DE102018116155A1

DE102018116155A1 - aircraft

Info

Publication number: DE102018116155A1
Application number: DE102018116155.7A
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: 2020-01-09

Abstract

Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug (10) mit den folgenden Merkmalen bereit: Das Luftfahrzeug (10) weist einen elektrothermischen Wandler (11) auf; und der Wandler (11) ist eingerichtet, Wärme von einer kalten Oberfläche (13) auf eine warme Oberfläche (12) zu leiten.

The invention provides an aircraft (10) with the following features: the aircraft (10) has an electrothermal converter (11); and the transducer (11) is arranged to conduct heat from a cold surface (13) to a warm surface (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, senkrecht start- und landefähiges (vertical take-off and landing, VTOL) Luftfahrzeug.The present invention relates to an aircraft, in particular a fully electric, vertical take-off and landing (VTOL) aircraft.

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).In the aerospace industry, VTOL refers to any type of aircraft, drone or rocket that has the ability to take off and put back on essentially vertically and without a runway. This collective term is used in a broad sense below, which includes not only fixed-wing aircraft with wings, but also rotary-wing aircraft such as helicopters, gyroplanes, flight screwdrivers and hybrids such as compound helicopters or combination screwdrivers and convertible aircraft. Also included are aircraft with the ability to take off and land on particularly short distances (short take-off and landing, STOL), take off on short distances but land vertically (short take-off and vertical landing, STOVL). or take off vertically, but land horizontally (vertical take-off and horizontal landing, VTHL).

Gemäß DE102006046114A1 wird eine Kühlanordnung zur Kühlung eines Wärmekörpers für ein Luftfahrzeug geschaffen. Die Kühlanordnung weist ein Peltierelement mit einer Warmseite und einer Kaltseite auf. Ferner weist die Kühlanordnung einen Wärmekörper auf. Der Wärmekörper ist in wärmeleitendem Kontakt mit der Kaltseite des Peltierelements angeordnet. Die Warmseite des Peltierelements ist eingerichtet, Wärmeenergie an eine Luftfahrzeugstruktur abzugeben, sodass der Wärmekörper gekühlt wird.According to DE102006046114A1 A cooling arrangement for cooling a heat body for an aircraft is created. The cooling arrangement has a Peltier element with a warm side and a cold side. Furthermore, the cooling arrangement has a heat body. The heat body is arranged in heat-conducting contact with the cold side of the Peltier element. The warm side of the Peltier element is set up to deliver thermal energy to an aircraft structure so that the heat body is cooled.

JPH0268496A schlägt zum selben Zweck vor, Gleichstrom an mehrere Peltier-Elemente derart anzulegen, dass sie Wärme auf der Seite des Druckluftströmungsweges absorbieren und auf der Seite des Stauluftströmungsweges abgeben.For the same purpose, JPH0268496A proposes to apply direct current to a plurality of Peltier elements in such a way that they absorb heat on the side of the compressed air flow path and emit it on the side of the ram air flow path.

JP2002115926A schließlich lehrt, die Kühlung für den Kondensator der Kabinen-Klimaanlage unter Verwendung einer Peltier-Vorrichtung durchzuführen, wobei die erforderliche elektrische Energie von Solarzellen entnommen, die auf dem Vorfeld des Flugplatzes und dem Rumpf des Flugzeugs vorgesehen sind. JP2002115926A finally teaches to perform cooling for the condenser of the cabin air conditioning system using a Peltier device, the required electrical energy being taken from solar cells provided on the apron of the airfield and the fuselage of the aircraft.

Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, im obigen Sinne senkrecht start- und landefähiges Luftfahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.The invention provides an aircraft, in particular a fully electric aircraft capable of vertical takeoff and landing in the above sense, according to independent claim 1.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der eröffneten Wahlfreiheit zwischen einer Klimatisierung ohne einen mechanischen Kältekreislauf und einer Beheizung ohne klassische Wasserkreisläufe.One advantage of this solution is the freedom of choice between air conditioning without a mechanical refrigeration cycle and heating without classic water cycles.

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.Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims. For example, the aircraft can be equipped with kinked or even optionally kinkable wings. A corresponding variant increases the wing area effective in horizontal flight, but without extending the footprint of the aircraft.

