DE102019101358A1

DE102019101358A1 - Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019101358A1
Application number: DE102019101358.5A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Bernard
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-07-23

Abstract

Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug mit den folgenden Merkmalen bereit: Das Luftfahrzeug weist einen Motor (10) mit Kühlluftschaufeln (11) auf; und die Kühlluftschaufeln (11) sind derart beschaffen, dass der Motor (10) vorgegebene akustische Eigenschaften aufweist.

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).
Aus US 5,748,750 B2 ist ein im Zeitbereich arbeitendes Verfahren zur aktiven Geräuschverminderung in Strömungskanälen bekannt. Hierzu werden Wechseldrucksensoren in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zur Längsachse des Kanals ist. Die Wechseldrucksensoren sind dabei derart in der Ebene angeordnet, dass diese möglichst optimal an Orten der einzelnen auftretenden Moden angeordnet sind. Die Signale der Wechseldrucksensoren werden dann mittels eines bekannten multi-channel-Filtered-X-LMS-Algorithmus aufbereitet, mittels dessen Ergebnis die Aktuatoren angesteuert werden.
Aus DE 40 27 511 C1 ist ein hybrider Schalldämpfer bekannt, bei dem eine passive Absorberauskleidung mit einem aktiven elektroakustischen System derart kombiniert wird, dass die Schalldämpfung verstärkt wird, indem das aktive Subsystem auf die passive Absorberauskleidung einwirkt, um eine optimierte kanalseitige akustische Impedanz und dadurch eine bessere Schalldämpfung in einem breiten Frequenzbereich zu erhalten.
Aus DE 44 21 803 C2 ist eine Vorrichtung zur aktiven Schalldämpfung in einem an einer Lärmquelle angekoppelten oder solchen enthaltende endseitig offenen, luftdurchströmten Kanal bekannt, mit mindestens einem Referenzmikrofon zum Erfassen des von der Lärmquelle ausgehenden, in Kanal sich ausbreitenden Störschalls und mit mindestens einem auf der von der Lärmquelle abgekehrten Seite des Referenzmikrofons in Kanallängsachse gesehen im Abstand von diesem angeordneten Lautsprecher, der in Abhängigkeit von einem aus dem Mikrofonausgangssignal abgeleiteten Steuersignal in den Kanal Antischall derart einspeist, dass der Antischall mit dem Störschall quasi auslöschend interferiert, wobei das Referenzmikrofon getrennt vom Lautsprecher seitlich außerhalb der im Kanal geführten Luftströmung angeordnet und an den Kanal über ein perforiertes Flächenelement akustisch angekoppelt ist.
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 Schaffung einer abgestimmten Geräuschquelle, die in Kombination mit einer Strategie zur aktiven Geräuschunterdrückung (active noise cancelation, ANR) verwendet werden kann.
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 der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die Figur zeigt das Prinzipbild einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Die einzige Figur illustriert die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges. Diese Ausgestaltung fußt auf der Erkenntnis, dass eine gegebene Geometrie und ein gegebener Werkstoff bei bestimmten Frequenzen basierend auf einer sogenannten modalen Antwort in Resonanz treten oder anderweitig reagieren. Durch Abstimmung dieses modalen Verhaltens der Kühlluftschaufeln (11) am Gehäuse des Motors (10) lässt sich dessen Fähigkeit erhöhen, Geräusche in einem bestimmten Frequenzbereich abzustrahlen. Dieses „abgestimmte“ Geräusch kann wiederum aktiv verwendet werden, um im Rahmen einer ANC gegenphasig zu wirken, wenn der Motor (10) bei Reisegeschwindigkeit betrieben wird.
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

US 5748750 B2 [0003]
DE 4027511 C1 [0004]
DE 4421803 C2 [0005]

Claims

Luftfahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug weist einen Motor (10) mit Kühlluftschaufeln (11) auf und - die Kühlluftschaufeln (11) sind derart beschaffen, dass der Motor (10) vorgegebene akustische Eigenschaften aufweist.
Luftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Motor (10) weist ein Gehäuse auf und - das Gehäuse trägt die Kühlluftschaufeln (11).
Luftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Motor (10) trägt einen Propeller und - die Kühlluftschaufeln (11) sind derart beschaffen, dass bei einer vorgesehenen Reisegeschwindigkeit des Luftfahrzeuges der Motor (10) vom Propeller erzeugten Schall auslöscht.
Luftfahrzeug nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug weist einen vollelektrischen Antrieb auf und - der Antrieb umfasst den Motor (10).
Luftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug umfasst abgeknickte oder abknickbare Tragflächen.
Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug umfasst ein schnell ladbares Batteriesystem.
Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Propeller ist ein waagerecht feststehender Mantelpropeller für Start und Landung.
Luftfahrzeug nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug weist Lamellen auf und - der Mantelpropeller ist mittels der Lamellen wahlweise abdeckbar.
Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Propeller ist ein senkrecht feststehender Mantelpropeller zum Erzeugen eines Vortriebes.
Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug ist wahlweise vollautonom steuerbar.