DE102019204970A1 - Functional wing design - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Flugzeug (10) mit einem Rumpf (12) zur Aufnahme von mindestens einer Person (14) und/oder Fracht, einem Flügel (16.1, 16.2) links und rechts einer durch den Rumpf (12) verlaufenden Mittellängsachse (18), der bezüglich der Mittellängsachse (18) spiegelsymmetrisch ist, und mehreren um eine horizontale Achse schwenkbaren Triebwerken (20.1...20.6), die zwischen einer horizontalen Vorwärtsflugposition und einer vertikalen Schwebeflugposition umstellbar sind. Eine Flügelvorderkante (21.1, 21.2) des Flügels (16.1, 16.2) weist in einer Draufsicht einen spitzwinkligen Knick (22.1, 22.2) und einen stumpfwinkligen Knick (24.1, 24.2) auf, an denen sich ein Winkel, den die Flügelvorderkante (21.1, 21.2) mit der Mittellängsachse (18) einschließt, ändert, so dass der Flügel (16.1, 16.2) eine negative Pfeilung der Flügelvorderkante (21.1, 21.2) zwischen dem Rumpf (12) und dem spitzwinkligen Knick (22.1, 22.2) und eine positive Pfeilung der Flügelvorderkante (21.1, 21.2) zwischen dem spitzwinkligen Knick (22.1, 22.2) und dem stumpfwinkligen Knick (24.1, 24.2) sowie zwischen dem stumpfwinkligen Knick (24.1, 24.2) und einem Flügelende (26.1, 26.2) aufweist, wobei eine Flügelhinterkante (23.1, 23.2) des Flügels (16.1, 16.2) in der Draufsicht einen Knick (28.1, 28.2) aufweist, an dem sich ein Winkel, den die Flügelhinterkante (23.1, 23.2) mit der Mittellängsachse (18) einschließt, ändert.The present application relates to an aircraft (10) with a fuselage (12) for accommodating at least one person (14) and / or cargo, a wing (16.1, 16.2) to the left and right of a central longitudinal axis (18) running through the fuselage (12) ), which is mirror-symmetrical with respect to the central longitudinal axis (18), and several engines (20.1 ... 20.6) which can be pivoted about a horizontal axis and which can be switched between a horizontal forward flight position and a vertical hover position. A wing leading edge (21.1, 21.2) of the wing (16.1, 16.2) has an acute-angled kink (22.1, 22.2) and an obtuse-angled kink (24.1, 24.2), at which an angle formed by the wing leading edge (21.1, 21.2 ) with the central longitudinal axis (18), changes so that the wing (16.1, 16.2) has a negative sweep of the wing leading edge (21.1, 21.2) between the fuselage (12) and the acute-angled kink (22.1, 22.2) and a positive sweep of the The leading edge of the wing (21.1, 21.2) between the acute-angled kink (22.1, 22.2) and the obtuse-angled kink (24.1, 24.2) and between the obtuse-angled kink (24.1, 24.2) and a wing end (26.1, 26.2), with a trailing edge (23.1, 23.2) of the wing (16.1, 16.2) in the top view has a kink (28.1, 28.2) at which an angle that the wing trailing edge (23.1, 23.2) encloses with the central longitudinal axis (18) changes.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flugzeug mit einem Rumpf zur Aufnahme von mindestens einer Person und/oder Fracht, einem Flügel links und rechts einer durch den Rumpf verlaufenden Mittellängsachse, der bezüglich der Mittellängsachse spiegelsymmetrisch ist, und mehreren um eine horizontale Achse (Querachse) schwenkbaren Triebwerken, die zwischen einer horizontalen Vorwärtsflugposition und einer vertikalen Schwebeflugposition umstellbar sind.The present invention relates to an aircraft with a fuselage for accommodating at least one person and / or cargo, a wing to the left and right of a central longitudinal axis running through the fuselage, which is mirror-symmetrical with respect to the central longitudinal axis, and several engines that can be pivoted about a horizontal axis (transverse axis) which can be switched between a horizontal forward flight position and a vertical hover flight position.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Flugzeuge des obigen technischen Gebiets gehören zu der Gruppe der VTOL-Flugzeuge, die senkrecht starten und landen können, aber auf dem Grundprinzip eines Flächenflugzeugs basieren. Vorteile dieser Flugzeuge sind neben der Tatsache, dass sie keine lange Piste zum Starten und Landen benötigen und damit grundsätzlich auch für den Einsatz in urbanen Gebieten geeignet sind, eine im Vergleich mit Hubschraubern effizientere Reiseflugkonfiguration unter Ausnutzung des Auftriebs des Flügels statt der Triebwerke.Aircraft in the above technical field belong to the group of VTOL aircraft, which can take off and land vertically, but are based on the basic principle of a fixed-wing aircraft. The advantages of these aircraft, in addition to the fact that they do not need a long runway for take-off and landing, and are therefore basically also suitable for use in urban areas, are a more efficient cruise configuration compared to helicopters, using the lift of the wing instead of the engines.
