DE102018100230A1 - KATANA - flying wing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt einen Flugapparat mit mindestens zwei Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerken, wobei in und/oder an den Tragflächen schwenkbar ausgebildete Hybrid-Zusatztriebwerke angeordnet sind und zwischen den Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerken und den Hybrid-Zusatztriebwerken Verbindungen über Schub-/Abzweigklappen bestehen, dies ermöglicht senkrechte Start- und Landemanöver des Flugapparates/Nurflüglers.The invention describes a flying machine with at least two main hybrid "M2K" rebel main engines, wherein in-board and / or on the wings pivotable hybrid boosters are arranged and interconnections between the mainstream Hybrid M2K "Rebel" engines and the hybrid boost engines. / Abzweigklappen exist, this allows vertical takeoff and landing maneuvers of the flying apparatus / flying wing.
Description
Die Erfindung betrifft einen „KATANA - Nurflügler“ der geeignet ist, herkömmliche Flugzeuge und / oder Helikopter zu ersetzen. Bei Helikoptern kann man dann auf die riesigen, sehr stoßempfindlichen und gefährlichen Haupt sowie Heck - Rotoren verzichten.The invention relates to a "KATANA flying wing" which is suitable for replacing conventional aircraft and / or helicopters. With helicopters you can do without the huge, very impact - sensitive and dangerous main and rear rotors.
Die Erfindung ist anwendbar im Flugzeugbau beispielsweise von Nurflüglern mit mindestens zwei Haupttriebwerken.The invention is applicable in aircraft construction, for example, flying wings with at least two main engines.
Die Haupttriebwerke werden im Folgenden als Hybrid M2K „Rebell - Triebwerke“ bezeichnet. „Rebell -Triebwerk“ bedeutet: kompletes verzicht auf bis dato vohandenes Fan - Rad mit Schaufeln - Blättern beim bis dato typischen Fan -Triebwerk.The main engines are referred to below as Hybrid M2K "Rebel engines". "Rebell engine" means: completely dispenses with the previous fan - wheel with shovels - leaves in the typical fan engine.
Deren Funktion übernimmt unsere bereits patentierte Erfindung
Durch Verzicht auf das Fan - Rad, werden dank Hybrid M2K Anwendung folgende Vorteile für das Hybrid M2K „Rebell -Triebwerk“ möglich:
- - Funktion als Windturbine wo gerade die M2K selbst zum Turbinen - Rotor wird, wo die zwei Funktionen werden immer wieder abwechselnd / nach Pendel - Art / auftretten wie: erst Windturbinen Phase, dann Kerosin-Verbrennungs Phase, weiter folgt wieder Windturbinen Phase, usw. etc.
- - Gemeinsame Welle des Triebwerks wird an Stelle von jetzigen Fan - Rad getrennt, hier wird eine Getriebe-Einheit eingebaut / bekanntes Produkt von Pratt & Whitney / als nächstes weiter in Triebwerk -Turbinen Richtung wird ein Elektromotor / Elektro - Generator montiert, der ermöglicht reines Elektro-Betrieb des Hybrid M2K „Rebell -Triebwerkes“.
- - Gewicht und Größe wird nach unten korigiert,
- - Bis dato Enorme Fan - Rad bzw. Schaufeln - Blätter Herstellung Kosten werden senken,
- - Kerosin Verbrauch wird gesenkt,
- Function as a wind turbine where the M2K itself becomes the turbine rotor, where the two functions are repeated alternately / pendulum - type / such as: first wind turbine phase, then kerosene combustion phase, then wind turbine phase, etc. Etc.
- - Joint shaft of the engine is disconnected instead of current fan wheel, here is a gear unit installed / known product of Pratt & Whitney / next in the engine - turbine direction, an electric motor / electric generator is mounted, which allows pure Electric operation of the hybrid M2K "rebel engine".
- - weight and size will be corrected downwards,
- - Hitherto Enormous fan - wheel or blades - blades manufacturing costs will lower,
- - kerosene consumption is lowered
Nurflügler sind Flugapparate, bei welchen der Gesamtkörper des Flugapparates im Wesentlichen durch die Tragflächen von nur zwei Flügel gebildet wird. Derartige Flugapparate sind sowohl im zivilen, als auch im militärischen Bereich einsetzbar.Flying wings are flying machines in which the entire body of the flying apparatus is essentially formed by the wings of only two wings. Such aircraft can be used both in the civilian as well as in the military field.
