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Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug zum Fliegen in Umgebungsluft mittels dynamischen Auftriebs zum Überwinden eines Eigengewichts mit einem Luftfahrzeugkörper, einer Längsachse sowie zumindest einem zum Erzeugen von Antriebsschub eingerichteten ersten Triebwerk mit einem ersten Triebwerkseinlass zum Ansaugen von Ansaugluft aus der Umgebungsluft, wobei der Luftfahrzeugkörper mit dem ersten Triebwerk mechanisch verbunden ist, sodass das Luftfahrzeug mittels dem Antriebsschub relativ zur Umgebungsluft beschleunigbar ist und der Luftfahrzeugkörper durch eine Relativbewegung zur Umgebungsluft den dynamischen Auftrieb durch eine Luftströmung erzeugt.
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Bekannte Luftfahrzeuge der genannten Art, die gemeinhin auch als Starrflügelflugzeuge bezeichnet werden, sind sowohl als sogenannte einmotorige als auch als sogenannte mehrmotorige Flugzeuge bekannt. Mehrmotorige Flugzeuge werden dabei mit mehreren, also zumindest zwei Triebwerken ausgestattet und weisen damit eine Redundanz, beispielsweise für den Fall eines Triebwerksausfalls eines einzelnen Triebwerkes, auf.
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Bei solchen Luftfahrzeugen, insbesondere bei Starrflügel-Flugzeugen, wird eine freie Anströmung entlang der Längssachse genutzt, um damit den Luftfahrzeugkörper, also beispielsweise Tragflächen und/oder Rumpfteile zu umströmen und damit dem Luftfahrzeug dynamischen Auftrieb zu verleihen und das Eigengewicht zu überwinden.
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Weiterhin sind aufwändige Methoden zur Grenzschicht-Absaugung und/oder Grenzschicht-Einblasung bekannt, welche technisch aufwändig zu realisieren sind und beispielsweise eine Vielzahl von kleinen Absauglöchern in einer Tragflügeloberfläche erfordern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Luftfahrzeug zum Fliegen in Umgebungsluft mittels dynamischen Auftriebs zum Überwinden eines Eigengewichts mit einem Luftfahrzeugkörper, einer Längsachse sowie zumindest einem zum Erzeugen von Antriebsschub eingerichteten ersten Triebwerk mit einem ersten Triebwerkseinlass zum Ansaugen von Ansaugluft aus der Umgebungsluft, wobei der Luftfahrzeugkörper mit dem ersten Triebwerk mechanisch verbunden ist, sodass das Luftfahrzeug mittels dem Antriebsschub relativ zur Umgebungsluft beschleunigbar ist und der Luftfahrzeugkörper durch eine Relativbewegung zur Umgebungsluft den dynamischen Auftrieb durch eine Luftströmung erzeugt, wobei der Triebwerkseinlass an einer Oberseite des Luftfahrzeugkörpers derart angeordnet ist, dass eine Teilluftströmung der Luftströmung als Ansaugluft von der Oberseite des Luftfahrzeuges angesaugt wird und durch das Ansaugen der Teilluftströmung der Luftströmung ein Zusatzauftrieb zum dynamischen Auftrieb erzeugt ist.
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Mittels dieser Positionierung und/oder Anordnung des Triebwerkseinlasses an einer Oberseite des Luftfahrzeugkörpers wird eine üblicherweise ohnehin vorhandene Beschleunigung eines entsprechenden Teilluftstroms, welche als Ansaugluft vom Triebwerk angesaugt wird, dazu genutzt, eine Teilluftströmung zu beschleunigen und damit einen Zusatzauftrieb zum dynamischen Auftrieb zu erzeugen. Hierbei hat sich herausgestellt, dass insbesondere ein Ansaugen der Teilluftströmung über großflächige Bauteile des Luftfahrzeuges, nämlich großflächige Bereiche des Luftfahrzeugkörpers, einen entsprechenden Effekt erzeugen.
