung des Schleppzieles mit dem Schleppflugzeug unter allen Umständen auszuschließen. Daher müssen Luftschleppsäcke zur Erzielung einer ausreichenden Sichtbarkeit und damit Unterscheidungsfähigkeit in wesentlich größeren Abmessungen hergestellt werden als Schleppkörper. Diese relativ großen Abmessungen haben jedoch den Nachteil des erhöhten Luftwiderstandes, der bei gegebener Schleppgeschwindigkeit in der Regel zehn- bis zwanzigmal größer ist als derjenige von Schleppkörpern. Der Schleppwiderstand ist aber maßgeblich für die maximale Einsatzgeschwindigkeit eines Schleppzieles, da die Zugfestigkeit der Schleppseile und die Triebwerksschubkraftreserven des Schleppflugzeuges Leistungsgrenzen besitzen.

[0005] Der hohe Schleppwiderstand bisher gebräuchlicher Schleppsäcke kommt aber nicht nur durch deren große Dimensionen zustande, sondern auch durch die aerodynamisch ungünstige Formgebung und Strömungsführung. Diese Formgebung ist dadurch gekennzeichnet, daß die in etwa kreiszylindrischen Schleppsäcke vorne offen und am hinteren Ende nach Art eines Zylinderbodens flach abgeschlossen sind. Die Anströmung dringt in die Frontöffnung, die durch zahlreiche gleich-lange Schnüre, die sogenannte Spinne, senkrecht zur Anströmung offengehalten wird, ein und bläst den Schleppsack durch den Staudruck auf. Die Zugschnüre sind zum Schleppseil hin gebündelt und mit diesem durch eine Seilkupplung verbunden.

[0006] Bei dieser praxisüblichen Bauart der Schleppsäcke entstehen im Frontbereich sowie am Heck erhebliche Luftturbulenzen, die die wesentliche Ursache des hohen Schleppwiderstandes sind. Insbesondere kommt es an der nahezu senkrecht zur Sacklängsachse stehenden heckseitigen Bodenwand zu Strömungsabriß und Verwirbelungen über die gesamte Fläche.

[0007] Bei der gebräuchlichen Verwendung einer akustischen Treffersensorik im vorderen Schleppsackbereich ist es erforderlich, die frontseitigen Luftturbulenzen und damit die akustischen Störgeräusche zu vermindern. Dies wird mit Hilfe eines Kranzes relativ kleiner, radialer Löcher in der hinteren Sackwand erreicht, durch die ein Teil der Anströmung hindurchtritt, so daß die frontseitigen Turbulenzen vermindert werden. Das seitliche Ausblasen der Luft aus diesen Löchern vergrößert zwar den Schleppwiderstand, wirkt sich jedoch vorteilhaft auf die Fluglage-Stabilität aus, da solche Schleppsäcke als Folge unsymmetrischer Herstellungstoleranzen gewöhnlich um ihre Längsachse rotieren. Diese Rotation ist wegen der laufend wechselnden Orientierung und betriebswidrigen seitlichen Anströmung der akustischen Treffersensoren jedoch unerwünscht.

[0008] Man hat nun festgestellt, daß Schleppsäcke mit dem genannten seitlichen, heckseitigen Lochkranz langsamer rotieren als ohne einen solchen Kranz, weil die seitlich austretenden Luftstrahlen eine rotationsdämpfende Wirkung haben. Das Problem des zu großen Luftwiderstandes wird jedoch auch mit solchen Schleppsäcken nicht gelöst, da die Schleppsackabmessungen etwa so groß bleiben müssen wie bei Säcken ohne Hecklochkranz.

[0009] Zwar ist es gelungen, eine rotationsdämpfende Wirkung dadurch zu erhalten, daß die Schleppsackform von vorne nach hinten leicht konisch aufgeweitet ist. Dadurch vergrößert sich jedoch der Luftwiderstand. Die Herstellung derartig konisch ausgebildeter Luftsäcke wirft jedoch im Hinblick auf die Anforderungen bezüglich Genauigkeit und Symmetrie Probleme auf, da solche Schleppsäcke aus trapezförmigen Textilstoffzuschnitten zusammengenäht werden, wobei sich regelmäßig nicht-parallele Webfaserverläufe entlang den Nähten ergeben.