Ein derartiges, ähnliches als Nurflügler ausgebildetes Flugzeug ist in der
Mit der
Die Funktion vom Fan-Rad übernimmt die erwähnte patentierte Schutzvorrichtung; diese wird weiter genannt: Multifunktionale Katana-Kuppel /M2K. Damit wird die M2K zum Hauptteil von dem „Rebell“-Triebwerk.The function of the fan wheel adopts the mentioned patented protection device; this is further named: Multifunctional Katana dome / M2K. This makes the M2K the main part of the "rebel" engine.
Weiter werden an dieser Stelle zwischen den Bezugszeichen
- - Triebwerk-Getriebe, und als nächstes und letztes vor der Turbine mit Verdichter wird ein Elektro-Motor/-Generator montiert (z. B.: Neben Elektro-Motor/-Generator o. Ä.) des „Rebell“-Triebwerks mit Hybrid-Funktion oder rein elektrischem Betrieb.
- - Engine gearbox, and next and last before the turbine with compressor, an electric motor / generator is mounted (eg: In addition to electric motor / generator or similar) of the "rebel" engine with hybrid Function or purely electrical operation.
Der Begriff „Rebell“-Triebwerk bedeutet, dass mit dem erfindungsgemäßen Triebwerk-Design rebellieren wir de facto gegen die gegenwärtige Bauweise von „Fan“-Triebwerken, vor allem gegen deren enorme Herstellungskosten, Empfindlichkeit auf Vogel- oder Drohnen-Schlag, etc.The term "rebel" engine means that with the engine design of the present invention, we are in fact rebelling against the current design of "fan" engines, especially against their enormous manufacturing costs, susceptibility to bird or drone strike, etc.
Ein Fan-Rad ist bei unserem Hybrid-„Rebell“-M2K-Triebwerk nicht mehr vorhanden.A fan wheel is no longer available on our hybrid "Rebell" M2K engine.
An seiner Stelle soll als erstes vor der Verschraubungsstelle von beiden Wellen eine Getriebe-Einheit eingebaut werden.In its place to be installed first of the screwing of both shafts a gear unit.
Als Nächstes auf der Triebwerks-Welle in Richtung nach Innen, Rechts, d. h. in Richtung Triebwerks-Turbine, in dem Verdichter wird sich unser Elektromotor/-Generator finden, um die Hybrid-Funktion des „Rebell“-Triebwerks zu ermöglichen.Next, on the engine shaft, toward inward, right, d. H. in the direction of engine turbine, in the compressor will find our electric motor / generator to enable the hybrid function of the "rebel" engine.
Die Haupttriebwerke werden im Folgenden auch als Hybrid M2K „Rebell“-Triebwerke bezeichnet.The main engines are also referred to below as Hybrid M2K "Rebell" engines.
„Rebell“-Triebwerk bedeutet also kompletter Verzicht auf bis dato bei den gegenwärtigen Fan-Triebwerken vorhandenes: Fan-Rad des Fan-Triebwerks mit Schaufeln-Blättern.Thus, the "rebel" engine means a complete abandonment of fan engines up to now with fan blades.
Durch Verzicht auf das Fan-Rad werden dank Hybrid-M2K-Anwendung folgende Vorteile für das Hybrid-M2K-„Rebell“-Triebwerk möglich:
- - Funktion als Windturbine, wo gerade die M2K selbst zum Wind-Turbinen-Rotor wird, wo die zwei Funktionen immer wieder abwechselnd nach Pendel-Art auftreten wie: erst Windturbinenphase, dann Kerosin-Verbrennungsphase, weiter folgt wieder Windturbinenphase, usw. etc.
- - Gemeinsame Welle des Triebwerks wird an Stelle vom jetzigen Fan-Rad getrennt, hier wird eine Getriebe-Einheit eingebaut - bekanntes Produkt z. B.: von Pratt & Whitney, als Nächstes weiter in Triebwerk-Turbinen-Richtung wird ein Elektromotor/-Generator montiert, der ermöglicht reinen Elektro-Betrieb des Hybrid M2K „Rebell“-Triebwerkes.
- - Gewicht wird nach unten korrigiert,
- - die bis dato enormen Fan-Rad bzw. Schaufel-Blätter Herstellungskosten werden gesenkt,
- - Kerosin Verbrauch wird gesenkt,
- - M2K-Schutzvorrichtung funktioniert in Rotationsbewegung versetzt, sodass auf die Schutzvorrichtung auftreffende Körper durch die Fliehkraft aufprallen und weggeschleudert werden. Die Rotation kann dabei synchron oder asynchron zur Rotation des Flugzeugtriebwerkes mit der gleichen oder unterschiedlichen Drehzahl und in der gleichen oder entgegengesetzten Drehrichtung erfolgen.
