DE102015209678A1 - Grenzflächenabsaugvorrichtung für ein Tragflächenflugzeug, Tragflächenflugzeug mit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung und Verwendung eines Doppelspulenaktormotors als Antriebseinheit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung - Google Patents

Grenzflächenabsaugvorrichtung für ein Tragflächenflugzeug, Tragflächenflugzeug mit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung und Verwendung eines Doppelspulenaktormotors als Antriebseinheit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung ist eine Grenzflächenabsaugvorrichtung (30) für ein Tragflächenflugzeug (10), welche einen Elektromotor in Form eines Doppelspulenaktormotors (34), eine mittels des Elektromotors antreibbare Absaugpumpe (32) und Luftleitmittel, die einen Luftweg (40, 42) von zumindest einer Tragflächengrenzfläche (36) zur Absaugpumpe (32) sowie von der Absaugpumpe (32) zu zumindest einer Ausstoßstelle (38) definieren, umfasst, sowie ein Tragflächenflugzeug (10) mit einer solchen Grenzflächenabsaugvorrichtung (30) und schließlich die Verwendung eines Doppelspulenaktormotors (34) als Antriebseinheit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung (30).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Grenzflächenabsaugvorrichtung für ein Tragflächenflugzeug sowie ein Tragflächenflugzeug mit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung. Im Weiteren betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines speziellen permanenterregten Elektromotors, nämlich eines Doppelspulenaktormotors, als Antriebseinheit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung.
  • Die sogenannte Grenzflächenabsaugung ist für Tragflächenflugzeuge an sich bekannt. Die Grenzflächenabsaugung hat eine Vermeidung oder zumindest Reduktion sogenannter Randwirbel im Bereich der rückwärtigen Kante der Tragfläche oder der Tragflächen zum Ziel. Dafür wird mittels einer Absaugpumpe Luft in einem Bereich, in dem mit der Ausbildung solcher Randwirbel zu rechnen ist, abgesaugt und an anderer Stelle ausgestoßen.
  • Wenn mittels der Grenzflächenabsaugung Randwirbel verhindert oder zumindest reduziert werden, ergeben sich in Form einer Verringerung des durch solche Randwirbel erzeugten Widerstands verbesserte aerodynamische Eigenschaften des Tragflächenflugzeugs. Diesem Vorteil steht der Nachteil gegenüber, dass sich aufgrund einer zur Grenzflächenabsaugung wirksamen Grenzflächenabsaugvorrichtung das Gesamtgewicht des Tragflächenflugzeugs erhöht. Der durch die verringerten Widerstände erreichten verbesserten Kraftstoffeffizienz steht eine reduzierte Kraftstoffeffizienz aufgrund des zusätzlichen Gewichts entgegen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend davon darin, eine optimierte Grenzflächenabsaugvorrichtung sowie ein Tragflächenflugzeug mit einer solchen Grenzflächenabsaugvorrichtung mit einer hohen Kraftstoffeffizienz anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird mittels einer Grenzflächenabsaugvorrichtung mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Anspruchs sowie mittels eines Tragflächenflugzeugs mit einer solchen Grenzflächenabsaugvorrichtung mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Anspruchs gelöst.
  • Dabei ist bei einer Grenzflächenabsaugvorrichtung für ein Tragflächenflugzeug, welche einen Elektromotor sowie eine mittels des Elektromotors antreibbare Absaugpumpe sowie Luftleitmittel umfasst, welche einen Luftweg zumindest von einer Tragflächengrenzfläche zur Absaugpumpe sowie von der Absaugpumpe zu zumindest einer Ausstoßstelle definieren, vorgesehen, dass als Antriebseinheit ein Elektromotor in Form eines Doppelspulenaktormotors fungiert.
  • Entsprechend ist bei dem Tragflächenflugzeug, das in an sich bekannter Art und Weise zumindest eine Tragfläche aufweist, vorgesehen, dass in der Tragfläche zumindest eine Grenzflächenabsaugvorrichtung wie hier und im Folgenden beschrieben angeordnet ist, nämlich eine Grenzflächenabsaugvorrichtung mit einem Elektromotor in Form eines Doppelspulenaktormotors als Antriebseinheit.
