DE102015000703B4 - Starrflügler-Fluggerät mit abnehmbaren Horizontalantrieben - Google Patents

Starrflügler-Fluggerät mit abnehmbaren Horizontalantrieben Download PDF

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    • B64C29/0025Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers the propellers being fixed relative to the fuselage

Abstract

Mittels vertikal wirkender VTOL-Schubantriebe (50) senkrecht-start- und landefähiges Starrflügler-Fluggerät (10) mit einer eine horizontale Schubrichtung (H) aufweisenden Hauptantriebseinheit (20) zum Betreiben des Fluggeräts im regulären Reiseflug, gekennzeichnet durch mindestens zwei separate, von den VTOL-Schubantrieben (50) getrennte, elektrisch angetriebene Zusatzantriebe (32, 34) mit ausschließlich horizontaler Schubrichtung (H), die symmetrisch zur Längsachse (L) des Fluggeräts angeordnet und abnehmbar an dem Fluggerät befestigt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein bemanntes oder unbemanntes Starrflügler-Fluggerät mit einer eine horizontale Schubrichtung aufweisenden Hauptantriebseinheit zum Betreiben des Fluggeräts im regulären Reiseflug, das zusätzlich auch ein im Schwebeflug flugfähiges Starrflügler-Fluggerät ist, das mittels VTOL-Schubantrieben (VTOL= Vertical Take-Off and Landing) mit vertikaler Schubrichtung senkrecht-start- und landefähig ist. Die Hauptantriebseinheit kann einen oder mehrere herkömmliche, mittels einer Verbrennungskraftmaschine oder elektrisch angetriebene Rotoren oder Propeller mit im Wesentlichen horizontaler Schubrichtung aufweisen.
  • Ein elektrisch angetriebenes unbemanntes VTOL-Starrflügler-Fluggerät ist aus der Druckschrift WO 2010/137016 A2 bekannt, bei dem Schubkraftvektoren durch Verschwenkung von Schubeinheiten (Kipprotoren) zwischen der vertikalen und der horizontalen Richtung verändert werden können. Dabei sind die Schubeinheiten integraler Bestandteil des Fluggerätes.
  • Demgegenüber ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 000 640 A1 eine elektrisch angetriebene Vertikal-Start- und Landehilfe für ein Starrflügler-Fluggerät bekannt, bei der am Fluggerät mindestens zwei elektrisch angetriebene Schubeinheiten für die Ermöglichung des senkrechten Starts und der senkrechten Landung angeordnet sind, die in diesem Fall additiv bzw. an- und abnehmbar am Rumpf oder an den Tragflächen des Starrflüglers angebracht sind, d.h. leicht an- und abgebaut werden können. In diesem Fall ist die Vertikal-Start- und Landehilfe nicht fest bzw. unlösbar mit dem Fluggerätekörper verbunden, sondern kann bei Bedarf schnell davon abgenommen werden, wobei das Fluggerät auch nach der Abnahme noch reiseflugfähig ist. Es sind auch Fluggeräte mit bauseitig fest integrierter bzw. nicht demontierbarer Vertikal-Start- und Landehilfe bekannt.
  • Die Anordnung gemäß DE 10 2014 000 640 A1 hat jedoch in der Grundkonfiguration, in der mehrere VTOL-Rotoren an dem Fluggerät angebracht sind (bspw. nach Art eines Quadrokopters, Hexakopters oder Oktokopters), den Nachteil, dass im Schwebeflug zumindest zeitweise neben den Rotoren der Vertikal-Start und Landehilfe auch die Hauptantriebseinheit betrieben werden muss, um die erforderliche Steuerbarkeit des Fluggeräts bspw. während des Starts und der Landung zu ermöglichen. Dieser erforderliche zusätzliche Betrieb der Hauptantriebseinheit kann aus verschiedenen Gründen wie etwa der damit verbundenen höheren Komplexität der Steuerung, des höheren Treibstoffverbrauchs, der größeren Lärmentwicklung etc. unerwünscht sein.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile sind in der DE 10 2014 000 640 A1 Anordnungen beschrieben, bei denen zumindest ein Teil der bei Start und Landung vertikal wirkenden Schubeinheiten als schwenkbare Rotoren (Kipprotoren) ausgeführt sind, so dass damit auch horizontal wirkende Schubanteile erreichbar sind. Ein Nachteil dieser Anordnungen ist jedoch die hohe mechanische Komplexität der Schwenkeinrichtungen, die erhöhten Wartungsaufwand und verminderte Betriebszuverlässigkeit zur Folge haben.