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Folgende Begriffe seien an dieser Stelle erläutert:
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Ein „Luftfahrzeug“ beschreibt eine technische Vorrichtung, die dazu geeignet ist, in Umgebungsluft zu „fliegen“, also durch Erzeugung eines entsprechenden Auftriebs eine Flugbewegung durchzuführen. Gemäß dem Gedanken der Erfindung ist ein solches Luftfahrzeug „zum Fliegen in der Umgebungsluft mittels dynamischen Auftriebs“ dabei insbesondere ein gemeinhin als „Flugzeug“ bekanntes Luftfahrzeug, welches mittels einer Vorwärtsbewegung durch die Umgebungsluft einen entsprechenden „dynamischen Auftrieb“, also einen durch beispielsweise eine Tragfläche generierten Auftrieb, generiert und damit sein Eigengewicht überwindet. Beispielhaft seien für solche Luftfahrzeuge Sportflugzeuge, Geschäftsreiseflugzeuge, Zubringerflugzeuge und Verkehrsflugzeuge genannt.
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Dazu weist ein solches Luftfahrzeug einen „Luftfahrzeugkörper“ auf, also eine Gesamtheit von insbesondere aerodynamisch wirksamen mechanischen Strukturbauteilen, die beispielsweise eine Rumpfstruktur, Tragflächen, mechanische Anschlüsse, aerodynamische Verbindungen und dergleichen aufweisen, die jeweils als aerodynamische Körper und/oder aerodynamsiche Flächen zum Erzeugen des dynamischen Auftriebs wirksam sind. Dabei kann der Luftfahrzeugkörper auch Leitwerksflächen, beispielsweise eines Höhenleitwerks aufweisen. Eine „Luftströmung“ ist dabei die Umgebungsluft, die in Zusammenhang mit dem Luftfahrzeugkörper den dynamischen Auftrieb bedingt. Hierbei kann die Grenze zwischen der Luftströmung und sogenannter „freier“ Umgebungsluft fließend sein.
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Eine „Längsachse“ definiert hierbei beispielsweise die konstruktiv vorgesehene Achse, welche in einem stationären Geradeausflug parallel zur freien Luftströmung angeordnet ist. Die Längsachse kann jedoch auch Abweichungen von beispielsweise +/-10° von einer mathematisch idealen Definition gegenüber einer freien Luftströmung aufweisen oder auch rein konstruktiv bedingt sein, wobei dann die Längsachse beispielsweise eine geometrische Längsachse durch einen Flugzeugrumpf abbildet.
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Zum Erzeugen von Antriebsleistung weist das Luftfahrzeug „Triebwerke“ auf, also Kraftmaschinen, die „Antriebsschub“, also beispielsweise eine rückwärts gerichtete Luftbewegung zur Erzeugung einer vorwärts gerichteten Beschleunigungskraft für das Luftfahrzeug, erzeugen können. Ein solches Triebwerk ist dabei beispielsweise durch eine maximale kinetische Antriebsleistung des jeweiligen Triebwerks definiert. Ein solches Triebwerk kann dabei sowohl als Wärmekraftmaschine, beispielsweise zum Betrieb mit Kerosin oder Flugbenzin, oder auch als beispielsweise Elektromotor ausgelegt sein, welcher entsprechende weitere Einrichtungen, beispielsweise ein Luftgebläse zum Erzeugen von Antriebsschub, nutzt. Die Erfindung ist hierbei unabhängig vom eigentlichen Triebwerkskonzept und auch von dessen Wirkprinzip anwendbar.
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Ein jeweiliges Triebwerk weist dabei einen „Triebwerkseinlass“ auf, durch den ein „Ansaugen“, also ein Einziehen von Luft, nämlich spezifisch für das jeweilige Triebwerk vorgesehener „Ansaugluft“ erfolgt, um diese Luft dann als Verbrennungsluft und/oder als Luftstrom für eine Schuberzeugung, beispielsweise bei einem gekapselten Luftschraubenantrieb mit Elektromotor, zu nutzen. Ebenso kann Ansaugluft jeweils teilweise für die Verbrennung in einer Kraftmaschine und als angesaugte Luft für beispielsweise eine Luftschraube genutzt werden. Die Ansaugluft ist dabei eine „Teilluftströmung“, also ein massenmäßig oder volumenmäßig bestimmter Anteil der sonstigen Umgebungsluft, die für das jeweilige Triebwerk aus der Umgebungsluft abgesaugt wird.
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Die „Oberseite“ des Luftfahrzeugkörpers ist insbesondere aerodynamisch bestimmt, nämlich eine solche Seite des Luftfahrzeugkörpers, an der relativ zu anderen Bereichen und/oder anderen Seiten des Luftfahrzeugkörpers im Zustand des Fliegens, also im Zustand des Erzeugens eines ausreichenden dynamischen Auftriebs insbesondere ein reduzierter Luftdruck im Normalflug vorliegt. Grenzflugzustände, besondere Flugmanöver und Kunstflugmanöver sind bei dieser Druckbetrachtung ausdrücklich ausgenommen, da hierbei deutlich andere Druckverhältnisse am Luftfahrzeugkörper vorliegen können.
