DE102016014136A1

DE102016014136A1 - Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug mit Dreiecks Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102016014136A1
Application number: DE102016014136.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Derzeit sind als senkrecht startende Flugzeuge meißtens Drehflügeler wie Helicopter oder Quadrocopter oder deren Verwanten wie zb Tricopter oder Hexacopter bekannt. Sie erzeugen Ihren Auftrieb nur durch drehung der Rotoren oder Propeller, was auf längere Distanzen viel Energieaufwendiger ist als bei Tragflächenflugzeugen.Flugzeuge mit Tragflächen und Antrieb benötigen eine Startbahn, Rampe oder werden mit der Hand geworfen (im Modellflug) um damit auf die benötigte Geschwindigkeit beschleunigen,sie erzeugen ihren Auftrieb primär durch Anströmung der Tragflächen, sie benötigen jedoch zur Landung immer ein entsprechenden Platz um die Geschwindigkeit abzubauen.Die Aufgabe des Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug mit Tragflügel und Dreiecks Antriebsanordnung ist es mit wenig Platzbedarf Starten und Landen zu können, und im Vorwärtsflug eine im vergleich zu den Drehflüglern höhere Geschwindigkeit zu erreichen und eine höhere Nutzlast tragen zu können.Die Erfindung betrifft ein Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug mit mindestens einem Rumpf und mindestens einer Tragfläche, 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und/oder Strahlantriebe, sie sind schwenkbar ausgeführt, sie können sowohl Schub zum Kurz und Senkrechtstarten (Auftrieb) und auch in Flugrichtung (Vortrieb) liefern.Um das Drehmoment auszugleichen und um das Flugzeug zum Beispiel auf der Stelle drehen zu können ist das Flugzeug mit einer seitlichen Verstellmöglichkeit der Rotoren und / oder Strahlantriebe ausgestattet.Das Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug kann dort eingesetzt werden wo nur wenig Platz zum Starten und zum Landen vorhanden ist, jedoch eine grössere Flugstrecke und / oder eine grössere Nutzlast schnell transportiert werden muss.Das Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug kann bemannt oder unbemannt betrieben werden und kann zum Transport von Personen und Lasten, oder zur Erdbeobachtung aus der Luft eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug mit mindestens einem Rumpf und mindestens einer Tragfläche. Es hat 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe die ausserhalb des Flugrumpfes und ausserhalb der Tragflächen in einer sogenannten Dreiecks-anordnung angebracht sind und die alle gemeinsam für den senkrechten und kurzen Start sowie für den Vorwärtsflug verwendet werden können.
Stand der Technik:
Derzeit werden als senkrecht startende Flugzeuge meißtens Drehflügeler wie Helicopter oder Quadrocopter oder deren Verwanten wie zb Tricopter oder Hexacopter verwendet welche sehr vielfältig einsetzbar sind und auf engstem Raum starten, landen und manövrieren können. Sie erzeugen ihren Auftrieb nur durch drehung der Rotoren oder Propeller, was auf längere Distanzen viel Energieaufwendiger ist als bei Tragflächenflugzeugen.
Vorteile sind bei den sogenannten Coptern wie zb Tricopter, Quadrocopter oder Hexacopter (Unbemannt) das sie durch die Stabilisierunselektronik im Vergleich zu einem Tragflächenflugzeug relativ einfach zu starten und zu steuern sind. Problematisch ist beim Ausfall einer der Rotoren oder des Antriebs sind sie meißtens nicht mehr steuerbar.Einzelne Entwicklungen sind auch Flugzeuge mit einer oder mehr Tragflächen die zum Senkrechtstarten 4 Propeller wie ein Quadrocopter angebracht haben jedoch benötigen sie zum Vorwärtsflug einen oder mehrere zusätzlichen Antriebe.
Flugzeuge mit Tragflächen haben ihre Vorteile bei längeren Distanzen, hoher Nutzlast und meisstens guter aerodynamischer Eigenstabilität. Sie benötigen jedoch eine Startbahn, Rampe oder werden mit der Hand geworfen (im Modellflug) und damit auf die benötigte Geschwindigkeit beschleunigt,sie erzeugen ihren Auftrieb primär durch Anströmung der Tragflächen, sie benötigen jedoch zur Landung immer ein entsprechenden Platz um die Geschwindigkeit abzubauen.
