DE102015003683B4

DE102015003683B4 - aircraft

Info

Publication number: DE102015003683B4
Application number: DE102015003683.1A
Authority: DE
Inventors: Rainer Mugrauer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: DE102015003683A1

Abstract

Fluggerät mit einem Rumpf (2), der eine Rumpflängsachse (3) bestimmt, und mit zwei Flügeln (4, 5), die an einander gegenüberliegenden Seiten des Rumpfs (2) angeordnet sind und die jeweils eine entlang des Rumpfs (2) erstreckte Flügelinnenkante (31, 32) aufweisen, wobei jedem der Flügel (4, 5) eine Schwenkeinrichtung (6, 7) zugeordnet ist, die ein schwenkbewegliches Abtriebsglied (8, 9) umfasst, an dem ein quer zur Flügelinnenkante (31, 32) ausgerichteter, mit dem Flügel (4, 5) verbundener Flügelholm (15, 16) angebracht ist, wobei die Schwenkeinrichtung (6, 7) für eine individuelle Einleitung einer Schwenkbewegung auf den jeweils zugeordneten Flügel (4, 5) ausgebildet ist und wobei längs der Flügelinnenkante (31, 32) eine Flügelstrebe (33, 34, 35, 36) angeordnet ist, die kraftübertragend mit dem Abtriebsglied (8, 9) und/oder dem Flügelholm (15, 16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelstrebe (33, 34, 35, 36) beabstandet von der Schwenkeinrichtung (6, 7) mittels eines Schwenkgelenks (38, 39) schwenkbeweglich mit dem Rumpf (2) gekoppelt ist und dass eine Schwenkachse (10, 11) des Abtriebsglieds (8, 9) das Schwenkgelenk (38, 39) schneidet.Aircraft with a fuselage (2), which defines a fuselage longitudinal axis (3), and with two wings (4, 5), which are arranged on opposite sides of the fuselage (2) and each have a wing inner edge that extends along the fuselage (2). (31, 32), each of the wings (4, 5) being assigned a pivoting device (6, 7) which comprises a pivotable output member (8, 9) on which a transverse to the inner edge (31, 32) of the wing, attached to the wing spar (15, 16) connected to the wing (4, 5), wherein the pivoting device (6, 7) is designed for an individual initiation of a pivoting movement on the respectively assigned wing (4, 5) and wherein along the wing inner edge ( 31, 32) a wing strut (33, 34, 35, 36) is arranged, which is connected in a force-transmitting manner to the driven member (8, 9) and/or the wing spar (15, 16), characterized in that the wing strut (33, 34, 35, 36) spaced from the pivoting device (6, 7) by means of a Sc pivot joint (38, 39) is pivotally coupled to the fuselage (2) and that a pivot axis (10, 11) of the driven member (8, 9) intersects the pivot joint (38, 39).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluggerät mit einem Rumpf, der eine Rumpflängsachse bestimmt, und mit zwei Flügeln, die an einander gegenüberliegenden Seiten des Rumpfs angeordnet sind und die jeweils eine entlang des Rumpfs erstreckte Flügelinnenkante aufweisen.The invention relates to an aircraft with a fuselage, which defines a fuselage longitudinal axis, and with two wings, which are arranged on opposite sides of the fuselage and each have a wing inner edge that extends along the fuselage.

Die US 2013 / 0 320 133 A1 offenbart mehrflügelige schwebende und gleitende schlagende Mikro-Luftfahrzeuge MAV, die über eine unabhängige Flügelsteuerung verfügen, um die Energieeffizienz zu verbessern und eine hohe Manövrierfähigkeit zu erreichen. Die Energiezufuhr zu jedem Flügel kann separat gesteuert werden, indem die Amplitude des Flügelschlags, die Frequenz des Flügelschlags oder beides variiert wird. Die Schlagfrequenz kann so gesteuert werden, dass sie bei oder nahe der Eigenfrequenz der Flügel liegt, um die Energieeffizienz zu verbessern. Die Flügel können durch ein Räderwerk, eine Spulen-Magnet-Anordnung oder viele andere Betätigungssysteme gesteuert werden, die ein Schlagen mit variabler Frequenz, variabler Amplitude oder eine Kombination aus beidem ermöglichen. Der Getriebemechanismus sorgt für gyroskopische Stabilität während des Fluges. Das Schlagen der Flügel kann eine Rotations- oder Federbewegung beinhalten, um die Effizienz zu verbessern. Die Flügel können zwischen Schlagflug und Starrflug umgeschaltet werden, um Gleiten und Schweben in einer einzigen Konfiguration zu ermöglichen.US 2013 / 0 320 133 A1 discloses multi-winged hovering and gliding flapping micro-aircraft MAV that have independent wing control to improve energy efficiency and achieve high maneuverability. The energy input to each wing can be controlled separately by varying the amplitude of the wing beat, the frequency of the wing beat, or both. The flapping frequency can be controlled to be at or near the natural frequency of the blades to improve energy efficiency. The wings can be controlled by gear train, coil-magnet arrangement, or many other actuation systems that allow flapping at variable frequency, variable amplitude, or a combination of both. The gear mechanism provides gyroscopic stability during flight. The flapping of the wings may involve a rotational or feathering motion to improve efficiency. The wings can be switched between flapping and fixed flight to allow gliding and hovering in a single configuration.

Die FR 2 776 937 A1 beschreibt einen Mechanismus, der eine doppelte Kurbelwelle umfasst, die z.B. durch einen elastischen Motor in Drehung versetzt wird und die zwei winklig zueinander versetzte Abschnitte aufweist, die durch Arme mit einem Schieber verbunden sind. Die Arme und der Schieber wandeln die Drehung der Kurbelwelle in eine Hin- und Herbewegung um, die durch Stangen auf Längsträger übertragen wird, die die Flügel zum Flattern und Verdrehen bringen und so die Bewegung von Vogelflügeln simulieren.the FR 2 776 937 A1 describes a mechanism comprising a double crankshaft rotated by, for example, an elastic motor and having two angularly offset sections connected by arms to a slider. The arms and slider convert the rotation of the crankshaft into reciprocating motion, which is transmitted through rods to stringers that cause the wings to flap and twist, simulating the motion of bird wings.

Aus der DE 10 2009 015 974 A1 ist eine Flügelanordnung bekannt, die für den Antrieb eines Fortbewegungsgerätes nutzbar ist und die mindestens einen zu einer Schlagbewegung antreibbaren Schlagflügel enthält, der durch eine Längsholmanordnung lokal abgestützt wird, wobei sich nicht abgestützte Bereiche des Schlagflügels sich beim Flügelschlag verformen können, um einen Schub hervorzurufen und wobei die Intensität und Richtung des Schubes dadurch beeinflusst werden kann, dass die Längsholmanordnung nach vorne oder nach hinten verlagert wird.From the DE 10 2009 015 974 A1 a wing arrangement is known which can be used to drive a locomotion device and which contains at least one flapping wing which can be driven to flap and which is locally supported by a longitudinal bar arrangement, with unsupported areas of the flapping wing being able to deform during the flapping of the wings in order to generate thrust and whereby the intensity and direction of the thrust can be influenced by displacing the longitudinal spar assembly fore or aft.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fluggerät bereitzustellen, mit dem eine besonders einfache Aufbauweise bei geringem Gewicht und ein hoher Wirkungsgrad für die Umsetzung der zur Verfügung stehenden Energie in Vortrieb und Auftrieb für das Fluggerät gewährleistet werden kann.The object of the invention is to provide an aircraft with which a particularly simple design with low weight and high efficiency for converting the available energy into propulsion and lift for the aircraft can be guaranteed.

Diese Aufgabe wird für ein Fluggerät der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass jedem der Flügel eine Schwenkeinrichtung zugeordnet ist, die ein schwenkbewegliches Abtriebsglied umfasst, an dem ein quer zur Flügelinnenkante ausgerichteter, mit dem Flügel verbundener Flügelholm angebracht ist, wobei die Schwenkeinrichtung für eine individuelle Einleitung einer Schwenkbewegung auf den jeweils zugeordneten Flügel ausgebildet ist.This object is achieved for an aircraft of the type mentioned with the features of claim 1. It is provided that each of the wings is assigned a pivoting device, which comprises a pivotable output member, to which a wing spar, which is aligned transversely to the inner edge of the wing and is connected to the wing, is attached, with the pivoting device being designed for an individual initiation of a pivoting movement on the respectively assigned wing is.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Fluggerät um ein Fluggerät, das schwerer als Luft ist und das insbesondere keine zusätzlichen Auftriebsmittel wie beispielsweise gasgefüllte Behältnisse aufweist. Vielmehr ist das erfindungsgemäße Fluggerät mit einem, insbesondere als Akkumulator ausgebildeten, Energiespeicher ausgerüstet, der als ausschließliche Energiequelle zur Bereitstellung der für den Flug des Fluggeräts notwendigen Energie zur Verfügung steht.The aircraft according to the invention is preferably an aircraft that is heavier than air and, in particular, has no additional means of buoyancy, such as gas-filled containers. Rather, the aircraft according to the invention is equipped with an energy store, in particular designed as an accumulator, which is available as the exclusive energy source for providing the energy required for the flight of the aircraft.