  • Die Druckschrift US 2014/0360206 A beschreibt eine Antriebseinheit für ein Flugzeug, die neben einem Kerntriebwerk auch eine oder mehrere abnehmbare sekundäre Antriebe aufweist, deren Antriebsleistung mechanisch, optional auch elektrisch dem Kerntriebwerk entnommen wird.
  • Die Druckschrift US 2006/0151666 A1 beschreibt ein VTOL-Antriebssystem mit vertikal wirkenden Antriebseinheiten und horizontal wirkenden Antriebseinheiten.
  • Die Druckschrift WO 2012/135117 A2 beschreibt ein Luftschiff mit einer gasgefüllten Hülle und mehreren vertikal und horizontal wirkenden Antriebseinheiten.
  • In Anbetracht der beschriebenen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Steuerbarkeit eines Starrflügler-Fluggeräts zu verbessern und gleichzeitig eine flexibel einsetzbare und wenig komplexe Antriebsanordnung bereitzustellen. Insbesondere soll die Steuerbarkeit eines Fluggeräts mit Senkrecht-Start- und Landehilfe (eines VTOL-Starrflüglers) verbessert werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Starrflügler-Fluggerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
  • Ein erfindungsgemäßes Starrflügler-Fluggerät zeichnet sich durch mindestens zwei separate, von den VTOL-Schubantrieben getrennte, elektrisch angetriebene Zusatzantriebe mit ausschließlich horizontaler Schubrichtung aus, die symmetrisch zur Längsachse des Fluggeräts angeordnet sind. Die Zusatzantriebe sind abnehmbar an einem Befestigungsabschnitt wie etwa einer Tragfläche oder einem Rumpf des Fluggeräts befestigt und können somit leicht von dem Hauptkörper des Fluggeräts abmontiert und bei Bedarf wieder anmontiert werden. Mit anderen Worten sind die horizontal wirkenden Zusatzantriebe (anders als die Hauptantriebseinheit) nicht integral (bspw. einteilig oder durch stoffschlüssige Verbindung) und damit dauerhaft an dem Fluggerät befestigt, sondern lösbar, bspw. formschlüssig mittels Befestigungsbolzen oder vergleichbarer Montagemittel, damit verbunden.
  • Die Zusatzantriebe des erfindungsgemäßen Fluggeräts können mittels Montagesätzen oder Adaptern an den Tragflächen und/oder am Rumpf des Starrflüglers und/oder an der Vertikal-Start- und Landehilfe bzw. den VTOL-Schubantrieben montiert und wieder von dort demontiert werden. Zu diesem Zweck befinden sich am Starrflügler und/oder an der Vertikal-Start- und Landehilfe vorzugsweise entsprechend vorbereitete mechanische Montagepunkte und elektrische Schnittstellen.
  • Erfindungsgemäß sind zusätzlich zu den VTOL-Schubantrieben additive (demontierbare), elektrisch angetriebene Horizontal-Schubeinheiten am Fluggerät befestigt, so dass erfindungsgemäß auf um eine Horizontalachse verkippbare und mechanisch besonders aufwändige Kipprotor-Schubeinheiten sowie auf Fahrwerks-Radantriebe verzichtet werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Fluggerät hat VTOL-Schubantriebe und ist schwebeflugfähig. Die additiven horizontalen Schubantriebe können aber auch an einem ausschließlich reiseflugfähigen Fluggerät zusätzlich zur Hauptantriebseinheit vorgesehen sein, um für zusätzlichen Horizontalschub zu sorgen, um einen besonders geräuscharmen Reiseflug zu ermöglichen und/oder um bei Bedarf die Manövrierfähigkeit bzw. Steuerbarkeit zu verbessern. Auch in diesem Fall ist das Fluggerät nach Abnahme der Zusatzantriebe im regulären Reiseflug flugfähig.
  • Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass bei herkömmlichen schwebeflugfähigen Starrflügler-Fluggeräten die Vertikal-Start- und Landehilfe im schubgetragenen Schwebeflug bei Start und Landung nur eine relativ schwache Steuerbarkeit um die Hochachse besitzt, denn die aerodynamischen Steuerruder des Starrflügler-Fluggerätes sind unter der schwachen oder fehlenden Anströmung wenig oder gar nicht wirksam, und die durch eine differentielle Drehzahlveränderung der VTOL-Schubantriebe erzielbaren Drehmomente um die Hochachse sind gering. Diese relativ schwache Steuerbarkeit um die Hochachse, insbesondere bei Start oder Landung, kann durch die zwei symmetrisch bzgl. der Längsachse des Fluggeräts angeordneten und horizontal wirkenden Zusatzantriebe erfindungsgemäß wesentlich verbessert werden.
  • Hinzu kommt, dass bei herkömmlichen Fluggeräten im Schwebeflug zum Ausgleich des Luftwiderstandes infolge Windanströmung die horizontal wirkende Hauptantriebseinheit des Starrflügler-Fluggeräts gegen den Wind aktiv sein muss, d.h. dieser Hauptmotor muss während Start oder Landung in Betrieb sein. Dieses Erfordernis widerspricht aber dem Ziel, aus Sicherheits- und Zuverlässigkeitsgründen Start und Landung ausschließlich mittels der elektrischen VTOL-Antriebe durchzuführen, ohne Bedarf der Hauptantriebseinheit. Ferner kann bei herkömmlichen Fluggeräten der Flugzustand des Reisefluges nur mittels der Hauptantriebseinheit durchgeführt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Fluggerät ist die Flexibilität deutlich erhöht: So kann das Fluggerät einen vertikalen Start und/oder eine vertikale Landung unter Betrieb der elektrischen VTOL-Antriebe und horizontalen Zusatz-Antriebe ohne die Hauptantriebseinheit durchführen. Ferner ist ein Betrieb im Reiseflug ohne Hauptantriebseinheit lediglich unter Verwendung der horizontalen Zusatzantriebe möglich.
  • Erfindungsgemäß sind mindestens zwei elektrisch angetriebene Zusatzantriebe mit horizontaler Schubrichtung (d.h. mindestens ein Paar von diesen) additiv (d.h. leicht demontierbar) angeordnet, deren Schubkräfte in Richtung der Längsachse des Fluggerätes wirken; die Anzahl dieser Schubantriebe ist vorzugsweise geradzahlig, und die Schubantriebe sind in links-rechts-seitensymmetrischem Versatz relativ zur Längsachse angeordnet. Diese erfindungsgemäße Anordnung erbringt bei beidseitig gleicher Schubkraft eine resultierende Schubkomponente in Längsrichtung, ohne resultierende Drehmomenten-Komponente um die Hochachse. Bei einer Differenz zwischen den beidseitigen Schubkräften entsteht zusätzlich eine Drehmomenten-Komponente um die Hochachse.
  • Die Zusatzantriebe mit horizontaler Schubrichtung sind zusätzlich zu den die Senkrecht-Start- und Landehilfe bildenden VTOL-Schubantrieben vorgesehen, d.h. das Fluggerät mit VTOL-Schubantrieben ist auch nach Abnahme der Zusatzantriebe noch im Schwebeflug flugfähig.
  • Vorzugsweise sind die Zusatzantriebe gleichzeitig mit der Hauptantriebseinheit (bspw. zum Bereitstellen eines zusätzlichen Horizontalschubs) und/oder ohne die Hauptantriebseinheit (bspw. zum Bereitstellen eines geräuscharmen Reiseflugs oder Schwebeflugs) betreibbar.
  • Alternativ oder zusätzlich sind die horizontal wirkenden Zusatzantriebe gleichzeitig mit den VTOL-Schubantrieben und/oder ohne die VTOL-Schubantriebe betreibbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Zusatzantriebe Propeller oder Rotoren auf. Diese Propeller oder Rotoren sind elektrisch, insbesondere batterie-elektrisch angetrieben.
  • Dabei können die Zusatz-Schubeinheiten so ausgelegt sein, dass durch Drehsinnumkehr (Rückwärtslauf) des jeweiligen Propellers dessen Schubkraftrichtung umgekehrt wird. Auf diese Weise kann durch Differenzbetrieb ein Drehmoment um die Hochachse erzeugt werden, ohne dass begleitend eine resultierende Schubkraft in Längsrichtung auftritt. Dadurch wird die Manövrierfähigkeit des erfindungsgemäßen Fluggeräts verbessert.
