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Die
Erfindung betrifft ein senkrecht start- und landefähiges Fluggerät mit Mitteln
zur Auftriebserzeugung, welche mindestens einen um eine parallel zur
Hochachse des Fluggeräts
verlaufende Rotordrehachse drehbar angeordneten, antreibbaren Rotor
umfassen, sowie Mittel zur Vortriebserzeugung, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Senkrecht
start- und landefähige
Fluggeräte sind
heutzutage typischerweise als Hubschrauber mit einem um eine parallel
zur Hochachse des Hubschraubers verlaufende Rotordrehachse drehbar
angeordneten, antreibbaren Rotor ausgeführt. Hubschrauber werden überall dort
eingesetzt, wo eine präzise
Manövrierbarkeit
auf engstem Raum, die Fähigkeit
die Fluggeschwindigkeit bis zum Stillstand abzusenken, sowie die
Fähigkeit
senkrecht starten und landen zu können erforderlich ist, beispielsweise
im Bereich der Luftrettung, im militärischen Bereich, oder für polizeiliche
Aufgaben.
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Die
Vortriebserzeugung erfolgt bei einem derartigen Hubschrauber entweder
durch ein Kippen des Rotors gegenüber dem Rumpf des Hubschraubers
aus der Senkrechten in die gewünschte
Flugrichtung, oder durch eine zyklische Rotorblattverstellung, bei
der die Rotorblätter
synchron mit deren Umlauf um die Rotordrehachse in einem bestimmten, steuerbaren
Drehbereich eine Kippbewegung einhergehend mit einer Erhöhung des
Anstellwinkels und damit des Auftriebsbeiwertes und des Widerstandsbeiwertes
ausführen.
Der erhöhte
Widerstandsbeiwert bewirkt bei der zyklischen Rotorblattver stellung eine
Vortriebskraft und damit eine Bewegung des Hubschraubers in der
Luft.
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Nachteilig
an diesem Stand der Technik ist, dass bedingt durch das Prinzip
der Vortriebserzeugung die maximal erreichbare Fluggeschwindigkeit, ebenso
wie die maximale Flugreichweite begrenzt ist. Zusätzlich ist
die Manövrierbarkeit
bekannter Hubschrauber beim Ausfall nur einer Steuerungsvorrichtung
nicht mehr sichergestellt. Darüber
hinaus verursacht das Prinzip der Vortriebserzeugung durch die notwendige
hohe Anzahl von Verschleißteilen sehr
hohe Wartungskosten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, senkrecht
start und landefähiges
Fluggerät
zu entwickeln.
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Die
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung
gelöst
durch Mittel zur Verschiebung des Schwerpunktes des Fluggeräts innerhalb
einer normal zu der Rotordrehachse verlaufenden Ebene.
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Durch
eine Verschiebung des Schwerpunktes des Fluggeräts in dessen Längsrichtung
kann eine Nickbewegung des Fluggeräts um seine Querachse erzeugt
werden. Durch eine Verschiebung des Schwerpunktes des Fluggeräts in Querrichtung
senkrecht zu dessen Längsrichtung
kann eine Rollbewegung des Fluggeräts um dessen Längsachse
erzeugt werden. Durch das durch eine Schwerpunktverschiebung hervorgerufene
Nicken und/oder Rollen des Fluggeräts wird der vom Rotor erzeugte
Rotorabwind in eine vertikale Auftriebskomponente und in eine horizontale
Vortriebskomponente zerlegt, wodurch das Fluggerät eine Horizontalbewegung in
der Luft ausführen
kann. Dabei stellen die Mittel zur Verschiebung des Schwerpunk tes
des Fluggeräts
zusätzliche Mittel
zur Vortriebserzeugung dar. Darüber
hinaus können
die Mittel zur Verschiebung des Schwerpunktes des Fluggeräts dazu
genutzt werden, eine stabile Fluglage bei zusätzlichen an dem Fluggerät montierten
Mitteln zur Auftriebserzeugung zu erzeugen, insbesondere bei an
dem Fluggerät
angeordneten Tragflächen
sowie zusätzlichen,
vom Rotor unabhängigen
Mitteln zur Vortriebserzeugung. Hierdurch ist es denkbar, ein Fluggerät zu schaffen,
welches mittels eines oder mehrerer Rotoren vertikal starten und
landen kann, wobei beispielsweise bei Langstreckenflügen der
Antrieb des Rotors nach Erreichen einer bestimmten Mindestfluggeschwindigkeit
abgeschaltet, und der Vortrieb beispielsweise mittels eines Propellers
erzeugt wird, wobei die Auftriebserzeugung über die Tragflächen erfolgt.
Die für
eine stabile Fluglage erforderliche Lage des Schwerpunktes ist dabei
bei der Auftriebserzeugung mittels Rotor eine andere, als bei der
Auftriebserzeugung mittels Tragflächen.