Wahlweise kann das Fluggerät als Segelfluggerät ohne eine aktive Bewegung der Flügel zur Erzeugung von Auftriebskräften oder als Schlagflügelgerät mit einer aktiven Bewegung der Flügel zur Erzeugung von Auftriebskräften eingesetzt werden.Optionally, the aircraft can be used as a glider without an active movement of the wings to generate lift forces or as a flapping wing device with an active movement of the wings to generate lift forces.

Eine Steuerung des Fluggeräts kann drahtlos über eine Funkfernbedienung und ein ähnliches Eingabegerät vorgenommen werden oder erfolgt alternativ autonom auf Basis von vorgegebenen Fluganweisungen oder auf Basis von Sensorsignalen, die eine Adaption an unterschiedliche äußere Verhältnisse ermöglichen.The aircraft can be controlled wirelessly using a radio remote control and a similar input device, or alternatively it can be done autonomously on the basis of predetermined flight instructions or on the basis of sensor signals that enable adaptation to different external conditions.

Weiterhin ist von Bedeutung, dass den Flügeln des erfindungsgemäßen Fluggeräts keine weiteren Stelleinrichtungen wie beispielsweise aus dem Bereich des Modellbaus bekannte elektrische Stellservos zugeordnet sind. Vielmehr erfolgt die gesamte Bewegung des jeweiligen Flügels relativ zum Rumpf und zum jeweils anderen Flügel des Fluggeräts ausschließlich über die jeweils zugeordnete Schwenkeinrichtung.Furthermore, it is important that the wings of the aircraft according to the invention are not assigned any further adjusting devices such as electric adjusting servos known from the field of model making. Rather, the entire movement of the respective wing relative to the fuselage and to the respective other wing of the aircraft takes place exclusively via the respectively assigned pivoting device.

Ferner ist die Schwenkeinrichtung vorzugsweise für eine Einkopplung einer reinen Schwenkbewegung auf den angekoppelten Flügelholm ausgebildet, so dass der Flügelholm mit Hilfe der Schwenkeinrichtung in einer Schwenkebene bewegt werden kann, die zumindest im Wesentlichen normal zur Rumpflängsachse des Fluggeräts ausgerichtet ist.Furthermore, the pivoting device is preferably designed for coupling a pure pivoting movement to the coupled wing spar, so that the wing spar can be moved with the aid of the pivoting device in a pivoting plane that is at least essentially normal to the longitudinal fuselage axis of the aircraft.

Ein typischer von der Flügelinnenkante und vom Flügelholm eingeschlossener Winkel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 70 Grad bis 110 Grad, insbesondere in einem Bereich von 80 Grad bis 100 Grad. Die Flügelinnenkante kann parallel zur Rumpflängsachse erstreckt sein oder einen spitzen Winkel, insbesondere in einem Bereich von -30 Grad bis +30 Grad, gegenüber der Rumpflängsachse einnehmen. Vorzugsweise ist der Flügelholm formstabil ausgebildet, so dass er bei einer Schlagbewegung des Flügels allenfalls geringfügig deformiert wird.A typical angle enclosed by the wing inner edge and the wing spar is preferably in a range from 70 degrees to 110 degrees, in particular in a range from 80 degrees to 100 degrees. The inner edge of the wing can extend parallel to the longitudinal axis of the fuselage or can assume an acute angle, in particular in a range from -30 degrees to +30 degrees, relative to the longitudinal axis of the fuselage. The wing spar is preferably designed to be dimensionally stable, so that it is at most slightly deformed during a flapping movement of the wing.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Flügelholm aus mehreren, vorzugsweise fächerartig angeordneten und im Bereich des Abtriebselements zusammengeführten Einzelholmen gebildet ist, die gegebenenfalls unterschiedliche Deformationseigenschaften, insbesondere unterschiedliche Biegesteifigkeiten, aufweisen. Vorzugsweise beranden die Einzelholme eine im Wesentlichen dreieckige Fläche mit einem Winkel von bis zu 60 Grad, wobei eine Winkelhalbierende der von den Einzelholmen berandeten Fläche vorzugsweise einen Winkel mit der Flügelinnenkante einnimmt, wie dies obenstehend für den Flügelholm angegeben ist.Alternatively, it can be provided that the wing spar is formed from a plurality of individual spars, preferably arranged in a fan-like manner and brought together in the region of the driven element, which may have different deformation properties, in particular different flexural rigidity. The individual spars preferably border a substantially triangular surface with an angle of up to 60 degrees, with a bisector of the surface bordered by the individual spars preferably assuming an angle with the inner edge of the wing, as stated above for the wing spar.

Die Schwenkeinrichtung ist für eine unmittelbare Einleitung einer Schwenkbewegung vom Abtriebsglied auf den Flügelholm vorgesehen, eine Zwischenschaltung von zusätzlichen Lenkern, insbesondere Koppelstangen, zwischen das Abtriebsglied und den Flügelholm ist nicht vorgesehen.The pivoting device is provided for a direct initiation of a pivoting movement from the driven member to the wing spar; an interposition of additional links, in particular coupling rods, between the driven member and the wing spar is not provided.

Aufgrund der unmittelbaren Kopplung des schwenkbeweglichen Abtriebsglieds mit dem Flügelholm entfallen Gelenkverbindungen, die aufgrund der für solche Gelenkverbindungen stets zu berücksichtigenden Reibungsverluste einen negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Flugapparats haben und/oder aufgrund eines für die Bewegung erforderlichen Spiels zwischen den Gelenkgliedern zusätzliche Toleranzen hinsichtlich der Lage des Flügelholm gegenüber dem Abtriebsglied einbringen und daher einen negativen Einfluss auf die Steuerpräzision für das Fluggerät haben.Due to the direct coupling of the pivotable output link to the wing spar, there are no articulated connections which, due to the friction losses that must always be taken into account for such articulated connections, have a negative impact on the efficiency of the aircraft and/or additional tolerances with regard to the position due to the play between the articulated links required for the movement of the wing spar in relation to the driven member and therefore have a negative impact on the control precision for the aircraft.

Ferner ist vorgesehen, dass jede der Schwenkeinrichtungen eine individuelle und unabhängige Einstellung einer Schwenkstellung für den Flügelholm sowohl im Bezug auf die zumindest eine weitere Schwenkeinrichtung als auch im Bezug auf den Rumpf des Fluggeräts ermöglicht, wodurch ein besonders agiles und direktes Steuerverhalten für das Fluggerät verwirklicht werden kann.Furthermore, it is provided that each of the pivoting devices allows an individual and independent adjustment of a pivoting position for the wing spar both in relation to the at least one further pivoting device and in relation to the fuselage of the aircraft, whereby a particularly agile and direct control behavior for the aircraft is realized can.

Exemplarisch wird davon ausgegangen, dass der Flügel keine formstabile Profilierung aufweist, wie dies aus dem Bereich der Verkehrsflugzeuge bekannt ist. Vielmehr ist der Flügel vorzugsweise als Anordnung einer flexiblen Folie mit zumindest bereichsweiser randseitiger Verstärkung ausgebildet, wobei sowohl bei einem Betrieb des Fluggeräts als Segelfluggerät als auch bei einem Betrieb des Fluggeräts als Schlagflügelgerät davon ausgegangen wird, dass zumindest eine gewisse Deformation der Folie und möglicherweise auch der randseitigen Verstärkung aufgrund der Anströmung durch die Luft erfolgt.For example, it is assumed that the wing does not have a dimensionally stable profiling, as is known from the area of commercial aircraft. Rather, the wing is preferably designed as an arrangement of a flexible film with at least some areas of reinforcement at the edge, with both when operating the aircraft as a glider and when operating the aircraft as a flapping wing device, it is assumed that at least a certain deformation of the film and possibly also the edge-side reinforcement due to the flow through the air.

