DE102020001048A1

DE102020001048A1 - Die Erfindung ist ein straßenfahrtaugliches sowie autonom voll flugfähiges, vorwiegend - senkrechtstartendes und -landendes, brennstoffzellen- und batteriebetriebenes, zwei- bis viersitziges Flugauto, gekennzeichnet durch aus- und einschwenkbare Propeller mit e-Motoren an zwei bis vier Auslegem oder an den zwei schenkbaren Tragflächenhälften, die im Straßenfahrmodus in Aufnahmeschächte eingefahren werden.

Info

Publication number: DE102020001048A1
Application number: DE102020001048.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2040-02-20
Also published as: DE102020001048B8; DE202019000841U1; DE102020001048B4

Abstract

Die Erfindung ist ein straßenfahrtaugliches sowie voll flugfähiges, vorwiegend senkrechtstartendes und -landendes , brennstoffzellen- und batteriebetriebenes, zwei- bis viersitziges Flugauto, gekennzeichnet durch aus- und einschwenkbare E-Motoren mit Propeller an zwei bis vier Auslegern oder schwenkbare Propellermotorgondeln an den Tragflächenenden bzw. Auslegerenden mit Tragflächen.Im Straßenfahrmodus werden beim SF/QC die Ausleger mit den Propellermotoren im unteren Teil, und beim SF/DC, die Propellermotorgondeln, sowohl im unteren Teil, als auch im Heck oder seitlich am Flugauto schräg nach oben führend in Aufnahmeschächte eingeschwenkt und im Flugmodus ausgeschwenkt. Wobei die Motorgondeln des SF/DC an zwei verstärkten Auslegern ohne bzw. mit TF oder an den TF-enden schwenkbar gelagert sind.Als Energiequelle werden in allen Varianten 1 Brennstoffzelle H(BstZ) 75 KW und 1 Feststoffzellenbatterie (B) mit einer Kapazität bis 135 Ah mit einer Entladezeit von 10 Minuten, genutzt. Das Batteriegewicht beträgt bis 135 kg. Die Startmasse des Flugautos kann bis 1700 kg, inclusive bis 415 kg Zuladung, betragen. Flugdauer und Flugweite sind nur noch vom Wasserstoffvorrat in den Druckbehältern abhängig.Alle Flugautovarianten können uneingeschränkt auf der Straße wie ein PKW fahren, ähnlich wie ein Hubschrauber, von Hand bzw. autonom senkrecht starten, fliegen und senkrecht landen.Staus und Umleitungen sind kein Problem mehr.

Description

Die Erfindung ist ein straßenfahrtaugliches sowie autonom voll flugfähiges, vorwiegend senkrechtstartendes und -landendes, brennstoffzellen- und batteriebetriebenes, zwei- bis viersitziges Flugauto , gekennzeichnet durch aus- und einschwenkbare Propeller mit E-Motoren an zwei bis vier Auslegern, oder an den beiden schwenkbaren Tragflächenhälften. Die Propellermotoren oder Propellermotorgondeln werden im Straßenfahrmodus in Aufnahmeschächte des Flugautos eingefahren.
Der Hauptanspruch der Erfindung gehört zu den technischen Fachgebieten Straßen- und Luftfahrzeug.
Erstens stellt er eine Verschmelzung (Kombination 1; IKARUS plus), zwischen einem im Leichtbau gefertigtem Straßenfahrzeug (SF) und einem Flugapparat Quadrocopter (QC) zu einem (SF/QC) in 2 Modellen dar.
1.Modell SF/QC-BstZ/B AV1***(Seite1; Zeile11) ohne Tragflächen, Auslegung mit 3-blättrigen Propellern***(Seite1, Zeile11) und starr befestigten Propellermotoren an den 4 schwenkbaren Auslegern, die im Straßenfahrmodus in einen Aufnahmeschacht eingeschwenkt werden. Der Übergang in den Horizontalflug erfolgt über Neigen des gesamten Flugautos nach vorn unten in Flugrichtung. (Zeichnung 1, 2, 3, 4, 5, 40**, 41**)
2.Modell SF/QC-BstZ/B AV2 mit schwenkbaren Tragflächen, im Dachbereich des Flugautos, Auslegung mit 3***(Seit1: Zeile 24)-blättrigen Propellern und in zwei Ebenen schwenkbaren Propellermotoren an den vier schwenkbaren Auslegern, die ebenfalls im Straßenfahrmodus im unteren Aufnahmeschacht untergebracht sind. Der Übergang in den Horizontalflug erfolgt nur durch das Schwenken der Propellermotoren nach vorn unten und nicht des gesamten Flugautos. (Zeichnung 6, 7, 8, 9,10, 40**, 42**)
Zweitens stellt der Hauptanspruch eine Verschmelzung (Kombination 2; IKARUS neo), zwischen einem im Leichtbau gefertigtem Straßenfahrzeug (SF) mit einem Flugapparat Duocopter (DC) mit in wie Ebenen schwenkbaren Motorgondeln mit 6-blättrigen Propellern, deren Propellerblätter einklappbar sind ebenfalls in 2 Modellen dar und verfügt über schwenk- und überlappbare Tragflächen** im Dachbereich des Flugautos oder nur Tragflächen an den Auslegern**.
1.Modell DC AV3: Die Motorgondeln sind schwenkbar in zwei Ebenen an 2 verstärkten Auslegern des Flugautos (AV3.1 ) gelagert und werden im Straßenfahrmodus im unteren Aufnahmeschacht des Flugautos untergebracht. (Zeichnung 40**, 45**) In der Auslegervariante AV3.2** sind zusätzlich an den Auslegern mit Motorgondel drehbare Tragflächen** angebracht. Wogegen am Dach des Flugautos sich keine Tragflächen mehr befinden. (Zeichnung 47**) Die Ausleger mit Tragflächen und Propellermotorgondeln mit eingeklappten Propellerblättern, werden beim Übergang in den Straßenfahrmodus beidseitig in den unteren und in die schräg nach oben führenden Aufnahmeschächte** des Flugautos eingefahren und durch Abdeckklappen, in Zweitfunktion Höhenruder, geschlossen. (Zeichnung 23, 24, 26, 47**)
2. Modell DC AV4| Die Motorgondeln sind an den Enden der schwenk- und überlappbaren Tragflächen des Flugautos in zwei Ebenen schwenkbar gelagert. Nach dem Einschwenken der Tragflächen beim Übergang in den Straßenfahrmodus werden die Motorgondeln mit eingeklappten Propellerblättern in zwei Aufnahmeschächte im Heckteil des Flugautos nach hinten unten eingeschwenkt und jeweils mit einer Abdeckklappe (in zweiter Funktion auch Höhenruder) geschlossen. Das SF/DC benötigt deshalb keinen Aufnahmeschacht im Unterteil des Flugautos und benötigt keine Quadrocopterausleger. Das führt vorteilhaft zu Gewichts- und Raumeinsparungen.
(Zeichnung 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 40**, 49**, 50**)
Bei allen Modellen wird eine Energiequelle in Kombination aus Brennstoffzelle Wasserstoff (BstZ) 75 KW (200Kg) und eine Feststoffzellenbatterie (B) genutzt. Das Batteriegewicht bei AV1 kann, ohne TF bis 305 kg und AV2 bis AV4 mit TF und Brennstoffzelle, maximal 132 kg betragen.
Das Flugauto FS/QC-BstZ/B oder FS/DC-BstZ/B kann uneingeschränkt auf der Straße wie ein herkömmlicher PKW fahren, ähnlich wie ein Hubschrauber senkrecht starten, fliegen und senkrecht landen, aber auch in der Auslegervariante 3 und 4 auf einer SLB wie ein Flugzeug starten und landen.
In der AV1 und AV2 wird das Flugauto im Flug, anders wie beim Hubschrauber oder Flugzeug stabilisiert und gesteuert, sondern nach dem bewehrten Verfahren wie bei einer herkömmlichen Drohne (Quadrocopter). In AV3 und AV4 erfolgt die Längsstabilisierung des Flugautos über ein Höhenruder.
Das Flugauto ist so konzipiert, dass für Start, Flug und Landung nicht unbedingt ein Pilot mit entsprechender Ausbildung erforderlich ist.
Das Flugauto kann autonom oder von Hand gesteuert senkrecht starten, zum Ziel fliegen und in dessen Nähe auf einem hindernisfreien Platz autonom oder von Hand gesteuert senkrecht landen.
Das zugrunde liegende Problem, nicht nur auf der Straße fahren zu können, sondern auch mit einem Straßenfahrzeug (PKW) von unvorbereiteten, beliebigen hindernisfreien Startplätzen oder SLB aus zu fliegen, dürfte erneut, auf relativ einfache und effiziente Art und Weise für ein Straßenfahrzeug (PKW) gelöst sein. Staus und Umleitungen sind kein Problem mehr.
Das Flugauto IKARUS plus oder neo unterscheidet sich im Straßenfahrmodus in seiner äußeren Form und in seinen Abmaßen sowie Aussehen kaum von modernen PKWs.
Kaum einer, der es auf der Straße sieht würde vermuten, dass sich dahinter ein Flugauto verbirgt. (Zeichnung 1, 27)
Das Flugauto „IKARUS plus & neo“ kann wie ein PKW vom Wohnsitz, aus der Garage zum nächstgelegen beliebigen hindernisfreien Startplatz im Straßenfahrmodus gefahren werden, dort die Copterausleger und Tragflächen in kürzester Zeit ausschwenken und dann übergehend in den Flugmodus, von Hand oder autonom gesteuert, wie ein Hubschrauber senkrecht starten, zum Zielort fliegen und in dessen Nähe senkrecht landen, die Copterausleger und die Tragflächen mit den Propellermotoren wieder einschwenken und die restliche Strecke bis zum Ziel wie ein PKW gefahren werden.
Bezugszeichenliste

SF: Straßenfahrzeug
QC: Quadrocopter
DC: Duocopter
SF/QC: Kombination 1 (Verschmelzung) SF mit einem QC
SF/DC: Kombination 2 (Verschmelzung) SF mit einem DC
B: Feststoffzellenbatterie
BstZ: Brennstoffzelle (Wasserstoff)
SF/QC-B: mit Energiequelle Feststoffzellenbatterie
SF/QC-BstZ/B: mit kombinierter Energiequelle Batterie und BstZ
SF/DC-BstZ/B: ----------- „ -----------
AV 1: Auslegervariante 1 mit 4 Auslegern und starr befestigten Propellermotoren ohne Tragflächen.
AV2: Auslegervariante 2; 4 Ausleger mit in zwei Ebenen schwenkbaren Propellermotoren und schwenkbare Tragflächen am Dach;
AV 3: Auslegervariante 3.1; je eine schwenkbare Propellermotorgondel an den Auslegerenden der 2 Ausleger und schwenkbare Tragflächen am Dach des Flugautos. Auslegervariante 3.2**; bestehend aus 2 Auslegern mit Tragflächen und in zwei Ebenen schwenkbar gelagerten Propellermotorgondeln an den Auslegerenden; keine Tragflächen am Dach des Flugautos
AV4: Auslegervariante 4: 2 Propellermotorgondeln, die an den Tragflächenenden der schwenkbaren Tragflächen am Dach des Fugautos, schwenkbar in zwei Ebenen, gelagert sind;

Recherchen / Fundstellen
Der bekannte Stand der Technik, der für das Verständnis der Erfindung und deren Schutzfähigkeit relevant ist, ist aus den Fundstellen

1. Fundstelle DPMAregister Titel „Flugauto“
2. Fundstelle „google patentes“
3. Fundstellen im Internet
4. Recherche bei Patentdatenbank des DPMA

In 1.Fundstelle (Stand Dezember 2019) werden 8 Erfindungen als „Fiugauto“ aufgeführt, die unterschiedlich ausgerüstet sind.
Zum Beispiel mit zwei fest installierten Rotoren, jeweils einer im Vorderteil und Hinterteil des Autos oder mit zusammenklappbaren oder kreisenden Tragflächen, aber auch mit Radialverdichter, der die Luft in Schub erzeugende steuerbare Düsen presst.
In der 2.Fundstelle werden unter dem Titel „Flugauto“ 10 Erfindungen (Stand 23.07.2019) und unter DE 202019000841 U1 Rainer Epperlein, „Similar Documents“ 25 naheliegende Erfindungen aufgeführt. Davon sind 2 Erfindungen, die von Johann Schwöller WO 2016066848A1 und die von Wolff Wolfstahl Rando DE 202012009714U1 am naheliegendsten zu der von mir eingereichten, stellen aber grundsätzlich andere Lösungen für ein „Flugauto“ dar.
In der 3. Fundstelle werden weitere interessante Lösungen von Flugautos, z.B. auf dem Genfer Autosalon im März 2018, z.B das Flugauto TF-X von Terrafugia und 2019 von Aerbus Helicopter ein Flugtaxi vorgestellt. Weitere Recherchen im Internet unter dem Titel „Flugauto“ oder ähnlichen Titeln waren allerdings ergebnislos.
In der 4. Fundstelle wurden im Vorfeld Unternehmen ermittelt, die über funktionsfähige Prototypen verfügen und auch einige Schutzrechte vorweisen können, die in den Bereich des recherchierten Gegenstandes fallen.
Zu nennen sind naheliegende Patente der Firmen:

- Moller International (https://moller.com)
- Lilium (https://lilium.com/the-iet)
- Aeromobil (https://www.aeromobil.com/aeromobil-5 O-vtol/)

Fazit:
Auffällig ist, dass ausgehend vom bekannten Stand der Technik in all den Fundstellen keine „Flugautos“ in der Kombination Straßenfahrzeug-Quadrocopter mit 2 oder 4 schwenkbaren Auslegern mit an den Enden der Ausleger schwenkbaren E-Motoren mit Propeller, die aus einem Auslegerschacht im Unterteil des Flugautos aus- und eingeschwenkt werden können oder dass die Unterbringung, der an den schwenkbaren Tragflächen gelagerten schwenk- und drehbaren Propellermotorgondeln im Straßenfahrmodus in Aufnahmeschächte im Heck des Flugautos oder an den Auslegern befindliche Tragflächen, mit schwenkbaren Motorgondeln in beidseitig befindliche Aufnahmeschächte eingeschwenkt werden können, zu finden sind.
(Zeichnung 40 bis 50)
Auffällig ist weiterhin, dass kein Flugauto zu finden ist, das sich im Straßenfahrmodus kaum von einem herkömmlichen modernen PKW unterscheidet. (Zeichnung 1, 23, 27)
Das Flugauto „IKARUS plus & neo“ verfügt somit, meiner Ansicht nach, nachweisbar über Alleinstellungsmerkmale.
neue konstruktive Merkmale
Die im Gebrauchsmuster Nr. 20 2019 000 841; Flugauto; Tag der Eintragung 05.04.2019; IPC: B60F 5/02 beschriebenen Erfindungen zum Flugauto namens „IKARUS“ , habe ich die in der Gebrauchsmusteranmeldung vorgeschlagenen möglichen Varianten eines Flugautos in der Kombination SF/QC-BstZ/B -AV1 und AV 2 sowie SF/DC -BstZ/B -AV3.1 modifiziert und weiter entwickelt und das SF/DC-Bstz/B auf die Auslegervariante AV3.2** erweitert.
Meiner Einschätzung nach sind die o.g. Kombinationen, besonders das SF/DC-BstZ/B AV2, AV3.2** und AV4 die effektivsten Variante mit dem höchsten Potential und der größten Wahrscheinlichkeit am Markt zu bestehen.
Die von mir zu diesen Erfindungen durchgeführten Berechnungen und Simulationen mit dem weiterentwickelten mathematisch-aero-flugdynamischen Computerprogramm, zugeschnitten auf das jeweilige konkrete Modell des Flugautos SF/QC und SF/DC , führten zu neuen Erkenntnissen, hinsichtlich der Leistung, des Energieverbrauches und konstruktiver Lösungen und Merkmale des Flugautos sowie zur Flugsicherheit bei Start und Landung.
Durch Inanspruchnahme der PRIORITÄTSREGEL wurden folgende verbesserte Lösungen und konstruktiven Merkmale, gegenüber dem Gebrauchsmuster Nr. 20 2019 000 841, vorgenommen und nachfolgend, zutreffend für die Auslegervarianten AV1 ohne TF, AV2 und AV3.1 u, AV3.2 sowie das SF/DC-Bstz/B AV4 beschrieben und die Computerprogramme im Pkt.5 der Beschreibung vorgestellt:
Erstens: Überlappbare Tragflächen*(Seite )am Dach des Flugautos (Vergrößerung der TF)
Recherchen hinsichtlich, teilweise überlappbarer Tragflächen im eingeschwenkten Zustand ergaben, dass die von mir gemachte Erfindungen in der konkret vorliegenden Lösung und in ihrer speziellen Auslegung und Form, bisher noch nicht patentiert wurden. (Zeichnung 28, 29)
Ziel der Überlappung der Tragflächen im eingeschwenkten Zustand ist, den Auftrieb durch Vergrößerung der tragenden Fläche im ausgefahrenen Zustand, ohne deren Verlängerung, zu erhöhen.
Wobei die rechte Fläche vor der linken z.B. als erste eingeschwenkt wird.
Für diese überlappbaren Tragflächenhälften wurde ein Tragflächenprofil NACA 4412-il gewählt. Seine Form erlaubt eine anschmiegsame Überlappung und garantiert gute Auftriebs- und Widerstandsbeiwerte (ca- und cw-Werte) für Fluggeschwindigkeiten bis 300 km/h.
Die überlappten Tragflächen können z.B. im ausgeschwenkten Zustand über eine tragende Fläche bis 4,8 m² verfügen, besitzen eine Profildicke von ca. 20 cm und eine Profiltiefe von ca. 115 cm und eine Spannweite (inclusive der Flugautobreite) bis rund 6 m. (Zeichnung 29, 32).
Eine Besonderheit der Schwenklager der Tragflächen des Flugautos ist, dass diese, auf Grund ihrer voneinander abweichenden Lage im überlappten Zustand, über eine geringe Abweichung voneinander in der Neigung ihrer Schwenkachse gegenüber der horizontalen Ebene verfügen. Diese unterschiedliche Neigung der beiden Lagerachsen muss genau berechnet werden um eine exakt gleiche Ausrichtung der Tragflächen, in ausgefahrener Stellung mit gleichem Ein- und Anstellwinkel auf beiden Seiten des Flugautos, zu garantieren. (Zeichnung 11, 12)
Verfügt das Tragflächenlager zusätzlich über ein Lager zum Drehen der Tragfläche um ihre Längsachse, können beide Lagerachsen die gleiche Ausrichtung haben.
Das SF/QC AV1 mit TF und AV3.2 hat z.B. auf Grund der abgestuften Länge und Breite der Karosse des Flugautos kürzere Tragflächen und im Gegenzug des Beibehaltes der 4,4 m² der tragenden Fläche, eine größere Profiltiefe. (Zeichnung 30)
Die Tragflächen sollten möglichst leicht sein und aus CFK und Wabenstruktur im Inneren der Tragfläche bestehen und im Klebeverfahren gefertigt werden. (Zeichnung 32)
Geprüft werden sollte, ob der Hauptträger (-holm) der Tragfläche aus CFK als rohrförmiger Tragflächenholm mit ca. 18-20 cm Außendurchmesser, gleichzeitig als 700 bar Druckbehälter zur Wasserstoffbevorratung, gefertigt werden kann und ob parallel zu den Rohrholmen zusätzlich noch 700 bar Druckbehälter installiert werden können.
Im Bereich des Schwenklagers ist die Tragflächenwurzel zu verstärken.
Zur Entlastung der Tragflächenwurzel und damit des Schwenklagers können zusätzlich durch die Tragfläche beim Schwenken mitgeführte Streben, die an den Tragflächenholmen und der Karosse drehbar befestigt sind, bei allen vier Modellen installiert werden. (Zeichnung 2, 28)
In der Auslegervariante SF/DC AV3.2 u. AV4 werden die Tragflächen, durch die Abluftströmung der Propeller an den Tragflächenenden, höherbelastet. Die Profildicke und -tiefe der Tragfläche ist deswegen zu vergrößern und die Ausleger bzw. der Tragflächenholm sowie das Schwenklager zu verstärken.
Zur Gewichtsreduzierung sollte bei AV2 sowie SF/DC AV3 der Querschnitt des Tragflächenholms bzw. des Auslegers nach dem Prinzip, Querschnitt gleicher Festigkeit, bemessen werden. Bei AV4, sollte der Querschnitt des Tragflächenholms in seiner Längsrichtung annähernd, wegen gleichbleibender Querkräfte durch die Anbringung der auftriebserzeugenden Propellermotorgondeln an den Tragflächenenden, sich kaum verändern.
Der Schwenkwinkel der Ausleger bzw. der Tragflächen kann während des Übergangs von einer Flugphase zur anderen und zur Fluglagenstabilisierung automatisch, durch den Schwenklagerantrieb der Ausleger bzw. Tragfläche korrigiert werden.
Die Schwenklager müssen deshalb, trotz hoher Belastung während des Fluges, leichtgängig sein. Moderne Kugel- und oder Wälzlager sollten eingebaut werden.
Zweitens: Ausleger werden schräg nach oben ausgefahren
Bei der ursprünglichen Flugautovariante SF/QC in der Auslegervariante AV 1 haben die Propellerspitzen im ausgefahrenen Zustand nur einen Abstand von ca. 40 cm zum Erdboden. Die Gefahr einer Berührung der Propeller mit dem Erdboden beim Starten und Landen ist dadurch relativ hoch und kann vermindert werden, indem dieser Abstand vergrößert wird. Dazu sind jedoch konstruktive Veränderungen beim 1. und 2. Modell QC an den Schwenklagern und Quadrocopterauslegern, gegenüber dem ursprünglichen SF/QC (siehe Gebrauchsmuster Nr. 20 2019 000 841), vorzunehmen.
Wird die Schwenkachse des Schwenklagers, parallel zur Ebene -Quer-Hochachse- des Flugautos um 15° seitlich in den Aufnahmeschacht hinein geneigt, schwenken die Quadrocopterausleger beim Ausschwenken um 15° nach oben aus. (Zeichnung 13, 14)
Die Propellerspitzen haben dann einen Abstand zum Erdboden von 80 cm. Die Gefahr einer Bodenberührung beim Starten und Landen vermindert sich deutlich.
Bei dieser Konstruktion, mit schräg nach oben ausschwenkenden Auslegern, müssen alle vier Propellermotoren geschwenkt werden, um zu gewährleisten, dass der 3-Blattpropeller mit den eingeklappten Propellerblättern beim Einschwenken eine parallele Stellung zu den Auslegerrohren und annähernd zur Längsachse des Flugautos einnehmen kann.
Dazu benötigen die Schwenklager der Propellermotoren einen speziellen elektrischen Antrieb, z.B. mit Gewindegestänge.(Zeichnung 8)
Beim Übergang in den Horizontalflug in AV2 müssen die Propeller nach vorn unten geneigt werden. Deshalb verfügen die Ausleger, zur Sicherstellung der Neigung der Propellermotoren, über ein zweites Schwenklager mit Schwenkantrieb, der entweder von Hand über E-Schalter oder automatisch, elektrisch betrieben wird. (Zeichnung 9)
Drittens: Vergrößerung der Propellerblattanzahl , Propellerdurchmesser
Zur Erhöhung der Schubkräfte der Propeller (z.B.AV1) wurde die Blattanzahl der Propeller von zwei auf drei und der Propellerdurchmesser von 1,7 m auf 2,0 bis 2,4 m vergrößert. Die Schubkräfte der einzelnen Propeller konnten dadurch bei gleichzeitiger Verringerung der max. Drehzahl der Propeller ca. bis zu 300 kp erhöht werden.
Die Unterbringung der dreiblättrigen eingeklappten Propeller im Aufnahmeschacht im eingeschwenkten Zustand ist möglich und lässt noch Platz für die Unterbringung der Brennstoffzelle oder Batterie zu. (Zeichnung 5, 6)
Infolge der konstruktiven Verbesserungen, besonders durch Erhöhung der Blattanzahl der Propeller von 2 auf 3 Blatt und damit Erhöhung des Propellerauftriebs um ca. 20% sowie durch die Optimierung der tragenden Fläche der Tragflache auf 4,4 m² wurden erneut mit den Computermodellen des Flugautos die einzelnen Flugphasen und das Leistungsvermögen des Flugautos simuliert und dessen Leistungsparameter optimiert.
Viertens: Verringerung der erforderlichen Energie der BstZ
Neueste Berechnungen der Energiebilanz ergaben durch Optimierung des Energieverbrauches im Flug, dass die Auslegervariante AV2 bs AV4 für den Horizontalflug nur noch Energie, weniger als 75 KW von der Brennstoffzelle benötigen. Dadurch ist abgesichert, dass für den Horizontalflug keine Energie mehr von der Batterie zur Energieversorgung benötigt wird.
Die erforderliche Energie im Horizontalflug kann z.B. für alle Modelle (AV1 -AV4) eine Brennstoffzelle mit 75 KW, des Typs HyRange von Proton Motor Fuel Cell GmbH, Gewicht 100 kg, mit Zusatzgeräten insgesamt ca. 200kg, liefern.
Fünftens: Auslegervariante 3.2 und 4 (Neuentwicklung)
Die Auslegervariante AV3,2 und AV 4 stellen weitere Varianten des SF/DC dar und sind gekennzeichnet durch schwenk- und drehbare Propellermotorqondeln an den äußeren Enden der Tragflächen oder Auslegern mit Tragfläche und deren Unterbringung im Straßenfahrmodus in Aufnahmeschächte im Heck oder beidseitige Schächte des Flugautos. (Zeichnung 28, 29, 32. 45-50).
Ausführliche Beschreibung in Pkt. 4.3. der Beschreibung Seite 20
Folgende optimale Simulationsergebnisse liegen auszugsweise in der nachfolgenden Tabelle für die Modelle des Flugautos SF/QC-BstZ/B AV 2 „IKARUS plus“ und des Flugautos SF/DC-BstZ/B IKARUS neo vor:

Das Simulationsprogramm ist auf Anfrage einsehbar. Anfrage per e-mail Dr.Rainer.Epperlein@t-online.de ;

Beschreibung
Flugauto SF/QC-BstZ/B AV 2 mit schwenkbaren Tragflächen im Dachbereich des Flugautos
Grundsätzlich erfolgt der Übergang von der Standschwebe in den Horizontalflug bei Flugautovarianten ohne Tragfläche z.B. Lufttaxi so wie bei Modell-Quadrocoptern bzw. Drohnen, durch Neigung des Fluggerätes nach vorn in Flugrichtung.
Dadurch entsteht an den Propellern, mit Ihren an den Auslegerenden starr befestigten E-Motoren. eine horizontale Schubkomponente, die das Fluggerät beschleunigt und auf die gewünschte Fluggeschwindigkeit bringt.
Durch Neigung des Flugautos nach vorn in Flugrichtung entsteht ein negativer Anstellwinkel, der im Flug an der Karosse des Flugautos einen Abtrieb erzeugt der dem Auftrieb der Propeller entgegenwirkt. Je größer die Fluggeschwindigkeit, desto größer die Neigung des Flugautos nach vorn unten und desto größer ist der Abtrieb.
Dieser entscheidende Nachteil des Flugautos ohne Tragfläche wirkt sich negativ auf den Energiebedarf des Flugautos im Flug aus und sollte vermieden werden.
Der Auftrieb der Karosse des Flugautos, der bei 0 Grad und positiven Anstellwinkeln des Flugautos entsteht, kann ebenfalls nicht genutzt werden. Deshalb sollte die Auslegervarianten in Verbindung mit schwenkbaren Tragflächen am Dach des Flugautos mit positiven Anstellwinkeln genutzt werden. Dabei entsteht bei höheren Geschwindigkeiten durchaus beachtlicher Auftrieb der sich sehr positiv auf die Energiebilanz auswirkt.
In den bisherigen Betrachtungen wurde der Übergang vom Schwebeflug in den Horizontalflug durch neigen des Flugautos SF/QC in Flugrichtung nach vorn eingeleitet, was sich wie oben beschrieben nachteilig auswirkt. Dieser Nachteil lässt sich durch die Möglichkeit, die Auftriebsfläche der Karosse zu erhöhen, beheben. Zu diesem Zweck werden im oberen Teil des Daches angepasste, leichtgeschwungene schwenkbare überlappbare Tragflächen montiert.
Das gewählte NACA Profil 4418 für die Tragfläche hat bei 0 Grad Anstellwinkel einen Auftriebsbeiwert ca = 0,5 und bei Anstellwinkel 5 Gad einen von ca =1. Für die tragende Fläche der Tragfläche wurden im Ergebnis von Berechnungen mit dem Simulationsmodell 4,8 m² als annähernd optimaler Wert für alle 4 Modelle ermittelt..
Mit diesen Tragflächen wird im Flug Auftrieb erzeugt, der beachtliche Werte annehmen kann. Berechnet wurde, dass z.B. bei 275 km/h Fluggeschwindigkeit (AV4) ein Auftrieb von 1681kp,bei einer Gesamtmasse des Flugautos von 1500 kg, entsteht.
Die seitlich oben am Dach des Flugautos auf beiden Seiten befestigten Schwenklager der Tragflächen besitzen eine nach hinten unten und seitlich nach unten geneigte Lagerachse, die voneinander, infolge der Überlappung, leicht abweichen. Die Schwenkebene der jeweiligen Tragflächenhälfte liegt dadurch schräg zur Hochachse, seitlich nach hinten geneigt. Dadurch wird im voll ausgeschwenkten Zustand bei horizontaler Lage des Flugautos ein positiver Einstellwinkel an der Tragfläche erzeugt und die Längsachse der Tragfläche nimmt im voll ausgeschwenkten Zustand eine waagerechte oder leicht geneigte Stellung zur Querachse des Flugautos ein. (Zeichnung 12)
Diese Maßnahme ist jedoch bei drehbaren Tragflächenlagern nicht erforderlich.
Der Antrieb zum Aus- und Einschwenken der Tragflächen kann z.B. über ein Schneckengetriebe (ähnlich dem Auslegerantrieb), eine Zahn- oder Gewindestange (Zeichnung 11) oder für beide Tragflächen gleichzeitig über Hebelgestänge durch einen Antriebsmotor erfolgen. Die Bedienung zum Aus- und Einschwenken der Tragflächen erfolgt von der Fahrzeugkabine aus.
Die Tragfläche soll möglichst aus leichtem hochfestem Material bestehen, z.B. CFK und in Schalenbauweise gefertigt sein. Der Hauptholm kann z.B. rohrförmig ausgebildet werden und auch aus CFK bestehen.
Geprüft werden sollte, ob die rohrförmigen Holme nicht gleichzeitig auch als Druckbehälter zur Bevorratung von Wasserstoff benutzt werden können.
Kombinationsvariante SF/QC-BstZ/B
Die Realisierung der Idee einer konstruktiven Verschmelzung eines Straßenfahrzeuges mit einem Quadrocopter erfolgt über ein Hauptelement, dem querliegenden Aufnahmeschacht.
4.2.1. Der Aufnahmeschacht, ist im unteren Bereich des „Flugautos“, quer durchgehend, zwischen den Vorder- und Hinterrädern untergebracht. (Zeichnung 1, 17, 42, 44) Dieser kastenförmige Aufnahmeschacht ist auch gleichzeitig ein wesentliches tragendes Verbindungselement zwischen dem Straßenfahrzeug und dem Flugapparat. Er dient nicht nur der Aufnahme der eingeschwenkten Copterausleger, sondern kann auch der Unterbringung eines Teiles der Batterien, eines Teiles der Copterelektronik und Coptersensoren und oder der Unterbringung der
Brennstoffzelle und deren Versorgungsteil dienen. Der Aufnahmeschacht besitzt eine angepasste einfache Kastenform mit Einbuchtungen, die hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht, im Leichtbau (Kohlefaserverbund und Wabenstruktur) gefertigt, garantiert. Er ist organisch im unteren Teil des Straßenfahrzeuges zwischen den Vorder- und Hinterrädern eingepasst.
Das SF/QC behält dadurch wie in der (Zeichnung 1, 23, 27) dargestellt, im Wesentlichen das Aussehen, die Form und die Abmaße eines üblichen PKW's.
Die organische Einpassung des Aufnahmeschachtes in das Straßenfahrzeug sowie die statisch-dynamischen Berechnungen und die Festigkeitsnachweise obliegen den Konstrukteuren des SF/QC.
Vorgegeben sind jedoch aus konstruktiven Gründen sowohl die Abmaße des Aufnahmeschachtes, die sich aus den berechneten Abmaßen der Quadrocopterausleger und deren Lage im Schacht ergeben, als auch die wirkenden Kräfte der Karosserie des Straßenfahrzeuges und des Quadrocopters auf den Aufnahmeschacht, als tragendes und verbindendes Element. (Zeichnung 14)
Die Abmaße des unteren Aufnahmeschachtes wurden deshalb nicht willkürlich festgelegt, sondern ergeben sich letztendlich aus dem berechneten Abmaß des Durchmessers jedes der vier einklappbaren 3-blättrigen Propeller, die im ausgeschwenkten Zustand für den erforderlichen Auftrieb zur Überwindung der Masse des SF/QC sorgen.
Damit beim Einfahren der Copterausleger genügend Platz vorhanden ist, wurde das sich aus der Länge der Copterausleger inclusive Propeller oder Gondel ergebende Breiteninnenmaß des Aufnahmeschachtes auf max. 190- 220 cm festgelegt.
Die Tiefe des Aufnahmeschachtes ergibt sich aus der Breite des SF/QC.
Die Ausrichtung und Lage der Copterausleger im Aufnahmeschacht, im eingefahrenem Zustand ergibt sich sowohl aus der Konstruktion und dem Ausfahrwinkel und Erhöhungswinkel der Ausleger im ausgefahrenem Zustand , als auch dem Durchmesser der Propeller.
In der folgenden Beschreibung wird die Variante mit leicht konischen, geraden Auslegern, wobei die vorderen Ausleger gewinkelt und alle vier Ausleger an ihren äußeren Enden jeweils mit schwenkbaren E-Motor mit Propeller versehen sind, als Auslegervariante 2 (AV2) bezeichnet, favorisiert.
(Zeichnung 15, 16, 43, 44)
Die Schwenklager der Quadrocopterausleger können zweckmäßig links und rechts auf beiden Seiten im unteren Bereich und (oder) oberen Bereich des Aufnahmeschachtes an der Schachtöffnung positioniert sein. In diesen Bereichen ist der Aufnahmeschacht entsprechend der Belastung, durch die auftretenden Momente und Kräfte der Ausleger, zu verstärken. Der Aufnahmeschacht ist auf der linken und rechten Seite des Flugautos, nach dem Öffnen der Abdeckklappen, offen. Durch diese Öffnungen werden die Quadrocopterausleger mit den, gegenüber zum Lager angebrachten Propellermotoren, ein- und ausgeschwenkt.
Die Schachtöffnungen sind normalerweis durch Abdeckklappen geschlossen, werden aber vor dem Ausfahren der Ausleger des SF/QC geöffnet und wenn die Ausleger voll ausgeschwenkt sind, bis auf eine kleine Luke im Bereich der Copterauslegerlager, wieder geschlossen. Vor dem Einfahren der Ausleger müssen die großen Abdeckklappen wieder geöffnet und nachdem die Ausleger voll eingeschwenkt sind, inclusive der kleinen Abdeckklappen, wieder geschlossen werden.
(Zeichnung 18, 19, 20; 21)
Das automatische Ein- und Ausfahren der Abdeckklappen kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Im Beispiel wurde die elektrische Variante gewählt. Der Antrieb erfolgt über kleine, leichte E-Motoren, die in der oben beschriebenen festgelegten Reihenfolge automatisch gesteuert werden.
Die, im eingefahrenen Zustand befindlichen Quadrocopterausleger, nehmen eine festgelegte Stellung im Aufnahmeschacht ein. Die vorderen Ausleger werden tiefer ins Innere des Schachtes eingeschwenkt als die hinteren. Die hinteren Ausleger nehmen im eingeschwenkten Zustand eine Stellung fast parallel zu den Abdeckklappen des Aufnahmeschachtes ein. (Zeichnung 13, 14)
Die Einnahme der jeweiligen Endstellungen der Quadrocopterausleger kann durch Endschalter gesteuert werden. (Zeichnung 21)
Die Quadrocopterausleger können in der jeweiligen Endstellung, bei abgeschalteten Getriebemotoren, durch die jeweilige Schnecke verriegelt werden.
Für den Ein- und Ausbau z.B. der Batterien und anderer Geräte und Ausrüstungen in und aus dem Aufnahmeschacht sollten Wartungsluken in entsprechender Größe im Oberteil des Schachtes, oberhalb der Stauräume, angebracht werden.
4.2.2. Die Schwenklagergehäuse der Quadrocpterausleger werden in den vier unteren Ecken des Aufnahmeschachtgehäuses organisch in das Schachtgehäuse integriert. Sie können aus dem gleichen Material (z.B. CFK) wie das des Schachtgehäuses bestehen und dienen der Aufnahme der Lagerbolzen der Copterausleger zur Übertragung der Kräfte sowie Biege- und Drehmomente von den Auslegern auf das E-Mobil.
Die Abmaße der Schwenklagergehäuse wurden über Festigkeitsnachweise berechnet. Da die Copterausleger hohl sind, sollte auch hier geprüft werden, ob diese nicht auch gleichzeitig als Druckbehälter zur Wasserstoffbevorratung genutzt werden können.
Um ein Ausschwenken der Quadrocopterausleger um 15° nach oben zu gewährleisten muss die Lagerachse einen Neigungswinkel von 15° gegenüber der Hochachse des Flugautos einnehmen und ist nach innen, parallel zur Ebene Querachse/Hochachse des Flugautos, zu neigen.
Schwenklagerbolzen: (Zeichnung 18)
Festigkeitsberechnungen für das 2.Modell SF/QC ergaben, dass der Lagerbolzen einen Außendurchmesser von 90 mm und einen Innendurchmesser von 60 mm haben muss und aus Stahl St 70, mit einer zul. Festigkeit = 1150 Kg/cm²; Lastfall 3, zu fertigen ist.
Ein, wie im Flugzeugbau üblicher Sicherheitsfaktor von 1,4, wurde ebenfalls berücksichtigt. Wobei das Material des hohlen Bolzens nicht unbedingt aus St 70 bestehen muss. Es können auch andere adäquate Stähle genutzt werden.
Das obere Ende des Bolzens besteht aus einem runden abgeflachten Bolzenkopf. In den unteren Teil des Lagerbolzens ist ein Außengewinde eingeschnitten.
Bei der Montage der Ausleger werden die Lagerbolzen in eine im Oberteil des Lagergehäuses befindlichen Bohrung eingeführt und im unteren Teil in eine Metallbuchse eingeschraubt. Der Lagerbolzen kann aus technologischen Gründen auch umgekehrt, von unten nach oben eingeführt werden.
Die Metallbuchse mit abgeflachten Bolzenkopf (St70 oder anderen Stählen) mit Innengewinde, wird von unten durch die Bohrung in der Wandung des Aufnahmeschachtes in das Lagergehäuse eingeführt und ist gegen Verdrehung zu sichern
(Die Lagerbuchse kann auch umgekehrt, von oben nach unten eingesetzt werden).
4.2.3. Die schwenkbaren Quadrocopterausleger (Zeichnung 15, 16) dienen der Übertragung der Biege- und Drehmomente, Querkräfte (Auftriebs- und Luftwiderstandskräfte), die im Flug entstehen und über die Ausleger und Schwenklager der Ausleger, auf das Flugauto wirken und dienen dazu, die Propeller im ein- und ausgeschwenkte Zustand in der richtigen Stellung zu positionieren.
Die Quadrocopterausleger bestehen aus nachfolgenden Bauteilen: Schwenklagerauge, Auslegerrohr, E-Motorträger mit E-Motor und Schwenkmotoren, Propeller, Strom- und Steuerkabel.
Schwenklagerauge:
Das Schwenklagerauge besteht ebenfalls aus ST 70 und wurde mit den gleichen Parametern für Stahl, wie oben beschrieben, auf Festigkeit berechnet. Es können auch andere geeignete leichtere Materialien mit gleicher oder höherer Festigkeit eingesetzt werden.
Die Abmaße ergaben sich aus dem Festigkeitsnachweis.
In die Peripherie des Lagerauges ist ein Zahnkranz zur Aufnahme der Getriebeschnecke, einzufräsen.
In die mittlere Bohrung des Lagerauges ist eine Gleitlagerbuchse aus weicherem Material wie das des Lagerbolzens, z.B. Messing oder anderen modernen Materialien mit guten Gleiteigenschaften, einzusetzen.
Der Stutzen des Lagerauges ist in das Auslegerrohr eingepasst und mit diesem stabil verbunden. (Zeichnung 16)
Auslegerrohr:
Das Auslegerrohr ist in Leichtbauweise mit ausreichender Festigkeit z.B. aus CFK in leicht konischer Form zu fertigen und verbindet das Lagerauge mit dem Elektromotorenträger. (Zeichnung 15, 16)
In der vorliegenden Variante wurde ein leicht konisches Auslegerrohr (Material CFK) berechnet. Am Lagerauge (2.Modell QC) beträgt der Außendurchmesser 100 mm und an der Motorträgerkonsole 50 mm. Die Stärke der Rohrwandung beträgt 5 mm. Angenommen wurde Lastfall 3 und ein Sicherheitsfaktor von 1,4 für den Festigkeitsnachweis.
Wird der Ausleger gleichzeitig auch als Druckbehälter genutzt, ist die Rohrwandung zu verstärken und möglicherweise auch der Rohrdurchmesser zu vergrößern.
Die vorderen Ausleger sind aus konstruktiven Gründen gewinkelt.
Elektromotorträger:
Der E-Motorträger muss aus hitzebeständigem Material (z.B. ST 70) gefertigt werden. Grund: Propellermotoren strahlen im Betrieb viel Wärme ab.
Der E-Motorträger besteht aus einer schwenkbaren Konsole mit Gelenken und Schwenkmotoren und einem Verbindungstutzen, der in das Auslegerrohr stabil eingepasst mit diesem fest verbunden wird.
In der Auslegervariante 2 sind die Propellermotoren in Flugrichtung nach vorn, parallel zur Querachse des Flugautos schwenkbar und erzeugen im Flug nicht nur Auftrieb, sondern zusätzlich in horizontaler Flugrichtung Schub und das Flugauto nimmt Fahrt auf.
Die konstruktive Besonderheiten sind folgende :

