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Die
Erfindung betrifft ein Straßen-Luft-Fahrzeug
mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit den
Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14 und mit den Merkmalen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22.
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Straßenfahrzeuge
und Luftfahrzeuge weisen zweckbedingt voneinander abweichende, jeweils
eigene Vorzüge
auf. Mit einem Straßenfahrzeug
ist eine Fortbewegung auf Straßen
und vergleichbaren Fahrbahnen bei nahezu jedem Wetter möglich. Innerhalb
verkehrstechnisch erschlossener Gebiete sind die meisten Fahrtziele
auf dem Straßenwege
ohne weiteres erreichbar. Nachteilig ist die vergleichsweise geringe
erzielbare Durchschnittsgeschwindigkeit. Durch eine vorgegebene
Straßenführung ist
bezogen auf die Luftlinie zwischen dem Start- und dem Zielort ein
mitunter erheblicher Umweg in Kauf zu nehmen.
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Luftfahrzeuge
erreichen bei ähnlicher
Motorleistung, im Vergleich zum Straßenfahrzeug, eine relativ hohe
Reisegeschwindigkeit, wobei das Ziel zumindest näherungsweise entlang der Luftlinie
vom Startort aus erreicht werden kann. Für den Reisebetrieb nachteilig
ist die im Regelfall gegebene Notwendigkeit, für den Start bzw. für die Landung
an einen Flugplatz gebunden zu sein. Für die An- und Abreise zum bzw.
vom Flugplatz ist ein eigenständiges
Fortbewegungsmittel erforderlich. Zumindest im privaten Luftverkehr
ist eine gute und beständige
Wetterlage Vorraussetzung für
eine Flugreise. Ein unerwarteter Wetterumschwung kann die Erreichung
des Reiseziels auf dem Luftweg unmöglich machen bzw. nach einem
Flug zu einem Reiseziel einen termingerechten Rückflug verhindern. In der Praxis
bedeutet dies zumeist, daß ein
privates Luftfahrzeug für
Termine mit verbindlichem Anfangs- und/oder Rückkehrzeitpunkt nicht eingesetzt
werden kann. Unabhängig
davon erfordern die sperrigen Außenmaße eines Luftfahrzeugs beträchtliche
finanzielle und organisatorische Aufwendungen für eine Hangarierung.
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Es
ist eine Vielzahl von Ansätzen
bekannt, die Vorzüge
eines Straßenfahrzeuges
mit denen eines Luftfahrzeuges in einem kombinierten Straßen-Luft-Fahrzeug
zu vereinen, wobei Kompromisse insbesondere zwischen Flug- und Fahreigenschaften einzugehen
waren.
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Aus
der
DE 102 21 304
A1 ist ein Luftfahrzeug bekannt, welches ein dreirädriges Fahrwerk
mit einem vorderen Radpaar und einem einzelnen hinteren Rad aufweist.
Abnehmbare Tragflächen
können seitlich
an den Rumpf des Luftfahrzeuges angelegt werden, wodurch die äußeren Maße des Luftfahrzeuges
auch für
den Straßenverkehr
geeignet sind. Ein Antriebsmotor, der im Flugbetrieb eine Luftschraube antreibt,
ist bedarfsweise über
eine Kupplung mit dem hinteren Rad verbindbar, wodurch sich ein
für den
Straßenverkehr
geeigneter Radantrieb ergibt. Die Fahrwerksanordnung ist ein Kompromiß zwischen
Fahreigenschaften im Start-/Landebetrieb und im Straßenbetrieb.
Ebenso unterliegt die aerodynamische Auslegung von Rumpf, Tragflächen und
Leitwerk kompromißbedingten
Einschränkungen
hinsichtlich der für
den Straßenbetrieb
erwünschten äußeren Abmaße.
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Im
Hinblick auf den Straßenbetrieb
ist der Rumpf in Längsrichtung
kompakt aufgebaut, was einen relativ geringen Leitwerkshebelarm
(= Abstand des Gesamtmassenschwerpunktes zum Leitwerk) zur Folge
hat. Zur Erzielung einer hinreichenden Steuerbarkeit um die Querachse
ist ein entsprechend großes
Höhenleitwerk
erforderlich. Zur Stützung
der Flugstabilität
um die Querachse ist im Bereich der Rumpfnase ein sogenannter Entenflügel angebracht. Die
Anordnung ist kompliziert im Aufbau. Eine aerodynamische Abstimmung
von Entenflügel,
Hauptflügel
und Höhenleitwerk
ist schwierig und nur für
enge Betriebsgrenzen möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Straßen-Luft-Fahrzeug mit verbesserten Fahreigenschaften
im Start-/Landebetrieb und im Straßenbetrieb bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Straßen-Luft-Fahrzeug
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Straßen-Luft-Fahrzeug
mit verbesserter Flugstabilität
und Steuerbarkeit im Flugbetrieb bei gleichzeitig kompakten Außenmaßen im Straßenbetrieb
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Straßen-Luft-Fahrzeug
mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie durch ein Straßen-Luft-Fahrzeug mit
den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.
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Es
wird ein Straßen-Luft-Fahrzeug
mit einem Fahrwerk vorgeschlagen, wobei das Fahrwerk bezogen auf
eine gewöhnliche
Bewegungsrichtung einen vorderen Fahrwerksteil mit mindestens einem
vor einem Schwerpunkt des Straßen-Luft-Fahrzeugs
liegenden vorderen Rad und einen hinteren Fahrwerksteil mit mindestens
einem hinter dem Schwerpunkt liegenden hinteren Rad umfaßt. Mindestens
eines der beiden Fahrwerksteile weist eine Vorrichtung auf, mittels
derer eine Position des zugehörigen
Rades zwischen einer für
den Straßenbetrieb
vorgesehenen Fahrposition mit großem Abstand zum Schwerpunkt und
einer für
den Flugbetrieb vorgesehenen, nahe dem Schwerpunkt liegenden Start-/Landeposition veränderlich
ist. In der Fahrposition mit großem Schwerpunktsabstand ergibt
sich eine für
den Fahrbetrieb im Straßenverkehr
günstige,
vorteilhaft gleichmäßige Achslastverteilung
für gute
Kurven- und Geradeausfahreigenschaften. Beispielsweise bei der sogenannten
Taildragger-Konfiguration mit einem vorderen Hauptfahrwerk und einem
am Rumpfheck angebrachten Stütz-
oder Spornrad kann der vordere Fahrwerksteil mit den zugehörigen Rädern in seiner
Position derart verändert
werden, daß für den Flugbetrieb
die vorderen Räder
nahe am Schwerpunkt liegen. In dieser Start-/Landeposition kann während des
Startvorganges, der zunächst
auf drei Rädern
fahrend beginnt, das Heck nach einer kurzen Beschleunigungsphase
vom Boden abgehoben werden. Durch den kurzen Schwerpunktabstand
sind dazu nur geringe Höhenleitwerkskräfte erforderlich. Mit
angehobenem hinteren Rad kann das Straßen-Luft-Fahrzeug ungehindert
beschleunigen. Insbesondere ist der hintere Fahrwerksteil mit der
Vorrichtung versehen, mit der die Position des hinteren Rades bzw.
der hinteren Räder
zwischen einer hinteren, für
den Straßenbetrieb
vorgesehenen Fahrposition, und einer vorderen, kurz hinter dem Schwerpunkt
liegenden und für
den Flugbetrieb vorgesehenen Start-/Landeposition ver-änderlich
ist. In der hinteren, für
den Straßenbetrieb
vorgesehenen Fahrposition des hinteren Rades ist ein vergleichsweise
langer Radstand zwischen dem vorderen und dem hinteren Fahrwerksteil
mit deutlichem Abstand des Fahrzeugschwerpunktes zu den Achsen gegeben. Im
Straßenbetrieb
ergeben sich gute Geradeaus- und Kurvenlaufeigenschaften. Die hintere
Fahrposition des hinteren Rades ist bezogen auf den Schwerpunkt
zweckmäßig so gewählt, daß alle Achsen
im Fahrbetrieb zumindest etwa gleich belastet sind. Es ist ein zumindest
näherungsweise
neutrales Lenkverhalten möglich,
ohne daß bei
normaler Kurvenfahrt ein unerwünscht
ausgeprägtes
Unter- oder Übersteuern
auftritt.
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Für den Flugbetrieb
wird das hintere Rad von seiner hinteren Fahrposition in eine vordere,
kurz hinter dem Schwerpunkt liegenden Start-/Landeposition verfahren.
