DE102020119847B4

DE102020119847B4 - Landeplattform für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020119847B4
Application number: DE102020119847.7A
Authority: DE
Inventors: Justus Speichermann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2040-07-29
Also published as: DE102020119847A1

Abstract

Die Erfindung stellt eine Landeplattform für ein Luftfahrzeug mit den folgenden Merkmalen bereit: Die Landeplattform (1) ist dazu eingerichtet, in einem normalen Flugbetrieb dem Luftfahrzeug (2) einen festen Untergrund zu bieten; und die Landeplattform (1) umfasst ein System (5) mit Mitteln (6, 7, 8) zum Reduzieren einer Fallgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges (2) bei einem Auftriebsverlust.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Landeplattform für ein Luftfahrzeug.
Stand der Technik
Als VTOL wird in der Luft- und Raumfahrttechnik sprachübergreifend jedwede Art von Flugzeug, Drohne oder Rakete bezeichnet, welche die Fähigkeit besitzt, im Wesentlichen senkrecht und ohne Start- und Landebahn abzuheben und wieder aufzusetzen. Dieser Sammelbegriff wird nachfolgend in einem weiten Sinne verwendet, der nicht nur Starrflügelflugzeuge mit Tragflächen, sondern ebenso Drehflügler wie Hub-, Trag-, Flugschrauber und Hybride wie Verbundhub- oder Kombinationsschrauber sowie Wandelflugzeuge einschließt. Erfasst seien des Weiteren Luftfahrzeuge mit der Fähigkeit, auf besonders kurzen Strecken zu starten und zu landen (short take-offand landing, STOL), auf kurzen Strecken zu starten, aber senkrecht zu landen (short take-offand vertical landing, STOVL) oder senkrecht zu starten, aber horizontal zu landen (vertical take-off and horizontal landing, VTHL).
Entsprechende Landeplätze bieten dem Luftfahrzeug einen festen Untergrund von ausreichender Tragfähigkeit, befinden sich jedoch häufig nahe oder auf einem bewohnten Gebiet. Bekannt sind etwa Landeplattformen auf Hochhäusern.
Urbane Landeplätze für persönliche VTOL sind in der Regel für eine größere Anzahl an Flugbewegungen ausgelegt als herkömmliche Landeplätze z. B. für Rettungshubschrauber auf oder bei Krankenhäusern. Im umgebenden Luftraum gibt es ferner eine erhöhte Anzahl von möglichen Kollisionspartnern wie z. B. andere Luftfahrzeuge gleichen Typs, Gebäude, Geländeerhebungen, kleinere Drohnen, Tiere, Kräne oder Kabel. Schließlich liegen besondere aerodynamische Verhältnisse vor, etwa die Beeinflussung der lokalen Luftströmungen durch Hochhäuser.
Im Hinblick auf einen möglichen Auftriebsverlust während des Fluges mit Absinken bis zum Boden schlägt JP 4 154 151 B2 ein Rettungssystem im Luftfahrzeug mit der Funktion eines bzw. mehrerer Fallschirme vor, was eine gewisse Mindesthöhe voraussetzt. Dadurch wird die Aufprallgeschwindigkeit und bei Bodenkontakt freigesetzte Aufprallenergie reduziert, um Passagiere und Crew zu schützen.
US 5 992 794 A offenbart ein Rettungssystem im Luftfahrzeug mit der Funktion eines bzw. mehrerer Airbags. Damit wird beim Aufprall ein Teil der Energie durch das gefüllte Gaskissen absorbiert. Auch aus US 6 371 410 B1 , EP 2 903 700 B1 , US 2 920 846 A , US 8 118 255 B1 und WO 2011 / 117 863 A1 sind Luftkissen oder dergleichen für die Notlandung oder zur Vermeidung von harten Landungen von Fluggeräten bekannt.
Das Mitführen eines solchen Rettungssystems kann gleichwohl die Nutzlastkapazität kleinerer Luftfahrzeuge überschreiten.
Aus DE 3 910 621 A1 ist es bekannt, für das Auffangen von Drohnen trampolinartig gestaltete Netze zu verwenden. WO 2011 / 114 324 A1 erörtert den Ansatz, parallel zum Boden ein Auffangnetz zu spannen. DE 10 2008 020 534 A1 schließlich schlägt vor, bei Drohnen mit erhöhter Sinkgeschwindigkeit im Landeanflug Notfallmaßnahmen auszulösen.
GB 2 523 087 A und US 2007 / 0 029 442 A1 offenbaren jeweils den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Landeplatzes für VTOL-Fahrzeuge, der im Falle des Auftriebsverlusts eines Luftfahrzeugs während eines Start- oder Landevorgangs dessen Aufprallenergie reduziert. Dies wird gemäß Anspruch 1 gelöst. Hierbei kommen verschiedene mögliche Ausgestaltungen des Landeplatzes in Betracht, mittels derer letzterer von einem Normalbetrieb, in welchem er festen Untergrund für eine normale Landung bietet, in einen Notfallbetrieb überführt werden kann.
Ein Vorzug dieses Bodensystems liegt darin, dass das System deutlich größer ausgelegt und Höhenbereiche für einen potenziellen Antriebsverlust abgedeckt werden können, welche herkömmliche Bordsysteme nicht hinreichend unterstützen.
Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit und Wirtschaftlichkeit, da am Luftfahrzeug selbst nach einem Aufprall keine oder nur wenige Reparaturen erforderlich sind.
Das Luftfahrzeug selbst kann somit leichter ausgeführt werden bzw. mehr Nutzlast aufnehmen. Auch kann die Kombination von Luftfahrzeug und Landeplatz zertifiziert und neue Anwendungsbereiche, wie z. B. in einem dichten urbanen Umfeld, erschlossen werden. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Landeplatz auch für unbemannte Luftfahrzeuge eingesetzt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Figurenliste
Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

