CH715174B1 - Luftfahrzeug. - Google Patents

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CH715174B1 CH00681/19A CH6812019A CH715174B1 CH 715174 B1 CH715174 B1 CH 715174B1 CH 00681/19 A CH00681/19 A CH 00681/19A CH 6812019 A CH6812019 A CH 6812019A CH 715174 B1 CH715174 B1 CH 715174B1
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Abstract

Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug (10) mit den folgenden Merkmalen bereit: Das Luftfahrzeug (10) weist eine Batterie (11), eine Tragfläche (12) und Wärmeleitelemente auf; und die Wärmeleitelemente verbinden die Batterie (11) thermisch derart mit der Tragfläche (12), dass in der Batterie (11) entstehende Wärme sich auf die Tragfläche (12) verteilt.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, senkrecht start- und landefähiges [vertical take-off and landing, VTOL) Luftfahrzeug.
[0002] Als VTOL wird in der Luft- und Raumfahrttechnik sprachübergreifend jedwede Art von Flugzeug, Drohne oder Rakete bezeichnet, welche die Fähigkeit besitzt, im Wesentlichen senkrecht und ohne Start- und Landebahn abzuheben und wieder aufzusetzen. Dieser Sammelbegriff wird nachfolgend in einem weiten Sinne verwendet, der nicht nur Starrflügelflugzeuge mit Tragflächen, sondern ebenso Drehflügler wie Hub-, Trag-, Flugschrauber und Hybride wie Verbundhub- oder Kombinationsschrauber sowie Wandelflugzeuge einschliesst. Erfasst seien des Weiteren Luftfahrzeuge mit der Fähigkeit, auf besonders kurzen Strecken zu starten und zu landen [short take-off and landing, STOL), auf kurzen Strecken zu starten, aber senkrecht zu landen (short take-off and vertical landing, STOVL) oder senkrecht zu starten, aber horizontal zu landen (vertical take-off and horizontal landing, VTHL).
[0003] US 4 635 709 A schlägt zur Kühlung eines Luftfahrzeugs eine Kühlplatte unter der Tragfläche zum Ableiten von Wärme von den Elektronikkomponenten und Kühlrippen zum Ableiten der von der Kühlplatte abgegebenen Hitze in den kühlenden Luftstrom vor. Zusätzlich ist ein flüssiges Kühlmittel in Hohlräumen vorgesehen, die in der Kühlplatte unmittelbar neben den elektronischen Komponenten ausgebildet sind. Dieses flüssige Kühlmittel verdampft bei erhöhten Temperaturen, wenn der Kühlluftstrom nicht verfügbar ist, um die kalte Platte zu kühlen. Der Dampf, der durch die Verdampfung des flüssigen Kühlmittels freigesetzt wird, wird aus der Wärmeübertragungsvorrichtung durch eine hydrophobe Filtermembran, die einen Teil der Hohlräume bedeckt, ausgestossen. Die hydrophobe Membran ist für Flüssigkeiten undurchlässig, aber gasdurchlässig.
[0004] Auch EP 1 764 302 A2 offenbart ein passives Kühlsystem für einen Flügel. Das passive Kühlsystem umfasst eine dem Flügel benachbarte Fluidübertragungskammer. Ein Fluidübertragungselement und Kühlmittel sind in der Fluidübertragungskammer angeordnet. Das Fluidübertragungselement leitet einen Teil des Kühlmittels zum Flügel, der die Wärmeenergie ableitet.
[0005] Schliesslich beschreibt US 20 150 000 523 A1 ein Flugzeugbrennstofftank-Entflammbarkeitsverringerungsverfahren durch das Zuführen von Druckluft in ein Lufttrennmodul, das eine Sauerstofftrennmembran enthält. Das Verfahren umfasst das Kontaktieren der Trennmembran mit der Luftzuführung, das Eindringen von Sauerstoff aus der Luftzufuhr durch die Trennmembran und das Erzeugen von stickstoffangereicherter Luft aus dem Lufttrennmodul als Folge des Entfernens von Sauerstoff aus der Luftzufuhr. Die angereicherte Luft von dem Lufttrennmodul wird in einem Strömungswärmetauscher im Flügel gekühlt und dem Kraftstofftank zugeführt.
[0006] Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, im obigen Sinne senkrecht start- und landefähiges Luftfahrzeug gemäss dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.
[0007] Vorzüge dieser Lösung liegen in ihrer gegenüber aktiven Kühlungssystemen verringerten Komplexität sowie dem entsprechend verminderten Gewicht des resultierenden Luftfahrzeuges.