  • Der Vorteil der Verwendung eines Doppelspulenaktormotors als Antriebseinheit für die oder jede Grenzflächenabsaugvorrichtung besteht einerseits in dem günstigen Wirkungsgrad eines nach dem Doppelspulenaktor-Motorkonzept arbeitenden Elektromotors (Doppelspulenaktormotor). Darüber hinaus zeichnet sich ein Doppelspulenaktormotor im Vergleich zu anderen grundsätzlich ebenfalls als Antriebseinheit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung in Betracht kommenden Motoren, insbesondere Elektromotoren, durch eine deutlich geringere Masse aus.
  • Die mit der Grenzflächenabsaugung erreichbaren Verbesserungen der aerodynamischen Eigenschaften eines Tragflächenflugzeugs sowie die vergleichsweise geringe Masse des Doppelspulenaktormotors ermöglichen einen erheblich reduzierten Treibstoffverbrauch beim Betrieb des Tragflächenflugzeugs. Die verbesserte Wirtschaftlichkeit wird ferner durch den hohen Wirkungsgrad des Doppelspulenaktormotors speziell auch im Teillastbetrieb unterstützt, so dass dieser insgesamt weniger Energie benötigt und damit zumindest ein Teil der bisher zum Antrieb einer Grenzflächenabsaugvorrichtung benötigten Energie zusätzlich für den Vortrieb des Tragflächenflugzeugs zur Verfügung steht.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
  • Bei einer Ausführungsform der Grenzflächenabsaugvorrichtung umfasst der Doppelspulenaktormotor auf einer Kreisbahn angeordnete, radial oder tangential magnetisierte Permanentmagnete sowie ebenfalls auf einer Kreisbahn angeordnete und die Permanentmagnete umgreifende Doppelspulen, wobei die Permanentmagnete einem Rotor oder einer Welle der Absaugpumpe der Grenzflächenabsaugvorrichtung zugeordnet sind. Durch die kreisförmige Anordnung der Permanentmagnete und der Doppelspulen ergibt sich beim Betrieb des Doppelspulenaktormotors eine Drehbewegung, die unmittelbar zum Antrieb der Absaugpumpe eingesetzt werden kann. Die Permanentmagnete und die Doppelspulen können dabei in die Absaugpumpe integriert sein, so dass sich eine hochintegrierte Grenzflächenabsaugvorrichtung mit einer in einer Einheit zusammengefassten Absaugpumpe und einem zu deren Antrieb wirksamen Elektromotor, nämlich dem Doppelspulenaktormotor, ergibt.
  • Bei einer Ausführungsform des Tragflächenflugzeugs mit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung mit einem Doppelspulenaktormotor als Antriebseinheit ist vorgesehen, dass sich in der Tragfläche oder in jeweils einer Tragfläche eine Mehrzahl von Grenzflächenabsaugvorrichtungen, insbesondere eine Mehrzahl nebeneinander positionierter Grenzflächenabsaugvorrichtungen, der hier und im Folgenden beschriebenen Art befindet. Eine Mehrzahl von Grenzflächenabsaugvorrichtungen hat den Vorteil, dass jede einzelne Grenzflächenabsaugvorrichtung nur einen Teil der jeweils zur Absaugung vorgesehenen Luft umwälzen muss. Jede einzelne Grenzflächenabsaugvorrichtung kann damit im Vergleich zu einer für die Umwälzung der gesamten abgesaugten Luft zuständigen Grenzflächenabsaugvorrichtung entsprechend kleiner dimensioniert werden. Die damit mögliche kleinere Dimensionierung, speziell eine vergleichsweise geringe Höhe, erleichtert die Integration der Grenzflächenabsaugvorrichtungen in der Tragfläche oder in den Tragflächen.
  • Die mittels der oder jeder Grenzflächenabsaugvorrichtung abgesaugte Luft wird an zumindest einer Ausstoßstelle ausgestoßen. Für die Platzierung einer solchen Ausstoßstelle oder einer Mehrzahl von Ausstoßstellen kommen unterschiedliche Orte in Betracht. Der Bezug auf eine Ausstoßstelle oder eine Mehrzahl von Ausstoßstellen ist dabei so zu verstehen, dass die mittels einer Grenzflächenabsaugvorrichtung abgesaugte Luft an einer Ausstoßstelle oder an mehreren Ausstoßstellen ausgestoßen wird. Bei einer Mehrzahl von Grenzflächenabsaugvorrichtungen, deren abgesaugte Luft jeweils an einer Ausstoßstelle ausgestoßen wird, ergeben sich dann für jede Grenzflächenabsaugvorrichtung eine Ausstoßstelle und insgesamt eine Mehrzahl von Ausstoßstellen.