Beispiele solcher Flugzeuge sind vor allem aus dem militärischen Bereich bekannt: Bell-Boeing V-22, AgustaWestland AW609, Hawker Siddeley Harrier, McDonnell Douglas AV-8, Jakowlew Jak-38, Boeing X-32 und Lockheed Martin F-35.Examples of such aircraft are mainly known from the military sector: Bell Boeing V-22, AgustaWestland AW609, Hawker Siddeley Harrier, McDonnell Douglas AV-8, Jakowlew Jak-38, Boeing X-32 and Lockheed Martin F-35.
Den aus dem Stand der Technik bekannten Flugzeugen haften mehrere Nachteile an. Insbesondere ist es relativ aufwendig, eine stabile Schwebefluglage einzuhalten. Hierfür werden verschiedene Konzepte verfolgt, einerseits können wie im Beispiel der V-22 große Rotoren ähnlich derer von Hubschraubern verwendet werden, andererseits kommen wie im Beispiel der Strahlflugzeuge ausgefeilte elektronische Schubvektorsteuerungen zum Einsatz.The aircraft known from the prior art have several disadvantages. In particular, it is relatively complex to maintain a stable hover attitude. Various concepts are being pursued for this purpose, on the one hand, as in the example of the V-22, large rotors similar to those of helicopters can be used, on the other hand, as in the example of the jet aircraft, sophisticated electronic thrust vector controls are used.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Konzepte sind aufgrund ihres enormen Aufwands für den Einsatz als „Lufttaxi“ wenig brauchbar.The concepts known from the state of the art are not very useful for use as “air taxis” due to their enormous effort.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Flugzeug des obigen technischen Gebiets bereitzustellen, das senkrecht starten und landen kann, eine effiziente Reiseflugkonfiguration einnehmen kann und dabei möglichst effizient konstruiert ist, um den steuerungstechnischen Aufwand und die Größe des Flugzeugs möglichst gering zu halten, so dass es insbesondere für den Einsatz als Lufttaxi in urbanen Umgebungen geeignet ist.Against this background, one object of the present invention is to provide an aircraft in the above technical field that can take off and land vertically, adopt an efficient cruise configuration and is designed as efficiently as possible in order to minimize the control effort and the size of the aircraft so that it is particularly suitable for use as an air taxi in urban environments.
