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Die
Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Luftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, ein Luftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
13.
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Die
Beschaffung von Informationen mittels Luftfahrzeugen, sei es zu
militärischen
Zwecken (Aufklärung)
oder zivilen Zwecken (Erstellung von Karten, Erforschung der Atmosphäre), erfolgt
häufig in
großen
Höhen.
Dabei soll das Luftfahrzeug möglichst
schnell diese Höhe
erreichen und sich möglichst
lange in dem Beobachtungsgebiet aufhalten können. Die Bestandteile dieses
Anforderungsprofils – große Höhe, schnelles
Aufsteigen auf die gewünschte
Flugebene, lange Aufenthaltsdauer in der Luft – stehen zueinander im Widerspruch.
Durch Einsatz eines geeigneten Triebwerkes lässt sich relativ schnell eine
große
Höhe erreichen.
Ein derartiges Triebwerk verbraucht aber große Mengen Treibstoff, die mit
dem Luftfahrzeug mitgeführt werden
müssen. Da
die Treibstoffmenge nicht beliebig erhöhbar ist, schränkt daher
ein derartiges Triebwerk die Aufenthaltsdauer im Beobachtungsgebiet
ein. Demgegenüber
wirft ein Triebwerk, welches für
große
Höhen bei geringem
Verbrauch geeignet ist, das Problem auf, dass es entweder für den Start-
und/oder Landevorgang überhaupt
nicht geeignet ist oder aber diesen so verzögert, dass der Aufstieg auf
die gewünschte Flugebene
unverhältnismäßig lang
andauert.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Antriebssystem der eingangs
genannten Art zu schaffen, welches den Betrieb eines Luftfahrzeugs
in großer
Höhe mit
einem schnellen Erreichen dieser Höhe sowie mit langer Flugdauer
erlaubt und ein hierzu geeignetes Luftfahrzeug mit entsprechenden
Steuer- und Regeleinrichtungen zu schaffen, wobei Antriebssystem
vorzugsweise auch in einem unbemannten Luftfahrzeug einsetzbar sein
soll.
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Hinsichtlich
des Antriebssystems wird die vorstehende Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
In den sich daran anschließenden Ansprüchen 2 bis
12 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu.
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Durch
das Vorsehen des Strahltriebwerkes, das insbesondere für den Startvorgang
des Luftfahrzeuges eingesetzt wird, aber auch für den Landevorgang verwendet
werden kann, sowie das Luft-Schraubentriebwerk besteht die Möglichkeit, sämtliche
Elemente des vorstehend erwähnten
Anforderungsprofils für
ein Luftfahrzeug auf einfache Weise zu realisieren. So kann das
Luftschraubentriebwerk als wirtschaftliches Triebwerk für den Marschflug
in großer
Höhe und/oder
mit großer Reichweite
eingesetzt werden, wogegen das Strahltriebwerk als leistungsstarkes
Triebwerk, das schnelle Durchfliegen des kontrollierten Luftraums
ermöglicht.
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Das
Strahltriebwerk ist ein Turbinentriebwerk, da dies eine wirtschaftlichere
Nutzung des eingesetzten Kraftstoffs bietet. Für das Turbinentriebwerk kann
Kraftstoff als Jet A1 oder als Dieselkraftstoff bekanntes Leichtöl verwendet
werden, was den Vorteil hat, dass bei einem Diesel-Kolbentriebwerk als
Luftschraubentriebwerk ein und derselbe Kraftstoff benutzt werden
kann, wodurch die Logistik für den
Einsatz des Luftfahrzeuges und die konstruktive Berücksichtigung
für Tankbehälter in
dem Luftfahrzeug erleichtert wird.
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Für die angestrebte
lange Aufenthaltsdauer ist es insbesondere aus Gründen des
Kraftstoffverbrauchs von Vorteil, dass das Luftschraubentriebwerk
ein Kolbentriebwerk ist.
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Da
das Kolbentriebwerk ein Diesel-Kolbentriebwerk ist, kann, wie bereits
vorstehend angedeutet worden ist, der gleiche Kraftstoff wir für das Turbinentriebwerk
Verweridung finden.
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Wird
das mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem
ausgerüstete
Luftfahrzeug in großer Höhe eingesetzt,
so hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Kolbentriebwerk
mit einem vorzugsweise zweistufigen Höhenlader versehen ist. Ebenso
ist es bevorzugt, in diesem Fall des Kolbentriebwerk mit einem Höhenluftkühler zu
versehen.
