DE102020106227A1

DE102020106227A1 - Plane with Thrustfoils

Info

Publication number: DE102020106227A1
Application number: DE102020106227.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2020-09-10

Abstract

Ein zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel (RF), der mit Abstand (D) zur Rumpfanordnung (R) an dieser befestigt ist und diese Rumpfanordnung (R), zumindest abschnittsweise umgebend, in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich der Luftmassenstrom im Flug durch das Stromlinienfeld aufgrund der Verdrängungs- und Richtungswirkung der Rumpfanordnung (R) zumindest abschnittsweise richtungsverschieden zur Flugrichtung (FR) bewegt, und dieser zumindest eine zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel (RF) unter der lokalenAnströmung (A) dieses von der Flugrichtung (FR) richtungsverschiedenen Luftmassenstroms eine resultierende Luftkraft (LK) erzeugen kann, die von ihrer Wirkrichtung in Flugrichtung (FR) geneigt ist, und die daher eine in Flugrichtung (FR) wirksame Kraftkomponente (VOR) umfasst so, dass die in Flugrichtung (FR) wirksame Kraftkomponente (VOR) auf die Rumpfanordnung (R) entgegen ihrer Widerstandskraft (W) vortriebswirksam wirkt.An at least partially executed ring wing (RF), which is attached to the fuselage assembly (R) at a distance (D) and surrounding this fuselage assembly (R), at least in sections, is arranged in an area in which the air mass flow is in flight through the Streamline field due to the displacement and directional effect of the fuselage arrangement (R) moves at least in sections in different directions to the direction of flight (FR), and this at least one annular wing (RF), which is at least partially executed, under the local inflow (A) of this air mass flow, which is different from the direction of flight (FR), a resulting air mass flow Air force (LK) can generate which is inclined from its effective direction in the direction of flight (FR), and which therefore includes a force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) so that the force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) acts on the Fuselage arrangement (R) acts against its drag force (W) propulsion-effective.

Description

Bekanntermaßen sind bei Flächenflugzeugen die Tragflächen bestimmungsgemäß notwendig, um im Flug eine Druck- und Auftriebsverteilung im Fluid zu induzieren, die allgemein hin als Auftriebskraft verstanden wird, und das Flugzeug im Fluge vom Gewicht her zu tragen vermag. Dazu erzeugt die Tragflächenanordnung unter Relativgeschwindigkeit zum Fluid einen Unterdruck auf ihrer Oberseite - und einen Überdruck auf ihrer Unterseite, in dessen Folge die Tragfläche als dynamischer Auftriebskörper eine vertikale Kraft nach oben erfährt, die als Auftrieb Wirkung entfaltet. Durch die gegensätzliche Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite der Tragfläche besteht jedoch im Fluid von Natur her das Bestreben, insbesondere an den äußeren Tragflächenenden einen Druckausgleich herbeizuführen zu wollen.It is known that the wings of fixed-wing aircraft are required in order to induce a pressure and lift distribution in the fluid during flight, which is generally understood as lift force and which is able to carry the aircraft in flight by its weight. For this purpose, the wing arrangement generates a negative pressure on its upper side at a relative speed to the fluid - and an overpressure on its underside, as a result of which the wing, as a dynamic buoyant body, experiences a vertical force upwards, which acts as a lift. Due to the opposing pressure difference between the top and bottom of the wing, however, there is naturally an endeavor in the fluid to want to bring about pressure equalization, particularly at the outer ends of the wing.

Dieser Druckausgleich kann in einem bestimmten Maße durch sogenannte Winglets an den Tragflächenenden verhindert werden, die in gewisser Weise wie ein Zaun begrenzend am Tragflächenrand einwirken und den Druckausgleich erschweren.This pressure equalization can be prevented to a certain extent by so-called winglets on the wing tips, which act like a fence on the edge of the wing and make pressure equalization more difficult.

Dennoch ist über die Tragflächenenden, auch im Falle von Winglets, nach wie vor ein nennenswerter Druckausgleich vorhanden, der auf der Oberseite der Tragfläche zu einer nennenswerten Geschwindigkeit- Strömungskomponente in Spannweitenrichtung zur Flächenwurzel des Tragflügels bzw. zur Rumpfanordnung hin führt. Überlagert man diese Strömungskomponente mit der Fluggeschwindigkeit, so ergibt sich im Bereich der Tragflächenenden eine resultierende Anströmung d.h. ein resultierender Anströmungsvektor, der zur Flugrichtung des Flugzeuges hin schräg, das heißt in einem Winkel zur Flugrichtung, erfolgt. Diese Schräganströmung ist im BuchNevertheless, there is still a notable pressure equalization over the wing tips, also in the case of winglets, which leads to a notable speed-flow component on the upper side of the wing in the direction of the wingspan to the surface root of the wing or to the fuselage arrangement. If this flow component is superimposed with the flight speed, a resulting flow occurs in the area of the wing tips, i.e. a resulting flow vector, which is inclined towards the direction of flight of the aircraft, that is, at an angle to the direction of flight. This inclined flow is in the book

Das Winglet ist nun auf eine weitere besondere Weise dazu geeignet, diese Besonderheit der Schräganströmung in Bezug zur Flugrichtung an den Tragflächenenden vorteilhaft zu nutzen, um den Strömungswiderstand des Flugzeuges nachhaltig zu reduzieren.The winglet is now suitable in a further special way to advantageously use this special feature of the inclined flow in relation to the direction of flight at the wing ends in order to reduce the flow resistance of the aircraft over the long term.

Das Winglet ist dazu in seinem Aufbau wie ein kleiner Tragflügel entsprechend so gestaltet, dass es durch Anstellung im Winkel in Bezug zur lokalen d.h. hier schrägen Anströmung, durch geeignete Profilierung mit einem Tragflügelprofil oder auch durch Zusammenwirkung dieser Maßnahmen geeignet ist, eine strömungsbedingte Strömungskraft zu erzeugen, die gemäß den Grundsätzen der Auftriebserzeugung zunächst einmal rechtwinklig zur lokalen Anströmung gerichtet ist.The winglet is designed like a small wing in such a way that it is positioned at an angle in relation to the local i.e. here inclined flow, through suitable profiling with an airfoil profile or through the interaction of these measures, is suitable to generate a flow-related flow force which, according to the principles of lift generation, is initially directed at right angles to the local flow.

Da das Winglet allerdings ebenso wenig wie eine Tragfläche weder vollständig ideal - noch reibungsfrei arbeitet ,entfaltet sich im selben Zuge eine Widerstandskraft des Winglets, die grundsätzlich in dieselbe Richtung wie die Anströmung gerichtet ist und aus Bestandteilen von Reibungs- Druck und auftriebsbedingtem Widerstand besteht. In Zusammenwirkung der beiden Kraftkomponenten Auftrieb- und Eigenwiderstandskraft des Wingelts entsteht letztendlich eine Luftkraftresultierende, die nun etwas mehr als 90° auf der lokalen Anströmung des Winglets steht. Da das Winglet aber im Bereich der Tragflächenenden nennenswert schräg zur Flugrichtung angeströmt wird, kann es ebenfalls durch Schrägplazierung an den Tragflächenenden in seiner Orientierung so ausgerichtet werden, dass die Luftkraftresultierende des Wingelts eine Kraftkomponente in Flugrichtung erzeugt. Diese Kraftkomponente wirkt damit in Flugrichtung schubwirksam und sorgt dafür, dass der Gesamtwiderstand der Tragfläche und damit auch des Flugzeuges insgesamt herabgesetzt werden kann.Since the winglet, like a wing, does not work perfectly or without friction, a drag force of the winglet develops at the same time, which is basically directed in the same direction as the flow and consists of components of frictional pressure and lift-related drag. The interaction of the two force components, the lift and the inherent resistance of the wingelt, ultimately results in an air force that is now slightly more than 90 ° on the local flow towards the winglet. However, since the winglet is flown against the direction of flight in the area of the wing tips, it can also be oriented in its orientation by inclined placement at the wing tips so that the air force resulting from the wingelt generates a force component in the direction of flight. This force component thus has a thrust effect in the direction of flight and ensures that the overall resistance of the wing and thus also of the aircraft as a whole can be reduced.

