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Die Erfindung betrifft ein Gleitfluggerät zum Transportieren von Lasten. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Gleitfluggeräts.
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Aus der
DE 197 49 936 C5 ist ein Auftriebssystem für Personen im freien Fall bekannt geworden. Es umfasst einen durchgehenden Auftriebskörper mit einer mittleren Verkleidung und flügelartigen Erweiterungen, einen Brustharnisch zum lösbaren Befestigen des Auftriebssystems auf dem Rücken der Person sowie einen Fallschirm zum Landen. Eine Person kann sich das bekannte Auftriebssystem mit Hilfe des Brustharnischs am Körper befestigen und zusammen mit dem Auftriebssystem zum Beispiel aus einem Flugzeug springen, um in einer Freiflugphase das Auftriebssystem in der Luft zu steuern. Im Vergleich zu einem reinen Fallschirmsystem und dessen Freifallphase verleiht das Auftriebssystem der Person die Möglichkeit, die Flugbahn signifikant zu verändern, d. h. es können von der Person Landeorte angesteuert werden, die außerhalb der üblichen Reichweite eines Personenfallschirms liegen. Zum Steuern des Auftriebssystems werden in der Freiflugphase entweder die Extremitäten der Person (zum Beispiel der Kopf und/oder die Beine) an Auftriebsflächen fixiert bzw. zum Steuern von Steuerflächen benutzt oder ein Steuern erfolgt alleine durch eine Bewegung der Extremitäten im Luftstrom, ohne dabei aerodynamische Steuerflächen des Auftriebssystems zu verwenden. An die Freiflugphase schließt sich in der Regel das Öffnen des Fallschirms und die Landung an einem bestimmten Ort an. Für den Fall einer Notsituation wird vorgeschlagen, das gesamte Auftriebssystem oder Teile davon in der Phase des freien Falls vom Körper der Person durch eine Trennvorrichtung zu lösen.
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Das Auftriebssystem gemäß der
DE 197 49 936 C5 findet zunehmend im militärischen Bereich Anwendung. Insbesondere dort, wo Spezialkräfte und Sondereinsatzkräfte zielgenau in ihr Einsatzgebiet gebracht werden sollen, sind Systeme gefragt, die den Spezialkräften eine vergleichsweise hohe Manövrierbarkeit in der Freiflugphase erlauben. Diese Manövrierbarkeit ist insbesondere deshalb wichtig, weil beispielsweise bei schlechten Witterungsbedingungen am Einsatzort der Absetzpunkt der Spezialkräfte durch ein Transportflugzeug nicht immer exakt eingehalten werden kann und sich daraus ergebende Absetzfehler durch die Spezialkräfte in der Freiflugphase steuernd ausgeglichen werden müssen.
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Die Manövrierbarkeit dieser Auftriebssysteme wird ferner durch die am Auftriebssystem mitgeführten Transportlasten eingeschränkt. Die militärischen Spezialkräfte benötigen zur Erfüllung ihrer Missionen typischerweise Waffensysteme, Aufklärungsmittel, Sensoren und Verpflegung, die sie, wie beispielsweise in der
DE 197 49 936 C5 vorgeschlagen, in Behältern des Auftriebssystems verstauen und so mitführen. Alternativ können diverse Waffensysteme auch direkt am Körper der Person mitgeführt werden. Beiden Möglichkeiten ist jedoch gemein, dass das mitführbare Gepäckvolumen stark eingeschränkt ist und die aerodynamische Güte und damit die erzielbare Reichweite durch die externe Anbringung von Behältern oder Lasten abnimmt. Hinzu kommt, dass die mitführbare Transportlast typischerweise auf höchstens 50 kg beschränkt ist.