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Für den Einsatz
in großer
Höhe hat
es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der Propeller des
Luftschraubentriebwerks ein Höhenpropeller, vorzugsweise
ein zweiblättriger
Höhenpropeller,
ist, d. h. ein Propeller mit einem größeren Durchmesser, als er aufgrund
der unterschiedlichen Luftdichte für niedrige Flughöhen benötigt würde. In
Verbindung mit der bevorzugten Antriebssteuerung ergibt sich der
Vorteil, dass als Propeller eine Luftschraube mit einem derart großen Durchmesser
eingesetzt werden kann, dass er in Bodennähe den Boden berühren würde.
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Der
Höhenpropeller
ist vorzugsweise über ein
Untersetzungsgetriebe mit dem Kolbentriebwerk verbunden. Dies erlaubt
es in Verbindung mit dem großen
Propel lerdurchmesser einerseits, eine große Luftmasse für den Vortrieb
nur gering und damit effizient zu beschleunigen und verhindert andererseits, daß die Propellerblattspitzen
in nachteiliger Weise die Schallgeschwindigkeit erreichen.
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Um
insbesondere bei dem Vorhandensein eines Höhenpropellers eine Beschädigung des
Propellers während
des Start- und/oder Landevorganges zu vermeiden, ist es weiterhin
von Vorteil, wenn der Propeller bei abgeschaltetem Luftschraubentriebwerk
in eine horizontale Ruhestellung bringbar ist und gegebenenfalls
in dieser Stellung verriegelbar ist.
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Damit
der Motor bzw. das Triebwerk des Luftschraubentriebwerks in Betrieb
genommen werden kann, ohne daß sich
hierbei gleich der Propeller mitdreht und den Boden berührt, ist
es weiterhin von Vorteil, wenn der Propeller des Luftschraubentriebwerks über eine
schaltbare Kupplung, insbesondere über eine elektrohydraulische
Kupplung mit dem Triebwerk verbunden ist. Darüber hinaus kann die schaltbare
Kupplung als Verriegelungseinrichtung für die Verriegelung des Propellers
in seiner Ruhestellung dienen.
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Um
den Luftwiderstand im Falle eines sich in der horizontalen Ruhestellung
befindlichen Propellers zu minimieren, ist es weiterhin von Vorteil,
wenn der Propeller des Luftschraubentriebwerks eine Blattverstelleinrichtung
aufweist. Diese ermöglicht,
die Propellerblätter
in der Ruhestellung des Propeller in eine Segelstellung zu bringen.
Außerdem
erlaubt die Blattverstellung die Einstellung des besten Vortriebswirkungsgrades,
in Abhängigkeit
von Flughöhe
und Geschwindigkeit.
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Vorzugsweise
umfaßt
das Antriebssystem eine Antriebssteuerung, die mit dem ersten und
dem zweiten Triebwerk verbunden und so ausgebildet ist, daß sie in
einer Startphase nur das erste Triebwerk einschaltet und in einer Übergangsphase
zunächst das
zweite Triebwerk ein- und dann das erste Triebwerk ausschaltet.
Eine derartige automatische Antriebssteuerung stellt sicher, daß in Bodennähe nur das
erste Triebwerk benutzt wird, während
das zweite Triebwerk, beispielsweise mit einer Höhenluftschraube, erst ab einer
gewissen Höhe
eingesetzt wird, so daß eine
Zerstörung
der Höhenluftschraube vermieden
und ein effizienter Betrieb der beiden Triebwerke gewährleistet
ist. Um eine Failsafefunktion automatisch zu verwirklichen, ist
die Antriebssteuerung vorzugsweise so ausgebildet, daß sie das
erste Triebwerk bei Ausfall des zweiten Triebwerks einschaltet und
das erste Triebwerk wieder ausschaltet, falls das zweite Triebwerk
wieder in Betrieb gegangen sein sollte.
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Hinsichtlich
des Luftfahrzeuges wird die vorstehende Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruchs 13 gelöst.
In den sich daran anschließenden Ansprüchen 14
bis 41 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu. Durch den
Einsatz dieses erfindungsgemäßen Antriebssystems
lassen sich die gleichen Vorteile erzielen, wie sie vorstehend im
Zusammenhang mit dem System erläutert
worden sind.
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Um
einen geringen Aufwand für
die Fluglagesteuerung und um damit einen minimalen Leistungsbedarf
für die
Stell- bzw. Steuerorgane in dem Luftfahrzeug zu erreichen, ist es
weiterhin von Vorteil, wenn das Luftfahrzeug eine flugstabile Auslegung aufweist.
