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Die Erfindung betrifft einen Grundkörper für Luftfahrzeuge, die modular aus Einzelkomponenten aufgebaut sind und sich für eine Serienfertigung eignen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2005 056 547 A1 ist eine Flugzeugkonstruktion für industrielle Serienfertigungen bekannt. Die Flugzeugkonstruktion ist modular aus einer zentralen Flugzeug-Grundbaueinheit und Flugzeug-Hauptkomponenten und weiteren untergeordneten, flugmechanisch-aerodynamischen Komponenten aufgebaut. Das System des modularen Aufbaus basiert auf einer stabilen flugmechanisch-aerodynamischen Rumpfbasiszelle, an die weitere Flugzeug-Grundbaueinheiten und Flugzeug-Hauptkomponenten beweglich oder fest angekoppelt sind. Die Rumpfbasiszelle ist aus einer Struktur mit mehreren Stabilrahmen aufgebaut, an denen stabil ausgeführte Halterungen für die Ankopplung von weiteren Grundbaueinheiten und Hauptkomponenten ausgebildet sind. Hauptkomponenten sind die Tragflächen, die vorderen Entenflügel, die Leitwerke, die Triebwerksgondeln oder Triebwerke.
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Bekannt ist aus der Druckschrift
DE 100 08 678 A1 auch eine Pilotenkanzel für UL-Fluggeräte mit einer Antriebseinheit. An der Pilotenkanzel ist eine multifunktionale Befestigungseinrichtung mit mehreren Anlenkstellen zum wahlweisen Befestigen unterschiedlicher Tragflächenkonstruktionen angebracht. Die Pilotenkanzel weist eine offene Rahmenkonstruktion mit einem Heckfahrwerk, einem Bugrad und zum Transport eine Deichsel auf. Der Grundrahmen besteht aus zwei Grundrohren, die eine im wesentlichen dreiecksförmige Ebene aufspannen, wobei die voneinander beabstandeten Enden der Grundrohre durch eine Querstrebe miteinander verbunden sind. Eine Bodenplatte ist zwischen den Grundrohren eingeschweißt. Die Grundrohre bilden zusammen mit den schräg nach oben verlaufenden vorderen und hinteren Stützrohren sowie den oberen Längsträgern die offene Rahmenkonstruktion. Die multifunktionale Befestigungseinrichtung ist an den oberen Längsträgern der Rahmenkonstruktion angeordnet. Durch die multifunktionale Befestigungseinrichtung werden zumindest drei Anlenkstellen zum wahlweisen Befestigen der unterschiedlichen Tragflächenkonstruktionen Gleitschirm, Starrflügel, Drachen oder Rotorflügel für einen Gyrokopter geschaffen. Die UL-Fluggeräte mit diesen Pilotenkanzeln sind sehr einfach ausgestattet, erreichen jedoch keine guten aerodynamischen Eigenschaften und besitzen keine ansprechende äußere Form.
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Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Grundkörper für Luftfahrzeuge vorzuschlagen, so dass diese gute aerodynamische Eigenschaften, eine effiziente und kostengünstige Fertigung der Komponenten sowie einen einfachen Auf- und Umbau von Luftfahrzeugen mit unterschiedlichen Flugprinzipien bei ansprechender Formgestaltung ermöglichen.
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Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Unter einem Luftfahrzeug wird in diesem Zusammenhang eine Vielfalt von Flugzeugen und Luftsportgeräten unterschiedlicher Flugprinzipien verstanden, wie insbesondere Tragflächenflugzeuge, Hubschrauber, Tragschrauber, Trikes, Para-Trikes und dergleichen. Diese können auch als Ultraleicht-Flugzeuge oder Modellflugzeuge gestaltet sein.
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Ein Tragflächen-Luftfahrzeug, wie beispielsweise ein Segelflugzeug oder ein motorgetriebenes Flugzeug, erhält seinen Auftrieb durch Luftströmungen an Tragflächen, die üblicherweise rechts und links einer Pilotenkanzel starr angeordnet sind. Ein Hubschrauber ist ein Luftfahrzeug, das durch einen oder mehrere motorisch angetriebene Rotoren Auftrieb und Vortrieb erhält. Diese wirken wie drehende Tragflächen. Ein Tragschrauber, auch Gyrokopter oder Autogiro genannt, ist ein Drehflügler und ähnelt in seiner Funktionsweise einem Hubschrauber. Jedoch wird hier der Rotor nicht durch ein Triebwerk sondern durch den Fahrtwind in Bewegung gesetzt. Der Auftrieb wird wie bei einem Hubschrauber durch die Relativbewegung des Rotorblattes gegenüber der umgebenden Luft erzeugt. Der Vortrieb erfolgt meist durch ein Propellertriebwerk oder auch durch Schleppen. Ein auf dem Markt erhältliches Muster ist beispielsweise der Tragschrauber „MT-03” der Firma „AUTO GYRO”. Ein Trike ist ein motorisierter Hängegleiter mit drei Rädern, der gewichtskraftgesteuert ist. Dabei ist eine Tragfläche mittels einer Mastkonstruktion oberhalb einer Pilotenkanzel angeordnet. Ein solches Fluggerät wird beispielsweise angeboten von der Firma „P&M Aviation” unter der Modellbezeichnung „QUIK GT450”. Ein Para-Trike ähnelt dem beschriebenen Trike, jedoch wird anstelle einer Tragfläche ein Schirm verwendet, der mittels Seilen oder ähnlichem mit einer Pilotenkanzel verbunden ist. Ein am Markt verfügbares Modell ist beispielsweise „GRASSHOPPER-PARA-TRIKE” der Firma „UL-Flugzeugbau Quander”.