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.Furthermore, the aircraft may have a quickly chargeable battery system which provides the drive energy for vertical take-off and landing as well as horizontal flight and enables the aircraft to be charged at short notice when stationary.

Zum Antrieb des Luftfahrzeuges können hierbei anstelle freifahrender Rotoren 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.Instead of free-running rotors, several ducted fans (also of different sizes) can be used to drive the aircraft, as are known apart from aeronautical engineering, for example from hovercraft or sump boats. In such an embodiment, the cylindrical housing surrounding the propeller can considerably reduce the thrust losses due to turbulence at the blade tips. Suitable jacketed propellers may be aligned horizontally or vertically, designed to be pivotable between the two positions, or covered in horizontal flight by louvers for aerodynamic reasons. In addition, pure horizontal thrust generation by means of fixed jacket propellers is conceivable.

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.Finally - in addition to preferably fully autonomous operation of the aircraft - with sufficient qualification, manual control can also be given to the human pilot, which gives the device according to the invention the greatest possible flexibility in handling.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

1 zeigt schematisch die Kühlung eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges.
2 zeigt schematisch die Beheizung eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges.

An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below.

1 shows schematically the cooling of an aircraft according to the invention.
2 shows schematically the heating of an aircraft according to the invention.

Die Figuren illustrieren in ihrer Zusammenschau die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges (10) mit Peltier-Klimatisierung. Das Luftfahrzeug (10) ist an luftüberströmten Flächen mit Peltier-Elementen (11) ausgestattet, von denen aus Gründen der Vereinfachung lediglich eines zeichnerisch dargestellt ist.The figures illustrate the structural features of a preferred embodiment of the aircraft according to the invention ( 10 ) with Peltier air conditioning. The aircraft ( 10 ) is on surfaces overflowed with air with Peltier elements ( 11 ), of which only one is shown in the drawing for reasons of simplification.

Je nach Bedarf befinden diese Elemente (11) sich im Kühlbetrieb - das heißt die unerwünschte Wärme wird hier gemäß 1 nach außen abgeführt - oder im Heizbetrieb - das heißt die Wärme wird, wie in 2 gezeigt, gleichsam auf die Innenseite der Kabine „gepumpt“. Es versteht sich, dass dieser Ansatz auf andere Land- oder Luftfahrzeuge übertragen werden mag, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. These elements are located as required ( 11 ) in cooling mode - that is, the unwanted heat is here according to 1 dissipated to the outside - or in heating mode - that is, the heat is as in 2 shown, as it were “pumped” onto the inside of the cabin. It is understood that this approach may be applied to other land or aircraft without departing from the scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102006046114 A1 [0003]
JP 2002115926 A [0005]

Claims

Aircraft (10), characterized by the following features: - The aircraft (10) has an electrothermal transducer (11) and - The transducer (11) is set up to apply heat from a cold surface (13) to a warm surface (12) conduct.

Aircraft (10) after Claim 1 , characterized by the following features: - the converter (11) is a Peltier element (11) with an outer and an inner surface (12, 13) and - the aircraft (10) is set up, one optionally from the outer surface to the inner surface or to generate electrical current flow through the element (11) from the inner surface to the outer surface.

Aircraft (10) after Claim 1 or 2 , characterized by the following feature: - the transducer (11) is integrated in a surface of the aircraft (10) over which air flows.

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized by the following feature: - the aircraft (10) has a fully electric drive.

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 4 , characterized by the following feature: - the aircraft (10) comprises kinked or kinkable wings.

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized by the following feature: - the aircraft (10) comprises a rapidly chargeable battery system.

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized by the following feature: - the aircraft (10) comprises horizontally fixed jacket propellers for take-off and landing.

Aircraft (10) after Claim 7 , characterized by the following features: - the aircraft (10) has fins and - the horizontal jacket propellers can optionally be covered by means of the fins.

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized by the following feature: - the aircraft (10) comprises vertically fixed jacket propellers for generating propulsion.

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized by the following feature: - the aircraft (10) can optionally be controlled fully autonomously.