- - Function as a wind turbine, where the M2K itself becomes a wind turbine rotor, where the two functions occur alternately by pendulum-type: first wind turbine phase, then kerosene combustion phase, then wind turbine phase, etc. etc.
- - Joint shaft of the engine is separated instead of the current fan-wheel, here is a gear unit installed - known product z. Next, in the engine-turbine direction, an electric motor / generator is mounted by Pratt & Whitney, allowing for pure electric operation of the Hybrid M2K "Rebell" engine.
- - weight is corrected downwards,
- - the enormous fan-wheel or blade-leaves production costs are reduced,
- - kerosene consumption is lowered
- - M2K guard works in rotational motion so that bodies impacting the guard are impacted by centrifugal forces and thrown out. The rotation can be synchronous or asynchronous to the rotation of the aircraft engine at the same or different speed and in the same or opposite direction of rotation.
Weiterentwicklungen dieser Vorrichtungen dienen einer effektiven Elektroenergieerzeugung und -nutzung. Hierbei ist die drehbar angeordnete kuppelförmige Schutzvorrichtung über eine Welle mit einer Welle des Flugzeugtriebwerkes verbunden, und die Wellen wirken mit einem Generator und/oder einem Elektromotor zusammen.Further developments of these devices serve for the effective generation and use of electrical energy. Here, the rotatable dome-shaped protective device is connected via a shaft with a shaft of the aircraft engine, and the waves cooperate with a generator and / or an electric motor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flugapparat zu schaffen, welcher sowohl im herkömmlichen Flugbetrieb als auch als Senkrechtstarter betrieben werden kann und einen rationellen und effektiven Flugbetrieb ermöglicht.The invention has for its object to provide a flying apparatus, which can be operated both in conventional flight operations and as a whiz starter and allows a rational and effective flight operation.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im Patentspruch
Die vorliegende Erfindung realisiert ein völlig neuartiges Antriebssystem für Flugapparate wie beispielsweise Nurflügler, in dem in und/oder an den Tragflächen schwenkbar ausgebildete Hybrid-Zusatztriebwerke angeordnet sind und zwischen den Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerken und den Hybrid-Zusatztriebwerken eine Verbindung über Schub-/Abzweigklappen besteht. Dieses neuartige Antriebssystem ermöglicht die senkrechte Start- und/oder Landefunktion und wird auch als Hybrid-Indirekter-Verdichter bzw. als Hybrid-Zusatztriebwerk bezeichnet, weil deren Funktion und Arbeit dem Verdichter in der Turbine des bis dato üblichen Fantriebwerks gleich ist.The present invention realizes a completely novel propulsion system for flying apparatus such as flying wings, in which pivotable hybrid boosters are arranged in and / or on the wings, and connect between the mainstream Hybrid M2K "Rebel" engines and the hybrid boost engines. / Branch flaps exists. This novel drive system allows the vertical take-off and / or landing function and is also referred to as hybrid indirect compressor or as a hybrid auxiliary engine, because their function and work is the compressor in the turbine of the hitherto conventional fan engine is the same.
Der Schub der Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerke wird somit zumindest teilweise auf die Hybrid-Indirekter-Verdichter bzw. die Hybrid-Zusatztriebwerke geleitet und treibt diese an. Jedes der erfindungsgemäßen Hybrid M2K „Rebell“-Triebwerke sowie Hybrid-Zusatztriebwerke trägt den Zusatz Hybrid, weil zwecks Elektroenergieerzeugung diese Triebwerke jeweils mit einem Generator und/oder Elektromotor ausgestattet sind, um rein elektrischen Antrieb zu ermöglichen.The thrust of the hybrid M2K "rebel" main engines is thus at least partially directed to the hybrid indirect compressors and the hybrid thrusters and drives them. Each of the inventive hybrid M2K "rebel" engines and hybrid auxiliary engines carries the addition hybrid, because for the purpose of electric power generation these engines are each equipped with a generator and / or electric motor to allow purely electric drive.
Allerdings gibt es Unterschiede zwischen diesen beiden Triebwerken.However, there are differences between these two engines.
Bei dem Hybrid M2K „Rebell“- Triebwerk wird durch Software-Programm Regelung in bestimmten Flug-Phasen M2K des „Rebell“-Triebwerks zur reinen Windturbine, Der Kerosin-Verbrennungsprozess wird für eine Weile ausgesetzt.The hybrid M2K "rebel" engine becomes pure wind turbine through software program control in certain flight phases M2K of the "rebel" engine, The kerosene combustion process is suspended for a while.