  • Die Zusatzantriebe mit horizontaler Schubrichtung können Zug- oder Druckpropeller ohne Ummantelung (offene Propeller) oder mit Ummantelung (Impeller) aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Propeller der Zusatzantriebe mit horizontaler Schubrichtung als Festpropeller oder als Einklapp-Propeller ausgeführt sein.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist die Konfiguration mit zwei Zusatzantrieben mit horizontaler Schubrichtung (rechts, links) an Unterseiten der Tragflächen, weil dadurch ein Drehmoment nahe am Schwerpunkt des Fluggerätes erzeugt wird und damit optimal zur Wirkung kommt. Ferner sind bei der Hantierung am Boden Personen, die sich neben dem Fluggerät befinden, durch die Tragflächen gegen Verletzungen durch die drehenden Propeller der Zusatzantriebe geschützt.
  • Die Anordnung der horizontal wirkenden Zusatzantriebe unterhalb der Tragflächen hat den weiteren Vorteil, dass vor und hinter den Tragflächen in Längsrichtung des Fluggeräts ausreichend Platz für die VTOL-Schubantriebe bereitsteht. Dabei sind die Rotoren bzw. Propeller der Zusatzantriebe derart unterhalb der Tragflächen angeordnet, dass in Schwererichtung durch die Rotoren verlaufende Schnittachsen die Tragfläche schneiden.
  • Ein weiterer Nachteil der eingangs beschriebenen herkömmlichen Fluggeräte ist, dass das Fahren (als „Rollen“ oder „Taxiing“ bezeichnet) auf dem Boden (mittels eines kleinflugzeug-üblichen Fahrwerks mit nicht angetriebenen Rädern oder Rollen) vor dem Start und nach der Landung bei stärkerem Wind oder bei Neigung des Untergrundes (Hanglage oder schwankendes Schiffs-Flugdeck) nicht möglich ist, weil die erforderlichen horizontalen Schubkraftkomponenten und Drehmomente um die vertikale Achse durch die vorhandenen Schubeinheiten nicht oder - im Fall von Kipprotoren - nur mit hohem Aufwand aufgebracht werden können. Insbesondere sind die genannten horizontalen Schubkraftkomponenten erforderlich, um gegen den Windwiderstand und ggf. gegen eine Bodensteigung zu rollen. Die genannten Drehmomente um die vertikale Achse sind erforderlich, um ein von dem Seitenleitwerk des Starrflügler-Fluggeräts durch Winddruck erzeugtes Drehmoment zu kompensieren und das Fluggerät erforderlichenfalls (z.B. bei seegangsbedingt lageveränderlichem Schiffs-Flugdeck) um die Hochachse zu verdrehen. Um ein Äquivalent zu den fehlenden bzw. unzureichenden horizontalen Schubkraftkomponenten zu schaffen, haben herkömmliche Fluggeräte regelmäßig ein Fahrwerk mit Radantrieben, das die erforderlichen horizontalen Kraftkomponenten durch Raddrehmomente in Verbindung mit der Bodenreibung erzeugt. Damit sind jedoch neue Nachteile eingebracht: Mechanische Komplexität und zusätzliches Gewicht eines solchen radangetriebenen Fahrwerks. Darüberhinaus bleibt ein solches Radantriebs-Fahrwerk auf glattem, z.B. vereistem Untergrund wirkungslos, weil dann die Bodenreibung nicht ausreicht; dieser letztere Nachteil ist insbesondere beim Einsatz auf einem Schiffsflugdeck schwerwiegend.
  • Dieser Nachteil kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch die zusätzlich zur Hauptantriebseinheit vorhandenen Zusatzantriebe mit horizontaler Schubrichtung beseitigt werden. Entsprechend weist das Fahrwerk des erfindungsgemäßen Fluggeräts nicht notwendigerweise einen Fahrwerksantrieb zum Antreiben zumindest eines Rads auf. Vielmehr kann es im Hinblick auf eine Verringerung des Komplexität und des Gewichts zweckmäßig sein, ein antriebsloses Fahrwerk mit mindestens drei nicht angetriebenen Rädern vorzusehen.