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Der Erfindung liegt folgendes Konstruktionsprinzip zugrunde. Danach sind Luftfahrzeuge unterschiedlicher Flugprinzipien modular aus einheitlich gestalteten Einzelkomponenten aufgebaut. Die verschiedenen Luftfahrzeuge weisen einen einheitlichen, formgestalteten Grundkörper in weitestgehend geschlossener, stabiler Leichtbauweise mit im Wesentlichen nur funktionsbedingten Öffnungen auf. Diese sind beispielsweise als Flansche gestaltet. An dem Grundkörper können in Abhängigkeit von dem gewählten Flugprinzip passende erste Elemente angeschlossen werden, wie Tragflächen, Leitwerke, Flügel, Drehflügel, Gleitschirme und dergleichen. Diese ersten Elemente weisen üblicherweise auch passende Ruderelemente auf, wie Quer-, Seiten- oder Höhenruder oder verstellbare Rotorblätter. Zur Ansteuerung dieser Ruderelemente sind Steuermittel vorhanden, die mechanisch, beispielsweise als Gelenkstangen, PushCable, hydraulisch, elektrisch und/oder elektro-mechanisch ausgeführt sein können. Um gleichzeitig die ersten Elemente sowie die Steuermittel montieren zu können, weist der Grundkörper die genannten Öffnungen bzw. Flansche auf.
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Dabei können in einer Weiterbildung der Erfindung zumindest einzelne der Flansche auch so ausgestaltet sein, dass über sie gleichzeitig oder nacheinander mehr als eins der ersten Elemente sowie passende Steuermittel montiert werden können.
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So ist es möglich, über einen an der Oberseite – bezüglich der Flugrichtung – des Grundkörpers vorgesehenen Flansch folgende Elemente zu montieren:
- – einen Mast, an den befestigt werden kann
– ein Rotorkopf mit Rotorblättern oder
– ein Gleitschirm
- – eine Mastverkleidung
- – eine Rotorkopfansteuerung, die innerhalb der Mastverkleidung geführt sein kann
- – eine Halterung für einen Propellerschutzring.
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Über Flansche, die – bezogen auf die Flugrichtung – rechts oder links am Grundkörper angeordnet sind, können gleichzeitig oder nacheinander montiert werden:
- – Tragflächen
- – Haltelemente für ein Leitwerk
- – Steuermittel für Seiten-, Quer- und Höhenruder
- – eine Halterung für einen Propellerschutzring.
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Um die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Grundkörpers zu erhöhen, ist bei einer Ausgestaltung ein weiterer Flansch vorgesehen, an den wahlweise ein Fahrwerk oder Kufe montiert werden können.
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Es können auch weitere Flansche vorhanden sein, um jede der Komponenten, wie erste Elemente, Steuermittel und Fahrwerksteile, auch einzeln an einem Flansch befestigen zu können.
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Öffnungen bzw. Flansche für bei Luftfahrzeugen bestimmter Flugprinzipien nicht notwendige Komponenten können eine Abdeckung erhalten, um aerodynamische Eigenschaften und das Aussehen des Luftfahrzeuges zu verbessern.
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Für den Antrieb des Grundkörpers bzw. des zugehörigen Luftfahrzeugs ist eine Antriebseinheit vorgesehen, die einen Propeller oder Ähnliches antreibt. Die Antriebseinheit besteht im Wesentlichen aus einem Motor, der als Brennkraftmaschine, wie nach dem Otto- oder Dieselverfahren, Elektromotor oder als Hybrid aus beidem ausgestaltet sein kann. Dazu gehören entsprechende Steuerungen und Regelungen für den Betrieb des Motors sowie die passende Energieversorgung, wie Kraftstofftank oder Batterie und sonstige Mittel, die für den Betrieb nötig sind. Zu der Antriebseinheit kann auch ein Getriebe mit passender Steuerung gehören, das zwischen dem Motor und dem Propeller angeordnet ist.
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Der Grundkörper weist einen Kabinenraum auf, in dem sich – außer bei einem Modellflugzeug – während des Betriebs mindestens ein Pilot und gegebenenfalls mindestens ein Passagier befinden. Dieser Kabinenraum kann durch eine Trennwand von dem Raum abgegrenzt sein, in dem die Antriebseinheit oder zumindest wesentliche Teile davon untergebracht sind. Außerdem können zumindest Teile der Antriebseinheit von einer Aggregateverkleidung nach außen hin umgeben sein.
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Die Antriebseinheit kann als Ganzes oder auch nur teilweise an der Trennwand und/oder an dem Mast befestigt sein.