Diese Aufgabe wird durch ein Flugzeug nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by an aircraft according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Das erfindungsgemäße Flugzeug weist zunächst mit einen Rumpf zur Aufnahme von mindestens einer Person und/oder Fracht, einen Flügel links und rechts einer durch den Rumpf verlaufenden Mittellängsachse, der bezüglich der Mittellängsachse spiegelsymmetrisch ist, und mehrere um jeweils eine horizontale Achse schwenkbare Triebwerke auf, die zwischen einer horizontalen Vorwärtsflugposition und einer vertikalen Schwebeflugposition umstellbar sind.The aircraft according to the invention initially has a fuselage for accommodating at least one person and / or cargo, a wing to the left and right of a central longitudinal axis running through the fuselage, which is mirror-symmetrical with respect to the central longitudinal axis, and several engines which can each be pivoted about a horizontal axis, which can be switched between a horizontal forward flight position and a vertical hover position.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist mit der horizontalen Vorwärtsflugposition eine im Wesentlichen horizontale Ausrichtung des Triebwerks gemeint, so dass der von dem Triebwerk erzeugte Schub im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Aus aerodynamischen Gründen kann diese Position exakt horizontal (bezogen auf eine horizontale Fluglage des Flugzeugs) oder auch um einen Einstellwinkel zur Längsachse und/oder zur Hochachse geneigt sein. Dies gilt analog auch für die vertikale Schwebeflugposition, in der auch eine von einer exakt vertikalen Ausrichtung (wieder bezogen auf eine horizontale Fluglage des Flugzeugs) abweichende Ausrichtung des von dem Triebwerk erzeugten Schubs nötig sein kann, beispielsweise um während des Schwebens das Ausmaß der erforderlichen Steuerbewegungen zu begrenzen.In connection with the present invention, the horizontal forward flight position means an essentially horizontal alignment of the engine, so that the thrust generated by the engine is aligned essentially horizontally. For aerodynamic reasons, this position can be exactly horizontal (in relation to a horizontal flight position of the aircraft) or also inclined at an angle to the longitudinal axis and / or to the vertical axis. This also applies analogously to the vertical hover position, in which an alignment of the thrust generated by the engine that deviates from an exactly vertical alignment (again based on a horizontal flight position of the aircraft) may be necessary, for example in order to adjust the extent of the required control movements while hovering to limit.
Es ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Flügelvorderkante des Flügels in einer Draufsicht einen spitzwinkligen Knick und einen stumpfwinkligen Knick aufweist, an denen sich ein Winkel, den die Flügelvorderkante mit der Mittellängsachse einschließt, ändert, so dass der Flügel eine negative Pfeilung der Flügelvorderkante zwischen dem Rumpf und dem spitzwinkligen Knick und eine positive Pfeilung der Flügelvorderkante zwischen dem spitzwinkligen Knick und dem stumpfwinkligen Knick sowie zwischen dem stumpfwinkligen Knick und einem Flügelende aufweist, wobei eine Flügelhinterkante des Flügels in der Draufsicht einen Knick aufweist, an dem sich ein Winkel, den die Flügelhinterkante mit der Mittellängsachse einschließt, ändert.It is further characterized in that a wing leading edge of the wing in a plan view has an acute-angled kink and an obtuse-angled kink, at which an angle that the wing leading edge includes with the central longitudinal axis changes, so that the wing has a negative sweep of the wing leading edge between the Fuselage and the acute-angled kink and a positive sweep of the leading edge of the wing between the acute-angled kink and the obtuse-angled kink and between the obtuse-angled kink and a wing tip, with a trailing edge of the wing in the top view having a kink at which an angle formed by the trailing edge of the wing with the central longitudinal axis, changes.
Der Flügel weist also eine Außenkontur auf, die in einer Draufsicht ausgehend vom Rumpf unter einem ersten Winkel zur Mittellängsachse vom Rumpf nach vorne und außen zu einem vorderen Knick, dann unter einem zweiten Winkel zur Mittellängsachse vom vorderen Knick nach hinten und außen zu einem mittleren Knick, dann unter einem dritten, vom zweiten Winkel verschiedenen Winkel vom mittleren Knick nach hinten und außen zum Flügelende, dann unter einem vierten Winkel vom Flügelende nach vorne und innen zu einem hinteren Knick und dann vom hinteren Knick nach hinten und innen verläuft.The wing thus has an outer contour which, in a plan view starting from the fuselage at a first angle to the central longitudinal axis of the fuselage forwards and outwards to a front bend, then at a second angle to the central longitudinal axis from the front bend backwards and outwards to a central bend , then at a third angle different from the second angle from the middle bend backwards and outwards to the Wing tip, then at a fourth angle from the wing tip forward and inward to a rear crease and then from the rear crease backward and inward.