Winglets bilden somit eine spezielle erweiternde Ausformung der Tragflächenenden, die ohne nennenswerten Spannweitenzusatz die effektive Streckung des Flugzeuges zu erhöhen verhelfen und den Widerstand durch ihre aerodynamische Wirkung herabsetzen.Winglets thus form a special widening shape of the wing tips, which help to increase the effective elongation of the aircraft without any significant addition of the wingspan and to reduce the drag through their aerodynamic effect.

Die Winglets nutzen dabei die spezielle Schräganströmung zur Flugrichtung an den Tragflächenenden aus, um damit eine schubwirksame und widerstandsverringernde Kraftkomponente in Flugrichtung zu erzeugen, die die Leistung des Luftfahrzeuges im Betrieb nennesswert zu verbessern vermag.The winglets use the special inclined flow to the direction of flight at the wing ends in order to generate a thrust-effective and resistance-reducing force component in the direction of flight, which is able to improve the performance of the aircraft in operation.

Winglets setzen dabei dem Stand der Technik nach am Flügel an, um den Widerstand des Flugzeuges vorteilhaft zu verringern.According to the state of the art, winglets are attached to the wing in order to advantageously reduce the aircraft's drag.

Seit kurzer Zeit sind, wie in der Anmeldung DE 10 2017 008 370.3 beschrieben, auch Fuselets bekannt, die am Rumpf montiert sind und im richtungsgebendenen Stromlinienfeld des Flügels eine vortriebswirksame Kraftkomponente im Flugrichtung erzeugen können, und den Widerstand des Flugzeuges herab zu setzen verhelfen. Diese Fuselets sind an der Rumpfanordnung montiert und ragen wie Flossen ungefähr in radialer Richtung von dieser Rumpfanordnung ausgehend in das umliegende Stromlinienfeld einer Tragflügelanordnung, wobei das Stromlinienfeld der Tragflügelanordnung in Verbindung mit den Fuselets dazu genutzt wird, eine in Flugrichtung vortriebwirksame Kraftkomponente zu erzeugen.For a short time, as in the registration DE 10 2017 008 370.3 described, also known fuselets, which are mounted on the fuselage and can generate a propulsive force component in the direction of flight in the directional streamlined field of the wing, and help to reduce the drag of the aircraft. These fuselets are mounted on the fuselage arrangement and protrude like fins approximately in the radial direction from this fuselage arrangement into the surrounding streamline field of an airfoil arrangement, the streamline field of the hydrofoil arrangement being used in conjunction with the fuselets to generate a propulsive force component in the direction of flight.

Generell verfügen Luftfahrzeuge, zumeist als Bestandteil ihrer Architektur und Konfiguration, über eine Rumpfanordnung R, die die bedarfsweise Unterbringung von Piloten, Nutzlast, Treibstoff, Fracht etc. und ihren Transport ermöglicht. Darüberhinaus ist der Flugzeugrumpf oft auch ein zentrales strukturelles Bindeglied, an dem weitere Komponenten de Flugzeuges wie die Tragflächenanordnung, eine Leitwerksanordnung und eine Fahrwerksanordnung befestigt sein können. Auch aus diesem Grund ist die Rumpfanordnung meist unverzichtbar.In general, aircraft have a fuselage arrangement, mostly as part of their architecture and configuration R. that enables pilots, payloads, fuel, cargo, etc. to be accommodated and transported as required. Furthermore the aircraft fuselage is often also a central structural link to which other components of the aircraft such as the wing assembly, a tail assembly and a landing gear assembly can be attached. For this reason too, the hull arrangement is usually indispensable.

In seiner geometrischen Ausprägung weist der Flugzeugrumpf ein gewisses Volumen auf, um genau diese Aufgabe zu erfüllen.In its geometrical form, the aircraft fuselage has a certain volume in order to perform precisely this task.

Ein Flugzeugrumpf in Form einer Rumpfanordnung R eines Flugzeuges, Luftfahrzeuges oder Fluggerätes bewegt sich während des Flug wie das Flugzeug relativ zum Fluid Luft. In dessen Zuge wird die Rumpfananordnung im Betrieb vom Fluid Luft unter Geschwindigkeit umspült.An aircraft fuselage in the form of a fuselage arrangement R. of an airplane, aircraft or aircraft moves during flight like the airplane relative to the fluid air. In the course of this, the fuselage arrangement is washed around by the fluid air at speed during operation.

In dessen Folge übt der Rumpf mit seinem Volumen als Verdrängungskörper eine Verdrängungswirkung auf das umgebende Fluid Luft aus.As a result, the body with its volume as a displacement body exerts a displacement effect on the surrounding fluid air.

Unter anderem führt dies dazu, dass der Flugzeugrumpf als Stromkörper unter Bewegung im Fluid - so zum Beispiel während des Fluges - einen Strömungswiderstand erfährt. Dieser Strömungswiderstand der Rumpfanordnung setzt sich dabei aus verschiedenen Widerstandsarten z.B. Reibungswiderstand, Form- bzw. Druckwiderstand, Wellenwiderstand etc. zusammen und ist bei Flugzeugen in seiner Gesamtheit nicht unerheblich und von daher leistungsrelevant. Bei Verkehrsflugzeugen kann es erfahrungsgemäß sein, dass der Rumpf etwa ein Drittel des Widerstandes des gesamten Flugzeuges ausmacht. Aber auch insbesondere bei Hubschraubern und bei Luftschiffen stellt der Rumpf einen ganz nennenswerten Anteil des Gesamtwiderstandes dar. Among other things, this means that the aircraft fuselage, as a flow body, experiences flow resistance while moving in the fluid - for example during flight. This flow resistance of the hull arrangement is made up of various types of resistance, e.g. Frictional resistance, form or pressure resistance, wave resistance, etc. together and is not insignificant in aircraft in its entirety and is therefore relevant to performance. In the case of commercial aircraft, experience has shown that the fuselage accounts for around a third of the resistance of the entire aircraft. But especially with helicopters and airships, the fuselage represents a significant part of the total drag.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe den Strömungswiderstand der Rumpfanordnung eines Luftfahrzeuges herabzusetzen und ein Flugzeug bzw. Luftfahrzeug zu schaffen, dass sich durch eine bisher unbekannte Bauart und durch eine vorteilhaft verbesserte Aerodynamik auszeichnet.The object of the invention is to reduce the flow resistance of the fuselage arrangement of an aircraft and to create an aircraft or aircraft that is characterized by a previously unknown design and advantageously improved aerodynamics.

In seiner Funktion stellt ein Flugzeugrumpf im Allgemeinen bestimmungsgemäß ein bestimmtes notwendiges Volumen zur Verfügung, was beispielsweise dazu genutzt werden kann, bedarfsweise Zuladung von Nutzlast in Form von Passagieren, Piloten, Fracht, Treibstoff, Einrichtungen für den Antrieb, Technik und etc. unterzubringen. Es wird aber auch von Strukturbauteile in Anspruch genommen, um die die strukturelle Integrität des Flugzeuges gewährleisten, und, um die Kräfte zwischen den Komponenten des Flugzeuges zu vermitteln. Bei Luftschiffen enthält der Rumpf zudem auch das Traggas, das den Auftrieb mit bereit stellt.In its function, an aircraft fuselage generally provides a certain required volume as intended, which can be used, for example, to accommodate payloads in the form of passengers, pilots, freight, fuel, propulsion equipment, technology and etc., if necessary. However, structural components are also used to ensure the structural integrity of the aircraft and to convey the forces between the components of the aircraft. In the case of airships, the hull also contains the lifting gas, which also provides the lift.

Grundsätzlich verfügt die Rumpfanordnung zudem als Körper geometrisch über eine Oberfläche, welche den Volumenkörper zum Fluid hin entsprechend abgrenzt. Diese Oberfläche stellt zugleich den Kontakt zum Fluid dar und ist somit auch Gegenstand des Reibungsgeschehens bei Bewegung der Rumpfanordnung gegen über dem Fluid.In principle, the fuselage arrangement also has a geometrical surface as a body which accordingly delimits the volume body from the fluid. This surface also represents the contact with the fluid and is therefore also the subject of friction when the body assembly moves with respect to the fluid.

Ein Flugzeugrumpf als Beispiel einer Rumpfanordnung R eines Flugzeuges, Luftfahrzeuges oder Fluggerätes bewegt sich während des Flug - wie auch das Flugzeug relativ zum Fluid Luft. Im Zuge dessen wird der Rumpf im Betrieb vom Fluid Luft unter Geschwindigkeit umspült.An aircraft fuselage as an example of a fuselage arrangement R. of an airplane, aircraft or aircraft moves during flight - as does the airplane relative to the fluid air. In the course of this, the fuselage is washed around by the fluid air at speed during operation.