[0010] Ein Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack der eingangs erwähnten Art ist aus Figur 1 der GB-A-2 034 267 bekannt. Dieser Luftschleppsack ist zylindrisch ausgebildet; sein hinteres Ende ist mittels einer Bodenwand verschlossen. Im Bereich der zylindrischen Sackwandung sind Austrittsöffnungen vorgesehen. Die Luftaustrittsöffnungen sind vollständig radial nach außen gerichtet. Bei dieser Anordnung ist eine doppelte Umlenkung der den Luftschleppsack verlassenden Luft erforderlich, und zwar einmal eine Umlenkung der im Innenraum des Luftschleppsackes befindlichen Luft aus der parallel zur Längsachse gerichteten Strömung in eine radial nach außen gerichtete Strömung und schließlich von der radial nach außen gerichteten Strömung in eine außerhalb des Luftschleppsackes angeordnete Strömung mit axialer Hauptkomponente, die wieder etwa parallel zur Längsachse des Luftschleppsackes ausgerichtet ist. Ferner ist aus der US-A- 2 238 876 ein Luftschleppsack bekannt, welcher an seinem hinteren Ende eine zentrale Öffnung aufweist. Die Luft kann also aus diesem Schleppsack lediglich durch die zentrale Öffnung nach außen hin entweichen. Dadurch ergeben sich am Ende des Luftschleppsackes stärkere Turbulenzen, die den Schleppwiderstand erhöhen.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack der oben erwähnten Art zu schaffen, bei dem der Schleppwiderstand geringer und gleichzeitig die Lagestabilisierung um die Längsachse verbessert ist.

[0012] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0013] Die Lösung der vorgenannten Aufgabe geht von der Beobachtung aus, daß es bei sehr hoher Fertigungsgenauigkeit des Luftschleppsackes möglich ist, diesen durch ein Massependel, beispielsweise die Anordnung der Treffersensor-Elektronik in der Schleppsackwand und damit in exzentrischer Lage, weitgehend lagestabil zu halten und auf den üblichen radialen Hecklochkranz vollständig zu verzichten und statt dessen mehrere axial orientierte Luftaustrittsöffnungen im Schleppsackheck anzuordnen, wodurch die Widerstandserhöhung durch radiale, seitliche Luftausblasung erheblich verringert oder im Grenzfall vollständig vermieden wird.

[0014] Voraussetzung für die Formstabilität des Schleppsackes ist, daß die Gesamtfläche der heckseitigen Luftaustrittsöffnungen kleiner ist als die frontseitige Lufteintrittsöffnung des Luftschleppsackes. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so treten betriebsstörende Flatterbewegungen der Schleppsackwände auf, die den Schleppwiderstand und die akustischen Störgeräusche sprunghaft erhöhen und durch örtliche mechanische Uberbeanspruchung des textilen Materials zur Zerstörung des Schleppsackes führen können.

[0015] Durch eine konvergente, d.h. sich verjüngende Formgebung des Heckteils des Luftschleppsackes wird ein widerstandsvergrößernder Strömungsabriß vermieden. Dabei wird die Durchströmung der axial orientierten Luftaustrittsöffnungen benutzt, um durch den auftretenden Staudruck die Form des Schleppsackhecks formstabil zu halten. Die turbulenzarme Geradeausführung der Durchströmung des Sackes ermöglicht in diesem Zusammenhang eine abriß- und wirbelarme Zusammenführung der austretenden Luft mit der Umströmung des Sackes im Heckbereich.