Das Gewicht des Straßen-Luft-Fahrzeuges
ruht dabei hauptsächlich
auf dem hinteren Fahrwerksteil, während der vordere Fahrwerksteil
größtenteils
entlastet ist. Die Entlastung bewirkt ein Ausfedern der vorderen
Fahrwerks-Federbeine. Alternativ oder in Kombination damit kann
auch ein aktives Ausfahren des vorderen Fahrwerkes vorgesehen sein.
Die Bodenfreiheit des Straßen-Luft-Fahrzeuges vergrößert sich
derart, daß eine
umlaufende Luftschraube hinreichend Abstand zum Boden hat. Nachdem
während
des Startvorganges die zum Abheben erforderliche Geschwindigkeit
erreicht ist, kann durch Betätigung
des Höhen ruders
das Rumpfheck herabgedrückt
bzw. die Rumpfnase angehoben werden, in dessen Folge das Straßen-Luft-Fahrzeug abhebt
und in den Steigflug übergeht.
Dieser Vorgang wird auch als Rotieren bezeichnet. Durch die Positionierung
des hinteren Rades in der Start-/Landeposition kurz hinter dem Schwerpunkt
erzeugt die im Schwerpunkt angreifende Gewichtskraft des Fahrzeugs
ein nur geringes kopflastiges Moment um das hintere Rad. Zum Rotieren
um das hintere Rad, bei dem der Schwerpunkt mit geringem Hebelarm
angehoben wird, sind nur geringe Höhenruderkräfte erforderlich. Das Höhenleitwerk
kann entsprechend klein sein, wodurch im Flugbetrieb ein geringer
aerodynamischer Widerstand und für
den Straßenbetrieb
nur geringe Staumaße
erforderlich sind.
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Vergleichbare
Kräfte-
und Momentenverhältnisse
ergeben sich auch bei der Landung. Das Straßen-Luft-Fahrzeug wird mit
angehobener Nase auf die Landebahn aufgesetzt, wobei als erstes
das hintere Rad die Landebahn berührt. Der nur mit geringem Abstand
und damit mit geringem Hebelarm vor dem hinteren Rad liegende Schwerpunkt
erzeugt beim Landestoß ein
nur geringes kopflastiges Moment. Die Nase des Straßen-Luft-Fahrzeuges
kann mit nur geringen Höhenruderkräften nach
dem Aufsetzen in ihrer angehobenen Position gehalten werden, wodurch
sich beim Ausrollen eine wirksame aerodynamische Bremsung ergibt.
Ein frühzeitiges,
unkontrolliertes Absinken der Nase ist vermieden. Der Landestoß wird bei
unkontrolliertem Aufsetzen gering gehalten.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung umfaßt die Vorrichtung zur Verstellung
des hinteren Fahrwerksteiles eine um eine Lagerstelle verschwenkbare
Fahrwerksschwinge, an der das hin tere Rad aufgehängt ist. Eine verschwenkbare
Schwinge kann bei gegebenen äußeren Lasten
leichtgewichtig und einfach aufgebaut sein, wobei zur Verschwenkung nur
geringe Betätigungskräfte erforderlich
sind. Gleichzeitig kann die Schwinge in einer Doppelfunktion auch
Teil einer federnden bzw. dämpfenden
Aufhängung
des hinteren Rades sein. Es ergeben sich gute Fahreigenschaften
sowohl im Start-/Landebetrieb als auch im Straßenbetrieb.
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Die
Fahrwerksschwinge ist zweckmäßig derart
schwenkbar gelagert, daß sie
von ihrer Lagerstelle aus in der Fahrposition nach hinten und in
der Start-/Landeposition nach vorne weist. In beiden Schwenkpositionen
ergeben sich vergleichbare Winkelverhältnisse für die Einfederung. Neben der
horizontalen Verschiebung der Radposition bleiben in beiden Schwenkpositionen
die Möglichkeiten
einer federnden und dämpfenden
Fahrwerksaufhängung erhalten.
Der vordere und der hintere Schwenkwinkel können konstruktiv derart angepaßt sein,
daß die
jeweils unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Radbelastung,
Bodenfreiheit und erforderlicher Feder-/Dämpfungssteifigkeit erfüllt sind.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist die Fahrwerksschwinge mittels eines Kniegelenks gegen ein Federbein
abgestützt,
wobei ein Totpunkt des Kniegelenks derart angeordnet ist, daß der Totpunkt beim
Wechsel zwischen der Fahrposition und der Start-/Landeposition der
Fahrwerksschwinge durchlaufen wird. Durch das Durchlaufen des Totpunktes wird
sichergestellt, daß die
Fahrwerksschwinge in beiden Schwenkpositionen das Federbein in gleicher Richtung
belastet. Ein beispielsweise als Druckfederbein ausgebildetes Federbein
wird sowohl in der hinteren Schwenkposition als auch in der vorderen Schwenkposition
auf Druck belastet. Das Federbein kann in beiden Schwenkpositionen
optimal wirkend eingesetzt werden. Beim Durchlaufen des Totpunktes
ist die Vorspannkraft des Federbeins ohne Einfluß auf die Schwenkbewegung.
Zur Ausführung
der Schwenkbewegung sind nur geringe Betätigungskräfte erforderlich.
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Das
Kniegelenk kann durch eine entsprechende Anordnung der Schwinge
und des Federbeines ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung
umfaßt
das Kniegelenk einen separaten Kniehebel. Es sind erweiterte Möglichkeiten
zur kinematischen Anpassung gegeben. Insbesondere kann die Kinematik
so gestaltet sein, daß in
der vorderen Schwenkposition, bei der das hintere Rad bzw. die Fahrwerksschwinge
näherungsweise
die volle Gewichtskraft des Straßen-Luft-Fahrzeuges trägt und dabei
auch einen Landestoß abfedern
können
muß, die
Wirkung des Federbeins entsprechend straff gewählt ist. Durch die kinematische
Anordnung kann für die
hintere, weniger belastete Schwenkposition eine entsprechende auf
den Straßenbetrieb
abgestimmte weichere Aufhängung
mittels des gleichen Federbeines ohne weitere Abstimmarbeiten erzielt
werden.
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In
einer zweckmäßigen Ausbildung
ist eine Fahrwerkskonfiguration mit genau drei Rädern vorgesehen, wobei der
vordere Fahrwerksteil zwei vordere Räder mit z. B. einer Doppelquerlenkerachse und
der hintere Fahrwerksteil ein hinteres Rad umfaßt. Zweckmäßig ist dabei vorgesehen, daß das hintere
Rad in den Rumpf und insbesondere in ein Rumpfvorderteil des Straßen-Luft-Fahrzeuges
einziehbar ist. Für
den eingezogenen Zustand sind nur geringe Staumaße erforderlich. Der Rumpf kann
an dieser Stelle aerodynamisch günstig
stark eingeschnürt
sein. Für
den Einziehvorgang sowie für
die Verstellung zwischen der hinteren Fahrposition und der vorderen
Start-/Landeposition ist nur ein einzelnes, einachsiges Schwenklager
erforderlich. Es ergibt sich ein einfacher, kompakter und fehlersicherer Aufbau
der Schwenkeinrichtung.
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Das
hintere Rad ist dabei vorteilhaft nach hinten über die hintere Fahrposition
hinaus einziehbar gestaltet. Zur Aufnahme des eingezogenen Rades
kann dabei der hintere Rumpfbereich genutzt werden, ohne daß Überschneidungen
mit dem durch Piloten- und Passagiersitze und andere Einrichtungen
ausgefüllten
vorderen Rumpfbereich gegeben sind.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist ein Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor und dem hinteren
Rad vorgesehen, wobei der Antriebstrang einen Zugmitteltrieb und
insbesondere einen Riementrieb umfaßt. Durch die antreibbare Ausgestaltung
des hinteren Rades ist sowohl ein straßentauglicher Antrieb als auch
ggf. ein während
des Startvorganges die Luftschraube unterstützender Antrieb möglich. Der
Zugmitteltrieb in Form eines Riementriebes, einer Kette oder dgl.
erlaubt bei geringem Gewicht die Übertragung hoher Kräfte, wobei Richtungsänderungen
der Kraftübertragung
infolge des Einfederns der Fahrwerksschwinge ohne weiteres ausgeglichen
werden können.
