DE102005056730A1

DE102005056730A1 - Drehflügelflugzeug mit neuartigem Rotorblatt für eine Nutzung des Magnuseffektes

Info

Publication number: DE102005056730A1
Application number: DE200510056730
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Eckhardt; Gerd Zelck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Rotorblatt, das zur Ausbildung einer hochauftriebigen Magnusströmung mit einer rotierenden Umhüllung ausgerüstet ist. Ein zentral angeordneter und über einen Elektromotor angetriebener Walzenzylinder wird zusammen mit seitlich angebrachten Umlenkrollen durch ein Laufband umhüllt und über walzenseitige Verzahnungen mitgenommen. DOLLAR A In einer Alternativlösung können die Umlenkrollen um die zentrale Achse in einem gewissen Bereich geschwenkt und dadurch die Profilkontur gezielt verändert werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehflügelflugzeug mit neuartigem Rotorblatt für eine Nutzung des Magnuseffektes.

Es sind bereits verschiedene Vorschläge für eine Anwendung des Magnuseffektes an Drehflügelflugzeugen beschrieben worden, die aber sämtlich rotierende Walzen anstelle von herkömmlichen Rotorblättern verwenden. Zur Steuerung der Drehflügelflugzeuge um ihre Längs- und Querachse haben diese Magnuswalzen jedoch den Nachteil, daß mit ihnen nicht so einfach und reaktionsschnell zyklische Auftriebsänderungen zu erzielen sind wie mit den bekannten Tragflügelprofilen.

So wird nach der US 1,796,798 ein STOL- Fluggerät mit einem koaxial angeordneten, gegenläufigen Doppelrotor anstelle von Rotorblättern mit rotierenden Walzen ausgerüstet. Dieses Fluggerät weist aber eine leicht nach vorn geneigte, nicht schwenkbare zentrale Rotorachse auf und ermöglicht keinen senkrechten Start. Lediglich bei geringen Fluggeschwindigkeiten wird eine Unterstützung der Leitwerks- Steuerungsmomente durch eine in alle Richtigen verschiebbare, parallel zum unteren Rotor angebrachte Scheibe vorgeschlagen, die den inneren Luftabströmbereich an beliebigen Stellen auf dem Umfang abdeckt und dadurch einen entsprechend geringeren Auftrieb gegenüber einem nichtabgedeckten Zustand bewirkt. Es wurde ebenfalls eine mechanische Lösung für stufenlos veränderbare zyklische Drehzahlen bei den Walzen eines oberen Rotors vorgeschlagen, deren Ausführung aber einen komplizierten und großen Bauaufwand erfordert.

Ferner wurde nach der DE 197 15 827 A1 zur Erzeugung von Steuermomenten um Längs- und Querachsen einer schwenkbaren Rotorachse in allen Richtungen vorgesehen. Diese Ausbildung ist aber nur bei leichten Hubschraubern praktikabel ausführbar.

Aus der DE 100 53 134 A1 ist es bekannt, durch zyklische Drehzahländerungen über wechselseitig verkuppelte Schaltungen der elektrischen Walzantriebe jeweils als Motor oder Generator eine Steuerung herbeizuführen, der aber aus Gewichtsgründen Grenzen gesetzt sind.

Eine weiterhin bekannte Lösung gemäß der DE 102 41 608 A1 mit einer kardanischen Aufhängung eines unteren von zwei gegenläufig koaxial angeordneten Rotoren ist ebenfalls aus Gewichtsgründen auf eine Anwendung für kleine und mittlere Hubschrauber beschränkt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den hochauftriebigen Magnuseffekt mit C_A-Werten bis maximal 10 mit den steuerungsseitigen Vorteilen herkömmlicher Tragflügelprofile zu kombinieren, indem diese mit einer rotierenden Umhüllung ausgerüstet werden. Auftriebsänderungen können mit diesen neuartigen Tragflügelprofilen erreicht werden, indem entweder der gesamte Profilkörper um seine Achse geschwenkt oder nur seine Profilkrümmung verändert wird. Beide Maßnahmen können auch kombiniert werden.