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Das
erfindungsgemäße Fluggerät weist
gegenüber
dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass durch sehr einfach ausführbare Mittel
eine Vortriebserzeugung möglich
ist. Darüber
hinaus ist es bei dem erfindungsgemäßen Fluggerät möglich, verschiedene jeweils
für sich
alleine bekannte Varianten der Vortriebs- und der Auftriebserzeugung
zu kombinieren, da die Verschiebbarkeit des Schwerpunktes beispielsweise
eine Anordnung von Tragflächen
zulässt,
welche beim Langstreckenflug ausschließlich für die Auftriebserzeugung zuständig sind.
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Zur
Realisierung des erfindungsgemäßen Gedankens
steht die bauliche Konkretisierung der Umsetzung in weiten Grenzen
frei. Eine der besonders bevorzugten Lösungen besteht darin, den Motorblock
zu verschieben, der aufgrund seines relativ hohen Gewichtes bereits
bei geringen Verschiebungswegen eine starke Änderung des Momentes zur Folge
hat. Denkbar ist, das Gewicht des Motors durch die An bringung eines
Ballasttankes weiter zu erhöhen,
falls ein höheres
Gewicht gewünscht
wird.
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Eine
alternativ oder gleichzeitig realisierbare Möglichkeit bestände auch
darin, den Heckmotor ggf. zusammen mit der Heckfläche nach
vorne oder hinten zu verschieben.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, die Sitze im Cockpit oder gar das Cockpit als ganzes
zu verschieben.
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Schließlich ist
denkbar, einen Tank oder Zusatztank vorzusehen, der bei einer Verschiebung
zur Änderung
des Schwerpunktes beiträgt.
Um das Moment von der Tankstandsanzeige unabhängig zu machen, ist der verschiebbare
Zusatztank über
eine Kraftstoffleitung mit dem höheren
Haupttank verbunden und bleibt somit in seinem Gewicht und demzufolge
in seinen Auswirkungen auf den Schwerpunkt ungeändert. Schließlich ist
auch denkbar, ein in seiner Position veränderliches Zusatzgewicht (Bleigewicht)
und/oder den Tank mit Löschpulver
verschiebbar anzubringen. Alle diese vorgenannten Maßnahmen
können
zur Erzielung eines ausgeprägten
Effektes miteinander kombiniert werden.
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Für die Umsetzung
der Verschiebung empfiehlt sich das Aufsetzen des die Schwerpunktslage verändernden
Objekts auf Schienen und deren relative Bewegung hierzu. Die Verschiebung
des Schwerpunktes des Fluggeräts
in Längsrichtung
erfolgt beispielsweise durch mindestens einen Schrittmotor, welcher
beispielsweise den Antriebsmotor des Rotors in Längsrichtung des Fluggeräts verschiebt. Zur
einfacheren Schwerpunktsbestimmung ist denkbar, veränderliche
Lasten wie beispielsweise die Nutzlast sowie den Kraftstofftank
an einer Position in Längs-
und Querrichtung des Fluggeräts
anzuordnen, welche in normaler Trimmlage im Wesentlichen im Schwerpunkt
des Fluggeräts
liegt. Des Weiteren bildet die Besatzung des Fluggeräts eine
veränderliche
Last. Zur Bestimmung des Einflusses des Gewichts der Besatzung auf
die Schwerpunktslage ist es denkbar, beispielsweise Drucksensoren
im Cockpit anzuordnen, mit denen das Gewicht der Besatzung bestimmt
werden kann.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass, die Mittel
zur Vortriebserzeugung zusätzlich
zu den Mitteln zur Verschiebung des Schwerpunktes mindestens einen
um eine senkrecht zur Rotorachse verlaufende Propellerachse drehbar angeordneten,
vorzugsweise unabhängig
von dem Rotor antreibbaren und vorzugsweise am Heck des Fluggeräts angeordneten,
antreibbaren Propeller umfassen.
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Eine
Ausführungsform
sieht vor, dass der Propeller eine kollektive Blattverstellung aufweist.
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Eine
Weiterbildung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung des
Fluggeräts
um dessen parallel zu der Rotordrehachse verlaufende Hochachse des
Fluggeräts.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Mittel
zur Steuerung des Fluggeräts
um dessen parallel zu der Rotordrehachse verlaufende Hochachse eine
um eine parallel zu der Rotordrehachse verlaufende Schwenkachse schwenkbare
Schwenkvorrichtung umfassen, an der mindestens der Propeller angeordnet
ist. Ein Verschwenken des Propellers um eine parallel zu der Rotorachse
verlaufende Achse ermöglicht
es, den Propeller sowohl zur Erzeugung einer Vortriebskraft im Geradeausflug,
als auch zur Steuerung des Fluggeräts um dessen parallel zu der
Rotordrehachse verlaufende Hochachse einzusetzen. Der Propeller verfügt dabei
vorzugsweise über
eine Blattverstellung zur Verstellung des Anstellwinkels der Propellerblätter und
damit der Schubkraft des Propellers.