Zweckmäßig ist es, wenn die Schwenkeinrichtung für eine Bereitstellung einer Schwenkbewegung am Abtriebsglied mit einem Schwenkwinkel kleiner 250 Grad, vorzugsweise kleiner 180 Grad, insbesondere kleiner 120 Grad, ausgebildet ist. Hierbei ist von besonderer Bedeutung, dass die Schwenkeinrichtung nicht für eine Bereitstellung einer kontinuierlich umlaufenden Rotationsbewegung ausgebildet ist, die dann mit Hilfe eines Kurbelgetriebes in die gewünschte Schwenkbewegung für den Flügelholm und den damit verbundenen Flügel umgesetzt werden muss und daher wenigstens eine zwischen Abtriebsglied und Flügelholm anzuordnende Kolbenstange oder Pleuelstange erfordert. Vielmehr ist die Schwenkeinrichtung für eine Bereitstellung einer zyklischen oder azyklischen, reversierenden Schwenkbewegung an den Flügel mit den vorstehend angeführten Maximalwerten für den Schwenkwinkel ausgebildet.It is expedient if the pivoting device is designed to provide a pivoting movement on the output member with a pivoting angle of less than 250 degrees, preferably less than 180 degrees, in particular less than 120 degrees. It is of particular importance here that the pivoting device is not designed to provide a continuously circulating rotational movement, which then has to be converted into the desired pivoting movement for the wing spar and the wing connected to it with the aid of a crank mechanism, and therefore at least one to be arranged between the output member and the wing spar Piston rod or connecting rod required. Rather, the pivoting device is designed to provide a cyclic or acyclic, reversing pivoting movement to the wing with the above-mentioned maximum values for the pivoting angle.

Für einen Betrieb des Fluggeräts als Segelfluggerät ist von einer azyklischen Bereitstellung von Schwenkbewegungen an die Flügel auszugehen, da mit Hilfe der Schwenkbewegungen der Flügel lediglich ein Einfluss auf die Flugrichtung des Fluggeräts genommen werden soll, jedoch keine Erzeugung von Auftrieb vorgesehen ist.For operation of the aircraft as a glider, an acyclic provision of pivoting movements to the wings is to be assumed, since the pivoting movements of the wings are only intended to influence the flight direction of the aircraft, but no lift is intended.

Für einen Betrieb des Fluggeräts als Schlagflügelgerät ist eine zyklische Bereitstellung von Schwenkbewegungen an die Flügel vorgesehen, wobei für Steuerungszwecke eine zyklisch oder azyklisch überlagerte Einflussnahme auf die Schwenkbewegungen der jeweiligen Schwenkeinrichtungen vorgesehen werden kann.For operation of the aircraft as a flapping wing device, cyclical provision of pivoting movements to the wings is provided, with cyclically or acyclically superimposed influencing of the pivoting movements of the respective pivoting devices being provided for control purposes.

Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Schwenkeinrichtung für eine Bereitstellung einer Schwenkbewegung am Abtriebsglied mit einstellbarem Schwenkbereich für die Schwenkbewegung und/oder einstellbarer Winkelgeschwindigkeit für die Schwenkbewegung und/oder einstellbarem mittlerem Schwenkwinkel für die Schwenkbewegung ausgebildet ist. Grundsätzlich wird für einen Betrieb des Fluggeräts als Schlagflügelgerät davon ausgegangen, dass die den Flügel zugeordneten Schwenkeinrichtungen im Wesentlichen synchron zueinander betrieben werden und jeweils im Zuge der Schlagbewegungen der Flügel ein Überstreichen eines im Wesentlichen gleichartigen Schwenkbereichs, der auch als Schwenkwinkelbereich bezeichnet werden kann, vorgesehen ist. In einem derartigen Betriebszustand bildet ein vom Flügelholm im oberen Umkehrpunkt der Schwenkbewegung und vom Flügelholm im unteren Umkehrpunkt der Schwenkbewegung eingeschlossener Winkel den Schwenkbereich.For this purpose, it is provided in particular that the pivoting device is designed to provide a pivoting movement on the output member with an adjustable pivoting range for the pivoting movement and/or an adjustable angular speed for the pivoting movement and/or an adjustable mean pivoting angle for the pivoting movement. In principle, for operating the aircraft as a flapping wing device, it is assumed that the pivoting devices assigned to the wings are operated essentially synchronously with one another and, in the course of the flapping movements of the wings, a sweeping of an essentially identical pivoting range can also be referred to as a pivot angle range, is provided. In such an operating state, an angle enclosed by the wing spar at the upper reversal point of the pivoting movement and by the wing spar at the lower reversal point of the pivoting movement forms the pivoting range.

Ferner bildet in einem derartigen Betriebszustand eine Winkelhalbierende zwischen dem oberen Umkehrpunkt der Schwenkbewegung und dem unteren Umkehrpunkt der Schwenkbewegung den mittleren Schwenkwinkel, den der jeweilige Flügel beispielsweise gegenüber einer Horizontalebene oder einer Vertikalebene einnimmt. Zudem wird das Verhalten des Fluggeräts bei einem Betrieb als Schlagflügelgerät von der Winkelgeschwindigkeit der Schwenkbewegung bestimmt, die zwischen den beiden Umkehrpunkten erreicht wird, wobei zudem auch eine Beschleunigung und Abbremsung der jeweiligen Schwenkbewegung, die in einem vorgebbaren Geschwindigkeitsprofil für die Schlagbewegung resultiert, einen Einfluss auf das Flugverhalten des Fluggeräts hat.Furthermore, in such an operating state, an angle bisector between the upper reversal point of the pivoting movement and the lower reversal point of the pivoting movement forms the mean pivoting angle that the respective wing assumes, for example, with respect to a horizontal plane or a vertical plane. In addition, the behavior of the aircraft when operated as a flapping wing device is determined by the angular velocity of the pivoting movement that is reached between the two reversal points, with acceleration and deceleration of the respective pivoting movement, which results in a specifiable speed profile for the flapping movement, also having an influence the flight behavior of the aircraft.

Mit Hilfe der Schwenkeinrichtung kann eine Einstellung des Schwenkbereichs und/oder der Winkelgeschwindigkeit und/oder des mittleren Schwenkwinkels in breiten Grenzen vorgenommen werden, um eine umfassende Einflussnahme auf die Fluglage des Fluggeräts gewährleisten zu können. Somit erfolgt eine Beeinflussung der Flugbahn des Fluggeräts durch eine Veränderung des Schwenkbereichs und/oder der Winkelgeschwindigkeit und/oder des mittleren Schwenkwinkels für einen oder beide Flügel durch entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Schwenkeinrichtung.The pivoting device can be used to set the pivoting range and/or the angular velocity and/or the mean pivoting angle within wide limits in order to be able to ensure a comprehensive influence on the attitude of the aircraft. The trajectory of the aircraft is thus influenced by changing the pivoting range and/or the angular velocity and/or the mean pivoting angle for one or both wings by appropriately controlling the respective pivoting device.

Bevorzugt umfasst die Schwenkeinrichtung einen, insbesondere elektrisch betreibbaren, Antriebsmotor mit umkehrbarer Drehrichtung, der unmittelbar oder mittels eines Rädergetriebes mit dem Abtriebsglied gekoppelt ist. Entscheidend für die Rotation der Schwenkeinrichtung ist es, dass - insbesondere bei einem Betrieb des Fluggeräts als Schlagflügelgerät - die Schwenkbewegung des Flügels nicht über eine stets in gleicher Richtung verlaufende Kurbelbewegung und eine zugeordnete Koppelstange auf den Flügel übertragen wird.The pivoting device preferably comprises a drive motor, in particular one that can be operated electrically, with a reversible direction of rotation, which is coupled to the output member directly or by means of a gear train. It is crucial for the rotation of the pivoting device that—particularly when the aircraft is operated as a flapping wing device—the pivoting movement of the wing is not transmitted to the wing via a crank movement that always runs in the same direction and an associated coupling rod.