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Für bestimmte Luftfahrzeugarten, wie Trike oder Para-Trike, ist es sinnvoll, den Kabinenraum mittels eines Windschildes von Umwelteinflüssen, wie Fahrtwind und Regen, so weit wie möglich abzuschirmen. Tragschrauber und Flächen-Flugzeuge können ebenfalls mit einem solchen Windschild ausgerüstet werden, beispielsweise aus Kostengründen oder um ein entsprechendes Fluggefühl zu vermitteln. Diese Luftfahrzeugarten können jedoch auch mit einer Haube versehen werden, um den Kabinenraum noch besser gegen Umwelteinflüsse zu schützen. Durch den modularen Aufbau des Grundkörpers sowie seiner zugehörigen Teile ist ein Austausch von Windschild und Kabinenhaube ohne weiteres möglich und kann im Rahmen der Produktion des Grundkörpers oder anschließend zum Beispiel durch eine Werkstatt oder durch den Piloten erfolgen.
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Um den Grundkörper sowohl mit geringem Gewicht als auch in einer aerodynamischen Form herzustellen, hat es sich bewährt dafür Materialien auf Faserverbundbasis zu verwenden, wie solche auf Kohlefaserbasis.
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Die Erfindung umfasst auch nach gleichen Grundsätzen gestaltete Einzelkomponenten, die für Luftfahrzeuge aller Flugprinzipien und nach gleichen Grundsätzen gestalteten Einzelkomponenten, die für Luftfahrzeuge ein oder mehrerer Flugprinzipien notwendig sind.
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Wenn erforderlich, können weitere Ausstattungselemente angeordnet werden, wobei diese unterschiedlich ausgestattet und einige auch in andere Komponenten ausgelagert sein können, wie die Tanks in den Grundkörper oder die Tragflächen.
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Nach der Erfindung aufgebaute Luftfahrzeuge weisen gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen auf. Dadurch, dass wesentliche Komponenten für Luftfahrzeuge unterschiedlicher Flugprinzipien eingesetzt werden, ist eine Fertigung dieser Komponenten in größeren Stückzahlen und damit eine effiziente und kostengünstige Fertigung möglich. Die nach gleichen Grundsätzen gestalteten Komponenten ermöglichen einen einfachen Auf- und Umbau eines Luftfahrzeugs von einem in ein anderes Flugprinzip sowie einen leichten Austausch von Komponenten. Luftfahrzeuge nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip weisen gute aerodynamische Eigenschaften bei ansprechender Formgestaltung auf. Durch die gleich gestalteten Komponenten sind auch Umrüstbauformen Tragschrauber, Trike, Para-Trike zum Flächenflugzeug möglich.
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Die Erfindung wird nachfolgend an bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: Pilotenkanzel mit Propellerantrieb
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2: Grundkörper mit Antriebseinheit
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3: Flächen-Luftfahrzeug ohne Haube
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4: Leitwerk
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5: linker Leitwerksarm für Flächen-Luftfahrzeug
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6: Flächen-Luftfahrzeug mit Haube
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7: Tragschrauber
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8: linker Leitwerksarm für Tragschrauber
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9: Trike
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10: Para-Trike
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11: Propellerschutzring mit Halterung
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12: Mastanschluss für Tragschrauber
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13: Anschluss von linkem Leitwerksarm für Tragschrauber
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14: Anschluss von linkem Leitwerksarm für Tragflächen-Luftfahrzeug
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15: Anschluss von linkem Flügel
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16: linker Flansch mit Abdeckung.
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1 zeigt eine Pilotenkanzel 10 von rechts vorne, die im Wesentlichen einen Grundkörper 12 umfasst. Daran ist ein Hauptfahrwerk montiert, das hauptsächlich aus zwei Haupträdern 14a, 14b sowie einem als Schwinge ausgebildeten Fahrwerksträger mit einem rechten Teil 16a und einem linken Teil 16b besteht, wovon in 1 nur das rechte Teil 16a zu sehen ist. Im vorderen Bereich – bezüglich der Flugrichtung – ist ein Bugrad 18 montiert, das mittels einer Bugradverkleidung 20 zumindest teilweise verkleidet ist. Im hinteren Bereich des Grundkörpers 12 ist ein Propeller 22 angeordnet, der mittels einer hier nicht dargestellten Antriebseinheit in Rotation versetzt werden kann und so die Pilotenkanzel bzw. das zugehörige Luftfahrzeug durch Schub nach vorne bewegt. Die Antriebseinheit ist hier von einer Aggregateverkleidung umgeben, die aus einem unteren Teil 39a und einem oberen Teil 39b besteht. Innerhalb des Grundkörpers 12 sind ein Vordersitz 24a und ein Rücksitz 24b eingebaut. Weiterhin ist ein Windschild 26 vorhanden, um Umwelteinflüsse, wie Fahrwind, Insekten und Regen, im Bereich der Sitze 24 abzuschirmen. Das Windschild 26 ist mittels allgemein bekannter Mittel, wie Schraubverbindungen, an dem Grundkörper 12 befestigt und kann bei Bedarf auch entfernt werden. Dazu sei ergänzend erwähnt, dass das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel keine Haube aufweist. Eine solche ist jedoch grundsätzlich möglich, wie im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen erläutert wird.