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Aus dem Stand der Technik sind ferner spezielle Personenfallschirme bekannt, die die Möglichkeit bieten, Lasten zusammen mit den Personen im so genannten HAHO (engl. High Altitude – High Opening)-Verfahren über vergleichsweise große Entfernungen abzusetzen. Allerdings sind die mitführbaren Lasten dieser Personenfallschirme auf ca. 100 kg beschränkt. Zudem ist die Fallgeschwindigkeit derartiger Fallschirmsysteme im Vergleich zu dem oben beschriebenen Auftriebssystem deutlich herabgesetzt. Dies führt zu einer weitaus höheren Falldauer, die wiederum beim Einsatz von Spezialkräften unerwünscht ist, da sie die Gefahr einer Entdeckung durch feindliche Kräfte erhöht.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Transportsystem bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Transportsystems bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gleitfluggerät zum Transportieren von Lasten umfassend: ein Rumpfelement zur Aufnahme der Lasten, einen Deltaflügel zur Erzeugung einer Auftriebskraft, der gemäß einer Tiefdecker-Konfiguration am Rumpfelement angeordnet ist, an dem Deltaflügel angeordnete Steuerelemente zur Beeinflussung der Flugbewegung des Gleitfluggeräts im Flug, und eine Steuereinheit zur Steuerung des Gleitfluggeräts über die Steuerelemente, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Gleitfluggerät selbsttätig entlang eines Gleitpfades zu steuern.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gleitfluggeräts ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine zu transportierende Last schnell und leise und folglich mit hoher Wahrscheinlichkeit auch unbemerkt von einem Mutterfluggerät abzusetzen und zu einem gewünschten Landeort zu befördern. Durch das erfindungsgemäße Gleitfluggerät können insbesondere militärische Spezialkräfte bzw. Sondereinsatzkommandos, die mit Hilfe bekannter manntragender Auftriebssysteme zum Einsatzort gelangen, unterstützt werden, indem zur Durchführung der Mission dienende Geräte als Transportlast im Gleitfluggerät zum gleichen Einsatzort verbracht werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Gleitfluggerät keiner Steuerung durch eine Person bedarf, sondern selbsttätig zum Landeort gleitet.
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Es ist möglich, dass das Gleitfluggerät zeitgleich im Formationsflug mit manntragenden Auftriebssystemen zum Landeort fliegt oder zeitversetzt den Personen des Einsatzkommandos nachfliegt und durch seine Transportlast für Nachschub sorgt. Bei der zu transportierenden Last kann es sich insbesondere beim Einsatz von Spezialkräften um militärische Ausrüstungsgegenstände, wie zum Beispiel Panzerabwehrlenkwaffen, Panzerfäuste, Aufklärungsmittel, passive Überwachungssensorik oder lediglich um schwere Rucksäcke, Wasser und Lebensmittel handeln. Das Transportieren von Personen, die im Rahmen der Einsatzmission von Bedeutung sind, ist mit dem erfindungsgemäßen Gleitfluggerät grundsätzlich ebenso möglich.
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Zur Aufnahme der zu transportierenden Lasten bildet das Rumpfelement in seinem Inneren einen Laderaum aus. Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Gleitfluggerät ferner, dass die zu transportierenden Lasten im Vergleich zu manntragenden Auftriebssystemen deutlich erhöht sein können, beispielsweise 200 kg bis 400 kg.
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Durch das erfindungsgemäße Gleitfluggerät wird in vorteilhafter Weise eine Nachschubmöglichkeit für mobile und verdeckte Einsatzkräfte bereitgestellt. Schwerere Lasten, die die Einsatzkräfte nicht direkt am Körper bzw. am Fallschirm tragen können, werden so sicher zum Einsatzort gebracht.
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Erfindungsgemäß steuert die Steuereinheit das Gleitfluggerät entlang des Gleitpfads. Dazu kontrolliert die Steuereinheit die Steuerelemente und lässt diese entsprechend ausschlagen. Die Bewegung der Steuerelemente bewirken im Flug, dass das Gleitfluggerät Flugbewegungen ausführt, die es auf dem gewünschten Gleitpfad halten. Das Gleitfluggerät kann zur Erfassung des Flugzustandes des Gleitfluggeräts verschiedene Sensoren wie zum Beispiel GPS-Antennen, Kreiselinstrumente, Beschleunigungssensoren, etc. aufweisen.
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Die Steuerelemente können beispielsweise als aerodynamische Steuerflächen (Höhenruder, Seitenruder, Querruder) ausgebildet sein. Typischerweise werden die Steuerelemente bzw. Steuerflächen von der Steuereinheit über elektrische Signale kontrolliert bzw. angesteuert, wobei beispielsweise mechanische, elektrische oder hydraulische Aktuatoren zum Einsatz kommen können.
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Die Steuerung des Gleitfluggeräts entlang eines Gleitpfads bewirkt, dass das Gleitfluggerät eine bestimmte Route oder eine bestimmte Wegstrecke im dreidimensionalen Raum zurücklegt. Diese dreidimensionale Route weist in der Regel ein kontinuierliches Gefälle auf und umfasst laterale Flugbewegungen (Kurven). Mitumfasst sind jedoch unter Umständen auch lokale Höhenzunahmen. Der Gleitpfad kann vor dem Gleitflug missionsspezifisch definiert worden (vorgegeben worden) sein und anschließend in die Steuereinheit übertragen worden bzw. dort hinterlegt worden sein. Alternativ kann der Gleitpfad auch erst während des Gleitfluges selbstständig von der Steuereinheit errechnet werden. Des Weiteren ist es möglich, dass die Steuereinheit in Echtzeit einen vorgegebenen Gleitpfad per Funk empfängt.
