DE102018116161A1

DE102018116161A1 - Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018116161A1
Application number: DE102018116161.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Fuerstner
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) umfasst eine Passagierkabine (11) und eine Batterie (12); und die Passagierkabine (11) oder die Batterie (12) ist entlang einer Nickachse des Luftfahrzeuges (10) verschiebbar gelagert.

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).
W02017021391A1 schlägt ein VTOL-Luftfahrzeug mit Kipprotoren und einer insbesondere im Rumpf vorgesehenen Masse vor, die während der horizontalen Ausrichtung der Rotoren entlang der Längsachse des Luftfahrzeuges derart bewegbar ist, dass der Gesamtmassenschwerpunkt zu jedem Zeitpunkt auf der resultierenden Schubachse liegt, sodass das Luftfahrzeug „momentfrei“ ist.
W02015022711A1 offenbart ein VTOL-Fahrzeug mit schwenkbaren Rotoren und einer Masse, mit der der Schwerpunkt des VTOL-Fahrzeugs verlagert werden kann, indem sie während des vertikalen Abhebens derart positioniert wird, dass der Massenschwerpunkt auf der Schubachse der Rotoren liegt.
Ein vergleichbares VTOL-Luftfahrzeug ist aus EP2551190A1 bekannt. Dieses VTOL-Luftfahrzeug benötigt Rotoren mit zyklischer Rotorblattverstellung, um unerwünschten Nick-Impulsen entgegenzuwirken.
Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, im obigen Sinne senkrecht start- und landefähiges Luftfahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.
Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der Eröffnung neuer Möglichkeiten in der Formgestaltung erfindungsgemäßer Luftfahrzeuge. Ein weiterer Vorteil liegt in deren höherer (einstellbarer) Flugstabilität.
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 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.
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 den Längsschnitt eines Luftfahrzeuges bei Senkrechtstart oder -landung.
2 zeigt einen entsprechenden Längsschnitt des Luftfahrzeuges im Reiseflug.

Die 1 und 2 illustrieren in ihrer Zusammenschau die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges (10).
Während der in 1 veranschaulichen VTOL-Phase besteht hinsichtlich der Stabilität des Luftfahrzeuges (10) die Anforderung, dass der Schwerpunkt möglichst identisch mit dem Zentrum der Schubvektoren (13) der - zeichnerisch hier nicht dargestellten - Auftriebsrotoren ist.
Im Horizontalflug gemäß 2 jedoch soll der Schwerpunkt vor dem Auftriebsschwerpunkt der Tragfläche liegen, sodass das Luftfahrzeug (10) bei einem Defekt des Horizontalantriebs stabil nach unten gleitet und nicht etwa durch Abkippen nach hinten einen Strömungsabriss erleidet. Diese konkurrierenden Anforderungen können z. B. durch eine längs verschiebbare Batterie (12) oder Passagierkabine (11) erfüllt werden. Das verschieblich gelagerte Bauteil sollte eine hinreichend große Masse aufweisen, um eine messbare Wirkung auf den Schwerpunkt des Luftfahrzeuges (10) zu erzielen.
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

WO 2017021391 A1 [0003]
WO 2015022711 A1 [0004]
EP 2551190 A1 [0005]

Claims

Luftfahrzeug (10), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug (10) umfasst eine Passagierkabine (11) und eine Batterie (12) und - die Passagierkabine (11) oder die Batterie (12) ist entlang einer Nickachse des Luftfahrzeuges (10) verschiebbar gelagert.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Passagierkabine (11) ist verschiebbar gelagert.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Batterie (12) ist verschiebbar gelagert.
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 - die waagerechten Mantelpropeller sind mittels der Lamellen wahlweise abdeckbar und - die verstellbaren Lamellen können durch Schubumlenkung auch der Steuerung dienen.
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.