Aus diesem Grund ist es bekannt, den Rumpfkörper des Luftfahrzeuges aerodynamisch besonders strömungsgünstig auszuformen, um einen geringen Strömungswiderstand des Rumpfkörpers und somit des Flugzeuges zu erreichen.For this reason it is known to aerodynamically shape the fuselage body of the aircraft in a particularly aerodynamically favorable manner, in order to achieve a low flow resistance of the fuselage body and thus of the aircraft.

Bei der Formgestaltung ist gerade die Anfangs- und Endsektion des Rumpfkörpers besonders wichtig.When designing the shape, the beginning and end sections of the fuselage are particularly important.

So hat es sich aerodynamisch bewährt, diese Anfangssektion der Rumpfanordnung im Raum nicht einfach nur stumpf mit einer Stirnfläche in etwa senkrechter Ausprägung geometrisch im Raum zu eröffnen, sondern vielmehr ist das Volumen über eine bestimmte Längserstreckung im Raum allmählich-in Längsrichtung zu eröffnen, um einen niedrigen Strömungswiderstand durch eine geeignete Formgebung zu erreichen - zum Beispiel mit Hilfe einer kontinuierlich zunehmenden stetig wachsenden Querschnittsflächenverteilung des Rumpfkörpers. Oft erinnert diese Anfangssektion der Rumpfanordnungen an eine Tröpfchen-ähnliche Form, die in bekannter Weise technisch zu einem niedrigen Strömungswiderstand führt. Auch die Endsektion ist diesbezüglich von ihrer Formgebung speziell ausgeprägt. Sie ist in der Länge mehr ausgezogen und erinnert oft an eine kegelähnliche Form. Diese Formgebung bei der Rumpfanordnung insgesamt führt auch in der Seiten- und Draufsicht der Rumpfanordnung im Allgemeinen zur einer stetig stromlinienförmigen begrenzenden Kontur charakteristischer Ausprägung, wobei der Konturenverlauf so ausgeformt ist, dass das Fluid in Längsrichtung der Rumpfformgebung gut, und möglichst ohne Ablösung, für einen geringen Widerstand folgen kann.So it has been proven aerodynamically to not just open this initial section of the fuselage arrangement in space just bluntly with an end face in an approximately vertical shape in space, but rather the volume is to be opened up gradually in the longitudinal direction over a certain longitudinal extent in space to achieve low flow resistance through a suitable shape - for example with the help of a continuously increasing, steadily growing cross-sectional area distribution of the fuselage body. This initial section of the fuselage arrangements is often reminiscent of a droplet-like shape which, in a known manner, technically leads to a low flow resistance. The shape of the end section is also particularly distinctive in this regard. It is more extended in length and is often reminiscent of a cone-like shape. This shape in the fuselage arrangement as a whole also generally leads to a continuously streamlined, delimiting contour of characteristic shape in the side and top view of the fuselage arrangement, the contour course being shaped in such a way that the fluid in the longitudinal direction of the fuselage shape is good, and if possible without detachment, for one low resistance can follow.

Der Konturenverlauf der Rumpfanordnung in der Seitenansicht und der Draufsicht ergibt sich somit aus den Anforderungen der Aerodynamik und ist diesbezüglich meist stetig und stromlinienförmig ausgeprägt. Des Weiteren orientiert sich die Formgebung von ihren Bedürfnisse auch an den weiteren Anforderungen des Flugzeugrumpfes. So ist die Anfangssektion beispielsweise so angepasst, dass oft der Cockpitraum mit seinen Sichtscheiben entsprechende so eingebracht werden kann, dass die Piloten von innen über ein entsprechend geeignetes Sichtfeld verfügen, um den Flug unter üblichen Bedingungen sicher durchzuführen zu können. Gleichzeitig wird, insbesondere bei Großraumpassagierflugzeugen, oft das Volumen der Rumpfanordnung R auf eine geeignete vertikale Höhe geometrisch so geeignet eröffnet, dass zum Beispiel Passagiere im Innenraum der Rumpfanordnung aufrecht gehen können. In ähnlicher Weise wird die Rumpfanordnung auch auf eine gewisse Breite geführt, um entsprechend geeigneten Raum für die Unterbringung von Nutzlast zur Verfügung zu stellen und beispielsweise bei Passagierflugzeugen geeignet viele Sitze nebeneinander in der Breite - mitsamt Durchgang - unterbringen zu können.The contour course of the fuselage arrangement in the side view and the top view thus results from the requirements of aerodynamics and in this regard is mostly steady and streamlined pronounced. Furthermore, the design is based on your needs and the other requirements of the aircraft fuselage. For example, the initial section is adapted in such a way that the cockpit area with its viewing windows can often be brought in in such a way that the pilots have a suitable field of vision from the inside in order to be able to carry out the flight safely under normal conditions. At the same time, especially in the case of wide-body passenger aircraft, the volume of the fuselage arrangement often becomes R. opened to a suitable vertical height so suitably geometrically that, for example, passengers in the interior of the fuselage arrangement can walk upright. In a similar way, the fuselage arrangement is also guided to a certain width in order to provide suitable space for the accommodation of payload and, for example, in passenger aircraft, to be able to accommodate many seats next to each other in width - including passage.

Die eingangs beschriebene Volumenform des Strömungskörpers im Raum bringt es mit sich, dass zumindest in der erwähnten Anfangssektion und auch in der Endsektion der Rumpfanordnung abschnittsweise Oberflächenelemente der Rumpfanordnung existieren müssen, die weil sie als Anfangs- und Endsektion das Volumens des Rumpfkörpers im Raum geometrisch eröffnen bzw. abschließen, grundsätzliche geometrisch eine gewisse Neigung unterschiedlicher Ausprägung - gemessen zur Flugrichtung - bzw. Vorzugsbetriebsrichtung aufweisen. Diese Neigung diverser Abschnitte der Oberfläche ist gerade in der Anfangs- und in der Endsektion der Rumpfanordnung gemessen zur Anströmungsrichtung der Rumpfanordnung besonders augenfällig.The volume shape of the flow body in space described at the beginning means that, at least in the aforementioned initial section and also in the end section of the fuselage arrangement, surface elements of the fuselage arrangement must exist in sections which, because they are the start and end sections, open up or geometrically open up the volume of the fuselage in space . conclude, basically have a certain geometrical inclination of different characteristics - measured to the flight direction - or preferred operating direction. This inclination of various sections of the surface is particularly noticeable in the beginning and in the end section of the fuselage arrangement, measured in relation to the direction of flow towards the fuselage arrangement.

Unter Geschwindigkeit wird die Rumpfanordnung mit ihrem Konturenverlauf durch das Fluid umströmt. Dabei bildet sich ein Stromlinienfeld aus, dass bei der Umströmung durch den Rumpfkörper im Fluid induziert wird und von der Form des Rumpfkörpers vorgegeben wird. Der Rumpf als Volumenkörper übt dabei eine Verdrängungswirkung auf das Fluid aus und prägt diesem in seiner Umgebung ein Stromlinienfeld einer bestimmten Form auf. Das Stromlinenbild besteht aus Stromlinien. Die Stromlinien kennzeichnen hierbei die örtliche Abfolge der Richtung der Geschwindigkeit von Luftpartikeln, die an der Umströmung des Rumpfkörpers teilnehmen. Die Stromlinien orientieren sich dabei abschnisttsweise an dem Konturenverlauf, also an der Form und dem Formverlauf der Rumpfanordnung. Die Formgebung des Rumpfes hat also maßgeblichen Einfluss auf die Form und Richtung desjenigen Stromlinienfeldes im Fluid, was den Rumpfkörper umgibt.At speed, the fluid flows around the fuselage arrangement with its contours. In the process, a streamline field is formed that is induced in the fluid as it flows around the body of the body and is predetermined by the shape of the body of the body. The fuselage as a solid body exerts a displacement effect on the fluid and imposes a streamlined field of a certain shape on it in its surroundings. The streamline image consists of streamlines. The streamlines characterize the local sequence of the direction of the speed of air particles that participate in the flow around the body of the fuselage. The streamlines are based, in sections, on the contour course, i.e. on the shape and shape of the fuselage arrangement. The shape of the fuselage thus has a decisive influence on the shape and direction of that streamline field in the fluid that surrounds the fuselage body.