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Eine
zweckmäßige Maßnahme sieht
vor, dass die Mittel zur Steuerung des Fluggeräts um dessen parallel zu der
Rotordrehachse verlaufende Hochachse mindestens eine um eine parallel
zu der Rotordrehachse verlaufende Achse schwenkbare Seitenleitwerksfläche umfassen.
Die Seitenleitwerksfläche
erlaubt die Steuerung des Fluggeräts um dessen Hochachse im Horizontalflug.
Dabei ist es denkbar, im Horizontalflug den Rotor ab einer bestimmten Fluggeschwindigkeit
derart festzusetzen, dass die Propellerdrehachse parallel zur Längsachse
des Fluggeräts
verläuft.
Die Steuerung um die Hochachse erfolgt dann wie bei einem Flugzeug
mit aerodynamisch profilierten Tragflächen über die Seitenleitwerksfläche. Ebenso
ist es denkbar, den Propeller synchron mit der Seitenleitwerksfläche zu verschwenken.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass die Seitenleitwerksfläche Teil
eines vorzugsweise am Heck des Fluggeräts angeordneten Leitwerks ist.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Mittel zur Vortriebserzeugung zusätzlich mindestens ein zur Umlenkung des
Rotorabwindes geeignetes Strahlruder umfassen. An dieser Stelle
sein nochmals darauf hingewiesen, dass der Begriff Vortrieb Kräfte in horizontaler Richtung
umfasst, also auch solche Kräfte,
die eine Bewegung des Fluggeräts
in Richtung seiner Querachse bewirken.
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In
einer alternativen Maßnahme
umfassen die Mittel zur Auftriebserzeugung zusätzlich seitlich an dem Fluggerät angeordnete
aerodynamisch profilierte Tragflächen.
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Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform
ist gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung des Fluggeräts um dessen
Querachse. Durch die Anordnung von Tragflächen an dem Fluggerät ist es
erforderlich, dass das Fluggerät über Mittel
verfügt,
mit denen es um seine Querachse gesteuert werden kann. Diese Mittel
sind beispielsweise notwendig, um durch Veränderung des Anstellwinkels
der Tragflächen
gegenüber
der Flugrichtung eine gleich bleibende Auftriebskraft bei unterschiedlichen
Fluggeschwindigkeiten erzeugen zu können.
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In
einer zusätzlichen
Maßnahme
umfassen die Mittel zur Steuerung des Fluggeräts um dessen Querachse die
Mittel zur Verschiebung des Schwerpunktes des Fluggeräts.
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Eine
zusätzliche,
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Mittel
zur Steuerung des Fluggeräts
um dessen Querachse mindestens eine um eine parallel zu der Querachse
des Fluggeräts
schwenkbare Höhenleitwerksfläche umfassen.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass die Höhenleitwerksfläche Teil
eines vorzugsweise am Heck des Fluggeräts angeordneten Leitwerks ist.
Dabei ist denkbar, das gesamte, die Seitenleitwerksfläche und die
Höhenleitwerksfläche umfassende
Leitwerk synchron mit dem Propeller schwenkbar auszuführen.
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In
einer Ausführungsform
ist der Rotor bei Überschreiten
einer bestimmten Mindestfluggeschwindigkeit abschaltbar und bei
Unterschreiten einer bestimmten Mindestfluggeschwindigkeit wieder zuschaltbar.
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Vorteilhafterweise
erfolgt das Ab- und Zuschalten des Rotors automatisch.
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In
einer anderen besonders vorteilhafte Ausgestaltung weist der Rotor
eine kollektive Rotorblattverstellung zur gleichzeitigen Veränderung
des Anstellwinkels aller Rotorblätter
des Rotors. Die kollektive Rotorblattverstellung ermöglicht insbesondere Autorotationslandungen
bei ausgefallenem Rotorantrieb.
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Die
Mittel zur Auftriebserzeugung können mindestens
zwei vorzugsweise um jeweils eine im Wesentlichen vertikale Rotordrehachse
drehbar angeordnete, antreibbare Rotoren umfassen. Durch die Verwendung
zweier vorzugsweise auf getrennten Rotordrehachsen angeordneten
Rotoren kann auf Mittel zum Ausgleich des Antriebsmoments der Rotoren,
wie beispielsweise einen Heckrotor verzichtet werden. Die Rotoren
drehen dabei vorzugsweise synchron in entgegengesetzter Richtung.
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Eine
zusätzliche,
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Mittel zur Vortriebserzeugung zusätzlich eine zyklische Rotorblattverstellung
des Rotors zur synchron mit dem Umlauf des Rotors erfolgenden, periodisch
Verstellung des Anstellwinkels der einzelnen Rotorblätter des
Rotors unabhängig
voneinander in einem veränderbaren
Drehbereich um die Rotordrehachse herum umfassen. Die Rotorblattverstellung
umfasst beispielsweise eine Taumelscheibe.
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Eine
zusätzliche,
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
das Fluggerät
einen den Rotor umfassenden Rahmen mit einer in Richtung der Rotordrehachse
durchgehenden, kreisrunden Rotordrehöffnung aufweist, in welcher der
Rotor angeordnet ist und geschützt
umläuft.
