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Die Erfindung betrifft Kampfhubschrauber mit daran vorgesehenen Flügeln.
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Kampfhubschrauber tragen Munition und ähnliche Nutzlasten an ihren Flügeln, die eine niedrigere Streckung (niedrigeres Aspect Ratio) haben und die von deren relativ schmalen Rümpfen ausgehen. In herkömmlichen Designs wird beabsichtigt, dass der Effekt der Flügel auf die aerodynamischen Gesamteigenschaften auf minimalem Niveau bleibt, während die Spannweite auf einen Minimalwert festgelegt wird, der sichere Abstandsanforderungen gewährleisten kann. Eine Hauptkomponente des Gesamtluftwiderstands von Kampfhubschraubern ist die waffentragende Flügelkomponente. In diesem Zusammenhang haben waffentragende Flügel einen großen Anteil an der Zusammensetzung des Luftwiderstands des Flugkampfhubschraubers.
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Im Unterschied zu gewichttragenden Ständern, die zum Tragen externer Lasten in zivilen Hubschraubern, die für Militäroperationen modifiziert sind, verwendet werden, werden Munition und Nutzlasten, wie externe Treibstofftanks, bei Kampfhubschraubern durch die Flügel getragen. Die Rümpfe von Kampfhubschraubern sind im Vergleich zu denen von zivilen Hubschraubern schmal, wobei Munition an dem, in Richtung der Spannweite, äußeren, rumpfabgewandten Teil des Flügels platziert wird, um einen sicheren Abstand der Munition von dem Luftfahrzeug sicherzustellen.
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Das zum Stand der Technik gehörige Dokument
US 5 542 625 beschreibt, dass der vom Rumpf ausgehende Teil von jedem der Flügelabschnitte einen dihedrischen Winkel mit dem Rumpf bildet und dass der äußere, rumpfabgewandte Teil jedes der Flügelabschnitte einen anhedrischen Winkel mit dem inneren, rumpfzugewandten Teil bildet, oder alternativ, dass der innere, rumpfzugewandte Teil jedes Flügelabschnitts einen anhedrischen Winkel mit dem Rumpf bildet und der äußere, rumpfabgewandte Teil jedes Flügelabschnitts einen dihedrischen Winkel zu dem inneren, rumpfzugewandten Teil bildet.
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Mit dem durch diese Erfindung entwickelten Hubschrauber wird eine Verbesserung in der Fähigkeit zur Vorwärtsfluggeschwindigkeit des Hubschraubers zur Verfügung gestellt.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Hubschrauber mit der Fähigkeit auszustatten, mit einem höheren Gewicht bei großer Dichtehöhe unter Schwebeflugbedingungen zu operieren.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Treibstoffeinsparungen während des Betriebs des Hubschraubers zu erreichen.
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Der zur Lösung der Aufgaben der Erfindung realisierte Hubschrauber, wie er im ersten Patentanspruch und in den davon abhängigen Ansprüchen definiert ist, hat einen Rumpf des Typs für Drehflügler, so am Rumpf platzierte Munition, dass sie vom Rumpf nach außen versetzt liegt, Treibstofftanks und mehr als einen Flügel, an dem Kanonen oder ähnliche Lasten befestigt sind. Der Hubschrauber umfasst einen an dem Rumpf befindlichen Rotor, der den Rumpf in die Lage versetzt, sich zu bewegen, und der Steuermomente mit aerodynamischem Auftrieb und Schub erzeugt, die dafür nötig sind, damit sich der Rumpf in der Luft hält. Der Hubschrauber umfasst ein Höhenleitwerk, das Längsstabilität des Rumpfes während Vorwärtsflug sicherstellt.