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Um den Zusatzauftrieb zum dynamischen Auftrieb auch bei mehrmotorigen Luftfahrzeugen effizient nutzen zu können, weist das Luftfahrzeug ein zweites Triebwerk mit einem zweiten Triebwerkeinlass, ein drittes Triebwerk mit einem dritten Triebwerkseinlass und/oder ein weiteres Triebwerk mit einem weiteren Triebwerkseinlass auf, wobei der zweite Triebwerkseinlass, der dritte Triebwerkseinlass und/oder der weitere Triebwerkseinlass an der Oberseite des Luftfahrzeugkörpers derart angeordnet ist oder sind, dass eine Teilluftströmung der Luftströmung als Ansaugluft von der Oberseite des Luftfahrzeugs angesaugt wird und durch das Ansaugen einer Teilluftströmung der Luftströmung ein Zusatzauftrieb zum dynamischen Auftrieb erzeugt ist.
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In einer Ausführungsform sind mehrere Triebwerkseinlässe als kombinierter Triebwerkseinlass, insbesondere als schlitzförmiger kombinierter Triebwerkseinlass entlang einer Luftfahrzeugkontur an der Oberseite des Luftfahrzeugkörpers ausgebildet.
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So kann beispielsweise bei einem Betrieb des Luftfahrzeuges mit zwei oder auch mit drei Triebwerken sichergestellt sein, dass der kombinierte Triebwerkseinlass, der mehrere Triebwerkseinlässe aerodynamisch zusammenfasst, jeweils ein Absaugen der Ansaugluft an einer entsprechenden Position an der Oberseite des Luftfahrzeugkörpers durchführt und damit auch bei einem Betrieb nur eines oder nur einiger von mehreren vorhandenen Triebwerken ein entsprechendes Absaugen von Ansaugluft damit ein Erzeugen von Zusatzauftrieb sichergestellt ist.
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Um das Luftfahrzeug besonders effizient betreiben zu können und einen größtmöglichen Zusatzauftrieb zu erzeugen, ist ein jeweiliger Triebwerkseinlass derart angeordnet, dass ein Ansaugweg über den Luftfahrzeugkörper mindestens 50 %, mindestens 60 %, insbesondere mindestens 70 % einer Gesamtlänge des Luftfahrzeugkörpers entlang einer jeweiligen durch eine Anordnung des jeweiligen Triebwerkseinlasses und einer Kontur des Luftfahrzeugkörpers definierten Ansaugrichtung beträgt.
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Ein „Ansaugweg“ beschreibt dabei den Weg, den angesaugte Luft, also insbesondere die Teilluftströmung, über den Luftfahrzeugkörper zurücklegt. Einen Endbereich dieses Ansaugweges definiert dabei der jeweilige Triebwerkseinlass, also der Bereich, in dem die Ansaugluft vom Triebwerk angesaugt und damit aus der sonstigen aerodynamischen Strömung um den Luftfahrzeugkörper herausgelöst wird.
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Die „Gesamtlänge“ des Luftfahrzeugkörpers ist dabei beispielsweise durch die Länge einer Gesamtheit aller umströmten Bauteile entlang der Längsachse definiert.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die „Anordnung“ des jeweiligen Triebwerkseinlasses die Positionierung desselben am Luftfahrzeugkörper, wobei eine „Kontur“ des Luftfahrzeugkörpers die äußere Hüll-Geometrie des Luftfahrzeugkörpers beschreibt. Gemeinsam aus der Anordnung des jeweiligen Triebwerkseinlasses und der Kontur des Luftfahrzeugkörpers ergibt sich damit aus den physikalischen Gegebenheiten eine „Ansaugrichtung“, welche beispielsweise durch einen aerodynamischen Pfad von den Luftfahrzeugkörper umströmender Ansaugluft entlang des Ansaugweges definiert ist. Dieser Pfad, also die Ansaugrichtung, muss dabei nicht geradlinig ausgerichtet sein, sondern kann beispielsweise an die Kontur des Luftfahrzeuges angeschmiegt und/oder leicht wellenförmig, nämlich aerodynamisch bedingt durch den Luftfahrzeugkörper und die aerodynamische Umströmung des Luftfahrzeugkörpers definiert sein.
