DE102014205829A1 - Luftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug (10) mit einem Luftfahrzeugaufbau (11) und einem elektrischen Flugantrieb (12), wobei der Luftfahrzeugaufbau eine äußere Gestalt des Luftfahrzeugs ausbildet, wobei der Flugantrieb einen Rotor (13) und einen Stator (15) aufweist, wobei der Rotor Rotorblätter (14) aufweist, wobei der Rotor innerhalb des Stators drehbar angeordnet und von dem Stator umgeben ist, wobei der Stator von dem Luftfahrzeugaufbau ausgebildet ist, wobei der Stator Statorwicklungen und der Rotor Permanentmagnete oder nichtmagnetische elektrische Leiter zur Erzeugung eines Wirbelstroms aufweist, wobei die Statorwicklungen und die Permanentmagnete bzw. die nichtmagnetischen elektrischen Leiter relativ zueinander so angeordnet sind, dass mittels der Statorwicklungen und der Permanentmagnete bzw. der nichtmagnetischen elektrischen Leiter ein Magnetlager für den Rotor ausbildbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug mit einem Luftfahrzeugaufbau und einem elektrischen Flugantrieb, wobei der Luftfahrzeugaufbau eine äußere Gestalt des Luftfahrzeugs ausbildet, wobei der Flugantrieb einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor Rotorblätter aufweist.
  • Luftfahrzeuge mit einem elektrischen Flugantrieb sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Es kann sich dabei sowohl um Luftfahrzeuge zum Personen- und Gütertransport handeln, die von einem im Luftfahrzeug befindlichen Luftfahrzeugführer gesteuert werden, als auch um sogenannte Drohnen, die unbemannt und fernsteuerbar sind. Derartige Luftfahrzeuge können auch miniaturisiert, in Art eines Modellflugzeuges, ohne eine besondere Zweckbestimmung ausgebildet sein. Ein Luftfahrzeugaufbau bildet dabei eine Karosserie bzw. äußere Gestalt oder Struktur des Luftfahrzeugs aus, wobei der Flugantrieb regelmäßig an dem Luftfahrzeugaufbau in geeigneter Weise angeordnet ist. Der elektrische Flugantrieb ist dabei regelmäßig von einem Elektromotor ausgebildet, der über Batterien bzw. Akkumulatoren mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Dieser Flugantrieb ist aus einem relativ zum Luftfahrzeugaufbau unbeweglichen Stator und einem drehbaren Rotor des Elektromotors gebildet. Der Rotor des Elektromotors kann dabei gleichzeitig Rotorblätter aufweisen bzw. mit diesen verbunden sein. Die Rotorblätter dienen primär zur Erzeugung eines Auftriebs des Luftfahrzeugs, wobei die Rotorblätter auch zur Erzeugung eines Querantriebs genutzt werden können. Bestimmte Ausführungsformen derartiger Luftfahrzeuge werden gemeinhin auch als Hubschrauber bezeichnet. Die Rotorblätter sind dabei so bemessen, dass sie den Luftfahrzeugaufbau weit überragen. In anderen Ausführungsformen ist der Flugantrieb in Art einer Turbine oder eines Gebläses ausgebildet, wobei der Rotor von einem kreisringförmigen Mantel des Luftfahrzeugaufbaus umgeben ist. Die Rotorblätter sind dann an einer Rotorwelle eines zentral innerhalb einer Öffnung des Mantels aufgehängten Elektromotors befestigt. Derartige Flugantriebe können auch in Art einer Gondel schwenkbar zur Ausführung von horizontalen oder vertikalen Flugbewegungen am Luftfahrzeugaufbau angeordnet sein. Wesentlich bei diesen Flugantrieben ist jedoch immer, dass der Rotor eine Rotorwelle aufweist, an der die Rotorblätter befestigt sind und auf die eine elektromagnetische Kraftübertragung im Zusammenwirken mit dem Stator des so ausgebildeten Elektromotors erfolgt. Die Rotorwelle ist dabei stets über Gleit- oder Wälzlager drehbar fest an dem Luftfahrzeugaufbau bzw. dem Stator gelagert.