Aufgabenstellung:
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zur gründe, ein Flugzeug zu erschaffen das einerseits schnell ist im Vorwärtsflug, anderrerseits senkrecht Starten und Landen kann oder mindestens Kurzstart und Kurzlande fähig ist, eine gewisse Nutzlast sicher tragen kann, gut zu steuern ist auch bei stärkerem Wind und noch sicher zu Boden gleiten kann bei Antriebsausfall. Desweiteren sollen die Antriebseinheiten Vortrieb zum Vorwärtsflug und auch wahlweise Auftrieb zum Senkrechten Start oder Landung beziehungsweise zum Kurzstarten und Landen leisten können.
Meine Erfindung:
ist ein Flugzeug mit mindestens einem Rumpf, einer oder mehr Tragflächen und 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren angetrieben durch Verbrennungs oder Elektromotoren und / oder Strahlantriebe wie in der vereinfachten und schnematisch dargestellten Ansichten 1 bis 8 dargestellt.
Die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe sind schwenkbar ausgeführt, sie können sowohl Schub zum Kurz und Senkrechtstarten (Auftrieb) und auch in Flugrichtung (Vortrieb) liefern, sie sind sowohl auch seitlich verstellbar das sie auch ein Drehen des Flugzeugs um die Hochachse ermöglichen.
Stabilisiert wird die Fluglage bei dem Senkrechtstart, Schweben sowie bei der Landung durch ein elektronisches Stabilisierungssystem (ist Stand der Technik) was auf den Auftrieb der Rotoren so steuert das die Lage des Flugzeugs im Schwebeflug und langsamen Vorwärtsflug entsprechend eigenstabil ist.
Der senkrechte Start (Vstol) und Landung des Flugzeugs:
Zum starten steht das Flugzeug horizontal auf einer flachen Ebene auf dem Fahrwerk oder den Kufen. Zum Senkrechtstarten werden die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe so gestellt das sie Auftrieb liefern, der Schub wird erhöht und das Flugzeug hebt somit senkrecht ab.
Nach dem senkrechten Start werden die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe in Flugrichtung gestellt so das sie Vortrieb liefern, das Flugzeug nimmt Geschwindigkeit auf, der Tragflügel beginnt durch die Vorwärtsbewegung Auftrieb zu liefern und das Flugzeug beginnt den Vorwärtsflug wie ein Konvertionelles Flugzeug.
Zur Landung wird die Fluggeschwindigkeit so weit reduziert so das der Tragflügel noch sicher Auftrieb liefert, jetzt werden die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe so gestellt das sie Auftrieb liefern und das Flugzeug die Geschwindigkeit weiter reduzieren kann bis es in den Schwebeflug übergeht und senkrecht auf einer flachen Ebene auf dem Fahrwerk oder den Kufen landen kann.
Der Kurzstart des Flugzeugs:
Zum starten steht das Flugzeug horizontal auf dem Fahrwerk oder den Kufen auf einer flachen Ebene mit ausreichender Länge in Startrichtung um einen Kurzstart durchzuführen. Zum Kurzstart werden die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe so gestellt das sie Auftrieb und Vortrieb liefern und das Flugzeug hebt somit nach einem kurzem Rollweg ab. Vorteil dabei ist es das mehr Nutzlast an Bord geladen werden kann als die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe an Auftrieb liefern können da der Tragflügel bei Vorwärtsbewegung Auftrieb leistet.
Nach dem Kurzstart werden die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe in Flugrichtung gestellt so das sie Vortrieb liefern, das Flugzeug nimmt weiter Geschwindigkeit auf, der Tragflügel beginnt durch die Vorwärtsbewegung Auftrieb zu liefern und das Flugzeug beginnt den Vorwärtsflug wie ein konvertionelles Flugzeug.
Zur Kurzstreckenlandung werden die 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantrieben so gestellt das sie Auftrieb und Vortrieb liefern und das Flugzeug somit die Fluggeschwindigkeit reduzieren kann und auf einer sehr kurzen Landestrecke landet. Vorteil dabei ist es das dabei das Flugzeuggewicht über dem der Schubkraft der 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und /oder Strahlantriebe liegen kann.
Zusammenfassung:
Das erfindungsgemäße Flugzeug mit 3 oder mehr Rotoren und / oder Strahlantrieben ist ein Fluggerät was einerseits auf engstem Raum senkrecht starten und landen kann, auch kurzstartfähig ist, aber auch schnell grössere Distanzen abfliegen kann als herkömmliche vergleichbare Senkrechtstarter, und bei Ausfall eines oder mehrerer Antriebe zur Erde gleiten kann. Das Flugzeug besitzt 3 oder mehr aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe, sie sind schwenkbar ausgeführt, sie können sowohl Schub zum Kurz und Senkrechtstarten (Auftrieb) und auch in Flugrichtung (Vortrieb) liefern.