1 zeigt ein Luftfahrzeug mit VTOL-Eigenschaften über einem konventionellen Landeplatz.
2 zeigt die Konfiguration eines erfindungsgemäßen Systems im Normalbetrieb.
3 zeigt die Konfiguration des Systems mit aktiviertem Reduktionssystem in Form von Airbags.
4 zeigt eine Ausführungsform des Systems mit ausfahrbaren Stützen und Netz.
5 zeigt eine Variante des Systems mit einem durch Raketen aufgespannten Netz.

Ausführungsformen der Erfindung
1 illustriert ein Luftfahrzeug (2) mit einem Antriebssystem (3), welches dem Luftfahrzeug (2) die Fähigkeit zu Senkrechtstart und -landung auf dem festen Untergrund eines Landeplatzes (1) verleiht. Nach dem Start und vor der Landung wird ein schneller Gewinn bzw. Verlust an Höhe angestrebt, um die mit einer hohen Kollisionsgefahr behafteten Höhenbereiche schnell zu passieren und die Lärmbelastung am Boden zeitlich und flächenmäßig möglichst gering zu halten.
Die mechanische Struktur des Luftfahrzeuges kann so aufgeführt sein, dass es einen Teil der bei einem Aufsetzen oder Aufprall freigesetzten Bewegungsenergie aufnehmen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen hierzu Fahrwerksbeine (4) mit Vorhalt für eine elastische und plastische Verformung.
Dennoch verbleibt ein Höhenbereich, den das Luftfahrzeug bei einem potenziellen Auftriebsverlust während des senkrechten Start- oder Landevorgangs passiert, in welchem die Flughöhe für einen ungebremsten Absturz bei einem unerwarteten Auftriebsverlust zwar zu groß, für die sichere Funktion beispielsweise eines Fallschirmrettungssystems hingegen zu gering ausfällt.
Erfindungsgemäß wird der Landeplatz daher mit einem System ausgestattet, das die resultierende Bewegungsenergie des Luftfahrzeuges (2) bei Auftriebsverlust aufnimmt, sodass die an Bord befindlichen Personen sicher sind. Im Normalbetrieb gemäß 2 ist dieses System (5) so konfiguriert, dass es den Flugbetrieb nicht - etwa durch permanente Hindernisse - beeinträchtigt. Da kein Notfall vorliegt, starten und landen Luftfahrzeuge in diesem normalen Flugbetrieb in zunächst herkömmlicher Weise auf dem festen Untergrund der Landeplattform (1).
Das System (5) kommuniziert indes optoelektronisch mit dem Luftfahrzeug (2). Im Falle eines Auftriebsverlustes meldet das Luftfahrzeug (2) diesen Status an das System (5), um seine Fallgeschwindigkeit zu reduzieren. Das hierzu seitens der Landeplattform (1) vorgesehene Reduktionssystem kann an der Oberfläche mit einer Schicht bedeckt sein, die, sobald sie mit laufenden Triebwerken in Kontakt kommt, dafür sorgt, dass diese stillgelegt werden. Dies kann beispielsweise durch Fasern geschehen, die den Triebwerkseinlauf verstopfen. Des Weiteren kann die Oberfläche aus Brandschutzgründen flammhemmend sein.