Hierdurch verringert sich die Zahl der Steuer- bzw. Regeleingriffe
deutlich, so daß das
vorstehend genannte Ziel einfach zu realisieren ist. Auch die Betriebssicherheit
des Luftfahrzeugs wird hierdurch gesteigert. Dies ist insbesondere
im Falle eines unbemannten Luftfahrzeugs von großem Vorteil.
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Grundsätzlich kann
das Strahltriebwerk an jedem beliebigen Ort am Rumpf des Luftfahrzeuges angebracht
werden. Um aber die flugstabile Auslegung zu unterstützen, hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Strahltriebwerk am Rumpfrücken, vorzugsweise
an einem hinteren Rumpfabschnitt angeordnet ist. Diese Ausgestaltung
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn im Bereich des Rumpfbuges weitere
Einrichtungen des Luftfahrzeuges untergebracht sind.
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Um
während
des Marschfluges den Luftwiderstand durch das Strahltriebwerk zu
verringern, ist es weiterhin von Vorteil, wenn das Strahltriebwerk
in einem Trieb- Werks-Aufnahmeraum
im Rumpf des Luftfahrzeuges versenkbar ist. Das Aus- und Einfahren
des Triebwerkes in den Aufnahmeraum kann durch unterschiedliche
Mittel ausgeführt
werden, beispielsweise durch eine Teleskopeinrichtung, d. h. durch
eine Einrichtung, welche das Turbinentriebwerk senkrecht zu der
Lufeinström-
bzw. Luftdurchströmungsrichtung
der Turbine ein- und ausfährt. Ebenfalls
kann eine Parallelogrammeinrichtung vorgesehen sein. Weiterhin kann
das Strahltriebwerk mittels einer Schwenkeinrichtung ein- und ausgefahren
werden, wobei die Schwenkeinrichtung das Triebwerk um eine parallel
zur Längsachse
des Luftfahrzeuges verlaufende Achse ein- und ausschwenkt.
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Um
den Luftwiderstand bei in dem Triebwerks-Aufnahmeraum versenkten
Strahltriebwerk weiter zu verringern, kann außerdem vorgesehen sein, daß der Triebwerks-Aufnahmeraum
mittels eines Deckels verschließbar
ist, wobei dieser Deckel an dem Strahltriebwerk angebracht ist.
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Zur
Unterstützung
der flugstabilen Auslegung, ist es weiterhin von Vorteil, wenn das
Triebwerk bzw. der Motor des Luftschraubentriebwerks vorzugsweise
einschließlich
Höhenlader
und Kühlung zumindest
annähernd
in Schwerpunktnähe
bzw. in der Nähe
des Auftriebsmittelpunktes im Rumpf angeordnet ist. Die Verbindung
zwischen dem Triebwerk und dem Propeller kann dann über eine
Fernwelle erfolgen, in die gegebenenfalls die schaltbare Kupplung
in Form der elektromagnetischen Kupplung eingeschaltet ist.
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Wie
bereits weiter oben dargelegt worden ist, ist für eine möglichst lange Aufenthaltsdauer
des Luftfahrzeuges in dem Beobachtungsgebiet von Vorteil, wenn der
Luftwiderstand insgesamt klein ist. Damit der Lufteinlaß für das Luftschraubentriebwerk diese
Vorgabe unterstützt,
ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Lufteinlaß als NACA-Hutze ausgebildet
ist.
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Grundsätzlich besteht
die Möglichkeit,
daß der
Propeller des Luftschraubentriebwerks am Heck angeordnet ist. Die
Anordnung des Propellers des Luftschrauben triebwerks am Rumpfbug
bietet jedoch den besten Vortriebswirkungsgrad.
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Für die Tragflügelanordnung
des erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs
kann grundsätzlich
jede bekannte Anordnung eingesetzt werden. Bevorzugt ist, daß die Tragflügel in Form
einer Schulterdeckeranordnung am Rumpf des Luftfahrzeuges angebracht sind.
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Ebenso
wie für
die Tragflügelanordnung kann
für die
Tragflügel
selbst jede bekannte Form eingesetzt werden. Hierbei ist bevorzugt,
daß die Tragflügel trapezförmig ausgebildet
sind. Diese Tragflügelgeometrie
ist vorzugsweise so zu wählen,
daß sie
eine widerstandsarme elliptische Auftriebsverteilung über die
Flügelspannweite
unterstützt.
Im Hinblick auf die angestrebte Eignung des Luftfahrzeugs für weitreichende
Höhenflüge wird
ein Tragflügel
mit großer
Streckung und einem entsprechend für den Einsatzzweck optimierten
Laminarprofil bevorzugt.