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In einer Ausführungsform erfolgt das Ansaugen der Teilluftströmung entlang einer Strömungsrichtung am und/oder hinter einem Umschlagpunkt von einer laminaren Luftströmung zu einer turbulenten Luftströmung. Damit kann beispielsweise eine turbulente Grenzschicht vom Luftfahrzeugkörper abgesaugt werden, sodass weiterhin eine laminare Strömung um den Luftfahrzeugkörper vorliegt und damit ein aerodynamischer Widerstand reduziert ist.
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In diesem Zusammenhang beschreibt ein „Umschlagpunkt“ den Punkt entlang der Ansaugrichtung und/oder entlang einer Strömungsrichtung der Luftströmung, an dem ein Umschlag von einer laminaren, also ungestörten, Luftströmung hin zu einer turbulenten, also verwirbelten, Luftströmung erfolgt. Beispielsweise ist dieser Umschlagpunkt von einer Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeuges entlang der Längsachse, von Oberflächenrauheiten und ähnlichen geometrischen Parametern abhängig. Ebenso ist die sogenannte „Lauflänge“ entlang der Ansaugrichtung, also die bisher überströmte Länge entlang der Ansaugrichtung, relevant zur Definition des Umschlagpunktes.
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Um ein besonders wirksames Erzeugen des Zusatzauftriebes sicherzustellen, ist der jeweilige Triebwerkseinlass derart strömungsbeschleunigend angeordnet und/oder ausgeformt, dass durch das Ansaugen mittels des jeweiligen Triebwerkseinlasses eine Geschwindigkeit der Teilluftströmung gegenüber einer Geschwindigkeit der Luftströmung im Bereich des jeweiligen Triebwerkseinlasses und/oder in einem Bereich in Strömungsrichtung vor dem jeweiligen Triebwerkseinlass um 5 %, um 10 %, um 15 %, insbesondere um 20 % erhöht ist. Diese Steigerung der entsprechenden Geschwindigkeit stellt eine signifikante Größenordnung von Zusatzauftrieb sicher.
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Ein Triebwerkseinlass ist dann „strömungsbeschleunigend“, wenn seine Anordnung und/oder geometrische Ausgestaltung dazu dient, die Strömungsgeschwindigkeit der Teilluftströmung gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit der Umgebungsluft oder gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit der das Luftfahrzeug in benachbarten Bereichen zu beschleunigen, also deren Strömungsgeschwindigkeit aktiv zu erhöhen. Je nach Geschwindigkeit in Bezug zur Schallgeschwindigkeit kann dies durch eine Einengung, eine Aufweitung oder andere aerodynamische Maßnahmen an der Geometrie des Triebwerkseinlasses, die an sich bekannt sind, erreicht werden.
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In einer Ausführungsform erfolgt das Ansaugen mittels des jeweiligen Triebwerkseinlasses an einer Oberseite eines Rumpfes des Luftfahrzeugkörpers, in dem der jeweilige Triebwerkseinlass in der Oberseite des Rumpfes angeordnet ist, wobei insbesondere ein jeweiliges Triebwerk im hinteren Endbereich des Rumpfes angeordnet ist.
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Insbesondere bei aerodynamisch günstig geformten, mit kreisähnlichen Querschnitten ausgestatteten Rümpfen von beispielsweise Geschäftsflugzeugen oder sogenannten Business-Jets hat das Ansaugen mittels des jeweiligen Triebwerkseinlasses an einer Oberseite des Rumpfes des Luftfahrzeugkörpers zur Erhöhung eines Auftriebes geführt, welche im Bereich von bis zu 30 % liegen. Dieser Effekt ist insbesondere messbar, wenn das Luftfahrzeug beispielsweise in einem Startablauf, also mit einer geringeren Geschwindigkeit, bewegt wird und damit die Geschwindigkeitserhöhung der Teilluftströmung durch beispielsweise in einem hohen Leistungsbereiche arbeitende Triebwerke sehr stark ausgeprägt ist.