Die so definierbare Flügelform ermöglicht es einerseits, insgesamt sechs Triebwerke, jeweils eines pro Knick, so am Flügel anzuordnen, dass diese gleichmäßig in Form eines Sechsecks um den Schwerpunkt des Flugzeugs herum positioniert sind. Dies ermöglicht eine starke Vereinfachung der Steuerung des Flugzeugs im Schwebeflug, weil die einzelnen Triebwerke einen gut vorbestimmbaren und differenzierbaren Effekt auf die Fluglage im Schwebeflug haben. So kann insbesondere die benötigte Kraft für den Schwebeflug gleichmäßig auf alle sechs Triebwerke verteilt werden. Die Anordnung der Triebwerke entlang der Außenkontur des Flügels erhöht den jeweiligen Hebelarm des Triebwerks in Bezug auf den im Wesentlichen in einem Mittelpunkt zwischen den Triebwerken befindlichen Schwerpunkt. Somit ist die erfindungsgemäße Flügelform vorteilhaft in der Schwebeflugkonfiguration.The wing shape that can be defined in this way makes it possible on the one hand to arrange a total of six engines, one per bend, on the wing in such a way that they are uniformly positioned in the form of a hexagon around the aircraft's center of gravity. This enables a great simplification of the control of the aircraft in the hover flight because the individual engines have an easily predeterminable and differentiable effect on the flight attitude in the hover flight. In particular, the power required for hovering can be evenly distributed to all six engines. The arrangement of the engines along the outer contour of the wing increases the respective lever arm of the engine in relation to the center of gravity, which is essentially located in a center point between the engines. Thus, the wing shape according to the invention is advantageous in the hover configuration.
Vor allem der spitzwinklige Knick und die damit verbundene negative Pfeilung der Flügelvorderkante zwischen dem Rumpf und dem spitzen Winkel bedeutet, dass die wirksame Flügelfläche gegenüber dem Rumpf relativ weit vorn liegt, weil die Flügelvorderkante von der Flügelwurzel am Rumpf aus zunächst nach vorn verläuft. Der lokale aerodynamische Druckpunkt des Flügels, d.h. der Punkt, in dem die Auftriebskraft des Flügels analog zum Schwerpunkt gedanklich zusammengefasst ist, liegt bei etwa 25% der mittleren aerodynamischen Flügeltiefe (MAC). Durch die erfindungsgemäße Flügelform kann der aerodynamische Druckpunt des Flügels insgesamt entlang der Mittellängsachse so positioniert werden, dass er mit dem Schwerpunkt des Flugzeugs im Wesentlichen zusammenfällt oder diesem zumindest sehr nahe ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders effiziente Reiseflugkonfiguration des Flugzeugs, weil aerodynamischer Druckpunkt und Schwerpunkt nicht oder zumindest nicht sehr weit durch aerodynamische Maßnahmen wie Höhenleitwerke und dergleichen zusammengebracht werden müssen. Dies spart in der Reiseflugkonfiguration Energie bzw. ermöglicht eine höhere Reisegeschwindigkeit bei gleichem Energieeinsatz. Somit ist die erfindungsgemäße Flügelform auch vorteilhaft in der Reiseflugkonfiguration.Above all, the acute-angled kink and the associated negative sweep of the leading edge of the wing between the fuselage and the acute angle means that the effective wing area is relatively far forward compared to the fuselage, because the leading edge of the wing initially runs forward from the wing root on the fuselage. The local aerodynamic pressure point of the wing, i.e. the point at which the lift force of the wing is summarized analogously to the center of gravity is around 25% of the mean aerodynamic wing depth (MAC). Due to the wing shape according to the invention, the aerodynamic pressure point of the wing can be positioned overall along the central longitudinal axis in such a way that it essentially coincides with the center of gravity of the aircraft or is at least very close to it. This results in a particularly efficient cruise configuration of the aircraft because the aerodynamic pressure point and center of gravity do not have to be brought together, or at least not very far, by aerodynamic measures such as horizontal stabilizers and the like. This saves energy in the cruise configuration or enables a higher cruise speed with the same energy consumption. Thus, the wing shape according to the invention is also advantageous in the cruise configuration.