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In 1 ist außerdem ein erster Flansch 28a angedeutet, an den in den bevorzugten Ausführungsbeispielen eine rechte Tragfläche für ein Flächenflugzeug, ein rechter Leitwerksarm für einen Tragschrauber oder ein Teil einer Halterung für einen Propellerschutzring montiert werden kann (s. 3, 6, 7, 10). Analog dazu gibt es einen zweiten Flansch 28b auf der linken Seite des Grundkörpers 12 (s. 2). Der Flansch 28a ist hier mit einer Abdeckung 29a versehen. Die Anordnung von Flansch 28 und dessen Abdeckung 29 ist in 16 beispielhaft für die linke Seite gezeigt. Im oberen hinteren Bereich des Grundkörpers 12 ist außerdem ein dritter Flansch 30 vorhanden. Dieser dient in bevorzugten Ausführungsformen zur Befestigung einer Verkleidung für einen Mast, welcher beispielsweise beim Einsatz als Tragschrauber, als Trike oder als Para-Trike benötigt wird (s. 7, 9, 10).
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Ähnlich wie die Flansche 28 kann auch der Flansch 30 mittels Abdeckungen verkleidet werden. Dafür sind die Flansche oder deren Umgebungen am Grundkörper 12 entsprechend gestaltet. Die Abdeckungen dienen im Wesentlichen dazu, die Aerodynamik und das ästhetische Aussehen der Pilotenkanzel bzw. des zugehörigen Luftfahrzeuges zu verbessern. Bevorzugte Ausgestaltungen der Flansche 28, 30 sind in den 12–16 gezeigt.
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Hinter dem Rücksitz 24b ist eine Trennwand 32 vorhanden, die einen Kabinenraum 34 von einem Aggregateraum 36 trennt. In dem ersten sind die Sitze 24 für einen Piloten und einen Passagier und in dem letzteren ist eine Antriebseinheit 38 untergebracht, die in 2 zu sehen ist.
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Obwohl in 1 nicht dargestellt, weist die Pilotenkanzel 10 außerdem übliche und dem Fachmann allgemein bekannte Mittel auf. Dazu gehören insbesondere
- – Instrumente, wie Fahrtmesser, Höhenmesser, Variometer, Drehzahlmesser, Temperaturmesser, usw.
- – Bedienelemente, für Höhen-, Seiten- und Querruder sowie einen Leistungshebel für die Antriebseinheit 38.
- – Kommunikations- und Navigationseinrichtungen, wie Funkgerät, Transponder, VOR, GPS-Navigation oder dergleichen.
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2 zeigt den Grundkörper 12 von hinten links mit der Antriebseinheit 38, an die der Propeller 22 montiert ist. Die Antriebseinheit 38 besteht im Wesentlichen aus einem Motor. Dieser ist hier als Brennkraftmaschine ausgestaltet. Bewährt hat sich ein Viertaktmotor, Typ Rotax 912 oder 914. Denkbar ist jedoch auch, stattdessen oder zusätzlich einen Elektromotor zum Antrieb des Propellers 22 vorzusehen, der entsprechend der verwendeten Antriebseinheit ausgewählt wird. Der Motor bzw. dessen Kurbelwelle kann direkt mit dem Propeller 22 verbunden sein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein zwischengeschaltetes Getriebe sehr vorteilhaft ist. Dieses kann eine feste Getriebeuntersetzung aufweisen; denkbar ist jedoch auch ein flexibles Übersetzungsverhältnis, beispielsweise durch eine Fliehkraftregelung, ein Automatikgetriebe mit Wandler, ein Doppelkupplungsgetriebe oder dergleichen. Die Antriebseinheit 38 weist außerdem alle erforderlichen Nebenaggregate und sonstigen Elemente auf, die zum Betrieb des Motors notwendig sind, wie Stromgenerator, Batterie, Kraftstoffzufuhr, Zündung sowie die zugehörigen elektrischen bzw. elektronischen Regelungseinheiten.
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Die Antriebseinheit ist in der bevorzugten Ausführung an der Trennwand 32 auf einem Motorträger angeordnet, der nicht gezeigt ist. Die Trennwand 32 dient auch als Brandschutzwand.
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Die Antriebseinheit 38 ist bei einer einfachen und kostengünstigen Ausführung der Pilotenkanzel 10 unverkleidet. Damit kann auch eine gute Kühlung gewährleistet werden. Jedoch ist dann die Antriebseinheit 38 ungeschützt und außerdem sind die aerodynamischen und ästhetischen Eigenschaften der Pilotenkanzel ungünstig. Daher ist in dem Ausführungsbeispiel von 2 – wie auch in 1 bereits angedeutet – eine zweiteilige Aggregateverkleidung vorgesehen, die aus einem oberen und einem unteren Teil besteht, von der hier nur der untere Teil 39a gezeigt ist.