  • Bei einer Ausführungsform des Tragflächenflugzeugs ist der Ort der Ausstoßstelle oder zumindest einer Ausstoßstelle so gewählt, dass die dort ausgestoßene Luft zur Vortriebsunterstützung wirksam ist. Die Vortriebsunterstützung kann sich dabei ergeben, dass die ausgestoßene Luft Luftwirbel vermeidet oder reduziert, die sich ansonsten im Bereich der Ausstoßstelle bilden. Die Vortriebsunterstützung kann sich zusätzlich oder alternativ auch dadurch ergeben, dass die ausgestoßene Luft gegen die Bewegungsrichtung des Tragflächenflugzeugs ausgestoßen wird und die Ausstoßstelle damit gleichsam als Rückstoßdüse wirksam ist.
  • Bei einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Tragflächenflugzeugs ist die Ausstoßstelle oder zumindest eine Ausstoßstelle zur Stabilisierung des Tragflächenflugzeugs in Bezug auf dessen Hochachse wirksam. Aufgrund der Positionierung der Ausstoßstelle oder zumindest einer Ausstoßstelle kann damit zum Beispiel dem sogenannten Slipstream-Effekt entgegengewirkt werden.
  • Bei einer weiteren zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Tragflächenflugzeugs ist die Ausstoßstelle oder zumindest eine Ausstoßstelle im Bereich der Tragflächenenden platziert. Bekanntlich ergibt sich beim Flug im Bereich der Tragflächenenden eine sogenannte Wirbelschleppe als Luftwirbel, deren kinetische Energie dem Auftrieb erzeugenden Strömungssystem entzogen wird und so ungenutzt verloren geht. Eine Platzierung einer Ausstoßstelle im Bereich der Tragflächenenden und darüber beim Flug ausgestoßene Luft, welche mittels einer Grenzflächenabsaugvorrichtung abgesaugt wurde, hilft solche Luftwirbel zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Der auf diese Weise verringerte aerodynamische Widerstand bewirkt ebenfalls eine Vortriebsunterstützung. Ansonsten kann die Ausstoßstelle oder eine Ausstoßstelle im Bereich der Tragflächenenden auch als Rückstoßdüse fungieren.
  • Sogenannte Winglets an den Tragflächenenden reduzieren bekanntlich die dort sich ansonsten beim Flug ergebende Wirbelschleppe. Eine besondere Ausführungsform eines Tragflächenflugzeugs, das Tragflächen mit Winglets aufweist, besteht darin, dass die Ausstoßstelle oder zumindest eine Ausstoßstelle außen am jeweiligen Winglet platziert ist. Durch die ausgestoßene Luft ergibt sich über die Funktion des Winglets hinaus eine nochmals weitere Reduktion der Wirbelschleppe an den Tragflächenenden.
  • Insgesamt ist die Erfindung auch eine spezielle Verwendung eines Doppelspulenaktormotors, nämlich eine Verwendung eines Doppelspulenaktormotors zum Antrieb einer Absaugpumpe einer zum Betrieb in einem Tragflächenflugzeug bestimmten Grenzflächenabsaugvorrichtung.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen
  • 1 ein Tragflächenflugzeug,
  • 2 einen Querschnitt eines Tragflächenprofils mit sich beim Flug ergebenden Luftströmungen sowie störenden Luftwirbeln,
  • 3 ein Tragflächenprofil wie in 2 mit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung zur Vermeidung oder Reduktion störender Luftwirbel,
  • 4 ein Tragflächenflugzeug wie in 1 mit möglichen Ausstoßstellen für mittels der Grenzflächenabsaugvorrichtung abgesaugte Luft,
  • 5 eine Prinzipdarstellung eines Doppelspulenaktormotors und
  • 6 ein Tragflächenflugzeug mit einer weiteren Ausstoßstelle für mittels der Grenzflächenabsaugvorrichtung abgesaugte Luft.