Diese Abschalt-Phasen werden in Pendel-Art immer wieder folgen. Während des Fluges. vorhandene kinetische Energie des Nurflüglers wird neben der schon bekannten SchutzFunktion des Hybrid M2K „Rebell“-Triebwerksüber den gesamten Flugzeit genutzt zur Elektroenergieerzeugung, deren Überkapazität gespeichert wird in dem Elektro-Energie Speicher-System.These shutdown phases will follow in pendulum fashion again and again. During the flight. existing kinetic energy of the flying wing is used in addition to the already known protection function of the hybrid M2K "rebel" engine over the entire flight time for electric power generation, the excess capacity is stored in the electric energy storage system.
Die zweite Art ist, die reine Elektro-Energie aus dem Elektro-Energie-Speicher-System dazu zu nutzen, das Gemisch von Kaltluft und Abgasen so zur verdichten, dass unter den Zusatztriebwerken einer Art von senkrechten Luft-Säulen entstehen, die den Flugapparat tragen können, d. h. beim Aufsteigen/Start-Vorgang oder Absetzen/bei der Landung. Reiner Elektro-Betrieb ist ebenso möglich dank der eigenen Generator und/oder Elektromotor-Einheit.The second way is to use the pure electric energy from the electric energy storage system to condense the mixture of cold air and exhaust gases so as to create under the thrusters a kind of vertical air pillars supporting the flying apparatus can, d. H. when ascending / starting or landing / landing. Pure electrical operation is also possible thanks to its own generator and / or electric motor unit.
Zur Realisierung einer stärkeren Antriebsleistung ist es möglich, im Heck des Flugapparates ein weiteres Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerk anzuordnen. Die Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerke und/oder die Hybrid-Zusatztriebwerke umfassen Elektromotor-/-Generatoreinheiten, welche entweder der Elektroenergieerzeugung oder der Erzeugung zusätzlicher Antriebskraft dienen. Die Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerke und/oder die Hybrid-Zusatztriebwerke sind mit kuppelförmigen Schutzvorrichtungen versehen, um das Eindringen von Körpern, Drohnen, Gegenständen oder Vögeln in die Flugzeug Fantriebwerke wirkungsvoll zu verhindern.In order to realize a stronger driving power, it is possible to arrange another hybrid M2K "rebel" main engine in the rear of the flying apparatus. The hybrid M2K "Rebel" main engines and / or the hybrid boost engines include electric motor / generator units which serve either to generate electric power or to generate additional driving power. The Hybrid M2K "Rebel" main engines and / or the hybrid boost engines are provided with dome-shaped guards to effectively prevent the ingress of bodies, drones, objects or birds into the aircraft fan engines.
Die Hybrid-Zusatztriebwerke sind mit Synchron-Elektromotoren versehen, welche dem Verdrehen der Hybrid-Zusatztriebwerke dienen. Durch die Synchron-Elektromotoren ist eine Verdrehung um bis zu 360° möglich. Durch die Verdrehung wird die Schubrichtung der zusätzlichen Hybrid-Triebwerke verändert bis hin zur Schubumkehr.The hybrid boost engines are equipped with synchronous electric motors, which serve to rotate the hybrid boost engines. Due to the synchronous electric motors is a rotation around to possible to 360 °. By twisting the thrust direction of the additional hybrid engines is changed up to the thrust reverser.
Damit wird es möglich, den Flugapparat/Nurflügler in dem Luftraum von der Fluggeschwindigkeit auf die praktisch 0 km/h zur senkrechten Landung in kürzester Zeit zu bringen.This makes it possible to bring the flying apparatus / flying wing in the airspace from the airspeed to the practically 0 km / h for vertical landing in the shortest possible time.
Der Nurflügler kann dann den Helikoptern ähnlich senkrecht landen, womit keine Landesowie Startbahnen mehr benötigt werdenThe flying wing can then land vertically similar to helicopters, which means that no landing land and runways are needed anymore
Die Hybrid M2K „Rebell“- Haupttriebwerke können regulierbare und/oder verstellbare Steuerdüsen aufweisen, welche im Auspuffbereich der Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerke angeordnet sind. Durch die Verstellung der Steuerdüsen ist es möglich, Richtungsänderungen des Flugapparates vorzunehmen. Die innere Oberfläche des Auspuffbereiches ist mit Nanopartikeln beschichtet, um entstehende Hitze zu mindern.The mainstream Hybrid M2K "Rebel" engines may have adjustable and / or adjustable control nozzles located in the exhaust area of the mainstream hybrid M2K "Rebel" engines. By adjusting the control nozzles, it is possible to make changes in direction of the flying apparatus. The inner surface of the exhaust area is coated with nanoparticles to reduce heat generated.