Darüber
hinaus können
die Strömungsbedingungen
innerhalb der durch den Rahmen und die Rotordrehöffnung gebildeten Rotorummantelung
im Gegensatz zu einem frei laufenden Rotor durch gezielte Gestaltung
des Querschnittsverlaufes vorteilhaft beeinflusst werden.
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In
einer besonders vorteilhaften, zusätzlichen Ausführungsform
weitet sich die Rotordrehöffnung
von dem Querschnitt an, in dem sich der Rotor befindet, in Strömungsrichtung
des Rotorabwindes divergent auf. Durch die divergente Aufweitung
der Rotordrehöffnung
wird eine Absenkung der Strömungsgeschwindigkeit
des Rotorabwindes bei gleichzeitiger Erhöhung des Drucks im Austrittsquerschnitt
der Rotordrehöffnung
erreicht, wodurch der Auftriebswirkungsgrad verbessert, und insbesondere bei
einer Verwendung des erfindungsgemäßen Fluggeräts für die Luftrettung der Rotorabwind
verringert wird.
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Schließlich können an
dem Fluggerät
Teleskoparme angeordnet sein. Mit den Teleskoparmen ist das Festhalten
an Gegenständen
sowie das Landen an nur schwer zugänglichen und zerklüfteten Stellen möglich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung, in der zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluggeräts mit daran angeordneten Teleskoparmen
von vorne,
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2 eine
perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Fluggeräts aus 1 mit ausgebauten
Rotoren von oben,
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Cockpits eines erfindungsgemäßen Fluggeräts von vorne,
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Grundgestells mit Rahmen eines erfindungsgemäßen Fluggeräts von oben,
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5 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluggeräts von vorne, mit einseitig eingeschwenktem
Strahlruder,
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6 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluggeräts von vorne,
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7 eine
Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Fluggerät,
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8 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluggeräts von hinten,
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9 eine
erste perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluggeräts mit daran
angeordneten, aerodynamisch profilierten Tragflächen von vorne,
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10 eine
zweite perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluggeräts mit daran
angeordneten, aerodynamisch profilierten Tragflächen von vorne,
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11 eine
Skizze eines den Antriebsmotor der Rotoren eines erfindungsgemäßen Fluggeräts tragenden,
in Längsrichtung
des Fluggeräts
verfahrbaren Motorträgerschlitten,
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12 eine
Skizze des die Antriebsleistung des auf dem verfahrbaren Motorträgerschlitten
angeordneten Antriebsmotors auf die Rotoren übertragenden Antriebsstranges,
sowie
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13 eine
Skizze der Anordnung des Antriebs der am Heck des erfindungsgemäßen Fluggeräts angeordneten
Heckpropeller.
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Gleiche
Bezugszahlen in der Figurenbeschreibung und in der Zeichnung beschreiben
gleiche oder gleich wirkende Mittel.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung:
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Ein
in den 1 bis 13 dargestelltes Fluggerät 65 besteht
im Wesentlichen aus einem Grundgestell mit Rahmen 1, zwei
in jeweils einer in dem Rahmen 1 angeordneten Rotordrehöffnungen 66 angeordneten
Rotoren 16, einem Antriebsmotor 25 für die Rotoren 16,
einem Heckpropeller 50 mit zugehörigem Antriebsmotor 8,
einem Seitenleitwerksflächen 54 und
Höhenleitwerksflächen 10 umfassenden
Leitwerk 7, einem vor den Rotoren angeordneten Cockpit 4,
sowie Mitteln zur Verschiebung des Schwerpunktes des Fluggeräts 65.
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Der
Kern der Erfindung beruht auf einer Verschiebbarkeit des Schwerpunktes
des Fluggeräts 65. Zur
Bestimmung des Schwerpunktes ist vorgesehen, das Cockpit 4 des
Fluggeräts 65 mit
einem Doppelboden auszuführen.
Zwischen dem Doppelboden befinden sich Drucksensoren, zur Ermittlung
des Gewichts der Besatzung im Cockpit 4. Mit diesen Angaben
kann ein Bordcomputer die Lage des Schwerpunktes des Fluggeräts 65 errechnen.
Vor dem Start werden die auf einem Motorträgerschlitten 26 angeordneten
Antriebsmotoren 25 der Rotoren 16 mit Hilfe eines
Schrittmotors 33 derart nach vorne 48 oder nach
hinten 49 verfahren, dass das Fluggerät 65 eine neutrale
Trimmung aufweist. Der Motorträgerschlitten 26 ist
in 11 dargestellt. Nach dem senkrechten Abheben des
Fluggeräts 65 wird
der Motorträgerschlitten 26 in
die gewünschte
Flugrichtung, beispielsweise nach vorne verschoben. Dadurch verschiebt
sich der Schwerpunkt des Fluggeräts 65 nach vorne
und das Fluggerät 65 führt eine
Nickbewegung um seine Querachse aus. Der Rotorabwind weist dadurch
eine horizontale Komponente auf, wodurch ein Vortrieb entsteht und
sich das Fluggerät 65 horizontal in
der Luft bewegt.
