DE10151954A1

DE10151954A1 - Segelflugzeug mit einem Triebwerk

Info

Publication number: DE10151954A1
Application number: DE10151954A
Authority: DE
Inventors: Roland Rittner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2003-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Segelflugzeug, das von einem im Rumpf (4) angeordneten Cockpit (2) aus steuerbar ist, mit einem Triebwerk. Das Triebwerk ist ein Turbinentriebwerk (5). Es hat einen Schub zwischen 200 und 1000 N und reicht zum Eigenstart des Segelflugzeuges und/oder zur Überbrückung kurzer Distanzen aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Segelflugzeug mit einem Triebwerk.

Bekannte Segelflugzeuge mit einem Triebwerk, sogenannte Motorsegler, weisen einen Kolbenmotor und einen Propeller auf. Das Triebwerk dient dabei ausschließlich für einen Eigenstart und/oder um bei fehlender oder schwacher Thermik Distanzen zu überbrücken. Angeboten werden derartige Motorsegler zum Beispiel von den deutschen Firmen DG Segelflugzeugbau, Schempp-Hirth, Rolladen- Schneider und Alexander Schleicher.

Nachteilig ist, dass durch den Motor, den Propeller und den nötigen Treibstoff das Gewicht des Flugzeugs deutlich erhöht wird; das zusätzliche Gewicht gegenüber einem triebwerklosen Segelflugzeug beträgt dabei etwa 45-85 kg und entspricht dabei nahezu dem Gewicht eines zusätzlichen Piloten oder Passagiers. Die Möglichkeit auch schwache Thermik zum Höhengewinn des Flugzeugs auszunutzen, wird dadurch verschlechtert.

Des weiteren sind Flugzeuge mit Turbinentriebwerken bekannt. Derartige Flugzeuge sind jedoch entweder Passagierflugzeuge mit 10 und mehr Sitzen oder Militärflugzeuge. Ein Segelflug, d. h. ein Höhengewinn des Flugzeugs bei abgeschaltetem Triebwerk unter alleiniger Ausnutzung der natürlichen Thermik, ist mit diesen Flugzeugen nicht möglich. Außerdem werden Turbinentriebwerke wegen ihres im Vergleich zu einem Propellerantrieb bei Geschwindigkeiten unter etwa 500 km/h geringeren Wirkungsgrades nur bei Flugzeugen eingesetzt, deren Reisegeschwindigkeit mehr als 500 km/h beträgt.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Segelflugzeug mit einem Triebwerk anzugeben, bei dem die Gewichtserhöhung durch das Triebwerk relativ gering ist und die zusätzlichen Kosten für das Triebwerk gegenüber üblichen Triebwerken aus Kolbenmotor und Propeller reduziert sind.

Dieses Ziel wird durch ein Segelflugzeug mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.

Beim erfindungsgemäßen Segelflugzeug ist das Triebwerk als Turbinentriebwerk ausgebildet. Da Turbinentriebwerke leichter bauend ausgebildet sein können als einen vergleichbaren Schub liefernde Kolbenmotoren, resultiert die Gewichtsreduzierung. Der mit dem Turbinentriebwerk verbundene Nachteil des geringen Wirkungsgrades - insbesondere bei den für Segelflugzeuge üblichen maximal zulässigen Geschwindigkeiten von unter 400 km/h - und des dadurch bedingten erhöhten Treibstoffverbrauchs, wirken sich beim Segelflugzeug kaum nachteilig aus, da das Triebwerk primär zum Eigenstart dient und gegebenenfalls zur Überbrückung kürzerer Distanzen und demzufolge die Menge des mitgeführten Treibstoffs nach dem Start entsprechend gering ist.

Der vom Triebwerk maximal erzeugte Schub sollte im Bereich 120 N bis 1000 N liegen. Ein Schub in diesem Bereich reicht für einen Eigenstart aus und der für ein solches Triebwerk für den Eigenstart eines Flugzeuges mit einem Eigengewicht zwischen 500 kg und 1000 kg benötigte Treibstoff beträgt nur ca. 10-20 kg. Das Eigengewicht solcher Triebwerke beträgt unter 30 kg, vorzugsweise sogar unter 20 kg. Beim Start resultiert dann ein nur ca. 30 kg bis 40 kg höheres Eigengewicht gegenüber dem triebwerklosen Flugzeug. Das nach dem Start und dem damit verbundenen Treibstoffverbrauch verbleibende Mehrgewicht gegenüber dem gleichen triebwerklosen Flugzeug beträgt dann nur ca. 20-25 kg und liegt damit in einem Bereich, der dem Gewichtsunterschied verschiedener Piloten entspricht.