  • Dabei kann mindestens eines der Räder als zusätzlich um eine vertikale Achse drehbares Schlepprad ausgeführt sein.
  • Fahrwerkskomponenten wie etwa die Räder oder Radhalterungen können gemäß der vorliegenden Erfindung an den Zusatzantrieben, den VTOL-Schubantrieben und/oder an deren Halterungen befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich ist deren Befestigung an dem Rumpf oder den Tragflächen des Fluggeräts möglich.
  • Im Hinblick auf eine weitere Verbesserung des Steuerbarkeit und des Flugverhaltens des erfindungsgemäßen Fluggeräts hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Zusatzantriebe auf der rechten und der linken Seite des Fluggeräts paarweise mit gegensinnigem Propellerdrehsinn ausgeführt sind, um flugdynamische Störungen durch Kreiselmomente zu minimieren. Mit anderen Worten sind die zwei symmetrisch zur Längsachse des Flugzeugs angeordneten Zusatzantriebe bei paralleler Schubrichtung mit gegensinnigem Propellerdrehsinn ausgeführt.
  • Im Hinblick auf eine kompakte und raumsparende Anordnung der Zusatzantriebe kann es zweckmäßig sein, dass diese auch die zugehörigen Batterien enthalten. Bspw. können die Batterien im Innenvolumen von Halterungen wie etwa Trägerarmen von Elektropropellern der Zusatzantriebe unterbracht sein.
  • Ein Zusatzantrieb umfasst in diesem Fall insbesondere einen Rotor oder Propeller nebst Halterung sowie zumindest eine Energieversorgung wie etwa eine Batterie zum Antreiben des Rotors oder Propellers, wobei der gesamte Zusatzantrieb jeweils leicht abnehmbar an einem Befestigungsabschnitt wie etwa dem Rumpf oder den Tragflächen des Fluggeräts befestigt ist.
  • Eine weitere Verbesserung der Manövrierfähigkeit kann dadurch erreicht werden, dass die Zusatzantriebe jeweils um die Hochachse verschwenkbar eingerichtet sind.
  • Ebenso wie die Zusatzantriebe können auch die VTOL-Schubantriebe abnehmbar bzw. leicht lösbar an dem Fluggerät befestigt sein. In diesem Zusammenhang wird auf die deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2014 000 640.9 verwiesen, wobei darin beschriebene Details der Befestigung der VTOL-Schubantriebe durch Verweis in die vorliegende Offenbarung aufgenommen werden. Die VTOL-Schubantriebe können in diesem Fall zusammen mit oder alternativ unabhängig von den Zusatzantrieben vom Fluggerät abgenommen und/oder daran befestigt werden.
  • Die VTOL-Schubantriebe sind vorzugsweise nicht als Kipprotoren mit verschwenkbarer Rotorachse eingerichtet, sondern besonders bevorzugt im Wesentlichen starr am Fluggerät befestigt. Auch die Zusatzantriebe sind vorzugsweise nicht als um eine horizontale Achse verschwenkbare Kipprotoren eingerichtet. Eine Verschwenkbarkeit der Zusatzantriebe um die Hochachse kann jedoch vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gezeigt sind vier Ausführungsformen der Erfindung, die jeweils als Starrflügler-Fluggeräte mit heckseitiger Propeller-Hauptantriebseinheit 20 eingerichtet sind. Dabei zeigen:
    • 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starrflügler-Fluggeräts 10 mit VTOL-Schubantrieben 50 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,
    • 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starrflügler-Fluggeräts 10' mit VTOL-Schubantrieben 50 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten,
    • 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starrflügler-Fluggeräts 10" mit VTOL-Schubantrieben 50 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten, und
    • 4 ein weiteres Starrflügler-Fluggerät 10'" ohne VTOL-Schubantriebe 50 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben.
  • Die 1 bis 3 zeigen jeweils ein senkrecht-start- und landefähiges Starrflügler-Fluggerät mit jeweils vier VTOL-Schubantrieben 50 mit vertikaler Schubrichtung nach Art eines elektrisch angetriebenen Quadrokopters.
