DE102018116154B4

DE102018116154B4 - Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018116154B4
Application number: DE102018116154.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2022-09-01
Anticipated expiration: 2038-07-05
Also published as: DE102018116154A1

Abstract

Luftfahrzeug (10) mit folgenden Merkmalen:- das Luftfahrzeug (10) weist einen Propeller (11), eine Tragfläche (12) und einen kreisbogenförmig profilierten Mantel (13, 14) auf und- der Mantel (13, 14) ist zumindest teilweise beweglich gelagert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- der Propeller (11) ist an einer Kante der Tragfläche (12) positioniert, welche keinen geschlossenen Mantel zulässt, und- ein notwendiger Anteil des Mantels (13, 14) ist in der verbleibenden Tragfläche (12) untergebracht und wird bei Bedarf um eine senkrecht zur Drehachse des Rotors stehende Achse ausgeklappt, um den Mantel (13, 14) umlaufend zu schließen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, senkrecht start- und landefähiges (vertical take-off and landing, VTOL) Luftfahrzeug.
Als VTOL wird in der Luft- und Raumfahrttechnik sprachübergreifend jedwede Art von Flugzeug, Drohne oder Rakete bezeichnet, welche die Fähigkeit besitzt, im Wesentlichen senkrecht und ohne Start- und Landebahn abzuheben und wieder aufzusetzen. Dieser Sammelbegriff wird nachfolgend in einem weiten Sinne verwendet, der nicht nur Starrflügelflugzeuge mit Tragflächen, sondern ebenso Drehflügler wie Hub-, Trag-, Flugschrauber und Hybride wie Verbundhub- oder Kombinationsschrauber sowie Wandelflugzeuge einschließt. Erfasst seien des Weiteren Luftfahrzeuge mit der Fähigkeit, auf besonders kurzen Strecken zu starten und zu landen (short take-off and landing, STOL), auf kurzen Strecken zu starten, aber senkrecht zu landen (short take-off and vertical landing, STOVL) oder senkrecht zu starten, aber horizontal zu landen (vertical take-off and horizontal landing, VTHL).
DE 698 06 807 T2 offenbart einen Nachrüstsatz kippbarer Rotoren oder Mantelstromtriebwerke, die teils an den Flügelecken angeordnet werden. Die Hauptmotoren werden somit nicht wie bei älteren VTOL nach oben oder unten gekippt, sondern verbleiben in ihrer horizontalen Stellung, während die zusätzliche Leistung für Senkrechtstart und -landung von den Zusatzrotoren oder -Schaufelblättern erbracht wird.
US 3 494 707 A schlägt ein „Rotafix“-Wandelflugzeug vor, das faltbare Rotoren mit je zwei Rotorblättern aufweist, wobei die Faltachse konzentrisch zur Rotorwelle ist.
CN 106 516 110 A beschreibt ein amphibisches VTOL mit faltbaren Rotorblättern. Die Rotoren sind hier außerhalb der Tragflächen angeordnet.
CN 206 797 726 U diskutiert eine modulare VTOL-Drohne mit klappbaren (siehe 9) Rotoren an den Flügelkanten. Die Propeller sind hier stets senkrecht zu den Tragflächen ausgerichtet und werden mit diesen für Start und Landung gekippt.
DE 10 2014 213 215 A1 und CN 107 074 358 A offenbaren jeweils den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die aerodynamischen Eigenschaften des Propellers gegenüber einem lediglich partiellen Mantel zu verbessern.
Die Erfindung stellt zur Lösung dieses Problems ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, im obigen Sinne senkrecht start- und landefähiges Luftfahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.
Ein Vorzug dieser Lösung liegt darin, dass der gleichsam „schließbare“ Mantel die aerodynamischen Eigenschaften des Propellers gegenüber einem lediglich partiellen Mantel verbessert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann das Luftfahrzeug etwa mit abgeknickten oder gar wahlweise abknickbaren Tragflächen ausgestattet sein. Eine entsprechende Variante vergrößert die im Horizontalflug wirksame Flügelfläche, ohne aber die Standfläche des Luftfahrzeuges auszudehnen.
Ferner mag das Luftfahrzeug über ein schnell ladbares Batteriesystem verfügen, welches die Antriebsenergie für Senkrechtstart und -landung sowie Horizontalflug bereitstellt und eine kurzfristige Aufladung des Luftfahrzeuges im Stand ermöglicht.
Zum Antrieb des Luftfahrzeuges können hierbei mehrere Mantelpropeller (ducted fans) auch unterschiedlicher Größe zum Einsatz kommen, wie sie abseits der Luftfahrttechnik etwa von Luftkissenfahrzeugen oder Sumpfbooten bekannt sind. Das den Propeller umgebende zylindrische Gehäuse vermag in einer derartigen Ausführungsform die Schubverluste infolge von Verwirbelungen an den Blattspitzen beträchtlich zu reduzieren. Geeignete Mantelpropeller mögen horizontal oder vertikal ausgerichtet, zwischen beiden Stellungen schwenkbar ausgeführt oder aus aerodynamischen Gründen im Horizontalflug durch Lamellen (louvers) abgedeckt sein. Zudem ist eine reine Horizontalschuberzeugung mittels feststehender Mantelpropeller denkbar.
Schließlich kommt - neben einem vorzugsweise vollautonomen Betrieb des Luftfahrzeuges - bei hinreichender Qualifikation auch die Einräumung einer manuellen Kontrolle an den menschlichen Piloten in Betracht, was der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größtmögliche Flexibilität in der Handhabung verleiht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