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Ist
das Strahltriebwerk am Rumpfrücken
im Bereich des hinteren Rumpfabschnittes vorgesehen, so ist es weiterhin
von Vorteil, wenn das Leitwerk als V-Leitwerk ausgebildet ist.
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Um
ein minimales Konstruktionsgewicht bei maximaler Festigkeit sowie
guter Oberflächengüte zu erzielen,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Rumpf und die Tragflächen in
Kohlefaserverbundtechnik hergestellt sind.
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Damit
das erfindungsgemäße Luftfahrzeug einen
möglichst
langen Zeitraum in der Luft innerhalb des zugewiesenen Beobachtungsgebietes
bleiben kann, ist es von Vorteil, wenn der Treibstoffverbrauch des
Luftschraubentriebwerks möglichst
gering ist. Dies kann dadurch unterstützt werden, daß das Luftfahrzeug
eine aerodynamische Auslegung mit einer Gleitzahl größer 20 besitzt,
also das Verhältnis
von Auftrieb zu Widerstand oder von Vorwärtsgeschwindigkeit zu Sinkgeschwindigkeit
besser als 20 ist. Mit anderen Worten hat das erfindungsgemäße Luftfahrzeug
auch Segelflugeigenschaften. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn
beide Triebwerke, insbesondere aber das Strahltriebwerk ausfallen.
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Prinzipiell
kann das erfindungsgemäße Luftfahrzeug
mit einem Dreibein- oder Spornradfahrwerk ausgerüstet sein. Im Hinblick auf
Erfordernisse der Sensoranordnung wird hier eine Spornradkonfiguration
bevorzugt, bei der Hauptfahrwerk und Spornrad vorzugsweise einziehbar
und das Spornrad lenkbar ist.
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Um
im Rumpf ausreichend Raum für
die Aufnahme von Nutzelektronik und/oder Elektronik für den Betrieb
des Luftfahrzeuges zur Verfügung
zu haben und um die Aerodynamik der Tragflächen nicht zu stören, hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die vorderen Fahrwerksbeine
in Gondeln aufgenommen sind, die mit Abstand unter den Tragflügeln angebracht
sind und in die gegebenenfalls das Fahrwerk einziehbar ist. Derartige
Unterflächengondeln erlauben
außerdem
die Einbringung von Sensorelementen oder sonstigen Nutzlastgruppen.
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Wie
bereits eingangs dargelegt worden ist, werden die erfindungsgemäßen Luftfahrzeuge
vorzugsweise zur Erkundung eingesetzt. Hierzu bedarf es einer Reihe
von elektronischen Einrichtungen, die an verschiedenen Stellen des
Luftfahrzeuges anzubringen sind. Häufig werden für verschiedene
Einsatzaufgaben unterschiedliche Sensoren und Elektronikmodule verwendet.
Damit diese zum einen so untergebracht werden können, daß die flugstabile Auslegung
des Luftfahrzeuges aufrecht erhalten bleibt, zum anderen aber auf
einfache Weise ausgetauscht werden können, hat es sich weiterhin
als vorteilhaft erwiesen, wenn sowohl die für den unbemannten Flug erforderliche
Betriebselektronik als auch die Nutzlastelektronik in einem Elektronik-Aufnahmeraum
unterbringbar ist, der vorzugsweise zwischen dem Rumpfbug und den
Triebwerk des Luftschraubentriebwerks vorgesehen ist.
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Die
Nutzlastelektronik kann beispielsweise eine LOROP-Einrichtung (Long
Range oblique photographie) umfassen. Die LOROP-Einrichtung kann hierbei
mit dem Sensorteil in die unterhalb des Rumpfes befindliche Außenlastmulde
eingeklinkt werden, wogegen die zugehörige Elektronik in der backbordseitigen
Nutzelektronik abteilung plaziert ist. Anstelle der LOROP-Einrichtung,
ggf. auch ergänzend
hierzu, kann eine SAR-Einrichtung (Synthetic Aperture Radar-Einrichtung)
vorgesehen sein, die dann sinngemäß mit dem Antennenteil in der
Außenlastmulde
und mit der Elektronik im backbordseitigen Nutzlastabteil angeordnet
ist.