Vielmehr besteht beim beanspruchten Fluggerät eine direkte Kopplung zwischen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Flügels mit einer Bewegungsgeschwindigkeit des Antriebsmotors. Dabei wird der Antriebsmotor in Abhängigkeit von der gewünschten Winkelgeschwindigkeit und dem gewünschten Schwenkbereich für den Flügel in einem Reversierbetrieb eingesetzt. Beispielsweise führt der Antriebsmotor bei einer Aufschlagbewegung des Flügels eine Rotation in eine erste Rotationsrichtung und bei einer Abschlagbewegung des Flügels eine Rotation in eine zweite, entgegengesetzte Rotationsrichtung durch. Je nach Auslegung des Antriebsmotors, bei dem es sich insbesondere um einen elektrischen Bürstenmotor oder einen elektrischen Asynchronmotor (bürstenlos) handelt, kann eine Antriebswelle des Antriebsmotors direkt mit dem Flügelholm gekoppelt sein. Alternativ ist eine Getriebeeinrichtung, insbesondere ein Rädergetriebes zwischen der Antriebswelle des Antriebsmotors und dem Abtriebselement vorgesehen.Rather, in the claimed aircraft, there is a direct coupling between a movement speed of the wing and a movement speed of the drive motor. The drive motor is used in reverse operation depending on the desired angular velocity and the desired pivoting range for the wing. For example, during an upstroke movement of the wing, the drive motor rotates in a first direction of rotation and during a downstroke movement of the wing, rotates in a second, opposite direction of rotation. Depending on the design of the drive motor, which is in particular an electric brush motor or an electric asynchronous motor (brushless), a drive shaft of the drive motor can be coupled directly to the wing spar. Alternatively, a gear device, in particular a wheel gear, is provided between the drive shaft of the drive motor and the driven element.

Bei einer Verwendung einer Getriebeeinrichtung ist eine stets konstante Beziehung (gleichsinnig oder gegensinnig) zwischen der Bewegung der Antriebswelle des Antriebsmotors und der Bewegung des Abtriebselements gegeben, was beispielsweise bei einem Kurbelantrieb nicht der Fall ist. Je nach Ausgestaltung des Rädergetriebes kann vorgesehen sein, dass eine Rotation der Antriebswelle des Antriebsmotors mit variabler Übersetzung an das Abtriebselement bereitgestellt wird, dies kann beispielsweise durch elliptische Zahnräder realisiert werden, ändert jedoch nichts an den vorstehend genannten Bedingungen für die Bewegungsübertragung zwischen Antriebswelle und Abtriebselement.When using a transmission device, there is always a constant relationship (in the same direction or in opposite directions) between the movement of the drive shaft of the drive motor and the movement of the output element, which is not the case with a crank drive, for example. Depending on the design of the gear train, it can be provided that a rotation of the drive shaft of the drive motor with a variable transmission ratio is provided to the driven element. This can be realized, for example, by elliptical gears, but does not change the above-mentioned conditions for the transmission of motion between the drive shaft and the driven element.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schwenkeinrichtung eine Steuereinrichtung umfasst, die für eine Bereitstellung eines Ansteuersignals an den Antriebsmotor in Abhängigkeit von einem Steuerbefehl für die Schwenkeinrichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Steuereinrichtung um einen Mikroprozessor oder Microcontroller, der zur Verarbeitung von Steuerbefehlen ausgebildet ist. Diese Steuerbefehle werden beispielsweise durch eine Einflussnahme eines Benutzers auf eine Fernbedienung drahtlos zur Verfügung gestellt und/oder stammen von Sensoren wie beispielsweise einem zur Fluglagestabilisierung dienenden Kreiselsensor oder einem GPS-System. Anhand der bereitgestellten Steuerbefehle führt die Steuereinrichtung eine Berechnung von Ansteuersignalen für den Antriebsmotor der jeweiligen Schwenkeinrichtung aus, um anschließend das ermittelte Ansteuersignal an die jeweilige Schwenkeinrichtung bereitzustellen. Vorzugsweise koordiniert die Steuereinrichtung die wenigstens zwei Schwenkeinrichtungen derart, dass das Fluggerät sich entlang einer vom Benutzer gewünschten Flugbahn oder entlang einer vorgegebenen Flugbahn oder in autonomer Weise gemäß einer vorgebbaren Zielsetzung bewegt.It is advantageous if the pivoting device comprises a control device which is designed to provide a control signal to the drive motor as a function of a control command for the pivoting device. The control device is preferably a microprocessor or microcontroller, which is designed to process control commands. These control commands are made available wirelessly, for example by a user influencing a remote control and/or come from sensors such as a gyro sensor used for flight attitude stabilization or a GPS system. On the basis of the control commands provided, the control device calculates control signals for the drive motor of the respective pivoting device in order to subsequently provide the determined control signal to the respective pivoting device. The control device preferably coordinates the at least two pivoting devices in such a way that the aircraft moves along a trajectory desired by the user or along a predetermined trajectory or in an autonomous manner in accordance with a specifiable objective.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schwenkeinrichtung an einem vorderen Rumpfbereich, insbesondere am vorderen Rumpfende, angeordnet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Krafteinleitung auf den Flügelholm erreicht werden. Besonders vorteilhaft bildet die Schwenkeinrichtung das vordere Rumpfende des Fluggeräts.In an advantageous development of the invention, it is provided that the pivoting device is arranged on a front fuselage area, in particular on the front fuselage end. In this way, an advantageous application of force to the wing spar can be achieved. Particularly beneficial the pivoting device forms the front fuselage end of the aircraft.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass längs der Flügelinnenkante eine Flügelstrebe angeordnet ist, die kraftübertragend mit dem Abtriebsglied und/oder dem Flügelholm verbunden ist. Die Aufgabe der Flügelstrebe besteht darin, eine vom Abtriebsglied bereitgestellte, in den Flügelholm eingeleitete Schwenkbewegung auch entlang der Rumpflängsachse in den jeweiligen Flügel einzuleiten und damit eine möglichst umfassende und nicht nur bereichsweise Schwenkbewegung des Flügels sicherzustellen. Ferner hat die Flügelstrebe die Aufgabe, den Flügel in Längsrichtung des Rumpfs zu stabilisieren.According to the invention, a wing strut is arranged along the inner edge of the wing, which is connected in a force-transmitting manner to the driven member and/or the wing spar. The task of the wing strut is to initiate a pivoting movement provided by the output member and introduced into the wing spar along the longitudinal axis of the fuselage in the respective wing, thus ensuring the most comprehensive possible and not just regional pivoting movement of the wing. The wing strut also has the task of stabilizing the wing in the longitudinal direction of the fuselage.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Flügelstrebe beabstandet von der Schwenkeinrichtung mittels eines Schwenkgelenks schwenkbeweglich mit dem Rumpf gekoppelt ist. Hierdurch wird sich eine Veränderung eines Anstellwinkels für den Flügel gegenüber dem Rumpf bei der Durchführung einer Schwenkbewegung unterstützt. Mit der Veränderung des Anstellwinkels des Flügels gegenüber dem Rumpf geht stets eine Veränderung des durch den Flügel hervorgerufenen Auftriebs und des Luftwiderstands des Flügels einher. Hierdurch wird sowohl im Segelflugbetrieb als auch im Schlagflugbetrieb eine Einflussnahme auf die Flugrichtung des Fluggeräts ermöglicht. Die Flügelstrebe ist mit einem der Schwenkeinrichtung zugewandten Endbereich exzentrisch am Abtriebsglied angeordnet, so dass im Zuge einer Schwenkbewegung des Abtriebsglieds eine Verlagerung des Endbereichs der Flügelstrebe auf einer gekrümmten Bahn, insbesondere einer Kreisbahn erfolgt. Da die Flügelstrebe zusätzlich beabstandet von der Schwenkeinrichtung am Schwenkgelenk beweglich mit dem Rumpf gekoppelt ist, stellt sich eine Wippbewegung für die Flügelstrebe um das Schwenkgelenk ein. Dementsprechend führt bei einer exemplarisch horizontal ausgerichteten Rumpfachse und einer exemplarisch zunächst horizontal ausgerichteten Flügelstrebe eine Schwenkbewegung des Abtriebsglieds und des damit gekoppelten Flügelholms in vertikaler Richtung nach oben für die Flügelstrebe in einem der Schwenkeinrichtung entgegengesetzten, hinter dem Schwenkgelenk liegenden Abschnitt der Flügelstrebe zu einer in vertikaler Richtung nach unten gerichteten Bewegung. Durch Auswahl des Abstands zwischen der Schwenkeinrichtung und dem Schwenkgelenk kann Einfluss darauf genommen werden, in welcher Weise eine Verlagerung der Flügelstrebe oberhalb bzw. unterhalb der Rumpflängsachse während der Durchführung einer Schwenkbewegung durch das Abtriebsglied erfolgt.Furthermore, it is provided according to the invention that the wing strut is coupled to the fuselage in a pivotable manner at a distance from the pivoting device by means of a pivot joint. This assists in changing the angle of attack for the wing relative to the fuselage when performing a pivoting movement. Changing the angle of attack of the wing relative to the fuselage is always accompanied by a change in the lift caused by the wing and in the wing's drag. This makes it possible to influence the flight direction of the aircraft both in gliding operation and in flapping flight operation. The wing strut is arranged eccentrically on the driven member with an end region facing the pivoting device, so that during a pivoting movement of the driven member the end region of the wing strut is displaced on a curved path, in particular a circular path. Since the wing strut is also movably coupled to the fuselage at a distance from the pivot device at the pivot joint, a seesaw movement occurs for the wing strut about the pivot joint. Accordingly, with an exemplary horizontally aligned fuselage axis and an exemplary initially horizontally aligned wing strut, a pivoting movement of the output member and the wing spar coupled thereto in the vertical direction upwards for the wing strut in a section of the wing strut opposite the pivoting device and located behind the pivot joint results in a vertical direction downward movement. By selecting the distance between the pivoting device and the pivot joint, it is possible to influence the way in which the wing strut is displaced above or below the longitudinal axis of the fuselage while the driven member is carrying out a pivoting movement.

Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Schwenkachse des Abtriebsglieds das Schwenkgelenk schneidet. Hierdurch wird eine statische Überbestimmung bei der Bewegung des Flügels relativ zum Rumpf vermieden, die zu einer unerwünschten Kraftreaktion im Schwenkgelenk und zu Reibungsverlusten führen könnten.In addition, it is provided according to the invention that a pivot axis of the driven member intersects the pivot joint. This avoids a static overdetermination in the movement of the wing relative to the fuselage, which could lead to an undesirable force reaction in the swivel joint and to friction losses.

Vorteilhaft ist es, wenn der Flügel einen Vorflügel und einen Hauptflügel umfasst, wobei der Hauptflügel die Flügelinnenkante bestimmt und randseitig, insbesondere vollständig, von einer bereichsweise gekrümmt ausgebildeten ersten Flügelstrebe berandet ist, wobei der Vorflügel randseitig bereichsweise von einer zweiten Flügelstrebe berandet ist und den Hauptflügel mit einem Überdeckungsabschnitt bereichsweise überdeckt und wobei der Überdeckungsabschnitt eine dem Hauptflügel zugewandte freie Folienkante aufweist. Mit einer solchen Aufteilung des Flügels in einen Vorflügel und einen Hauptflügel sowie der vorzugsweise verstärkungsfreien Ausführung des Überdeckungsabschnitts des Vorflügels wird eine besonders hohe Effizienz für die Umsetzung der am Antriebsmotor der Schwenkeinrichtung bereitgestellten Energie in Auftrieb und Vortrieb für das Fluggerät gewährleistet. Dies ist insbesondere auf den variablen Flügelspalt zwischen dem Vorflügel und dem Hauptflügel zurückzuführen, durch den eine besonders vorteilhafte Anströmung des Hauptflügels gewährleistet wird.It is advantageous if the wing comprises a slat and a main wing, with the main wing defining the wing inner edge and being edged, in particular completely, at the edge by a first wing strut that is curved in some areas, with the slat being edged at the edge in some areas by a second wing strut and the main wing partially covered with a covering section and wherein the covering section has a free film edge facing the main wing. With such a division of the wing into a slat and a main wing and the preferably reinforcement-free design of the overlapping section of the slat, a particularly high efficiency for the conversion of the energy provided at the drive motor of the pivoting device into lift and propulsion for the aircraft is guaranteed. This is due in particular to the variable wing gap between the slat and the main wing, which ensures a particularly advantageous flow onto the main wing.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Fluggerät,
2 eine schematische Vorderansicht auf das Fluggerät gemäß der 1 in einer ersten Fluglage,
3 eine schematische Vorderansicht auf das Fluggerät gemäß der 1 in einer zweiten Fluglage,
4 eine schematische Seitenansicht auf das Fluggerät gemäß den 1 und 2 mit dem Flügel in einer Umkehrposition einer Abschlagbewegung und
5 eine schematische Seitenansicht auf das Fluggerät gemäß den 1 und 2 mit dem Flügel in einer Umkehrposition einer Aufschlagbewegung.

An advantageous embodiment of the invention is shown in the drawing. This shows:

1 a schematic plan view of an aircraft,
2 a schematic front view of the aircraft according to FIG 1 in a first attitude,
3 a schematic front view of the aircraft according to FIG 1 in a second attitude,
4 a schematic side view of the aircraft according to the 1 and 2 with the wing in a reverse position of a downstroke motion and
5 a schematic side view of the aircraft according to the 1 and 2 with the wing in a reverse position of an upstroke motion.

Ein in den 1 bis 4 dargestelltes Fluggerät 1 ist exemplarisch einem Schmetterling nachempfunden und ist für einen ferngesteuerten oder autonomen Segelflugbetrieb oder Schlagflugbetrieb vorgesehen. Ein derartiges Fluggerät 1 kann exemplarisch in einer Größe eines DIN-A4-Blatts ausgeführt werden, kleinere oder größere Ausführungen sind ebenfalls möglich.one in the 1 until 4 The aircraft 1 shown is modeled after a butterfly, for example, and is intended for remote-controlled or autonomous gliding or flapping operation. Such an aircraft 1 can, for example, have the size of a DIN A4 sheet of paper, smaller or larger versions are also possible.

Das Fluggerät 1 umfasst einen beispielhaft stabförmig ausgebildeten Rumpf 2, der sich entlang einer Rumpflängsachse 3 erstreckt, die bei identischer Stellung der Flügel 4, 5 zumindest im Wesentlichen der Flugrichtung des Fluggeräts 1 entspricht.The aircraft 1 comprises a fuselage 2 embodied in the form of a rod, for example, which extends along a longitudinal axis 3 of the fuselage, which corresponds at least essentially to the direction of flight of the aircraft 1 when the wings 4 , 5 are in an identical position.

An einem vorderen Rumpfbereich des Fluggeräts 1 sind exemplarisch spiegelbildlich zu einer die Rumpflängsachse 3 umfassenden, normal zur Darstellungsebene der 1 ausgerichteten Spiegelebene ausgerichtete Schwenkeinrichtungen 6, 7 angeordnet. Beispielhaft sind die Schwenkeinrichtungen 6, 7 als Getriebemotoren ausgebildet, bei denen ein nicht dargestellter elektrischer Antriebsmotor eine reversierende Rotationsbewegung an ein ebenfalls nicht dargestelltes Getriebe, insbesondere ein Rädergetriebe, bereitstellt. Ein dem Getriebe zugehöriges Abtriebsglied 8, 9 führt bei einer reversierenden Rotationsbewegung des zugeordneten Antriebsmotors ebenfalls eine reversierende Rotationsbewegung um eine Schwenkachse 10, 11 aus, wobei diese Rotationsbewegung oder Schwenkbewegung des Abtriebsglieds 8, 9 stets in einer vorgebbaren, festen Beziehung (gleichsinnig oder gegensinnig) zur Rotationsbewegung des Antriebsmotors steht.On a front fuselage area of the aircraft 1 are, for example, mirror images of a fuselage longitudinal axis 3 enclosing, normal to the plane of representation 1 aligned mirror plane aligned pivot devices 6, 7 are arranged. For example, the pivoting devices 6, 7 are designed as geared motors, in which an electric drive motor (not shown) provides a reversing rotational movement to a gear (also not shown), in particular a gear train. An output member 8, 9 associated with the gearing also carries out a reversing rotational movement about a pivot axis 10, 11 during a reversing rotational movement of the associated drive motor, with this rotational movement or pivoting movement of the output member 8, 9 always being in a predeterminable, fixed relationship (in the same direction or in opposite directions) to the rotation of the drive motor.

Die Abtriebsglieder 8, 9 sind jeweils mit den Flügeln 4, 5 gekoppelt. Hierzu ist exemplarisch vorgesehen, dass jedem der Flügel 4, 5 ein im Wesentlichen formstabiler Flügelholm 15, 16 zugeordnet ist. Mittels des Flügelholms 15, 16 kann die Schwenkbewegung des Abtriebsglieds 8, 9 in den jeweiligen Flügel 4, 5 eingeleitet werden und führt dort zu einer entsprechenden Schwenkbewegung führt. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass der Flügelholm 15, 16 quer zur Schwenkachse 10, 11 ausgerichtet ist und mit dieser beispielhaft einen Winkel von ca. 90 Grad einschließt.The output members 8, 9 are coupled to the wings 4, 5, respectively. For this purpose, it is provided, for example, that each of the wings 4, 5 is assigned an essentially dimensionally stable wing spar 15, 16. By means of the wing strut 15, 16, the pivoting movement of the driven member 8, 9 can be introduced into the respective wing 4, 5, where it leads to a corresponding pivoting movement. Purely by way of example, it is provided that the wing spar 15, 16 is aligned transversely to the pivot axis 10, 11 and, for example, encloses an angle of approximately 90 degrees with it.