Um das Drehmoment auszugleichen und um das Flugzeug zum Beispiel auf der Stelle drehen zu können ist das Flugzeug mit einer seitlichen Verstellmöglichkeit der Rotoren und / oder Strahlantriebe ausgestattet. Ein weiterer grosser Vorteil von der seitlichen Verstellmöglichkeit der Rotoren und / oder Strahlantriebe ist es das dass Flugzeug sich seitlich und auf der Stelle besser manövrieren lässt ohne das sich das Flugzeug selber um die Rollachse drehen muss zum Beispiel bei langsamer Fluggeschwindigkeit und Seitenwind wie bei dem Quadrocopter oder dem Helicopter. Ein drehen um die Rollachse seitlich zur Windrichtung im Langsamflug und im Schwebeflug ist bei dem Flugzeug mit Tragfläche ein Nachteil da der Seitenwind auf oder unter den Tragflügel drücken kann und dann ein starkes Gegenmoment (zb. mit Querruder, Seitenruder oder seitlichen angebrachten Rotoren) erzeugt werden muss um das Flugzeug ncht abkippen zu lassen
Figurenliste

1- 8 Zeigt das Flugzeug mit 3 oder mehr Rotoren und / oder Strahlantriebe vereinfacht und schnematisch Dargestellt in der Draufsicht und in der Seitenansicht. Die Dreiecks-anordnung ist zur Veranschaulichung als gedachtes grau gestricheltes Dreieck „D1“ in der Zeichnung 1 bis 8 in der Draufsicht auf das Flugzeug gezeichnet, die Tragflügel sind als „TF" gekennzeichnet, der Rumpf ist als „R1" gekennzeichnet, die aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe sind als „E1, E2 und E3" gekennzeichnet
1 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren in der Konfiguration zum senkrechten Start (Vstol), wobei alle Antriebseinheiten Auftrieb zum Abheben erzeugen
Fig: 2 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren in der Konfiguration zum Vorwärtsflug, mit nach vorn geschwenkten Rotoren, wobei alle Antriebseinheiten Vortrieb für den Vorwärtsflug erzeugen
3 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren und Delta Tragflügeln in der Konfiguration zum senkrechten Start, wobei alle Antriebseinheiten Auftrieb zum Abheben erzeugen
4 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren und Delta Tragflügeln in der Konfiguration zum Vorwärtsflug,mit nach vorn geschwenkten Rotoren, wobei alle Antriebseinheiten Vortrieb für den Vorwärtsflug erzeugen
Fig: 5 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren und / oder Strahlantriebe in der Konfiguration zum senkrechten Start, wobei alle Antriebseinheiten Auftrieb zum Abheben erzeugen, die beideren hinteren Antriebseinheiten sind Strahlantriebe.
6 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren und / oder Strahlantriebe in der Konfiguration zum Vorwärtsflug,mit nach vorn geschwenkten Rotoren und / oder Strahlantriebe, wobei alle Antriebseinheiten Vortrieb für den Vorwärtsflug erzeugen, die beideren hinteren Antriebseinheiten sind Strahlantriebe.
7 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren und / oder Strahlantriebe und Delta Tragflügeln in der Konfiguration zum senkrechten Start (Vstol), wobei alle Antriebseinheiten Auftrieb zum Abheben erzeugen, die beideren hinteren Antriebseinheiten sind Strahlantriebe.
8 Zeigt das Flugzeug vereinfacht und schnematisch Dargestellt mit 3 oder mehr Rotoren und / oder Strahlantriebe und Delta Tragflügeln in der Konfiguration zum Vorwärtsflug,mit nach vorn geschwenkten Rotoren und / oder Strahlantriebe, wobei alle Antriebseinheiten Vortrieb für den Vorwärtsflug erzeugen, die beideren hinteren Antriebseinheiten sind Strahlantriebe.

Claims

Richtet sich auf ein Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug. Es ist dadurch gekennzeichnet das es aus einem Rumpf und mindestens einer Tragfläche besteht welche einen aerodynamischen Flug ermöglicht. Das Flugzeug ist weiter dadurch gekennzeichnet das 3 oder mehr Aerodynamisch wirkenden Rotoren und / oder Strahlantriebe ausserhalb des Flugrumpfes und ausserhalb der Tragflächen in einer sogenannten Dreiecks-anordnung angebracht sind, diese Dreiecks-anordnung ist zur Veranschaulichung als gedachtes grau gestricheltes Dreieck „D1“ in der Zeichnung 1 bis 8 in der Draufsicht auf das Flugzeug gezeichnet, in jeder der 3 Ecken des Dreiecks befindet sich eine oder 2 Rotoreinheiten und / oder Strahlantriebe, wobei Ecke Nr „E1“ sommit Rotor 1 vorne am Bug kennzeichnet, Ecke Nr „E2“ hinten links am Flugzeug kennzeichnet und Ecke Nr „E3“ hinten rechts am Flugzeug kennzeichnet ähnlich den schnematisch dargestellten Ausführungsbeispielen 1-8. Das erfindungsgemäße Flugzeug kann als Hoch-, Mittel-, Tief oder Mehrfachdecker ausgeführt sen.