Die Stromlinien zeigen hierbei definitionsgemäß an, welche Richtung lokal der Luftstrom an einer bestimmten Stelle einnimmt und wie diese Richtung sich im Längsverlauf bei weiterer Umströmung des Rumpfkörpers ändert.By definition, the streamlines indicate which direction the airflow takes locally at a certain point and how this direction changes in the longitudinal course with further flow around the fuselage.

Der Volumenkörper der Rumpfanordnung muss wie beschrieben zumindest abschnittsweise Bereiche aufweisen, in denen Oberflächenabschnitte der Rumpfanordnung eine Neigung zur Flugrichtung aufweisen. Anders ausgedrückt weist an diesen Stellen der Normalenvektor dieser Oberflächenabschnitte einen Winkel zur Flugrichtung auf, der unterschiedlich zu 90° ist. Je nach Formgebung der Rumpfanordnung kann der Winkel dieser Oberflächenelemente zur Flugrichtung, gerade in der Anfangssektion des Rumpfes, Winkel, beispielsweise nennenswerte Winkel von abschnittsweise 40°, 35°, 30°, 20° und 13° aufweisen.As described, the solid body of the fuselage arrangement must have at least section-wise regions in which surface sections of the fuselage arrangement have an inclination to the direction of flight. In other words, at these points the normal vector of these surface sections has an angle to the direction of flight which is different from 90 °. Depending on the shape of the fuselage arrangement, the angle of these surface elements to the direction of flight, especially in the initial section of the fuselage, may have angles, for example notable angles of 40 °, 35 °, 30 °, 20 ° and 13 ° in sections.

Bei der Umströmung des Rumpfes orientieren sich auch die Stromlinien, wie beschrieben, an der Formgebung des Rumpfes, was dazu führt, dass auch diese, zumindest abschnittsweise eine Richtung aufweisen, die örtlich nennenswert von der Flugrichtung unterschiedlich ist.As the flow around the fuselage, the streamlines are also based on the shape of the fuselage, as described, which means that these too, at least in sections, have a direction that is locally significantly different from the direction of flight.

Die Stromlinien wiederum weisen die örtliche Geschwindigkeitsrichtung des Luftmassenstroms aus. Demnach weist auch der Luftmassenstrom zumindest ortsweise bei der Umströmung der Rumpfanordnung Richtungen auf, die nennenswert verschieden sind zur Flugrichtung.The streamlines, in turn, indicate the local velocity direction of the air mass flow. Accordingly, the air mass flow, at least in places, when it flows around the fuselage arrangement, has directions that are significantly different from the direction of flight.

Erfindungsgemäß wird jetzt in einen solchen Bereich ein Flügelabschnitt eingebracht, der von dem Luftstrom so angeströmt wird, dass die Anströmung nennenswert verschieden zur Flugrichtung ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dies ein Ringflügel.According to the invention, a wing section is now introduced into such an area, against which the air flow flows in such a way that the flow is significantly different from the direction of flight. In a preferred embodiment, this is a ring wing.

Gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die folgenden Möglichkeiten:

Ein zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel RF, der mit Abstand D zur Rumpfanordnung R an dieser befestigt ist und diese Rumpfanordnung R, zumindest abschnittsweise umgebend, in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich der Luftmassenstrom im Flug durch das Stromlinienfeld aufgrund der Verdrängungs- und Richtungswirkung der Rumpfanordnung R zumindest abschnittsweise richtungsverschieden zur Flugrichtung FR bewegt, und dieser zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel RF unter der lokalen Anströmung A dieses von der Flugrichtung FR richtungsverschiedenen Luftmassenstroms eine resultierende Luftkraft LK erzeugen kann, die von ihrer Wirkrichtung in Flugrichtung FR geneigt ist, und die daher eine in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR umfasst so, dass die in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR auf die Rumpfanordnung R entgegen ihrer Widerstandskraft W vortriebswirksam wirkt.

According to a first aspect of the invention, the object is achieved according to the invention by the following possibilities:

An annular wing designed at least in sections RF who by far D. for the hull arrangement R. is attached to this and this fuselage assembly R. is arranged, at least partially surrounding it, in an area in which the air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the fuselage arrangement R. at least in sections in different directions to the flight direction FR moves, and this at least partially executed ring wing RF under the local flow A. this from the direction of flight FR Directional air mass flow creates a resulting air force LK can produce that of their effective direction in the direction of flight FR is inclined, and therefore one in the direction of flight FR effective Force component IN FRONT includes so that the in flight direction FR effective force component IN FRONT on the hull arrangement R. against their resilience W. works effectively.

Zumindest ein Flügelabschnitt FA, der mit Abstand D zur Rumpfanordnung R an dieser befestigt ist und diese Rumpfanordnung R, zumindest abschnittsweise umgebend, in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich der Luftmassenstrom im Flug durch das Stromlinienfeld aufgrund der Verdrängungs- und Richtungswirkung der Rumpfanordnung R zumindest abschnittsweise richtungsverschieden zur Flugrichtung FR bewegt, und dieser zumindest eine Flügelabschnitt FA unter der lokalen Anströmung A dieses von der Flugrichtung FR richtungsverschiedenen Luftmassenstroms eine resultierende Luftkraft LK erzeugen kann, die von ihrer Wirkrichtung in Flugrichtung FR geneigt ist und die daher eine in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR umfasst, so, dass die in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR auf die Rumpfanordnung R entgegen ihrer Widerstandskraft W vortriebswirksam wirkt.At least one wing section FA who by far D. for the hull arrangement R. is attached to this and this fuselage assembly R. is arranged, at least partially surrounding it, in an area in which the air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the fuselage arrangement R. at least in sections in different directions to the flight direction FR moves, and this at least one wing section FA under the local flow A. this from the direction of flight FR Directional air mass flow creates a resulting air force LK can produce that of their effective direction in the direction of flight FR is inclined and therefore one in the direction of flight FR effective force component IN FRONT includes so that the in flight direction FR effective force component IN FRONT on the hull arrangement R. against their resilience W. works effectively.

Zumindest ein Flügelabschnitt FA, dieser in Bezug zur Rumpfanordnung R aufweisend eine Innenseite IS und eine Außenseite AS, wobei dieser eine Flügelabschnitt FA mit Abstand D im Bereich der vorderen Sektion, also im Kopfbereich, einer Rumpfanordnung R an dieser befestigt ist und diese Rumpfanordnung R, zumindest abschnittsweise umgebend, in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich der Luftmassenstrom im Flug durch das Stromlinienfeld aufgrund der Verdrängungs- und Richtungswirkung der Rumpfanordnung R zumindest abschnittsweise richtungsverschieden zur Flugrichtung FR bewegt, und unter der lokalen Anströmung A dieses von der Flugrichtung FR richtungsverschiedenen Luftmassenstroms von Außenseite AS und Innenseites IS des zumindest einen Flügelabschnitt FA eine resultierende Luftkraft LK erzeugen kann, die von ihrer Wirkrichtung in Flugrichtung FR geneigt ist und die daher eine in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR enthält so, dass die in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR auf die Rumpfanordnung R entgegen ihrer Widerstandskraft W vortriebswirksam wirkt, wobei diese vortriebserzeugene Kraftkomponente VOR dadurch noch verstärkt wird, dass der zumindest eine Flügelabschnittes FA so angeordnet ist, dass die Innenseite IS des zumindest einen Flügelabschnittes FA zumindest anteilig in die Grenzschicht GS der Rumpfanordnung R eingetaucht ist.At least one wing section FA , this in relation to the hull arrangement R. having an inside IS and an outside AS , this one wing section FA with distance D. in the area of the front section, i.e. in the head area, a torso arrangement R. is attached to this and this fuselage assembly R. is arranged, at least partially surrounding it, in an area in which the air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the fuselage arrangement R. at least in sections in different directions to the flight direction FR moved, and under the local flow A. this from the direction of flight FR Directional air mass flow from outside AS and inside IS of the at least one wing section FA a resulting air force LK can produce that of their effective direction in the direction of flight FR is inclined and therefore one in the direction of flight FR effective force component IN FRONT contains so that the in flight direction FR effective force component IN FRONT on the hull arrangement R. against their resilience W. Acts propulsively effective, this propulsion-generated force component IN FRONT is reinforced by the fact that the at least one wing section FA is arranged so that the inside IS of the at least one wing section FA at least partially in the boundary layer GS the hull arrangement R. is immersed.