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Für die Kommunikation
und den Datentransfer des Luftfahrzeuges mit stationären Einrichtungen oder
mobilen Einheiten insbesondere bei großen Distanzen, kann weiterhin
eine stabilisierte SAT-COM-Antenne für die Satellitenkommunikation vorgesehen
sein, die im Rumpfrücken
unter einem aerodynamisch gestalteten Radom vorzugsweise zwischen
dem Triebwerk des Luftschraubentriebwerks und dem Rumpfbug mit Rundumabstrahlmöglichkeit
angeordnet ist. Das Satellitenkommunikationssystem dient der ferngesteuerten
Flugführung über große Entfernung
und/oder der Übertragung
der gewonnenen Daten. Alternativ oder ergänzend kann weiterhin eine einziehbare
Drehantenne für
das ESM/ELINT-System vorgesehen sein, die im Rumpfbereich vorzugsweise
hinter dem Marschtriebwerk nach unten wirkend angeordnet ist.
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Antennen
für einen
Kurzstreckendatentransfer – beispielsweise
zur Durchführung
von insbesondere ferngesteuerten Start- und Landemanövern – können in
den Außenlast-
und Fahrwerksgondeln untergebracht werden.
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Die
feststehende Propellernase gestattet die Aufnahme eines EO/IR-Sensorsystems
zur Übertragung
von Bodenaufnahmen insbesondere während des Landeanflugs.
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Es
ist evident, daß bei
dem vorgegebenen Missionsprofil des erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs – nämlich Einsatz
in großer
Höhe mit
langer Dauer – einer
unbemannten Lösung
der Vorzug zu geben ist.
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Dies
bedingt, daß das
erfindungsgemäße Luftfahrzeug
durch eine Fernsteuereinrichtung fernsteuerbar ist. Hierbei kann
die Fernsteuer- und Flugbetriebselektronik in einem Elektronik-Aufnahmeraum
untergebracht sein, der vorzugsweise zwischen dem Rumpfbug und dem
Triebwerk des Luftschraubentriebwerks auf der Steuerbordseite vorgesehen ist.
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Hinsichtlich
der Antriebsteuerung wird die vorstehende Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
In den sich daran anschließenden Ansprüche 2 bis
12 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen.
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Wie
bereits an anderer Stelle kurz behandelt worden ist, kann erfindungsgemäß ein Luftfahrzeug so
gestartet werden, dass zumindest der Startvorgang mit abgeschaltetem
Luftschraubentriebwerk durchgeführt
wird. Hierdurch besteht die Möglichkeit, dass
trotz kleinem Querschnittsprofil des Rumpfes und/oder einem geringen
Abstand zur Aufstandsfläche
infolge eines kurzen Fahrwerks eine Höhenluftschraube Verwendung
finden kann, deren Durchmesser das Querschnittsprofil des Rumpfes
bzw. den durch das Fahrwerk definierten Abstand zwischen Boden und
Rumpflängsmitte
deutlich überschreitet. Für den Start
wird der Höhenpropeller
des Luftschraubentriebwerks in eine horizontale Ruhestellung gebracht
und das Strahltriebwerk für
den eigentlichen Startvorgang benutzt. Darüber hinaus wird das Strahltriebwerk
auch dazu verwendet, schnell den kontrollierten Luftraum zu überwinden.
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Nach
Erreichen einer ersten vorbestimmten Höhe kann gegebenenfalls noch
im Steigvorgang das Luftschraubentriebwerk in Betrieb genommen werden,
wobei sich das Strahltriebwerk noch in Betrieb befindet.
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Bei
Erreichen einer zweiten vorbestimmten Höhe kann das Strahltriebwerk
abgeschaltet und das Luftschraubentriebwerk in Betrieb genommen
werden oder gegebenenfalls weiter betrieben werden, wenn es bereits
in Betrieb genommen worden ist.
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Wie
bei dem sich an den Startvorgang anschließenden Steigflug kann während des
Sinkfluges vor dem Landevorgang bei Erreichen einer dritten vorbestimmten
Höhe das
Strahltriebwerk in Betrieb genommen werden, während sich das Luftschraubentriebwerk
noch in Betrieb befindet. Hat das Luftfahrzeug eine vierte vorbestimmte
Höhe erreicht, kann
das Luftschraubentriebwerk abgeschaltet und der Propeller in eine
horizontale Ruhestellung gebracht werden.
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In
diesem Zusammenhang ist grundsätzlich zu
bemerken, daß die
erste, zweite, dritte und vierte vorbestimmte Höhe jeweils die gleiche Höhe sein können, oder
aber beispielsweise paarweise die zweite und dritte bzw. erste und
vierte Höhe
die gleiche Höhe
sein können.