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Als Auftrieb verleihendes Tragflächenelement weist das erfindungsgemäße Gleitfluggerät einen Deltaflügel auf. Es versteht sich, dass unter dem Begriff „Deltaflügel” Tragflächenformen verstanden werden, die deltaförmig (dreiecksförmig, pfeilförmig) sind. Damit sind Abweichungen von der reinen Dreiecks- bzw. Pfeilgrundform mitumfasst, also Trapezflügel mit nahezu gerader Hinterkante. Ein Beispiel der Tragflächengrundform eines Flügels, der gemäß der beanspruchten Erfindung mitumfasst sein soll, ist die Tragfläche des Kampfflugzeugs F-15 Eagle von Mc Donnell Douglas. Deltaflügel können vergleichsweise stark gepfeilt ausgebildet sein, wodurch sie eine geringe Spannweite bei dennoch ausreichender Fläche aufweisen können. Die geringe Spannweite erlaubt somit eine vereinfachte Handhabung des Gleitfluggeräts wenn dieses zum Beispiel in einem Mutterfluggerät bewegt werden soll. Durch die vergleichsweise geringe Spannweite des Gleitfluggeräts ist das Trägheitsmoment um die Längsachse ebenfalls verringert, was eine hohe Rollrate und somit eine große Manövrierfähigkeit erlaubt. Hinzu kommt, dass Deltaflügel in der Regel eine lange Flügelwurzel aufweisen. Dies ermöglicht es, robuste Flügelkonstruktionen zu verwirklichen.
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Erfindungsgemäß ist der Deltaflügel als Tiefdecker an der Rumpfunterseite des Gleitfluggeräts angeordnet. Dadurch wird der Laderaum im Inneren des Rumpfelements in vorteilhafter Weise nicht durch einen oder mehrere die beiden Deltaflügelhälften verbindende Flügelholme eingeschränkt. Der Zugang zum Innenraum des Gleitfluggeräts ist nach einer Landung bei dem Tiefdecker unkompliziert. Da das Gleitfluggerät in der Regel nicht wiederverwendet wird, kann auch auf die Tragfläche aufgetreten werden ohne dass Beschädigungen an der Tragfläche problematisch wären.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitfluggeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Deltaflügels ausklappbar und/oder ausfahrbar ausgebildet sind. Damit kann das Gleitfluggerät, wenn es sich vor seinem Einsatz beispielsweise an Bord eines Mutterfluggeräts befindet, leichter gehandhabt werden. Der Klappmechanismus bzw. der Ausfahrmechanismus erlaubt es, dass erste Teile des Deltaflügels z. B. in anderen Teilen des Deltaflügels oder des Rumpfelements verstaut werden. Ebenso ist ein Anklappen der Teile des Deltaflügels zum Beispiel nach oben möglich.
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Ebenfalls bevorzugt ist eine Weiterbildung, bei der das Rumpfelement eine Auftrieb erzeugende Form aufweist. Damit kann die Gleitzahl des Gleitfluggeräts in vorteilhafter Weise erhöht werden, sodass sein Einsatzradius (seine Reichweite) erhöht wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rumpfelement und der Deltaflügel eine für Ortungsradar schwer erfassbare Formgebung aufweisen und/oder deren Oberflächen zumindest teilweise radarabsorbierende Materialien aufweisen. Eine für Ortungsradar schwer erfassbare Formgebung vermeidet die Reflexion von Radarwellen zurück zu ihrem Ausgangspunkt. Dies kann durch die Neigung der Oberflächen relativ zu dem Sender der Radarwellen und/oder die Meidung von Rundungen und Winkelreflektoren erfolgen.
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Besonders bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der für den Zugang zu einem Laderaum im Inneren des Rumpfelements eine Luke in dem Rumpfelement, insbesondere im vorderen und oberen Bereich des Rumpfelements, vorgesehen ist. Die (im vorderen und oberen Bereich des Rumpfelements) vorgesehene Luke ermöglicht den Zugang zur transportierten Last, nachdem das Gleitfluggerät am Einsatzort gelandet ist. Die Ladeluke kann beispielsweise die gesamte Nase des Rumpfelements umfassen, also beispielsweise von der Spitze des Rumpfelements bis zum ersten Tragflächenansatz des Deltaflügels. Die Luke (bzw. die gesamte Nase des Gleitfluggeräts) kann je nach Größe des Gleitfluggeräts auch in einfacher Ausführung ein abschraubbares rundes oder spitzes Element darstellen, das während des Fluges in das restliche Rumpfelement eingeschraubt ist.
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Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der zur Verkürzung der Landestrecke Auftriebshilfen und/oder Bremsklappen und/oder ein Bremsschirm vorgesehen sind. Damit kann das Gleitfluggerät auch in unwegsamem Gelände mit einer nur kurzen Landestrecke eingesetzt werden. Das Gleitfluggerät ist robust ausgebildet, damit bei einer Landung in unwegsamem Gelände keine Beschädigung der zu transportierenden Last erfolgt.