Die negative Pfeilung der Flügelvorderkante zwischen dem Rumpf und dem spitzen Winkel ermöglicht es ferner, dass Einschränkungen der Sicht der Insassen nach unten, insbesondere bei Start und Landung, nur vergleichsweise gering ausfallen. Dies ist dadurch möglich, dass die negative Pfeilung der Flügelvorderkante auch in einer relativ weit hinten liegenden Anordnung der Flügelwurzel, an welcher der Flügel den Rumpf kontaktiert, resultiert. Somit kann die Kabinenverglasung im vorderen Bereich des Flugzeugs weit nach hinten und unten gezogen werden und die Sicht nach unten ähnlich wie bei Hubschraubern freilegen. Dies ist vor allem für einen manuellen Anflug im Schwebeflug von großer Wichtigkeit.The negative sweep of the leading edge of the wing between the fuselage and the acute angle also makes it possible for the occupants to be restricted in their downward visibility, particularly during take-off and landing, to be comparatively minor. This is possible because the negative sweep of the leading edge of the wing also results in an arrangement of the wing root that is relatively far to the rear, at which the wing contacts the fuselage. In this way, the cabin glazing in the front area of the aircraft can be pulled far back and down and reveal the view downwards similar to that of helicopters. This is especially important for a manual approach while hovering.
Schließlich ermöglicht die negative Pfeilung der Flügelvorderkante zwischen dem Rumpf und dem spitzen Winkel einen einfachen Einstieg in den Rumpf von vorne, weil die weit zurückliegende Flügelwurzel eine große Rumpföffnung im Bereich der Flugzeugnase erlaubt.Finally, the negative sweep of the leading edge of the wing between the fuselage and the acute angle enables easy entry into the fuselage from the front, because the wing root, which is far back, allows a large fuselage opening in the area of the aircraft nose.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Flugzeug sechs der Triebwerke auf, wobei an jedem der Knicke jeweils ein Triebwerk am Flügel angeordnet ist.In a preferred embodiment, the aircraft has six of the engines, one engine being arranged on the wing at each of the bends.
Diese Konfiguration des Flugzeugs führt zu dem vorteilhaften Effekt, dass die Triebwerke sehr gut über die Außenkonturen des Flügels verteilt sind und damit eine besonders effiziente und leichte Steuerung des Schwebeflugzustands ermöglichen. Die Anordnung der Triebwerke an den Knicken erlaubt es ferner, dass die Triebwerke sehr frei Luft ansaugen und ausstoßen können, ohne durch den Flügel, Rumpf oder andere Teile des Flugzeugs eingeschränkt zu sein. Dies ergibt sich unter anderem aus der Tatsache, dass die Knicke jeweils einen großen Freiraum am Rand des Flügels bzw. eine stabile Anbringung des entsprechenden Triebwerks am Flügel ermöglichen. Insbesondere das Umstellen zwischen der horizontalen Vorwärtsflugposition und der vertikalen Schwebeflugposition der Triebwerke ist in dieser bevorzugten Ausführungsform besonders unproblematisch möglich, da hierdurch eine freie Ausströmung des von den Triebwerken erzeugten Luftstrahls in jeder Ausrichtung oder zumindest in allen relevanten Ausrichtungen der Triebwerke möglich ist.This configuration of the aircraft leads to the advantageous effect that the engines are very well distributed over the outer contours of the wing and thus enable particularly efficient and easy control of the hovering state. The arrangement of the engines at the kinks also allows the engines to take in and expel air very freely without being restricted by the wing, fuselage or other parts of the aircraft. Among other things, this results from the fact that the kinks each allow a large amount of free space at the edge of the wing or a stable attachment of the corresponding engine to the wing. In particular, switching between the horizontal forward flight position and the vertical hovering position of the engines is particularly unproblematic in this preferred embodiment, as this enables the air jet generated by the engines to flow freely in any orientation or at least in all relevant orientations of the engines.