  • Nachteilig bei derartigen Flugantrieben ist, dass aufgrund der Lagerung der Rotorwelle große Reibungsverluste entstehen. Auch ist eine Dynamik des Flugantriebs nicht zufriedenstellend, da der Rotor eine vergleichsweise große Masse aufweist und infolge vergleichsweise langer Rotorblätter nur langsam beschleunigt werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildetes Drehmoment über die Rotorwelle auf die Rotorblätter übertragen werden soll.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Luftfahrzeug mit einem elektrischen Flugantrieb vorzuschlagen, welcher Reibungsverluste vermeidet und hinsichtlich eines dynamischen Antriebsverhaltens verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Luftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Luftfahrzeug umfasst einen Luftfahrzeugaufbau und einen elektrischen Flugantrieb, wobei der Luftfahrzeugaufbau eine äußere Gestalt des Luftfahrzeugs ausbildet, wobei der Flugantrieb einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor Rotorblätter aufweist, wobei der Rotor innerhalb des Stators drehbar angeordnet und von dem Stator umgeben ist, wobei der Stator von dem Luftfahrzeugaufbau ausgebildet ist, wobei der Stator Statorwicklungen und der Rotor Permanentmagnete oder nichtmagnetische elektrische Leiter zur Erzeugung eines Wirbelstromes aufweist, wobei die Statorwicklungen und die Permanentmagnete bzw. die nichtmagnetischen elektrischen Leiter relativ zueinander so angeordnet sind, dass mittels der Statorwicklungen und der Permanentmagnete bzw. der nichtmagnetischen elektrischen Leiter ein Magnetlager für den Rotor ausbildbar ist.
  • Folglich ist der Rotor vollständig innerhalb des Stators bzw. des Luftfahrzeugaufbaus drehbar angeordnet. Der Luftfahrzeugaufbau bildet dabei eine äußere Hülle des Luftfahrzeugs bzw. eine Karosserie desselben aus. Der Rotor überragt daher nicht die äußere Hülle des Luftfahrzeugs. Dadurch, dass der Stator von dem Luftfahrzeugaufbau ausgebildet ist, bildet der Luftfahrzeugaufbau zumindest teilweise einen Teil des Flugantriebs aus. Der Flugantrieb ist somit nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, an dem Luftfahrzeugaufbau angeordnet, beispielsweise in Art eines Elektromotors. Die Statorwicklungen des Stators und die Permanentmagnete bzw. die nichtmagnetischen elektrischen Leiter des Rotors bilden ein aktives Magnetlager für den Rotor aus. Das heißt, bei einem Betrieb des Flugantriebs werden die Statorwicklungen mit elektrischer Energie versorgt und es wird je Statorwicklung ein Magnetfeld erzeugt. Die zwischen den Magnetfeldern der Statorwicklungen und den ferromagnetischen Permanentmagneten bzw. dem in den nichtmagnetischen elektrischen Leitern induzierten Magnetfeld wirkenden magnetischen Kräfte halten dann den Rotor in einem Schwebezustand. Die Statorwicklungen bzw. die Permanentmagnete können dabei so relativ zueinander angeordnet sein, dass der Rotor in axialer Richtung von den Statorwicklungen umgriffen wird. So kann neben einem radialen Magnetlager auch ein axiales Magnetlager für den Rotor ausgebildet werden. Eine Rotation des Rotors wird dann durch ein mittels der Statorwicklungen erzeugtes wanderndes bzw. drehendes Magnetfeld bewirkt.