Alternativ oder in Kombination dazu umfaßt der Antriebsstrang vorteilhaft
eine Welle mit mindestens einem Winkelgetriebe mit Kegel- und Tellerrädern. Die
schlanke Bauweise der Längswelle
erfordert nur einen geringen Bauraum. Die Welle läßt einen
Ausgleich von Einfederungs- oder verformungsbedingten Richtungsänderungen
ohne weiteres zu. Es ist mit einfachen Mitteln eine steife Ausbildung
des Antriebsstranges möglich, die
das Auftreten von Schwingungen vermeidet bzw. motorbedingte Schwingungen
im Antriebsstrang dämpft.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Fahrwerksschwinge als
Doppelschwinge mit zwei symmetrisch angeordneten Schwingenarmen
ausgebildet, zwischen denen das hintere Rad gehalten ist. Bei einer
drei- oder mehrrädrigen
Konfiguration kann sich das Straßen-Luft-Fahrzeug bei Kurvenfahrt
im Straßenbetrieb
nicht wie ein Motorrad in die Kurve hineinneigen. In der Folge ist
die Fahrwerksschwinge bei Kurvenfahrt erheblichen seitlichen Kräften ausgesetzt.
Durch die symmetrische Ausbildung haben die auftreten elastischen
Verformungen in der Schwinge keinen nachteiligen Einfluß auf das
Kurvenfahrverhalten. Die Geometrie der Doppelschwinge kann so ausgelegt
sein, daß sich
ein insgesamt neutrales Fahrverhalten ohne Über- oder Untersteuern ergibt.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist ein Straßen-Luft-Fahrzeug mit einem
Rumpf vorgesehen, wobei der Rumpf einen Rumpfvorderteil zur Aufnahme
eines Piloten und ggf. eines oder mehrerer Passagiere sowie ein
Heckteil umfaßt.
Das Heckteil ist als Leitwerkträger
für ein
im Flugbetrieb aerodynamisch wirkendes Leitwerk ausgebildet. Dabei
ist vorgesehen, daß die
Position des Heckteils zwischen einer hinteren, für den Flugbetrieb
vorgesehenen Flugposition und einer vorderen, für den Fahrbetrieb vorgesehenen,
kompakten Fahrposition veränderlich
ist. In der hinteren Flugposition ist das Leitwerk entsprechend
weit hinten bezogen auf den Tragflügel bzw. den Schwerpunkt des
Straßen-Luft-Fahrzeuges
angeordnet und erzeugt einen großen wirksamen Leitwerkshebelarm.
Im Hinblick auf die erforderliche Dämpfungswirksamkeit und Steuerungswirkung kann
infolge des langen Hebelarmes das Leitwerk überproportional kleinflächig ausgebildet
sein, da der Leitwerkshebelarm die Dämpfung quadratisch beeinflußt.
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Die
Wirksamkeit des Höhenleitwerks
wird insbesondere durch das sogenannte Höhenleitwerksvolumen bestimmt,
welches aus dem Produkt der Höhenleitwerksfläche und
dem Leitwerkshebelarm gebildet ist. Durch den langen Leitwerkshebelarm
ist auch bei kleiner Höhenleitwerksfläche ein
hinreichend hohes Höhenleitwerksvolumen
gegeben, welches eine präzise
Steuerbarkeit um die Querachse ermöglicht. Entsprechendes gilt
auch für
das Seitenleitwerk und die Hochachse. Es ist auch eine hohe statische
und dynamische Flugstabilität
gegeben. Im Flugbetrieb können
sogenannte Alpha-Schwingungen auftreten, bei denen sich der Anstellwinkel
des Tragflügels
gegenüber
der anströmenden
Luft zyklisch verändert
und entsprechende zyklische Vertikalbelastungen des Fluggerätes und
der darin befindlichen Personen erzeugt. Derartige Alpha-Schwingungen
können
die Folge von Böenbelastungen
oder von unbedachten Steuerimpulsen des Piloten sein, wobei letzterer
Effekt auch als PIO (Pilot Induced Oscillations) bezeichnet wird.
Das durch die erfindungsgemäße Anordnung
erzielte große
Höhenleitwerksvolumen
steigert mit einfachen Mitteln die Flugstabilität. Alpha-Schwingungen und PIOs können wirkungsvoll
gedämpft
werden. Die geringe erforderliche Leitwerksfläche trägt zu guten erzielbaren Flugleistungen
bei.
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In
der vorderen, für
den Fahrbetrieb vorgesehenen Fahrposition des Heckteiles ergibt
sich in Längsrichtung
ein kompaktes Außenmaß des Straßen-Luft-Fahrzeuges.
Neben verbesserten Fahr- und Manövriereigenschaften
ist zum Abstellen nur ein geringer Stauraum erforderlich.
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Das
Heckteil kann klapp- oder schwenkbar bzw. demontierbar zur Verstellung
zwischen beiden Positionen ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung
ist das Heckteil teleskopartig im Rumpfvorderteil geführt. Zur
teleskopartigen Führung
sind vorteilhaft mindestens eine und insbesondere zwei sich gegenüberliegende
Längsschienen vorgesehen.
Es ergibt sich einfache Konvertierbarkeit zwischen der Fahrkonfiguration
und der Flugkonfiguration. Die teleskopartige Führung erfordert nur geringe
Betätigungskräfte und
ist einfach im Aufbau. Die Anordnung entsprechender Längsschienen
führt zu
einer steifen und leichtgängigen
Führung.
Unerwünschte
Relativbewegungen zwischen Heckteil und Rumpfvorderteil werden vermieden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine formschlüssige und
insbesondere selbsttätig
einfädelnde
Kraftübertragungseinrichtung
zur Verbindung des Heckteiles mit dem Rumpfvorderteil in der Flugposition
vorgesehen. Es ergibt sich eine steife Anbindung des Heckteiles
an das Rumpfvorderteil. Fluglastbedingte Relativverformungen zwischen
Leitwerk und dem übrigen
Fluggerät
sind minimiert. Es ergibt sich eine insgesamt steife Konstruktion,
die zu verbesserten Flugeigenschaften beiträgt. Die selbsttätig einfädelnde Verbindung
steigert die Zuverlässigkeit des
Verbindungsvorgangs beider Bauteile.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
sind mindestens zwei Kraftübertragungseinrichtungen
bezogen auf eine Teleskoprichtung mit axialem Abstand zueinanderliegend
angeordnet. Durch den axialen Abstand ergibt sich eine Verbesserung
der Biegesteifigkeit und -festigkeit bei geringem Baugewicht. Insbesondere
ist eine redundante Ausführung
ermöglicht,
bei der im Falle eines Versagens einer der beiden Kraftübertragungseinrichtungen
die jeweils verbleibende Kraftübertragungseinrichtung
die auftretenden Betriebslasten sicher aufnehmen kann.
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Zumindest
eine der Kraftübertragungseinrichtungen
weist vorteilhaft koaxial zur Teleskoprichtung liegende, in entsprechende
Aufnahmebuchsen einführbare
Kraftübertragungsbolzen
auf. Die Bolzen-/Buchsenverbindung ist in der Lage, bei geringem
Gewicht hohe Kräfte
aufzunehmen. Durch die koaxiale Anordnung ergibt sich ohne großen konstruktiven
Aufwand eine selbsttätige
Verbindung während
des teleskopartigen Verschiebevorganges vom Heckteil. In Verbindung
mit einer zweiten, mit Abstand angeordneten Kraftübertragungseinrichtung kann
die aus mehreren Bolzen bestehende Bolzenverbindung sowohl Biege-
als auch Torsionskräfte des
Leitwerkes aufnehmen.
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Alternativ
oder in Kombination dazu umfaßt die
Kraftübertragungseinrichtung
vorteilhaft einen zumindest teilweise quer zur Teleskoprichtung
umlaufenden Ringwulst und eine entsprechend angeordnete Ringnut
zur Aufnahme des Ringwulstes. Es ergibt sich eine sogenannte "Chocolate Finger"-Verbindung, die
im Sinne einer Schnellverbindung während des Kraftübertragungsvorganges
selbsttätig
einfädelnd
ist und zu einer lagegenauen Relativpositionierung der Bauteile
beiträgt.
Bei einer von der Kreisform abweichenden Ausführung des Ringwulstes und der
Ringnut können
neben Querkräften
auch Torsionskräfte übertragen
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
ist ein Steuergestänge
zur Betätigung
des Leitwerkes vorgesehen, welches einen an einer Lagerstelle gelagerten Doppelhebel
mit zwei bezogen auf die Lagerstelle sich gegenüberliegenden Hebelschenkeln
umfaßt. Zwei
Zugglieder sind teleskopartig in je einem der Hebelschenkel geführt und
liegen in der Flugposition mit je einem Längsanschlag zugübertragend
an dem jeweiligen Hebelschenkel an. Das Steuergestänge ist abhängig von
der Betätigungsrichtung
zur Übertragung
von Zug- und Druckkräften
vorgesehen. Mittels des Doppelhebels wird in beiden Betätigungsrichtungen
durch jeweils eines der beiden Zugglieder ausschließlich eine
Zugkraft übertragen,
während
das jeweils andere Zugglied kraftfrei bleibt. Die Kraftübertragung
zwischen dem Hebelschenkel und dem zugeordneten Zugglied erfolgt über den
Längsanschlag.