Alternativ hierzu können die Triebwerke auch an anderen Stellen als den Knicken des Flügels angeordnet sein.As an alternative to this, the engines can also be arranged at locations other than the bends of the wing.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Triebwerke derart angeordnet, dass sie Ecken eines gedachten Sechsecks in der Draufsicht definieren, wobei der geometrische Schwerpunkt des Sechsecks mit dem Schwerpunkt des Flugzeugs zusammenfällt. Durch diese Anordnung der Triebwerke kann die Steuerung des Flugzeugs im Schwebeflug besonders gut vereinfacht werden. Alternativ können auch mehr oder weniger Triebwerke eingesetzt werden und der geometrische Schwerpunkt des durch die Triebwerke in der Draufsicht gebildeten Vielecks kann auch außerhalb des Schwerpunkts liegen, so dass unterschiedliche Leistungseinstellungen verschiedener Triebwerke das Flugzeug sicher in der Schwebefluglage halten.In a preferred embodiment, the engines are arranged in such a way that they define corners of an imaginary hexagon in the plan view, the geometric center of gravity of the hexagon coinciding with the center of gravity of the aircraft. This arrangement of the engines makes it possible to simplify the control of the aircraft particularly well when it is hovering. Alternatively, more or fewer engines can be used and the geometric center of gravity of the polygon formed by the engines in the top view can also lie outside the center of gravity, so that different power settings of different engines keep the aircraft safely in the hover position.
Bevorzugt ist der Flügel so ausgebildet, dass der Schwerpunkt des Flugzeugs beim Druckpunkt des Flugzeugs und insbesondere bei 25% der mittleren aerodynamischen Flügeltiefe (MAC) des Flügels angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine besonders effiziente Reiseflugkonfiguration des Flugzeugs eingenommen werden, weil somit der aerodynamische Druckpunkt des Flügels im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt des Flugzeugs zusammenfallen kann, was Widerstand erzeugende Kompensationsmittel wie Höhenleitwerk, Höhenruder, Trimmung, Leitbleche etc. zumindest Teilweise unnötig macht.The wing is preferably designed in such a way that the center of gravity of the aircraft is arranged at the pressure point of the aircraft and in particular at 25% of the average aerodynamic wing depth (MAC) of the wing. In this way, a particularly efficient cruise configuration of the aircraft can be adopted because the aerodynamic pressure point of the wing can essentially coincide with the center of gravity of the aircraft, which makes resistance-generating compensation means such as horizontal stabilizer, elevator, trim, baffles, etc. at least partially unnecessary.
Alternativ kann aber auch eine andere Gestaltung des Flügels oder anderer Teile des Flugzeugs vorgesehen sein, die beispielsweise zu Effekten führen, welche im Einzelfall wichtiger als eine effiziente Reiseflugkonfiguration sein können.Alternatively, however, a different design of the wing or other parts of the aircraft can also be provided, which for example lead to effects which in individual cases can be more important than an efficient cruise configuration.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Triebwerke in verschiedenen vertikalen Positionen relativ zum Flügel angeordnet, so dass zumindest eins der Triebwerke oberhalb des Schwerpunkts des Flugzeugs angeordnet ist und zumindest ein anderes der Triebwerke unterhalb des Schwerpunkts des Flugzeugs angeordnet ist. Alternativ zum Flügel können auch andere Teile des Flugzeugs, beispielsweise der Rumpf, als Referenz für die vertikale Position der einzelnen Triebwerke dienen. Durch die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung werden vorteilhafte dynamische Eigenschaften bei der horizontalen Beschleunigung erzielt. Außerdem können die Triebwerke durch diese Anordnung während des Übergangs zwischen Reiseflug und Schwebeflug und auch im Reiseflug zur Stabilisierung des Flugzeugs um die Querachse eingesetzt werden.In a preferred embodiment, the engines are arranged in different vertical positions relative to the wing, so that at least one of the engines is arranged above the center of gravity of the aircraft and at least one other of the engines is arranged below the center of gravity of the aircraft. As an alternative to the wing, other parts of the aircraft, for example the fuselage, can also serve as a reference for the vertical position of the individual engines. The preferred embodiment of the invention achieves advantageous dynamic properties in the horizontal acceleration. In addition, this arrangement allows the engines to be used during the transition between cruise and hovering and also during cruise to stabilize the aircraft about the transverse axis.