  • Anstelle des mit den Permanentmagneten ausgebildeten elektromagnetischen Schwebesystems für den Rotor kann selbstverständlich auch ein mit den nichtmagnetischen elektrischen Leitern ausgebildetes elektrodynamisches Schwebesystem zum Einsatz kommen. Der Rotor weist dann die nichtmagnetischen, elektrischen Leiter auf, in die Wirbelströme induziert werden können, die ihrerseits ein Magnetfeld erzeugen. Insgesamt ist es so möglich, den Rotor im Wesentlichen reibungsfrei relativ zum Stator zu lagern. So kann dann auch auf eine Rotorwelle verzichtet werden, wodurch eine hohe Beschleunigung des Rotors bzw. ein dynamischeres Antriebsverhalten des Flugantriebs erzielt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor kontaktfrei am Stator lagerbar sein. So kann mittels des Magnetlagers bei einer Drehung des Rotors eine vollständige Kontaktfreiheit des Rotors zu allen umliegenden Bauteilen des Luftfahrzeugs erzielt werden. Mechanische Reibungsverluste des Rotors können somit gänzlich ausgeschlossen werden.
  • Mittels der Statorwicklungen kann ein um den Rotor herum rotierendes, bewegbares Magnetfeld erzeugt werden, wobei mittels des Magnetfeldes der Rotor dann gedreht bzw. rotiert werden kann. Vorzugsweise können dabei eine Mehrzahl von Magnetfeldern gleichzeitig erzeugt und durch eine entsprechende Aktivierung von Statorwicklungen rotiert werden.
  • Durch das Aktivieren der Statorwicklungen kann ein magnetisches Wanderfeld erzeugt werden, welches im Zusammenwirken mit den am Rotor vorhandenen oder erzeugten Magnetfeldern diesen in Drehung versetzt.
  • Vorteilhaft kann der Flugantrieb eine Luftspaltregeleinrichtung zur Ausbildung eines Luftspaltes zwischen dem Rotor und dem Stator aufweisen. Somit kann sichergestellt werden, dass der Rotor auch bei unterschiedlichsten Lastzuständen, d. h. beim Beschleunigen oder Bremsen des Rotors oder einer sich verändernden Fluglage des Luftfahrzeuges, nicht mit dem Stator in Kontakt gelangt. Die Luftspaltregeleinrichtung kann unter anderem auch über Abstandssensoren verfügen und einen im Wesentlichen konstanten Luftspalt durch Ansteuerung der entsprechenden Statorwicklungen ausbilden.
  • Die Rotorblätter können über eine Scheibe und/oder einen Ring des Rotors miteinander verbunden sein. Die Rotorblätter können mit einem inneren Ende an der Scheibe befestigt sein, wobei die Scheibe dann in einem Zentrum des Rotors angeordnet ist. Anstelle einer Scheibe kann an dieser Stelle auch ein Ring zur Verbindung der Rotorblätter an ihrem inneren Ende verwendet werden. Eine Masse des Rotors wird dadurch verringert, und falls das Luftfahrzeug über eine Kabine verfügt, kann ein Zugang zu der Kabine durch den Ring hindurch erfolgen. Weiter ist es möglich, die Rotorblätter an äußeren Enden über einen Ring miteinander zu verbinden. Die Rotorblätter sind dann innerhalb des Rings angeordnet. Die inneren Enden der Rotorblätter können dann ergänzend mit einer Scheibe oder einem Ring verbunden sein. Jedoch kann auch auf eine Verbindung der inneren Enden gänzlich verzichtet werden. Der Rotor kann über zumindest zwei Rotorblätter, vorzugsweise vier Rotorblätter oder eine noch größere Anzahl Rotorblätter verfügen.
  • Die Permanentmagnete oder die nichtmagnetischen elektrischen Leiter können jeweils an äußeren und/oder inneren Enden der Rotorblätter angeordnet sein. Für den Fall, dass die Rotorblätter über eine Scheibe und/oder einen Ring des Rotors miteinander verbunden sind, können die Permanentmagnete oder die nichtmagnetischen elektrischen Leiter auch an oder in der Scheibe und/oder dem Ring angeordnet sein.
