DE102018116172A1

DE102018116172A1 - Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018116172A1
Application number: DE102018116172.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bender; Thorsten Kühn; Guan Chew
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 eine doppelwandige Außenhaut (11) mit einem Hohlraum (12) auf; und der Hohlraum (12) ist derart nach außen geöffnet, dass Frischluft den Hohlraum (12) durchströmen kann.

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).
DE19700182A1 offenbart ein Luftfahrzeug mit einem als aerostatischem Auftriebskörper ausgebildeten Rumpf sowie am Rumpf angelenkten, mit Propellern versehenen Antriebseinheiten bildenden kombinierten Auftriebs- und Vortriebseinrichtungen, die jeweils zwischen einer Auftriebsposition, in der die jeweilige Propellerrotationsebene horizontal und die die jeweilige Propellerwelle beaufschlagende Abtriebswelle des zugeordneten Antriebs vertikal gelegen sind, und einer Vortriebsposition, in der die jeweilige Propellerrotationsebene vertikal und die die jeweilige Propellerwelle beaufschlagende Abtriebswelle des zugeordneten Antriebs horizontal gelegen sind, kippbar sind. Dabei können beheizbare Abschnitte der Rumpfhülle doppelwandig ausgebildet sein und von Warmluft oder einem anderen bezüglich der Rumpfumgebung wärmeren Gas bedarfsweise durchströmt werden. Hierzu kann entweder die Abwärme der Triebwerke eingesetzt werden oder es können zusätzliche unabhängige Heizeinrichtungen vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung soll eine wirkungsvolle Enteisung der Rumpfhülle und damit einen sicheren Schlecht-Wetter-Betrieb des Luftfahrzeugs bewirken.
W02001072588A1 beschreibt ein lenkbares Luftschiff mit einem pneumatisch gestützten, einem halbstarren oder einem starren, düsenförmigen Hohlkörper, der einen aerodynamisch profilierten Windkanal umschließt und die Mantelfläche einer - sich von einem ringförmigen Bug bis zu einem ringförmigen Heck erstreckenden - Düse bildet, die sich in Fahrtrichtung zur Schiffsmitte oder zum Heck hin verjüngt, wobei das Triebwerk im Bereich der maximalen Verjüngung angeordnet ist. Als Tragwerk mit der größtmöglichen Steifigkeit wird eine doppelwandige Fachwerkröhre vorgeschlagen, bei der der Windkanal von einer Fachwerkröhre und die Außenfläche des Luftschiffskörpers ebenfalls von einer Fachwerkröhre gebildet werden.
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 darin, dass Luft den Hohlraum der Außenhaut durchströmt. Dadurch wird der Innenraum und insbesondere die Kabine gekühlt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann der Kanal in der Außenhaut so ausgeführt werden, dass aerodynamischer Auftrieb erzeugt wird. Etwaige Tragflächen des Luftfahrzeuges werden auf diese Weise in ihrer Wirkung unterstützt.
Solche Tragflächen können beispielsweise abgeknickt oder gar wahlweise abknickbar ausgestaltet 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 der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die Figur zeigt die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges.
Die einzige Figur illustriert die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges (10).
Das Luftfahrzeug (10) weist erkennbar eine doppelwandige Außenhaut (11) mit einem Hohlraum (12) auf, welcher - zeichnerisch in dieser Perspektive nicht dargestellt - derart nach außen geöffnet ist, dass er zumindest im Horizontalflug des Luftfahrzeuges (10) von Frischluft durchströmt wird. Die Außenhaut (11) ist hierbei in dünnwandiger Leichtbauweise ausgeführt, sodass ihr Gewicht durch die doppelte Wandung gegenüber einer herkömmlichen Außenhaut nicht wesentlich erhöht wird.
Vorzugsweise bildet der Hohlraum (12) hierbei einen Kanal (12) dergestalt, dass die den Kanal (12) durchströmende Frischluft zur Unterseite des Luftfahrzeuges (10) abgelenkt wird und diesem somit aerodynamischen Auftrieb verleiht.
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

DE 19700182 A1 [0003]
WO 2001072588 A1 [0004]

Claims

Luftfahrzeug (10), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug (10) weist eine doppelwandige Außenhaut (11) mit einem Hohlraum (12) auf und - der Hohlraum (12) ist derart nach außen geöffnet, dass Frischluft den Hohlraum (12) durchströmen kann.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Außenhaut (11) ist dünnwandig ausgeführt.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Hohlraum (12) bildet einen Kanal (12) dergestalt, dass die den Kanal (12) durchströmende Frischluft dem Luftfahrzeug (10) aerodynamischen Auftrieb verleiht.
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.