DE1141538B

DE1141538B - Shoulder-wing aircraft with jet engines under the wings

Info

Publication number: DE1141538B
Application number: DED35661A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing P Dornier
Original assignee: Dornier Werke GmbH
Current assignee: Dornier Werke GmbH
Priority date: 1961-03-16
Filing date: 1961-03-16
Publication date: 1962-12-20

Description

Flugzeug in Schulterdeckerbauart mit unter den Tragflächen angeordneten Strahltriebwerken Die Entwicklung der Flugzeuge brachte es mit der Steigerung der Fluggeschwindigkeiten mit sich, daß immer längere Start- und Landestrecken erforderlich wurden. Dies ist aber für die Ausweitung des Luftverkehrs, in mancher Beziehung hinderlich. Es wird daher dem Problem des Kurzstartes bzw. des Schräg-oder Senkrechtstartes immer größere Bedeutung zugemessen.Shoulder-wing aircraft with under the wings Jet engines The development of the aircraft brought it with the increase in Airspeeds mean that longer take-off and landing distances are required became. But this is for the expansion of air traffic, in some ways obstructive. There is therefore the problem of a short take-off or an oblique or vertical take-off increasingly important.

Es ist eine Reihe von Flugzeugbauarten bekannt, die teils einen Schräg-, teils einen Senkrechtstart ermöglichen. Die Flugzeuge weisen dabei zum Teil für den Hub und für den Vortrieb getrennte Triebwerke auf. Die entweder im Rumpf oder auch in den Flügeln untergebrachten Hubtriebwerke müssen in der Lage sein, das gesamte Gewicht des Flugzeuges zu heben. Während des Horizontalflugs werden die Hubtriebwerke nicht benötigt und daher stillgesetzt. Bei anderen bekannten Flugzeugen werden zur Schuberzeugung im Senkrecht- und Horizontalflug dieselben Strahltriebwerke verwendet und daher entweder die ,ganzen Triebwerke oder auch nur die Austrittsdüsen verschwenkbar angeordnet.A number of aircraft types are known, some of which have an oblique, partly enable a vertical take-off. Some of the aircraft show for the hub and separate engines for propulsion. Either in the fuselage or lift engines housed in the wings must also be able to handle the entire Lift weight of the aircraft. During the horizontal flight the lift engines are not required and therefore shut down. Other known aircraft are used for The same jet engines are used to generate thrust in vertical and horizontal flight and therefore either the whole engines or just the outlet nozzles can be pivoted arranged.