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In 4 sind
neben dem Grundgestell mit Rahmen 1 mit dem Rahmen 1 verbundenen
Hauptträgerschienen 2 zu
erkennen, auf denen die Technik zur Verschiebung des Schwerpunktes
des Fluggeräts 65 angeordnet
ist. Querstreben 3 bilden eine zusätzliche Verbindung mit dem
Rahmen 1. Beidseits der Rotoren 16 sind Treibstofftanks 6 mittig
zwischen den Rotoren 16 angebracht. An der Vorderseite
der Hauptträgerschienen 2 ist
eine Auflage 9 für
das Cockpit 4 angeordnet.
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Die
Anordnung des Antriebsmotors 25 auf dem Motorträgerschlitten 26 ist
in den 11 und 12 dargestellt.
Ein Schrittmotor 33 ist an den Hauptträgerschienen 2 angeordnet.
Der Schrittmotor 33 treibt eine Spindel 34 an.
Eine Drehung der Spindel um ihre Längsachse bewirkt eine Längsverschiebung
des an den Hauptträgerschienen 2 längsverschiebbar
angeordneten Motorträgerschlittens 26 entlang
der Längsachse
des Fluggeräts 65.
Zur leichteren Längsverschiebbarkeit
des Motorträgerschlittens 26 entlang
der Hauptträgerschienen
sind zwischen den Hauptträgerschienen
und dem Motorträgerschlitten 26 Zylinderrollen 47 angeordnet.
Auf dem Motorträgerschlitten 26 ist
der Antriebsmotor 25 mit Vergaser 29 und Auspuffschalldämpfer 30 angeordnet.
Der Antriebsmotor 25 treibt über eine Ölkupplung 27 eine
Zahnriemenscheibe 28 an. Die Ölkupplung 27 erlaubt
das Trennen des Motors 25 von der Zahnriemenscheibe 28. Über einen
Zahnriemen 46 wird die Antriebsleistung des Motors 25 von
der Zahnriemenscheibe 28 auf eine Zahnriemenscheibe 41 übertragen.
Die Zahnriemenscheibe 41 ist formschlüssig und längsverschiebbar mit einer über jeweils
ein Winkelgetriebe 42 mit den Rotoren 16 verbundene
Antriebswelle 31 verbunden. Die Antriebswelle 31 ist
vorzugsweise als sechs- oder achtkantiges Rohr ausgeführt. Der
Motorträgerschlitten 26 ist ebenfalls
gegenüber
der Antriebswelle 31 längsverschiebbar.
Auf dem Motorträgerschlitten 26 sind
Lager 35, 36 und 37 angeordnet. Zwischen
den Lagern 35 und 37 ist die Zahnriemenscheibe 41 angeordnet. Um
die Position der Zahnriemenscheibe 41 gegenüber der
Zahnriemenscheibe 28 festzulegen, sind jeweils zwischen
den Lagern 35 und 37 und der Zahnriemenscheibe 41 Distanzhülsen 38 und 40 auf
der Antriebswelle längsverschiebbar
angeordnet. Zur Stabilisierung ist zwischen dem Lager 36 und
dem Lager 37 ebenfalls eine Distanzhülse 39 angeordnet. Durch
die an dem Motorträgerschlitten
angeordneten Lager 35, 36 und 37 sowie
die zwischen den Lagern und der Zahnriemenscheibe 41 angeordneten
Distanzhülsen 38, 39 und 40 wird
bei einer Längsverschiebung
des Motorträgerschlittens 26 entlang
der Antriebswelle 31 die Zahnriemenscheibe 41 ebenso längs der
Antriebswelle 31 verschoben. Die Antriebswelle 31 überträgt die Antriebsleistung
des Antriebsmotors 25 über
eine Klauenkupplung 32 und das Winkelgetriebe 42 auf
die Rotoren 16. Das Winkelgetriebe 42 ist mittels
einer Winkelgetriebehalterung 43 an den Hauptträgerschienen 2 befestigt.
Darüber hinaus
sind in 12 die Rotorblätter 44 der
Rotoren 16 zu erkennen.
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Die
Art der Konstruktion ermöglicht
es, das Fluggerät 65 durch
verschiedene Arten zu steuern, und dadurch größere Sicherheit bessere Flugeigenschaften
zu erreichen.
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Das
Fluggerät 65 ist
neben der Steuerung durch Schwerpunktverschiebung zusätzlich mit
einer zyklischen Rotorblattverstellung über eine Taumelscheibe versehen,
wodurch ein zweites, redundantes Mittel zur Vortriebserzeugung geschaffen
ist. Zusätzlich
sind Strahlruder 21, 22, 23 und 24 vorgesehen, mit
denen der Rotorabwind zur Vortriebserzeugung umgelenkt werden kann.