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Bei einer anderen Ausführungsform sind im Inneren des Rumpfelements Dämpfungsmittel vorgesehen, die die Übertragung von Landestößen auf die zu transportierenden Lasten verringern. Als Dämpfungsmittel kommen beispielsweise weiche Matten, aufgeblasene oder aufblasbare (Air-Bag) Elemente sowie elastische Gurte in Betracht. Die Dämpfungsmittel mildern selbstverständlich auch Stöße auf die zu transportierende Last ab, die von dem Öffnen eines Brems- oder Fallschirms in einer Lande- oder Bremsphase herrühren.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Gleitfluggeräts, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: Abwerfen des Gleitfluggeräts von einem Mutterfluggerät, Steuern des Gleitfluggeräts entlang eines Gleitpfades mittels einer Steuereinheit, Landen des Gleitfluggeräts an einem Zielort. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gleitfluggerät von der Steuereinheit entlang des Gleitpfads gesteuert. Hierfür spricht die Steuereinheit die Steuerelemente über elektrische Signale an und bewirkt einen entsprechenden Ausschlag der Steuerelemente. Der Ausschlag der Steuerelemente hat aerodynamische Kräfte zur Folge, die den Flugzustand und die Flugbewegung des Gleitfluggeräts derart beeinflussen, dass der Gleitpfad eingehalten werden kann.
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Die Steuerung des Gleitfluggeräts entlang des Gleitpfads erfolgt selbsttätig, d. h. das Gleitfluggerät ist ohne einen externen Eingriff einer außenstehenden Person in der Lage, einen vorgegebenen und in der Steuereinheit niedergelegten Gleitpfad entlang zu fliegen. Das Gleitfluggerät folgt dann der vorbestimmten Route im dreidimensionalen Raum.
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Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Abwurf des Gleitfluggeräts aus einem Frachtraum des Mutterfluggeräts heraus oder über einen Schacht des Mutterfluggeräts, oder das Gleitfluggerät wird von einer Außenstation des Mutterfluggeräts abgeworfen. Als Mutterfluggeräte kommen beispielsweise Hubschrauber, Transportflugzeuge, etc. in Betracht. Die Außenstation des Mutterfluggeräts kann z. B. eine Unterflügelstation sein, an der typischerweise Bomben oder Tanks mitgeführt werden. Das Gleitfluggerät stellt dann gewissermaßen eine abwerfbare Außenlast an dem Mutterfluggerät dar.
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Eine andere Variante des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abwurf des Gleitfluggeräts Teile eines Deltaflügels des Gleitfluggeräts in eine Gleitposition ausklappen und/oder ausfahren. Dann lässt sich das Gleitfluggerät vor seinem Abwurf im Inneren eines Mutterfluggeräts leichter handhaben, da die Flügelelemente platzsparend verstaut sind. Nach dem Abwurf und dem Ausklappen bzw. Ausfahren der zuvor verstauten Teile des Deltaflügels kann das Gleitfluggerät jedoch trotzdem von den Vorteilen der zusätzlichen Auftriebskörper (ausgeklappten Teile des Deltaflügels) Gebrauch machen.
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Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Gleitpfad vor dem Abwurf des Gleitfluggeräts bestimmt und in die Steuereinheit übertragen. Der Gleitpfad wird in diesem Falle vor dem Flug missionsspezifisch d. h. nach diversen taktischen Gesichtspunkten (beispielsweise führt die Trajektorie entlang unbewohnter Gegenden) durch entsprechend geschultes Personal (vor)bestimmt und als Dateninformation in die Steuereinheit übertragen. Das Gleitfluggerät bzw. die Steuereinheit fliegt dann den Gleitpfad bzw. die Route (teilautonom) ab.
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Bei einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens wird der Zielort in die Steuereinheit übertragen, wobei eine Rechenvorrichtung der Steuereinheit selbstständig den entlangzusteuernden Gleitpfad errechnet. Der Gleitpfad liegt dann beispielsweise vor dem Flug noch nicht als Dateninformation in der Steuereinheit vor, lediglich der beabsichtigte Landeort ist beispielsweise zu diesem Zeitpunkt bekannt und wird in die Steuereinheit übertragen. Während dem sich anschließenden Gleitflug kann die Steuereinheit bzw. die Rechenvorrichtung der Steuereinheit selbstständig (vollautonom) den entlangzufliegenden Gleitpfad bestimmen und fliegt dann den Gleitpfad bzw. die Route ab. In diesem Fall kann die Steuereinheit, sofern sie mit einer entsprechenden Radareinrichtung ausgestattet ist, auf auftauchende Hindernisse, Wetterveränderungen etc. reagieren und den Gleitpfad ggf. modifizieren.