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Fällt während des
Marschfluges das Luftschraubentriebwerk aus, so kann das ausgeschaltete Strahltriebwerk
in Betrieb genommen werden und das Luftfahrzeug zu einer Auffangbasis
bringen. Um hierbei einen sparsamen Kraftstoffverbrauch zu erzielen,
kann weiterhin vorgesehen sein, daß das Strahltriebwerk intermittierend
betrieben wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sowie zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachstehend im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungsfiguren
erläutert.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die verwendeten Begriffe ”rechts”, ”links”, ”oben”, ”unten” sich auf
die Zeichnungsfiguren mit normal lesbarer Figurenbezeichnung und
Bezugszeichen beziehen. Hierbei ist:
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1 eine
Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Luftfahrzeug;
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2 eine
Ansicht des in 1 gezeigten Luftfahrzeuges von
vorn;
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3 eine
Seitenansicht des in 1 gezeigten Luftfahrzeuges mit
eingefahrener Strahlturbine;
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4 eine
zu 3 ähnliche
Seitenansicht des in 1 gezeigten Luftfahrzeuges mit
ausgefahrener Strahlturbine;
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5 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 4;
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6 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in 3;
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7 eine
Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges;
und
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8 eine
graphische Darstellung der verschiedenen Elektronikkomponenten in
dem erfindungsgemäßen Luftfahrzeug.
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Wie
aus den 1 und 2 hervorgeht,
ist ein erfindungsgemäßes Luftfahrzeug 10 als
ein Schulterdecker mit trapezförmigen
Tragflügeln 12 und
symmetrisch zu den Tragflächen 12 angeordnetem
Rumpf 14 ausgebildet. Die Spannweite der Tragflügel 12 ist
deutlich größer als
die Länge
des Rumpfes 14. Der Rumpf 14 besitzt einen rotationssymmetrischen
Querschnitt und hat die Form einer Zigarre mit spitz zulaufenden
Enden. Am Heck des Rumpfes 14 ist ein V-förmiges Leitwerk 16 vorgesehen.
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An
der Unterseite der Tragflächen 12 sind
jeweils beabstandet, aber symmetrisch zu dem Rumpf 14,
zwei ebenfalls zigarrenförmige
Gondeln 18 angeordnet, die sowohl zur Aufnahme eines Fahrwerkes 20 (vgl. 2 und 4)
als auch weiterer Elektronikbauteile geeignet sind, die nachstehend
noch näher
erläutert
werden.
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Weiterhin
besitzt das erfindungsgemäße Luftfahrzeug 10 zwei
unabhängige
und in ihrer Vortriebserzeugung unterschiedliche Triebwerke 22, 24. Ein
Triebwerk ist das Strahltriebwerk 22, das, wie in 3 und 4 gezeigt
ist, am Rücken
des Rumpfes 14 in einem hinteren Abschnitt angeordnet ist. Das
Strahltriebwerk 22 kann zwei unterschiedliche Positionen,
bezogen auf den Rumpf 14, einnehmen. Zum einen kann das
Strahltriebwerk 22, wie es in 3 gezeigt
ist, im Inneren des Rumpfes 14 in einem nicht weiter dargestellten
Triebwerks-Aufnahmeraum aufgenommen sein. In diesem Zustand ist das
Strahltriebwerk 22 ausgeschaltet. Darüber hinaus kann das Strahltriebwerk 22 aus
dem Triebwerks-Aufnahmeraum senkrecht nach oben ausgefahren werden,
wie es in den 2 und 4 dargestellt
ist. In diesem Zustand ist das Strahltriebwerk 22 eingeschaltet
und dient insbesondere für
den Start- und Landevorgang. Das Ein- und Ausfahren des Strahltriebwerkes 22 erfolgt
mittels einer geeigneten Teleskopeinrichtung, wodurch der Ein- und
Ausfahrvorgang raumsparend ausgeführt werden kann.
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Als
zweites Triebwerk weist das erfindungsgemäße Luftfahrzeug 10 ein
Luftschraubentriebwerk 24 auf, das aus einem zweiblättrigen
Propeller 26 und einem Diesel-Kolbenmotor 28 mit
Höhenlader und
Höhenluftkühler besteht.
Der Propeller 26 ist mit dem Diesel-Kolbenmotor 28 des
Luftschraubentriebwerkes 24 über ein Untersetzungsgetriebe
und eine Fernwelle 30 verbunden, in die gegebenenfalls
eine nicht weiter bezeichnete, schaltbare Kupplung eingesetzt sein
kann.
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Ist
das Luftschraubentriebwerk 24 ausgeschaltet, so wird der
Propeller 26, wie dies in den 1 und 4 wiedergegeben
ist, in einer horizontalen Ruhestellung angeordnet. In dieser Stellung kann
der Propeller 26 ebenfalls durch eine geeignete Verriegelungseinrichtung
verriegelt werden, welche beispielsweise in die ggf. vorhandene
Kupplung integriert ist. Diese horizontale Ruhestellung dient dazu, daß der Propeller 26 beim
Start- und Landevorgang nicht beschädigt wird.