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Bei dem Hubschrauber der Erfindung ist der Winkel, den die Flügelwurzel mit dem Boden bildet, durch einen ansteigenden geometrischen Wert bestimmt, indem der vom Rumpf ausgehende Flügel mit der Flügelwurzel einen dihedrischer Winkel bildet. Ein positiver Wert des dihedrischen Winkels zeigt an, dass der Flügel in Richtung der Flügelspannweite vertikal linear nach oben verläuft. Der Hubschrauber hat einen Wurzel- oder Ansatzbereich des Flügels am Rumpf, wobei der Wurzelbereich des Flügels am Rumpf mit einem dihedrischen Winkel nach außen ansteigt. Der Winkel des äußeren Spitzenteils des Flügels zum Boden wird durch den dem äußeren Teil des Flügels zugeordneten, einen anhedrischen Winkel bildenden Geometriewert bestimmt. Ein positiver Wert des anhedrischen Winkels zeigt an, dass der Flügel außen in Richtung der Flügelspannweite vertikal linear abwärts verläuft. Der Flügel umfasst eine äußere Spitzenregion, die von der Wurzelregion absteht, indem sie mit einem anhedrischen Winkel nach unten verläuft. Der Flügel weist eine umgekehrt V-förmige Biegungsregion des Flügels auf, die die Wurzelregion mit der Außenregion verbindet. Die Profilquerschnitte der Wurzelregion, der Spitzenregion und der Biegungsregion an dem Flügel unterscheiden sich voneinander. Das Flügeldesign des Hubschraubers bewirkt Steuerungsfähigkeit und erhöhte Stabilität in der aerodynamischen Wechselwirkung von Munition mit dem Höhenleitwerk, indem die hinter dem Flügel erzeugte Niedrigdruck-Nachlaufströmungsregion verkleinert wird.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird bei einem Hubschrauber mit Flügel die alle Mittenpunkte zwischen der oberen und der unteren nicht-symmetrischen Oberfläche entlang der Profilsehne des Flügels verbindende Linie als Buckelkurve (Hump Curve) bezeichnet, und das Verhältnis von der maximalen vertikalen Abweichung dieser Kurve zu der Profilsehne zur Länge der Profilsehne wird als Buckelverhältnis (Hump Ratio) bezeichnet. Das Buckelverhältnis der Wurzelregion ist größer als das Buckelverhältnis der Biegungsregion. Das Buckelverhältnis der Spitzenregion ist größer als das Buckelverhältnis der Biegungsregion. Das Buckelverhältnis der Außenregion ist größer als das Buckelverhältnis der Wurzelregion. Der Flügel hat verschiedene Formen basierend auf verschiedenen Buckelverhältnissen in der Wurzelregion, der Spitzenregion und der Biegungsregion.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Länge der Profilsehne zwischen der Vorderkante des Flügels des Hubschraubers, was die erste Stelle ist, an der Luft in Kontakt mit dem Flügel kommt, und der Hinterkante, was die Stelle ist, wo die Luft den Flügel verlässt, von der Wurzelregion zur Spitzenregion des Flügels hin kleiner.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Hubschrauber zwei Flügel auf, die mit der Längsposition des Rotorzentrums am Rumpf ausgerichtet sind und symmetrisch zum Rumpf in seitlicher Richtung positioniert und in Bezug auf die Vertikalachse unter dem Rotor positioniert sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Hubschrauber wenigstens einen Lufteinlass auf, der die für den Betrieb des Motors, der den Rotor antreibt, benötigte Luft aufnimmt. Bei dem Hubschrauber ist eine Wurzelregion eines Flügels der unteren Oberfläche des Lufteinlasses zugewandt und verläuft näherungsweise parallel dazu ansteigend.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Hubschrauber zwei Flügel auf, bei denen das Höhenleitwerk am Heckkonus nahezu ausgerichtet in der Wasserlinie positioniert ist und die symmetrisch in der Seitenachse zum Rumpf positioniert sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist bei dem Hubschrauber der bevorzugte Winkelbereich der Wurzelregion ein Winkelbereich von fast 25°-32°, aus dem Bereich des hedrischen Winkels zwischen 20° und 45°. Der bevorzugte Winkelmittelbereich der Spitzenregion ist ein Winkelbereich von fast 25°-29°, aus dem Bereich der anhedrischen Winkel zwischen 0° und 30°.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abschnitt von dort, wo der Flügel mit dem Rumpf verbunden ist, zu der Biegungsregion, kürzer. Dabei ist die Biegungsregion bei 42% der Flügelspannweite positioniert.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Hubschrauber einen Rumpf auf, der für Angriffszwecke geeignet ist mit einer geringe Breite, in die ein Pilot passt. Der Hubschrauber hat ein schmales Rumpfdesign mit einer näherungsweise konstanten Breite von der Basis des Rumpfes zum Rotorzentrum entlang der Wasserlinie.
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In einer Ausführungsform der Erfindung hat der Hubschrauber Flügel, an deren Spitzenregion Munition und ähnliche Lasten befestigt sind.
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Der zur Erreichung der Ziele der vorliegenden Erfindung realisierte Hubschrauber ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht des Hubschraubers ist.
- 2 eine Vorderansicht des Hubschraubers ist.
- 3 eine Ansicht des Flügels von oben ist.
- 4 eine Vorderansicht des Flügels ist.
- 5 eine Analyse des Querschnittsprofils der Wurzelregion des Flügels ist.