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Eine bevorzugte Variante der beiden vorhergehenden Verfahrensvarianten ist dadurch gekennzeichnet, dass während des Steuerns des Gleitfluggeräts entlang des Gleitpfades von einer Sendestation ein geänderter Gleitpfad oder ein geänderter Zielort per Funk zur Steuereinheit übertragen wird. Somit kann von Seiten einer Missionsplanungsstelle bzw. einer Missionsüberwachungsstelle auch kurzfristig auf Änderungen des Missionsziels Einfluss genommen werden, ohne dass die von dem Gleitfluggerät zu transportierende Last gegebenenfalls gänzlich aufzugeben wäre.
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Bei einer anderen bevorzugten Variante des Verfahrens wird der Gleitpfad von einer Sendestation in Echtzeit per Funk zur Steuereinheit übertragen. In diesem Falle kann das Gleitfluggerät in einfacher Weise zu dem gewünschten Landeort ferngesteuert werden. Das Gleitfluggerät empfängt hierzu in Echtzeit, d. h. direkt bzw. unverzögert den von einer Missionsüberwachungsstelle vorgegebenen Gleitpfad per Funk.
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Bevorzugt ist ferner eine Variante des Verfahrens bei dem ein mobiles Einsatzkommando, das mindestens eine Person mit einem steuerbaren Auftriebssystem umfasst, von dem Mutterfluggerät zusammen mit dem Gleitfluggerät im Formationsflug zum Zielort startet. Das den Nachschub (bzw. die Transportlast) benötigende mobile Einsatzkommando kann dann zeitgleich oder in nur unbedeutendem zeitlichen Abstand mit dem Gleitfluggerät (dem Nachschub) zum Ziellandeort gelangen, sodass die Wahrscheinlichkeit von Gegnern entdeckt zu werden minimiert ist. Bei einem zeitgleichen Abwurf bzw. Absprung von Gleitfluggerät und Einsatzkommando können diese in einen Formationsflug übergehen. Das Auftriebssystem für den freien Fall kann beispielsweise ein Fallschirm oder das Auftriebssystem gemäß der
DE 197 49 936 C5 sein. Unter einem mobilen Einsatzkommando werden z. B. militärische Spezialkräfte verstanden.
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Bei einer Variante der vorhergehenden Verfahrensvariante hält das Gleitfluggerät eine vorbestimmte Relativposition zu dem mobilen Einsatzkommando ein. Die vorbestimmte Relativposition des Gleitfluggeräts zum mobilen Einsatzkommando kann z. B. dadurch eingehalten werden, dass ein (Ziel-)Gleitpfad des Einsatzkommandos per Funk zur Steuereinheit des Gleitfluggeräts übertragen wird, sodass das Gleitfluggerät diesem Zielgleitpfad folgen kann. Damit es während des Formationsflugs zu keiner Kollision von Einsatzkommando und Gleitfluggerät kommt, kann die Relativposition (der einzuhaltende Abstand und die einzuhaltende Winkellage) vordefiniert werden. Dann folgt das Gleitfluggerät zum Beispiel dem Einsatzkommando auf einer identischen Flugbahn in einem bestimmten Abstand (Einsatzkommando und Gleitfluggerät passieren einen Punkt auf der Flugbahn zeitlich kurz hintereinander) oder das Einsatzkommando und das Gleitfluggerät beschreiben zwei nur unwesentlich voneinander abweichende Flugbahnen, die „parallel” zueinander verlaufen.
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Schließlich ist eine Variante des Verfahrens bevorzugt, bei der die Landung als Rutschlandung auf einer Rumpfunterseite des Gleitfluggeräts oder als Fallschirmlandung durchgeführt wird. Es versteht sich, dass bei der Rutschlandung zusätzlich auch ein Fallschirm eingesetzt werden kann. Der Fallschirmlandung kann ein Aufnickmanöver (engl. „perching”) vorausgehen durch das die Rumpfunterseite in Flugbahnrichtung gedreht wird und durch das eine zusätzliche Abbremsung erfolgt. Somit reduziert sich auch der auf die Struktur des Gleitfluggeräts beim Öffnen des Fall- bzw. Bremsschirms ausgeübte Stoß.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Zeichnung und detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein erfindungsgemäßes Gleitfluggerät in einer perspektivischen Ansicht mit teilweisen Aufbrüchen;
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2 das Gleitfluggerät aus 1 in einer Seitenansicht;
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3 ein Höhenprofil unterschiedlicher Gleitpfade;
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4 das erfindungsgemäße Gleitfluggerät mit angeklappten Flügelteilen in einem Mutterfluggerät;
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5 das erfindungsgemäße Gleitfluggerät während einer Rutschlandung mit Bremsschirm; und
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6 das erfindungsgemäße Gleitfluggerät im Formationsflug mit einer Person an einem Auftriebssystem.