Alle diese Flugzeuge mit Tragflügeln und schwenkbaren Strahltriebwerken oder getrennten Hubtriebwerken weisen aber einen Nachteil auf. Bei Anordnun g der Triebwerke in Rumpfnähe tritt, wenn im strahlgoestützten Flugzustand die Treibgase nach abwärts ausgestoßen werden, unter den Trag ,flügeln ein negativer Bodeneffekt auf, der infolge seiner Absauwirkung das Abheben des Flugzeugs vom Boden erschwert. Bei einem bekannten Flugzeug mit einem im Rumpf angeordneten Strahltriebwerk sind die Schubaustrittsdüsen seitlich des Rumpfes verschwenkbar angeordnet, so daß sie nach unten gerichtet und die Treibgase zur Auftriebserzeugung nach abwärts ausgestoßen werden können. Zur Vermeidung der schädlichen Saugwirkung sind dort die vier vorhandenen Schubaustrittsdüsen nicht im Flügelzentrum, sondem auf beiden Seiten des Rumpfes an der Flügelwurzel, und zwar an der Peripherie des Flügels, angeordnet. Diese Ausbildungsform ist nur für im Rumpf untergebrachte Triebwerke brauchbar und kann die Wirkuncr des negativen Bodeneffektes nicht völlig beseitigen. Sie hat ferner den Nachteil, daß es nicht immer möglich ist, die Schubaustrittsdüsen an der Flügelperipherie anzuordnen, z. B. dann, wenn die Schubaustrittsdüsen nicht paarweise vorgesehen sind und daher etwa in der Auftriebsschwerlinie des Flügels liegen müssen. Umgekehrt tritt bei Anordnung der Triebwerke an oder in der Nähe der Flügelspitzen und Strahlrichtung nach unten ein positiver Bodeneffekt auf, der das Abheben unterstützt. Da aber dieser Effekt nur in Bodennähe wirksam ist und mit zunehmender Höhe verschwindet, wird dem Flugzeugführer leicht ein falscher Eindruck über den wirksamen Schub vermittelt. Diese im strahlgestützten Flugzustand auftretenden Schwierigkeiten werden außerdem noch sehr stark beeinflußt von der Symmetrie bzw. Unsymmetrie des zur Verfügung stehenden Triebwerkschubes. Es muß daher, wie in allen Flugglagen, so doch hier ganz besonders, der Schub auf beiden Flugzeugseiten stets gleichmäßig sein.However, all of these airplanes with hydrofoils and pivotable jet engines or separate lift engines have a disadvantage. In Anordnun the engines in vicinity of the fuselage g occurs when the propellant gases are ejected downwards in strahlgoestützten flight condition under the support, wings on a negative-ground, the more difficult due to its Absauwirkung lifting the aircraft from the ground. In a known aircraft with a jet engine arranged in the fuselage, the thrust outlet nozzles are arranged pivotably to the side of the fuselage so that they can be directed downwards and the propellant gases can be ejected downwards to generate lift. To avoid the harmful suction effect, the four existing thrust outlet nozzles are not arranged in the center of the wing, but rather on both sides of the fuselage at the wing root, namely on the periphery of the wing. This form of construction can only be used for engines housed in the fuselage and cannot completely eliminate the effects of the negative ground effect. It also has the disadvantage that it is not always possible to arrange the thrust outlet nozzles on the wing periphery, for. B. when the thrust outlet nozzles are not provided in pairs and therefore have to be approximately in the center of gravity of the wing. Conversely, if the engines are arranged at or near the wing tips and the jet direction is down, a positive ground effect occurs, which supports take-off. However, since this effect is only effective near the ground and disappears with increasing altitude, the pilot is easily given a wrong impression about the effective thrust. These difficulties occurring in the jet-assisted flight condition are also very strongly influenced by the symmetry or asymmetry of the available engine thrust. Therefore, as in all flight situations, especially here, the thrust on both sides of the aircraft must always be equal.

Ausgehend von Flugzeugen der Schulterdeckerbauart, bei denen auf beiden Seiten des Rumpfes unter den Tragflächen Strahltriebwerke angeordnet sind, deren Treibgase zur Auftriebserzeugung nach abwärts ausgestoßen werden, lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die nachteiligen Einflüsse des Bodeneffektes im strahlgestützten Flugzustand zu beseitigen oder wenigstens auf ein minimales Ausmaß zurückzuführen. Das Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht. daß der Ausstoß der Treib-ase in einem solchen Ab- stand von der Flugzeuglängsachse erfolgt, daß die bei Senkrecht- oder Schwebellug in Bodennähe unter dem Flugzeug auftretenden positiven und negativenBodeneffekte sich gegenseitio, ausgleichen.Based on aircraft of the shoulder-wing type, in which jet engines are arranged on both sides of the fuselage under the wings, the propellant gases of which are ejected downwards to generate lift, the invention was based on the object of eliminating the disadvantageous influences of the ground effect in jet-assisted flight condition, or at least on one minimal extent. The aim is achieved according to the invention. that the propulsion nose is ejected at such a distance from the longitudinal axis of the aircraft that the positive and negative ground effects occurring when flying vertically or hovering near the ground under the aircraft compensate each other.