Ein zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel RF, der mit Abstand D zu einem Radom RO einer Rumpfanordnung R, dieses zumindest abschnittsweise umgebend, angeordnet ist und an dieser befestigt ist und in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich der Luftmassenstrom im Flug durch das Stromlinienfeld aufgrund der Verdrängungs- und Richtungswirkung des Radoms RO der Rumpfanordnung R zumindest abschnittsweise richtungsverschieden zur Flugrichtung FR bewegt, und dieser zumindest eine zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel RF unter der lokalen Anströmung A dieses von der Flugrichtung FR richtungsverschiedenen Luftmassenstroms eine resultierende Luftkraft LK erzeugen kann, die eine in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR umfasst so, dass die in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR auf die Rumpfanordnung R entgegen ihrer Widerstandskraft W vortriebswirksam wirkt.An annular wing designed at least in sections RF who by far D. to a radome RO a fuselage assembly R. , surrounding this at least in sections, is arranged and attached to it and is arranged in an area in which the air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the radome RO the hull arrangement R. at least in sections in different directions to the flight direction FR moves, and this at least one at least partially executed annular wing RF under the local flow A. this from the direction of flight FR Directional air mass flow creates a resulting air force LK can produce the one in flight direction FR effective force component IN FRONT includes so that the in flight direction FR effective force component IN FRONT on the hull arrangement R. against their resilience W. works effectively.

Ein zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel RF, der mit Abstand D zu einem Radom RO einer Rumpfanordnung R, dieses zumindest abschnittsweise umgebend, angeordnet ist und an diesem befestigt ist und in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich der Luftmassenstrom im Flug durch das Stromlinienfeld aufgrund der Verdrängungs- und Richtungswirkung des Radoms RO der Rumpfanordnung R zumindest abschnittsweise richtungsverschieden zur Flugrichtung FR bewegt, und dieser zumindest eine zumindest abschnittsweise ausgeführter Ringflügel RF unter der lokalen Anströmung A dieses von der Flugrichtung FR richtungsverschiedenen Luftmassenstroms eine resultierende Luftkraft LK erzeugen kann, die eine in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR enthält so, dass die in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR auf das Radom RO entgegen seiner Widerstandskraft W vortriebswirksam wirkt.An annular wing designed at least in sections RF who by far D. to a radome RO a fuselage assembly R. , surrounding this at least in sections, is arranged and attached to it and is arranged in an area in which the air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the radome RO the hull arrangement R. at least in sections in different directions to the flight direction FR moves, and this at least one at least partially executed annular wing RF under the local flow A. this from the direction of flight FR Directional air mass flow creates a resulting air force LK can produce the one in flight direction FR effective force component IN FRONT contains so that the in flight direction FR effective force component IN FRONT on the radome RO against his resistance W. works effectively.

Eine Rumpfanordnung R, zur bedarfsweisen Unterbringung von Nutzlast, diese mit einer Oberfläche O, welche die Rumpfanordnung R hin zum Fluid abgrenzt, wobei die Rumpfanordnung R im Flug unter Relativbewegung zum Fluid auf das Fluid eine Verdrängungswirkung ausübt und damit dem Fluid ein richtungsgebendes Stromlinienfeld mit lokal verschiedenen Richtungen aufprägt, wobei sich die Richtungen des Stromlinienfeldes wiederum an dem Verlauf der Kontur der Oberfläche O der Rumpfanordnung R mit orientieren.
wobei:
in das Stromlinienfeld, das durch die Rumpfanordnung R auf das Fluid in der Umgebung der Rumpfanordnung R im Flug induziert wird, in einem ausgezeichneten Bereich, in dem zumindest die lokale Anströmung A, auch bedingt durch den Verlauf der Kontur der Oberfläche O der Rumpfanordnung R, abschnittsweise richtungsverschieden zur Flugrichtung FR ist, mindestens ein Flügelabschnitt FA eingebracht ist und angeströmt wird, welcher

• an der Rumpfanordnung R befestigt ist, und
• eine Quererstreckung in Form einer Spannweite S aufweist, und
• zumindest in Richtung seiner Spannweite S im Verlauf zumindest abschnittsweise dem Verlauf der Kontur der Oberfläche O der Rumpfanordnung R nach entsprechend gekrümmt umgibt
• über einen Großteil seiner Spannweite S ein Abstand A zur Oberfläche O der Rumpfanordnung R besteht so, dass er sowohl auf seiner Unterseite US - als auch auf seiner Oberseite OS vom Fluid im Flug umströmt werden kann so,

dass dieser Flügelabschnitt FA unter lokaler Anströmung A dieses von der Flugrichtung FR richtungsverschiedenen Luftmassenstroms, eine solche resultierende Luftkraft LK erzeugen kann, welche von ihrer Wirkrichtung in Flugrichtung FR geneigt ist und damit eine in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR enthält so, dass die in Flugrichtung FR wirksame Kraftkomponente VOR auf die Rumpfanordnung R entgegen ihrer Widerstandskraft W vortriebswirksam wirkt.A hull arrangement R. , to accommodate a payload as required, this with a surface O showing the hull arrangement R. delimits towards the fluid, the fuselage arrangement R. exerts a displacement effect on the fluid in flight with relative movement to the fluid and thus impresses a directional streamline field with locally different directions on the fluid, the directions of the streamline field in turn on the course of the contour of the surface O the hull arrangement R. with orient.
in which:
into the streamlined field that runs through the fuselage assembly R. on the fluid in the vicinity of the fuselage assembly R. is induced in flight, in an excellent area in which at least the local flow A. , also due to the contour of the surface O the hull arrangement R. , in sections in different directions to the flight direction FR is at least one wing section FA is introduced and flowed against, which

• on the hull arrangement R. is attached, and
• has a transverse extension in the form of a span S, and
• at least in the direction of its span S in the course of the contour of the surface, at least in sections O the hull arrangement R. accordingly curved surrounds
• a distance S over a large part of its span A. to the surface O the hull arrangement R. consists so that it is US on its underside as well as on its upper side OS the fluid can flow around it in flight so

that this wing section FA under local flow A. this from the direction of flight FR Directional air mass flow, such a resulting air force LK can produce which of their effective direction in the direction of flight FR is inclined and thus one in the direction of flight FR effective force component IN FRONT contains so that the in flight direction FR effective force component IN FRONT on the hull arrangement R. against their resilience W. works effectively.

Ein Luftfahrzeug AC mit mindestens einer Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1-8.An aircraft AC with at least one device according to at least one of Claims 1-8.

Verwendung einer Rumpfanordnung R, Einrichtung oder eines Luftfahrzeuges AC nach wenigstens einem der Ansprüche 1-7.Using a hull arrangement R. , Device or an aircraft AC according to at least one of claims 1-7.

Erzeugung von Vortrieb VT durch zumindest eins die Rumpfanordnung R zumindest abschnittsweise umgebendes und an ihr angebundenen Flügelabschnittes FA durch Anströmung dieses mindestens einen Flügelabschnittes FA mit einer von der Flugrichtung FR richtungsverschiedenen Anströmung A durch das insbesondere von der Rumpfanordnung R induzierte richtungsgebendes Stromlinienfeld.Generation of propulsion VT through at least one of the fuselage assembly R. at least partially surrounding wing section and attached to it FA by flowing against this at least one wing section FA with one of the direction of flight FR directional flow A. by the particular from the hull arrangement R. induced directional streamline field.

Die vortriebswirksame Kraft kann durch ein Tragflächenabschnitt , platziert in der Anfangssektion der Rumpfanordnung mit ansteigender Kontur erzeugt werden, wobei die Saugseite des Tragflächenabschnittes in dieser bevorzugten Ausführungsform auf der, von der Rumpfanordnung abweisenden Außenseite des Tragflächenabschnittes zum Liegen kommt, und die resultierende Luftkraft damit vom Rumpf weg weist und dabei erfindungsgemäß so gerichtet ist, dass eine Kraftkomponente in Flugrichtung mit erzeugt wird.The propulsive force can be generated by an aerofoil section placed in the initial section of the fuselage arrangement with a rising contour, whereby the suction side of the aerofoil section in this preferred embodiment comes to rest on the outside of the aerofoil section facing away from the fuselage arrangement, and the resulting air force comes from the fuselage points away and is directed according to the invention in such a way that a force component in the direction of flight is also generated.

