DE102018123470A1

DE102018123470A1 - Aircraft

Info

Publication number: DE102018123470A1
Application number: DE102018123470.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bender
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-09-24
Filing date: 2018-09-24
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2038-09-25
Also published as: DE102018123470B4

Abstract

Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug (10) mit den folgenden Merkmalen bereit: Das Luftfahrzeug (10) umfasst Tragflächen (11), waagerechte Mantelpropeller und ein Rigg; und die waagerechten Mantelpropeller und das Rigg sind derart in die Tragflächen (11) integriert, dass die waagerechten Mantelpropeller freiliegen, wenn das Rigg gerefft ist, und die waagerechten Mantelpropeller bedeckt sind, wenn das Rigg gesetzt ist.The invention provides an aircraft (10) with the following features: The aircraft (10) comprises wings (11), horizontal propellers and a rig; and the horizontal shell propellers and the rig are integrated into the wings (11) such that the horizontal shell propellers are exposed when the rig is reefed and the horizontal shell propellers are covered when the rig is set.

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).

US 5,620,153 A offenbart ein Flugzeug mit einem Mantelpropeller mit aufblasbarem fallschirmähnlichen Gleitsegel, das mit einem Gas oder Gasgemisch wie Helium oder heißer Luft aufgeblasen wird und über ein reffbares Rigg mit dem Grundkörper verbunden ist. US 5,620,153 A discloses an aircraft with a jacketed propeller with an inflatable parachute-like paraglider which is inflated with a gas or gas mixture such as helium or hot air and is connected to the base body via a reefable rig.

US 7,066,426 B2 beschreibt ein multimodales Fahrzeug, das ein bodengestütztes Fahrzeug mit einem daran befestigten Hochleistungs-Tragflächenfallschirm umfasst. Das Fahrzeug enthält ein Antriebssystem zur Verwendung zu Land oder Wasser und kann einen Mantelpropeller für einen angetriebenen Flug umfassen. Der Fallschirm verfügt über ein speziell konstruiertes Rigg-Gurtzeug, das Längenänderungen der Tragegurte ermöglicht, mit denen das Fahrzeug am Schirm befestigt wird. US 7,066,426 B2 describes a multimodal vehicle that includes a ground-based vehicle with a high performance wing parachute attached. The vehicle includes a propulsion system for use on land or water and may include a jacketed propeller for powered flight. The parachute has a specially designed rig harness, which enables changes in the length of the risers with which the vehicle is attached to the parachute.

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 an all-electric aircraft capable of vertical take-off and landing in the above sense, according to independent claim 1.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der eröffneten Möglichkeit, Ober- und Unterseite eines Flügels gemäß einem äußerst unkomplizierten Prinzip gleichzeitig zu öffnen und zu schließen, ohne die Geometrie der Flügelaußenseiten zu stören. Ein aus der Segelsporttechnik an die Luftfahrtanforderungen adaptiertes Rigg ersetzt hierbei die aus aerodynamischen Gründen im Horizontalflug herkömmlicherweise zur Abdeckung verwendeten Lamellen (louvers).One advantage of this solution is the possibility to open and close the top and bottom of a wing at the same time according to an extremely uncomplicated principle, without disturbing the geometry of the outside of the wing. A rig that has been adapted to aviation requirements from sailing technology replaces the slats (louvers) that are conventionally used for covering in horizontal flight for aerodynamic reasons.

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 patent 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 oder zwischen beiden Stellungen schwenkbar ausgeführt sein. Zudem ist eine reine Horizontalschuberzeugung mittels feststehender Mantelpropeller denkbar. Instead of free-running rotors, several ducted fans 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 oriented horizontally or vertically or may be pivoted between the two positions. In addition, a 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 to the human pilot is also considered, 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 die teiltransparente Draufsicht eines Luftfahrzeuges.
2 zeigt eine Tragfläche des Luftfahrzeuges in geschlossenem Zustand.
3 zeigt einen perspektivischen Schnitt der geschlossenen Tragfläche in einer alternativen Ausführungsform.
4 zeigt die Tragfläche gemäß 2 in geöffnetem Zustand.

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

1 shows the partially transparent top view of an aircraft.
2nd shows a wing of the aircraft in the closed state.
3rd shows a perspective section of the closed wing in an alternative embodiment.
4th shows the wing according to 2nd in the open state.

Die 1 bis 4 illustrieren in ihrer Zusammenschau die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges (10). Wesentliches Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist ein einfacher Mechanismus zur Öffnung der im Flügel integrierten Mantelpropeller (12) unter Verzicht auf eine mehrteilige Klappenanordnung.The 1 to 4th illustrate the constructive features of a preferred embodiment of the aircraft according to the invention ( 10th ). The essential feature of this embodiment is a simple mechanism for opening the integrated in the wing Jacketed propeller ( 12th ) without a multi-part flap arrangement.

Erfindungsgemäß ist hierzu vielmehr ein vollautomatisch reffbares, stoffbespanntes Flügelelement in Gestalt eines sogenannten Wing-Riggs (13) in die Tragfläche (11) integriert, welches - insofern einem Vorhang vergleichbar - die Tragfläche (11) gleichzeitig auf ihrer Oberseite und Unterseite öffnet.According to the invention, a fully automatically reefable, fabric-covered wing element in the form of a so-called wing rig ( 13 ) in the wing ( 11 ) integrated, which - insofar comparable to a curtain - the wing ( 11 ) opens simultaneously on their top and bottom.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 5620153 A [0003]
US 7066426 B2 [0004]

Claims

Aircraft (10), characterized by the following features: - the aircraft (10) comprises wings (11), horizontal shell propellers (12) and a rig (13) and - the horizontal shell propellers (12) and the rig (13) are such in the wings (11) integrated so that the horizontal shell propellers (12) are exposed when the rig (13) is reefed, and the horizontal shell propellers (12) are covered when the rig (13) is set.

Aircraft (10) after Claim 1 , characterized by the following feature: - the rig (13) is a wing rig.

Aircraft (10) after Claim 1 or 2nd , characterized by the following feature: - the aircraft (10) is set up to automatically reef the rig (13) during takeoff and landing.

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

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized by the following feature: - the wings (11) are kinked or kinkable.

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 horizontal jacket propellers (12) are rigidly integrated into the wings (11).

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 7 , characterized by the following feature: - the rig (13) has flexible carbon fiber ribs covered in segments with sail fabric.

Aircraft (10) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized by the following feature: - the aircraft (10) comprises vertically fixed jacket propellers (12) 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.