Alle vier Ausleger besitzen an ihrem äußeren Ende schwenkbare E-Motoren mit Propeller (Zeichnung 15, 16, 43, 44). Dabei ist die Schwenkachse des Schwenklagers der E-Motoren, im voll ausgefahrenen Zustand der Ausleger, parallel zur Querachse des SF/QC ausgerichtet.

Strom- und Steuerkabel :
Diese werden verdeckt an den Auslegerrohren verlegt. Im Schwenklagerbereich und im Bereich der Motoren sind diese durch flexible Kabelhüllen zu schützen.
4.2.4. Beim Übergang vom Straßenmodus in den Flugmodus oder umgekehrt, kann das Ein- und Ausfahren der Ausleger automatisch über elektrisch angetriebene Schneckengetriebe in genau festgelegter Reihenfolge erfolgen.
Die hinteren Ausleger fahren zuerst aus und zuletzt ein. Die vorderen zuletzt aus und zuerst ein. (Zeichnung 13, 14)
Das an jedem Lagergehäuse befestigte Schneckengetriebe greift über eine Schnecke an der Peripherie des Lagerauges in dieses ein. Zu diesem Zwecke ist in die Peripherie des Lagerauges ein Zahnkranz eingefräst. Dreht die Schnecke, angetrieben durch den E-motor, wird der Copterausleger entweder aus- oder eigefahren, je nach Drehrichtung der Schnecke.
Bei Einnahme der jeweiligen Endstellung der Quadrocopterausleger werden die E-Motoren durch Endschalter, die ebenfalls am Lagergehäuse befestigt sind, abgeschaltet. Die ruhende Schnecke der Schneckengetriebe verriegelt die Ausleger in ihren Endstellungen (Zeichnung 21). Aus Sicherheitsgründen können noch zusätzlich Verriegelungsmechanismen eingebaut werden.
4.2.5. Die großen Abdeckklappen des Aufnahmeschachtes sind über zwei Scharniere am oberen Rand des Aufnahmeschachtes befestigt. Das Öffnen und Schließen der großen Abdeckklappen erfolgt über je einen am Aufnahmegehäuse befestigten Elektromotor mit Gewindegestänge und Endschalter.
Über das Gewindegestänge werden die großen Abdeckklappen ausgefahren und eingefahren. (Zeichnung 18, 19)
Die kleinen Abdeckklappen im Bereich der Aufnahmelager werden ebenfalls durch Scharniere, die am seitlichen Rand des Aufnahmeschachtes befestigt sind mit diesem verbunden und werden über ein kleines Gestänge, dass am jeweiligen Ausleger beweglich befestigt ist, mitgenommen. Dadurch werden beim Aus- und Einfahren der Ausleger die kleinen Abdeckklappen mitgenommen und die Öffnungen im Bereich der Aufnahmelager geöffnet oder geschlossen.
(Zeichnung ;20, 21)
Beschreibung des SF/DC -BstZ/B AV3 und AV 4
Gekennzeichnet ist das SF/DC_BstZ/B AV3, AV4 dadurch, dass die Propellermotoren, z.B. je zwei 100 KW E-Motoren in Motorgondeln untergebracht sind und auf eine Welle wirken, die einen 6-blättrigen Propeller antreiben.
Die Motorgondeln sind an den beiden Auslegern oder Tragflächenenden der Tragflächenhälften schwenkbar gelagert.
Propellermotorgondel mit Schwenklager an den Tragflächenenden oder Auslegern
Die Propellermotorgondel besteht aus einem stabilem Gerüst (z.B. CFK), das der Gondel die Form gibt und alle Bauteile der Gondel aufnimmt und verbindet. Das Gerüst und das Schwenklager ist durch eine stabile stromlinienförmige, formgebende Hülle mit Lüftungsschlitzen, die aus CFK bestehen kann, ummantelt.
Im Unterteil befindet sich das Gondelschwenklager, welches die Gondel in der Ebene, die durch Hoch- und Querachse gebildet werden, schwenken lässt.
Die 2. Schwenkmöglichkeit erfolgt über ein Lager, das mit den Enden der TF und der Ausleger schwenkbar in der Ebene, die durch Hoch- und Längsachse des Flugautos gebildet wird, kräfteübertragend verbunden ist. Der Schwenkmechanismus kann durch ein Schneckengetriebe in der Gondel und ein Zahnradgetriebe am Auslegerende oder im Tragflächenende, betätigt werden.
(Zeichnung 32, 33, 35, 36, 46, 48, 50)
Oberhalb des Schwenklagers sind die E-Motoren in Reihe untergebracht und stabil mit dem Gondelgerüst, zur Übertragung der Drehmomente und Propellerauftriebskräfte, verbunden.
Die E-Motoren wirken auf eine gemeinsame Welle zum Antrieb der Propeller, die im oberen Ende der Gondel kräfteübertragend gelagert ist. Unmittelbar oberhalb der Gondel befindet sich, der an der Welle über die Propellernabe befestigte Propeller mit seinem Naben-Klappmechanismus, an dem die Propellerblätter beweglich gelagert sind. Der Klappmechanismus besitzt einen Spiralfederring, der in die Haken an der Wurzel der Propellerblätter eingreift und im fliehkraftlosen Zustand diese einklappt und an das Propellergehäuse anlegt. (Zeichnung 33)
Beginnt der Propeller zu rotieren entstehen Fliehkräfte, die die Zugkraft des Federrings überwinden, die Propellerblätter abspreizen und in ihre auftriebserzeugende senkrechte Stellung zur Rotationsachse bringen. Aus strömungs-technischen Gründen besitzt die Propellernabe eine Kappe, die z.B. über eine Schraube, mit verlängertem Schaft, mit der Welle verbunden ist.
Die Zufuhr von Elektroenergie erfolgt über hochflexible Kabel, die von den Auslegern oder der Tragfläche durch die holen Schwenklagerachsen zu den E-motoren der Propellergondel geführt werden. Parallel dazu werden Steuerkabel für die Schwenkmotoren verlegt. (Zeichnung 33)
Die Propellergondeln werden je nach Verwendungszweck entweder an den zwei Auslegern in der AV3.21; AV3.2 oder an den Tragflächenenden AV4 schwenkbar gelagert.
Die Propeller auf beiden Seiten sind gegenläufig.
(Zeichnung 24, 28, 32, 35, 36, 38, 39, 45, 47, 49)
Unterbringung der Propellermotorgondeln im Straßenfahrmodus
Die Motorgondeln des 1 Modell DC AV3.1 werden im Straßenfahrmodus im Aufnahmeschacht im unteren Teil des Flugautos untergebracht. Das Aus- und Einschwenken der Ausleger mit Motorgondel erfolgt genauso wie beim SF/QC.
(Zeichnung 38, 39, 45)
Die Variante AV3.2 verfügt über Ausleger mit Tragfläche, die im Straßenfahrmodus mit den am Ende der Ausleger-beweglich montierten Propellermotorgondeln in beidseitig des Fugautos befindliche Aufnahmeschächte eingefahren werden. Die Tragflächenhinterseiten sind zur Vergrößerung der Tragflächen einklappbar gestaltet. Die Aufnahmeschächte werden durch Abdeckklappen geschlossen. Wobei die Abdeckklappen des Motorgondelschachtes auch gleichzeitig, im geöffnetem Zustand, in Zweitfunktion als Höhenruder dient.
(Zeichnung 47)
Die Motorgondeln des 2.Modell DC AV4 werden nach der Senkrechtlandung vor dem Übergang in den Straßenfahrmodus, nachdem die Tragflächen eingeschwenkt wurden, bei geöffneten Aufnahmeschächten am Heck des Flugautos, nach hinten unten eingeschwenkt und die Abdeckklappen (oder Höhenruder) der beiden Schächte wieder geschlossen.
(Zeichnung 27, 29,30,49)
Unmittelbar vor dem Flug, beim Übergang vom Straßenfahrmodus in den Flugmodus, werden erst die Abdeckklappen (Höhenruder) geöffnet, dann die E-Motorgondeln nach oben senkrecht ausgeschwenkt.
Der oben beschriebene Prozess wird voll automatisch gesteuert und wird von der Kabine aus über den von Hand gegebenen Steuerbefehl, zum Ausschwenken der Tragflächen bzw. nach der Landung zum Einschwenken der Tragflächen, ausgelöst.
Stabilisierungsflosse am Heck des Flugautos
Zur zusätzlichen Stabilisierung des Flugautos im Steig-, Sink- und Horizontalflug und zum Ausgleich der Momente, können die Abdeckklappen der Motorgondelschächte in Doppelfunktion als Höhenruder genutzt werden.
Dazu ist die Abdeckklappe so zu konstruieren und beweglich am Heck schwenkbar zu lagern, dass diese als Längsstabilisator und Ruder sowie im Notfall, beim Ausfall der Propeller, als Hilfsruder, steuerbar von der Kabine aus, im Flug wirken kann und dass diese als Abdeckklappen im Straßenfahrmodus die Aufnahmeschächte der E-Motorgondeln schließen. Die Höhenruder können zur Auftriebserhöhung, konstruktiv mit einem festen Einstellwinkel, versehen werden
(Zeichnung 29, 30, 32, 37, 46, 48, 50)
Flugautovariante SF/QC-BStZ/B und SF/DC_BstZ/B
Als empfehlenswerte alternative oder zusätzliche Energiequelle zu den Feststoffzellenbatterien sollten Brennstoffzellen auf Wasserstoffbasis verwendet werden.
Brennstoffzellen bis zu 160 KW und einer spezifischen Leistung von 3 KW/Liter Stackvolumen werden heute schon im Fahrzeugbau eingesetzt (Stand 2018).
Der Einsatz z.B. einer Brennstoffzelle von 75 KW, die Elektroenergie an Bord erzeugt, in Kombination mit Batterien, die nur Elektroenergie speichern, erweist sich im hohen Maße vorteilhaft gegenüber der Flugautovariante nur mit Batterien, indem eine revolutionäre Steigerung der Effektivität des SF/QC infolge geringerem Gewichts der Energiequelle, nämlich längere Flugzeiten und weitaus größere Flugstrecken, möglich sind.
Möglich ist z.B. die Variante mit 1 Brennstoffzelle - Wasserstoff (75 KW) kombiniert mit einer Batterie deren Batteriemasse ca. 83 -94 kg beträgt. Vorteilhaft wirkt sich dabei die Gewichtseinsparung, durch die Reduzierung der Batteriemasse, der relativ geringe Aufwand für den Einbau der Brennstoffzellenanlage und deren einfacher und sicherer Betrieb aus.
Die Brennstoffzellenanlage des „Flugautos“ kann aus nur 1 BstZ 75 KW mit Versorgungsteil und 700 bar Druckbehälter zur Wasserstoffspeicherung insgesamt ca. 200 kg bestehen.
Die schweren Batteriezellen werden nur noch als zusätzliche Energiequelle für Start und Landung innerhalb 5-10 Minuten Flugzeit und die Notfalllandung benötigt.