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Wie
aus 2 hervorgeht, besitzt der Propeller 26 einen
Durchmesser, der den Abstand der Motorachse zu dem Aufstandsboden
B deutlich überschreitet.
Würde der
Propeller 26 während
des Start- und Landevorganges in Betrieb gesetzt werden, so würde er demzufolge
zerstört
werden. Es ist noch zu bemerken, daß der Durchmesser des Propellers 26 zwar
größer als
der Abstand zwischen Rumpflängsachse
und Boden B, aber kleiner als der Abstand der beiden Fahrwerksgondeln 18 zueinander
ist.
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Wie
bereits vorstehend dargelegt worden ist, weist das erfindungsgemäße Luftfahrzeug
ein Fahrwerk 20 auf, das in dem in den 1 bis 4 gezeigten
Ausführungs beispiel
als Heckfahrwerk ausgebildet ist. Das Fahrwerk 20 besitzt
zwei vordere Fahrwerksbeine 20a sowie ein am Heck angeordnetes
lenkbares Spornrad 20b, das in den Rumpf 14 eingezogen
werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Luftfahrzeug 10 kann
zu unterschiedlichen Einsatzzwecken herangezogen werden. Besonders
bevorzugt ist es, mit dem erfindungsgemäßen Luftfahrzeug 10 Erkundungsflüge durchzuführen. Hierzu
kann das erfindungsgemäße Luftfahrzeug
eine Reihe von elektronischen Baugruppen 32 enthalten,
die in einem nicht näher
bezeichneten Elektronikaufnahmeraum aufgenommen werden können, welcher
sich zwischen dem Propeller 26 und dem Dieselkolbenmotor
des Luftschraubentriebwerks 24 befindet. In 1 ist
diese zugehörige
Elektronik 32 wiedergegeben.
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Für Zwecke
der Kommunikation und des Datentransfers über weite Distanzen ist eine SAT-COM-Antenne 34 vorgesehen,
die im Rumpfrücken
zwischen dem Kolbenmotor 28 und dem Propeller 26 angeordnet
ist.
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Zur
Nutzlastelektronik zählt
eine Drehantenne 36 im Rumpfbauch hinter dem Kolbenmotor 28,
d. h. zwischen dem Kolbenmotor 28 und dem Leitwerk 16.
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Desweiteren
dient eine Tragmulde mit Einklinkvorrichtung im unteren Rumpfbereich
zur wahlweisen Anbringung eines LOROP-Sensors oder einer SAR-Antenne.
Die zugehörige
Elektronik befindet sich in einer Sensorelektronikabteilung im vorderen
Backbord-Rumpfbereich.
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Bestimmungsgemäß soll das
erfindungsgemäße Luftfahrzeug
mittels einer Fernsteuerung geflogen werden. In den 3 und 6 ist
die Ausführungsform
wiedergegeben, bei der für
Erprobungszwecke ein Pilot das Luftfahrzeug 10 fliegt.
Der Sitz des Piloten ist backbordseitig angeordnet, wie dies aus 6 ersichtlich
ist. Weiterhin ist hierzu eine Kabinenhaube 44 vorgesehen
und die Sensor-Nutzlastelektronik 48 entfernt. In den 4 und 5 ist
demgegenüber
diejenige Ausführungs form gezeigt,
bei der das Luftfahrzeug 10 mittels der bereits erwähnten Fernsteuerungseinrichtung 48 gesteuert
wird, wo dann anstelle des Platzes des Piloten die Nutzlastelektronik
installiert ist.
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In 7 ist
ein zweites Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges
gezeigt, das sich von dem in den 1 bis 6 gezeigten
Luftfahrzeug 10 dahingehend unterscheidet, daß es anstelle
eines Heckfahrwerkes 20 ein Bugfahrwerk 20' aufweist. Darüber hinaus
ist in 7 deutlich die Ein- und Ausfahrbewegung des Strahltriebwerkes 22 und
der Luftein- bzw. Luftaustritt für den
Kolbenmotor 28 des Luft-Schraubentriebwerks 24 wiedergegeben.
Bevorzugt ist jedoch das Spornfahrwerk.
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8 gibt
die elektronischen Baugruppen des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges wieder.