Entsprechend kleine und leicht bauende Turbinentriebwerke sind vom Modellbau bekannt und werden beispielsweise von Ing. Büro CAT, M. Zipperer GmbH, 79129 Stauffen unter der Bezeichnung JetCat P200 oder AMT Netherlands unter der Bezeichnung Olympus angeboten. Um Triebwerke mit einem Schub oberhalb 500 N zu realisieren, können diese bekannten Turbinentriebwerke entsprechend größer und mit zusätzlichen Kompressionsstufen ausgelegt sein.

Das Triebwerk sollte am oder im Rumpf des Segelflugzeuges angeordnet sein.

Bevorzugt ist das Triebwerk jedoch im Rumpf des Segelflugzeuges angeordnet, da es dann die Aerodynamik des Flugzeuges nicht negativ beeinflusst. Um das Triebwerk bei dessen Betrieb, also bei dessen Schuberzeugung, in Funktionsstellung aus dem Rumpf heraus zu bringen, kann das Triebwerk auf einer Ein- und Ausfahreinrichtung angeordnet sein. Durch die Ein- und Ausfahreinrichtung kann das Triebwerk - vom Cockpit gesteuert - aus dem Rumpf heraus gefahren und in den Rumpf hinein gefahren werden.

Eine weiter Gewichtsreduzierung lässt sich erreichen, wenn das Triebwerk im Rumpf fest angeordnet ist und auch bei der Schuberzeugung im Rumpf verbleibt. Das Gewicht der Ein- und Ausfahreinrichtung kann dann eingespart werden. Statt dessen sind im Rumpf dann lediglich Öffnungen zum Ansaugen von Luft und zum Ausstoßen der vom Triebwerk komprimierten Luft vorzusehen.

Weiterhin können - ebenfalls vom Cockpit gesteuert - vor die Öffnungen einschwenkbare Abdeckungen vorgesehen sein, die der äußeren Rumpfform des Flugzeuges angepasst sind. Bei abgeschaltetem Triebwerk und vor die Öffnungen geschwenkten Abdeckungen entspricht dann die äußere Oberflächenform und das gesamte aerodynamische Verhalten des Flugzeuges dem des triebwerklosen Flugzeuges gleicher Bauart, so dass die Leistungsfähigkeit des Segelflugzeuges im Segelflug nahezu vollständig der des triebwerklosen Segelflugzeuges gleicher Bauart entspricht. Für den Lufteinlass kann auch ein sogenannter NACA Einlass (7) verwendet werden der sich luftwiderstandsneutral verhält.

Um den Wirkungsgrad des Triebwerkes zu erhöhen kann das Turbinentriebwerk zusätzlich einen sogenannter Fan aufweisen, wie er von sogenannten Mantelstromtriebwerken bekannt ist. Dabei handelt es sich um einen propellerartigen Gegenstand der wegen seines größeren Durchmessers die an der Turbine seitlich vorbeiströmende Luft in Bewegung versetzt, wodurch auf Grund der geringeren Relativgeschwindigkeit zwischen der von der Turbine in Bewegung versetzte Luft und der dazu unmittelbaren Umgebungsluft und der geringeren Austrittsgeschwindigkeit der Brenngase, insgesamt ein höherer Vortriebswirkungsgrad erzeugt wird. Die Energiezuführung von der Turbine zum Fan kann sowohl mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch erfolgen. Das größere Gewicht der zusätzlichen Komponenten wird dabei durch den höheren Wirkungsgrad und die dadurch geringere mitzuführende Menge Treibstoff und einer kleineren und leichteren Turbine zum größten Teil kompensiert.