  • Die Statorwicklungen und/oder die nichtmagnetischen elektrischen Leiter können aus Aluminium als ein Leitermaterial bestehen. Dadurch kann ein Gewicht des Flugantriebs gering gehalten werden.
  • Die Rotorblätter können jeweils in einer Längsrichtung der Rotorblätter relativ zu einer Hauptrotorebene drehbar ausgebildet sein. Dann ist es auch möglich, eine sogenannte Blattwinkelverstellung der Rotorblätter zu realisieren, über die eine Steuerung des Luftfahrzeugs in der Luft erfolgen kann. So kann dann auch eine zyklische Steuerung einer Blattwinkelverstellung bei einem Rotorblattumlauf erfolgen, sodass je nach einem Anstellwinkel des entsprechenden Rotorblatts in verschiedenen Positionen in der Hauptrotorebene eine Bewegung des Luftfahrzeugs in eine gewünschte Richtung, wie bei einem Hubschrauber, bewirkt werden kann. Beispielsweise ist es möglich, mittels der Blattwinkelverstellung ein Rollen, Nicken oder Gieren des Luftfahrzeugs in der gewünschten Weise zu bewirken. Auch ist es so möglich, eine Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeugs zu beeinflussen.
  • Vorteilhaft kann ein Blattwinkel der Rotorblätter mittels der Statorwicklungen verstellbar sein. Die Statorwicklungen können hinsichtlich Anzahl, Form und Anordnung so angeordnet und ausgebildet sein, dass durch entsprechende Aktivierung der Statorwicklungen eine Kraftwirkung auf das Magnetfeld der Permanentmagnete oder die nichtmagnetischen elektrischen Leiter bzw. deren Magnetfeld ausgeübt wird, die zu einer Drehung der Rotorblätter in Längsrichtung der Rotorblätter führen kann. Alternativ kann eine derartige Verstellung der Rotorblätter mittels Elektromotoren bzw. sogenannter Pitch-Motoren erfolgen, wobei die Elektromotoren dann auch mittels der Statorwicklungen induktiv mit elektrischer Energie versorgt werden könnten. Insgesamt kann dann vollständig auf eine Taumelscheibe verzichtet werden.
  • Vorzugsweise kann die äußere Gestalt des Luftfahrzeugaufbaus kreisförmig und/oder tragflächenförmig sein. Insbesondere kann das Luftfahrzeug dann auch in Art einer tragflächenförmigen Scheibe ausgebildet sein. Die aerodynamischen Eigenschaften der äußeren Gestalt des Luftfahrzeugaufbaus sind dann besonders vorteilhaft. So kann bei einer Vorwärtsbewegung des Luftfahrzeugs mittels der tragflächenförmigen Form bzw. Gestalt des Luftfahrzeugaufbaus ein ergänzender Auftrieb erzeugt werden.
  • Vorzugsweise kann der Rotor relativ zum Luftfahrzeugaufbau horizontal angeordnet sein, wobei der Rotor dann eine vertikale Rotationsachse aufweist. Eine Roll- oder Längsachse des Luftfahrzeugs verläuft dann im Wesentlichen parallel zu einer Hauptrotorebene bzw. verläuft in der Hauptrotorebene bei einer Ruhelage des Luftfahrzeugs. Die vertikale Rotationsachse entspricht dann im Wesentlichen einer Gier- oder Vertikalachse des Luftfahrzeugs.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Luftfahrzeugaufbau eine Kabine ausbilden, wobei die Kabine rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse des Rotors ausgebildet sein kann. Die Kabine kann zur Beförderung von Personen und/oder Lasten genutzt werden und entsprechend ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Kabine kegelstumpfförmig ausgebildet und im Wesentlichen ober- oder unterhalb einer Hauptrotorebene so angeordnet sein, dass die Rotationsachse des Rotors durch die Kabine verläuft. Die rotationssymmetrische und koaxiale Ausbildung der Kabine ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Luftfahrzeugaufbau kreisförmig ist.