An Hand der Zeichnungen sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es handelt sich hierbei um ein Flugzeug mit normalen Tragflügeln in Schulterdeckerbauart mit dem Rumpf 1 und den Tragflügeln 4. Es sind unter den Tragflächen 4 die Triebwerke in zwei Triebwerksgondeln 5 so angeordnet, daß unter jedem Tragflügel ein Triebwerk etwa in der Mitte der Flügelspannweite liegt. In den Triebwerksgondeln sind Triebwerke an sich bekannter Bauart untergebracht. Im Ausführungsbeispiel sind Triebwerke der Zweikreiserbauart gewählt, bei denen die beiden Triebwerksteile gegensinnig umlaufen und bei denen daher Kreiselmomente ausgeglichen werden. Jeder der beiden Triebwerkskreise weist ein Paar Schubaustrittsdüsen auf, die auf beiden Seiten der Triebwerksgondel angeordnet sind. Die Düsenpaare für den einen Kreis sind mit 5' bezeichnet, die des anderen Kreises. liegen, in Flugrichtung gesehen, dahinter. Die Schubaustrittsdüsen sind in der Weise verschwenkbar angeordnet, daß die Richtung des austretenden Strahles zwischen rückwärts, abwärts und teilweise vorwärts stufenlos um nahezu 180" verschwenkt werden kann. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Schubaustrittsdüsen der einen Triebwerksgondel gleichsinnig mit den Schubaustrittsdüsen der anderen Triebwerksgondel verschwenkt werden können. Auf diese Weise läßt sich mit nach hinten ausgestoßenen Treibgasen ein reiner Vorwärtsstart und mit nach abwärts ausgestoßenen Treibgasen ein Senkrechtstart durchführen. Bei einer schräg nach hinten und unten gewählten Strahlrichtung kann die Startstrecke verkürzt und ein Kurzstart oder Schrägstart durchgeführt werden. Das Hauptfahrwerk 6 ist einziehbar angenommen und im eingezogenen Zustand im hinteren Ende der Triebwerksgondel untergebracht. Das Bugfahrwerk 7 ist im ausgefahrenen Zustand angedeutet.An exemplary embodiment of the invention will be explained with reference to the drawings. This is an aircraft with normal wings in shoulder-wing design with the fuselage 1 and the wings 4. The engines are arranged under the wings 4 in two engine pods 5 so that an engine is located under each wing approximately in the middle of the wingspan. Engines of a known type are housed in the engine nacelles. In the exemplary embodiment, engines of the two-circuit design are selected in which the two engine parts rotate in opposite directions and in which gyroscopic torques are therefore compensated for. Each of the two engine circuits has a pair of thrust outlet nozzles which are arranged on both sides of the engine nacelle. The pairs of nozzles for one circle are denoted by 5 ' , those of the other circle. lie behind it, seen in the direction of flight. The thrust outlet nozzles are pivoted in such a way that the direction of the exiting jet can be swiveled continuously by almost 180 "between backwards, downwards and partially forwards. The arrangement is such that the thrust outlet nozzles of one engine nacelle are in the same direction as the thrust outlet nozzles of the other In this way, a pure forward take-off can be carried out with propellant gases ejected to the rear and a vertical take-off with propellant gases ejected downwards. With a jet direction selected obliquely backwards and downwards, the take-off distance can be shortened and a short take-off or angled take-off can be carried out main landing gear 6 is assumed retractable and housed in the retracted state in the rear end of the engine nacelle. the nose landing gear 7 is indicated in the extended state.

Durch die Anordnung der Triebwerke in dem oben genannten Abstand von der Flugzeuglängsachse wird der bei senkrecht nach unten gerichteten Schubaustrittsdüsen unter dem Flügehnittelstück bzw. Rumpf auftretende positive Bodeneffekt und der unter den Außenflügeln auftretende negative Bodeneffekt etwa ausgeglichen. In der Zeichnung sind die unterschiedlichen Bodeneffekte durch Pfeile und durch in Klammein gesetzte Plus- bzw. Minuszeichen angedeutet. Die Anordnung ist auch dann brauchbar und liefert einen Ausgleich der positiven und negativen Bodeneffekte, wenn die Schubaustrittsdüsen aus ihrer senkrecht nach unten gerichteten Lage, etwa zur Durchfährung eines Kurzstartes in der oben erwähnten Weise, etwas herausgeschwenkt sind oder wenn z. B. beim Schwebeflug in Bodennähe die Schubaustrittsdüsen der einen Gondel zur Erzielung von Steuermomenten gegensinnig zu den Schubaustrittsdüsen der anderen Gondel um ein geringes Maß verschwenkt sind.By arranging the engines at the above-mentioned distance from the longitudinal axis of the aircraft becomes that of the thrust outlet nozzles pointing vertically downwards The positive ground effect and the Negative ground effect occurring under the outer wings is roughly balanced. In the The different ground effects are shown by arrows and in brackets Set plus or minus signs indicated. The arrangement is then also useful and provides a balance for the positive and negative ground effects when the thrust vents from their vertically downward position, for example to carry out a short start in the above-mentioned manner, something are swung out or if z. B. when hovering the thrust outlet nozzles of one nacelle close to the ground to achieve control torques pivoted in the opposite direction to the thrust outlet nozzles of the other gondola by a small amount are.