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Ein „Rumpf“ ist dabei beispielsweise der Teil der Luftfahrzeugstruktur, in welchem Passagiere, Treibstoff und/oder Gepäck untergebracht ist. Insbesondere in klassischen Luftfahrzeugkonfigurationen aus Rumpf, Tragfläche und Leitwerk ist hier der Rumpf klar abgegrenzt von übrigen Bauteilen zu betrachten, wobei jedoch auch Mischformen bekannt sind. Im Falle eines Nurflügel-Flugzeuges und/oder eines Nurflügel-ähnlichen Flugzeugen ist der Bereich des Rumpfes beispielsweise ein ausgewölbter Bereich innerhalb der Nurflügel-Tragfläche, in dem Passagiere und beispielsweise auch Triebwerke untergebracht sind.
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Ein „hinterer Endbereich“ des Rumpfes ist insbesondere ein Bereich von 1/3, 1/4 oder auch 1/5 der Gesamtlänge des Rumpfes, wobei der „hintere“ Bereich hier einen der Flugrichtung entgegengerichteten Bereich beschreibt.
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Alternativ oder auch ergänzend kann das Ansaugen mittels des jeweiligen Triebwerkseinlasses an einer Oberseite einer Auftriebsfläche des Luftfahrzeuges erfolgen, indem der jeweilige Triebwerkseinlass an der Oberseite der Auftriebsfläche angeordnet ist, wobei insbesondere ein jeweiliges Triebwerk im hinteren Endbereich der Auftriebsfläche angeordnet ist.
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Eine solche Konfiguration hat an einer Auftriebsfläche des Luftfahrzeugkörpers den gleichen Effekt wie vorig für den Rumpf beschrieben. Je nach gewünschter Fahrzeugkonfiguration kann es dabei zweckdienlich sein, durch einen entsprechenden Zusatzauftrieb, der durch die angesaugte Teilluftströmung erreicht wird, den Gesamtauftrieb des Luftfahrzeuges in bestimmten Flugzuständen zu erhöhen.
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Eine „Auftriebsfläche“ kann eine speziell zum Erzeugen von Auftrieb bestimmte aerodynamische Fläche zum Erzeugen des dynamischen Auftriebs sein und ist bei einer üblichen Konfiguration eines Flugzeuges mit Tragflächen, Rumpf und Leitwerken gegenüber dem Rumpf klar geometrisch abgesetzt. Für eine genannte übliche Konfiguration ist dabei die Auftriebsfläche eine am Rumpf mechanisch befestigte Tragfläche.
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In einer Ausführungsform erfolgt dabei das Ansaugen mittels des Triebwerkseinlasses an der Oberseite eines Übergangs zwischen einem Rumpf und einer Auftriebsfläche des Luftfahrzeugkörpers, indem der jeweilige Triebwerkseinlass an der Oberseite der Auftriebsfläche angeordnet ist, wobei insbesondere ein jeweiliges Triebwerk im hinteren Endbereich des Rumpfes und/oder einem hinteren Endbereich der Auftriebsfläche angeordnet ist.
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Diese Konfiguration ermöglicht es beispielsweise in einem rumpfnahen Bereich der Auftriebsfläche, eine entsprechende beschleunigte Teilluftströmung bereitzustellen, um hier in einem aerodynamisch unkritischen Bereich Zusatzauftrieb zu erzeugen. Ist beispielsweise sowohl linksseitig des Rumpfes als auch rechtsseitiges des Rumpfes eine entsprechende Anordnung der Triebwerkseinlässe eines zweimotorigen Luftfahrzeuges gewählt, so kann ein Triebwerksausfall mit einseitigem Verlust des Zusatzauftriebes besser beherrscht werden, da durch einen geringen Hebelarm im Bezug zum Schwerpunkt nur wenig Rollmoment erzeugt wird.
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Um den Zusatzauftrieb steuern und/oder regeln zu können und beispielsweise bei einem entsprechenden Triebwerksausfall eine entsprechende Reaktionsmöglichkeit zu erreichen, ist oder sind dem jeweiligen Triebwerkseinlass eine Steuereinrichtung, insbesondere eine Steuerklappe oder mehrere Steuerklappen zum Steuern einer Größe der Teilluftströmung gegenüber der Luftströmung zugeordnet.