Diese Ausführungsform hat weitreichende Vorteile. Ein Profil erzeugt der Erfahrung nach die resultierende Luftkraft je nach Gestaltung grob durch 2/3 Sog auf seiner Unterdruckseite und 1/3 Druck auf der Überdruckseite. Ist die für die Wirkung maßgebliche Saugseite von der Rumpfanordnung abgewandt, so kann diese möglichst störungsfrei arbeiten und induziert keinen nennenswerten Unterdruck, der auf die Rumpfanordnung zum Beispiel im Heckbereich bei zusammenlaufender Kontur beispielsweise bremsend wirken würde. Dieser Effekt entfällt bei dieser Anordnungsmöglichkeit. Zum anderen kann das Thrustfoil dann so angeordnet werden, dass die Überdruckseite vorteilhaft zumindest zum Teil in der deutlich langsameren Grenzschicht der Rumpfanordnung mit zum Tragen kommt, und so durch eine weiter gesteigerte unterschiedliche Geschwindigkeit die Vortriebswirkung der Thrustfoils nennenswert gesteigert werden können. Des Weiteren arbeiten die Thrustfoils möglicherweise entsprechend der Analogie eines Bodeneffekts mit gesteigerter Wirkung. Die Oberfläche des Rumpfes mit seiner Kontur bildet in dieser Modellbetrachtung den „Boden“ aus, die Erzeugung der Luftkraft wäre in diesem Fall gesteigert.This embodiment has far-reaching advantages. Experience has shown that a profile generates the resulting air force, depending on the design, roughly 2/3 suction on its negative pressure side and 1/3 pressure on the positive pressure side. If the suction side, which is decisive for the effect, is turned away from the fuselage arrangement, it can work as trouble-free as possible and does not induce any significant negative pressure that would, for example, have a braking effect on the fuselage arrangement, for example in the stern area, if the contour converges. This effect does not apply to this arrangement option. On the other hand, the thrustfoil can then be arranged in such a way that the overpressure side advantageously comes into play at least partially in the significantly slower boundary layer of the fuselage arrangement, and thus the propulsive effect of the thrustfoils can be significantly increased by a further increased different speed. Furthermore, the Thrustfoils may work according to the analogy of a floor effect with increased effect. The surface of the fuselage with its contour forms the “floor” in this model, the generation of air force would be increased in this case.

Erfindungsrelevant ist es dabei, dass die Rumpfanordnung mit ihrer Wirkung das Richtungsfeld in ihrer Umgebung verglichen zu den Thrustfoils dominiert, wobei diese ebenfalls eine Richtungswirkung auf die Strömung ausüben, diese aber markant deutlich geringer ausfällt. Dies ist in den meisten Fällen gegeben, da die Rumpfanordnung mit ihrem Volumen, ihrer Verdrängungswirkung und Größe deutlich größer ausfällt, als die abschnittsweise umgebenden Thrustfoils und somit die Rumpfanordnung das Strömungsfeld deutlich dominiert und den Thrustfoils die lokale Anströmung mit vorgibt.It is relevant to the invention that the effect of the hull arrangement dominates the directional field in its surroundings compared to the thrustfoils, which also exert a directional effect on the flow, but this is significantly less pronounced. This is the case in most cases, since the hull arrangement with its volume, its displacement effect and size is significantly larger than the thrustfoils that surround it in sections and thus the hull arrangement clearly dominates the flow field and the local flow of the thrustfoils also defines the flow.

In einer anderen Ausführungsform kann die vortriebserzeugende Wirkung auch dadurch erreicht werden, dass ein Flügelabschnitt im hinteren Auslauf der Rumpfanordnung mit abfallender Kontur eine resultierend Luftkraft erzeugt, die zum Rumpf hin gerichtet ist. Hier ist die Saugseite dann auf der Innenseite des Tragflächenabschnittes platziert, die Unterdruckseite des Tragflächenabschnittes ist in diesem Fall dann der Rumpfanordnung zugewandt.In another embodiment, the propulsion-generating effect can also be achieved in that a wing section in the rear outlet of the fuselage arrangement with a sloping contour generates a resulting air force which is directed towards the fuselage. Here the suction side is then placed on the inside of the wing section, the negative pressure side of the wing section is then facing the fuselage arrangement in this case.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Thrustfoils zusätzlich dazu benutzt werden können, im hinteren Bereich der Rumpfanordnung bei sich zusammenziehender Geometrie und Kontur, bei eigentlich unvorteilhaften positiver Druckgradienten, die Grenzschicht vorteilhaft zu beschleunigen. Auf diese Weise ist eine Widerstandsersparnis der Rumpfanordnung denkbar und eine vorzeitige Ablösung wird durch diese Maßnahmen vermieden.This embodiment has the advantage that the thrustfoils can also be used to advantageously accelerate the boundary layer in the rear area of the fuselage arrangement with contracting geometry and contour, with actually disadvantageous positive pressure gradients. In this way, a saving in resistance of the fuselage arrangement is conceivable and a premature detachment is avoided by these measures.

Die Tragflächenabschnitte können wegen ihrer vortriebserzeugenden Wirkung auch als Thrustfoils bezeichnet werden.The wing sections can also be referred to as thrustfoils because of their propulsion-generating effect.

Das Thrustfoil kann dabei in einer denkbaren Ausführungsform komplett als Ringflügel ausgeführt sein, der mindestens einen Längenabschnitt des Rumpfes erfindungsgemäß umgibt. Dabei ist es in einer bevorzugten Ausführungsform nicht zwingend notwendig, dass dieser Ringflügel kreisförmig oder kreisähnlich ausgeführt ist. Auch muss der Abstand zur Rumpfanordnung nicht immer derselbe sein, sondern kann mit der Spannweite des Thrustfoils variieren. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich die Umfangskräfte weitgehend aufheben und nur die Vortriebskraft in der Wirkung vorteilhaft verbleibt.In a conceivable embodiment, the thrustfoil can be designed completely as an annular wing which, according to the invention, surrounds at least one length section of the fuselage. In a preferred embodiment, it is not absolutely necessary for this annular wing to be circular or similar to a circle. Also, the distance to the hull arrangement does not always have to be the same, but can vary with the span of the thrustfoil. This embodiment has the advantage that the circumferential forces largely cancel each other out and only the propulsive force has an advantageous effect.

Als weitere Möglichkeit kann das Thrustfoil auch ellipsenförmig oder ellipsenähnlich ausgeführt sein und um die Rumpfanordnung gewunden sein. Auf diese Weise ist zum einen eine stärkere vortriebserzeugende Wirkung durch mehr Spannweite möglich, auf der andern Seite können die Thrustfoils auf diese Weise gegenüber der Flugrichtung zugleich vorteilhaft gepfeilt werden, was bei einer höheren Fluggeschwindigkeit wichtig sein kann.As a further possibility, the thrustfoil can also be elliptical or elliptical and wound around the fuselage arrangement. In this way, on the one hand, a stronger propulsion-generating effect is possible through more wingspan, on the other hand, the thrustfoils can be swept in this way at the same time advantageously compared to the flight direction, which can be important at a higher flight speed.

Darüber hinaus kann der spannweitenseitige Verlauf des Thrustfoils auch variabel über den Rumpf hin verlaufen. Als Beispiel wäre eine blendenähnliche Umrandung der Cockpitsektion oder der Cockpitfenster möglich, denn diese Bereiche weisen erfahrungsgemäß eine große Neigung zur Flugrichtung auf, wobei ja die Thrustfoils in diesen Bereichen besonders gut wirken.In addition, the span-side course of the thrustfoil can also run variably over the trunk. As an example, a screen-like border of the cockpit section or the cockpit window would be possible, because experience shows that these areas have a great inclination to the direction of flight, whereby the thrustfoils work particularly well in these areas.

So können beispielweise die Thrustfoils auch im Verlauf Knicke aufweisen, die Vorder- und auch Hinterkante kann geschwungen, gepfeilt oder gewunden über die Rumpfsektion geführt werden. Als weitere Möglichkeit könnten die Thrustfoils zumindest abschnittsweise als Spirale über den Rumpf geführt werden. Die könnte besonders im kegelähnlichen Auslauf der Rumpfanordnung von Vorteil sein.For example, the thrustfoils can also have kinks in their course, the front and rear edges can be curved, swept or wound over the fuselage section. As a further possibility, the thrustfoils could be guided over the fuselage at least in sections as a spiral. This could be particularly advantageous in the cone-like outlet of the fuselage arrangement.