[0016] Die sich zum Schleppsackende hin verjüngende Kontur läßt sich erfindungsgemäß durch eine rotationselliptoidische Konfiguration verwirklichen. Mit zunehmend schlankerer Verjüngung des Schleppsackhecks vergrößert sich jedoch die Gefahr von Flatterbewegungen des textilen Materials am Heckende als Folge der abfallenden Differenz zwischen lokalem Innen- und Außendruck. Als Folge solcher Flatterbewegungen ergeben sich periodische Veränderungen des Durchströmquerschnitts, die die Flugstabilität, den Schleppwiderstand und den akustischen Störgeräuschpegel nachteilig beeinflussen. Zur Vermeidung solcher Flatterbewegungen läßt sich der Luftaustrittsöffnungsquerschnitt durch einen starren Ring formstabilisieren, der mit dem textilen Schleppsackheck fest verbunden, beispielsweise eingenäht ist, und zur Vermeidung seitlicher Schwingungen mittels Spannbändern an der Schleppsackwandung abgespannt werden kann.

[0017] Zur Erzielung einer hohen Fertigungsgenauigkeit und -symmetrie wird der Luftschleppsack vorzugsweise in genau zylindrischer Form gefertigt. Auf diese Weise ist es möglich, über den ganzen Umfang des Luftschleppsackes eine parallele Hauptwebfaserrichtung des textilen Stoffes konstant beizubehalten und Nahtverziehungen infolge schrägen Faserverlaufs entlang von Schleppsacknähten auf ein Minimum zu beschränken.

[0018] Ein solcher Schleppsack bietet den Vorteil der Pendelstabilisierbarkeit der Fluglage, d.h. der außeraxialen Anordnung der Treffersensor-Elektronik in der Schleppsackwandung und eines dennoch verminderten Schleppwiderstandes infolge weitgehend umlenkungs- und turbulenzarmer Luftführung. Falls eine genaue zylindrische Bauform gewählt wird, läßt sich der zusätzliche Vorteil einer einfacheren Fertigung erzielen.

[0019] Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Seitenansicht eines zylindrischen Luftschleppsackes;

Fig. 2

eine schematische Darstellung einer schwingungsverhindernden Abspannung eines starren Rings am Heckteil des in Fig. 1 gezeigten Luftschleppsackes, und

Fig. 3

eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen konisch geformten Luftschleppsackes mit einer rotationselliptoidischen Kontur des Heckteils und mehreren auf einem Kranz axialsymmetrisch angeordneten Luftaustrittsöffnungen am Heckteil.

[0020] Der beispielhaft in Fig. 1 dargestellte zylindrische Schleppsack 1 ist mit einem konischen Heckteil 2 versehen, an dessen Ende sich eine Luftaustrittsöffnung 9 befindet, die mechanisch durch einen starren Ring 12, dessen Anordnung aus Fig. 2 ersichtlich ist, verstärkt ist. Der Schleppsackzylinder 1 wird mit Hilfe von Zugschnüren 3, die an seinem frontseitigen, mit der Lufteintrittsöffnung 7 versehenen Ende angreifen und die sogenannte Spinne bilden, gezogen. Diese Zugschnüre 3 laufen an einer Seilkupplung 4 zusammen, die die Verbindung zu dem von einem Schleppflugzeug gezogenen Schleppseil 5 herstellt. Durch den Staudruck der Luftanströmung 6 wird der Schleppsack aufgeblasen und bildet die frontseitige Lufteintrittsöffnung 7.

[0021] Am Heckteil des Luftschleppsackes strömt der größte Teil der Luftanströmung als Umströmung 8 um die Außenwand des Schleppsackes herum und verbindet sich wirbelarm mit der richtungsparallelen Durchströmung 10, die aus der Luftaustrittsöffnung 9 entweicht. Zur Pendelstabilisierung einer konstanten Fluglage um die Längsachse befindet sich die Treffersensor-Elektronik in außeraxialer Anordnung 11.

[0022] Fig. 2 zeigt die schwingungsverhindernde Abspannung eines starren Ringes 12 in der Luftaustrittsöffnung mittels Zugschnüren oder -bändern 13, die durch Befestigungselemente 14, beispielsweise Ösen, an der zylindrischen Schleppsackwand 1 befestigt sind. Lage und Form des konischen Heckteils 2 werden durch diese Abspannung stabilisiert.