  • In dem Luftfahrzeugaufbau kann zumindest eine vertikale Durchgangsöffnung, vorzugsweise vier Durchgangsöffnungen, für einen vom Rotor erzeugbaren Luftdurchtritt ausgebildet sein. Der Rotor kann durch Drehung bzw. Rotation einen Luftstrom von oberhalb des Luftfahrzeugs nach unterhalb des Luftfahrzeugs erzeugen, der einen Auftrieb des Luftfahrzeugs bewirkt. Der Luftstrom wird dann durch das Luftfahrzeug bzw. den Luftfahrzeugaufbau hindurch geleitet. Die Durchgangsöffnungen können auch so ausgebildet sein, dass sie in Art einer Düse geformt sind. So kann mittels des Rotors ein Schub zum Auftrieb des Luftfahrzeugs erzeugt werden.
  • Ebenso ist es möglich, mehrere Flugantriebe mit einer gemeinsamen Rotationsachse oder voneinander beabstandeten Rotationsachsen von Rotoren vorzusehen, wobei zumindest zwei Flugantriebe gegenläufig ausgebildet sein können. Insbesondere durch die gegenläufige Ausbildung der Flugantriebe bzw. Rotoren kann ein mögliches, durch einen Rotor erzeugtes und auf den Luftfahrzeugaufbau wirkendes Gier- bzw. Drehmoment kompensiert werden. Prinzipiell ist dann auch ein Querrotor nicht erforderlich. Beispielsweise können auch vier oder mehr Flugantriebe vorgesehen sein, die alle in einer gemeinsamen Hauptrotorebene angeordnet sind. Die Flugantriebe können dann wechselseitig gegenläufige Rotoren aufweisen. Alternativ können die Flugantriebe eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen und übereinander angeordnet sein, sodass mehrere Hauptrotorebenen parallel zueinander angeordnet sind.
  • Um dennoch ein mögliches Giermoment kompensieren zu können, kann das Luftfahrzeug eine Ausgleichseinrichtung für ein Giermoment des Luftfahrzeugaufbaus aufweisen. Die Ausgleichseinrichtung kann auch zur Steuerung des Luftfahrzeugs bzw. zur Drehung um eine Gier- oder Vertikalachse dienen.
  • So kann zumindest ein Querrotor als eine Ausgleichseinrichtung vorgesehen sein.
  • Weiter können quer zu der Rotationsachse des Rotors angeordnete Schubdüsen bzw. Auslassdüsen für einen vom Rotor erzeugbaren Luftstrom vorgesehen sein. Die Auslassdüsen können von dem Luftfahrzeugaufbau derart ausgebildet sein, dass der vom Rotor erzeugte Luftstrom in die Auslassdüsen eingeleitet wird, wobei die Auslassdüsen dann so angeordnet und ausgebildet sind, dass ein vergleichsweise geringer Anteil des Luftstroms quer zur Rotationsachse umgeleitet wird. So kann ein Schub erzeugt werden, der eine Querbewegung des Luftfahrzeugs und somit eine Steuerung desselben bewirken kann. Insbesondere kann dann auch vorgesehen sein, die Auslassdüsen nach Bedarf zu öffnen oder zu schließen bzw. eine Stärke eines Schubs mittels der Auslassdüsen zu steuern.