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Ein mit 28b angedeuteter Flansch hat eine ähnliche Funktion wie der Flansch 28a, jedoch für die linke Seite des Grundkörpers 12. Im vorderen Bereich ist unten an dem Grundkörper 12 ein Element 40 vorhanden, das einen Flächenübergang zu der hier nicht gezeigten Bugradverkleidung 20 ermöglicht. Außerdem ist ein vierter Flansch 41 zu sehen, der zur Montage des Hauptfahrwerks 14, 16 dient. Damit kann dieses schnell ab- und angebaut werden, was für einen Transport oder eine Einlagerung der Pilotenkanzel 10 vorteilhaft ist. Außerdem kann das in 1 gezeigte Hauptfahrwerk 14, 16 einfach ersetzt werden, zum Beispiel durch Kufe, die für Start bzw. Landung auf Schnee und Eis oder im Wasser geeignet sind.
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Somit ist aufgrund der perspektivischen Ansicht von 2 gut erkennbar, dass der formgestaltete Grundkörper 12 in geschlossener, stabiler Leichtbauweise mit im Wesentlichen nur funktionsbedingten Öffnungen und Flanschen 28, 30 und 41 sowie dem Flächenübergangs-Element 40 ausgestaltet ist. Zur Verbesserung der Stabilität bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz können im unteren Bereich des Grundkörpers 12 aussteifende Elemente in Längsrichtung angeordnet sein.
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3 zeigt von vorne rechts ein Flächen-Luftfahrzeug, das um drei Achsen, nämlich Längs-, Hoch- und Querachse, gesteuert werden kann. Dabei ist die in 1 gezeigte Pilotenkanzel 10 um einige entsprechende Komponenten ergänzt. An den ersten Flansch 28a (s. 1) ist ein rechtes Übergangsstück 48a angeschlossen, das mit einem rechten Leitwerksarm 47a verbunden ist. In analoger Weise sind auf der linken Seite ein linkes Übergangsstück 48b und ein linker Leitwerksarm 47b montiert. An die Übergangsstücke 48a, 48b sind eine rechte Tragfläche 42a bzw. eine linke Tragfläche 42b montiert. Die Tragflächen 42 weisen Querruder 43a, 43b auf, die durch die in der Pilotenkanzel vorhandenen Bedienelemente über entsprechende Steuerelemente in den Flanschen 28 angesteuert werden können.
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Außerdem ist ein Leitwerk 44 vorgesehen, das ein Seitenleitwerk und ein Seitenruder 45, ein Höhenleitwerk, ein rechtes und ein linkes Höhenruder 46a bzw. 46b sowie zugehörige Trimmelemente umfasst. Das Leitwerk ist mittels des Leitwerksträgers, der den rechten Leitwerksarm 47a, das rechte Übergangsstück 48a sowie den linken Leitwerksarms 47b und das linke Übergangsstück 48b umfasst, an der Pilotenkanzel 10 befestigt. Details zu den entsprechenden Anschlüssen an die Flansche 28a, 28b zeigen 14 und 15.
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4 zeigt das Leitwerk von vorne links und 5 zeigt den linken Teil des Leitwerksträgers, bestehend aus dem Leitwerksarm 47b und dem Übergangsstück 48b. Dabei ist auch gut zu erkennen, dass das Übergangsstück 48b eine Öffnung 50 aufweist, die die linke Tragfläche 42b aufnehmen kann. Das rechte Übergangsstück 48a ist analog gestaltet.
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Kraftstofftanks, die hier nicht dargestellt sind, sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel innerhalb der Pilotenkanzel 10 hinter der Trennwand 32 untergebracht. Zusätzlich oder stattdessen können Tanks auch in den anderen Bauelementen untergebracht sein, wie beispielsweise in den Tragflächen 42 oder in den Leitwerksarmen 47.
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6 zeigt ein sehr ähnliches Tragflächen-Luftfahrzeug wie in 3. Es unterscheidet sich dadurch, dass das Windschild 26 entfallen ist und stattdessen eine Haube 52 vorgesehen ist. Der Innenraum der Pilotenkanzel 10 wurde in dieser Figur nur angedeutet. Die Haube 52 und das Windschild 26 sind Teil des Modulkonzeptes der bevorzugten Ausführungsbeispiele und können entweder durch den Piloten, eine Werkstatt oder im Rahmen der Produktion leicht gegeneinander ausgetauscht werden.
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7 zeigt einen Tragschrauber von vorne rechts auf Basis der Pilotenkanzel 10. Dafür ist an den Flansch 30 über ein Verbindungselement 53 eine Mastverkleidung 54 montiert. Diese enthält in ihrem Inneren einen oberen Teil 55y eines Masten und Steuerelemente 70y, die in 12 zu sehen sind. Der Mastteil 55y und die Steuerelemente 70y sind mit einem nicht dargestellten Rotorkopf verbunden, an dem zugehörige Rotorblätter montiert sind, die hier ebenfalls nicht dargestellt sind.
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Der dargestellte Tragschrauber weist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls das Leitwerk 44 auf (s. 4). Zu dessen Montage ist ein Leitwerksträger vorgesehen, der besteht aus einem rechten Leitwerksarm 57a mit daran befestigter rechter Montageeinheit 58a und einem linken Leitwerksarm 57b mit zugehöriger Montageeinheit 58b (s. 8). Die Montageeinheiten 58 sind derart gestaltet, dass sie an den Flanschen 28 befestigt werden können. 8 zeigt den linken Teil des Leitwerksträgers, bestehend aus dem Leitwerksarm 57b und der Montageeinheit 58b.