[0023] Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Luftschleppsack, der ein, konisch sich verjüngendes Heckteil 2 aufweist, handelt es sich nicht um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0024] Die in Fig. 3 gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsform des Luftschleppsackes weist eine konische Konfiguration 17 auf, bestehend aus einem praktisch luftundurchlässigen textilen Material. Das Heckteil 15 besitzt eine sich rotationselliptoidisch verjüngende Kontur 16. Die durch die frontseitige Lufteintrittsöffnung 19 in den Sack einströmende Luft staut sich im Sackinneren und tritt durch mehrere axialsymmetrisch angeordnete Luftaustrittsöffnungen in Form der Löcher 18 in der Sackwandung im hinteren Drittel der sich verjüngenden Kontur 16 aus. In diesem Bereich weist der Luftsack einen halb luftundurchlässigen Boden 20 auf.

[0025] Im Falle der Ausführungsform nach Fig. 3 kann der Luftschleppsack aus einem textilen Material, dessen Hauptwebfaserrichtung in axialer Richtung verläuft, bestehen.

[0026] Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist darüber hinaus die Bedingung erfüllt, daß die Gesamtfläche der Luftaustrittsöffnungen 18 kleiner ist als die Querschnittsfläche der frontseitigen Lufteintrittsöffnungen 19.

[0027] Durch die konvergente, sich verjüngende Kontur 15 des Heckteils des Luftschleppsackes wird die Turbulenz der Luftströmung im Heckbereich und damit der Luftwiderstand deutlich reduziert und damit die Einsatzfähigkeit des Schleppzieles erheblich verbessert. Diese Einsatzfähigkeit wird durch die Zugfestigkeit der Schleppseile und die Triebwerksschubreserven bzw. den Kerosinverbrauch des Schleppflugzeuges, Größen also, die vom Schleppwiderstand abhängig sind, wesentlich mitbestimmt.

Ansprüche

1. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack (17) aus textilem Material mit reduziertem aerodynamischen Schleppwiderstand,

mit einem eine Lufteintrittsöffnung (19) aufweisenden Vorderteil und

mit einem mehrere axialsymmetrische Luftaustrittsöffnungen (18) sowie einen Boden (20) aufweisenden Heckteil (15),

wobei die Gesamtfläche der Luftaustrittsöffnungen (18) kleiner ist als die Querschnittsfläche der Lufteintrittsöffnung (19),

dadurch gekennzeichnet,

daß das Heckteil (15) des Schleppsackes (17) eine sich zum Sackende hin verjüngende Kontur (16) in Form eines Rotationselliptoids aufweist und

daß die Luftaustrittsöffnungen (18) im hinteren Drittel der Kontur (16) in der Sackwandung derart ausgebildet sind, daß die Luftaustrittsöffnungen (18) in etwa axial gerichtete Luftstrahlen austreten lassen.

2. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Boden des Luftschleppsackes (17) bildende Wandung (20) zwischen dem Sackende und den Luftaustrittsöffnungen (18) aus halb luftdurchlässigem Material besteht.

3. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnungen (18) durch ein netzartiges Gewebe gebildet sind.

4. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luflaustrittsöffnungen (18) durch ein netzartiges Geflecht gebildet sind.

5. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaustrittsöffnungsquerschnitt durch einen starren Ring (12) formstabilisiert ist, der durch Zugbänder gegen die Schleppsackwandung abgespannt ist und vorzugsweise in das Schleppsackheck eingenäht ist.

6. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftschleppsack zwischen seiner Lufteintrittsöffnung (19) und seinem Heckteil (15) die Form eines Zylinders aufweist.

7. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftschleppsack zwischen seiner Lufteintrittsöffnung (19) und seinem Heckteil (15) die Form eines Kegelstumpfes (17) aufweist, der sich in Richtung auf das Heckteil (15) erweitert.

8. Hochgeschwindigkeits-Luftschleppsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwebfaserrichtung des Textilmaterials, aus dem der Luftschleppsack (17) besteht, in axialer Richtung verläuft.