Hierdurch ist ein drittes, redundantes Mittel zur Vortriebserzeugung
geschaffen. Der Begriff Vortrieb umfasst hierbei alle Bewegungsrichtungen
des Fluggeräts
in einer horizontalen Ebene. Ebenso ist denkbar, die Mittel zur
Vortriebserzeugung auf die Schwerpunktverschiebung und die Strahlruder 21, 22, 23 und 24 zu
beschränken.
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Die
Strahlruder 21, 22, 23 und 24 sind
vorzugsweise an den Kufen 5 unterhalb der Rotordrehöffnung 66 am
Austritt des Rotorabwindes aus dem Rahmen 1 angeordnet.
In 5 ist die Anordnung von vier Strahlrudern 21, 22, 23 und 24 an
dem Fluggerät 65 erkennbar.
Die Strahlruder 21 und 24 sind dabei nach innen
in den Rotorabwind hinein geschwenkt. Dadurch wird eine seitliche
Bewegung des Fluggeräts 65 nach
links in 5 erzeugt. Werden beispielsweise
die vorderen Strahlruder 21 und 22 nach innen
geschwenkt, während
die hinteren Strahlruder 23 und 24 in neutraler
oder nach außen
geschwenkter Position bleiben, so wird eine Vorwärtsbewegung des Fluggeräts 65 erzeugt.
Je nach Stellung der Strahlruder 21, 22, 23 und 24 kann
so eine Bewegung des Fluggeräts 65 nach
Vorne oder Hinten, nach Rechts oder Links erzeugt werden. Die Strahlruder 21, 22, 23 und 24 können dabei
beispielsweise elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch
unabhängig
voneinander gesteuert werden. Durch die Strahlruder 21, 22, 23 und 24 wird
der von den Rotoren 16 erzeugte Rotorabwind abgelenkt, wodurch
das Fluggerät 65 eine
Bewegung nach rechts oder links ausführt.
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Am
Heck des Fluggeräts 65 befindet
sich das Leitwerk 7 sowie in der Mitte, an einer um eine
parallel zur Rotordrehachse verlaufende Schwenkachse schwenkbare
angeordneten Schwenkvorrichtung 64 angeordnet, der Antriebsmotor 8 für den Heckpropeller 50.
Der Heckpropeller 50 treibt im Geradeausflug das Fluggerät 65 an.
Bei montierten aerodynamisch profilierten Tragflächen 14 werden im
Geradeausflug und bei Überschreiten
einer Mindestfluggeschwindigkeit die Rotoren 16 vom Antriebsmotor 25 getrennt und
der Anstellwinkel verkleinert, um hohe Fluggeschwindigkeiten zu
erreichen. In diesem Bereich fliegt das Fluggerät 65 als Flächenflugzeug.
Ebenso ist denkbar, das Fluggerät 65 unter
diesen Flugbedingungen als Gyrokopter, auch als Tragschrauber bekannt,
auszuführen,
bei dem die Rotoren 16 vom Antriebsmotor 25 abgekoppelt
sind und als Tragflächen dienen.
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Die
Tragflächen 14 sind
dabei an Tragflächenaufnehmern 13 am
Grundgestell mit Rahmen 1 befestigt. Verstrebungen 15 dienen
zur Stabilisierung der Tragflächen 14.
An den Tragflächen
sind Steuerflächen 18 angeordnet,
beispielsweise zur Verwendung als Querruder. Die gleichzeitige Verwendbarkeit des
Fluggeräts 65 als
senkrecht start- und landefähiges
Fluggerät 65 mit
Rotoren 16 und als Flächenflugzeug
wird erst durch die Möglichkeit
einer Verschiebung des Schwerpunktes des Fluggeräts 65 ermöglicht,
da ein Flächenflugzeug
für eine
stabile Fluglage eine andere Lage des Schwerpunktes benötigt, als ein
mit Rotoren versehenes, senkrecht start- und landefähiges Fluggerät 65.
Die Tragflächen 14 können je
nach Einsatzbereich des Fluggeräts 65 profiliert und
gestaltet sein. Für große Flugdistanzen
sind beispielsweise Tragflächen 14 mit
großer
Streckung vorteilhaft.
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Durch
die Abschaltbarkeit der Rotoren 16 in Verbindung mit der
Verwendung von aerodynamisch profilierten Tragflächen 14 zur Auftriebserzeugung sind
wesentlich höhere
Fluggeschwindigkeiten zu erreichen, als bei einem herkömmlichen
Hubschrauber. Beim Geradeausflug werden dabei die Rotoren 16 vom
Antriebsmotor 25 getrennt und das Fluggerät 65 nur
von den Heckpropellern 50 angetrieben. Diese Maßnahme erspart
Treibstoff und ermöglicht
höhere Geschwindigkeiten.
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Der
Heckpropeller 50 weist verstellbare Propellerblätter auf,
wodurch eine Beeinflussung der Fluggeschwindigkeit möglich ist.
Durch die Möglichkeit
den Heckpropeller 50 samt Leitwerk 7 mittels der Schwenkvorrichtung 64 nach
rechts und links zu schwenken ist das Fluggerät 65 um seine Hochachse steuerbar.