Ferner ist vorgesehen, dass die Schwenkachsen 10, 11 der Schwenkeinrichtungen 6, 7 jeweils einen spitzen Winkel mit der Rumpflängsachse 3 einnehmen, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird.Furthermore, it is provided that the pivot axes 10, 11 of the pivot devices 6, 7 each assume an acute angle with the longitudinal axis 3 of the fuselage, which will be discussed in more detail below.

Jeder der Flügel 4, 5 ist exemplarisch in einen Vorflügel 17, 18 und einen Hauptflügel 19, 20 aufgeteilt. Gemäß der rein exemplarischen Darstellung der 1 weist der Vorflügel 17, 18 eine dreiecksähnliche Flächenausdehnung auf während der Hauptflügel 19, 20 eine tropfenförmige Flächenausdehnung aufweist.Each of the wings 4, 5 is divided into a slat 17, 18 and a main wing 19, 20, for example. According to the purely exemplary representation of 1 the slats 17, 18 have a triangular-like surface area, while the main wing 19, 20 has a teardrop-shaped surface area.

Für die nachstehende Beschreibung wird beispielhaft davon ausgegangen, dass der Vorflügel 17, 18 als Folienabschnitt aus einer flexiblen Folie ausgebildet ist und an einer Flügelaußenkante 21, 22 randseitig mit Verstärkungsstreben 23, 24 bzw. 25, 26 versehen ist. Dabei sind die Verstärkungsstreben 23 und 25 im Bereich einer Flügelvorderkante geringfügig gekrümmt und im Bereich einer Flügelaußenkante stark gekrümmt. Ein erster Endbereich der Verstärkungsstreben 23 und 25 ist benachbart zum Abtriebsglied 8, 9 mit dem Flügelholm 15 bzw. 16 verbunden. Ein zweiter Endbereich der Verstärkungsstreben 23 und 24 ist exemplarisch mit der Verstärkungsstrebe 24 bzw. 26 verbunden. Beispielhaft erstreckt sich ausgehend vom Verbindungspunkt zwischen den Flügelstreben 23 und 24 bzw. 25 und 26 jeweils eine, exemplarisch geradlinig ausgebildete Flügelstange 27, 28 bis zum Verbindungspunkt zwischen der Verstärkungsstrebe 23 und dem Flügelholm 15 bzw. der Verstärkungsstrebe 25 und dem Flügelholm 16. Die Verstärkungsstreben 24 und 26 erstreckten sich jeweils exemplarisch vom Ende des zugeordneten Flügelholms 15, 16 gekrümmt bis in die Nähe des Hauptflügels 19, 20.For the following description, it is assumed, for example, that the leading edge slat 17, 18 is designed as a foil section made of a flexible foil and is provided with reinforcement struts 23, 24 and 25, 26 on the outer edge 21, 22 of the wing. The reinforcement struts 23 and 25 are slightly curved in the area of a leading edge of the wing and strongly curved in the area of an outer edge of the wing. A first end portion of the reinforcing struts 23 and 25 is connected adjacent to the driven member 8, 9 to the wing spar 15 and 16, respectively. A second end area of the reinforcement struts 23 and 24 is connected to the reinforcement strut 24 or 26, for example. For example, starting from the connection point between the wing struts 23 and 24 or 25 and 26, a wing rod 27, 28, which is configured as a straight line, extends to the connection point between the reinforcement strut 23 and the wing spar 15 or the reinforcement strut 25 and the wing spar 16. The reinforcement struts 24 and 26 each extend in an exemplary manner from the end of the associated wing spar 15, 16 in a curved manner to the vicinity of the main wing 19, 20.

Eine Hinterkante 29, 30 des Vorflügels 17, 18 ist exemplarisch ohne zusätzliche Verstärkungsmittel ausgebildet und wird somit durch die freie Folienkante der für die Bespannung des Flügels 4, 5 eingesetzten Folie bestimmt. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Hinterkante 29, 30 zumindest geringfügig den jeweiligen Hauptflügel 19, 20 überdeckt, wodurch im Flugbetrieb aufgrund der Anströmung des Flügels 4, 5 durch die Luft ein Spaltflügel zwischen dem Vorflügel 17, 18 und dem Hauptflügel 19, 20 ausgebildet ist, was für die aerodynamischen Eigenschaften der Flügel 4, 5 vorteilhaft ist. Um eine grafische Unterscheidung der freien Folienkante bzw. Hinterkante 29, 30 des Vorflügels 17, 18 von den randseitig verstärkten Kanten zu ermöglichen, ist die Hinterkante 29, 30 in einem Bereich, in dem keine Überdeckung mit dem Hauptflügel 19, 20 vorliegt, in grober Strichelung und in einem Bereich, in dem eine Überdeckung mit dem Hauptflügel 19, 20 vorliegt, mit feiner Strichelung dargestellt.A trailing edge 29, 30 of the leading edge slat 17, 18 is designed, for example, without additional reinforcing means and is thus determined by the free film edge of the film used to cover the wing 4, 5. By way of example, it is provided that the trailing edge 29, 30 at least slightly covers the respective main wing 19, 20, as a result of which a split wing is formed between the leading edge slat 17, 18 and the main wing 19, 20 during flight operation due to the flow of air onto the wing 4, 5 , which is advantageous for the aerodynamic properties of the wings 4, 5. In order to enable a graphic distinction between the free foil edge or trailing edge 29, 30 of the leading edge slat 17, 18 and the reinforced edges, the trailing edge 29, 30 is coarser in an area in which there is no overlap with the main wing 19, 20 Dashed and shown with fine dashed lines in an area in which there is an overlap with the main wing 19, 20.

Der Hauptflügel ist exemplarisch vollständig randseitig umlaufend verstärkt ausgebildet, wobei sich ausgehend vom Abtriebsglied 8, 9 eine Flügelstrebe 33, 34 entlang einer im Wesentlichen geradlinigen Flügelinnenkante 31, 32 erstreckt und in einem den Schwenkeinrichtungen 6, 7 abgewandten Endbereich des Flügels 4, 5 in eine im Wesentlichen kreisförmige Krümmung übergeht. Ferner ist vorgesehen, dass die Flügelstrebe 33, 34 exemplarisch im Bereich eines gedanklichen Schnittpunkts mit der Verstärkungsstrebe 24 bzw. 26 eine Querschnittsvergrößerung aufweist und sich von dort ausgehend bis zum Abtriebsglied 8, 9 mit einer reduzierten Krümmung als verstärkte Flügelstrebe 35, 36 erstreckt. Die Aufgabe der verstärkten Flügelstreben 35, 36 besteht neben einer Stabilisierung der Flügelvorderkante des Hauptflügels 19, 20 in einer unmittelbaren Einleitung der Schwenkbewegung des Abtriebsglieds 8, 9 in den Hauptflügel 19, 20.The main wing is, for example, completely reinforced around the edges, with a wing strut 33, 34 extending from the driven member 8, 9 along a substantially straight wing inner edge 31, 32 and in an end region of the wing 4, 5 facing away from the pivoting devices 6, 7 into a substantially circular curvature transitions. It is also provided that the wing strut 33, 34, for example, has a cross-sectional enlargement in the area of an imaginary intersection with the reinforcing strut 24 or 26 and extends from there to the output member 8, 9 with a reduced curvature as a reinforced wing strut 35, 36. In addition to stabilizing the leading edge of the main wing 19, 20, the task of the reinforced wing struts 35, 36 is to directly initiate the pivoting movement of the output member 8, 9 in the main wing 19, 20.