  • Die in 1 dargestellte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starrflügler-Fluggeräts 10 weist auf Oberseiten von Tragflächen 12 lösbar befestigte Zusatz-Schubantriebe 32, 34 mit ausschließlich horizontaler Schubrichtung H auf. Sowohl die vier VTOL-Schubantriebe 50 als auch die beiden Zusatzantriebe 32, 34 sind elektrisch angetrieben. Dagegen ist die heckseitig angeordnete Propeller-Hauptantriebseinheit 20 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, brennkraftgetrieben.
  • Dabei umfasst das eigentliche Starrflügler-Fluggerät 10 einen Rumpf 11, die Tragflächen 12, ein Leitwerk 13 und die heckseitige Reiseflug-Hauptantriebseinheit 20, hier als eingeklappter Klapppropeller, also im Stillstand dargestellt. Die vier elektrischen VTOL-Schubeinheiten 50 sind in Quadrokopter-Anordnung an den Tragflächen 12 angebracht. Es handelt sich jeweils um elektrisch angetriebene Propeller, hier als Zugpropeller (d.h. Propeller-Luftstrom in Richtung auf den Elektromotor). 1 stellt die Situation im Schwebeflug gegen den Wind dar, d.h. die VTOL-Schubeinheiten 50 sind in Betrieb, angedeutet durch Propellerkreise, die Hauptantriebseinheit 20 befindet sich im Stillstand. Die erfindungsgemäßen Horizontal-Schubantriebe 32, 34 sind auf den Tragflächen montiert und hier im Betrieb dargestellt (angedeutet durch Propellerkreise), mit der Schubrichtung gegen den (nicht dargestellten) Wind.
  • Vier Fahrwerkselemente in Form von Halterungen 61 mit daran befestigten Rädern 60 ohne eigenen Antrieb sind vorgesehen und hier an den Vertikal-Schubeinheiten 50 befestigt.
  • Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starrflügler-Fluggeräts 10' entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform. Auch hier sind zwei elektrisch angetriebene Zusatzantriebe 32', 34' mit horizontaler Schubrichtung H vorgesehen, die recht-links-symmetrisch der Längsachse L des Fluggeräts 10' angeordnet und lösbar an den Tragflächen 12 befestigt sind. Allerdings sind die beiden Zusatzantriebe 32', 34' nicht oberhalb, sondern unterhalb der Tragflächen 12 angeordnet, so dass sie praktisch vollständig von den Tragflächen 12 überdeckt werden.
  • Es sind wiederum vier Fahrwerkselemente in Form von Halterungen 61 mit daran befestigten Rädern 60 ohne eigenen Antrieb vorgesehen und an den VTOL-Schubeinheiten 50 befestigt.
  • Das Fluggerät 10' befindet sich gerade Transitionsflug (Übergang zwischen Senkrechtstart und Reiseflug oder zwischen Reiseflug und Senkrechtlandung), d.h. mit laufender Hauptantriebseinheit 20 (angedeutet durch den Propellerkreis des Heckpropellers) und laufenden Zusatzantrieben 32', 34', die unterhalb der Tragflächen angeordnet sind. Auch die VTOL-Schubelemente 50 sind in Betrieb.
  • Die in 3 dargestellte dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starrflügler-Fluggeräts 10" entspricht im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform, so dass auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann. Allerdings weist das Fahrwerk hier nur drei Räder 60 auf, von denen zwei einschließlich Halterungen 61 an den Zusatzantrieben 32', 34' befestigt und ein drittes am Heck des Rumpfes 11 befestigt ist. Die beiden Zusatzantriebe 32', 34' sind auch hier lösbar an der Unterseite der Tragflächen 12 befestigt und unterhalb der Tragflächen 12 angeordnet. Das Fluggerät 10" befindet sich in der bereits oben erläuterten Transitionsflugsituation.
  • 4 zeigt ein weiteres Starrflügler-Fluggerät 10"', das nicht senkrecht-start- und landefähig ist. Neben der Hauptantriebseinheit 20 weist das Fluggerät nur die beiden lösbar befestigten Zusatzantriebe 32, 34 mit horizontaler Schubrichtung auf. Die beiden Zusatzantriebe sind ebenso wie bei der ersten Ausführungsform jeweils an der Oberseite einer Tragfläche 12 anmontiert und oberhalb der Tragfläche angeordnet.