Die optimale Aufteilung der Energie zwischen Batterie und Brennstoffzelle zu Gunsten eines geringeren Batteriegewichtes ist möglich, da die ausgeschwenkten Tragflächen mit zunehmender Fluggeschwindigkeit ihren Auftrieb in der 2.Potenz steigern, kompensiert der zunehmende Auftrieb der Tragfläche immer mehr das Gesamtgewicht des Flugautos, Die Propeller brauchen zur erforderliche Auftriebserzeugung immer weniger Energie. Dieser Umstand kann zur Gewichtsreduzierung der Batterie und Erhöhung der Zuladung genutzt werden.
Infolge dessen vermindert sich, trotzt zunehmendem Luftwiderstand des Flugautos und der Tragfläche, aber nur bis zu einer bestimmten Grenze (die Zunahme des Luftwiderstandes wird größer als die Zunahme des Auftriebs), die erforderliche Leistung der Propeller zur Auftriebserzeugung und damit deren Energiebedarf an Elektroenergie.
Der sinkende Leistungsbedarf der Propellermotoren erreicht mit zunehmender Fluggeschwindigkeit Werte, die sich der vorhandenen verfügbaren Energie der Brennstoffzellen (75 KW) nähert, desto mehr, je mehr die Fluggeschwindigkeit zunimmt.
Ab einer bestimmten Fluggeschwindigkeit unterschreitet die erforderliche Energie für den Horizontalflug die verfügbare von der BstZ und als Energielieferant wird keine Batterie mehr benötigt, es reicht dazu allein die Brennstoffzelle aus.
Die restliche ungenutzte Energie der Brennstoffzelle wird zum Nachladen der Batterien zur Energieversorgung der Bordelektrik und Bordelektronikanlage sowie Beheizung der Kabine des Flugautos genutzt.
In Abhängigkeit von der Flugdauer und des Energieverbrauches der Batterie beim Senkrechtstart und beim Steigflug kann, vor der Einleitung des Landeanfluges, die Batterie wieder vollgeladen sein.
Die Unterbringung der Brennstoffzellenanlage und Batterie erfolgt verteilt auf das Vorderteil, den Aufnahmeschacht und das Hinterteil des SF/QC sowie die Bevorratung des Wasserstoffs, möglicherweise in den rohrförmigen Hauptholmen und den zusätzlich in der Tragfläche gelagerten 700 bar Druckbehälter und den Auslegern oder in eingepassten Druckbehältern in der Karosse des Flugautos.
Das Stackvolumen z.B. der Brennstoffzelle beträgt 3 KW/ Liter. Das sind im konkreten Fall bei einer Brennstoffzelle von 75 KW ca. 22,5 Liter, gleich 0,0225 m³ Stackvolumen, das für die Brennstoffzelle benötigt wird. Insgesamt sind das mit den Versorgungsteilen bei 75 KW reichlich rund 50Liter (0,05 m³ Raumvolumen).
Die verfügbare Leistung der Brennstoffzelle von 75 KW und eine verfügbare Batteriekapazität von ca.350 KW/7 Minuten Flugdauer reicht z.B. für den Senkrechtstart und den Steigflug bis auf Reiseflughöhe von 2000 m (Steigzeit 90 sec), den Gleitflug und die Senkrechtlandung bei einer Gesamtmasse des SF/QC von 1550 kg, mehrmals aus.
Der Energieverbrauch beträgt z.B. bei 250 km/h im Horizontalflug nur 66 KW und bei 275 km/h nur noch 62,5 KW, < 75 KW, die die Brennstoffzelle maximal liefern kann. In diesem Falle werden für den Antrieb der Propellermotoren im Horizontalflug keine Batterien mehr benötigt. Nur noch für den Senkrechtstart, Senkrechtlandung oder Standschwebe und Notfalllandung, sind die Batterien als Puffer erforderlich.
Ein wesentlicher Vorteil, der sich im Vergleich zur Flugauto-Variante SF/QC-BstZ/B ohne Tragflächen, vor allem durch den Wegfall der Flugstreckenbegrenzung, die sich aus dem hohen Batteriegewicht ergibt und durch dieses begrenzt wird.
Flüge bis zu 1000 km in 4 Stunden und mehr sind kein Problem mehr, sondern allein nur noch vom Wasserstoffvorrat in den 700 bar Druckbehältern abhängig.
Der Wasserstoffverbrauch liegt z.B. beim SF/DC-BstZ/B AV4 mit einer Startmasse von 1550 kg, Reisefluggeschwindigkeit 280 km/h, bei 3,37 kg/h im Flug.
Der Energieverbrauch beträgt dabei im horizontalen Streckenflug nur noch 2 x 24KW= 48 KW< 75 KW BstZ. Die noch überschüssige Energie beträgt 27 KW.
Ein großer Vorteil:
Während des Streckenfluges kann die Batterie nachgeladen werden und es kann bei genügend langer Flugdauer der Energieverbrauch, der beim Start bis auf Reisefluggeschwindigkeit benötigt wurde, kompensiert werden.
Bei größeren Flugstrecken kann auch während einer Zwischenlandung, nach Übergang in den Straßenflugmodus in der Nähe einer Wasserstofftankstelle, relativ unkompliziert das Befüllen der Wasserstofftanks in kurzer Zeit vorgenommen werden.
Steuerung und Überwachung der Daten des „Flug Autos“ im Flugmodus
Die Übertragung der Steuersignale, zur Leistungsänderung der Propellermotoren im Flugmodus, erfolgt differenziert nach Steig- und Sinkflug, Geradeausflug, Richtungsänderungen oder horizontaler Drehung, ähnlich wie bei einer Drohne, z.B. über Funksignale oder redundanten Steuersignalen per Kabel.
Ebenso wird die Fluglage des Flugautos nach herkömmlichen Verfahren über einen elektronischen Kreisel im Flug stabilisiert.
Ein autonomer Flug, nach bekannten Verfahren über Eingabe von GPS-Punkten, Höhe und Geschwindigkeit usw. ist ebenfalls möglich.
Die Anbringung der Fluglagensteuerelemente ist am Lenkrad und dem Armaturenbrett des Flugautos oder deren Darstellung auf eine handlichen Bildschirm, zur Nutzung im Touchverfahren, vorgesehen. Diese können z.B. ähnlich wie bei einem Skycontroller über Joysticks und Druckknöpfe, oder anderen zweckmäßige Bedienelemente, dem neuesten Stand der Technik entsprechend, bedient werden.
(Zeichnung 22)
Die elektronischen Elemente des Skycontrollers können im Lenkrad untergebracht sein. Die Signalübertragung kann über Funksignale auf den Steuerblock der elektronischen E-Motorsteuerung des Qadrocopters oder Duocopters erfolgen, der im Aufnahmeschacht, möglichst in Nähe der Ausleger, untergebracht sein sollte. Dieser regelt die Stromzufuhr zu den E-Motoren und damit die Drehzahl der Propeller.
Die elektronisch geregelte, differenzierte Drehzahländerung der Propeller und damit die Flugsteuerung, erfolgt über die Steuerelemente oder dem Autopiloten des Flugautos.
Die Stabilisierung der Fluglage des Flugautos erfolgt automatisch.
Die Anzeige der Flugdaten (Flughöhe, Kurs, Fluggeschwindigkeit usw.), sowie die Markierung des Standortes des Flugautos während des Fluges erfolgt auf einer im Bildschirm dargestellten Landkarte sowie die Einblendung der wichtigsten Überwachungsparameter ebenso die Drehzahl der Motoren, die Restkapazität der Batterien und Rest-Wasserstoffmenge, die maximal möglichen Flugstrecken usw. kann über den Bildschirm im Armaturenbrett des „Flugautos“, das wie ein Tablet arbeitet und die Anwendung von Apps, wie z.B. Free-fligth Pro von Parrot oder andere ermöglicht, erfolgen.
Erforderliche Anweisungen, wie Zuschalten von Geräten, Änderungen der Flugdaten usw. können im Touch-Verfahren am Bildschirm eingegeben werden.
Durch Kopplung des „Skycontrollers“ mit dem Display über die genannte App kann das Flugauto (Quadrocopter oder Duocopter) wie eine Drohne automatisch über Funk gesteuert werden. Über das Display können GPS-Daten (GPS-Punkte auf einer Landkarte, Flughöhe u. Fluggeschwindigkeit usw.) eingegeben werden, und ein autonomer Streckenflug nach GPS-Punkten ist ausführbar.
Während der Erprobungsphase des SF/QC-Prototyps besteht deshalb die Möglichkeit eines unbemannten, über Funk vom Boden aus, gesteuerten Testfluges.
Mittels eines Skycontrollers kann dann das SF/QC, genauso wie von Bord aus, gesteuert werden.
Flugsicherheit
Zur Gewährleistung der Flugsicherheit ist die Unterbringung eines auswerfbaren Stabilisierungs- und Bremsschirmes im hinteren Dachbereich, unter den eingeschwenkten Tragflächen des Flugautos, vorgesehen. Dieser soll, im Falle eines Versagens eines oder gleichzeitig aller Propeller, die Fallgeschwindigkeit des abstürzenden Flugautos abbremsen und es in horizontaler Lage halten.
Zur Verhinderung einer harten Landung oder eines Aufpralls des Flugautos ist die Anbringung von mindestens 4 Bremsraketen, die in einer festgelegten Höhe über Grund automatisch zünden und die Fallgeschwindigkeit des Flugautos bis zum Aufsetzen stark abbremsen um das Flugauto weich landen zu lassen, notwendig.
Die Anbringung der 4 Bremsraketen ist beispielsweise am Aufnahmeschacht unmittelbar in Nähe der Räder vorgesehen.
(Zeichnung 17)
Durch die Doppelfunktion der Abdeckklappen der Aufnahmeschächte am Heck des Flugautos können diese beim SF/DC im Notfall als Höhenruder genutzt werden und das Flugauto kann wie ein Flugzeug mit erhöhter Geschwindigkeit auf freiem Gelände und ebenem Grund und Boden notlanden.. Dabei wird der Stabilisierungsschirm nach dem Aufsetzen beim Landevorgang als Bremsschirm genutzt.
Anmerkung: Zur Gewährleistung der Flug- und Betriebssicherheit des Flugautos sind periodische Sicht- und Wartungskontrollen, vor allem der Schwenklager, der elektro- und elektronischen Anlagen, der Energiequellen und des Rettungssystems, durchzuführen.
Beschreibung des Computerprogrammes FLUGAUTO „IKARUS plus und neo“ AV1-AV4
Das Computerprogramm Flugauto „IKARUS plus & neo“ (AV1; AV2) und (AV3.1; AV3.2; AV4)" wurde als Berechnungs- und Simulationsmodell für die Erfindung Flugauto „IKARUS plus und neo“ entwickelt.
Beide, das Computerprogramm Flugauto und das Flugauto „IKARUS plus und neo“ korrelieren eng miteinander und bedingen sich gegenseitig.
Es wurde mit folgender Zielstellung entwickelt:

1. Den Nachweis zu erbringen, dass die in der Beschreibung erläuterten Erfindungen nicht utopisch, sondern praxistauglich sind. Möglicherweise besitzen die Erfindungen das Potential für eine Sprunginnovation, die den Straßen- und Luftverkehr im unteren Höhenbereich revolutionieren könnte. Das Ziel ist, mit Hilfe des Computerprogrammes, ein straßenfahr- und voll flugtaugliches Flugauto der Zukunft zu entwickeln, dass keine massenhaften Staus mehr erzeugt, umweltneutralen Verkehr ermöglicht und bei hoher Flugsicherheit sicherstellt, dass der Nutzer sich schnell von Ort zu Ort, sicher und hindernisfrei im Flug, auch autonom, ohne ausgebildeten Piloten bewegen kann und dadurch Zeit gewinnt für andere Tätigkeiten, also innovativer werden kann.
2. Ziel ist, die auf das Flugauto im Flugmodus wirkenden Kräfte und Momente inclusive deren konkreten Kenngrößen, wie Auftrieb, Luftwiderstand, erforderliche Leistung der Propellermotoren, Drehzahl und Durchmesser der Propeller, Energieverbrauch und optimale Energieverteilung auf Brennstoffzelle und Batterie, das zulässige Gewicht der einzelnen Flugautokomponenten sowie Fluggeschwindigkeit, Flugdauer und Flugweite zu ermitteln, um daraus konkrete Schlussfolgerungen für die Gestaltung der Flugautokomponenten abzuleiten.
3 Die einzelnen Flugphasen, wie Senkrechtstart, Steigflug, horizontaler Reiseflug, Sinkflug und Senkrechtlandung zu modellieren und zu simulieren, um optimale Werte für Fluggeschwindigkeit (horizontal und vertikal), Flugbeschleunigung, Flugzeiten, Flugstrecken sowie die erforderliche Leistung, Neigung der Propellerebene bei unterschiedlichen Fluggeschwindigkeiten und Steig- bzw. Sinkwinkel sowie die erforderliche Batterieleistung zu ermitteln und eine optimale Gewichtsverteilung und Lage der einzelnen Flugautokomponenten zu erreichen und deren Einfluss auf Konstruktion und Material des Flugautos zu ermitteln.
4. Die optimale Verteilung der zu liefernden Energie auf Brennstoffzelle und Batterie zu ermitteln, Berechnung des maximal zulässigen Startgewichtes, der Zuladung, des Leergewichtes des Flugautos und der sich daraus ergebenden konstruktiven Konsequenzen auf das Flugauto, wie Abmaße, Gewichtsverteilung und Lage der Bauelemente.

Schlußflgerung:
Ein Computerprogramm, allgemeinen gesehen ist an sich keine neue Erfindung, wird jedoch, wenn es spezifisch auf eine Erfindung zugeschnitten ist, wie das oben beschriebene, integrierter Bestandteil dieser Erfindung und korreliert stark mit dieser.
Tatsache ist, dass Berechnungen mit dem Computerprogramm des Flugautos z.B. die Simulation der Flugphasen des Flugautos, neue erfinderische Erkenntnisse zur konstruktiven Gestaltung des Flugautos liefern, wie z.B. die optimale Lage der Schwenklager und Ausleger mit Propellermotoren, deren Abmaße aus nachfolgenden Festigkeitsberechnungen infolge der wirkenden Kräfte im Flugmodus sowie neue Erkenntnisse für zu verwendenden Materialien und deren Einfluss auf die Formgestaltung des FA.
Einfluss hat im Besonderen die Optimierung der Energieverteilung von Batterie und Brennstoffzelle auf deren Gewichtsverteilung, vor allem auf das Gewicht der Batterie und das der Flugautokomponente und damit auf die zulässige Zuladung und das Startgewicht (siehe Modul 6 des Computerprogrammes Flugauto) sowie die Effizienz des Energieverbrauches und damit die Menge des zu bevorratenden Wasserstoffs in den Druckbehältern usw.
Typische Beispiele, die den Einfluss des Computerprogrammes IKARUS plus & neo auf die Erfindung des Flugautos demonstrieren sind:

z.B. haben die, mit Hilfe des Computerprogrammes ermittelten Kräfte und Momente der Auslegervarianten AV1-AV4, im Flugmodus entscheidenden Einfluss auf die Abmaße der Schwenklager der Ausleger und der TF-Hälften und ihre Konstruktion.

²

6

Im nachfolgenden Abschnitt wird das Computerprogramm vorgestellt und beschrieben sowie dessen Handhabung an Beispielen erläutert.
Aufbau und Bestandteile des Computerprogrammes Flugauto „IKARUS plus und neo“
Das Computerprogramm besteht aus 6 Modulen, die miteinander verknüpft sind und komplexe Berechnungen zum dynamischen Verhalten des Flugauto „IKARUS plus und neo“, nach Varianten ermöglicht.
Beschrieben wird das Computerprogramm an Hand des Teilprogrammes SF/QC-BstZ/B -AV2:

1.Modul: Exceltabelle Feld A1-P49 Er beinhaltet eine Auflistung der geplanten Betriebsparameter, Kenndaten als Eingabegrößen zur Berechnung z.B. des Flugzustandes „Senkrechtstart bis Schwebe“ der die höchste Leistung den Propellermotoren abfordert und die Menge der zu speichernden Energie in den Batterien und die zu liefernde der Brennstoffzelle maßgeblich bestimmt. Aus dem Flugzustand „Senkrechtstart“ lässt sich die maximale erforderliche Leistung der Propellermotoren ableiten und die Kennzahl der Propeller (Steighöhe H, Durchmesser der Propeller D), die erforderliche Drehzahl „n“ der Propeller sowie das Verhältnis H/D, ermitteln.
2.Modul: Exceltabelle Feld A51-P85 Ermöglicht die Berechnung der aerodynamischen und flugdynamischen Daten des FA, wie Auftrieb, Luftwiderstand und Fluggeschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung auf Grundlage der gespeicherten Daten, wie die der tragenden Fläche der Tragfläche und des Höhenruders, die Luftwiderstandsfläche des Flugautos, die aerodynamische Kenngrößen, wie den Auftriebs- und Widerstandsbeiwert zur Berechnung der Auftriebs- und Luftwiderstandskräfte des Flugautos im Flugmodus. Auch die Berechnung der max. zulässigen Umfangsgeschwindigkeit der Propellerblattspitzen wird vorgenommen, um eine Überschreitung der Schallgeschwindigkeit an den Blattspitzen zu vermeiden und ist Bestandteil des 2.Modul.
3.Modul: Exceltabelle Feld R37-Y85 Beinhaltet das mathematische Modell zur Berechnung der Momente sowie horizontalen, vertikalen und resultierenden Kräfte, die im Flugmodus am Flugauto entstehen und wirken. Diese haben entscheidenden Einfluss auf Gestaltung, Abmaße, Form und Lage der Bauelemente des FA und deren Massenverteilung. Errechnet werden die Neig-Winkel der Propellerblattebenen in Abhängigkeit von v-Flug in der jeweiligen Flugphase.
4.Modul: Exceltabelle Feld Z38-AH132 Dieser dient der Auflistung und Berechnung der Koordinate der Lager der beweglichen Teile des FA in Abhängigkeit vom Flugzustand, dem Neigwinkel des Flugautos und dem Schwenkwinkel der Ausleger(AV1) und in AV2 bis AV4, in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel der Ausleger und Tragflächenhälften und dem Neigwinkel der Propellermotoren und Propellermotorgondeln sowie der Koordinaten der Druck- und Masseschwerpunkte der konstruktiven Elemente des FA, wie TF, Ruder, Ausleger, Propellermotoren , Propellergondel und Propeller und Karosse des FA.
5.Modul: Exceltabelle Feld D88-P129 Dient der Berechnung der Kenngrößen der jeweiligen Flugabschnitte (wie vertikale Beschleunigung sowie Steigflug- und Sinkfluggeschwindigkeit) und der Auflistung sowie Berechnung der trigonometrischen Daten der Schwenkwinkel der Ausleger, der TF und des Höhenruders, der Schwenkebenen der Propellermotoren und Propellergondeln für die jeweiligen Flugautovariante.
6.Modul: Exceltabelle Feld R1-AH36 Dieser Modul beinhaltet die wichtigste Exceltabelle, die„ Eingabe- und Auswertetabelle“. Durch Eingabe konkreter Werte in die gelben Felder W18, W21 und W22 lassen sich die unterschiedlichsten Flugphasen berechnen und durch Variieren der Werte auch in anderen ausgewählten Felder (oberer Bereich des Moduls) und nach konkreten Optimalitätskriterien, können die unterschiedlichsten Flugstrecken, Flugzeiten und Fluggeschwindigkeiten sowie der jeweilige Energie- und Wasserstoffverbrauch, die erforderlichen Propellermotorleistungen, das zulässige Startgewicht bei höchstmöglicher Zuladung u.s.w., ermittelt werden.

Bedienungsanleitung zur Handhabung der Computerprogramme des Flugautos „IKARUS plus und neo“ (Exceltabellen: AV1; AV2; AV3.1; AV3.2; AV4)
Die Handhabung aller 5 Teilprogramme ist sich ähnlich, jedoch können die Koordinaten der Module voneinander abweichend sein. Die Lage der Eingabefelder in den jeweiligen Exceltabellen zur Bedienung, Auswertung und Berechnung der Flugphasen des Flugautos, kann ebenso unterschiedlich sein.
Simulation des Senkrechtstarts und Senkrechtlandung als Funktion f(v-Steigflug, bv vertikale Beschleunigung im Senkrechtstart und vertikale Verzögerung bei Senkrechtlandung)
Beispiel Computerprogramm AV2
Modul des Computerprogrammes
Eingabe folgender Zahlengrößen für den Senkrechtstart:

in Feld:
- W18 = 0 v-Reise, horizontale Fluggeschwindigkeit
- W21 =75° Gamma TF ausgeschwenkt AV4)
- W21= 0° TF voll eingeschwenkt; (AV2 -AV3.2)
- W22= 0° Steig-/Sinkwinkel
- W25 = 0,2; 0,3, b sSt Beschleunigung im Senkrechtstart kann variieren.
Es werden alle relevanten Werte berechnet und sind in folgenden Modulfeldern ablesbar:
in Feld:
- AF14; AF16; AF18 erforderl. Leistung der Propeller12 u. 34
- AF29; t stg Steigzeit bis auf Schwebehöhe im sSt
- W 30; H stg Steighöhe sSt
- AF30; Wasserstoffverbrauch im Senkrechtstart
- W16; maximal zulässige Zuladung
- AB16; maximales Batteriegewicht usw.
- AE27; v max-Propellerspitzen muss < 343m/sec Schallgeschwindigkeit sein.

Simulation Steigflug (+), Sinkflug (-);
Eingabe folgender Zahlengrößen für den Steig-/Sinkflug:

in Feld:
- W22 = 20 Grad (+) Gamma Stg, Steigwinkel; (-) Gamma Sink, Sinkwinkel;
- W18= 270 km/h v Stg, Steigfluggeschwindigkeit
- W21= 80 Grad; Gamma TF, Schwenkwinkel Tragflächenhälfte
- W31= 2000 m H- Reise, Reiseflughöhe, die im schrägen Steigflug erreicht werden soll;

In der Praxis wird durch den Bordcomputer über Wahl des Steig- oder Sinkwinkels und der erforderlichen Drehzahl der Propeller12 und Propeller34, der Neigungswinkel der Propellerebenen berechnet und über die Stellmotoren der Propellerschwenklager eingestellt. Das Flugauto nimmt die entsprechende Fluglage ein.
Ergebnis sind ablesbar in
Feld:

AF14-AF18 Leistungsbedarf und erforderliche Drehzahl der Propeller12 und 34;
F126 bv-Steigflug, vertikale Beschleunigung im Steigflug;
AF31; AF33 t- Stg, Steigzeit und Summe Steigzeit bis auf Reisflughöhe
AF32 Wasserstoffverbrauch bis auf Reisflughöhe.

Simulation horizontaler Reiseflug als Funktion f(v Reise: t Reise oder Flugweite)
Eingabe folgender Zahlengrößen für den Reiseflug:

Feld:
- W18= 270 km/h v-Reiseflug Reisefluggeschwindigkeit;
- W21= 80° GammaTF, optimaler Schwenkwinkel der Tragflächenhälften;
- W22= 0° Steig-/Sinkwinkel
- W34= 7cm optimale Verschiebung des Schwerpunktes (Trimmung) in Flugrichtung;

Ergebnis
Feld:

AA26 überschüssige Energie der Brennstoffzelle;
W11- AA11 erreichbare Flugstrecken in Abhängigkeit der gewählten Flugdauer;
AF24 Wasserstoffverbrauch;
W15 zulässige Zuladung.