Die Propellerblätter
sind dabei vorzugsweise symmetrisch profiliert, um das Fluggerät 65 gleichermaßen beschleunigen
und abbremsen zu können.
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Das
Schwenken der Schwenkvorrichtung 64 und damit des Heckpropellers 50 und
des Leitwerks 7 erfolgt elektrisch, hydraulisch, pneumatisch
oder mechanisch. In 8 sind über Hebelstangen 63 mit der
Schwenkvorrichtung 64 verbundene Hydraulikzylinder 20 zum
Schwenken der Schwenkvorrichtung 64 erkennbar. Während des
Schwenkens wird der Anstellwinkel des Heckpropellers 50 mittels
der Blattverstellung vorzugsweise auf null gestellt, um den Schwenkvorgang
zu erleichtern. Ebenfalls ist denkbar, den Heckpropeller 50 und
das Leitwerk 7 unabhängig
voneinander zu schwenken. 7 zeigt
ein geschwenktes Leitwerk 7 bei in Längsrichtung des Fluggeräts 65 ausgerichtetem
Heckpropeller 50. In 8 ist darüber hinaus
zu erkennen, wie das Leitwerk 7 an der Schwenkvorrichtung 64 mittels
Streben 19 abgestützt
ist. Das Leitwerk 7 verfügt zur Verbesserung der aerodynamischen
Güte über Ohren 11, die
eine Randumströmung
und damit den induzierten Widerstand verringern. Die Ohren 11 können dabei Teil
der Seitenleitwerksflächen 54 sein.
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Es
ist auch denkbar, das Leitwerk 7 wie in den 9 und 10 dargestellt
starr mit dem Grundgestell mit Rahmen 1 zu verbinden, wobei
am Leitwerk bewegliche Seitenleitwerksflächen 54 und bewegliche
Höhenleitwerksflächen 10 zur
Steuerung des Fluggeräts 65 um
dessen Hoch- und Querachse vorgesehen sind.
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Eine
weitere Möglichkeit,
das Fluggerät 65 um
seine Hochachse zu steuern ist durch das Anbringen zweier unabhängiger Antriebsmotoren 8 mit
zugehörigen
Heckpropellern 50 denkbar (13). Die Heckpropeller 50 können dabei
auch am Leitwerk 7 angeordnet sein. Hierdurch ist eine
Steuerung des Fluggeräts 65 um
dessen Hochachse durch eine Veränderung
der Drehzahl und/oder des Anstellwinkels der Propellerblätter eines
der beiden Heckpropeller 50 möglich. Dadurch kann wahlweise
ganz auf das Leitwerk 7 verzichtet werden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des Antriebs der Heckpropeller 50 ist 13 entnehmbar.
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Wie
in 13 zu erkennen ist, ist dabei jeweils links und
rechts am Leitwerk 7 je ein Heckpropeller 50 angeordnet.
Die Antriebsleistung für
die beiden Heckpropeller 50 wird bei dem in 13 dargestellten
Ausführungsbeispiel
von einem zweiten Antriebsmotor 25, der ebenso auf einem
Motorträgerschlitten 26 angeordnet
ist, zur Verfügung
gestellt. Dieser Antriebsmotor 25 ist über eine Ölkupplung 45 wahlweise
mit dem hinteren Rotor 16 und/oder mit den beiden Heckpropellern 50 verbunden.
Durch die Ölkupplung 45 kann
bei Bedarf, beispielsweise während
des Geradeausfluges, der Antriebsmotor 25 vom hinteren
Rotor 16 getrennt werden, wodurch die gesamte An triebsleistung
dieses Antriebsmotors 25 auf die beiden Heckpropeller 50 übertragen
wird. Die Ölkupplung 45 wird
mittels eines Lagers 55 (12) stabilisiert.
Der Antrieb der Heckpropeller 50 über den Antriebsmotor 25 erfolgt über zwei
auf einer unabhängig
von der Antriebswelle 31 antreibbaren Antriebswelle axial
versetzt angeordnete Zahnriemenscheiben 52, jeweils einen
Zahnriemen 53, sowie jeweils einem Getriebe 51,
das die Drehzahl und Drehrichtung des Antriebsmotors 25 auf
ein für
den jeweiligen Heckpropeller 50 optimales Maß übersetzt.
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Gesteuert
werden kann das Fluggerät
dabei durch getrennte Betätigung
der Blattverstellung der beiden Heckpropeller 50. Auch
hierbei sind symmetrisch profilierte Heckpropeller vorgesehen, um
auch Rückwärts fliegen
zu können.
Der Heckpropeller 50 ist dabei nicht nur zum Steuern des
Fluggeräts 65 um dessen
Hochachse, sondern auch als Antrieb während des Geradeausfluges vorgesehen.
Ab einer bestimmten Vorwärtsgeschwindigkeit
können
die beiden Antriebsmotoren 25 wiederum von den Rotoren 16 getrennt
werden. In diesem Bereich fliegt die Maschine als Gyrokopter, auch
bekannt als Tragschrauber, und die Rotoren wirken als Tragflächen.