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Da bei einem Tragschrauber das Leitwerk kein ansteuerbares Höhenruder benötigt, werden die Höhenruder 46 mittels geeigneter Mittel arretiert. Es ist ebenfalls möglich, anstelle des Leitwerks 44 ein solches zu verwenden, das überhaupt kein Höhenruder beinhaltet. Ein solches Leitwerk ist preiswerter herzustellen und wäre somit auch günstiger für den Kunden. Andererseits wäre ein solches Leitwerk nicht geeignet, bei einem Tragflächen-Luftfahrzeug eingesetzt zu werden, was entsprechenden Mehraufwand bei der Logistik innerhalb einer Produktionsstätte verursacht und den Kunden in seiner Flexibilität bezüglich verschiedener Luftfahrzeugmuster beschränkt.
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Die Pilotenkanzel 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit den notwendigen Bedienelementen und Instrumenten eingerichtet, die für einen Tragschrauber notwendig sind.
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Der in 7 dargestellte Tragschrauber weist das Windschild 26 auf, ist also nicht mit einer Haube versehen. Durch den modularen Aufbau kann das Windschild jedoch entfernt und stattdessen die Haube 52 montiert werden (s. a. 6).
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In 9 ist die Pilotenkanzel 10 zu einem Trike umgerüstet. Dafür ist an den Flansch 30 über das Verbindungselement 53 der äußere Mastteil 55y mit seiner Verkleidung 54 montiert, der eine nicht dargestellte Trikefläche trägt. Der Mastteil 55y und seine Verkleidung 54 können grundsätzlich ähnlich gestaltet sein, wie in 7. Jedoch kann hier auf die mechanischen Steuerelemente verzichtet werden. An den Masten wird die Fläche, wie ein abgespanntes Segel, mittels geeigneter Elemente, wie Seile, usw. über ein zentrales Kreuzgelenk befestigt. Die Steuerung erfolgt durch den Piloten durch eine große Querstange. In 9 ist ebenfalls erkennbar, dass die Flansche 28a, 28b hier nicht benötigt werden und daher durch passende Abdeckungen 29a, 29b verkleidet sind.
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In 10 ist die Pilotenkanzel 10 zu einem Para-Trike umgerüstet, bei dem der Gleitschirm und dessen Befestigung, wie Leinen und dergleichen, nicht gezeigt sind. Die Flansche 28, 30 werden hier für die Montage von Haltelementen 60a, 60c und 60b – letzterer in 11 dargestellt – benutzt, die einen Propellerschutzring 62 halten. Dieser dient dem Schutz des Gleitschirms und seiner Befestigung vor und nach dem Flug, insbesondere bei Start und Landung. Das Haltelement 60c dient gleichzeitig als teilweise Verkleidung für den Mastteil 55y und ist bevorzugterweise so ausgestaltet, dass es abgewinkelt ist, woraus ein Bereich 60d definiert wird. Die für das Para-Trike notwendigen Leinen zur Halterung eines Schirmes sind im Wesentlichen an dem Masten befestigt. Es ist jedoch auch möglich, dass sie teilweise an dem Bereich 60d befestigt sind, der dafür passende Befestigungspunkte aufweist.
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11 zeigt separat die Haltelelemente 60b, 60c und 60d, die an dem Propellerschutzring 62 befestigt sind.
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12 zeigt eine bevorzugte Bestückung des Flansches 30, wenn die Pilotenkanzel 10 zu einem Tragschrauber umgerüstet ist (siehe 7). Dafür ist auf einem inneren Teil 55x des Mastes mittels einer Mastkopplung 68 der äußere Mastteil 55y montiert. Die Mastkopplung 68 kann als Schelle ausgebildet sein, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt ist für die Montage von Rohren und Masten. Diese kann passende Schraubverbindungen aufweisen, die bevorzugterweise durch Splinte gesichert sind. Der innere Mastteil 55x ist über den Flansch 41 mit dem Fahrwerksträger 16 verbunden und ist im Bereich des Aggregateraums 36 mittels geeigneter Elemente 72 an dem Grundkörper 12, beispielsweise an der Trennwand 32, befestigt. An dem inneren Mastteil 55x ist in dieser Ausführungsform außerdem eine Aggregatehalterung 73 befestigt, an die die Antriebseinheit 38 montiert werden kann.
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Außerdem sind in 12 Steuerelemente vorhanden, die jeweils aus einem inneren Teil 70x und einem äußeren Teil 70y bestehen. Diese Steuerelemente 70x, 70y sind mittels einer Verbindung 71 miteinander verbunden, die hier als drehbare gelenkige Schraubverbindung gestaltet ist.
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Wenn die Pilotenkanzel 10 in einer Werkstatt zu einem Tragschrauber umgerüstet werden soll, wird also die gegebenenfalls vorhandene Abdeckung des Flansches 30 entfernt und dort der äußere Mastteil 55y, die äußeren Steuerelemente 70y sowie die Mastverkleidung 54 montiert, die die Teile 55y und 70y umgibt. Im oberen Bereich der Teile 55y, 70y wird ein hier nicht dargestellter Rotorkopf mit zugehörigen Rotorblättern montiert. Mittels der Steuerelemente 70 kann der Pilot die Längs- und Querneigung des Rotorkopfes verändern.