Besonders bevorzugt sind gleich viele Triebwerke oberhalb und unterhalb des Schwerpunkts des Flugzeugs angeordnet. Weiter bevorzugt wird, dass die Vortriebskraft der insgesamt oberhalb angeordneten Triebwerke und der insgesamt unterhalb angeordneten Triebwerke gleich dimensioniert ist. So können die Triebwerke ihre volle potentielle Vortriebskraft zur Geltung bringen, ohne dass erhebliche Kompensationskräfte zur Aufrechterhaltung der Fluglage erforderlich sind.Particularly preferably, the same number of engines are arranged above and below the center of gravity of the aircraft. It is further preferred that the propulsive force of the overall engines arranged above and the engines arranged overall below is dimensioned to be the same. In this way, the engines can bring their full potential propulsive power to bear without significant compensation forces being required to maintain the flight attitude.
Alternativ können die Triebwerke auch mehrheitlich oder vollständig unterhalb, seitlich oder oberhalb des Schwerpunkts des Flugzeugs angeordnet sein. Starke Leistungswechsel in der Reiseflugkonfiguration, in der die Triebwerke horizontal ausgerichtet sind, müssen dann ggf. durch Steuerflächen oder dergleichen ausgeglichen werden, um keinen erheblichen Fluglagewechsel zu erzeugen, was aber aus dem Stand der Technik von Flächenflugzeugen bekannt ist.Alternatively, most or all of the engines can be arranged below, to the side or above the center of gravity of the aircraft. Strong changes in performance in the cruise configuration, in which the engines are aligned horizontally, may then have to be compensated for by control surfaces or the like so as not to produce a significant change in flight attitude, which is known from the prior art of fixed-wing aircraft.
Mit Vorteil weist der Rumpf in seinem in Flugrichtung vorderen Bereich eine durchsichtige Kuppel auf, die sich links und rechts der Mittellängsachse zumindest bis zu einer Flügelwurzel, an welcher der Flügel den Rumpf kontaktiert, nach hinten und unten erstreckt. Somit können die Insassen ohne technische Hilfe von Kameras etc. weitgehend uneingeschränkt nicht nur nach vorne, sondern auch in einem weiten Winkel zu den Seiten und nach unten sehen, was insbesondere bei einem manuellen Anflug auf ein Landefeld von großer Hilfe ist.The fuselage advantageously has a transparent dome in its front area in the direction of flight, which extends backwards and downwards to the left and right of the central longitudinal axis at least as far as a wing root at which the wing contacts the fuselage. In this way, the occupants can see largely unrestrictedly not only forwards, but also at a wide angle to the sides and downwards, without the technical help of cameras etc., which is of great help in particular when manually approaching a landing field.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Triebwerke Elektrotriebwerke. Hierdurch wird es möglich, eine Vielzahl von kompakten Triebwerken ohne sehr aufwendige mechanische Kraftübertragungseinrichtungen einzusetzen.In a preferred embodiment, the engines are electric engines. This makes it possible to use a large number of compact engines without very complex mechanical power transmission devices.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rumpf eine Einstiegsöffnung in der Rumpfnase auf, so dass die zumindest eine Person oder Fracht den Rumpf von vorne betreten oder in den Rumpf geladen werden kann. Der Einstieg von vorne bzw. das Beladen von vorne hat den Vorteil eines weitgehend ungestörten Zugangs zum Rumpf des Flugzeugs. Es ist also nicht erforderlich, über den Flügel zu steigen, was bei einem grundsätzlich aber möglichen seitlichen Einstieg erforderlich wäre.In a preferred embodiment, the fuselage has an entry opening in the fuselage nose so that the at least one person or cargo can enter the fuselage from the front or be loaded into the fuselage. Entry from the front or loading from the front has the advantage of largely undisturbed access to the fuselage of the aircraft. So it is not necessary to climb over the wing, which would be necessary in the case of a fundamentally possible side entry.
Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird ein Flugzeug bereitgestellt, das senkrecht starten und landen kann, eine effiziente Reiseflugkonfiguration einnehmen kann und dabei effizient konstruiert ist, um den steuerungstechnischen Aufwand und die Größe des Flugzeugs möglichst gering zu halten, so dass es insbesondere für den Einsatz als Lufttaxi in urbanen Umgebungen geeignet ist.The measures described above provide an aircraft that can take off and land vertically, adopt an efficient cruise configuration and is efficiently designed to keep the control effort and the size of the aircraft as low as possible, so that it is particularly suitable for use as a Air taxi is suitable in urban environments.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung und der Gesamtheit der Ansprüche.Further advantages and developments of the invention emerge from the following description of the figures and the entirety of the claims.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform.1 Figure 3 shows a side view of a preferred embodiment. -
2 zeigt eine Unteransicht der bevorzugten Ausführungsform aus1 .2 FIG. 14 shows a bottom view of the preferred embodiment of FIG1 .
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION
In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Elemente verwendet und eine sich wiederholende Beschreibung weitgehend vermieden.In the following description, the same reference numerals are used for the same or corresponding elements and a repetitive description is largely avoided.
In
In
An dem vorderen spitzwinkligen Knick
Der mittlere stumpfwinklige Knick
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Flugzeugplane
- 1212
- Rumpfhull
- 1414th
- Personperson
- 1515th
- SichtlinieLine of sight
- 16.1, 16.216.1, 16.2
- Flügelwing
- 1818th
- MittellängsachseCentral longitudinal axis
- 20.1...20.620.1 ... 20.6
- TriebwerkEngine
- 21.1, 21.221.1, 21.2
- FlügelvorderkanteWing leading edge
- 22.1, 22.222.1, 22.2
- spitzwinkliger Knickacute angled kink
- 23.1, 23.223.1, 23.2
- FlügelhinterkanteTrailing edge of the wing
- 24.1, 24.224.1, 24.2
- stumpfwinkliger Knickobtuse angled kink
- 26.1, 26.226.1, 26.2
- FlügelendeWingtip
- 28.1, 28.228.1, 28.2
- stumpfwinkliger Knickobtuse angled kink
- 3030th
- Kuppeldome
- 3232
- SeitenleitwerkVertical stabilizer
- 34.1, 34.234.1, 34.2
- WingletWinglet
- 36.1, 36.236.1, 36.2
- SteuerflächeControl surface
- 38.1...38.638.1 ... 38.6
- TriebwerksgondelEngine nacelle
- 40.1, 40.2, 40.5, 40.640.1, 40.2, 40.5, 40.6
- StützbeinSupport leg
- SPSP
- Schwerpunktmain emphasis
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019204970.2A DE102019204970A1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Functional wing design |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019204970.2A DE102019204970A1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Functional wing design |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019204970A1 true DE102019204970A1 (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=72518731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019204970.2A Pending DE102019204970A1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Functional wing design |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019204970A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3998209A1 (en) * | 2021-03-05 | 2022-05-18 | Lilium eAircraft GmbH | Wing and engine structure for a vertical take-off and landing aircraft |
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-
2019
- 2019-04-08 DE DE102019204970.2A patent/DE102019204970A1/en active Pending
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