Richten sich auf ein Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug nach dem Anspruch 1, das auch dadurch gekennzeichnet das sich diese 3 Rotoreinheiten und / oder Strahlantriebe sowohl Schub zum Senkrechtstarten (Auftrieb) oder in Flugrichtung (Vortrieb) oder beides zum Kurzstart liefern können da diese schwenkbar um die Nickachse von dem Flugzeug ausgeführt sind.
Richten sich auf ein Kurz oder Senkrecht startendes Flugzeug nach dem Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet das sich die 3 Rotoreinheiten und / oder Strahlantriebe sich im Schwebeflugmodus und bei Kurzstart und Landung sich seitlich um die Rollachse von dem Flugzeug schwenken können um ein Drehmoment ausgleichen zu können, ein drehen um die Hochachse zu ermöglichen und auch seitliches Bewegen ohne das Flugzeug selber um die Flugzeug Rollachse zu bewegen zu müssen.
Kurz und Senkrecht startendes Flugzeug nach Anspruch 1 und Anspruch 2 und mindestens einer Tragfläche und ähnlich dem schematisch Dargestellten Ausführungsbeispiel 1. Das Flugzeug ist auch dadurch gekennzeichnet das Rotoreinheit in der Ecke E1 vorne ausserhalb des Rumpfes an einem Ausleger am Bug des Flugzeugs angebracht ist, die zweite Rotoreinheit und / oder Strahlantrieb ist in der Ecke E2 links an dem Flugzeugs an einem Ausleger angebracht, die dritte Rotoreinheit und / oder Strahlantrieb ist in der Ecke E3 rechts an dem Flugzeugs an einem Ausleger angebracht.
Kurz und Senkrecht startendes Flugzeug nach Anspruch 1 und Anspruch 2 und ähnlich dem den schnematisch Dargestellten Ausführungsbeispiel 3 . Das Flugzeug ist auch dadurch gekennzeichnet das mindestens eine Delta Tragfläche angebracht ist. Das Flugzeug ist weiter dadurch gekennzeichnet die Rotoreinheit in der Ecke E1 vone ausserhalb des Rumpfes an einem Ausleger am Bug des Flugzeugs angebracht, die zweite Rotoreinheit und / oder Strahlantrieb in der Ecke E2 ist links am Heck des Flugzeugs an einem Ausleger hinter der Tragfläche angebracht, die dritte Rotoreinheit und / oder Strahlantrieb in der Ecke E3 ist rechts am Heck des Flugzeugs an einem Ausleger hinter der Tragfläche angebracht.
Kurz und Senkrecht startendes Flugzeug nach Anspruch 1 und Anspruch 2 und mindestens einer Tragfläche und ähnlich dem schnematisch Dargestellten Ausführungsbeispiel 5 . Das Flugzeug ist auch dadurch gekennzeichnet das Rotoreinheit in der Ecke E1 vorne ausserhalb des Rumpfes an einem Ausleger am Bug des Flugzeugs angebracht ist, die zweite Rotoreinheit und / oder Strahlantrieb in der Ecke E2 links am Heck des Flugzeugs an einem Ausleger angebracht ist, die dritte Rotoreinheit und/oder Strahlantrieb in der Ecke E3 rechts am Heck des Flugzeugs an einem Ausleger angebracht ist.
Kurz und Senkrecht startendes Flugzeug nach Anspruch 1 und Anspruch 2 und ähnlich dem den schnematisch Dargestellten Ausführungsbeispiel 7. Das Flugzeug ist auch dadurch gekennzeichnet das mindestens eine Delta Tragfläche angebracht ist. Das Flugzeug ist weiter dadurch gekennzeichnet das die Rotoreinheit in der Ecke E1 vone ausserhalb des Rumpfes an einem Ausleger am Bug des Flugzeugs angebracht ist, die zweite Rotoreinheit und / oder Strahlantrieb in der Ecke E2 ist links am Heck des Flugzeugs an einem Ausleger hinter der Tragfläche angebracht ist, die dritte Rotoreinheit und / oder Strahlantrieb in der Ecke E3 ist rechts am Heck des Flugzeugs an einem Ausleger angebracht ist.