Claims

1. High speed aerial tow target (17), made of textile material, with reduced towing drag, provided with a front side having an air entrance orifice (19) and provided with several axial symmetrical air outlet orifices (18) as well as a tail (15) comprising a bottom (20), wherein the whole surface ofthe air outlet orifices (18) is smaller than a cross section of the air entrance orifice (19), characterized in that the tail (15) of the tow target (17) has a contour (16) in form a rotational-ellipsoid tapering to the rear end of the bag target, and that the air outlet orifices (18) in the rear third of the contour (16) in the wall of the bag target are formed in such a manner that the air jets leaving the air outlet orifices (18) are nearly axially directed.

2. High speed aerial tow target according to claim 1, characterized in that the wall (20) forming the bottom of the aerial tow target (17) is manufactured between the end of the bag and the air outlet orifices (18) of a semi-airtight material.

3. High speed aerial tow target according to claim 1 or 2, characterized in that the air outlet orifices (18) are formed by a netlike web.

4. High speed aerial tow target according to claim 1 or 2, characterized in that the air outlet orifices (18) are formed by a netlike lattice.

5. High speed aerial tow target according to one of the forgoing claims, characterized in that the cross section of the air outlet orifice is stabilized in configurational aspects by a solid ring (12) which is kept under tension by tensioning strings fixed at the wall of the tow bag and is preferably sewed into the tail of the tow bag.

6. High speed aerial tow target according to one of the foregoing claims, characterized in that the aerial tow target has the configuration of a cylinder between the air entrance orifice (19) and its tail (15).

7. High speed aerial tow target according to one of claims 1 to 5, characterized in that the aerial tow target has the configuration of a truncated cone (17) between its air entrance orifice (19) and its tail (15) which truncated cone expands in the direction of the tail (15).

8. High speed aerial tow target according to one of the foregoing claims, characterized in that the main direction of the weaving thread of the textile material of which the aerial tow target (17) consists, extends in axial direction.

Revendications

1. Manche à air (17) apte à être remorquée à haute vitesse, réalisée en une matière textile, présentant une résistance aérodynamique de remorquage réduite,

comprenant une partie avant comportant une ouverture (19) d'entrée d'air et un embout arrière (15) comportant plusieurs ouvertures (18) de sortie d'air, disposées de façon axialement symétrique, et un fond (20),

l'aire totale des ouvertures (18) de sortie d'air étant inférieure à l'aire de section de l'ouverture (19) d'entrée d'air,

   caractérisée en ce que l'embout arrière (15) de la manche remor quée présente un contour (16) se resserrant vers l'extrémité de la manche, en forme d'un ellipsoïde de rotation,

et que les ouvertures (18) de sortie d'air sont ménagées dans le tiers arrière du contour (16), dans la paroi de la manche,

et que les ouvertures (18) de sortie d'air produisent des jets d'air sortant orientés à peu près axialement.

2. Manche à air apte à être remorquée à haute vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi (20) formant le fond de la manche remorquée (17), entre l'extrémité de la manche et les ouvertures (18) de sortie d'air, est réalisée en une matière semi-perméable à l'air.

3. Manche à air apte à être remorquée à haute vitesse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les ouvertures (18) de sortie d'air sont constituées par un tissu en forme de filet.

4. Manche à air apte à être remorquée à haute vitesse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les ouvertures (18) de sortie d'air sont constituées par un treillis en forme de filet.

5. Manche à air apte à être remorquée à haute vitesse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la forme et l'aire de section de l'ouverture de sortie d'air sont stabilisées par un anneau rigide (12), qui est rattaché à la paroi de la manche au moyen de tendeurs et est de préférence cousu dans l'embout arrière de la manche.

6. Manche à air apte à être remorquée à haute vitesse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la manche remorquée présente, entre l'ouverture (19) d'entrée d'air et l'embout arrière (15), la forme d'un cylindre.

7. Manche à air apte à être remorquée à haute vitesse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la manche remorquée présente, entre l'ouverture (19) d'entrée d'air et l'embout arrière (15), la forme d'un cône tronqué (17) s'évasant en direction de l'embout arrière (15).

8. Manche à air apte à être remorquée à haute vitesse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'orientation principale des fibres de la matière textile, à partir de laquelle est réalisée la manche remorquée (17), est axiale.

Zeichnung