Die Rotorarme können mit den neuartigen Tragflügelprofilen entweder ausschließlich – wegen der Durchbiegungen unterteilt in einzelne Abschnitte – oder in Kombination mit rotierenden Magnuswalzen oder auch herkömmlichen Tragflügelprofilen ausgerüstet werden. Grundsätzlich ist das möglich bei allen bekannten Antriebs- und Rotoranordnungs- Konfigurationen, so auch z. B. bei den Konfigurationen mit einem Hauptrotor und Heckrotor oder gegenläufigem Koaxialrotor ohne Heckrotor.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Rotorarm mit einer zentralen Rotorachse und einem Rotorblatt mit rotierender Umhüllung im Längsschnitt auf der linken Seite und ein gleiches in Außenansicht auf der rechten Seite, wobei die Rotorarme sich in ausgeschwenkter Position zur Rotorachse befinden;
2 eine zweite weitere Ausführung gemäß 1 mit einer Anlenkung der Rotorarme an die Rotorwelle ohne Versatz;
3 eine Schnittdarstellung des Rotorblattes gemäß Linie I-I der 1 mit Umlenkrollen in fixierter Position;
4 eine weitere Ausführung eines Rotorblattes gemäß 1 mit schwenkbaren Umlenkrollen;
5 eine zusätzliche Ausführung eines Rotorblattes gemäß 1 mit nur einer Umlenkrolle;
Bei den gezeigten Abbildungen ist eine Rotorwelle 1 mit einer Rotorachse 2 dargestellt, an der in 1 über Lagerzapfen 3 unter Zwischenschaltung von Kurbelwangen 4 und in 2 direkt Verbindungen mit den Rotorarmachsen hergestellt werden. Über Taumelscheiben oder ähnlich wirkende bekannte Konstruktionen können gemäß 1 die Rotorarme zyklisch kombiniert geschwenkt und gedreht und gemäß 2 ausschließlich zyklisch gedreht werden.
Auf den Rotorarmachsen 5 sind, in Abschnitte unterteilt, Rotorblätter mit rotierender Umhüllung angebracht, die sich aus auf den Achsen formsteif gelagerten Walzenzylindern 6, Abstandshaltern 8, Umlenkrollen 9 und 10 und diese Elemente umhüllenden Laufbändern 11 zusammensetzen. Auf den Walzenzylindern 6 sind Verzahnungen 12 angebracht, die in entsprechende Aussparungen der Laufbänder 11 eingreifen und für eine mittige und geräuscharme Mitnahme sorgen. Der Antrieb der Walzenzylinder 6 erfolgt über Elektromotoren 7, die vorzugsweise als Rohrmotoren ausgebildet sind.
3 zeigt ein Rotorblatt im Querschnitt mit fixierten und 4 mit um die zentrale Achse 5 zueinander schwenkbaren Abstandshaltern 8. Mit letzterer Konstruktion kann die Außenkontur des Rotorblattes und damit Krümmung und Auftrieb in einem gewissen Bereich auch ohne Achsschwenkung verändert werden.
5 zeigt als Variante eine verkürzte Ausführung, bei der die vordere Umlenkrolle 9 entfällt. Die hintere Umlenkrolle 10 kann durch die Anlenkung ihres Abstandhalters 8 entweder fixiert oder schwenkbar ausgeführt werden.

Claims

Drehflügelflugzeug mit Magnuseffekt - Nutzung, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Rotorarmachsen (5) angebrachten Rotorblättern mit rotierenden Umhüllungen (11) ausgerüstet sind.
Drehflügelflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Rotorblattes durch eine zentral angeordnete und über einen Elektromotor (7) angetriebenen Walzenzylinder (6), seitlich von diesem positionierten und über Abstandshalter (8) fixierten Umlenkrollen (9) und (10) und ein die drehbaren Elemente umhüllendes Laufband (11) gebildet wird.
Drehflügelflugzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur gezielten Änderung der Profilkontur die einzelnen Abstandshalter (8) unabhängig voneinander um die zentrale Rotorarmachse (5) geschwenkt werden können.
Drehflügelflugzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufband (11) durch walzenseitige Verzahnungen (12) mitgenommen wird.
Drehflügelflugzeug nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Umlenkrolle (9) entfällt und die Profilkontur nur durch den Walzenzylinder (6), die hintere über den Abstandshalter (8) fixierte Umlenkrolle (10) und das umhüllende Laufband (11) gebildet wird.
Drehflügelflugzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (10) schwenkbar zum Walzenzylinder (6) angeordnet ist.