  • Zur Luftrettung des Luftfahrzeugs kann das Luftfahrzeug eine Fallschirmeinrichtung aufweisen, mittels der das Luftfahrzeug kontrolliert zu Boden gleiten kann. Die Fallschirmeinrichtung kann einen oder mehrere Fallschirme umfassen, die, beispielsweise bei Ausfall des Flugantriebs, geöffnet werden können, um einen unkontrollierten Absturz des Luftfahrzeugs zu verhindern. Die Fallschirmeinrichtung kann weiter oberhalb eines Masseschwerpunkts des Luftfahrzeugs an dem Luftfahrzeugaufbau angeordnet sein, sodass das Luftfahrzeug dann auch in einer stabilen Lage zu Boden gleiten kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: ein Luftfahrzeug in einer perspektivischen, schematischen Darstellung;
  • 2: das Luftfahrzeug in einer Querschnittansicht;
  • 3: das Luftfahrzeug in einer Draufsicht;
  • 4: eine vergrößerte Darstellung der Ansicht aus 2;
  • 5: eine Detailansicht aus 4;
  • 6: eine Prinzipdarstellung eines Rotors in einer Draufsicht;
  • 7: eine Querschnittansicht eines Luftfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 8: eine Prinzipdarstellung eines Luftfahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • Eine Zusammenschau der 1 bis 5 zeigt ein Luftfahrzeug 10 mit einem Luftfahrzeugaufbau 11 und einem elektrischen Flugantrieb 12. Der Luftfahrzeugaufbau 11 bildet eine äußere Gestalt des Luftfahrzeugs 10 aus. Der elektrische Flugantrieb 12 ist aus einem Rotor 13 mit Rotorblättern 14 und einem Stator 15 gebildet. Der Stator 15 wird dabei von dem Luftfahrzeugaufbau 11 ausgebildet und weist hier nur schematisch dargestellte Statorwicklungen 16 auf. An äußeren Enden 17 der Rotorblätter 14 sind hier nicht ersichtliche Permanentmagnete angeordnete, wobei die Statorwicklungen 16 den Rotor 13 an seinem äußeren Umfang 18 vollständig umgebend innerhalb des Luftfahrzeugaufbaus 11 angeordnet sind. Werden die Statorwicklungen 16 mit elektrischer Energie versorgt, wird von den Statorwicklungen 16 ein Magnetfeld erzeugt, welches den Rotor 13 in einem Schwebezustand halten kann. Zwischen den äußeren Enden 17 der Rotorblätter 14 und den Statorwicklungen 16 bzw. dem Stator 15 sind dann ein vertikaler Spalt 19 sowie horizontale Spalte 20 und 21 ausgebildet, sodass der Rotor 13 kontaktfrei mittels eines so ausgebildeten Magnetlagers 22 am Stator 15 gelagert ist. Eine Drehung des Rotors 13 um eine Rotationsachse 23, wie hier mit Pfeilen 24 angedeutet, kann dadurch bewirkt werden, dass ein hier nicht sichtbares Magnetfeld der Statorwicklungen 16 durch entsprechende Ansteuerung derselben um die Rotationsachse 23 rotiert wird. Das Magnetfeld übt dann eine Kraftwirkung auf die Permanentmagnete aus, was wiederum zu einer Rotation des Rotors 13 führt.
  • Der Luftfahrzeugaufbau 11 bildet eine kreisförmige und tragflächenförmige, äußere Gestalt 25 des Luftfahrzeugs 10 aus, wobei vier vertikale Durchgangsöffnungen 26 in dem Luftfahrzeugaufbau 11 ausgebildet sind. Weiter sind die Rotorblätter 14 relativ zu einer Hauptrotorebene 27 jeweils drehbar bzw. schwenkbar ausgebildet, sodass durch eine entsprechende Anstellung der Rotorblätter 14 in einem Winkel ein hier mit einem Pfeil 28 angedeuteter Luftstrom zur Erzeugung eines Auftriebs des Luftfahrzeugs 10 ausgebildet werden kann. Eine Drehung der Rotorblätter 14 erfolgt über eine von den Statorwicklungen 16 auf die äußeren Enden 17 der Rotorblätter 14 ausgeübte Kraftwirkung. Oberhalb des Rotors 13 ist weiter eine Kabine 29 angeordnet, die Teil des Luftfahrzeugaufbaus 11 ist, und die eine Energieversorgung, Steuer- und Kommunikationseinrichtungen sowie Lasten aufnehmen kann.