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Das
vorstehend erläuterte,
erfindungsgemäße Luftfahrzeug
mit dem Antriebssystem gemäß der Erfindung
kann wie folgt betrieben werden:
Nach den üblichen Startvorbereitungen
kann für
den Start des Luftfahrzeuges die Turbine 22 aus dem Turbinen-Aufnahmeraum
ausgefahren und startklar geschaltet werden. Anschließend wird
das Luftfahrzeug 10 zur Startbahn gerollt, wobei dies entweder
in der Erprobungsversion durch einen Piloten oder durch die Fernsteuereinrichtung 48 erfolgen
kann. Nach Erreichen der Abhebegeschwindigkeit beginnt das Luftfahrzeug 10 den
Steigflug mittels der Turbine 22. Nach Erreichen einer
vorgegebenen Höhe
wird bei noch laufender Turbine 22 das Luftschraubentriebwerk 24 in
Betrieb genommen. Der weitere Steigflug und insbesondere das Durchqueren
des kontrollierten Luftraumes wird zweckmäßigerweise mit breiten Triebwerken
ausgeführt,
um eine möglichst
hohe Steiggeschwindigkeit und einen möglichst kurzen Aufenthalt im
kontrollierten Luftraum zu bewirken und die deutlich darüberliegende
Missionsflughöhe
in ca. 18 bis 20 Kilometer Höhe
zügig zu
erreichen. Ist eine Kupplung zwischen dem Motor 28 und
dem Propeller 26 des Luftschraubentriebwerks 24 vorgesehen,
so kann der Motor 28 zunächst ohne Dre hung des Propellers 26 in
Gang gesetzt werden und erst bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl
der Propeller 26 durch die Kupplung mit dem Motor 28 verbunden werden.
Abweichend vom bevorzugten Parallelbetrieb von Turbine 22 und
Luftschraubentriebwerk 24 ist es möglich, daß zum Zeitpunkt des Inbetriebsetzens
des Luftschraubentriebwerks 24 die Turbine 22 abgeschaltet
und in den Triebwerks-Aufnahmeraum zurückgefahren wird.
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Mittels
des Luftschraubentriebwerks 24 und der Turbine 22 wird
das Luftfahrzeug 10 auf die gewünschte Flughöhe gebracht
und geht dort in den Marschflug über.
Die Abschaltung der Turbine 22 und der Übergang in den Marschlug, wozu
auch noch ein restlicher Steigflug zählen kann, ist bestimmt vom
jeweiligen Missionsauftrag sowie vom höhenabhängigen Leistungs- und Verbrauchscharakter
der Turbine. Fällt
während
des Marschfluges das Luftschraubentriebwerk 24 aus, so
kann die Turbine 22 wieder aus dem Triebwerks-Aufnahmeraum
ausgefahren und in Gang gesetzt werden. Um hierbei Treibstoff einzusparen,
kann der Betrieb der Turbine 22 intermittierend erfolgen.
Der Einsatz der Turbine erfolgt dann nach Maßgabe der sparsamsten Betriebsmöglichkeit
zur Erlangung einer maximalen Rückflugsstecke.
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Wie
bereits vorstehend darauf hingewiesen worden ist, ist das erfindungsgemäße Luftfahrzeug 10 so
ausgelegt, daß selbst
bei einem Ausfall der Turbine 22 und des Luftschraubentriebwerks 24 das Luftfahrzeug 10 in
einen steuerbaren Gleitflug übergeht
und damit eine Auffangsbasis erreichen kann.
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Im
Normalbetrieb verläßt das erfindungsgemäße Luftfahrzeug 10 zum
Landen zunächst
die Marschflughöhe
und sinkt auf eine Höhe,
bei der die Turbine 22 aus dem Triebwerks-Aufnahmeraum
ausgefahren und in Gang gesetzt wird. Entweder unmittelbar mit Inbetriebnahme
der Turbine 22 oder einem gewissen Zeitraum danach wird
das Luftschraubentriebwerk 24 abgeschaltet, der Propeller 26 in
die horizontale Ruhestellung gebracht und gegebenenfalls dort verriegelt
sowie die Propellerblätter
in eine Segelstellung gebracht. Mittels der Turbine 22 wird dann
der Landevorgang sowie die eigentliche Landung ausgeführt und
das Luftfahrzeug 10 gegebenenfalls in eine Standposition
gerollt. Dieser Vorgang kann vollautomatisch oder durch Einsatz
der Bodenkontrollstelle erfolgen, welche für die Fernsteuerung des Landemanövers das
Anflugsszenario mittels der im Rumpfbug befindlichen EO/IR-Anlage
optisch übermittelt
bekommt.