  • Das Fluggerät 10'" gemäß der vierten Ausführungsform weist kein Fahrwerk auf, d.h. das Fluggerät startet vom Katapult und landet am Fallschirm oder in einem Fangnetz.
  • Bezugszeichenliste
  • 10, 10', 10", 10'"
    Starrflügler-Fluggerät
    11
    Rumpf
    12
    Tragflächen
    13
    Leitwerk
    20
    Hauptantriebseinheit
    32, 34, 32', 34'
    Horizontal-Schubantriebe
    35
    Propeller oder Rotor
    50
    VTOL- Schubantriebe
    60
    Räder
    61
    Halterungen
    H
    horizontale Schubrichtung
    L
    Längsachse des Fluggeräts

Claims (15)

  1. Mittels vertikal wirkender VTOL-Schubantriebe (50) senkrecht-start- und landefähiges Starrflügler-Fluggerät (10) mit einer eine horizontale Schubrichtung (H) aufweisenden Hauptantriebseinheit (20) zum Betreiben des Fluggeräts im regulären Reiseflug, gekennzeichnet durch mindestens zwei separate, von den VTOL-Schubantrieben (50) getrennte, elektrisch angetriebene Zusatzantriebe (32, 34) mit ausschließlich horizontaler Schubrichtung (H), die symmetrisch zur Längsachse (L) des Fluggeräts angeordnet und abnehmbar an dem Fluggerät befestigt sind.
  2. Starrflügler-Fluggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzantriebe (32, 34) zum Bereitstellen eines zusätzlichen Horizontalschubs gleichzeitig mit der Hauptantriebseinheit (20) und/oder zum Bereitstellen eines geräuscharmen Reiseflugs oder Schwebeflugs ohne die Hauptantriebseinheit (20) betreibbar sind.
  3. Starrflügler-Fluggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzantriebe (32, 34) gleichzeitig mit den VTOL-Schubantrieben (50) und/oder ohne die VTOL-Schubantriebe (50) betreibbar sind.
  4. Starrflügler-Fluggerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzantriebe (32, 34) batterie-elektrisch angetriebene Propeller oder Rotoren (35) aufweisen.
  5. Starrflügler-Fluggerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Propeller (35) oder Rotoren der Zusatzantriebe (32, 34) rückwärtslauffähig sind, so dass ihre Schubkraftrichtung umdrehbar ist.
  6. Starrflügler-Fluggerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Propeller (35) der Zusatzantriebe (32, 34) Zug- oder Druckpropeller ohne Ummantelung, also offene Propeller, oder mit Ummantelung, also Impeller, sind.
  7. Starrflügler-Fluggerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Propeller (35) der Zusatzantriebe (32, 34) Festpropeller oder Einklapp-Propeller sind.
  8. Starrflügler-Fluggerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzantriebe (32', 34') an der Unterseite von Tragflächen (12) des Fluggeräts anmontiert und/oder unterhalb der Tragflächen (12) angeordnet sind.
  9. Starrflügler-Fluggerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein antriebsloses Fahrwerk mit mindestens drei Rädern (60).
  10. Starrflügler-Fluggerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Räder (60) als zusätzlich um eine vertikale Achse drehbares Schlepprad ausgeführt ist.
  11. Starrflügler-Fluggerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrwerkskomponenten wie Räder (60) oder Radhalterungen (61) an den Zusatzantrieben (32, 34), den VTOL-Schubantrieben (50) und/oder an deren Halterungen befestigt sind.
  12. Starrflügler-Fluggerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei symmetrisch zur Längsachse des Flugzeugs auf unterschiedlichen Seiten angeordneten Zusatzantriebe (32, 34) bei paralleler Schubrichtung mit gegensinnigem Propellerdrehsinn ausgeführt sind.
  13. Starrflügler-Fluggerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzantriebe (32, 34) jeweils als Elektropropeller (35) ausgebildet sind und zugehörige Batterien aufweisen, die im Innenvolumen von Trägerarmen der Elektropropeller untergebracht sind.
  14. Starrflügler-Fluggerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzantriebe (32, 34) jeweils um die Hochachse verschwenkbar eingerichtet sind.
  15. Starrflügler-Fluggerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die VTOL-Schubantriebe (50) zusammen mit den oder unabhängig von den Zusatzantrieben (32, 34) abnehmbar an dem Fluggerät befestigt sind.
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