  • Eine Quersteuerung des Luftfahrzeugs 10 erfolgt durch einen hier andeutungsweise dargestellten Querrotor 30, der innerhalb des Luftfahrzeugaufbaus 11 angeordnet ist, oder durch Auslassdüsen 31 und 32, die von einem Luftdurchtrittsraum 33 innerhalb des Luftfahrzeugaufbaus 11 zu einem Außenbereich 34, in dem sich das Luftfahrzeug 10 bewegt, führen. Den Luftdurchtrittsraum 33 durchströmende Luft kann durch gezieltes Öffnen und Verschließen der Auslassdüsen 31 und 32 in den Außenbereich 34, wie hier mit Pfeilen 35 dargestellt, umgeleitet werden, um einen Schub in eine gewünschte Richtung und damit eine bestimmte Flugbewegung zu bewirken. Eine Mehrzahl von Auslassdüsen 31 und 32 ist an einem Umfang 36 des Luftfahrzeugaufbaus 11 in regelmäßigen Abständen angeordnet.
  • Die 6 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Rotors 37 mit vier Rotorblättern 38. An inneren Enden 39 der Rotorblätter 38 sind die Rotorblätter 38 mit einem Ring 40 verbunden. An dem Ring 40 sind hier nicht gezeigte Permanentmagnete umlaufend angeordnet, wobei an einer Nabe 41 eines Stators 42 hier nicht dargestellte Statorwicklungen ebenfalls kreisförmig angeordnet sind. Die Statorwicklungen bilden bei einer Versorgung mit elektrischer Energie ein Magnetlager 43 für den Rotor 37 aus, sodass der Ring 40 stets durch einen Spalt 44 von der Nabe 41 beabstandet ist. Der Rotor 37 kann sich so um eine Rotationsachse 45 in Richtung der Pfeile 46 im Wesentlichen reibungsfrei drehen.
  • Die 7 zeigt ein Luftfahrzeug 47 mit einem aus einem Stator 48 und einem Rotor 49 gebildeten elektrischen Flugantrieb 50. Innerhalb eines Luftfahrzeugaufbaus 51 ist eine Kabine 52 zur Personenbeförderung angeordnet. Die Kabine 52 verfügt über einen Kabinenzugang 53 und über Kabinenfenster 54 und ist rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse 55 des Rotors 49 ausgebildet. Der Rotor 49 ist mittels eines zur Rotationsachse 55 koaxial angeordneten inneren Magnetlagers 56 und eines äußeren Magnetlagers 57 kontaktfrei am Stator 48 drehbar gehaltert. Weiter kann das Luftfahrzeug nicht dargestellte Füße, Kufen oder Räder aufweisen, die eine sachgerechte Positionierung des Luftfahrzeugs 47 auf einem Boden ermöglichen.
  • Die 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugs 58, welches im Wesentlichen dem in 1 gezeigten Luftfahrzeug entspricht, jedoch im Unterschied zu diesem eine Fallschirmeinrichtung 59 mit drei Fallschirmen 60 aufweist. In der hier gezeigten Darstellung sind die Fallschirme 60 geöffnet und das Luftfahrzeug 58 sinkt kontrolliert zu Boden, wobei ein mit den Pfeilen 61 gekennzeichneter Luftstrom einen Luftfahrzeugaufbau 62 durchströmt, sodass sich die auf einer Oberseite 63 des Luftfahrzeugaufbaus 62 befestigten Fallschirme 60 in gewünschter Weise öffnen können.