- 6 eine Analyse des Querschnittsprofils der Biegungsregion des Flügels ist.
- 7 eine Analyse des Querschnittsprofils der Spitzenregion des Flügels ist.
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Den in den Figuren gezeigten Teilen sind individuell Bezugszeichen zugeordnet und die diesen Bezugszeichen entsprechenden Bezeichnungen sind unten aufgelistet.
- 1
- Hubschrauber
- 2
- Rumpf
- 3
- Flügel
- 301
- Wurzelregion
- 302
- Spitzenregion
- 303
- Biegungsregion
- 4
- Heck
- 5
- Lufteinlass
- 6
- Höhenleitwerk
- (R)
- Rotor
- (K)
- Buckellinie
- (V)
- Profilsehne
- (E)
- Rotorachse
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Der Hubschrauber 1 umfasst einen der Luftströmung ausgesetzten Rumpf 2, wenigstens einen an dem Rumpf 2 vorgesehenen Flügel 3, der von dem Rumpf 2 nach außen verläuft und der es ermöglicht, Munition und ähnliche Nutzlasten daran zu befestigen, einen Rotor R, der aerodynamischen Auftrieb und/oder Schub erzeugt, der zum Abheben des Rumpfes benötigt wird, ein Heck 4, das an dem Rumpf 2 vorgesehen ist, von dem Rumpf 2 nach außen verläuft und während des Fluges den Rumpf 2 im Gleichgewicht hält.
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Der Hubschrauber 1 der Erfindung umfasst an dem vom Rumpf 2 ausgehenden Flügel 3 eine Wurzelregion 301, die einen dihedrischen Winkel bildet, eine Spitzenregion 302 an dem Flügel 3, die von der Wurzelregion 301 absteht, um so einen anhedrischen Winkel mit dem Rumpf 2 zu bilden, eine Biegungsregion 303, die sich zwischen der Wurzelregion 301 und der Spitzenregion 302 an dem Flügel 3 befindet und die die Wurzelregion 301 und die Spitzenregion 302 miteinander verbindet, wobei der Flügel 3 so hergestellt ist, dass jede der Wurzelregion 301, Spitzenregion 302 und der Biegungsregion 303 ein unterschiedliches Querschnittsprofil hat.
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Der Hubschrauber umfasst einen Rumpf 2, wenigstens einen Flügel 3 am Rumpf, der vom Rumpf 2 nach außen absteht und Munition und ähnliche Nutzlasten daran trägt, und einen Rotor R am Rumpf 2, der die Bewegung des Rumpfes 2 ermöglicht. Der Hubschrauber hat ein Heck 4, das die Stabilität des Rumpfes 2 über den ganzen Flug hinweg sicherstellt. Mit den seitlich vom Rumpf 2 des Drehflüglers abstehenden Flügeln 3 werden Munition, ein Treibstofftank und ähnliche Nutzlasten getragen. Der Hubschrauber umfasst eine Rotor R, der den aerodynamischen Auftrieb und Schub erzeugt, die der Rumpf 2 zum Abheben benötigt, ein Heck 4 am Heckkonus des Rumpfes 2, das vom Rumpf 2 nach außen absteht und den Flugeigenschaften des Rumpfes 2 Stabilität verleiht.