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Die 1 zeigt ein Gleitfluggerät 1 mit einem Rumpfelement 2 und einem Deltaflügel 3, der gemäß einer Tiefdecker-Konfiguration am Rumpfelement 2 angeordnet ist. Im Inneren des Gleitfluggeräts 1, insbesondere im Inneren seines Rumpfelements 2 können Lasten 4 verstaut werden und damit mit dem Gleitfluggerät 1 transportiert werden. Für den Zugang zu einem Laderaum 5 im inneren des Rumpfelements 2 ist eine Luke 6 im vorderen und oberen Bereich des Rumpfelements 2 vorgesehen. Die Luke 6 ist in der 1 im geschlossenen Zustand dargestellt.
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Der Deltaflügel 3 des Gleitfluggeräts 1 dient der Erzeugung einer Auftriebskraft, die der Gewichtskraft des Gleitfluggeräts 1 und der darin transportierten Last 4 zumindest teilweise entgegenwirkt. Zur Erhöhung der Reichweite des Gleitfluggeräts 1 ist die Form des Rumpfelements 2 dergestalt ausgebildet, dass auch das Rumpfelement 2 eine Auftriebskraft erzeugt, die ebenfalls der Gewichtskraft des Gleitfluggeräts 1 und der darin transportierten Last 4 zumindest teilweise entgegenwirkt.
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An dem Deltaflügel 3 sind ferner Steuerelemente 7 zur Beeinflussung der Flugbewegung des Gleitfluggeräts 1 im Flug angeordnet. Diese Steuerelemente 7 sind vorliegend als Querruder im Bereich einer Hinterkante des Deltaflügels 3 ausgebildet und dienen der Rollbewegung des Gleitfluggeräts 1 um eine Längsachse des Gleitfluggeräts 1. Die dargestellten Querruder können bei entsprechender Ansteuerung auch (zusätzlich) als Höhenruder wirken (und damit eine Nickbewegung um eine Querachse des Gleitfluggeräts 1 bewirken). Es können aber auch zusätzlich (nicht dargestellte) Höhenruder bzw. Seitenruder am Gleitfluggerät 1 vorgesehen sein. Ein solches zusätzliches Seitenruder kann beispielsweise an einem Seitenleitwerk 8 des Gleitfluggeräts 1 angeordnet sein und bewirkt dann gegebenenfalls eine Gierbewegung um eine Hochachse des Gleitfluggeräts 1.
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Das Gleitfluggerät 1 weist ferner eine Steuereinheit 9 zur selbsttätigen Steuerung des Gleitfluggeräts 1 entlang eines Gleitpfades 14, 16, 19, 20 (vgl. 3) auf, wobei die hierfür erforderlichen Flugbewegungen (Rollen, Nicken, Gieren) mit Hilfe der Steuerelemente 7 durchgeführt werden. Die Steuereinheit 9 ist in einem hinteren Bereich des Gleitfluggeräts 1 im Inneren des Rumpfelements 2 angeordnet, was durch den Durchbruch in der 1 gezeigt ist. Durch die Anordnung der Steuereinheit 9 im hinteren Bereich des Rumpfelements 2 des Gleitfluggeräts 1 ist im vorderen Bereich des Rumpfelements 2 mehr Platz für die zu transportierende Last 4 frei und der Zugang zum Inneren des Rumpfelements 2 wird nicht behindert. Die Steuereinheit 9 ist elektrisch mit Aktuatoren 10 verbunden, die die Steuerelemente 7 bewegen können. Ein solcher Aktuator 10 ist durch den in 1 im Bereich der Deltaflügeloberseite dargestellten Durchbruch ersichtlich. Soll ein Ausschlag des Steuerelements 7 bewirkt werden, so sendet die Steuereinheit 9 ein Signal an den Aktuator 10, der wiederum den Ausschlag des Steuerelements 7 bewirkt. Als Aktuatoren 10 kommen mechanische, hydraulische oder elektrische Aktuatoren 10 in Betracht.
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Das Gleitfluggerät 1 weist eine für Ortungsradar schwer erfassbare Formgebung auf. Eine solche Formgebung vermeidet die Reflexion von Radarwellen zurück zu ihrem Ausgangspunkt. Die Oberflächen 11 des Gleitfluggeräts 1 sind zumindest teilweise mit radarabsorbierenden Materialien beschichtet.