Schlussfolgerungen:
Die Simulationen 1-3 der jeweiligen Flugphasen mit dem Computerprogramm, durch gezieltes Variieren der Eingabewerte, ermöglicht die Optimierung der Flugphasen. Die ermittelten Werte können für die jeweilige Flugphase optimale Werte sein und garantieren z.B. den geringsten Wasserstoffverbrauch bei höchstmöglicher Flugweite und geringster Flugdauer. Die maximal zulässige Zuladung im Reise- und schrägen Steigflug wird maßgeblich durch die maximal zulässige Zuladung im Senkrechtstart bestimmt. Ist ein schräger Senkrechtstart vom Startplatz aus möglich, wird die zulässige Zuladung durch die maximale zulässige Zuladung in der Schwebe (Feld W16), durch Simulation der Schwebe Feld W25 (bsSt Senkrechtstart) = 0 setzten, bestimmt. Für den Festigkeitsnachweis der Bauelemente des Flugautos (der Tragfläche, des Ruders, der Schwenklager und der Karosse können die wirkenden Kräfte und Momente den Berechnungen des Computerprogrammes in den Feldern (X43- X62 und X80-X85) und der Koordinatentabelle Z38 -AH55) entnommen werden.
Dateien der Computerprogramme

IKARUS plus AV1 ohne TF; starr befestigte Propellermotoren an den 4 Auslegern;
AV2 mit TF am Dach, schwenkbare Propellermotoren an den 4 Auslegern;
IKARUS neo AV3.1 mit TF am Dach und 2 Auslegern mit Propellermotorgondeln;
AV3.2 ohne TF am Dach des Flugautos, jedoch TF an den 2 Auslegern und mit schwenkbaren Propellermotorgondeln;
AV4 mit TF am Dach und schwenkbare Propellermotorgondeln an den Tragflächenenden;

Diese Dateien können als Computerprogramme (Excel-Tabellen) durch Interessenten kostenpflichtig über die e-mail-Adresse:

Dr.Rainer.Epperlein@.t-online.de bestellt und mit Office365 geöffnet und eingesehen werden.

6. Die Erfindung, ein Straßenfahrzeug mit einem Quadrocopter zu einem SF/QC oder mit einem Duocopter zu einem SF/DC zu verschmelzen (zu kombinieren) und zusätzliche schwenk- und drehbare Tragflächen am Dach oder den Auslegern des Flugautos anzubringen, ist gewn)erblich realisierbar und sinnvoll,
Das Flugauto kann auf Grund verfügbarer fortschrittlicher Technologien mit den zur Verfügung stehenden neuesten Materialien im Leichtbau und mit modernen effektiven Energieträgern bestückt, gefertigt werden. Bewusst wurde nach einfachen konstruktiven Lösungen gesucht, um Kosten und Aufwand zu minimieren.
Auch die zur Verfügung stehenden Feststoffzellen-Batterien zum Antrieb der Propeller des Flugautos im Flugmodus und im Straßenverkehr sind zwar noch bei Bosch in der Entwicklung, garantieren aber einen zweckmäßigen Einsatz (doppelte Leistung, geringere Masse und Volumenanspruch), realisierbar schon ab 2020.
Weiter Potenzen, wie die perspektivische Nutzung von besonders effektiven Lithum-Luft-Akkus sind, nach Behebung der noch existierenden Schwächen dieser Batterien, möglich und würden zu erheblichen Gewichtseinsparungen führen.
Die höchste Effektivität, hinsichtlich der Flugleistung, verspricht derzeit der Einbau von umweltneutralen Brennstoffzellen (BstZ) kombiniert mit Batterien (B) in das SF/QC-BStZ/B und der Anbau und die Nutzung zusätzlicher schwenk- und drehbarer Tragflächen am Dach oder starr befestigt an den Auslegern des Flugautos zur Auftriebserhöhung im Flug. Mit den eigens von mir dazu entwickelten Computerprogrammen ermöglichen die aerodynamischen und flugdynamischen Berechnungen sowie Berechnungen zur Energie-, Leistungs- und Gewichtsbilanz des SF/QC-BStZ/B, oder SF/DC-BstZ/B eine exakte theoretische Beurteilung der erreichbaren Flugdauer, Flugweiten, Zuladung und Wasserstoffverbrauch und bestätigten, dass die Entwicklung eines SF/QC oder SF/DC mit Brennstoffzellen kombiniert mit Feststoffzellenbatterien nicht utopisch, sondern real machbar ökonomisch und auch perspektivisch (umweltneutral) sinnvoll sind.
Am effektivsten und möglicherweise kostengünstigsten ist die Kombination eines Straßenfahrzeuges mit einem Duocopter zu einem Flugauto mit einer Brennstoffzellenanlage (75 KW) und einer Batteriemasse bis zu 93 kg, für Start und Landung , Reserve und Notfalllandung sowie die Anbringung aus- und einschwenkbarer Tragflächen im Dachbereich des Flugautos oder an den Auslegern sowie die Anbringung schwenkbarer Motorgondeln an den Tragflächenenden AV4 oder Auslegerenden AV3.2, die im Straßenfahrmodus in im Heck oder seitlich im Heck befindliche Aufnahmeschächte eingefahren werden, als neue konstruktive Lösung.
Das Flugauto SF/QC-BstZ/B in der Auslegervariante 1 (BstZ plus Batterie als Energiequelle) ohne TF, ist z.B. nach Berechnungen mit dem Simulationsmodell maximal mit 1350 kg Gesamtmasse, 304 kg Batteriegewicht und Zuladung ca. 116 kg mit Fluggeschwindigkeit
Das Flugauto muss dann landen und die Batterien müssen am Boden, vor dem Weiterflug über eine stationäre Ladestation oder durch die bordeigene BstZ, wieder aufgeladen werden.
In der verbesserten Auslegervariante 2 des SF/QC-BstZ/B sind z.B. mit ausgeschwenkten Tragflächen und 3-Blatt Propellern 270 km/h und eine Zuladung von 405 kg ,bei einer Gesamtmasse des Flugautos von 1550 kg und einem Batteriegewicht von 95 kg, optimal. Wobei die Flugweiten nur noch von der Wasserstoffbevorratung für die Brennstoffzelle abhängig sind.
Der konstruktive Aufbau in der Auslegervariante 2 ist jedoch gegenüber der einfacheren Auslegervariante 1 aufwendiger, aber effizienter im Flug. Berechnungen ergaben, dass in der Auslegervariante 2 (mit ausgeschwenkten Tragflächen) im horizontalen Streckenflug nur noch 41KW Gesamtmotorleistung, bei einer Zuladung von 405 kg, erforderlich sind und dadurch einen moderaten Energie- und Wasserstoffverbrauch von 2,84 kg/h bei 270 km/h horizontaler Fluggeschwindigkeit, versprechen. Ebenfalls eine hohe Effizienz verspricht, laut den Berechnungen SF/DC - BstZ/B AV 4 mit 1550 kg Startmasse und 475 kg Zuladung, mit 75 KW BstZ und Batteriemasse 93 kg und einem Wasserstoffverbrauch von 3,37 kg/h, bei 280 km/h im Horizontalflug.
Da die Flugautos (AV2-AV4) im Reiseflug nur Wasserstoff verbrauchen ist ihre Nutzung außerordentlich sinnvoll, ökologisch und umweltneutral.
7. Die Erfindung des Flugautos mit schwenkbaren Auslegern ohne und mit Tragflächen an den Auslegern und mit schwenk- und drehbaren Propellermotoren oder Propellermotorgondeln an den Enden der Ausleger oder schwenk- und drehbare Propellermotorgondeln an den schwenkbaren Tragflächenenden auszurüsten sowie die Installation kombinierter Energiequellen (BstZ/B) hat durch deren Realisierung auf jeden Fall vorteilhaften Einfluss auf den oben analysierten zukünftigen Stand der Technik eines Flugautos, dass sowohl auf der Straße wie ein üblicher PKW und in der Luft uneingeschränkt als Luftfahrzeug autonom fliegen genutzt werden kann.
Die Realisierung dieser Erfindungen und deren breite Nutzung in der Praxis revolutioniert den Straßen-Luftverkehr im unteren Flughöhenbereich auf relativ einfache Art und Weise und erspart den zukünftigen Nutzern viel Zeit um von einem Ort zum anderen zu kommen, erhöht enorm dessen Mobilität und Effektivität, erleichtert und vereinfacht dessen Alltag und ist zukunftsträchtig.
Meiner Einschätzung nach dürfte die vorliegende Erfindung, die Verschmelzung eines Straßenfahrzeuges (das es auch bleibt) mit einem Quadrocopter oder einem Duocopter zu einem„Flugauto“ im Zweitfunktion durchaus gute Chancen auf dem Markt haben, da die Konstruktion des Flugautos „IKARUS plus & neo“ relativ einfach, variantenreich, vielgestaltig und attraktiv ist sowie kostengünstig sein kann und fast alle wesentlichen Bauteile ausgereift und verfügbar sind und vor allem mit Brennstoffzellen (Wasserstoff) kombiniert mit Feststoffzellenbatterien bestückt, ins Umweltkonzept passt.
Ein weiterer sinnvoller Einsatz eines FS/QC oder SF/DC wäre dessen kostengünstige Nutzung, im Vergleich zum Hubschrauber, als „Erste Hilfe Fahrzeug“ für den medizinischen Dienst, den Notarzttransport zum Unfallort oder den schnellen Transport erkrankter Menschen oder Geschädigter in die Notfallklinik ohne Behinderung im Straßenverkehr sowie den schnellen Lufttransport direkt von Ort zu Ort von dringend benötigten Medikamenten sowie Organen usw.
Die Möglichkeit, nicht nur in der Nähe eines Unfallortes zu Landen, sondern auch noch an den Unfallort zu fahren, erhöht die Einsatzeffektivität des Flugautos als Rettungsfahrzeug und seine Flexibilität und schnellen Verfügbarkeit am Unfallort zur Rettung von Menschen.
Ein Einsatz im Polizeidienst bei der Verfolgung von Fluchtfahrzeugen oder Personen aus der Luft sowie der Einsatz für militärische Zwecke zur Aufklärung und zur schnellen und flexible Verlegung mit höchster Manöverfähigkeit kleiner Spezialgruppen, kombiniert am Boden und in der Luft und zur kurzfristigen Versorgung oder im schnellen Kurierdienst usw., wäre auch sinnvoll und weitr ausbaubar.
8. Wege zur Umsetzung der Erfindung/ Ideen werden anhand meiner Berechnungen, der Beschreibung und beiliegenden Zeichnungen sowie der vorgeschlagenen Materialien für Bauelemente der Konstruktion und
Komponenten des Antriebs, der Art und Weise der Energiespeicherung und -erzeugung im SF/QC oder SF/DC Form und Ausmaß der wesentlichen Bauteile und die Möglichkeit des Rückgriffs auf schon bewährte Bauteile sowie deren Lage im und am SF/QC verdeutlicht, aufgezeigt und erleichtern die Umsetzung der Erfindung..
Die von mir entwickelte Computerprogramme (aero- und flugdynamische Simulations-programme) ermöglichen dem Interessenten die Ermittlung des Flugverhaltens des FS/QC und SF/DC ohne und mit schwenkbaren Tragflächen sowie deren Leistungsvermögen mit den Energiequellen BstZ/Batterie, schon vor dem Bau eines Flugautos, dieses nach Varianten ausgiebig zu testen, um seine eigene Entscheidung zu erleichtern. Nach Bestätigung der Patentfähigkeit meiner Erfindungen werden Anstrengungen unternommen, um das Patent zu vermarkten. Gesucht werden wachstumsorientierte Interessenten, die gewillt und in der Lage sind, vorerst einen Prototyp des SF/QC oder SF/DC zu entwickeln und zu fertigen, um danach den Markt zu erschließen.
Bezugszeichenliste

1: Aufnahmeschacht
2: eingeschwenkte Tragfläche
3: Tragflächenstrebe
4: überlappte Tragflächen
5: Schwenkantrieb Tragfläche
6: Neigung Schwenklagerachs nach links
7: seitliche Neigung der Schwenklagerachse
8: Tragfläche ausgeschwenkt
9: Tragfläche eingeschwenkt
10: Tragflächenanstellwinkel
11: Batterie
12: Stack Brennstoffzelle
13: Versorgungsteil Brennstoffzelle
14: Schwenkmotoren
15: Bremsraketen
16: Schwenklagerauge
17: große Abdeckklappe
18: Antriebsmotor Abdeckklappe
19: Mitnehmergestänge kleine Abdeckklappe
20: kleine Abdeckklappe
21: Joystick
22: Wahlschalter Hand- oder automatische Steuerung
23: Tablett, Bildschirmdisplay
24: Drehknopf Start-Landung
25: Aus- und Einschalter Copterausleger
26: Tragflächen Aus- und Einfahren
27: Hauptschalter E-Anlage
28: geöffneter Aufnahmeschacht
29: ausgefahrener Ausleger und Tragfläche
30: Stabilisierungsfloss (Abdeckklappe
31: Schwenklager mit Antrieb
32: E-Kabel
33: Motorgondel Schwenklager
34: Wellenlager
35: Spiralfederring
36: Stromkabel Schwenkmotor
37: Schwenklager in TF
38: Antriebsmotor Schwenklager Motorgondel
39: Tragfläche
40: Schwenklager Motorgondel am Ausleger