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Für die Aufrüstung der Kanzel 10 zu einem Trike oder Para-Trike (s. 9, 10) ist lediglich der obere Mast notwendig. Auf die Montage der Steuerelemente 70y kann also verzichtet werden.
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13 zeigt die Bestückung des linken seitlichen Flansches 28b für den Betrieb der Pilotenkanzel 10 als Tragschrauber (siehe 7). Dafür wird an dem Flansch 28b der linke Tragwerksarm 57b befestigt, der hier noch abgerückt dargestellt ist, um einen Einblick ins Innere zu ermöglichen. Das geschieht bevorzugterweise dadurch, dass die Montageeinheit 58b im Flanschbereich in den Grundkörper 12 eingeführt und dort arretiert wird. Diese Arretierung kann beispielsweise durch Schraubverbindungen erfolgen, die durch Splinte gesichert sind. Zur Ansteuerung des Seitenruders 45 sind Steuerelemente 74 vorgesehen. Diese weisen ein erstes Teil 74x auf, das innerhalb des Grundkörpers 12 bis zu dem Flansch 28b verläuft. In dessen Bereich befindet sich eine Kopplung 75, über die ein zweites Teil 74y angeschlossen werden kann, das innerhalb des Trägers 57b bis zum Seitenruder 45 verläuft. Das erste Teil 74x ist hier eine Stange und das zweite Teil 74y ein Pushcable.
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14 und 15 zeigen die Bestückung des linken seitlichen Flansches 28b für den Betrieb als Flächen-Luftfahrzeug (siehe 3, 6). Dafür ist das Übergangsstück 48b vorgesehen. An dieses ist nach hinten der Leitwerksarm 47b bereits befestigt. Diese Befestigung kann fest oder lösbar sein. Zur Ansteuerung des Seitenruders sind die zweiteiligen Steuerelemente 74x und 74y vorgesehen, die im Bereich des Flansches 28b über die Kopplung 75 miteinander verbunden sind. Zusätzlich sind weitere zweiteilige Steuerelemente 76x, 76y vorgesehen, die über eine Kopplung 77 miteinander verbunden sind und zur Ansteuerung des Höhenruders 46 dienen. Für die Ansteuerung des linken Querruders 43b, das sich in der linken Tragfläche 42b befindet, sind Steuerelemente 78 vorhanden. Diese bestehen aus einem ersten Teil 78x, das innerhalb des Grundkörpers 12 bis in den Bereich des Flansches 28b verläuft. Dort erfolgt eine Verbindung mittels eines Koppelelementes 79 zu einem zweiten Teil 78y, das innerhalb des Übergangsstückes 48b verläuft und am linken Ende (in Fahrtrichtung gesehen) in einem Verbindungselement 80x mündet. In dieses kann ein Gegenstück 80y eingeführt werden, das Teil von Steuerelementen ist, die innerhalb der linken Tragfläche 42b verlaufen und das linke Querruder 43b steuern können.
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Für die Montage wird zunächst das Übergangsstück 48b in den Flansch eingeführt und dort befestigt. Das kann ähnlich erfolgen, wie bei der Montageeinheit 58b. In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass sich im Grundkörper 12 eine umlaufende Nut befindet. Im Inneren des Leitwerksarms 47b befinden sich Befestigungspunkte, an denen der Leitwerksarm an den Rumpf gezogen wird. In diesem Arbeitsgang werden auch die Steuerelemente 74x und 74y, 76x und 76y sowie 78x und 78y miteinander verbunden. Anschließend wird ein an der Tragfläche 42b vorhandener Holm 82b durch das Übergangsstück 48b in die Pilotenkanzel 10 eingeführt, wodurch gleichzeitig die Verbindungselemente 80x und 80y miteinander gekoppelt werden. Die Tragfläche wird anschließend arretiert, was beispielsweise erfolgen kann durch Schraubverbindungen mit geeigneten Splintsicherungen. Zur sicheren Montage der Tragfläche 42b bzw. des Holmes 82b ist im Grundkörper 12 im Bereich des Flansches 28b ein nicht dargestellter Holmkasten vorhanden. Das gilt analog auch für die rechte Seite und Flansch 28a.
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16 zeigt den Flansch 28b wie er mittels der Abdeckung 29b verkleidet wird. Diese wird in die Öffnung des Flansches 28b eingeschoben und mittels an sich bekannter Mittel, wie splintgesicherten Schraubverbindungen, arretiert.