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Die 2 zeigt das Gleitfluggerät 1 der 1 in einer Seitenansicht. In einem hinteren Bereich des Rumpfelements 2 ist durch einen ersten Durchbruch hindurch die Steuereinheit 9 ersichtlich. Im mittleren und vorderen Bereich des Rumpfelements 2 sind durch einen zweiten Durchbruch hindurch die im Inneren des Rumpfelements 2, insbesondere in dem Laderaum 5, angeordneten Lasten 4 dargestellt. Ferner sind durch den Durchbruch hindurch Dämpfungsmittel 12 ersichtlich, die die Übertragung von Landestößen oder Stöße, die auf ein Öffnen von Fallschirmen oder Bremsschirmen zurückgehen, auf die zu transportierenden Lasten 4 verringern. Das Gleitfluggerät 1 weist typischerweise eine Spannweite von 3,5 m bis 4,5 m und eine Länge von 3 m bis 4 m auf.
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Die 3 zeigt das Höhenprofil (aktuelle Höhe H über zurückgelegter Strecke S) unterschiedlicher Gleitpfade 14, 16, 19, 20, wie sie für eine Mission des Gleitfluggeräts 1 in Frage kommen. Zum Betreiben des Gleitfluggeräts 1 wird das Gleitfluggerät 1 zunächst aus einem Mutterfluggerät abgeworfen oder ausgesetzt 13. Der Abwurf 13 des Gleitfluggeräts 1 kann beispielsweise aus dem Frachtraum des Mutterfluggeräts heraus erfolgen. Alternativ ist es möglich das Gleitfluggerät 1 über einen Schacht des Mutterfluggeräts auszusetzen oder das Gleitfluggerät 1 von einer Außenstation des Mutterfluggeräts (zum Beispiel einer Unterflügelstation) abzuwerfen.
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Im Anschluss an den Abwurf 13 wird das Gleitfluggerät 1 in einem weiteren Verfahrensschritt mittels der Steuereinheit 9 entlang eines Gleitpfads 14, 16, 19 gesteuert. Die Steuereinheit 9 ist dazu eingerichtet, das Gleitfluggerät 1 selbsttätig entlang des Gleitpfades 14, 16, 19 zu steuern. Hierfür kann die Steuereinheit 9 auf Dateninformationen des Gleitpfads 14, 16, 19 zurückgreifen (Solldaten), die beispielsweise als dreidimensionale Koordinatenpunkte in der Steuereinheit 9 hinterlegt sind. Die Steuereinheit 9 vergleicht dann beispielsweise laufend die mittels Sensoren erhaltenen Istdaten über den aktuellen Flugzustand des Gleitfluggeräts 1 im Raum, mit den Solldaten des Gleitpfads 14, 16, 19, 20 und kann bei auftretenden Abweichungen korrigierende Flugmanöver über die Steuerelemente 7 ausüben, um das Gleitfluggerät 1 wieder auf den gewünschten Gleitpfad 14, 16, 19, 20 zurückzumanövrieren. Am Ende des Gleitpfades 14, 16, 19, 20 geht das Gleitfluggerät 1 in eine Landephase über und landet schließlich an einem Zielort 15, 17, 18.
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Für den Erhalt der Solldaten des Gleitpfads 14, 16, 19, 20, d. h. der dreidimensionalen Koordinatenpunkte im Raum bestehen unterschiedliche Möglichkeiten:
Zunächst besteht die Möglichkeit, den Gleitpfad 14, 16, 19 bzw. die den Gleitpfad 14, 16, 19 definierenden Koordinatenpunkte im Raum (die Solldaten) vor dem Abwurf 13 des Gleitfluggeräts 1 missionsspezifisch zu bestimmen (durch Fachpersonal) und in einen Speicher der Steuereinheit 9 zu übertragen. Dann kann das Gleitfluggerät 1, wie beschrieben, durch einen Ist-/Soll-Vergleich selbsttätig einen Gleitpfad 14, 16, 19 entlang steuern. Eine solche Trajektorie kann zum Beispiel die erste Trajektorie (Bahnkurve) 14 der 3 darstellen, bei der nach dem Abwurf 13 ein anfänglicher Sturzflug in eine flachere Bahnkurve übergeht und schließlich zu einem ersten Landeort 15 führt. Alternativ kann eine solche Trajektorie auch eine zweite Trajektorie 16 der 3 sein, bei der ein weniger steiler anfänglicher Sturzflug in eine nahezu ebene Bahnkurve übergeht und schließlich in eine relativ steile (Fallschirm-)Landung an einem zweiten Zielort 17 übergeht.