Um eine vorteilhafte Veränderung des Anstellwinkels des Hauptflügels 19, 20 gegenüber der Rumpflängsachse 3 gewährleisten zu können ist vorgesehen, den Hauptflügel 19, 20 an der Flügelinnenkante 30, 31 schwenkbeweglich gegenüber dem Rumpf 2 zu lagern. Hierzu ist am Rumpf 2 beabstandet von den Schwenkeinrichtungen 6, 7 eine quer zur Rumpflängsachse 3 erstreckte Querstrebe 37 angeordnet, die beispielhaft stabförmig ausgebildet ist und die für die Flügelstrebe 33 bzw. 34 der Flügelinnenkante 31 bzw. 32 als Schwenkgelenk 38, 39 dient. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Flügelstreben 33, 34 der Flügelinnenkanten 31, 32 jeweils in einem nicht näher dargestellten Schlitz in einer seitlichen Stirnfläche der Querstrebe 37 aufgenommen sind, wobei der Schlitz jeweils derart ausgebildet ist, dass er eine Wippbewegung für die jeweilige Flügelstrebe 33, 34 zulässt.In order to be able to ensure an advantageous change in the angle of attack of the main wing 19, 20 relative to the longitudinal axis 3 of the fuselage, provision is made for the main wing 19, 20 to be pivotably mounted relative to the fuselage 2 on the wing inner edge 30, 31. For this purpose, a transverse strut 37 is arranged on the fuselage 2 at a distance from the pivoting devices 6, 7, extending transversely to the longitudinal axis 3 of the fuselage, which is, for example, rod-shaped and which serves as a pivot joint 38, 39 for the wing struts 33 or 34 of the wing inner edge 31 or 32. By way of example, it is provided that the wing struts 33, 34 of the wing inner edges 31, 32 are each accommodated in a slot (not shown in detail) in a lateral end face of the transverse strut 37, with the slot being designed in such a way that it allows a rocking movement for the respective wing strut 33, 34 allows.

Gemäß der 4, in der aus Gründen der Übersichtlichkeit nur der Flügel 4 dargestellt ist, ergibt sich in einer unteren Umkehrposition einer Abschlagbewegung für den Flügel 4 ein negativer Anstellwinkel bezogen auf die Rumpflängsachse 3. Hierbei liegt ein der Schwenkeinrichtung 6 zugewandter Bereich der Flügelinnenkante 31, der vor dem durch die Querstrebe 37 bestimmten Schwenkgelenk 38 angeordnet ist, exemplarisch unterhalb einer normal zur Darstellungsebene der 3 ausgerichtete, die Rumpflängsachse 3 umfassenden Horizontalebene, während ein der Schwenkeinrichtung 6 abgewandter Bereich der Flügelinnenkante 31, der hinter dem durch die Querstreben 37 bestimmten Schwenkgelenk 38 angeordnet ist, exemplarisch oberhalb dieser Horizontalebene liegt.According to the 4 , in which only wing 4 is shown for reasons of clarity, in a lower reversal position of a downstroke movement for wing 4 there is a negative angle of attack in relation to longitudinal axis 3 of the fuselage is arranged by the cross brace 37 specific swivel joint 38, for example, below a normal to the plane of the 3 aligned horizontal plane comprising the fuselage longitudinal axis 3, while a region of the wing inner edge 31 facing away from the pivoting device 6, which is arranged behind the pivot joint 38 determined by the transverse struts 37, lies, for example, above this horizontal plane.

In der 5, die die obere Umkehrposition einer Aufschlagbewegung für den Flügel 4 darstellt, ergibt sich die entgegengesetzte Situation gegenüber der 3. Hierbei liegt ein positiver Anstellwinkel für den Flügel 4 vor.In the 5 , which represents the upper reversal position of an upstroke movement for the wing 4, the situation is opposite to that of FIG 3 . In this case, there is a positive angle of attack for the wing 4 .

Aus der schematischen Darstellung der 2 ist exemplarisch zu entnehmen, wie ein Schlagflugbetrieb des Fluggeräts 1 erfolgt. Dabei wird unterstellt, dass das Fluggerät 1 sich in einem idealen Luftraum ohne Luftströmungen aufhält und ausschließlich vom selbst erzeugten Auftrieb in der Luft gehalten wird. Hierzu ist vorgesehen, dass die beiden Flügel 4, 5 zueinander gegensinnige, durch die jeweiligen Schwenkeinrichtung 6, 7 bewirkten Schwenkbewegungen durchführen. Dabei werden die Schwenkeinrichtungen 6, 7 derart betrieben, dass die Flügel 4, 5 im Wesentlichen jeweils identische Schwenkbereiche 40, 41 überstreichen, wodurch sich identische mittlere Schwenkwinkel 42, 43, beispielsweise gegenüber einer die Rumpflängsachse 3 umfassenden Horizontalebene 50 einstellen. Beispielhaft werden die Schwenkbewegungen jeweils mit identischer Winkelgeschwindigkeit durchgeführt.From the schematic representation of 2 is an example of how a flapping flight operation of the aircraft 1 takes place. It is assumed here that the aircraft 1 is in an ideal airspace without air currents and is kept in the air solely by the self-generated lift. For this purpose, it is provided that the two wings 4, 5 carry out pivoting movements in opposite directions to one another, caused by the respective pivoting device 6, 7. The pivoting devices 6, 7 are operated in such a way that the wings 4, 5 cover essentially identical pivoting areas 40, 41, resulting in identical mean pivoting angles 42, 43, for example in relation to a horizontal plane 50 encompassing the fuselage longitudinal axis 3. For example, the pivoting movements are each carried out with identical angular velocity.

Aufgrund der Anbringung der Flügelholme 15, 16 an den Abtriebsgliedern 8, 9 liegt sowohl während der jeweiligen Aufwärtsbewegung der Flügel 4, 5, die auch als Aufschlagbewegung bezeichnet wird, als auch während der jeweiligen Abwärtsbewegung der Flügel 4, 5, die auch als Abschlagbewegung bezeichnet wird, bezogen auf die Rumpflängsachse 3 ein positiver Anstellwinkel für beide Flügel 4, 5 vor. Dementsprechend wird bei dieser Betriebsweise der Schwenkeinrichtung 6, 7 ein in vertikaler Richtung nach oben gerichteter Auftrieb sowie ein in Richtung der Rumpflängsachse 3 nach vorne gerichteter Vortrieb erzeugt, so dass das Fluggerät 1 in Vorwärtsrichtung fliegt.Due to the attachment of the wing spars 15, 16 to the driven members 8, 9, the wings 4, 5 are positioned both during the respective upward movement, which is also referred to as the upstroke movement, and during the respective downward movement of the wing 4, 5, which is also referred to as the downstroke movement is, based on the fuselage longitudinal axis 3, a positive angle of attack for both wings 4, 5 before. Accordingly, in this mode of operation of the pivoting device 6, 7, a lift directed upwards in the vertical direction and a propulsion directed forwards in the direction of the fuselage longitudinal axis 3 are generated, so that the aircraft 1 flies in the forward direction.

Aus der schematischen Darstellung der 3 ist exemplarisch zu entnehmen, wie das Fluggerät 1 während eines Schlagflugbetriebs in eine gekrümmte Flugbahn gelenkt werden kann. Um eine Bewegung des Fluggeräts 1 längs einer gekrümmten Flugbahn zu bewirken kann exemplarisch vorgesehen sein, sowohl eine Veränderung des mittlerem Schwenkwinkels 42 als auch eine Veränderung des mittlerem Schwenkwinkels 43 durch entsprechende Ansteuerung der Schwenkeinrichtung 6, 7 vorzunehmen. Wie aus der Darstellung der 3 entnommen werden kann, wird der mittlere Schwenkwinkel 42 des Flügels 4 gegenüber der Horizontalebene 50 exemplarisch in einer Weise reduziert, dass er vollständig verschwindet. Durch diese Maßnahme weist der Flügel 4 im Zuge seiner Schwenkbewegung, die exemplarisch mit konstantem Schwenkbereich fortgesetzt wird, jeweils abwechselnd einen positiven Anstellwinkel und einen negativen Anstellwinkel auf, wodurch ein resultierender Auftrieb des Flügels 4 gegenüber der in 2 dargestellten Schwenkbewegung reduziert wird und ein Vortrieb des Flügels 4 in Richtung der Rumpflängsachse 3 vergrößert wird.From the schematic representation of 3 is an example of how the aircraft 1 can be steered into a curved trajectory during flapping flight operation. In order to bring about a movement of the aircraft 1 along a curved trajectory, provision can be made, for example, to change both the central pivoting angle 42 and the central pivoting angle 43 by appropriately controlling the pivoting device 6 , 7 . As from the representation of 3 can be removed, the average pivot angle 42 of the wing 4 is reduced in relation to the horizontal plane 50, for example, in such a way that it disappears completely. As a result of this measure, the wing 4 alternately has a positive angle of attack and a negative angle of attack in the course of its pivoting movement, which is continued, for example, with a constant pivoting range, whereby a resulting lift of the wing 4 compared to the in 2 illustrated pivoting movement is reduced and a propulsion of the wing 4 in the direction of the fuselage longitudinal axis 3 is increased.