Generell ist es aber so, dass die Thrustfoils in einer weiteren Ausführungsform auch nur abschnittsweise ausgeführt werden können. Dann müssen sie nicht vollständig geschlossen ringähnlich oder auch nur halbringähnlich geschlossen ausgeführt sein, sondern können vielmehr als ringähnliche Abschnitte beliebiger Geometrie bestimmte ausgezeichnete Konturenbereiche der Rumpfanordnung umgeben.In general, however, the thrustfoils can also only be designed in sections in a further embodiment. Then they do not have to be designed to be completely closed, ring-like or even only semi-ring-like closed, but rather, as ring-like sections of any geometry, they can surround certain excellent contour areas of the fuselage arrangement.

Somit können auch Bereiche der Rumpfanordnung ausgespart werden, die nicht geeignet sind, weil die Zugänglichkeit wichtig ist für die Bodenabfertigung, die Wartung, für Bodenfahrzeuge zur Sicherheit (z.B. für die Bodenfreiheit, Notrutschen etc.).In this way, areas of the fuselage arrangement can be left out that are not suitable because accessibility is important for ground handling, maintenance, for ground vehicles for safety (e.g. for ground clearance, emergency slides, etc.).

In weiteren Ausführungsformen sind auch Matrixanordnungen von Thrustfoils über den Rumpf hin denkbar, wobei Thrustfoils gestaffelt hintereinander angebracht werden können und sich gegenseitig anströmen, bzw. sich vorteilhaft eine gedrehte Anströmung durch ihrer Staffelung in Strömungsrichtung hintereinander weitergeben. Dies kann sich zudem auch auftriebserhöhend auf das Luftahrzeug auswirken, da die Zirkulation gesteigert wird.In further embodiments, matrix arrangements of thrustfoils across the fuselage are also conceivable, with thrustfoils being able to be staggered one behind the other and flowing towards one another or, advantageously, a rotated flow passing through their staggering in the flow direction one behind the other. This can also have a lift-increasing effect on the aircraft, since the circulation is increased.

Generell kann das Thrustfoil in einer weiteren Ausführungsform auch generell bedarfsweise mit einem Propeller kombiniert werden, indem vorzugsweise die Unterdruckseite des Tragflächenabschnittes mit ihrer schon vergleichsweisen größeren Geschwindigkeit zusätzlich vom Propeller noch einmal mehr beschleunigt wird.In general, in a further embodiment, the thrustfoil can also generally be combined with a propeller if necessary, in that the propeller accelerates the negative pressure side of the wing section with its already comparatively higher speed.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Teile der Tragflächenabschnitte mit Maßnahmen zur Verhinderung von Eisansatz ausgeführt. Dies bietet sich besonders an der Flügelvorderkante der Tragflächenabschnitte an. Diese können beispielsweise selektiv bedarfsweise beheizbar sein oder auch abschnittsweise ein aufblasbares Element enthalten, dass durch Volumenänderung das bedarfsweise „Absprengen“ von Eis ermöglicht. Auch eine Enteisung durch Austritt von warmer Luft oder eishemmender Flüssigkeiten über eine perforierte Oberfläche ist möglich.In a further preferred embodiment, parts of the wing sections are designed with measures to prevent ice accumulation. This is particularly useful at the wing leading edge of the wing sections. These can, for example, be selectively heatable as required or also contain an inflatable element in sections that enable ice to be "blown off" as required by changing the volume. It is also possible to de-icing by escaping warm air or ice-inhibiting liquids through a perforated surface.

In einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens ein Tragflächenabschnitt eine über seine Spannweite variable Parameter bezüglich mindestens einer der beispielhaft genannten Kriterien auf, die die Erzeugung der Strömungskraft beeinflußt: Einstellwinkel zu einer Referenzrichtung, aerodynamische Profilierung, Tiefe, Profildicke, Wölbung, Pfeilung, aerodynamische und geometrische Schränkung. Auf diese Weise kann der Tragflächenabschnitt bzw. ein mindestens abschnittsweise ausgeführter Ringflügel optimal auf die darunterliegende Oberflächenkontur der Rumpfanordnung angepasst werden.In a further embodiment, at least one wing section has a parameter variable over its span with regard to at least one of the criteria mentioned as an example, which influences the generation of the flow force: setting angle to a reference direction, aerodynamic profile, depth, profile thickness, curvature, sweep, aerodynamic and geometric offset . In this way, the wing section or an annular wing designed at least in sections can be optimally adapted to the underlying surface contour of the fuselage arrangement.

Somit können in einer weiteren Ausführungsform ein oder mehrere dieser beispielhaft genannten Parameter hinsichtlich der örtlichen Geometrie der Oberflächenkontur der Rumpfanordnung optimiert ausgestaltet sein.Thus, in a further embodiment, one or more of these parameters mentioned by way of example can be designed to be optimized with regard to the local geometry of the surface contour of the fuselage arrangement.

In einer weiteren Ausführungsform kann sich der Verlauf (z.B. in Spannweite, Pfeilung, Geschwungenheit von Vorder- oder Hinterkante, Wölbung oder eines der vorgangs genannten Parameter) wenigstens eines Tragflächenabschnittes an der örtlich abschnittsweisen Krümmung der Oberflächenkontur der Rumpfanordnung richten. Beispielsweise kann der Verlauf wenigstens eines Tragflächenabschnittes so organisiert sein, dass dieser der größten Oberflächenkrümmung der Rumpfanordnung folgt. Auch kann sich die geometrische und/ oder aerodynamische Schränkung des Thrustfoils sich nach der Kontur und Neigung der Oberfläche der Rumpfanordnung richten.In a further embodiment, the course (e.g. in span, sweep, curvature of the leading or trailing edge, curvature or one of the parameters mentioned above) of at least one wing section can be based on the locally section-wise curvature of the surface contour of the fuselage arrangement. For example, the course of at least one wing section can be organized in such a way that it follows the greatest surface curvature of the fuselage arrangement. The geometric and / or aerodynamic twist of the thrust foil can also be based on the contour and inclination of the surface of the fuselage arrangement.

Ein weiteres zusätzliches erfindungsrelevantes Merkmal kann sein, dass sich die Erstreckung der Spannweite eines repräsentativen Flügelabschnittes eher parallel zur Kontur der Oberfläche der Rumpfanordnung R verläuft als radial gesehen von ihr weg nach außen, wie das z.B. abweichend bei Flugzeugantennen der Fall ist.Another additional feature relevant to the invention can be that the extension of the span of a representative wing section is more parallel to the contour of the surface of the fuselage arrangement R. runs away from it as seen radially to the outside, as is the case with aircraft antennas, for example.

Entsprechend einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann die Vorderkante und/oder die Hinterkante wenigstens eines Tragflächenabschnittes gepfeilt, wechselhaft gepfeilt, geschwungen, oder gezackt ausgeführt sein. Dies kann einem günstigerem Strömungswiderstand, Wellenwiderstand oder einer geringeren Lärmentwicklung dienen, sowie Eisansatz vermeiden.According to a further preferred embodiment, the leading edge and / or the trailing edge of at least one wing section can be swept, swept swept, curved or jagged. This can serve for a more favorable flow resistance, wave resistance or a lower noise development, as well as avoid the formation of ice.

In einer weiteren Ausführungsform sind die beschriebenen Tragflächenabschnitte im Strömungsbereich der Nase angeordnet und zum Beispiel im Bereich des Radoms wirksam. Im Falle eines Radoms können diese Tragflügelabschnitte an diesem wenigstens zum Teil oder gar vollständig angebracht sein. Auf diese Weise wird im Flug der Staudruck des Radoms zumindest anteilig durch die Vortriebskraft der Thrustfoils kompensiert. Ein hinsichtlich seiner Befestigung am Rumpf im besten Fall kraftneutrales Radom wäre auf diese Weise vorstellbar. Die Thrustfoils können auch mit dem Radom zusammen vom Flugzeug selektiv abnehmbar gestaltet sein. Auf dieser Weise wird auch ein Retrofit bestehender und älterer Flugzeuge möglich, um deren Effizienz vorteilhaft zu steigern.In a further embodiment, the wing sections described are arranged in the flow area of the nose and are effective, for example, in the area of the radome. In the case of a radome, these wing sections can be attached at least partially or completely to this. In this way, the dynamic pressure of the radome is at least partially compensated for by the propulsive force of the thrustfoils during flight. A radome that is force-neutral in the best case with regard to its attachment to the fuselage would be conceivable in this way. The thrustfoils can also be designed to be selectively removable from the aircraft together with the radome. In this way, it is also possible to retrofit existing and older aircraft in order to advantageously increase their efficiency.