-
Die 9 und 10 zeigen
das Fluggerät 65 mit
Schwimmern 12 an denen die Tragflächen 14 über Streben 17 abgestützt sind.
Das Fluggerät 65 ist durch
die Verwendung von Schwimmern 12 auch als flugfähiges Propellerboot
einsetzbar.
-
Mit
Hilfe der Teleskoparme 56 kann das Fluggerät 65 überall landen.
Die Aufsätze
können
gewechselt werden. Es ist denkbar, hydraulische Greifer 61,
Saugnäpfe 60,
Platten 62 mit weichen Auflagen, beispielsweise zum Landen
auf schrägen
Hausdächern
und dergleichen an den Teleskoparmen 56 anzuordnen. Ebenso
kann am Ende eines Teleskoparmes 56 eine elektronische
Kamera 57 angeordnet werden, mit deren Hilfe die Bewegungen
der Teleskoparme 56 ü berwacht
werden können.
Mit den hydraulischen Greifern 61 kann sich das Fluggerät 65 an
nur schwer zugänglichen
und zerklüfteten
Stellen festklammern. Die hydraulischen Greifer 61 werden dabei
mit Hydraulikleitungen 58 mit einer Hydraulikquelle im
Fluggerät 65 verbunden.
Für die
Verbindung der Saugnäpfe 60 mit
einer Vakuumquelle im Fluggerät 65 sind
Absaugleitungen 59 vorgesehen.
-
Zur
Erhöhung
der Sicherheit ist neben der Möglichkeit,
die Rotoren 16 vom Antrieb zu trennen, eine kollektive Rotorblattverstellung
vorgesehen, wodurch es möglich
ist, eine Autorotationslandung durchzuführen. Darüber hinaus ist es denkbar,
zwei oder mehrere Rettungsschirme an dem Fluggerät 65 anzuordnen. Das
Grundgestell mit Rahmen 1 des Fluggeräts 65 schützt die
Rotoren 16 gegen Berührung
und damit vor Schäden.
Der Heckpropeller 50 wird dabei das Leitwerk 7 geschützt. Durch
die Verwendung mindestens zweier Antriebsmotoren 25 zum
Antrieb der Rotoren 16 wird die Sicherheit des Fluggeräts 65 nochmals
angehoben. Je nach Größe des Fluggeräts 65 können beliebig
viele Antriebsmotoren 25 vorgesehen sein.
-
- 1
- Grundgestell
mit Rahmen
- 2
- Hauptträgerschiene
- 3
- Querträger
- 4
- Cockpit
- 5
- Kufe
- 6
- Treibstofftank
- 7
- Leitwerk
- 8
- Antriebsmotor
- 9
- Auflage
- 10
- Höhenleitwerksfläche
- 11
- Ohr
- 12
- Schwimmer
- 13
- Flügelaufnahme
- 14
- Tragfläche
- 15
- Strebe
- 16
- Rotor
- 17
- Strebe
- 18
- Steuerfläche
- 19
- Strebe
- 20
- Hydraulikzylinder
- 21
- vorderes
Strahlruder links
- 22
- vorderes
Strahlruder rechts
- 23
- hinteres
Strahlruder rechts
- 24
- hinteres
Strahlruder links
- 25
- Antriebsmotor
- 26
- Motorträgerschlitten
- 27
- Ölkupplung
- 28
- Zahnriemenscheibe
- 29
- Vergaser
des Motors
- 30
- Auspuffschalldämpfer
- 31
- Antriebswelle
- 32
- Klauenkupplung
- 33
- Schrittmotor
zum verschieben der Motorträgerschlitten
- 34
- Zugspindel
zum verschieben des Motorträgerschlitten
- 35
- Lager
- 36
- Lager
- 37
- Lager
- 38
- Distanzhülse
- 39
- Distanzhülse
- 40
- Distanzhülse
- 41
- Zahnriemenscheibe
- 42
- Winkelgetriebe
- 43
- Winkelgetriebehalterung
- 4
- Rotorblätter
- 45
- Ölkupplung
- 46
- Zahnriemen
mit Scheibe
- 47
- Zylinderrollen
- 48
- Zugrichtung
nach vorne in Richtung Cockpit
- 49
- Zugrichtung
nach hinten in Richtung Heck
- 50
- Heckpropeller
- 51
- Getriebe
- 52
- Zahnriemenscheiben
- 53
- Zahnriemen
- 54
- Seitenleitwerksfläche
- 55
- Lager
- 56
- Teleskoparm
- 57
- Kamera
- 58
- Hydraulikleitungen
- 59
- Absaugleitung
- 60
- Saugplatte
- 61
- Hydraulische
Greifer
- 62
- Platte
mit weicher Auflage (zum landen auf Schräghausdächern)
- 63
- Hebelstangen
- 64
- Schwenkvorrichtung
- 65
- Fluggerät
- 66
- Rotordrehöffnung