Bei einem teleskopartigen Einschieben des Heckteiles werden die
Zugglieder um das entsprechende Maß teleskopartig durch die zugehörigen Hebelschenkel
geführt,
wobei die Längsanschläge von dem
jeweiligen Hebelschenkel abheben. Es ist ein selbsttätiges Lösen der
Wirkverbindung im Steuergestänge
mit einer entsprechenden Längenanpassung beim
Konvertieren von der Flugkonfiguration zur Straßenkonfiguration gegeben. Beim
umgekehrten Konvertierungsvorgang werden die Zugglieder durch die
entsprechenden Lagerstellen an den Hebelschenkeln hindurchgezogen,
bis die Längsanschläge an den
Hebelschenkeln anliegen. Eine eigenständige Verriegelung ist nicht
erforderlich, da ausschließlich eine
Zugübertragung
zwischen den Zuggliedern und den Hebelschenkeln mittels der Längsanschläge vorgesehen
ist. Der Konvertierungsvorgang von der Straßenkonfiguration zur Flugkonfiguration
ist vereinfacht und betriebssicher.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird ein Straßen-Luft-Fahrzeug mit einem Rumpf vorgeschlagen,
der ein Rumpfvorderteil mit mindestens einem Sitz zur Aufnahme mindestens
eines Piloten und/oder eines Passagiers umfaßt. Ein Antriebsmotor ist in
Flugrichtung vorne im Rumpfvorderteil angeordnet. Der Sitz ist dabei
in Flugrichtung so weit vorne positioniert, daß zumindest ein Teil des Piloten bzw.
des Passagiers in Flugrichtung in gleicher Längsposition relativ zum Antriebsmotor
angeordnet ist. Der Massenschwerpunkt des Piloten bzw. des Passagiers
wird im Vergleich zu einer herkömmlichen Pilot-Motor-Anordnung
weit nach vorne verschoben. Im Vergleich zur herkömmlichen
Konfiguration wird im vorderen Bereich eine Massenkonzentration
herbeigführt.
Hierdurch verschiebt sich der Massenschwerpunkt des Luftfahrzeugs
insgesamt nach vorne. Es entsteht ein vergleichsweise großer Leitwerkshebelarm
bezogen auf den Gesamtmassenschwerpunkt, ohne die Baulänge des
Rumpfes nach vorne zu vergrößern. Das
am Rumpf befestigte Leitwerk weist einen entsprechend langen Hebelarm
auf, wodurch die Leitwerksfläche
unter Beibehaltung des geforderten Leitwerksvolumens entsprechend
klein sein kann. Die Flugleistungen und insbesondere die Flugstabilität sind entsprechend
verbessert.
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Es
sind zweckmäßig zwei
Sitze nebeneinander angeordnet, auf denen der Pilot und ein Passagier
Platz nehmen können.
Beide Insassen tragen zu der vorderen Massenkonzentration bei. Bei
gegebener Baulänge
wird der Gesamtschwerpunkt nach vorne verschoben und damit der innerhalb
der vorgegebenen Rumpflänge
verbleibende, auf den Massenschwerpunkt bezogene Leitwerkshebelsarm
vergrößert.
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Insgesamt
ist erreicht, daß der
oder die Insassen mit ihrem Massenschwerpunkt innerhalb der Rumpfkontur
nach vorne geschoben sind, ohne die Rumpfkontur selbst nach vorne
zu verlängern.
Es ergibt sich eine kurze, kompakte Bauweise, die das Fahrverhalten
im Straßenbetrieb
verbessert und beim Abstellen nur einen geringen Stauraum erforderlich
macht.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Antriebsmotor als Kolbenmotor
mit mindestens zwei Zylindern ausgebildet, wobei die Zylinder zumindest näherungsweise
in einer gemeinsamen Zylinderebene liegen. Durch die mehrzylindrige
Bauweise ist ein vergleichsweise ruhiger Motorlauf mit geringen
dynamischen Belastungen der Struktur und des Antriebsstranges gegeben.
Die Anordnung der Zylinder in einer Zylinderebene führt zu einer
flachen Bauweise, die nur einen geringen Bauraum für den Antriebsmotor
erforderlich macht und die Anordnung des Piloten und/oder des Passagiers
in gleicher Längsposition relativ
zum Antriebsmotor vereinfacht.
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In
einer zweckmäßigen Ausbildung
ist der Antriebsmotor als Zweizylinder-V-Motor ausgebildet, wobei
die Zylinderebene hochkant und seitlich neben dem Piloten liegend
und insbesondere zwischen den beiden Fußräumen des Piloten und des Passagiers liegend
angeordnet ist. Der Fußraum
des Piloten und/oder des Passagiers kann sich ohne Einschränkung durch
den Bauraum des Antriebsmotors bis in den vorderstmöglichen
Teil des Rumpfes erstrecken. Der oder die entsprechenden Sitze können ohne
Vergrößerung der
Gesamtlänge
des Rumpfes entsprechend weit vorne positioniert sein. Die Anordnung des
Antriebsmotors zwischen den beiden Fußräumen geht von der Überlegung
aus, daß im
Fußraum weniger
seitlicher Platzbedarf gegeben ist als im Schulterbereich. Pilot
und Passagier können
ohne Komforteinbuße
innerhalb einer vorgegebenen Rumpfbreite nebeneinander Platz nehmen,
ohne daß für die Bereitstellung
des Motorbauraumes eine zusätzliche
Verbreiterung des Rumpfes erforderlich ist. Insgesamt ergibt sich
eine kompakte, aerodynamisch günstige
Bauform bei gleichzeitig gutem Bewegungsfreiraum der Insassen.
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In
einer vorteilhaften Variante ist der Antriebsmotor als Boxermotor
ausgebildet, wobei die Zylinderebene flachliegend und insbesondere
oberhalb des Fußraumes
vom Piloten und ggf. des Passagiers liegend angeordnet ist. Auch
bei dieser Konfiguration können
der oder die Sitze weitestmöglich vorne
im Rumpf angeordnet sein, ohne daß die Anordnung des Antriebsmotors
den Bewegungsfreiraum der Insassen beeinträchtigt. Zwischen den beiden
Fußräumen seitlich
benachbarter Sitzplätze
ist zusätzlicher
Freiraum gegeben.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es
zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Übersichtsdarstellung
ein Straßen-Luft-Fahrzeug
in Flugkonfiguration;
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2 in
einer Seitenansicht das Straßen-Luft-Fahrzeug
nach 1 mit Einzelheiten zur Fahrwerksanordnung;
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3 in
einer Heckansicht das Fahrzeug nach den 1 und 2 mit
teilweise eingeklapptem Tragflügel-
bzw. Höhenleitwerk;
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4 in
einer Seitenansicht die Anordnung nach 3 mit weiteren
Einzelheiten zur Fahrwerksanordnung und zum teleskopisch eingezogenem
Rumpfheckteil;
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5 die
Anordnung nach 4 mit vollständig eingeklappten Höhenleitwerks-
und Tragflügelteilen;
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6 eine
Draufsicht des Fahrzeuges in der Konfiguration nach 5 mit
Einzelheiten zu der geklappten Anordnung der Tragflügel- und
Höhenleitwerksteile;
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7 in
einer geschnittenen Seitenansicht das Fahrzeug nach den 1 bis 6 mit
Einzelheiten zur Fahrwerksaufhängung
des in eine Fahrposition geschwenkten hinteren Rades;
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8 die
Anordnung nach 7 beim Übergang von der Fahrkonfiguration
in die Flugkonfiguration mit teleskopisch ausgefahrenem Rumpfheckteil und
teilweise nach vorne geschwenktem hinteren Rad;
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9 eine
Darstellung der Anordnung der 8 mit vollständig nach
vorne in eine Start-/Landeposition verschwenktem hinterem Rad;
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10 in
einer geschnittenen Seitenansicht das Fahrzeug in der Flugkonfiguration
nach den 1 und 2 mit vollständig nach
hinten eingezogenem hinteren Rad;
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11 in
einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung
Einzelheiten zum Antriebsmotor und der davon angetriebenen Luftschraube;
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12 in