Claims (17)

  1. Luftfahrzeug (10, 47, 58) mit einem Luftfahrzeugaufbau (11, 51, 62) und einem elektrischen Flugantrieb (12, 50), wobei der Luftfahrzeugaufbau eine äußere Gestalt (25) des Luftfahrzeugs ausbildet, wobei der Flugantrieb einen Rotor (13, 37, 49) und einen Stator (15, 42, 48) aufweist, wobei der Rotor Rotorblätter (14, 38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor innerhalb des Stators drehbar angeordnet und von dem Stator umgeben ist, wobei der Stator von dem Luftfahrzeugaufbau ausgebildet ist, wobei der Stator Statorwicklungen (16) und der Rotor Permanentmagnete oder nichtmagnetische elektrische Leiter zur Erzeugung eines Wirbelstromes aufweist, wobei die Statorwicklungen und die Permanentmagnete bzw. die nichtmagnetischen elektrischen Leiter relativ zueinander so angeordnet sind, dass mittels der Statorwicklungen und der Permanentmagnete bzw. der nichtmagnetischen elektrischen Leiter ein Magnetlager (22, 43, 56, 57) für den Rotor ausbildbar ist.
  2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (13, 37, 49) kontaktfrei am Stator (15, 42, 48) lagerbar ist.
  3. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Statorwicklungen (16) ein rotierend bewegbares Magnetfeld erzeugbar ist, mittels dem der Rotor (13, 37, 49) drehbar ist.
  4. Luftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugantrieb (12, 50) eine Luftspaltregeleinrichtung zur Ausbildung eines Luftspaltes (19, 20, 21, 44) zwischen Rotor (13, 37, 49) und Stator (15, 42, 48) aufweist.
  5. Luftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (14, 38) über eine Scheibe und/oder einen Ring (40) des Rotors (13, 37, 49) miteinander verbunden sind.
  6. Luftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete oder die nichtmagnetischen elektrischen Leiter an jeweils äußeren und/oder inneren Enden der Rotorblätter (14, 38) angeordnet sind.
  7. Luftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (14, 38) jeweils in einer Längsrichtung der Rotorblätter relativ zu einer Hauptrotorebene (27) drehbar ausgebildet sind.
  8. Luftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blattwinkel der Rotorblätter (14, 38) mittels der Statorwicklungen (16) verstellbar ist.
  9. Luftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Gestalt (25) des Luftfahrzeugaufbaus (11, 51, 62) kreisförmig und/oder tragflächenförmig ist.
  10. Luftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (13, 37, 49) relativ zum Luftfahrzeugaufbau (11, 51, 62) horizontal angeordnet ist, wobei der Rotor eine vertikale Rotationsachse (23, 45, 55) aufweist.
  11. Luftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfahrzeugaufbau (11, 51, 62) eine Kabine (29, 52) ausbildet, wobei die Kabine rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse (23, 45, 55) des Rotors (13, 37, 49) ausgebildet ist.
  12. Luftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftfahrzeugaufbau (11, 51, 62) zumindest eine vertikale Durchgangsöffnung (26) für einen vom Rotor (13, 37, 49) erzeugbaren Luftdurchtritt ausgebildet ist.
  13. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flugantriebe mit einer gemeinsamen Rotationsachse oder voneinander beabstandeten Rotationsachsen vorgesehen sind, wobei zumindest zwei Flugantriebe gegenläufig ausgebildet sind.
  14. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug (10, 47, 58) eine Ausgleichseinrichtung für ein Giermoment des Luftfahrzeugaufbaus aufweist.
  15. Luftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Querrotor (30) vorgesehen ist.
  16. Luftfahrzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass quer zu der Rotationsachse (23, 45, 55) des Rotors (13, 37, 49) angeordnete Auslassdüsen (31, 32) für einen vom Rotor erzeugbaren Luftstrom vorgesehen sind.
  17. Luftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug (10, 47, 58) eine Fallschirmeinrichtung (59) aufweist, mittels der das Luftfahrzeug kontrolliert zu Boden gleiten kann.
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