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele können in vielfältiger Art abgewandelt oder auch miteinander kombiniert werden, wie beispielsweise:
- – es sind Mischformen aus mehreren Flugprinzipien möglich, wie ein Tragschrauber mit Kurzflügeln;
- – der Grundkörper 12 kann in stabiler Leichtbauweise hergestellt sein, wozu alle bekannten Technologien, wie insbesondere die auf Faserverbundbasis gehören;
- – im Grundkörper 12 können im unteren Bereich aussteifende Elemente in Längsrichtung angeordnet sein;
- – die Leitwerksarme 47 bzw. 57 und/oder die Halterung für den Propellerschutzring 62 können auch einarmig mit Mittelanschluss, drei- oder mehrarmig sein oder auch ein geschlossenes Profil aufweisen;
- – die Antriebseinheit 38 kann als ganzes oder teilweise auf einem Träger am vorhandenen Mast angeordnet werden. Damit ist ein Antriebsmodul vorhanden, das einfach an den Grundkörper 12 angehängt werden kann;
- – anstelle von einem Mast 55 können auch mehrere Masten vorgesehen sein, wobei bei einem Drehflügler bzw. Tragschrauber dann auch mehrere Rotorköpfe mit zugehörigen Rotorblättern vorhanden sein können;
- – auf die Mastverkleidung 54 kann auch verzichtet werden, wodurch Gewicht und Kosten eingespart werden können;
- – jeder Teil der Steuerelemente 70, 74, 76, 78 kann als Koppelstange, Pushcable oder dergleichen gestaltet sein. Es ist ebenfalls denkbar, zumindest einen Teil der Steuerelemente durch hydraulische, pneumatische, elektrische und/oder elektro-mechanische Komponenten zu ersetzen;
- – die Fahrwerkträger 16 können an dem Flansch 41 durch eine Schraubverbindung befestigt werden und Steuerelemente zur Ansteuerung der Fahr-Werksbremse können ähnlich wie die übrigen Steuerelemente gestaltet sein;
- – eine besondere Variante der Pilotenkanzel 10 kann derart gestaltet sein, dass ein Umrüsten zum Flächen-Luftfahrzeug durch den Kunden nicht vorgesehen ist. Dafür kann der Mast einteilig ausgebildet sein, so dass auf das Koppelelement 68 verzichtet werden kann, wodurch Produktionskosten verringert werden können. Außerdem kann die Flugsicherheit erhöht werden;
- – die Übergangsstücke 48a, 48b können auch derart gestaltet sein, dass anstelle der Leitwerksarme 47 zunächst die Tragflächen 42 mit ihnen fest oder lösbar verbunden sind und erst in einem weiteren Schritt die Leitwerksarme 47 montiert werden. Dabei können die Übergangsstücke 48 auch derart gestaltet sein, dass sie jeweils Teil einer der Tragflächen sind;
- – in dem Grundkörper 12 können im Bereich der Flansche 28, 30, 41 umlaufende Nuten und an den daran zu montierenden Komponenten passende Befestigungspunkte vorhanden sein, wodurch bei der Montage die Komponenten an den Grundkörper 12 herangezogen und dort fixiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Pilotenkanzel
- 12
- Grundkörper
- 14a, 14b
- Haupträder
- 16a, 16b
- Fahrwerkträger
- 18
- Bugrad
- 20
- Bugradverkleidung
- 22
- Propeller
- 24a, 24b
- Vorder-, Rücksitz
- 26
- Windschild
- 28a, 28b
- erster, zweiter Flansch (rechter, linker Seitenflansch)
- 29a, 29b
- Abdeckung für rechte bzw. linken Seitenflansch
- 30
- dritter Flansch (für Mast, usw.)
- 32
- Trennwand
- 34
- Kabinenraum
- 36
- Aggregateraum
- 38
- Antriebseinheit
- 39a, 39b
- unterer, rechter Teil der Aggregateverkleidung
- 40
- Übergangselement
- 41
- vierter Flansch (für Hauptfahrwerk)
- 42a, 42b
- rechte, linke Tragfläche
- 43a, 43b
- rechtes, linkes Querruder
- 44
- Leitwerk
- 45
- Seitenruder
- 46a, 46b
- rechtes, linkes Höhenruder
- 47a, 47b
- rechter, linker Leitwerksarm für Tragflächen
- 48a, 48b
- rechtes, linkes Übergangsstück
- 50
- Öffnung des Übergangsstücks für Flügel
- 52
- Haube
- 53
- Verbindungselement für Mast
- 54
- Mastverkleidung
- 55x, 55y
- innerer, äußerer Teil des Mastes
- 57a, 57b
- rechter, linker Leitwerksarm für Tragschrauber, usw.
- 58a, 58b
- Montageeinheit für Leitwerksarm 57
- 60a–60d
- Haltelemente für Propellerschutzring
- 62
- Propellerschutzring
- 68
- Mastkopplung
- 70x, 70y
- innere, äußere Steuerelemente für Rotorkopf
- 71
- Verbindungselement für Rotorkopf-Steuerung
- 72
- Mast-Haltelemente
- 73
- Aggregatehalterung
- 74x, 74y
- innere, äußere Steuerelemente für Seitenruder
- 75
- Verbindungselement für Seitenruder-Steuerung
- 76x, 76y
- innere, äußere Steuerelemente für Höhenruder
- 77
- Verbindungselement für Höhenruder-Steuerung
- 78x, 78y
- innere, äußere Steuerelemente für Querruder
- 79
- erstes Verbindungselement für Querruder-Steuerung
- 80x, 80y
- zweites Verbindungselement für Querruder-Steuerung (zweiteilig)
- 82a, 82b
- Holm für rechte, linke Tragfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005056547 A1 [0002]
- DE 10008678 A1 [0003]