1 zeigt die erste Draufsicht eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges.
2 zeigt eine zweite, detailliertere Draufsicht des Luftfahrzeuges.

Die 1 und 2 illustrieren in ihrer Zusammenschau die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges (10).
Wie 1 veranschaulicht, verfügt das Luftfahrzeug (10) gemäß der vorliegenden Ausführungsform über einen Propeller (11) mit beweglichen Rotorblättern, der an einer Kante der Tragfläche (12) positioniert ist, welche keinen geschlossenen Mantel zulässt.
Als erfindungswesentliches Merkmal wird hier ein ausfahrbarer Mantel (13, 14) vorgeschlagen, dessen Funktionsweise nunmehr anhand der 2 erläutert sei. Der notwendige Anteil des Mantels (13, 14) ist in der verbleibenden Tragfläche (12) untergebracht und wird bei Bedarf in der abbildungsgemäß mit dem Bezugszeichen 15 markierten Richtung ein- oder mehrteilig ausgefahren oder um eine senkrecht zur Drehachse des Rotors stehende Achse ausgeklappt, um den Mantel (13, 14) umlaufend zu schließen.

Claims

Luftfahrzeug (10) mit folgenden Merkmalen: - das Luftfahrzeug (10) weist einen Propeller (11), eine Tragfläche (12) und einen kreisbogenförmig profilierten Mantel (13, 14) auf und - der Mantel (13, 14) ist zumindest teilweise beweglich gelagert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Propeller (11) ist an einer Kante der Tragfläche (12) positioniert, welche keinen geschlossenen Mantel zulässt, und - ein notwendiger Anteil des Mantels (13, 14) ist in der verbleibenden Tragfläche (12) untergebracht und wird bei Bedarf um eine senkrecht zur Drehachse des Rotors stehende Achse ausgeklappt, um den Mantel (13, 14) umlaufend zu schließen.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der notwendige Anteil des Mantels (13, 14) ist entlang eines Kreisbogenabschnittes um einen feststehenden Mittelpunkt beweglich und - der Kreisbogenabschnitt weist einen Mittelpunktswinkel von etwa 180° auf.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Drehachse verläuft parallel zu einer Gierachse des Luftfahrzeuges (10) und - der Mittelpunkt liegt im Wesentlichen auf der Drehachse.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) weist einen vollelektrischen Antrieb auf.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst abgeknickte oder abknickbare Tragflächen.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst ein schnell ladbares Batteriesystem.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst waagerecht feststehende Mantelpropeller für Start und Landung.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug (10) weist Lamellen auf und - die waagerechten Mantelpropeller sind mittels der Lamellen wahlweise abdeckbar.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst senkrecht feststehende Mantelpropeller zum Erzeugen eines Vortriebes.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) ist wahlweise vollautonom steuerbar.