Nachfolgend werden Einzelheiten der Erfindung anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Zeichnung 1 Ein erfindungsgemäßes Segelflugzeug (1) perspektivisch.
Zeichnung 2 Eine Seitenansicht des Segelflugzeuges in teilweisem Aufriss.
Zeichnung 3 Eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Zeichnung 4 Eine Frontansicht der Ausführungsform in Zeichnung 3.
Das Segelflugzeug (1) weist ein Cockpit (2) auf, das zur Aufnahme von ein oder zwei Piloten und/oder eines Piloten und eines Passagiers ausgelegt ist. Das Segelflugzeug ist vom Cockpit (2) aus steuerbar, wofür im Cockpit unter anderem ein Steuerknüppel (3) vorgesehen ist.
Im Rumpf (4) des Segelflugzeuges (1) ist zusätzlich zum Cockpit (2) ein vom Cockpit (2) aus steuerbares, insbesondere startbares und abschaltbares, Turbinentriebwerk (5) mit einem oder mehreren Turbinenrädern und ein Treibstofftank (6) angeordnet.
Bei der Ausführungsform in den Zeichnungen 1 und 2 weist die Rumpfwand in beiden gegenüberliegenden Seitenwänden in Längsrichtung des Rumpfes je zwei hintereinander angeordnete Öffnungen (7, 8) auf. Über die Luftansaugöffnungen (7) in der Rumpfwand des Flugzeuges saugt das Turbinentriebwerk (5) Luft an und stößt diese komprimiert über eine zum Flugzeugheck gerichtete, relativ zur Ansaugöffnung (7) heckseitig angeordnete Auslassöffnung (8) zur Erzeugung des Schubes heraus.
Start und Stop des Turbinentriebwerkes (5) sind vom Cockpit (2) aus steuerbar.
Weiterhin sind in den Tragflächen (9) des Segelflugzeuges Wassertanks zur Aufnahme von Wasser vorgesehen, um in bekannter Weise das Gleitverhalten des Segelflugzeuges durch gezielte Erhöhung des Gewichtes zu verbessern bzw. durch Ablassen von Wasser das Ansprechen des Segelflugzeuges auf Thermik zu verbessern.
Die Ausführungsformen in den Zeichnungen 3 und 4 unterscheiden sich von der Ausführungsformen in den Zeichnung 1 und 2 dadurch, dass das Turbinentriebwerk (5) zum Betrieb, also im Falte der Schuberzeugung, aus dem Rumpf herausgefahren wird. Dazu ist das Triebwerk über eine Ein- und Ausfahreinrichtung (10) im Rumpf aufgenommen. Die Ein- und Ausfahreinrichtung (10) ist vom Cockpit (2) aus bedienbar, so dass die Ein- und Ausfahreinrichtung (10) vom Cockpit aus gesteuert das Triebwerk (5) aus dem Rumpf (4) zur Schuberzeugung herausfährt und, falls das Triebwerk (5) ausgeschaltet ist, in den Rumpf (4) hereinfährt.
Das Ein- und Ausfahren des Triebwerkes (5) bei Ausführungsbeispiel nach Zeichnung 3 und 4 bzw. das Öffnen und Schließen der Lufteintritts- und Austrittsöffnungen (7, 8) bei er Ausführung nach den Zeichnungen 1 und 2 kann mit dem Starter des Triebwerks (5) derart gekoppelt sein, dass ein Start des Triebwerkes (5) nur bei ausgefahrenem Triebwerk (5) oder geöffneten Abdeckungen der Luftein- und Austrittsöffnungen (7, 8) möglich ist bzw. ein laufendes Triebwerk (5) beim Einfahren des Triebwerks (5) in den Rumpf (4) oder beim Schließen der Luftein- und Austrittsöffnungen (7, 8) automatisch abgestellt wird.

Claims

1. Segelflugzeug, das von einem im Rumpf (4) angeordnetem Cockpit (2) aus steuerbar ist, mit einem Triebwerk, wobei das Triebwerk ein Turbinentriebwerk (5) ist.

2. Segelflugzeug nach Anspruch 1, wobei der maximale Schub des Turbinentriebwerkes (5) im Bereich 120 N bis 1000 N liegt.

3. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Gewicht der Turbinentriebwerkes kleiner oder gleich 30 kg beträgt.

4. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Gesamtgewicht des Segelflugzeuges einschließlich des Triebwerkes weniger als 1000 kg beträgt.

5. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-4, wobei zusätzlich ein Treibstofftank (6) mit einem Fassungsvolumen von weniger als 40 Litern vorgesehen ist.

6. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Triebwerk (5) am oder im Rumpf (4) des Segelflugzeuges angeordnet ist.

7. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-6, wobei eine Ein- und Ausfahreinrichtung (10) vorgesehen ist, durch die das Triebwerk (5) aus dem Rumpf (4) herausfahrbar und in den Rumpf (4) hineinfahrbar ist.

8. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Triebwerk (5) im Rumpf (4) angeordnet ist und der Rumpf (4) Öffnungen (7, 8) zum Ansaugen von Luft und zum Ausstoßen der vom Triebwerk (5) komprimierten Luft aufweist.

9. Segelflugzeug nach Anspruch 8, wobei Abdeckungen für die Öffnungen (7, 8) vorgesehen sind, die während des Fluges vor die Öffnungen bringbar und von den Öffnungen entfernbar sind.

10. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Segelflugzeug ein- oder zweisitzig ist.

11. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die maximal zulässige Geschwindigkeit des Segelflugzeuges unter 400 km/h beträgt.

12. Segelflugzeug nach einem der Ansprüche 1-11, wobei das Triebwerk (5) im Rumpf (4) angeordnet ist und der Rumpf (4) Ein- und Ausfahreinrichtung (10) für einen Fan oder ein Turbinentriebwerk mit Fan aufweist der die Leistung des Turbinentriebwerkes mit einem höheren Vorschubwirkungsgrad umsetzt.