  • Die Darstellung in 1 zeigt am Beispiel eines Düsenflugzeugs ein Tragflächenflugzeug 10, das in an sich bekannter Art und Weise zumindest eine Tragfläche 12, hier zwei seitliche Tragflächen 12, 14, aufweist. Gezeigt ist ebenfalls ein übliches Heckleitwerk mit einem davon umfassten Seitenleitwerk 16 sowie einem Höhenleitwerk 18. An den Enden der Tragflächen 12, 14 befinden sich optionale Winglets 20.
  • Die Darstellung in 2 zeigt ein Querschnittsprofil einer Tragfläche 12. Ein Tragflächenflugzeug 10 erzeugt bekanntlich mittels der Profilform seiner Tragfläche 12 oder seiner Tragflächen 12, 14 Auftrieb. Dabei wird die anströmende Luft (Luftstrom 22) an der sogenannten Tragflächennase 24 geteilt und entlang einer Unter- und einer Oberseite der Tragfläche 12 geleitet. Das Tragflächenprofil verjüngt sich ab einem Punkt maximaler Profildicke kontinuierlich bis zur Profilhinterkante 26. Die Luftströmung 22 kann dem Verlauf des Tragflächenprofils allerdings nur bedingt folgen. Wünschenswert wäre eine laminar geschichtete Luftströmung 22, wie dies auf der Tragflächenoberseite im Anschluss an die Tragflächennase 24 gezeigt ist. Im hinteren Bereich der Tragfläche 12 löst sich allerdings diese laminare Luftströmung 22 von der Tragfläche 12 ab und aufgrund eines sich dadurch bildenden Unterdrucks zwischen der Luftströmung 22 und der Oberseite der Tragfläche 12 bilden sich Luftwirbel, nämlich sogenannte Randwirbel 28, welche Energie benötigen und damit Widerstand erzeugen.
  • Die Darstellung in 3 zeigt im Vergleich dazu ein Tragflächenprofil wie in 2 mit einer sich an der Tragflächennase 24 aufteilenden und dann entlang der Oberseite und der Unterseite der Tragfläche laminar geschichteten Luftströmung 22. Gezeigt ist also eine Luftströmung 22 ohne Randwirbel 28 im Bereich der Profilhinterkante 26. Die Vermeidung solcher Randwirbel 28 gelingt mittels einer grundsätzlich an sich bekannten Grenzflächenabsaugung und einer dafür vorgesehenen Vorrichtung (Grenzflächenabsaugvorrichtung 30), welche zumindest eine Fördereinheit, also zum Beispiel eine Absaugpumpe 32, und eine Antriebseinheit 34 zu deren Antrieb umfasst.
  • Zu der Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 im engeren Sinne gehören die Absaugpumpe 32, zum Beispiel eine Absaugpumpe 32 in Form einer Vakuumpumpe, und die Antriebseinheit 34. Zu der Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 im weiteren Sinne gehören darüber hinaus Luftleitmittel, nämlich Luftkanäle, insbesondere in Form von Rohren oder dergleichen, zumindest zwischen einer Tragflächengrenzfläche 36 und der Absaugpumpe 32 einerseits sowie zwischen der Absaugpumpe 32 und zumindest einer Ausstoßstelle 38 (4). In der Darstellung in 3 ist ein Luftweg 40, 42, nämlich zum einen ein Luftweg 40 von der Tragflächengrenzfläche 36 zur Absaugpumpe 32 und zum anderen ein Luftweg 42 von der Absaugpumpe 32 zur jeweiligen Ausstoßstelle 38 schematisch vereinfacht in Form der jeweils resultierenden Luftströme eingezeichnet.