[0008] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann das Luftfahrzeug etwa mit abgeknickten oder gar wahlweise abknickbaren Tragflächen ausgestattet sein. Eine entsprechende Variante vergrössert die im Horizontalflug wirksame Flügelfläche, ohne aber die Standfläche des Luftfahrzeuges auszudehnen.
[0009] Ferner mag das Luftfahrzeug über ein schnell ladbares Batteriesystem verfügen, welches die Antriebsenergie für Senkrechtstart und -landung sowie Horizontalflug bereitstellt und eine kurzfristige Aufladung des Luftfahrzeuges im Stand ermöglicht.
[0010] Zum Antrieb des Luftfahrzeuges können hierbei anstelle freifahrender Rotoren mehrere Mantelpropeller (ducted fans) auch unterschiedlicher Grösse zum Einsatz kommen, wie sie abseits der Luftfahrttechnik etwa von Luftkissenfahrzeugen oder Sumpfbooten bekannt sind. Das den Propeller umgebende zylindrische Gehäuse vermag in einer derartigen Ausführungsform die Schubverluste infolge von Verwirbelungen an den Blattspitzen beträchtlich zu reduzieren. Geeignete Mantelpropeller mögen horizontal oder vertikal ausgerichtet, zwischen beiden Stellungen schwenkbar ausgeführt oder aus aerodynamischen Gründen im Horizontalflug durch Lamellen (louvers) abgedeckt sein. Zudem ist eine reine Horizontalschuberzeugung mittels feststehender Mantelpropeller denkbar.
[0011] Schliesslich kommt - neben einem vorzugsweise vollautonomen Betrieb des Luftfahrzeuges - bei hinreichender Qualifikation auch die Einräumung einer manuellen Kontrolle an den menschlichen Piloten in Betracht, was der erfindungsgemässen Vorrichtung eine grösstmögliche Flexibilität in der Handhabung verleiht.
[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
[0013] Die Figur zeigt die perspektivische Ansicht eines Luftfahrzeuges.
[0014] Die einzige Figur illustriert die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen batterieelektrischen Luftfahrzeuges 10, dessen Wärmehaushalt über die - im Wesentlichen auf seine beiderseitigen Flügel verteilte - Tragfläche 12 regulierbar ist.
[0015] Das Luftfahrzeug 10 weist hierzu neben einer für den Antrieb genutzten Hochvolt-Batterie 11 zeichnerisch nicht dargestellte Wärmeleitelemente auf, welche die Batterie 11 thermisch derart mit der Tragfläche 12 verbinden, dass die im Flugbetrieb in der Batterie 11 unweigerlich entstehende Wärme sich möglichst gleichmässig auf die Tragfläche 12 verteilt. Die im Flug stark umströmte Tragfläche 12 fungiert auf diese Weise als Wärmetauscher.
[0016] Als Wärmeleitelemente mögen beispielsweise Leitbleche, Silikon, Glimmer, Aluminiumoxid- oder anderweitige Keramik, Polyimid (Kapton®), Metall- oder Graphitfolie zum Einsatz kommen.

Claims (10)

1. Luftfahrzeug (10), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Luftfahrzeug (10) weist eine Batterie (11), eine Tragfläche (12) und Wärmeleitelemente auf und – die Wärmeleitelemente verbinden die Batterie (11) thermisch derart mit der Tragfläche (12), dass in der Batterie (11) entstehende Wärme sich auf die Tragfläche (12) verteilt.
2. Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – die Wärmeleitelemente umfassen Leitbleche.
3. Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – die Wärmeleitelemente umfassen Graphitfolie.
4. Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Luftfahrzeug (10) weist einen vollelektrischen Antrieb auf.
5. Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Luftfahrzeug (10) umfasst abgeknickte oder abknickbare Tragflächen.
6. Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Luftfahrzeug (10) umfasst ein ladbares Batteriesystem.
7. Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Luftfahrzeug (10) umfasst horizontal feststehende Mantelpropeller für Start und Landung.
8. Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Luftfahrzeug (10) weist Lamellen auf und – die horizontalenMantelpropeller sind mittels der Lamellen wahlweise abdeckbar.
9. Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Luftfahrzeug (10) umfasst vertikal feststehende Mantelpropeller zum Erzeugen eines Vortriebes.
10. Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Luftfahrzeug (10) ist wahlweise vollautonom steuerbar.
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