Die Steuerdüsen können die Leitwerke, insbesondere das Höhenleitwerk und das Seitenleitwerk, unterstützen. In bestimmten Ausführungsvarianten ist es sogar möglich, die Leitwerke durch die Steuerdüsen zu ersetzen.The control nozzles can support the tail units, in particular the tailplane and the rudder. In certain embodiments, it is even possible to replace the tail units by the control nozzles.
An den äußeren Enden der Tragflächen können Black-Box Datenspeichereinrichtungen angeordnet sein.Black-box data storage devices may be located at the outer ends of the wings.
Alle Oberflächen des Flugapparates können +/- ¼ Kugeldellen oder +/- ¼ Kugelbögen aufweisen, welche der Reduzierung des Luftwiderstandes dienen.All surfaces of the flying apparatus can have +/- ¼ ball dents or +/- ¼ ball bends, which serve to reduce air resistance.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments shown at least partially in the figures.
Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung durch einen Nurflügler mit Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerken und Hybrid-Zusatztriebwerken in waagerechter Richtung, -
2 eine Schnittdarstellung durch den Flugapparat in senkrechter Richtung, -
3 eine Darstellung unterschiedlicher Schubrichtungen der Hybrid-Zusatztriebwerke, -
4 eine Ausführungsvariante mit einer größeren Anzahl von Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerken und Hybrid-Zusatztriebwerken.
-
1 A sectional view of a flying wing with hybrid M2K "Rebel" main engines and hybrid boosters in a horizontal direction, -
2 a sectional view through the aircraft in the vertical direction, -
3 a representation of different thrust directions of the hybrid thrusters, -
4 a variant with a larger number of hybrid M2K "Rebel" main engines and hybrid boost engines.
Wie aus
Im Heck des Flugapparates ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein weiteres Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerk 1c angeordnet, welches jedoch nicht in Verbindung steht mit den Hybrid-Zusatztriebwerken. Seine Antriebsleistung ist jedoch sehr wichtig beim horizontalen Flug und der Realisierung der Geschwindigkeit. Durch die ebenfalls vorhandenen AbgasAustritts-Steuerdüse wird die Steuerung des Nurflügers bezüglich der Höhen- und/oder Seitenleitwerke unterstützt.In the rear of the flying apparatus in the present embodiment, another hybrid M2K "rebel"
Die Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerke
Die Hybrid M2K „Rebell“-Haupttriebwerke
Außen an den Tragflächen
In der
Der Querschnitt des Cockpits
Alle drei Stellungen der Hybrid-Zusatztriebwerke
Um die Spannweite des Nurflüglers zu mindern auf dem Flugplatz bzw. Flugzeugträger, wird ein bereits bei Kampf-Jets bekannter Klapp-Flügel Mechanismus angewendet.To reduce the wingspan of the flying wing on the airfield or aircraft carrier, a well-known folding-wing mechanism is already used in combat jets.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Modifikation der Mittel und Merkmale der Erfindung weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments shown here. Rather, it is possible to realize by modification of the means and features of the invention, further embodiments without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a, 1b1a, 1b
- Rebell-HaupttriebwerkRebel main engine
- 2a, 2b2a, 2b
- Tragflächenwings
- 3a, 3b, 3c3a, 3b, 3c
- Hybrid-ZusatztriebwerkHybrid thruster
- 3d, 3e3d, 3e
- Hybrid-ZusatztriebwerkHybrid thruster
- 4a, 4b, 4c4a, 4b, 4c
- Schub-AbzweigklappenPush-branch flaps
- 55
- HeckRear
- 66
- „Rebell“-Haupttriebwerk"Rebel" -Haupttriebwerk
- 77
- Elektromotor-/GeneratoreinheitElectric motor / generator unit
- 88th
- Schutzvorrichtungguard
- 99
- ElektrosynchronmotorElectric synchronous motor
- 1010
- Steuerdüsencontrol jets
- 1111
- Auspuffbereichexhaust area
- 1212
- Black-Box-DatenspeichereinrichtungBlack-box data storage device
- 1313
- Cockpitcockpit
- 1414
- Haupttankmain tank
- 1515
- Abwurffunktionejector
- 1616
- Teleskopfahrwerktelescopic chassis
- 1717
- Luft-Flex-Oval-ReifenAir Flex Oval tire
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014111836 C1 [0004, 0008]DE 102014111836 C1 [0004, 0008]
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