  • Die Darstellung in 4 ist im Wesentlichen eine Wiederholung der Darstellung aus 1. Zusätzlich zu der Darstellung in 1 sind die Oberseiten der Tragflächen 12, 14 als Tragflächengrenzflächen 36 bezeichnet, wobei mit Bezug auf die Darstellung in 3 gilt, dass nicht die gesamte Tragflächenoberseite die Tragflächengrenzfläche 36 bildet, an der die Grenzflächenabsaugung mittels der Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 stattfindet, sondern nur ein Abschnitt der Tragflächenoberseite im Bereich der Profilhinterkante 26. Als Ausstoßstelle 38 für die mittels der Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 zur Vermeidung von Randwirbeln 28 im Bereich der Profilhinterkante 26 abgesaugte Luft sind zwei Positionen im Bereich der Winglets 20 bezeichnet. Ein hier bewirkter seitlicher Ausstoß der an der Tragflächengrenzfläche 36 abgesaugten Luft bewirkt eine Reduktion von sich ansonsten im Bereich der Tragflächenenden ergebenden Luftwirbeln. Das Ansaugen und Ausblasen/Ausstoßen der Luft mittels der Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 ist bei einem solchen Luftweg 42 im Innern jeder Tragfläche 12, 14 von der jeweiligen Tragflächengrenzfläche 36 zu einer Ausstoßstelle 38 im Bereich der Winglets 20 in zweifacher Hinsicht zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften des Tragflächenflugzeugs 10 wirksam. Zum einen werden Randwirbel 28 im Bereich der Profilhinterkanten 26 vermieden oder zumindest reduziert. Zum anderen werden Luftwirbel im Bereich der Tragflächenenden vermieden oder zumindest reduziert.
  • Zum Antrieb der Absaugpumpe 32 ist bei dem hier vorgeschlagenen Ansatz ein als Antriebseinheit 34 fungierender und auf dem Doppelspulenaktor-Motorkonzept basierender Elektromotor vorgesehen. Zur Veranschaulichung des Doppelspulenaktor-Motorkonzepts zeigt die Darstellung in 5 in einer perspektivischen Darstellung eine Ansicht einer Mehrzahl von auf einer Kreisbahn angeordneten Permanentmagneten 44 sowie diese umfassende Doppelspulen 46. Das Doppelspulenaktor-Motorkonzept ist zum Beispiel in der EP 1 858 142 A1 beschrieben, auf die für weitere Details verwiesen wird und die, soweit das Motorkonzept und ein nach diesem Konzept realisierter Motor betroffen sind, hiermit vollumfänglich in die hier vorgelegte Beschreibung einbezogen wird.
  • Wie dies bei dem Doppelspulenaktor-Motorkonzept vorgesehen ist, können die radial oder tangential magnetisierten Permanentmagnete 44 in axialer Richtung durch die Doppelspulen 46 hindurchgeführt werden. Korrespondierend mit dem entgegengesetzten Wicklungssinn der beiden Seiten jeder Doppelspule 46 sind auch die Permanentmagnete 44 entgegengesetzt magnetisiert und die Nord- und Südpole eines Permanentmagneten 44 sind jeweils einem Nord- bzw. Südpol eines in Bewegungsrichtung benachbarten Permanentmagneten 44 zugewandt. Die Permanentmagnete 44 sind an einem hier nicht separat gezeigten Rotor und die Doppelspulen 46 an einem ebenfalls nicht separat gezeigten Stator eines Doppelspulenaktormotors angebracht und letztere zu einem zum Beispiel dreisträngigen Ständer zusammengefasst.
  • Auch wenn in der Darstellung in 5 nur die kreisförmig angeordneten Permanentmagnete 44 und die entlang derselben Kreisbahn angeordneten Doppelspulen 46 gezeigt sind, also die einen konkreten Rotor und einen konkreten Stator bildenden Einzelheiten nicht gezeigt sind, ist die Anordnung in 5 insgesamt mit der Bezugsziffer 34 als Antriebseinheit 34 bezeichnet. Die Permanentmagnete 44 sind nämlich zum Beispiel an einem Rotor, insbesondere einem Rotor in Form eines Lüfterrads der Absaugpumpe 32 angebracht, zum Beispiel an den Enden der Lüfterflügel oder an einem die Enden der Lüfterflügel verbindenden kreisförmigen Außenring um das Lüfterrad. Die Permanentmagnete 44 sind dabei sowie auch bei jeder anderen, vergleichbaren Anordnung innerhalb der Absaugpumpe 32 angebracht und die die Permanentmagnete 44 umgreifenden Doppelspulen 46 sind ebenfalls innerhalb der Absaugpumpe 32 angebracht. Ein separater Rotor und eine separater Stator sind damit nicht in jedem Falle erforderlich. Stattdessen können die Absaugpumpe 32 und der als Antriebseinheit 34 fungierende Doppelspulenaktormotor als bauliche Einheit ausgeführt sein, so dass Absaugpumpe 32 und Antriebseinheit 34 zusammen und hochintegriert in der Tragfläche 12, 14 platzierbar sind. Auf dieser Basis rechtfertigt sich auch die Bezeichnung der Kombination der Permanentmagnete 44 und der Doppelspulen 46 als Antriebseinheit 34 gemäß der Darstellung in 5.