einer gegenüberliegenden
Seitenansicht die Anordnung nach 11 mit
weiteren Einzelheiten zu einem eine Längswelle und einen Riementrieb
umfassenden Antriebsstrang;
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13 eine
Variante der Anordnung nach 12 mit
einem Riementrieb anstelle der Längswelle;
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14 in
einer perspektivischen Detailansicht Einzelheiten der Fahrwerksaufhängung des
hinteren Rades mit einer symmetrisch ausgebildeten Doppelschwinge;
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15 in
einer perspektivischen Detailansicht den Führungskasten der Anordnung
nach 10 zur teleskopartig verschieblichen Aufnahme des
Heckteiles;
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16 in
einer perspektivischen Übersichtsdarstellung
das Heckteil zur teleskopartigen Lagerung im Führungskasten nach 15;
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17 eine
vergrößerte Ausschnittsdarstellung
des Heckteiles nach 16 mit Einzelheiten dort angeordneter
Kraftübertragungseinrichtungen;
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18 in
einer perspektivischen Übersichtsdarstellung
das Heckteil nach den 16 und 17, geführt in dem
Führungskasten
nach 15;
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19 in
einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines teleskopartig
längenverstellbaren
Steuergestänges;
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20 in
einer Draufsicht ein Straßen-Luft-Fahrzeug
in Flugkonfiguration mit einem neben dem Fußraum angeordneten Zweizylinder-V-Motor
als Antriebsmotor;
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21 in
einer vergrößerten,
seitlichen Ausschnittsdarstellung die Anordnung nach 20 mit Einzelheiten
zur Relativpositionierung eines Piloten zum Antriebsmotor;
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22 in
einer Draufsicht eine Variante der Anordnung nach 20 mit
einem querliegenden Boxermotor;
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23 eine
vergrößerte Seitenansicht
der Anordnung nach 22 mit Einzelheiten zu dem oberhalb
des Fußraumes
angeordneten Antriebsmotor.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung
ein Straßen-Luft-Fahrzeug 1 in
einer Flugkonfiguration. Das Straßen-Luft-Fahrzeug 1 weist
einen Rumpf 18 mit einem Rumpfvorderteil 19 und
einem Heckteil 26 auf. An dem Heckteil 26 ist
ein Leitwerk 27 mit einem Seitenleitwerk 47 und
einem Höhenleitwerk 48 in
T-Konfiguration befestigt. In beiden seitlichen Richtungen erstreckt
sich vom Rumpfvorderteil 19 aus ein Tragflügel 50,
an dessen Hinterkante im Außenbereich
Querruder 52 und im Innenbereich Landeklappen 51 angeordnet
sind. Nahe am Rumpf 18 sowie im Bereich zwischen den Querru dern 52 und
den Landeklappen 51 ist der Tragflügel 50 mit Trennstellen 53 versehen,
an denen der Tragflügel 50 für den Fahrbetrieb
zusammenklappbar ist. Das Höhenleitwerk 48 weist
nahe dem Seitenleitwerk 47 beidseitig je eine Trennstelle 54 auf,
an der die beiden Höhenleitwerkshälften für den Straßenbetrieb abklappbar
sind.
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In
der gezeigten Flugkonfiguration ist eine vorderseitige Rumpfnase 55 in
eine gewöhnliche
Bewegungsrichtung 3 des Straßen-Luft-Fahrzeugs unter Bildung
eines Spaltes 57 relativ zum Rumpfvorderteil 19 nach
vorne geschoben, wobei zum Antrieb des Straßen-Luft-Fahrzeuges im Flugbetrieb
eine in dem Spalt 57 kreisend angeordnete Luftschraube 56 vorgesehen
ist.
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Das
Straßen-Luft-Fahrzeug 1 weist
ein Fahrwerk 2 auf, von dem in der gezeigten Darstellung
nur ein bezogen auf die Bewegungsrichtung 3 vorderer Fahrwerksteil 4 zu
sehen ist. Der vordere Fahrwerksteil 4 umfaßt zwei
seitlich mit Abstand nebeneinander angeordnete, verkleidete vordere
Räder 6.
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2 zeigt
in einer Seitenansicht das Straßen-Luft-Fahrzeug 1 in
der Flugkonfiguration nach 1. Neben
dem zuvor beschriebenen vorderen Fahrwerksteil 4 mit zwei
vorderen Rädern 6 umfaßt das Fahrwerk 2 bezogen
auf die Bewegungsrichtung 3 einen hinteren Fahrwerksteil 7 mit
einem hinteren Rad 8, welches nach hinten zumindest näherungsweise
vollständig
in das Rumpfvorderteil 19 des Rumpfes 18 eingezogen
ist. Das Straßen-Luft-Fahrzeug 1 weist
einen Massenschwerpunkt 5 auf, wobei der vordere Fahrwerksteil 4 vor
und der hintere Fahrwerksteil 7 hinter dem Schwerpunkt 5 angeordnet
ist.
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Zwischen
dem Heckteil 26 mit dem Seitenleitwerk 47 und
dem Höhenleitwerk 48 und
dem Rumpfvorderteil 19 liegt eine Trennstelle 58,
die eine weiter unten näher
beschriebene teleskopartige Verschiebung des Heckteiles 26 relativ
zum Rumpfvorderteil 19 ermöglicht.
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3 zeigt
in einer Heckansicht das Straßen-Luft-Fahrzeug 1 nach
den 1 und 2 auf dem Boden stehend. Das
einzelne hintere Rad 8 ist so weit aus dem Rumpf 18 ausgefahren,
daß das Straßen-Luft-Fahrzeug 1 auf
dem einzelnen hinteren Rad 8 und den beiden vorderen Rädern 6 steht.
Ein Teil des Tragflügels 50 und
eine Hälfte
des Höhenleitwerks 48 ist
an der entsprechenden Trennstelle 53, 54 auf-
bzw. abgeklappt, wodurch eine Zwischenkonfiguration zwischen der
in den 1 und 2 gezeigten Flugkonfiguration
und der weiter unten beschriebenen Fahrkonfiguration gegeben ist.
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4 zeigt
in einer Seitenansicht die Anordnung nach 3. Das hintere
Rad 8 ist an einer Fahrwerksschwinge 13 aufgehängt und
aus dem Rumpfvorderteil 19 des Rumpfes 18 so weit
herausgeschwenkt, daß das
hintere Rad 8 in einer für den Straßenbetrieb vorgesehenen Fahrposition 10 gehalten
ist. In der Fahrposition 10 weist das hintere Rad 8 einen
großen,
hier beispielhaft einen etwa doppelt so großen horizontalen Abstand zum
Schwerpunkt 5 auf wie die vorderen beiden Räder 6.
Durch die Relativposition des Schwerpunktes 5 zu den Rädern 6, 8 ergibt
sich eine etwa gleich große
gewichtskraftbedingte Belastung der Räder 6, 8.
Es kann auch eine Relativposition zweckmäßig sein, bei der vorne und hinten
jeweils zumindest etwa die gleiche Achslast auftritt.
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Der
gezeigten, teilweise erreichten Fahrkonfiguration ist noch zu entnehmen,
daß das
Heckteil 26 mit dem Seitenleitwerk 47 und dem
Höhenleitwerk 48 teleskopartig
nach vorne in den Rumpfvorderteil 19 eingeschoben ist,
wobei das Seitenleitwerk 47 im Bereich der Trennstelle 58 liegt.
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5 zeigt
die Anordnung nach 4 in der vollständig hergestellten
Straßenkonfiguration.
Der Tragflügel 50 ist
ohne vollständige
Lösung
vom Rumpf 18 in einer Schwenkbewegung von der Trennstelle 53 aus
seitlich an den Rumpf 18 geklappt. Auch das Höhenleitwerk 48 ist
vollständig
seitlich an das Seitenleitwerk 47 geklappt. Die Rumpfnase 55 ist nach
hinten an den Rumpf 18 verfahren, wobei der Spalt 57 geschlossen
ist. Die für
den Umlauf im Spalt 57 vorgesehene Luftschraube 56 (1)
ist als Faltpropeller ausgebildet und im eingeschwenkten Zustand
vollständig
von der Rumpfnase 55 überdeckt.
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6 zeigt
in einer Draufsicht die Anordnung nach 5. Die äußeren Abschnitte
des Tragflügels 50 sind
nach innen gegen den Rumpf 18 geklappt, wobei die nach
unten abgeklappten Hälften des
Höhenleitwerks 48 zwischen
dem Seitenleitwerk 47 und den äußeren Segmenten des Tragflügels 50 liegen.