Ferner ist der Darstellung der 3 zu entnehmen, dass der mittlere Schwenkwinkel 43 des Flügels 5 gegenüber der Horizontalebene 50 vergrößert wird. Durch diese Maßnahme weist der Flügel 5 im Zuge seiner Schwenkbewegung, die exemplarisch mit konstantem Schwenkbereich fortgesetzt wird, stets einen gegenüber der 2 vergrößerten Anstellwinkel gegenüber der Rumpflängsachse 3 auf, wodurch ein resultierender Auftrieb des Flügels 5 gegenüber der in 2 dargestellten Schwenkbewegung vergrößert wird und ein Vortrieb des Flügels 5 in Richtung der Rumpflängsachse 3 verkleinert wird.Furthermore, the representation of 3 it can be seen that the mean pivoting angle 43 of the wing 5 is increased relative to the horizontal plane 50 . By this measure, the wing 5 in the course of its pivoting movement, which is continued by way of example with a constant pivoting range, is always opposite to the 2 increased angle of attack in relation to the fuselage longitudinal axis 3, whereby a resulting lift of the wing 5 in relation to the in 2 illustrated pivoting movement is increased and a propulsion of the wing 5 in the direction of the fuselage longitudinal axis 3 is reduced.

Als Resultat dieser Veränderung der mittleren Schwenkwinkel 42, 43, wie sie in der 3 dargestellt ist, stellt sich ein Drehmoment auf das Fluggerät 1 um eine Vertikalachse ein, so dass das Fluggerät 1 eine nach rechts gekrümmte Flugbahn einnimmt. Bei entsprechend entgegengesetzter Betriebsweise für die beiden Schwenkeinrichtung 6, 7 kann eine nach links gekrümmte Flugbahn für das Fluggerät 1 vorgegeben werden.As a result of this change in the mean pivot angle 42, 43, as in the 3 shown, turns a torque on the flight device 1 about a vertical axis, so that the aircraft 1 assumes a trajectory curved to the right. With a correspondingly opposite mode of operation for the two pivoting devices 6, 7, a trajectory curved to the left for the aircraft 1 can be specified.

Weitere Einflüsse auf die Flugbahn des Fluggeräts 1 sind über die Veränderung der Schwenkbereiche 40, 41 und/oder der Schlaggeschwindigkeit/Winkelgeschwindigkeit für die Flügel 4, 5 möglich.Further influences on the trajectory of the aircraft 1 are possible by changing the pivoting ranges 40, 41 and/or the flapping speed/angular speed for the wings 4, 5.

Eine Ansteuerung der Schwenkeinrichtungen 6, 7 ist exemplarisch mit Hilfe einer Steuereinrichtung 44 vorgesehen, die gemäß der 1 beispielhaft aus Gründen einer günstigen Gewichtsverteilung an einem hinteren Ende des Rumpfs 2 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 44 kann beispielsweise zum Empfang von Funksignalen einer nicht dargestellten Funkfernbedienung ausgebildet sein, mit deren Hilfe ein Bediener eine Steuerung des Fluggeräts 1 durchführt. Ferner kann die Steuereinrichtung ergänzend oder alternativ zur Verarbeitung von Sensorsignalen ausgebildet sein, die von nicht dargestellten Sensoren bereitgestellt werden, um eine Steuerung oder Regelung der Fluglage des Fluggeräts 1 zu ermöglichen. Beispiele für derartige Sensoren sind den Schwenkeinrichtungen 6, 7 zugeordnete Schwenkwinkelgeber, Kreiselsensoren für eine Ermittlung der Ausrichtung des Fluggeräts 1 gegenüber dem Erdboden, Kamerasysteme zur Erkennung von Hindernissen in der geplanten Flugbahn, etc.A control of the pivoting devices 6, 7 is provided as an example with the help of a control device 44 according to the 1 is arranged, for example, for reasons of a favorable weight distribution at a rear end of the fuselage 2. The control device 44 can be designed, for example, to receive radio signals from a radio remote control (not shown), with the aid of which an operator controls the aircraft 1 . Furthermore, the control device can additionally or alternatively be designed to process sensor signals that are provided by sensors (not shown) in order to enable the flight attitude of the aircraft 1 to be controlled or regulated. Examples of such sensors are the pivoting devices 6, 7 assigned pivot angle sensors, gyro sensors for determining the orientation of the aircraft 1 relative to the ground, camera systems for detecting obstacles in the planned flight path, etc.

Aus Gründen einer günstigen Gewichtsverteilung ist exemplarisch benachbart zur Steuereinrichtung 44 ein als Akkumulator ausgebildeter Energiespeicher 45 angeordnet, der die elektrische Energie für den Betrieb der Steuereinrichtung 44 und der Schwenkeinrichtung 6, 7 bereitstellt.For reasons of a favorable weight distribution, an energy store 45 designed as an accumulator is arranged next to the control device 44, for example, and provides the electrical energy for the operation of the control device 44 and the pivoting device 6, 7.

Beispielhaft sind sowohl der Steuereinrichtung 44 als auch den Schwenkeinrichtung 6, 7 als Infrarot-Sendedioden ausgebildete Positionsgeber 46, 47 zugeordnet, die von einem externen Kamerasystem erfasst werden können, um eine Position des Fluggeräts 1 bestimmen zu können und eine Flugbahn des Fluggeräts 1 mit möglicherweise vorhandenen weiteren Fluggeräten durch Bereitstellung geeigneter Steuerbefehle koordinieren zu können.For example, both the control device 44 and the pivoting device 6, 7 are assigned position sensors 46, 47 designed as infrared transmission diodes, which can be detected by an external camera system in order to be able to determine a position of the aircraft 1 and a trajectory of the aircraft 1 with possibly to be able to coordinate existing additional aircraft by providing suitable control commands.

Claims

Aircraft with a fuselage (2), which defines a fuselage longitudinal axis (3), and with two wings (4, 5), which are arranged on opposite sides of the fuselage (2) and each have a wing inner edge that extends along the fuselage (2). (31, 32), each of the wings (4, 5) being assigned a pivoting device (6, 7) which comprises a pivotable output member (8, 9) on which a transverse to the inner edge (31, 32) of the wing, attached to the wing spar (15, 16) connected to the wing (4, 5), wherein the pivoting device (6, 7) is designed for an individual initiation of a pivoting movement on the respectively associated wing (4, 5) and wherein along the wing inner edge ( 31, 32) a wing strut (33, 34, 35, 36) is arranged, which is connected in a force-transmitting manner to the driven member (8, 9) and/or the wing spar (15, 16), characterized in that the wing strut (33, 34, 35, 36) spaced from the pivoting device (6, 7) by means of an S pivot joint (38, 39) is pivotally coupled to the fuselage (2) and that a pivot axis (10, 11) of the output member (8, 9) intersects the pivot joint (38, 39).

aircraft after claim 1 , characterized in that the pivoting device (6, 7) is designed to provide a pivoting movement on the output member (8, 9) with a pivoting angle of less than 250 degrees, preferably less than 180 degrees, in particular less than 120 degrees.

aircraft after claim 1 or 2 , characterized in that the pivoting device (6, 7) for providing a pivoting movement on the driven member (8, 9) with an adjustable pivoting range (40, 41) for the pivoting movement and/or an adjustable angular speed for the pivoting movement and/or an adjustable mean pivoting angle ( 42, 43) is designed for pivoting movement.

Aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting device (6, 7) comprises a drive motor, in particular electrically operable, with a reversible direction of rotation, which is coupled to the output member (8, 9) directly or by means of a gear train.

Aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting device (6, 7) comprises a control device (44) which is designed to provide a control signal to the drive motor as a function of a control command for the pivoting device (6, 7).

Aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting device (6, 7) is arranged on a front fuselage area, in particular on the front fuselage end.

Aircraft according to one of the preceding claims, characterized in that the The wing (4, 5) comprises a leading edge (17, 18) and a main wing (19, 20), the main wing (19, 20) defining the wing inner edge (31, 32) and being partially curved at the edges, in particular completely first wing strut (33, 34, 35, 36), the leading edge slat (17, 18) being bordered in some areas by a second wing strut (23, 25) and covering the main wing (19, 20) in some areas with an overlapping section, wherein the overlapping section has a free film edge (29, 30) facing the main wing (19, 20).