  • Die Darstellung in 6 zeigt zur Veranschaulichung einer im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß 4 alternativ oder zusätzlich in Betracht kommenden Ausstoßstelle 38 für die an einer Tragflächengrenzfläche 36 mittels einer Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 abgesaugte Luft ein Tragflächenflugzeug 10 in Form eines Propellerflugzeugs. Bei der gezeigten Ausführungsform des Propellerflugzeugs als sogenannter Hochdecker kann dessen Tragfläche 12 als eine Tragfläche 12 aufgefasst werden. Auf beiden Seiten des Rumpfs erfolgt im Bereich der Tragflächengrenzflächen 36 mittels einer hier nicht gezeigten Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 (siehe 3) ein Absaugen von Umgebungsluft zur Vermeidung oder Reduktion von Randwirbeln 28. Die abgesaugte Luft wird an einer Ausstoßstelle 38 auf einer Seite des Seitenleitwerks 16 ausgestoßen. Damit wird dem sogenannten Slipstream-Effekt entgegengewirkt. Zur Veranschaulichung des Slipstream-Effekts sind in der Darstellung in 6 eine Hochachse H des Tragflächenflugzeugs 10 und eine Drehrichtung R von dessen Propeller eingezeichnet. Aufgrund der Rotation des Propellers ergibt sich ein kreisförmiger Luftstrom L um den Rumpf des Tragflächenflugzeugs 10. Dieser trifft seitlich auf das Seitenleitwerk 16 und führt damit zu einer Drehung (Gieren) des Tragflächenflugzeugs 10 um dessen Hochachse H. Die Ausstoßstelle 38 befindet sich auf der in der Darstellung in 6 verdeckten Seite des Seitenleitwerks 16 (die Bezugslinie läuft dementsprechend nur bis zur Kante des Seitenleitwerks 16). Dort mittels der Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 ausgestoßene Luft wirkt dem aufgrund des Slipstream-Effekts resultierenden Gieren entgegen. Auch bei einer solchen Ausstoßstelle 38 ergibt sich mittels der Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 ein zweifacher Nutzen. Zum einen werden durch das Absaugen der Luft im Bereich der Tragflächengrenzflächen 36 dort sich ansonsten bildende Randwirbel 28 vermieden oder zumindest reduziert. Zum anderen werden eine störende und aufgrund des Slipstream-Effekts resultierende Gierneigung oder Gierbewegung vermieden oder zumindest ebenfalls reduziert sowie eine Stabilisierung des Tragflächenflugzeugs 10 in Bezug auf dessen Hochachse H (Gierachse) erreicht. Im Ergebnis ist auch bei einer solchen Ausstoßstelle 38 eine Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften des Tragflächenflugzeugs 10 erreicht.
  • Die anhand der Darstellungen in 4 und 6 erläuterten Ausstoßstellen 38 können auch kombiniert werden, derart, dass mittels einer Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 ein Ausstoß der abgesaugten Luft sowohl im Bereich der Winglets 20 wie auch im Bereich des Seitenleitwerks 16 erfolgt. Zusätzlich oder alternativ können für die im Bereich der Tragflächengrenzflächen 36 abgesaugte Luft auch eine oder mehrere Ausstoßstellen 38 so platziert sein, dass sie zur Vortriebsunterstützung des Tragflächenflugzeugs 10 wirksam sind und damit gleichsam als Rückstoßdüsen fungieren. Als Ort für solche Ausstoßstellen 38 (Rückstoßdüsen) kommen das Heck des Tragflächenflugzeugs 10 und/oder die Tragflächenenden in Betracht. Die Ausstoßstellen 38 (Rückstoßdüsen) sind dann gegen die Flugrichtung nach hinten gewandt.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Nach dem hier offenbarten Ansatz wird eine Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 für ein Tragflächenflugzeug 10 angegeben, welche einen Elektromotor in Form eines Doppelspulenaktormotors 34, eine mittels des Elektromotors/ Doppelspulenaktormotors 34 antreibbare Absaugpumpe 32 und Luftleitmittel, die einen Luftweg 40, 42 von zumindest einer Tragflächengrenzfläche 36 zur Absaugpumpe 32 sowie von der Absaugpumpe 32 zu zumindest einer Ausstoßstelle 38 oder zumindest Abschnitte solcher Luftwege 40, 42 definieren, umfasst. Des Weiteren werden ein Tragflächenflugzeug 10 mit einer solchen Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 und schließlich die Verwendung eines Doppelspulenaktormotors 34 als Antriebseinheit 34 einer Grenzflächenabsaugvorrichtung 30 angegeben.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Tragflächenflugzeug