Bei der Ausbildung des Flugzeugs als Schulterdecker sind die Triebwerke bzw. die Schubaustrittsdüsen mit großem Abstand vom Boden angeordnet, so daß Beschädigungen der Startbahn durch die ausgestoßenen Treibgase weitestgehend vermieden werden.When training the aircraft as a shoulder-wing aircraft, the engines are or the thrust outlet nozzles are arranged at a large distance from the floor, so that damage the runway can be largely avoided by the propellant gases emitted.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist eine Triebwerksregelung in der Weise vorgesehen, daß bei Ungleichheit, d. h. bei Leistungsabfall eines Triebwerks, eine selbsttätige Angleichung des ungestörten Triebwerks an die Leistung des schwächeren Triebwerks eriolgt, um auch in diesem Falle einen Ausgleich der positiven und negativen Bodeneffekte auf beiden Flugzeugseiten zu erreichen. Die Angleichung erfolgt herunter bis zu einer für die Flugfähigkeit maßgeblichen Mindestgrenze. Die Regelung kann in Abhängigkeit von an sich bekannten Einrichtungen durchgeführt werden, z. B. von überwachungseinrichtungen, die den Schub an den Triebwerken messen und vergleichen, oder auch von kreiselstabilisierten Geräten, die eine Lageänderung des Flugzeugs infolge Schubsymmetrie feststellen.According to a further embodiment of the invention, an engine control is provided in such a way that in the event of inequality, d. H. In the event of a drop in engine power, the undisturbed engine automatically adjusts to the power of the weaker engine in order to balance out the positive and negative ground effects on both sides of the aircraft in this case as well. The adjustment is carried out down to a minimum limit that is decisive for the ability to fly. The regulation can be carried out as a function of devices known per se, e.g. B. of monitoring devices that measure and compare the thrust on the engines, or of gyro-stabilized devices that detect a change in position of the aircraft due to thrust symmetry.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Triebw ke wird dem Flugzeugführer also sowohl in unmittelbarer Bodennähe als auch mit zunehmender Flughöhe im strahlgestützten Flugzustand stets der gleiche Eindruck über den wirksamen Schub vermittelt. Dabei ist durch die selbsttätige Triebwerksregelung das Sicherheitsniveau wesentlich erhöht.The inventive arrangement of the engine is ke the pilot So both in the immediate vicinity of the ground and with increasing flight altitude in the beam-assisted Flight condition always gives the same impression of the effective thrust. Included the level of safety is significantly increased by the automatic engine control.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Airplane in shoulder-wing design with jet engines arranged on both sides of the fuselage under the wings, the propellant gases of which are ejected downwards to generate lift, characterized in that the propellant gases are ejected at such a distance from the longitudinal axis of the aircraft that the vertical or hovering close to the ground under the aircraft, the positive and negative ground effects that occur are compensated for each other.

2. Aircraft according to claim 1, characterized by an additional automatic control device which, at a z. B. as a result of engine malfunction reduced propellant gas emissions on one side of the aircraft adjusts the propellant gas emissions on the other side of the aircraft up to a minimum limit that is relevant to the flight capability of the emissions on the disturbed side. Documents considered: German Patent No. 866 143; British Patent No. 861 480.