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Der Hubschrauber hat an dem Flügel 3 eine Wurzelregion 301, die vom Rumpf 2 absteht, um so einen dihedrischen Winkel zu bilden, eine in Verbindung mit der Wurzelregion 301 an dem Flügel 3 stehende Spitzenregion 302, die von der Wurzelregion 301 unter Bildung eines anhedrischen Winkels absteht. Der Hubschrauber umfasst eine Biegungsregion 303 am Flügel 3 zwischen der Wurzelregion 301 und der Spitzenregion 302, die durch die Biegungsregion miteinander verbunden werden. Der Hubschrauber umfasst einen Flügel 3, bei dem jede der Wurzelregion 301, der Spitzenregion 302 und der Biegungsregion 303 mit einer verschiedenen Form hergestellt ist. Wegen der gebogenen Form des Flügels 3 wird eine effizientere Luftströmung erreicht und gleichzeitig bessere Flugeigenschaften und Treibstoffersparnis wie auch eine höhere Geschwindigkeit im Vorwärtsflug sichergestellt; ferner werden deswegen aerodynamische Wechselwirkungen zwischen dem Rotor R und dem Flügel 3 im Schwebezustand reduziert, um eine Schwebefähigkeit mit höherem Gewicht zu ermöglichen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hubschrauber 1 einen Flügel 3 mit einem Profilquerschnitt entlang der Buckellinie K an dem Flügel 3, wobei das Buckelverhältnis der Wurzelregion 301 größer als das Buckelverhältnis der Biegungsregion 303 ist und das Buckelverhältnis der Spitzenregion 302 größer als das Buckel-Verhältnis der Biegungsregion 303 ist. Da das Buckelverhältnis der Wurzelregion 301 größer als das Buckelverhältnis der Biegungsregion 303 ist und da das Buckelverhältnis der Spitzenregion 302 größer als das Buckelverhältnis der Biegungsregion 303 ist, erreichen die Flügel 3 in der Luftströmung eine effizientere aerodynamische Leistungsfähigkeit.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hubschrauber 1 einen Flügel 3, bei dem die Länge der Sehnenlinie V zwischen der Vorderkante und der Hinterkante des Flügels 3 von der Wurzelregion 301 aus zur Spitzenregion 302 hin abnimmt. Die Länge der Sehnenlinie 5 reduziert sich von der Wurzelregion 301 zu der Spitzenregion 302 hin.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hubschrauber 1 einen Flügel 3, der am Rumpf 2 unterhalb des Rotors R so platziert ist, dass er mit der Rotorachse E ausgerichtet ist. Der Hubschrauber hat zwei Flügel 3, die am Rumpf 2 unter dem Rotor R an der Vertikalachse angeordnet sind, so dass sie in der Längsrichtung mit der Rotorachse E ausgerichtet sind und an dem Rumpf 2 symmetrisch in der Seitenachse positioniert sind. Das Design des Flügels 3 mit gebogener Form (umgekehrte V-Form) verbessert die aerodynamische Wechselwirkung des Flügels 3 mit der Nachlaufströmung des Rotors R und liefert eine höhere Schwebeleistungsfähigkeit.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hubschrauber 1 wenigstens einen Lufteinlass 5 am Rumpf 2, der die für den Betrieb des Rotors R benötigte Luft aufnimmt, wobei die Oberfläche der Wurzelregion 301, die der unteren Oberfläche des Lufteinlasses 5 zugewandt ist, fast parallel dazu verläuft. Der Flügel 3 mit seinem nahezu parallelen Verlauf zum Lufteinlass 5 liefert eine verbesserte aerodynamische Leistungsfähigkeit.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Hubschrauber 1 wenigstens ein Höhenleitwerk 6 am Heck 4 auf, das während der Flugbewegung Gleichgewicht aufrechterhält, und weist einen Flügel 3 am Rumpf 2 auf, der mit dem Höhenleitwerk 6 nahezu ausgerichtet ist. Der Hubschrauber hat wenigstens ein am Heck 4 positioniertes Höhenleitwerk 6, das über den ganzen Flug Längsstabilität liefert, und einen Flügel 3 am Rumpf 2 in einer Wasserlinienposition, die ähnlich derjenigen des Höhenleitwerks 6 ist. Wegen der Verbesserung in der aerodynamischen Wechselwirkung des Flügels 3 mit dem Höhenleitwerk 6 wird eine höhere Flugleistungsfähigkeit erreicht.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hubschrauber 1 eine Wurzelregion 301 mit einem dihedrischen Winkel zwischen 20° und 45° und eine Spitzenregion 302 mit einem anhedrischen Winkel zwischen 0° und 30°. Aufgrund der Merkmale, dass der dihedrische Winkel im Bereich von 25°-32° liegt und der anhedrische Winkel im Bereich von 25°-29° liegt, wird eine verbesserte Flugleistungsfähigkeit sichergestellt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung hat der Hubschrauber 1 einen Flügel 3, bei dem die Wurzelregion 301 kürzer als die Spitzenregion 302 ist. Der Flügel 3 hat eine Biegungsregion 303, die von der Wurzelregion 301 bei etwa 42% der Länge des Flügels 3 positioniert ist. Die Länge der Wurzelregion 301 am Flügel 3 ist kürzer als die Länge der Spitzenregion 302.
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In einer Ausführungsform der Erfindung hat der Hubschrauber 1 einen Rumpf 2, der für Kampfzwecke mit einer geringen Breite geeignet ist, wobei der Rumpf geringer Breite einen Piloten aufnehmen kann.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hubschrauber 1 einen Flügel 3 mit einer Spitzenregion 302, an der Munition und ähnliche Nutzlasten platziert sind. Es ist sichergestellt, dass die Munition in sicherem Abstand gehalten ist, ohne in Wechselwirkung mit dem Rumpf 2 zu treten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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