Trotz der hinteren Einschnürung
des Rumpfes 18 liegen dabei die mittleren Segmente des
Tragflügels 50 bei
zumindest näherungsweise
vollständiger Nutzung
des zwischenliegenden Raumes etwa parallel zueinander, wodurch sich
eine kompakte und für den
Fahrbetrieb aerodynamisch günstige
Konfiguration ergibt. Auch zum Abstellen des Straßen-Luft-Fahrzeugs
in dieser Konfiguration ist nur ein geringer Stellraum erforderlich.
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7 zeigt
in einer seitlichen Schnittdarstellung die Anordnung nach 4,
demnach das hintere Rad 8 in seiner Fahrposition 10 liegt.
Das Heckteil 26 mit dem Leitwerk 27 ist teleskopartig
in das Rumpfvorderteil 19 eingeschoben und liegt dabei
in einer vorderen, für
den Fahrbetrieb vorgesehenen Fahrposition 29.
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Die
Fahrwerksschwinge 13, an der das hintere Rad 8 aufgehängt ist,
ist um eine Lagerstelle 12 schwenkend gelagert und im Bereich
eines Rumpfbodens 60 des Rumpfvorderteiles 19 befestigt.
Die Fahrwerksschwinge 13 weist auf ihrer dem hinteren Rad 8 gegenüberliegenden
Seite einen Hebelfortsatz 59 auf, an dem eine etwa rechtwinklig
zur Fahrwerksschwinge 13 angeordnete und etwa senkrecht
liegende Gelenkstange 61 gelenkig befestigt ist. Die Gelenkstange 61 wirkt über einen
Kniehebel 17 auf einen parallel und nahe zum Rumpfboden 60 liegendes
Federbein 50. Durch den Hebelfortsatz 59, die Gelenkstange 61 und
den Kniehebel 17 ist ein Kniegelenk 14 gebildet,
mittels dessen die Fahrwerksschwinge 13 gegen das Federbein 15 abgestützt ist.
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Die
Fahrwerksschwinge 13 weist bezogen auf die Lagerstelle 12 nach
hinten und liegt etwa horizontal. Eine leicht winklige Anstellung
gegenüber der
Horizontalen bewirkt in Verbindung mit dem eingefederten Zustand
der vorderen Räder 6 eine
für den
Fahrbetrieb vorgesehene, zumindest näherungsweise horizontale Winkelanstellung
des Straßen-Luft-Fahrzeuges 1.
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Der
gezeigten Schnittdarstellung ist noch zu entnehmen, daß im Vorderteil
des Rumpfes 18 ein Antriebsmotor 21 vorgesehen
ist, der in der gezeigten Straßenkonfiguration
auf das hin tere Rad 8 und/oder in der Flugkonfiguration
nach den 1 und 2 auf die
Luftschraube 56 wirkt.
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8 zeigt
als Phasenbild das Straßen-Luft-Fahrzeug 1 beim Übergang
von der in 7 gezeigten Straßenkonfiguration
zu der in 9 gezeigten Start-/Landekonfiguration.
Das Heckteil 26 mit dem Leitwerk 27 ist nach hinten
aus dem Rumpfvorderteil 19 teleskopartig herausgezogen
und in einer Flugposition 28 verriegelt. Zwischen der hier
gezeigten Flugposition 28 und der Fahrposition 29 nach 7 ist
das Heckteil 26 in einer durch einen Doppelpfeil 33 angedeuteten
Teleskoprichtung teleskopartig hin- und herbeweglich gelagert und
dabei in einen Führungskasten 74 nach 10 linear verschieblich
geführt.
Es kann auch eine schwenkbare, klappbar oder demontierbare Ausführung für die Veränderlichkeit
der Position des Heckteiles 26 zwischen beiden Positionen
vorgesehen sein.
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Die
Fahrwerksschwinge 13 mit dem hinteren Rad 8 ist
in einer durch einen Pfeil 62 angedeuteten Schwenkrichtung
teilweise nach vorne verschwenkt. Das Federbein 15, welches
in der Fahrposition 10 nach 7 druckbelastet
ist, ist in der Schwenkposition nach 8 zumindest
teilweise entlastet, wodurch die Schwenkbewegung in Richtung des
Pfeiles 62 unterstützt
wird. Ein Gelenk 63 zwischen dem Hebelfortsatz 59 und
der Gelenkstange 61 nähert
sich infolge der Schwenkbewegung 62 einem Totpunkt 16,
in dem die Gelenkstange 61, das Gelenk 63 und die
Lagerstelle 12 auf einer gedachten Linie liegen. Beim Durchlaufen
des Totpunktes 16 ist eine zumindest näherungsweise kraftfreie, und
durch die Vorspannkraft des Federbeines 15 unbeeinflußte Verschwenkung
der Fahrwerksschwinge 13 möglich.
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In
Vorbereitung der Start-/Landekonfiguration nach 9 ist
die Rumpfnase 55 nach vorne verschoben und die Luftschraube 56 entfaltet.
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9 zeigt
als letztes Phasenbild einer Reihe der 7 bis 9 die
vollständig
nach vorne geschwenkte Fahrwerksschwinge 13, wobei das
hintere Rad 8 in einer Start-/Landeposition 11 liegend
bezogen auf die Bewegungsrichtung 3 mit geringem Abstand
zum bzw. hinter dem Schwerpunkt 5 angeordnet ist. In dieser
Konfiguration wird die im Schwerpunkt 5 wirkende Gewichtskraft
im wesentlichen von dem hinteren Rad 8 getragen. Die vorderen
Räder 6 sind
an Lenkern 64 aufgehängt
und mittels nicht näher
gezeigter Feder- und Dämpferelemente
abgestützt.
Die vorderen Räder 6 sind
im wesentlichen gewichtskraftentlastet und bezogen auf den Rumpf 18 im
Vergleich zur Konfiguration nach 7 nach unten
ausgefedert. Die Ausfederung kann selbsttätig in Folge der Gewichtskraftentlastung
und/oder aktiv durch eine geeignete Verstellmechanik erfolgen. Der Rumpf 18 weist
gegenüber
der Fahrkonfiguration nach 7 eine vergrößerte Bodenfreiheit
auf, in dessen Folge die Luftschraube 56 relativ zum nicht dargestellten,
unterhalb der Räder 6, 8 liegenden
Boden frei drehen kann. Die Fahrwerksschwinge 13 weist
in der Start-/Landeposition 11 von der Lagerstelle 12 aus
schräg
nach vorne. Der Schwenkwinkel der Fahrwerksschwinge 13 ist
dabei so gewählt,
daß sich
aus der Vertikalpositionierung der Räder 6, 8 ein für den Start-/Lande-betrieb
günstiger
Anstellwinkel des Straßen-Luft-Fahrzeuges
ergibt.
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In
der gezeigten Start-/Landeposition 11 hat die Fahrwerksschwinge 13 mit
dem Gelenk 63 den Totpunkt 16 durchlaufen, in
dessen Folge das Federbein 15 ebenso wie in der Fahrposition 10 nach 7 druckbelastet
ist.
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Im
Start-/Landebetrieb ist ein Rotieren des Straßen-Luft-Fahrzeuges 1 um das hintere
Rad 8 erforderlich, wobei sich die Nase anhebt bzw. das
Heck absenkt. Es ist dazu vorgesehen, daß mittels des Höhenleitwerkes 48 eine
durch einen Pfeil 65 angedeutete abwärts gerichtete Kraft erzeugt
wird, die in einer Schwenkbewegung des Straßen-Luft-Fahrzeuges den Schwerpunkt 5 anhebt.
Der Schwerpunkt 5 liegt mit nur geringem Abstand vor dem
hinteren Rad 8, wobei ein geringer wirksamer Hebelarm gegeben
ist. Zum Rotieren ist nur eine geringe Kraft in Richtung des Pfeiles 65 erforderlich.
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Anstelle
der gezeigten verschwenkbaren Veränderung der Position des hinteren
Rades 8 kann auch eine lineare Verschieblichkeit vorgesehen
sein. Ebenso kann es zweckmäßig sein,
anstelle der gezeigten einfachen Fahrwerksschwinge 13 mit
nur einem hinteren Rad 8 ein doppeltes hinteres Fahrwerk vorzusehen.
In einer weiteren vorteilhaften Variante kann auch ein vor dem Schwerpunkt 5 liegendes Hauptfahrwerk
vorgesehen sein, dessen Rad/Räder in
ihrer Position veränderlich
sind.
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10 zeigt
in einer geschnittenen Seitenansicht das Straßen-Luft-Fahrzeug 1 in
der Flugkonfiguration nach den 1 und 2.