    12
    Tragfläche
    14
    Tragfläche
    16
    Seitenleitwerk
    18
    Höhenleitwerk
    20
    Winglet
    22
    Luftstrom / Luftströmung
    24
    Tragflächennase
    26
    Profilhinterkante
    28
    Randwirbel
    30
    Grenzflächenabsaugvorrichtung
    32
    Absaugpumpe
    34
    Antriebseinheit / Doppelspulenaktormotor
    36
    Tragflächengrenzfläche
    38
    Ausstoßstelle
    40
    Luftweg
    42
    Luftweg
    44
    Permanentmagnet
    46
    Doppelspule
    R
    Propellerdrehrichtung
    H
    Hochachse
    L
    kreisförmiger Luftstrom
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1858142 A1 [0032]

Claims (9)

  1. Grenzflächenabsaugvorrichtung (30) für ein Tragflächenflugzeug (10) umfassend einen Elektromotor, eine mittels des Elektromotors antreibbare Absaugpumpe (32) sowie Luftleitmittel, welche einen Luftweg (40, 42) von zumindest einer Tragflächengrenzfläche (36) zur Absaugpumpe (32) sowie von der Absaugpumpe (32) zu zumindest einer Ausstoßstelle (38) definieren, gekennzeichnet durch, einen Elektromotor in Form eines Doppelspulenaktormotors (34).
  2. Grenzflächenabsaugvorrichtung (30) nach Anspruch 1, wobei der Doppelspulenaktormotor (34) auf einer Kreisbahn angeordnete, radial oder tangential magnetisierte Permanentmagnete (44) sowie ebenfalls auf einer Kreisbahn angeordnete und die Permanentmagnete (44) umgreifende Doppelspulen (46) umfasst, wobei die Permanentmagnete (44) einem Rotor oder einer Welle der Absaugpumpe (32) zugeordnet sind.
  3. Tragflächenflugzeug (10) mit zumindest einer Tragfläche (12, 14) sowie einer in der Tragfläche (12, 14) angeordneten Grenzflächenabsaugvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2.
  4. Tragflächenflugzeug (10) nach Anspruch 3, mit einer Mehrzahl von in der Tragfläche (12, 14) nebeneinander positionierten Grenzflächenabsaugvorrichtungen (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2.
  5. Tragflächenflugzeug (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Ausstoßstelle (38) oder zumindest eine Ausstoßstelle (38) zur Vortriebsunterstützung wirksam ist.
  6. Tragflächenflugzeug (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Ausstoßstelle (38) oder zumindest eine Ausstoßstelle (38) zur Stabilisierung des Tragflächenflugzeugs (10) in Bezug auf dessen Hochachse wirksam ist.
  7. Tragflächenflugzeug (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Ausstoßstelle (38) oder zumindest eine Ausstoßstelle (38) im Bereich der Tragflächenenden platziert ist.
  8. Tragflächenflugzeug (10) nach Anspruch 7, mit Tragflächen (12, 14) mit Winglets (20), wobei die Ausstoßstelle (38) oder zumindest eine Ausstoßstelle (38) am jeweiligen Winglet (20) platziert ist.
  9. Verwendung eines Doppelspulenaktormotors (34) zum Antrieb einer Absaugpumpe (32) einer zum Betrieb in einem Tragflächenflugzeug (10) bestimmten Grenzflächenabsaugvorrichtung (30).
DE102015209678.5A 2015-05-27 2015-05-27 Grenzflächenabsaugvorrichtung für ein Tragflächenflugzeug, Tragflächenflugzeug mit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung und Verwendung eines Doppelspulenaktormotors als Antriebseinheit einer Grenzflächenabsaugvorrichtung Withdrawn DE102015209678A1 (de)

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