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So kann eine Steuereinrichtung, insbesondere eine Steuerklappe, dazu dienen, ein Ansaugen des Teilluftstroms über einen Teil des Luftfahrzeugkörpers aktiv zu steuern. Beispielsweise kann damit frei angesaugte Umgebungsluft, also Ansaugluft, für ein jeweiliges Triebwerk je nach Einstellung der Steuereinrichtung aus verschiedenen Bereichen des Luftfahrzeuges angesaugt werden. Ebenso kann eine entsprechende Steuerklappe, welche zum Lenken eines Luftstromes ausgebildet ist, dazu genutzt werden, beispielsweise bei Ausfall eines Triebwerks ein Ansaugen von Ansaugluft mit dem verbleibenden Triebwerk auch durch den Triebwerkseinlass des dann ausgefallenen Triebwerks zu vollziehen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Geschäftsflugzeuges in einer Seitenansicht,
- 2a eine schematische Darstellung einer Vorderansicht des Geschäftsflugzeuges der 1,
- 2b eine schematische Darstellung einer Vorderansicht des Geschäftsflugzeuges der 1 mit alternativen Triebwerkseinlässen,
- 2c eine schematische Darstellung einer Detailansicht einer Seitenansicht der alternativen Triebwerkseinlässe der 2b, sowie
- 3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht des Geschäftsflugzeuges der 1.
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Ein Geschäftsflugzeug 101, welches in seiner speziellen Ausgestaltung nur beispielhaft zur Veranschaulichung dargestellt ist, weist eine Rumpfstruktur 103 auf. Die Rumpfstruktur 103 dient als Teil des Tragwerkes des Geschäftsflugzeuges 101 und weist beispielhaft dargestellte Scheiben 105 auf, die als Cockpitscheibe dienen. Das Geschäftsflugzeug 101 ist in einer üblichen Konfiguration mit einem Seitenleitwerk 111, einem Höhenleitwerk 113 und einer Tragfläche 115 als Tiefdecker mit konventionellem Leitwerk dargestellt. Das Seitenleitwerk 111 und das Höhenleitwerk 113 sind am Heck 107 angeordnet, ebenso könnte zusätzlich im Bereich eines Bugs 109 eine Leitwerkskonfiguration in sogenannter Enten-Anordnung verwendet werden. Rumpf 103, Seitenleitwerk 111, Höhenleitwerk 113 und Tragflächen 115 bilden insgesamt den Luftfahrzeugkörper des Geschäftsflugzeuges 101.
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Die Tragfläche 115 weist Auftriebshilfen 117, also beispielsweise Landeklappen, zur Erhöhung des Auftriebs in bestimmten Flugsituationen wie dem Start und der Landung auf. Weiterhin weist das Geschäftsflugzeug 101 ein Hauptfahrwerk 121 und ein Bugfahrwerk 123 auf, welche jeweils einziehbar sind.
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Im Heck 107 sind zwei Triebwerke, nämlich ein Triebwerk 151 mit einem Lufteinlass 153 und einer Düse 155 sowie ein Triebwerk 161 mit einem Lufteinlass 163 und einer Düse 165 angeordnet. Die Triebwerke 151 und 161 sind Mantelstromtriebwerke, die nach dem Prinzip einer Gasturbine mit zusätzlichem Mantelstrom-Fan arbeiten (nicht detailliert dargestellt). Dazu saugen die Triebwerke durch die entsprechenden Lufteinlässe 153 und 163 Luft ein, erhöhen die in der Luft enthaltene Energie durch eine Verbrennung in einer jeweiligen Brennkammer (nicht dargestellt) und stoßen entsprechende heiße und beschleunigte Abgase zusammen mit den beschleunigten Luftmassen des jeweiligen Mantelstrom-Fans durch die jeweilige Düse 155 und 165 aus, sodass Schub für das Geschäftsflugzeug 101 entsteht und dieses beschleunigen kann. Durch die Anordnung der Triebwerke 151 und 161 übereinander und in Längsrichtung dicht an einem Schwerpunkt 181 des Geschäftsflugzeuges 101 ist ein gleichmäßiger Schub in Bezug zu einer Hochachse 191 auch bei einem Triebwerksausfall gegeben.