Die Fahrwerksschwinge 13 mit dem hinteren Rad 8 ist
von der Start-/Landekonfiguration 11 nach 9 über die
in den 8 und 7 gezeigten Zwischenpositionen entlang
des Pfeiles 66 nach hinten in das Rumpfvorderteil 19 geschwenkt, wobei
das hintere Rad 8 vollständig in das Rumpfvorderteil 19 eingefahren
ist. Der Einfahrvorgang erfolgt ausschließlich durch Verschwenkung der
Fahrwerkschwinge 13 um die einfache, einachsige Lagerstelle 12.
Je nach Konfiguration des Straßen-Luft-Fahrzeuges kann
zum Einfahren auch eine mehrachsige, mehrfache Gelenkverbindung
vorgesehen sein.
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Der
Darstellung nach 10 ist noch die Anordnung eines
Führungskastens 74 zu
entnehmen, in dem das Heckteil 26 längsverschieblich geführt und gehalten
ist. Einzelheiten dazu sind weiter unten im Zusammenhang mit den 15 bis 18 beschrieben.
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11 zeigt
in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung
den vorderen Rumpfbereich der Anordnung nach 9. Der Antriebsmotor 21 weist ein
Kegelradgetriebe 69 auf, über das mittels einer Antriebswelle 68 ein
Stirnrad 70 angetrieben wird. Das Stirnrad 70 wirkt
auf ein weiteres Stirnrad 67, an dem zwei Blätter der
Luftschraube 56 mittels Gelenken 66 festgelegt
sind. Die Gelenkachsen der Gelenke 66 liegen etwa parallel
zur Drehachse der Luftschraube 56. Über die Gelenke 66 ist
die Luftschraube 56 ein- und ausfaltbar. Die Luftschraube 56 ist
im ausgefalteten Zustand gezeigt, wobei sie in dem Spalt 57 zwischen
der Rumpfnase 55 und dem Rumpfvorderteil 19, angetrieben
durch den Antriebsmotor 21, rotiert.
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12 zeigt
in einer gegenüberliegenden Seitenansicht
die Anordnung nach 11, demnach der Antriebsmotor 21 auf
seiner gegenüberliegenden Seite
ein weiteres Kegelradgetriebe 71 aufweist, mittels dessen
eine längs
angeordnete Welle 23 antreibbar ist. Die Welle 23 ist
als Königswelle
ausgebildet und wirkt auf ein Kegelradgetriebe 72 in der
Lagerstelle 12, wobei Schwenkbewegungen der Fahrwerksschwinge 13 um
die Lagerstelle 12 ohne Einfluß auf die Kraftübertragung
der Welle 23 sind. Von der Lagerstelle 12 aus
bis zum hinteren Rad 8 ist ein Zugmitteltrieb vorgesehen,
der im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Riementrieb 22 mit einem umlaufenden Zahnriemen 73 ausgebildet
ist. Es kann auch ein Keilriemen, ein Kettentrieb oder dgl. vorgesehen sein.
Die Kegelradgetriebe 71, 72 mit der Welle 23 sowie
der Riementrieb 22 bilden zusammen einen Antriebsstrang 20, über den
der Antriebsmotor 21 bedarfsweise auf das hintere Rad 8 wirkt.
Das Kegelrad 71 und das Kegelradgetriebe 69 nach 11 sind wahlweise
zu- bzw. abschaltbar, wobei im Straßenbetrieb nach 12 das
Rad 8 und im Flugbetrieb nach 11 die
Luftschraube 56 mittels des gleichen Antriebsmotors 21 antreibbar
sind. Für
einen Startvorgang kann auch ein gleichzeitiger Antrieb des hinteren
Rades 8 und der Luftschraube 56 zweckmäßig sein.
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13 zeigt
noch eine Variante der Anordnung nach 12, bei
der anstelle der Welle 23 ein weiterer Riementrieb 22 zwischen
dem Antriebsmotor 21 und der Fahrwerksschwinge 13 vorgesehen ist.
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Als
weitere Alternative ist ein Federbein 15 vertikal angeordnet
und direkt mit dem Hebelfortsatz 59 der Fahrwerksschwinge 13 verbunden.
Aus der näherungsweise
rechtwinkligen Anordnung der Fahrwerksschwinge 13 relativ
zum Federbein 15 ergibt sich unter Verzicht auf einen Kniehebel 17 nach 7 ein
Kniegelenk 14. Das Federbein 15 wird in dieser
Konfiguration auf Zug belastet.
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14 zeigt
in einer vergrößerten perspektivischen
Darstellung die Fahrwerksschwinge 13 nach 12.
Die Fahrwerksschwinge 13 ist als Doppelschwinge mit zwei
seitlich symmetrisch zueinander angeordneten Schwingenarmen 24 ausgebildet,
zwischen denen das hintere Rad 8 gehalten ist. Der Riementrieb 22 verläuft innenseitig
zwischen den beiden Schwingenarmen 24 und läuft dabei
um die Lagerstelle 12 um. Das Kegelradgetriebe 72 nach 12 ist
auf der gegenüberliegenden,
hier nicht dargestellten Außenseite
angeordnet.
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Die
Gelenkstange 61, der Kniehebel 17 und das Federbein 15 sind
in einer mittig zwischen den beiden Schwingenarmen 24 liegenden
Ebene angeordnet, die auch die Mittelebene des hinteren Rades 8 bildet.
Die gezeigte Anordnung ist damit im wesentlichen symmetrisch zu
dieser Mittelebene ausgebildet.
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Das
Federbein 15 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als kombiniertes
Feder- und Dämpferelement
ausgeführt.
Es kann auch eine getrennte Ausbildung von Feder- und Dämpferelementen zweckmäßig sein.
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15 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht eine Hälfte des Führungskastens 74 nach 10,
der zur teleskopartig längsverschieblichen Aufnahme
des Heckteiles 26 (16) vorgesehen ist.
Der Führungskasten 74 ist
in einer Außenansicht dargestellt.
Durch seine dünnwandige
Schalenbauweise entspricht seine Innenkontur der hier gezeigten
Außenkontur.
In den Führungskasten 74 sind eine
Längsrinne 77 sowie
zwei quer zur Längsrichtung
liegende Spanten 75, 76 eingeformt. Bezogen auf
die Teleskoprichtung 33, die auch der Längsrichtung des Straßen-Luft-Fahrzeugs 1 nach
den vorhergehenden Fi guren entspricht, weisen die beiden Spanten 75, 76 einen
axialen Abstand zueinander auf.
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Am
vorderen Spant 76 ist eine teilweise umlaufende Ringnut 37 eingeformt,
deren Einzelheiten weiter unten beschrieben sind. In dem hinteren
Spant 75 sind auf der hier dargestellten, in Flugrichtung
linken Seite drei Aufnahmebuchsen 34 aufgenommen und koaxial
zur Teleskoprichtung 33 angeordnet. Symmetrisch zu der
hier gezeigten linken Hälfte
des Führungskastens 74 ist
auch eine rechte Hälfte
vorgesehen, so daß insgesamt
sechs Aufnahmebuchsen 34 und ein etwa U-förmiger Verlauf
der Ringnut 37 gegeben ist. Ebenso ist symmetrisch gegenüberliegend
auf der anderen Seite ein zweite Längsrinne 77 vorgesehen.
Die Ringnut 37 und die Aufnahmebuchsen 34 sind
Teil je einer hinteren und einer vorderen, mit axialem Abstand zueinander
liegenden Kraftübertragungseinrichtung 31, 32.
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16 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung Einzelheiten des Heckteiles 26,
an dem beidseitig je eine Längsschiene 30 angeformt
ist. Im Bereich der Längsschienen 30 sind
zwei bezogen auf die Längsrichtung
mit axialem Abstand zueinander angeordnete Spanten 78, 79 vorgesehen,
die im Detail im Zusammenhang mit 17 näher beschrieben
sind und deren axialer Abstand dem axialen Abstand der beiden Spanten 75, 76 des
Führungskastens 74 nach 15 entspricht.
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17 zeigt
in einer Ausschnittsvergrößerung das
Heckteil 26 im Bereich der beiden Spanten 78, 79,
die so angeordnet sind, daß eine
abgestufte Oberflächenkontur
des Heckteiles 26 mit nach hinten freiliegenden Spantenflächen gegeben
ist. An dem hinteren Spant 78 ist eine Anzahl von Kraftübertragungs bolzen 35 vorgesehen,
die koaxial zur Teleskoprichtung 33 (15)
angeordnet sind und in ihrer Anzahl und Positionierung den Aufnahmebuchsen 34 (15)
entsprechen. Der vordere Spant 79 trägt einen U-förmigen,
teilweise umlaufenden Ringwulst 36. An der Schnittstelle
zwischen dem Ringwulst 36 und der Längsschiene 30 ist
zu erkennen, daß der Ringwulst 36 eine
nach hinten gerichtete, halbrunde Querschnittsform aufweist. Die
Ringnut 37 an der Innenseite des Spants 76 vom
Führungskasten 74 (15)
ist derart ausgeformt, daß der
Ringwulst 36 formschlüssig
und spielfrei in die Ringnut 37 eingreifen kann. Der Ringwulst 36 und
die Kraftübertragungsbolzen 35 bilden
zusammen mit der Ringnut 37 und den Aufnahmebuchsen 34 zwei
mit axialem Abstand bezogen auf die Teleskoprichtung 33 (15) zueinander
liegende Kraftübertragungseinrichtungen 31, 32.