Die Thrustfoils können beispielsweise generell so ausgelegt sein, dass sie im Unterschallbereich, im transsonischen Bereich oder im Überschallbereich arbeiten.The thrustfoils can, for example, generally be designed in such a way that they work in the subsonic range, in the transonic range or in the supersonic range.

Unter Luftfahrzeugen sind in dieser Anmeldung alle Fahrzeuge zu verstehen, die sich zumindest abschnittsweise im Fluid Luft in der Atmosphäre bewegen z.B. (Aufzählung nicht einschränkend) Flugzeuge, Ultraleichtflugzeuge, Segelflugzeuge, Motorsegler, Transportflugzeuge, Düsenjäger, Drohnen, Hubschrauber, Multikopter, Raketen und Zeppeline.In this application, aircraft are to be understood as meaning all vehicles that move at least in sections in the fluid air in the atmosphere, e.g. (The list is not limiting) Airplanes, microlights, gliders, motor gliders, transport aircraft, jet fighters, drones, helicopters, multicopters, rockets and zeppelins.

Die Beschreibung wird noch ergänzt ...The description will be added ...

Weitere Zeichnungen folgen...More drawings will follow ...

Kurzbeschreibung der Zeichnungen folgt ...A brief description of the drawings follows ...

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017008370 [0010]

Claims

An at least partially executed ring wing (RF), which is attached to the fuselage assembly (R) at a distance (D) and surrounding this fuselage assembly (R), at least in sections, is arranged in an area in which the air mass flow is in flight through the Streamline field due to the displacement and directional effect of the fuselage arrangement (R) moves at least in sections in different directions to the direction of flight (FR), and this at least one annular wing (RF), which is at least partially executed, under the local inflow (A) of this air mass flow, which is different from the direction of flight (FR), a resulting air mass flow Air force (LK) can generate which is inclined from its effective direction in the direction of flight (FR), and which therefore includes a force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) so that the force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) acts on the Fuselage arrangement (R) acts against its drag force (W) propulsion-effective.

At least one wing section (FA), which is attached to the fuselage arrangement (R) at a distance (D) and which surrounds this fuselage arrangement (R), at least in sections, in an area in which the air mass flow in flight through the streamlined field is due to the displacement and directional effect of the fuselage arrangement (R) at least in sections in different directions to the flight direction (FR), and this moves at least one wing section (FA) under the local flow (A) of this air mass flow, which is different from the flight direction (FR), a resulting air force (LK) which is inclined from its effective direction in the direction of flight (FR) and which therefore includes a force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) so that the force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) opposes the fuselage arrangement (R) their drag force (W) is effective for propulsion.

At least one wing section (FA), this having an inside (IS) and an outside (AS) in relation to the fuselage arrangement (R), this being a wing section (FA) at a distance (D) in the area of the front section, i.e. in the head area, a fuselage assembly (R) is attached to this, and this fuselage assembly (R), at least partially surrounding it, is arranged in an area in which the air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the fuselage assembly (R) at least in sections in different directions to the flight direction (FR), and under the local flow (A) this air mass flow from the outside (AS) and inside (IS) of the at least one wing section (FA), which is different from the flight direction (FR), can generate a resulting air force (LK) which is inclined from its effective direction in the direction of flight (FR) and which therefore contains a force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) so that the in Direction of flight (FR) effective force component (VOR) acts on the fuselage arrangement (R) against its drag force (W) with a propulsive effect.

An at least partially executed ring wing (RF), which is arranged at a distance (D) from a radome (RO) of a fuselage arrangement (R), surrounding this at least in sections, and is attached to this and is arranged in an area in which the Air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the radome (RO) of the fuselage arrangement (R) at least in sections in different directions to the direction of flight (FR), and this at least one annular wing (RF), at least in sections, under the local flow (A) this air mass flow, which differs in direction from the direction of flight (FR), can generate a resulting air force (LK) which comprises a force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) so that the force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) acts on the fuselage arrangement (R ) acts against its resistance force (W) for propulsion.

An at least partially executed ring wing (RF), which is arranged at a distance (D) from a radome (RO) of a fuselage arrangement (R), surrounding this at least in sections, and is attached to this and is arranged in an area in which the Air mass flow in flight through the streamlined field due to the displacement and directional effect of the radome (RO) and the fuselage arrangement (R) at least in sections in different directions to the direction of flight (FR), and this at least one annular wing (RF) under the local flow (A ) this air mass flow, which differs from the direction of flight (FR), can generate a resulting air force (LK) which contains a force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) so that the force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) acts on the radome ( RO) acts against its resistance force (W) for propulsion.

A fuselage arrangement (R) for accommodating payload as required, this with a surface (O) which delimits the fuselage arrangement (R) from the fluid, the fuselage arrangement (R) exerting a displacement effect on the fluid in flight with relative movement to the fluid and so that a directional streamline field with locally different directions is impressed on the fluid, the directions of the streamline field in turn being oriented towards the course of the contour of the surface (O) of the fuselage arrangement (R). in which: in the streamline field that is induced by the fuselage arrangement (R) on the fluid in the vicinity of the fuselage arrangement (R) in flight, in an excellent area in which at least the local flow (A), also due to the course of the contour of the Surface (O) of the fuselage arrangement (R), in sections with different directions to the flight direction (FR), at least one wing section (FA) is introduced and flowed against which: • is attached to the fuselage arrangement (R), and • a transverse extension in the form of a Has span (S), and • at least in the direction of its span (S) in the course, at least in sections, according to the course of the contour of the surface (O) of the fuselage arrangement (R) surrounds a distance (A) over most of its span (S) ) to the surface (O) of the fuselage assembly (R) is so that it can be flowed around both on its underside (US) and on its upper side (OS) by the fluid in flight so that this wing section (FA) un The local flow (A) of this air mass flow, which is different from the direction of flight (FR), can generate such a resulting air force (LK) which is inclined from its effective direction in the direction of flight (FR) and thus a force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) contains in such a way that the force component (VOR) effective in the direction of flight (FR) acts on the fuselage arrangement (R) against its drag force (W) in a propulsive manner.

At least one fuselage arrangement (R) for an aircraft (AC), this with an outer skin as a surface (O), which delimits this fuselage arrangement (R) from the fluid air, and in flight as a delimitation of the fuselage arrangement (R) the fluid at least in sections from the direction of flight (FR) directionally different streamline field impresses, this one fuselage arrangement (R) has at least one at least partially executed further skin as a surface, which at least partially surrounds the fuselage arrangement radially, but from both sides, i.e. on its upper side (OS) and on its underside (US), can be washed around by the fluid in flight, and is designed aerodynamically so that it can generate a resulting air force (LK) in flight, which includes a propulsive force component (VOR) in the direction of flight (FR), which can be transferred to this at least one fuselage arrangement (R).

An aircraft (AC) with at least one device or fuselage arrangement (R) according to at least one of the Claims 1 - 7th .

Use of a device, fuselage arrangement (R) or an aircraft (AC) according to at least one of the Claims 1 - 8th .

Generation of a propulsive force (VOR) by at least one section-wise ring wing (RF), which is attached to at least one fuselage arrangement (R) at a distance (D) and this fuselage arrangement (R) is arranged at least partially surrounding it in an area in which the air mass flow during flight in the flight direction (FR) within the streamline field due to the displacement and directional effect of at least one fuselage arrangement (R) at least in sections in different directions to the flight direction (FR), and this ring wing (RF), at least in sections, with local flow (A) this air mass flow, which differs from the direction of flight (FR), can generate a resulting air force (LK) which contains a propulsion force (VOR) effective in the direction of flight (FR) so that the propulsion force (VOR) effective in the direction of flight (FR) acts on at least one fuselage arrangement ( R) can be effective for propulsion.