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 202019000841 U1 [0018]
WO 2016066848 A1 [0018]
DE 202012009714 U1 [0018]

Claims

Flugauto SF/QC und SF/DC (namens IKARUS plus & neo), gekennzeichnet dadurch, dass es eine konstruktive Verschmelzung (oder Kombination) eines Straßenfahrzeuges (SF), erstens mit einem Quadrocopter (QC), zu einem Flugauto SF/QC und zweitens mit einem Duocopter (DC) zu einem Flugauto SF/DC darstellt und zur Auftriebserhöhung mit schwenkbaren modifizierten Tragflächen im Dachbereich oder an den Duocopter-Auslegern des Flugautos ausgerüstet ist. Beide Kombinationen des Flugautos sind gekennzeichnet dadurch, dass sie voll straßenfahrtauglich und als Luftfahrzeug uneingeschränkt flugtauglich sind und wie ein Hubschrauber von hindernisfreien Plätzen aus senkrecht starten und senkrecht landen sowie im Steig-, Reise- und Sinkflug wie ein Kleinflugzeug, von Hand gesteuert oder autonom fliegen können. Das SF/DC AV3.1; AV3.2 und AV 4 kann auch auf einer Start- und Landebahn (SLB) wie ein Flugzeug starten und landen. (Zeichnung 3,29,30, 45, 47)
Das Flugato „IKARUS plus“ SF/QC gekennzeichnet dadurch, dass die Auslegervarianten AV1 und AV2 über vier schwenkbare Ausleger, mit je einem starr gelagertem (in AV1) oder schwenkbar gelagerten Propellermotor (in AV2) mit 3 einklappbaren Propellerblättern, verfügt. Das Flugauto „IKARUS neo“ SF/DC ist gekennzeichnet dadurch, dass es über 2 Motorgondeln mit je 6 klappbaren Propellerblättern verfügt. Die Motorgondeln sind entweder an 2 verstärkten schwenkbaren Auslegern in AV3.1 oder an 2 Auslegern mit Tragflächen in AV3.2 schwenkbar in zwei Ebenen gelagert oder an den Tragflächenenden, der am Dach gelagerten schwenkbaren Tragflächen (AV4) und werden im Straßenfahrmodus in die entsprechenden Aufnahmeschächte des Flugautos eingefahren. (Zeichnung 1, 2, 23, 27, 28, 40 bis 50)
Flugauto „IKARUS plus & neo“ SF/QC und SF/DC gekennzeichnet dadurch, dass sie über Aufnahmeschächte zum Einschwenken der Ausleger mit Propellermotoren bzw. Propellermotorgondeln verfügen. Das Flugauto SF/QC -AV1; AV2; AV3.1 verfügt in allen 3 Varianten über einen Aufnahmeschacht im unteren Bereich des Flugautos, der die schwenkbaren Quadrocopterausleger mit den Propellermotoren und Propellermotorgondeln im Straßenfahrmodus aufnehmen kann. (Zeichnung 41; 42; 43; 44; 45; 46) Flugauto F/DC-AV3.2 gekennzeichnet dadurch, dass die Ausleger drehbare Tragflächen besitzen, an deren Ende schwenkbare Propellermotorgondeln angebracht sind, die im Straßenfahrmodus in den unteren Aufnahmeschacht und übergehend in seitlich schräg nach oben führende Aufnahmeschächte, beidseitig eingefahren werden. In AV4 befinden sich die Propellermotorgondeln an den Tragflächenenden und sind im Straßenfahrmodus, in die Rückseite des Flugautos in zwei nach unten führende Aufnahmeschächte, eingeschwenkt. (Zeichnung 47; 48; 49; 50)
Flugauto „IKARUS plus & neo“ SF/QC und SF/DC gekennzeichnet dadurch, dass die Aufnahmeschächte Abdeckklappen besitzen, die vor dem Ausfahren der Propellermotoren automatisch geöffnet werden. Nur der untere Aufnahmeschacht in AV1, AV2, AV3.1, AV3,.2 wird danach wieder geschlossen und vor dem Einfahren der Ausleger wieder geöffnet. Die Abdeckklappen der o.g. Aufnahmeschächte öffnen automatisch in festgelegter Reihenfolge vor dem Ausschwenken der Ausleger und Schließen nach dem Ausschwenken. Sie öffnen wieder vor dem Einschwenken der Ausleger und schließen danach, bei eingeschwenkten Auslegern. Wobei in AV3.2, wegen der Tragflächen an den Auslegern, die Abdeckklappen nicht geschwenkt, sondern hälftig nach oben und unten verschoben werden. Ähnlich erfolgt das Ein- und Ausschwenken der Propellermotorgondeln, nur mit dem Unterschied, dass die im hinteren Teil des Flugautos befindlichen Aufnahmeschächte nach dem Ausfahren der Propellermotorgondeln offenbleiben und die Abdeckklappen in Doppelfunktion im Flugmodus in AV3.2 und AV4 als Höhenruder oder Längsstabilisator fungieren. Diese Höhenruder sind hinten unten oder seitlich am Flugauto schwenk- und drehbar gelagert und werden automatisch oder bei Notlandung von Hand aus gesteuert. (Zeichnung13; 31; 47; 48; 49; 50)
Das Flugauto „KARUS plus & neo“ AV2 bis AV4 ist gekennzeichnet dadurch, dass die Tragflächen modifiziert und angepasst wurden. Die Tragflächen sind in Längsrichtung leicht geschwungen und schmiegen sich im eingeschwenkten Zustand, formschlüssig und überlappbar an das Dach des Flugautos an. (Zeichnung 1, 8) Der tragende Hauptholm der Tragfläche ist rohrförmig z.B. aus CFK gefertigt und kann auch gleichzeitig als Druckbehälter zur Aufnahme von Wasserstoff genutzt werden. Die Tragflächenhälften sind über ein spezielles Schwenklager mit der tragenden Dachkonstruktion des Flugautos verbunden. Beim Schwenken der Tragflächen wirkt ein strombetriebener Schwenkmotor mit Gewindegestänge, welches am Schwenklagerauge eingreift und die Tragflächenhälften aus- und eingeschwenkt. (Zeichnung 11) Zur teilwesen Entlastung der Tragflächenschwenklager können flexible Streben, die an beiden Seiten des Flugautos befestigt sind und beim Schwenken der Tagfläche mitgeführt werden, installiert werden. (Zeichnungen 49)
Flugauto „IKARUS neo“ SF/DC, (AV3.1, AV3.2, AV 4) gekennzeichnet dadurch, dass zur Schubkraft- und Auftriebserzeugung modifizierte Propellermotorgondeln installiert sind. Jede Gondel ist in zwei Ebenen, in Flugrichtung und längs der Tragflächenachse oder der Auslegerlängsachse, schwenkbar. Das eine Schwenklager befindet sich im unteren Teil der Gondel und das zweite am jeweiligen Ausleger oder am Tragflächenende der modifizierten Tragflächenhälften . (Zeichnung 35; 36; 45;47; 49) Die Propellermotorgondel besteht aus einem stabilen kräfte-übertragendem Gehäuse, das im Mittelteil die zwei 100 KW E-Motoren (oder auch mehr mit weniger KW je E-Motor, insgesamt 200 KW) aufnimmt, die gemeinsam auf eine im oberen Teil der Gondel gelagerte Welle wirken, die den Propeller antreibt und die wirkenden Kräfte des Propellers auf das obere Lager überträgt. Die Propellernabe verfügt über einen Klappmechanismus, der die Propellerblätter bei nicht rotierenden Rotorblättern einklappt. Er besteht aus einem Spiralfederring, der in die Mitnehmerhaken der Propellerblätter im Bereich der Lager der Propellerblätter eingreift und diese mit Abnahme der Fliehkräfte der Propellerblätter beim Abstellen der Propellermotoren, einklappt. Die Zufuhr der Steuersignale und Elektroenergie zu den Propeller-E-Motoren und zu den Schwenklagerantrieben erfolgt über hochflexible Stromkabel, die durch die Hohlwellen der Lager den E-Motoren zugeführt werden. (Zeichnung 2, 28, 33, 35 36)
Flugauto „IKARUS plus & neo“ SF/QC-BstZ/B oder SF/DC-BstZ/B, gekennzeichnet dadurch, dass zusätzlich zu der stromspeichernden Feststoffzellenbatterie (für 7-10 bis 395 KW (max.400 KW) Minuten Flugzeit) eine stromerzeugende 75 KW Brennstoffzellenanlage (Wasserstoff) installiert ist, wobei die Aufteilung der zur Verfügung stehenden Elektroenergie zum Antrieb der Propellermotoren während des Senkrechtstarts, dem Steigflug, Reiseflug und Sinkflug sowie Senkrechtlandung , optimal auf Batterie und Brennstoffzelle abgestimmt ist. Es wurde deshalb, zu Gunsten der Zuladung und der Einsparung an Batteriegewicht sowie Erhöhung der Flugdauer und damit Reichweite im Flug, die maximale Betriebsdauer der Batterie für den Senkrechtstart im Steigflug bis Erreichen der Reisefluggeschwindigkeit, beziehungsweise des Schwebefluges und des Sinkfluges bei Senkrechtlandung, auf 7-10 Minuten, zwischen Start und Landung eines Fluges, begrenzt. Durch diese Maßnahme kann das Batteriegewicht (Masse der Batterie) auf ein solches Minimum z.B. 95 kg reduziert werden, dass inclusive der zur Verfügung stehenden Energie der Brennstoffzelle von 75KW und der Batterie, ca.311 KW/ mit maximal 10 Minuten Betriebsdauer der Batterie, mehrmals der Energiebedarf der Propellermotoren im Senkrechtstart und dem Übergang in den Horizontalflug, bzw. der Landung, gedeckt werden kann. Denn die benötigte Flugzeit bis Reiseflughöhe von 2000 m beträgt z.B. nur 1,41 Minuten. Im Horizontalflug reicht als Energiespender allein die Brennstoffzelle aus, es wird dazu keine Batterie mehr benötigt. Die Flugdauer und Flugweite im Horizontalflug ist nur noch vom Wasserstoffvorrat abhängig. Die o.g. Daten wurden mit Hilfe der Computerprogramme „Ikarus plus & neo“ ermittelt.
Flugauto „IKARUS plus & neo“ SF/QC und SF/DC, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuerelemente zur Steuerung der Propellermotoren im Flug (Handsteuerung), z.B. sog. Joysticks, Schalter usw. am Lenkrad des Flugautos oder Armaturenbrett übersichtlich und handlich angebracht sein sollten oder kombiniert im Touch-Verfahren über ein handliches Display bedient werden können (Zeichnung 22). Die Anbringung z.B. der Joysticks am Lenkrad hat so zu erfolgen, dass der eine mit dem linken und der andere mit dem rechten Daumen bedient werden kann. Die Signalübertragung der Steuersignale auf die E-Motoren im Flugmodus ist dadurch gekennzeichnet, dass diese über das Display am Armaturenbrett (das wie ein Tablett arbeitet) erfolgt. Die Übertragung der Steuersignale von den Joysticks und Druckknöpfen auf das Tablett und weiter an den Steuerblock der elektronischen E-Motorsteuerung kann sowohl über Funk als auch Kabel erfolgen. Der Steuerblock mit seinen elektronischen Steuerelementen kann im Aufnahmeschacht in Nähe der Schwenklager untergebracht werden.
Flugauto „IKARUS plus& neo“ SF/QC und SF/DC, gekennzeichnet dadurch, dass seine Rettungseinrichtung aus einem Stabilisierungsschirm, der im Dachbereich unter den eingeschwenkten Tragflächen des SF/QC oder SF/DC untergebracht wird und aus mindestens 4 nach unten führende Bremsraketen besteht, die im Aufnahmeschacht neben den Rädern symmetrisch installiert sind und unmittelbar vor dem Aufsetzen des defekten Flugautos automatisch zünden und das Flugauto weich landen lassen. (Zeichnung 17, 31) Die Stabilisatoren, die als Höhen-, Quer- und Seitenruder im Flugmodus genutzt werden können, ermöglichen in AV3.2 und AV4 auch auf einem hindernisfreien und ebenen Gelände mit ausreichend festem Grund und Boden zum Ausrollen, eine Notlandung. Der Rettungsschirm wird dabei als Bremsschirm genutzt.