Die 3 bis 5 beleuchten die mögliche Ausgestaltung der zu diesem Zweck vorgesehenen Mittel (6, 7, 8) in Form von Airbags (6 - 3) am Boden, in Form von ausfahrbaren Stützen unter einem Netz (7 - 4) oder gar einem durch kleinere Flugkörper (8 - 5) wie z. B. Raketen aufgespannten Netz, welches bei Kontakt mit dem abstürzenden Luftfahrzeug (2) dessen nach unten gerichteten Impuls durch seinen eigenen entgegengerichteten Impuls zum Teil ausgleicht.
Alternativ kann das System (5) das Luftfahrzeug (2) autonom überwachen und beim Erkennen des Antriebsverlusts selbstständig die Reduktionssysteme aktivieren.
Das System (5) kann schließlich mobil ausgeführt und somit auch auf verschiedenen Landeplattformen (1) eingesetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Landeplattform (1) für ein Luftfahrzeug (2), mit folgenden Merkmalen: - die Landeplattform (1) ist dazu eingerichtet, in einem normalen Flugbetrieb dem Luftfahrzeug (2) einen festen Untergrund zu bieten und - die Landeplattform (1) umfasst ein System (5) mit Mitteln (6, 7, 8) zum Reduzieren einer Fallgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges (2) bei einem Auftriebsverlust, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Mittel (6, 7, 8) umfassen ein Netz (7) und kleinere Flugkörper (8) und - das System (5) ist dazu eingerichtet, beim Auftriebsverlust das Netz (7) mittels der Flugkörper (8) aufzuspannen.
Landeplattform (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Mittel (6, 7, 8) umfassen Airbags (6) und - das System (5) ist dazu eingerichtet, beim Auftriebsverlust des Luftfahrzeuges (2) die Airbags (6) zu entfalten.
Landeplattform (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Mittel (6, 7, 8) umfassen ferner unter dem Netz (7) ausfahrbare Stützen und - das System (5) ist dazu eingerichtet, beim Auftriebsverlust die Stützen auszufahren.
Landeplattform (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Flugkörper sind Raketen (8) und - das System (5) ist dazu eingerichtet, beim Auftriebsverlust die Raketen (8) zu starten.
Landeplattform (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das System (5) weist einen Empfänger für ein Signal des Luftfahrzeuges (2) auf und - das System (5) ist dazu eingerichtet, die Mittel (6, 7, 8) zu aktivieren, wenn das Signal den Auftriebsverlust anzeigt.
Landeplattform (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das System (5) ist dazu eingerichtet, das Luftfahrzeug (2) autonom zu überwachen und - das System (5) ist ferner dazu eingerichtet, die Mittel (6, 7, 8) selbsttätig zu aktivieren, wenn es den Auftriebsverlust erkennt.
Landeplattform (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Mittel (6, 7, 8) weisen eine derart beschichtete Oberfläche auf, dass die Oberfläche laufende Triebwerke des Luftfahrzeuges (2) bei Berührung stilllegt.
Landeplattform (1) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Oberfläche ist flammhemmend oder selbstverlöschend.