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Ferner besteht die Möglichkeit, der Steuereinheit 9 (zum Beispiel durch eine Datenübertragung im Mutterfluggerät vor dem Abwurf) lediglich einen Zielort 18 vorzugeben, wobei die Steuereinheit 9 dann mittels einer Rechenvorrichtung selbstständig die entlangzusteuernden Solldaten (dreidimensionalen Koordinatenpunkte) ermittelt und diese im Anschluss an die Ermittlung selbsttätig durch den oben beschriebenen Ist-/Soll-Vergleich entlang steuert. Bei einer Vorgabe des dritten Landeorts 18 in 3 kann sich bei einer solchen Vorgehensweise beispielsweise durch die Ermittlung der Solldaten die dritte Trajektorie 19 der 3 ergeben. Vorteilhaft ist bei dieser Vorgehensweise ferner, dass die Steuereinheit 9 auch noch während des Gleitfluges die zunächst bestimmte Trajektorie (den zunächst bestimmten Gleitpfad) fortlaufend auf Gültigkeit überprüfen kann. Sollten sich beispielsweise während des Fluges die meteorologischen Bedingungen ändern oder zum Beispiel Hindernisse auftauchen, so kann die Steuereinheit mittels der Rechenvorrichtung selbstständig (vollautonom) eine Kurskorrektur bzw. eine Korrektur des zunächst bestimmten Gleitpfads vornehmen. Ein Beispiel einer solchen Korrektur ist in der 3 durch die von dem ersten Gleitpfad 14 abweichende Kurve 20 dargestellt. Obwohl das Gleitfluggerät 1 in der Regel über keinen eigenen Antrieb verfügt, kann die kinetische Energie des Gleitfluges auch teilweise in potentielle Energie umgewandelt werden, wodurch ein lokaler Höhengewinn (vgl. „Kuppe” der Kurve 20) möglich ist.
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Eine weitere Möglichkeit des Erhalts der Solldaten des Gleitpfads 14, 16, 19, 20 besteht darin, dass die Solldaten von einer Sendestation in Echtzeit per Funk zur Steuereinheit 9 übertragen werden. Dann kann das Gleitfluggerät 1 gewissermaßen von der Sendestation (bzw. von dem dort operierenden Fachpersonal) ferngesteuert werden. Bei dieser Vorgehensweise kann grundsätzlich jeder der in der 3 gezeigten Trajektorien 14, 16, 19, 20 abgeflogen werden.
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Es ist darüber hinaus möglich, dass während des Steuerns des Gleitfluggeräts 1 entlang eines Gleitpfades von einer Sendestation ein geänderter Gleitpfad oder ein geänderter Zielort per Funk zur Steuereinheit 9 übertragen wird. Ist beispielsweise zunächst der erste Gleitpfad 14 bzw. der erste Landeort 15 der 3 vorgesehen, ergibt sich jedoch kurzfristig ein anderes Missionsziel bzw. ein anderer Landeort, beispielsweise der dritte Landeort 18, so kann auch durch eine Funkübertragung durch die Sendestation (bzw. dort operierendem Fachpersonal) eine Korrektur des ursprünglichen ersten Gleitpfads 14 bzw. des ersten Landeorts 15 hin zu einem dritten Gleitpfad 19 bzw. einem dritten Landeort 18 vorgenommen werden.
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Die 4 zeigt das Gleitfluggerät 1 im Inneren eines Mutterfluggeräts 21. Das Mutterfluggerät 21 kann wie in der 4 ein ausschnittsweise in einer Rückansicht dargestelltes Transportflugzeug sein, wobei das Gleitfluggerät 1 über eine geöffnete Heckluke 22 des Transportflugzeugs im Flug abgeworfen werden kann. Wie aus der 4 ersichtlich, sind Teile des Deltaflügels 3 angeklappt um im Inneren des Transportflugzeuges Platz zu sparen. Die angeklappten Teile des Deltaflügels 3 sind ausklappbar ausgebildet, sodass sie nach dem Abwurf 13 des Gleitfluggeräts 1 in eine Gleitposition (vgl. z. B. 1) ausklappen können.
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Die 5 zeigt das Gleitfluggerät 1 während der Landung auf einer Landestrecke 23. Die Landung erfolgt als Rutschlandung auf einer Rumpfunterseite 24 des Gleitfluggeräts 1. Zur Verkürzung der Landestrecke 23 ist ein Bremsschirm 25 im Heckbereich des Gleitfluggeräts 1 vorgesehen, der sich beispielsweise kurz nach dem ersten Bodenkontakt öffnet. Die Landung des Gleitfluggeräts 1 kann alternativ auch als Fallschirmlandung durchgeführt werden (nicht dargestellt).
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Die 6 zeigt ein mobiles Einsatzkommando, das eine Person 26 mit einem bekannten steuerbaren Auftriebssystem 27 umfasst, wobei das Einsatzkommando von dem Mutterfluggerät 21 zusammen mit dem Gleitfluggerät 1 im Formationsflug zu einem Zielort 15, 17, 18 startet. Während des Formationsfluges hält das Gleitfluggerät 1 eine vorbestimmte Relativposition (einen Abstand 26) zu dem mobilen Einsatzkommando ein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19749936 C5 [0002, 0003, 0004, 0032]