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Der Lufteinlass 153 sowie der Lufteinlass 163 der jeweiligen Triebwerke 151 und 161 sind aerodynamisch mit einem Lufttunnel 171 verbunden. Der Lufttunnel 171 weist einen Querschnitt auf, der eine ausreichende Luftströmung für den Lufteinlass 153 und den Lufteinlass 163 auch bei maximaler Leistung der Triebwerke 151 und 161 sicherstellt. An einer Oberseite 108 des Rumpfes 103 sind im Bereich nahe des Hecks 107 schlitzförmige Lufteinlässe 173 und 175 angeordnet, die eine Luftströmung 135 ansaugen, die dann durch den Lufttunnel 171 geführt wird und somit als Ansaugluft für die Triebwerke 151 und 161 bereitsteht. Das übrige Flugzeug wird von einer Luftströmung 131 der freien Umgebungsluft umströmt, wenn beispielsweise ein stationärer Geschwindigkeitszustand kurz vor dem Abheben bei einem Startablauf erreicht ist. Eine Luftströmung 133 umströmt dabei die Tragfläche 115 und erzeugt etwa 70 % des für den Start notwendigen Auftriebs mittels der Tragflächen 115. Die Luftströmung 135 an der Oberseite 108 des Rumpfs 103 ist durch die Triebwerke 151 und 161 stark beschleunigt und ist dabei beispielsweise um 20 % schneller als die freie Luftströmung 131. Damit wird durch das schnellere Umströmen der Oberseite 108 des Rumpfes 103 mittels des Rumpfes 103 etwa 30 % des notwendigen Startauftriebs bei einer Abhebegeschwindigkeit erreicht.
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Die Lufteinlässe 173 und 175 sind dabei in etwa an einer Position 187 entlang der Längsachse 191 angeordnet, die eine Gesamtlänge 185 des Geschäftsflugzeuges 101 in etwa 4/5 vor den Lufteinlässen 173 und 175 und etwa 1/5 hinter den Lufteinlässen 173 und 175, jeweils bezogen auf eine Flugrichtung entgegen der Luftströmung 131, teilt.
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Ein Geschäftsflugzeug 201 ist analog zum Geschäftsflugzeug 101 aufgebaut und weist ein Seitenleitwerk 211, ein Höhenleitwerk 213 sowie Tragflächen 215 auf. Die Tragflächen 215 sind analog zum Geschäftsflugzeug 101 in einer Tiefdecker-Konfiguration an einem Rumpf 203 angeordnet. Der Rumpf 203 weist Scheiben 205 auf. Im Gegensatz zum vorigen Beispiel sind Lufteinlässe 273 und 275, die eine Funktion analog zu den Lufteinlässen 173 und 175 aufweisen, in einem Übergangsbereich zwischen Tragflächen 215 und Rumpf 203 an einer Oberseite 208 der Tragflächen 215 angeordnet und saugen damit eine Luftströmung 235 an. Die Luftströmung 235 ist gegenüber einer in Flugrichtung vor der Tragfläche 215 angeordneten freien Anströmung 233 stark beschleunigt und erhöht damit insbesondere im Startablauf die Umströmung der Tragfläche 215 in der Nähe des Rumpfes 103 und liefert damit einen zusätzlichen Auftrieb.
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Es sei hierzu erwähnt, dass auch eine Kombination aus beispielsweise den Triebwerkseinlässen 173 und 175 sowie Triebwerkseinlässen 273 und 275 als eine mögliche Konfiguration eingesetzt werden kann, um beispielsweise mittels Steuerklappen (nicht dargestellt) eine entsprechende Verschiebung der Verhältnisse von jeweils angesaugter Umgebungsluft für die Triebwerke 151 und 161 durch die Lufteinlässe 173 und 175 einerseits und durch die Lufteinlässe 273 und 275 andererseits einstellen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Geschäftsflugzeug
- 103
- Rumpfstruktur
- 105
- Scheibe
- 107
- Heck
- 108
- Oberseite
- 109
- Bug
- 111
- Seitenleitwerk
- 113
- Höhenleitwerk
- 115
- Tragfläche
- 117
- Auftriebshilfen
- 121
- Hauptfahrwerk
- 123
- Bugfahrwerk
- 131
- Luftströmung
- 133
- Luftströmung
- 135
- Luftströmung
- 151
- Triebwerk
- 153
- Lufteinlass
- 155
- Düse
- 161
- Triebwerk
- 163
- Lufteinlass
- 165
- Düse
- 171
- Lufttunnel
- 173
- Lufteinlass
- 175
- Lufteinlass
- 181
- Schwerpunkt
- 183
- Spannweite
- 185
- Länge
- 187
- Position
- 191
- Längsachse
- 192
- Hochachse
- 201
- Geschäftsflugzeug
- 203
- Rumpf
- 205
- Scheibe
- 208
- Oberseite
- 211
- Seitenleitwerk
- 213
- Höhenleitwerk
- 215
- Tragfläche
- 233
- Luftströmung
- 235
- Luftströmung
- 273
- Lufteinlass
- 275
- Lufteinlass
- 281
- Schwerpunkt