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18 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung das in dem Führungskasten 74 geführte und gehaltene
Heckteil 26. Auch hier ist der besseren Übersichtlickeit
halber nur die in Flugrichtung linke Hälfte der Anordnung gezeigt,
wobei die nicht dargestellte rechte Hälfte symmetrisch dazu aufgebaut
ist. Die beiden seitlich sich gegenüberliegenden Längsschienen 30 sind
teleskopartig in den beiden sich gegenüberliegenden Längsrinnen 77 des
Führungskastens 74 geführt, wobei
das Heckteil 26 bezogen auf den im Rumpfvorderteil 19 (10)
festgelegten Führungskasten 74 in
Richtung der durch den Doppelpfeil 33 angedeuteten Teleskoprichtung
zwischen der Flugposition 28 nach 8 und der
Fahrposition 29 nach 7 hin- und
herverschieblich ist. Diesbezüglich
ist das Heckteil 26 in einer Zwischenposition gezeigt,
wobei die Verschieblichkeit allein durch eine gleitende Bewegung
der Längsschie nen 30 in
den Längsrinnen 77 herbeigeführt sein
kann. Es können auch
unterstützend
oder alternativ dazu Rollenlager, Linearkugellager oder dergleichen
vorgesehen sein.
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Bei
einer Verschiebung des Heckteiles 26 relativ zum Führungskasten 74 in
Richtung der Pfeile 86 greifen die Kraftübertragungsbolzen 35 (17) selbsttätig in die
Aufnahmebuchsen 34 (15), während der
Ringwulst 36 (17) spielfrei in der Ringnut 37 (15)
zu liegen kommt. Es ist eine selbsttätig einfädelnde, durch die Längsverschiebung
des Heckteiles 26 bewirkte Verbindung des Heckteiles 26 mit
dem Führungskasten 74 bezüglich einer
hoch belastbaren Aufnahme von Torsions-, Biege- und Querkraftbelastungen
gegeben. Für
eine Verriegelung in Längsrichtung
kann eine einfache Bolzensicherung quer zur Teleskoprichtung 33 ausreichend
sein.
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19 zeigt
ein in seiner Längserstreckung veränderliches
Steuergestänge 38 mit
zwei Steuerstangen 80, 81. Die beiden Steuerstangen 80, 81 sind
mit je einem Doppelhebel 40, 82 verbunden, wobei
der Doppelhebel 82 mittels einer mittigen Lagerstelle 83 am
Rumpfvorderteil 19 (10) und
der weitere Doppelhebel 40 mittels einer Lagerstelle 39 am
Heckteil 26 schwenkbar gelagert sind. Die beiden Doppelhebel 40, 82 umfassen
je zwei bezüglich
der zugehörigen
Lagerstellen 39, 83 sich gegenüberliegende Hebelschenkel 41, 84 auf.
Es sind zwei parallel zueinander angeordnete Zugglieder 42 vorgesehen,
die gelenkig und fest mit je einem äußeren Ende der beiden Hebelschenkel 84 verbunden
sind. Gegenüberliegend
sind die beiden Zugglieder 42 durch Gelenkstellen an den
beiden äußeren Enden
der beiden Hebelschenkel 41 axial verschieblich hindurchgeführt und
weisen an ihren freien Enden je einen Längsanschlag 43 auf.
Der hintere Doppelhebel 40 ist zusammen mit dem Heckteil 26 (18)
relativ zu den Zuggliedern 42 in der Teleskoprichtung 33 gleitend
verschieblich, wodurch in der gezeigten Positionierung keine Wirkverbindung
zwischen den beiden Steuerstangen 80, 81 gegeben
ist. Im vollständig ausgefahrenen
Zustand des Heckteiles 26 liegen die beiden Längsanschläge 43 an
den äußeren Gelenkverbindungen
der beiden Hebelschenkel 41 an, wodurch eine Zugübertragung
von dem vorderen Doppelhebel 82 zu dem hinteren Doppelhebel 40 in
beide Schwenkrichtungen möglich
ist. In dieser Position ist eine Wirkverbindung zwischen den beiden
Steuerstangen 80, 81 gegeben, wodurch das Leitwerk 27 (1)
betätigbar
ist. Das gezeigte Steuergestänge 38 kann
dabei sowohl zur Betätigung
eines Seitenruders als auch eines Höhenruders vorgesehen sein. Auch
die Betätigung
von Trimmklappen oder dergleichen ist durch die gezeigte Anordnung
möglich.
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20 zeigt
in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel
des Straßen-Luft-Fahrzeuges 1 mit zwei
seitlich nebeneinander angeordneten Sitzen 44, wobei in
dem in der Bewegungsrichtung 3 linken Sitz beispielhaft
ein Pilot 25 Platz genommen hat. Im Rumpfvorderteil 19 ist
bezogen auf die Bewegungsrichtung 3 vorne der Antriebsmotor 21 angeordnet. Die
beiden Sitze 44 für
den Piloten 25 und einen nicht dargestellten Passagier
sind in Bewegungsrichtung 3 so weit vorne positioniert,
daß der
Pilot 25 und ggf. der Passagier zumindest mit den Beinen 85 bezogen auf
die Flugrichtung 3 in gleicher Längsposition und auch etwa in
gleicher Höhenposition
relativ zum Antriebsmotor 21 angeordnet ist.
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Der
Antriebsmotor 21 weist eine im Zusammenhang mit 21 näher beschriebene
Zylinderanordnung auf, durch die eine Zylinderebene 46 gebildet
ist. Die Zylinderebene 46 erstreckt sich in Bewegungsrichtung 3 und
in Hochrichtung und liegt damit hochkant zwischen den beiden Sitzen 44 bzw.
seitlich neben dem Piloten 25. Im Bereich des Antriebsmotors 21 erstreckt
sich die Zylinderebene 46 zwischen den beiden Fußräumen des
Piloten 25 und des Passagiers.
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21 zeigt
in einer vergrößerten seitlichen Detaildarstellung
den Motorbereich der Anordnung nach 20. Der
Antriebsmotor 21 weist zwei angedeutete Zylinder 45 auf,
die V-förmig
zueinander angeordnet sind und zumindest näherungsweise in der Zylinderebene 46 (20)
liegen. Durch die Ausbildung als Zweizylinder-V-Motor ist eine flache
Bauweise des Antriebsmotors 21 gegeben, wodurch eine Anordnung
des Antriebsmotors 21 in seitlicher Überdeckung mit den Beinen 85 des
Piloten 25 und/oder des Passagiers möglich ist.
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22 zeigt
in einer Draufsicht eine Variante der Anordnung nach 20,
bei der der Antriebsmotor 21 als Vierzylinder-Boxermotor ausgebildet
ist. Die Zylinder 45 erstrecken sich in seitlicher gegenüberliegender
Richtung. Der Antriebsmotor 21 liegt oberhalb in Überdeckung
mit den Beinen 85 des Piloten 25. Im übrigen ist
eine gleiche Relativanordnung der Sitze 44 und des Antriebsmotors 21 entsprechend 20 gegeben.
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23 zeigt
eine vergrößerte seitliche
Detaildarstellung des Straßen-Luft-Fahrzeuges
nach 22 im Bereich des Antriebsmotors 21.
Die Zylinder 45 des Antriebsmotors 21 span nen
zumindest näherungsweise
eine gemeinsame Zylinderebene 46 auf, die quer in Bewegungsrichtung 3 (22)
und in Spannweitenrichtung sich erstreckt. Der Antriebsmotor 21 liegt
oberhalb der Beine 85 des Piloten 25 und/oder
ggf. des Passagiers. Wie auch bei der Anordnung nach den 20 und 21 sind
die Sitze 44 (22) so weit nach vorne positioniert,
daß der Pilot 25 und
ggf. auch der Passagier in Flugrichtung 3 zumindest mit
seinen Beinen 85 in gleicher Längsposition relativ zum Antriebsmotor 21 angeordnet
ist.